CN109023445B - 一种极低锡量镀锡钢板的制备方法及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种极低锡量镀锡钢板的制备方法及其应用，制备方法包括如下步骤：将钢板进行清洗、电镀锡、软熔以及钝化得到成品镀锡钢板；所述钢板粗糙度为0.20～0.40μm；其中，电镀锡过程电镀电流密度为8～15A/dm2，电镀液Sn2+浓度为12～20g/L；在所述软熔过程中采用纯感应软熔工艺，软熔温度为250～260℃，软熔高度为4000～4500mm；在所述钝化过程中采用浓度为20～30g/L的重铬酸钠溶液作为钝化液。本发明通过调整电镀锡工艺、软熔工艺和钝化工艺，得到更低镀层镀锡钢板，镀锡钢板表面锡含量0.60～1.00g/m2，纯锡含量0.20～0.60g/m2，漆膜附着力≤2级。

Description

一种极低锡量镀锡钢板的制备方法及其应用
技术领域
本发明涉及镀锡产品生产领域，特别涉及一种极低锡量镀锡钢板的制备方法及其应用。
背景技术
镀锡板作为一种常用的金属包装材料，具有耐腐蚀、无毒、强度高、延展性好的特性，主要应用于食品饮料罐、气雾罐、化工桶以及杂罐、盖等。电镀锡过程利用阴极电化学反应原理，使溶解在电镀液中的二价锡离子还原为锡单质，并沉积在作为阴极的薄规格低碳冷轧带钢表面，经软熔过程形成光亮镀锡板，后为提高其抗氧化性、耐蚀性和抗硫化黑变性以及与漆膜的附着力等性能，对其进行钝化处理，从而形成镀锡板成品。
目前国际上锡资源短缺，锡价昂贵，且传统的镀锡板生产方式镀层较厚，造成镀锡产品生产成本较高。无锡钢板TFS采用铬取代锡，得到一定的推广和应用，但是由于铬表面较硬，机械加工时对模具损伤较大且易造成划伤，并且其焊接性能差，因此，TFS不能完全取代镀锡产品。另一方面，节能环保和降低生产成本综合作用促使镀锡板镀层向减薄方向发展。作为金属包装材料的镀锡板与内容物接触时，锡作为阳极溶解保护作为阴极的铁不被腐蚀。当镀锡板表面涂覆涂料时，即涂料铁，涂料自身的耐腐蚀性，很好的避免了因镀锡板镀层减薄导致镀锡板“漏铁点”数量增加而造成铁基体被腐蚀的现象。常规涂料铁镀层在1.1～8.4g/m2，而镀锡量低于1.1g/m2的极低锡产品应用还较少，且极低锡量镀锡板在生产过程中主要存在着镀锡不均匀、纯锡与基铁发生合金化等缺陷，例如常规的软熔工艺容易导致合金锡较多，纯锡较少。
发明内容
针对背景技术中的上述问题，本发明的主要目的在于提供一种极低锡量镀锡钢板的制备方法及其应用，得到了镀层均匀、与漆膜结合力良好的极低锡量镀锡钢板，可应用于涂料铁。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种极低锡量镀锡钢板的制备方法，包括如下步骤：将钢板进行清洗、电镀锡、软熔以及钝化得到成品镀锡钢板；所述钢板粗糙度为0.20～0.40μm；
其中，电镀锡过程电镀电流密度为8～15A/dm2，电镀液Sn2+浓度为12～20g/L；
在所述软熔过程中采用纯感应软熔工艺，软熔温度为250～260℃，软熔高度为4000～4500mm；
在所述钝化过程中采用浓度为20～30g/L的重铬酸钠溶液作为钝化液。
作为进一步的优选，所述清洗包括碱洗和酸洗。
作为进一步的优选，在所述电镀锡过程中钢板运行速度为250～350m/min。
作为进一步的优选，在所述钝化过程中采用浓度为24～25g/L的重铬酸钠溶液作为钝化液。
作为进一步的优选，所述钝化为化学钝化+电化学钝化+化学钝化的方式。
作为进一步的优选，所述钝化包括：第一和第二钝化电极极板关闭，第三和第四钝化电极极板开启。
作为进一步的优选，所述钝化电流密度1.0～1.5A/dm2。
作为进一步的优选，所述钢板的厚度规格为0.20～0.40mm。
