CN110029381A - 一种高镀锡量镀锡板的生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高镀锡量镀锡板的生产方法，其特征在于，所述方法包括：碱洗脱脂→酸洗→电镀锡→助熔→软熔→淬水→钝化→涂油；其中，所述电镀锡工序中，带钢通过八个可溶性阳极槽和一个不可溶性阳极槽，所用阳极为可溶性阳极锡锭，电镀液为MSA体系电镀液；所述软熔采用纯感应线圈感应软熔的方式。根据本发明所述高镀锡量镀锡板的生产方法所获得的镀锡板，其镀锡量为11.2g/m2，合金锡量≥1.4g/m2，镀层厚度均匀一致，不存在白斑、淬水斑、软熔划伤、木条纹、镀锡不均等影响使用的缺陷存在，在正常使用情况下，其表面可直接与内容物接触，并达到高耐蚀性的效果。

Description

一种高镀锡量镀锡板的生产方法
技术领域
本发明涉及一种高镀锡量镀锡板的生产方法，属于金属材料表面处理技术领域。
背景技术
高镀锡量高耐蚀性镀锡板(简称K板)，根据美国ASTM A623M标准中的定义，一般指镀层厚度为5.6/2.8g/m2及以上的电镀锡板，具有较高的耐蚀性，主要用于酸性水果食品素面罐头的包装，制罐后素铁直接与内容物接触，锡层在有机酸和无氧条件下，对铁基体起到了阳极保护作用。一般酸性水果罐用K板的镀锡量要求为11.2g/m2，批量生产中镀锡量一般不能低于11.0g/m2，且锡铁合金层的厚度及形貌对K板的耐蚀性有至关重要的作用。所以，为得到理想的镀层结构，对电镀前处理工艺和电镀工艺要求很高。
在电镀前处理过程中加强电解酸洗和碱洗，可以提高基板的清洁度，有利于合金锡的形核及生长。K板电镀时镀锡量大，极易产生镀锡白边和锡花等缺陷，所以需要精确控制电场分布，保证最佳的锡层形核和生长速度。同时，为达到良好的耐蚀性检测要求，合金锡量及形貌至关重要，所以在软熔过程中需要提高软熔温度和软熔位置。K板的钝化工艺分为常规电化学钝化工艺及低格化学钝化工艺，低铬化学钝化工艺主要应用于蘑菇罐用K板的生产。除此之外，由于K板的素铁直接与内容物接触，对黑灰等一些表面特性要求也非常高，会直接影响用户的最终质量保证，所以K板是镀锡板所有品种中非常特殊的生产难度极高的一个品种。
发明内容
本发明旨在提供一种高镀锡量镀锡板的生产方法，解决传统电镀锡工艺不能稳定高效生产K板要求，实现工业生产高镀锡量高耐蚀性镀锡板工艺过程稳定控制和耐蚀性能优化。根据本发明方法所获得的镀锡板，其镀锡量为11.2g/m2，合金锡量≥1.4g/m2，镀层厚度均匀一致，不存在白斑、淬水斑、软熔划伤、木条纹、镀锡不均等影响使用的缺陷存在；在正常使用情况下，其表面可直接与内容物接触，并达到高耐蚀性的效果。
本发明提供了一种高镀锡量镀锡板的生产方法，该方法包括碱洗脱脂→酸洗→电镀锡→助熔→软熔→淬水→钝化→涂油；
其中，所述电镀工序中，带钢通过八个可溶性阳极槽和一个不可溶性阳极槽，所用阳极为可溶性阳极锡锭，电镀液为MSA体系电镀液；软熔采用纯感应线圈感应软熔的方式。
下文将对本发明所述高镀锡量镀锡板的生产方法的各步骤进行详细描述：
碱洗脱脂：
根据本发明，碱洗脱脂是在带钢运行过程中，经过四个碱洗槽，向带钢喷淋75～85℃的脱脂剂，脱脂剂中游离碱浓度范围为40-50g/L，碱洗电流密度目标值为20A/dm2。
酸洗：
根据本发明，酸洗是带钢经过两个酸洗槽，酸洗液温度为常温，酸洗液中游离酸浓度范围为40-50g/L，同时Fe2+离子浓度≤15g/L，酸洗电流密度目标值设定为1～3A/dm2。
电镀锡：
所述的电镀锡工艺采用可溶性阳极，通过八个可溶性阳极槽和一个不可溶性阳极槽，来控制Sn2+离子浓度，使Sn2+浓度≥17g/L。