作为进一步的优选，所述钢板粗糙度为0.30～0.35μm；所述电镀锡过程电镀电流密度为8～10A/dm2，电镀液Sn2+浓度为16～17g/L；所述软熔温度为245～250℃，软熔高度为4000～4200mm。
本发明的另一目的在于提供由上述制备方法制得的镀锡钢板，所述镀锡钢板表面锡含量为0.60～1.00g/m2，纯锡含量为0.20～0.60g/m2，漆膜附着力≤2级。
本发明的另一目的还在于提供上述镀锡钢板的应用，将所述镀锡钢板作为涂料铁用基板。
本发明的有益效果是：本发明镀锡钢板的制备方法，通过调整电镀工艺电镀电流密度8～15A/dm2及电镀液Sn2+浓度12～20g/L，使得镀锡钢板表面锡含量达到0.60～1.00g/m2，镀层均匀；并且通过采用纯感应软熔工艺，调整软熔工艺参数软熔温度为250～260℃，软熔高度为4000～4500mm，使得镀锡钢板表面纯锡含量达到0.20～0.60g/m2；优化钝化工艺重铬酸钠钝化液浓度为20～30g/L，第一和第二钝化电极极板关闭，第三和第四钝化电极极板开启。本发明使用的镀锡基板(钢板)为粗糙度0.20～0.40μm的光亮表面镀锡钢板，较低的镀锡层使得基板表面的纹理得到很好的“传递”，镀锡钢板与漆膜之间的结合得到增强；优化后钝化工艺生产的钝化膜中水合氧化铬含量的增加，又进一步增加了镀锡钢板与漆膜之间的结合力。因而，本发明提供的镀锡钢板的生产方法是提高低基板粗糙度镀锡钢板与漆膜之间的结合力的有效方法，且成本较低。
附图说明
图1为本发明实施例提供的钝化电极示意图。
具体实施方式
本发明通过提供一种极低锡量镀锡钢板的制备方法及其应用，解决了现有低锡量镀锡钢板的生产工艺及其应用在涂料铁中的缺陷。
为了解决上述问题，本发明实施例的主要思路是：
本发明实施例镀锡钢板的制备方法，包括如下步骤：将钢板进行清洗、电镀锡、软熔以及钝化得到成品镀锡钢板；所述钢板粗糙度为0.20～0.40μm；
其中，电镀锡过程电镀电流密度为8～15A/dm2，电镀液Sn2+浓度为12～20g/L；
在所述软熔过程中采用纯感应软熔工艺，软熔温度为250～260℃，软熔高度为4000～4500mm；
在所述钝化过程中采用浓度为20～30g/L的重铬酸钠溶液作为钝化液，第一和第二钝化电极极板关闭，第三和第四钝化电极极板开启。
上述钢板或带钢在电镀锡前，也可采用常规的清洗处理工艺如碱洗或酸洗来去除表面残油和氧化层恢复表面活性状态。
由于镀锡板表面微观不平具有一定粗糙度(0.20～0.40μm)，在电镀锡过程中会导致局部电流密度不均匀，需要将电流密度限定在8～15A/dm2及电镀液中Sn2+浓度设定在12～20g/L，以得到镀层均匀的表面锡含量为0.60～1.00g/m2的镀锡钢板。
软熔过程既要消除电镀锡后锡层中的针孔，在锡层与基板之间形成具有一定耐蚀性的合金层，又要保持纯锡量在0.20～0.60g/m2，获得良好的表面亮度，因此采用控制温度精度高，加热速度快的感应软熔加热方式，限定软熔温度250～260℃，软熔高度为4000～4500mm。
钝化过程中为促进可与漆膜上极性基团牢固结合的水合氧化铬形成，钝化液浓度设定在20～30g/L，钝化电极极板设定第一和第二极板关闭，第三和第四极板开启，钝化电流密度可设定在1.0～1.5A/dm2。
常规镀锡板镀锡量规格范围一般在1.1g/m2～11.2g/m2，目前现有技术中镀锡量低于1.1g/m2的极低锡产品应用还较少，极低锡量镀锡板在生产过程中主要存在着镀锡不均匀、软熔工艺段纯锡与基铁发生合金化导致镀层纯锡量过低，合金层和基板暴露面积增加，在后续的制罐焊接过程中接触电阻过大造成焊接性能不良、库存及运输过程中锈点发生率高等问题，结合镀锡板市场镀层减薄化的发展趋势，本发明实施例设计了上述的极低锡镀锡板，其具有镀层均匀、漆膜附着力≤2级的优势，可替代镀铬板应用于涂料铁，节约生产成本。常规涂料铁镀层在1.1g/m2以上，本发明主要制备镀层低于1.1g/m2的镀锡板用于涂料铁，是一种镀层上的极限拓展，符合节能环保需求。
为了让本发明之上述和其它目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举数实施例，来说明本发明所述之镀锡钢板的制备方法及由此制得的镀锡钢板的应用。作出下列说明是为了使得任何本领域技术人员能够制造并使用本发明。对于特定实施方案和用途的说明仅作为实例提供。对于本领域技术人员而言，可对这里描述的实施例进行多种改变及结合，并且这里所定义的一般原理在不偏离本发明范围的情况下可以应用与其他的实施例和用途。因此，本发明并不意欲被所述和展示的实施例所限制，而是应根据与此处公开的原理和特征相一致的最宽范围。
实施例1
本实施例提供了一种新型镀锡钢板的制备方法，包括，将厚度规格为0.25mm、钢种MR T-4CA、表面粗糙度0.35μm的镀锡基板进行碱洗、酸洗、电镀锡、软熔以及钝化得到成品镀锡钢板。其中，碱洗采用浓度为2～4％稀释的强碱性溶液，通过电流作用产生气体将基板表面污物除去；酸洗采用浓度为5～10％稀释的强酸性溶液，通过电流作用活化基板表面；将此基板以300m/min的带钢生产速度进行生产，控制电镀锡过程Sn2+17g/L，电镀锡电流密度10A/dm2，控制软熔过程软熔温度250℃，软熔高度4200mm，控制钝化过程重铬酸钠钝化液浓度24g/L，钝化电极极板设定第一和第二极板关闭(1、2)，第三和第四极板开启(3、4)，钝化电流密度1.3A/dm2，得到成品镀锡钢板。经检测，成品镀锡钢板表面锡含量0.90g/m2，纯锡含量0.49g/m2，漆膜附着力1级。镀锡板表面锡含量的测定参考《GB/T 2520-2017冷轧电镀锡钢板及钢带》附录F；漆膜附着力的测定方法参考《GB 1720-1979漆膜附着力测定法》。漆膜为酚醛树脂、环氧氨基等涂料经高温固化而得。
实施例2
本实施例提供了一种新型镀锡钢板的制备方法，包括，将厚度规格为0.25mm、钢种MR T-4CA、表面粗糙度0.35μm的镀锡基板进行碱洗、酸洗、电镀锡、软熔以及钝化得到成品镀锡钢板。将此基板以320m/min的带钢生产速度进行生产，控制电镀锡过程Sn2+16g/L，电镀锡电流密度8A/dm2，控制软熔过程软熔温度250℃，软熔高度4200mm，控制钝化过程重铬酸钠钝化液浓度25g/L，钝化电流密度1.0A/dm2，得到成品镀锡钢板。经检测，成品镀锡钢板表面锡含量0.72g/m2，纯锡含量0.42g/m2，漆膜附着力1级。
实施例3
本实施例提供了一种新型镀锡钢板的制备方法，包括，将厚度规格为0.20mm、钢种MR T-4CA、表面粗糙度0.20μm的镀锡基板进行碱洗、酸洗、电镀锡、软熔以及钝化得到成品镀锡钢板。将此基板以350m/min的带钢生产速度进行生产，控制电镀锡过程Sn2+20g/L，电镀锡电流密度15A/dm2，控制软熔过程软熔温度260℃，软熔高度4500mm，控制钝化过程重铬酸钠钝化液浓度30g/L，钝化电流密度1.5A/dm2，得到成品镀锡钢板。经检测，成品镀锡钢板表面锡含量0.91g/m2，纯锡含量0.32g/m2，漆膜附着力2级。
实施例4
本实施例提供了一种新型镀锡钢板的制备方法，包括，将厚度规格为0.40mm、钢种MR T-4CA、表面粗糙度0.28μm的镀锡基板进行碱洗、酸洗、电镀锡、软熔以及钝化得到成品镀锡钢板。将此基板以250m/min的带钢生产速度进行生产，控制电镀锡过程Sn2+12g/L，电镀锡电流密度10A/dm2，控制软熔过程软熔温度250℃，软熔高度4000mm，控制钝化过程重铬酸钠钝化液浓度20g/L，钝化电流密度1.2A/dm2，得到成品镀锡钢板。经检测，成品镀锡钢板表面锡含量0.90g/m2，纯锡含量0.56g/m2，漆膜附着力1级。