根据本发明，电镀槽下有个统一的循环箱，同时与上述九个电镀槽联通，电镀液持续打入电镀槽中，电镀槽中的电镀液持续溢流回循环箱。电镀时带钢会将电镀液带入漂洗槽中，漂洗过程也会将带钢上的电镀液全部带入漂洗槽中，漂洗槽中漂洗液通过溢流进入蒸发器中进行蒸发浓缩，待介质浓度与电镀液相当，再经过滤饼清除其中的锡泥及其他杂质后，打入电解槽下的循环箱，所以理论上电镀液中Sn2+可通过阳极条补充，其他介质可循环利用。
电镀时保留一个可溶性阳极电镀槽处于非工作状态，用于更换阳极，当某个电镀槽中阳极使用率达到55～60％，进行阳极更换，同时开启非工作状态的溶性阳极槽。
本发明通过向不溶性阳极槽添加锡溶液来微调九个槽子中的Sn2+浓度，同时配合对可溶性阳极位置的调整，来控制镀锡的均匀性，使镀锡白边控制在1mm范围内。
其中，所述电镀液中各组分浓度控制范围如下所示：
Sn2+：17～22g/L；
游离酸：45～55ml/L；
MSA添加剂：46-60ml/L；
抗氧化剂：20-28ml/L。
助熔过程：
根据本发明，助熔剂浓度为15～18g/L，稍高于正常水平，Sn2+≤0.6g/L，助熔槽后设有清洗及烘干设备，烘干温度为120℃。
软熔过程：
根据本发明，软熔采用纯感应线圈感应软熔的方式，通过控制软熔箱功率来控制软熔温度，通过控制软熔箱与淬水槽的距离配以一定的带速来实现软熔时间的控制。所述软熔箱位置可以移动，移动距离为0～8米。软熔温度为280～320℃，软熔时间为2.0～3.0s，控制所述带钢运行速度范围为130～160m/min，由此获得高镀锡量镀锡板合金锡量不低于1.4g/m2。
本申请通过优化软熔过程工艺参数而形成以上高镀锡量镀锡板的合金锡量及形貌，这是由于软熔温度升高，有利于原子间的热扩散和反应，软熔时间的延长，增加了合金锡生成量，同时有利于合金锡晶粒向柱状转变。
淬水：
根据本发明，淬水过程是带钢快速降温的过程，目的是防止高温下锡层表面被氧化，由于软熔温度较高，为防止形成淬水水迹，淬水温度不低于80℃。
钝化：
根据本发明，钝化过程可提高镀锡板耐蚀性能，采用311法钝化，主要通过控制两个钝化槽的钝化电流密度，来控制钝化膜厚度。
标准钝化工艺条件如下所示：
重铬酸钠(Na2Cr2O7)：25～30g/L；
pH值：4.0～4.7；
温度：40～60℃；
钝化电流密度：0.5～3A/dm2。
涂油：
根据本发明，涂油采用涂油机静电涂油，由于锡层较软，为防止搬运及裁剪过程中出现划伤，所以涂油量应不低于7g/m2。
通过上述对本发明所述方法的描述可以看出，本发明所述高镀锡量镀锡板的生产方法，基于可溶性阳极产线和MSA电镀液体系，配合纯感应软熔过程参数的调整，得到高镀锡量镀锡板的表面总锡量≥11.0g/m2，合金锡量≥1.4g/m2。
通过上述方法生产的镀锡板具有如下性能：
(1)PLV≤10s：将镀锡原板浸于盐酸中，当酸作用时，开始和最终时析出的氢气速率不同，开始时析氢速率小，继之逐渐增大，最后达到一固定值。所含的杂质愈多，达到这一固定值的时间愈长。达到这一固定值所需的时间，称为酸浸时滞值；
(2)ATC≤0.12μA/cm2：利用测量镀锡板的合金层与锡层之间所产生的电流来评价合金层的均匀致密性；
(3)ISV≤20μg：在模拟罐头内部少氧的反应条件下，样片上暴露的铁与硫氰酸铵作用，生成血红色的硫氰酸铁铵，在适当的条件下，颜色的深浅与溶出的铁离子浓度成正比关系。通过与铁标准溶液的颜色进行比色定量测定；
(4)TCS≤9级：锡层晶粒越大镀锡板耐蚀性越好。锡层晶粒度取决于软熔工艺，经三氯化铁硫化钠溶液侵蚀后，能清晰的显示出来。
相比于现有技术，本发明所述高镀锡量镀锡板的生产方法具有以下优点：