实施例5
本实施例提供了一种新型镀锡钢板的制备方法，包括，将厚度规格为0.35mm、钢种MR T-4CA、表面粗糙度0.25μm的镀锡基板进行碱洗、酸洗、电镀锡、软熔以及钝化得到成品镀锡钢板。将此基板以280m/min的带钢生产速度进行生产，控制电镀锡过程Sn2+15g/L，电镀锡电流密度15A/dm2，控制软熔过程软熔温度255℃，软熔高度4300mm，控制钝化过程重铬酸钠钝化液浓度22g/L，钝化电流密度1.2A/dm2，得到成品镀锡钢板。经检测，成品镀锡钢板表面锡含量1.00g/m2，纯锡含量0.50g/m2，漆膜附着力1级。
实施例6
本实施例提供了一种新型镀锡钢板的制备方法，包括，将厚度规格为0.38mm、钢种MR T-4CA、表面粗糙度0.40μm的镀锡基板进行碱洗、酸洗、电镀锡、软熔以及钝化得到成品镀锡钢板。将此基板以330m/min的带钢生产速度进行生产，控制电镀锡过程Sn2+18g/L，电镀锡电流密度9A/dm2，控制软熔过程软熔温度255℃，软熔高度4100mm，控制钝化过程重铬酸钠钝化液浓度28g/L，钝化电流密度1.4A/dm2，得到成品镀锡钢板。经检测，成品镀锡钢板表面锡含量0.60g/m2，纯锡含量0.20g/m2，漆膜附着力1级。
上述本申请实施例中的技术方案，至少具有如下的技术效果或优点：
本发明镀锡钢板的制备方法，通过调整电镀工艺电镀电流密度8～15A/dm2及电镀液Sn2+浓度12～20g/L，使得镀锡钢板表面锡含量达到0.60～1.00g/m2，镀层均匀；并且通过采用纯感应软熔工艺，调整软熔工艺参数软熔温度为250～260℃，软熔高度为4000～4500mm，使得镀锡钢板表面纯锡含量达到0.20～0.60g/m2；优化钝化工艺重铬酸钠钝化液浓度为20～30g/L。本发明使用的镀锡基板(钢板)为粗糙度0.20～0.40μm的光亮表面镀锡钢板，较低的镀锡层使得基板表面的纹理得到很好的“传递”，镀锡钢板与漆膜之间的结合得到增强；优化后钝化工艺生产的钝化膜中Cr2O3含量的增加，又进一步增加了镀锡钢板与漆膜之间的结合力。因而，本发明提供的镀锡钢板的生产方法是提高低基板粗糙度镀锡钢板与漆膜之间的结合力的有效方法，且成本较低。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种极低锡量镀锡钢板的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：将钢板进行清洗、电镀锡、软熔以及钝化得到成品镀锡钢板；所述钢板粗糙度为0.35 μm；
其中，电镀锡过程电镀电流密度为8A/dm2，电镀液Sn2+浓度为16g/L；
在所述软熔中采用纯感应软熔工艺，软熔温度为250℃，软熔高度为4200mm；
在所述钝化中采用浓度为25g/L的重铬酸钠溶液作为钝化液；所述钝化电流密度1.0A/dm2；
所述镀锡钢板表面锡含量为0.72g/m2，纯锡含量为0.42g/m2，漆膜附着力1级。
2.根据权利要求1所述的极低锡量镀锡钢板的制备方法，其特征在于：所述清洗包括碱洗和酸洗。
3.根据权利要求1所述的极低锡量镀锡钢板的制备方法，其特征在于：所述钝化为化学钝化+电化学钝化+化学钝化的方式。
4.根据权利要求1所述的极低锡量镀锡钢板的制备方法，其特征在于：所述钢板的厚度规格为0.25mm。
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