(1)本申请实施例提供的高镀锡量镀锡板，通过对可溶性阳极位置的调整，可实现对镀锡板镀层的均匀性控制。由于纯感应软熔产线流程短，省去了电阻加热过程与带钢的接触，可有效避免产生擦划伤和木条纹缺陷；
(2)本发明所述高镀锡量镀锡板的生产方法，在电镀工艺上同时采取可溶性阳极和MSA电镀液体系，可提高锡的利用率和可循环利用，有效减少锡泥生成量，并实现零废液排放。
具体实施方式
本发明实施例提供了高镀锡量镀锡板的生产方法，能够在保证表面质量和耐蚀性的前提下提高锡的使用率，降低锡泥排放量，获得低成本、高效率、高耐蚀性的K板。
下文将结合具体实施方式和实施例，具体阐述本发明，本发明的优点和各种效果将由此更加清楚地呈现。本领域技术人员应理解，这些具体实施方式和实施例是用于说明本发明，而非限制本发明。
在整个说明书中，除非另有特别说明，本文使用的术语应理解为如本领域中通常所使用的含义。因此，除非另有定义，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域技术人员的一般理解相同的含义。若存在矛盾，本说明书优先。
以下是本发明高镀锡量镀锡板的生产方法的实例说明：
根据本发明，带钢运行经过四个碱洗槽，向带钢喷淋脱脂剂，进行碱洗脱脂；然后经过两个酸洗槽进行酸洗；酸洗后带钢通过八个可溶性阳极槽和一个不可溶性阳极槽进行电镀，电镀时保留一个可溶性阳极电镀槽处于非工作状态，用于更换阳极；助熔后烘干，软熔采用纯感应线圈感应软熔的方式，通过控制软熔温度和软熔时间形成高镀锡量镀锡板的合金锡量及形貌；通过淬水过程使带钢快速降温；然后钝化，涂油；上述生产过程中的主要工艺参数见表1。
表1实施例1-6中的主要工艺参数
对高镀锡量镀锡板实例进行镀层及K板四个专项检测指标进行测试，结果如表2所示。
表2实施例1-6中卷镀层及耐蚀性检测结果
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种高镀锡量镀锡板的生产方法，其特征在于，所述方法包括：碱洗脱脂→酸洗→电镀锡→助熔→软熔→淬水→钝化→涂油；
其中，所述电镀锡工序中，带钢通过八个可溶性阳极槽和一个不可溶性阳极槽，所用阳极为可溶性阳极锡锭，电镀液为MSA体系电镀液；所述软熔采用纯感应线圈感应软熔的方式。
2.如权利要求1所述的高镀锡量镀锡板的生产方法，其特征在于，电镀时保留一个可溶性阳极槽处于非工作状态，当某一电镀槽中阳极使用率达到55～60％时，进行阳极更换，同时开启所述非工作状态的溶性阳极槽。
3.如权利要求1或2所述的高镀锡量镀锡板的生产方法，其特征在于，所述MSA体系电镀液中各组分浓度控制范围如下所示：
Sn2+：17～22g/L；
游离酸：45～55ml/L；
MSA添加剂：46-60ml/L；
抗氧化剂：20-28ml/L。
4.如权利要求1至3中任一权利要求所述的高镀锡量镀锡板的生产方法，其特征在于，在所述软熔工艺中采用纯感应线圈感应软熔将所述带钢加热至280～320℃。
5.如权利要求4所述的高镀锡量镀锡板的生产方法，其特征在于，所述带钢运行速度为130～160m/min。
6.如权利要求4所述的高镀锡量镀锡板的生产方法，其特征在于，所述软熔时间为2.0～3.0s。
7.如权利要求1所述的高镀锡量镀锡板的生产方法，其特征在于，在所述淬水工艺中淬水温度不低于80℃。
8.如权利要求1所述的高镀锡量镀锡板的生产方法，其特征在于，所述钝化工艺条件如下所示：
重铬酸钠(Na2Cr2O7)：25～30g/L；
pH值：4.0～4.7；
温度：40～60℃；
钝化电流密度：0.5～3A/dm2。
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