CN110885997A - 一种冷轧电镀锡钢板的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种冷轧电镀锡钢板的制造方法，主要解决现有技术生产的冷轧电镀锡钢板的镀锡层内铅的质量含量不能稳定低于0.01％的技术问题。本发明提供的一种冷轧电镀锡钢板的制造方法，包括以下步骤，对厚度为0.12～0.40mm冷轧电镀锡钢板的原板依次进行碱洗、酸洗、电镀锡、助熔、软熔、钝化处理。本发明方法生产的冷轧电镀锡钢板，冷轧电镀锡钢板的镀锡层重量为0.9～2.2g/m2，冷轧电镀锡钢板的镀锡层内铅的质量含量为0.001％～0.008％。本发明方法生产的冷轧电镀锡钢板主要用于食品饮料包装以及电子工业行业，本发明方法适用于线材、连接器及其它电镀锡行业。

Description

一种冷轧电镀锡钢板的制造方法
技术领域
本发明涉及一种冷轧电镀锡钢板的制造方法，特别涉及一种镀锡层内铅含量低于0.01％的冷轧电镀锡钢板的制造方法，属于铁基合金技术领域。
背景技术
镀锡板被广泛应用于食品、饮料等包装行业，全球年需求量在1300万吨，基于生活水平的提高和食品安全意识的日益重视，制罐行业对镀锡板质量提出了新的要求。2006年欧盟RoHS标准的提出和实施，对产品中有毒成分的限制更严格，国标《GB/T2520-2008冷轧电镀锡钢板及钢带》于2017年底更新颁布，首次新增并明确了镀锡板镀层中铅含量低于0.01％的控制标准。目前，镀锡板制造企业针对镀锡钢板控铅还没有统一方法，采取的手段主要是电镀液除铅和提高原料锡粒纯度。然而该方式大幅增加了企业生产成本，提高了生产组织难度。
中国专利文献CN106282980A公开了一种除铅装置及工艺方法，主要针对采用除铅剂共沉积镀液中铅，进而过滤去除达到降低镀液中铅含量控制的目的。CN104213183A公开了一种酸洗电镀锡液铅离子处理方法，利用Ba2+、Pb2+与SO4 2-生成稳定的硫酸钡和硫酸铅进而达到镀液除铅的目的。
现有技术中在镀液中铅离子的控铅措施方法，还不能实现冷轧电镀锡钢板镀层中铅含量有效、稳定控制。
发明内容
本发明的目的是提供一种冷轧电镀锡钢板的制造方法，主要解决现有技术生产的冷轧电镀锡钢板的镀锡层内铅的质量含量不能稳定低于0.01％的技术问题，本发明方法提高了冷轧电镀锡钢板的控铅稳定性。
本发明采用的技术方案是，一种冷轧电镀锡钢板的制造方法，该方法包括以下步骤，对厚度为0.12～0.40mm冷轧电镀锡钢板的原板依次进行碱洗、酸洗、电镀锡、助熔、软熔和钝化处理，在碱洗、酸洗、电镀锡和钝化处理后分别设有的清洗处理；
所述的碱洗处理，包括将冷轧电镀锡钢板的原板浸入到碱液中，碱洗方式为电解碱洗或化学碱洗的的一种或二种的组合，碱洗主盐的质量浓度为10-80g/L，碱洗温度为30-80℃，电解碱洗电流密度为5-40A/dm2，碱液中[Pb2+]<50mg/L；
所述的酸洗处理，包括将冷轧电镀锡钢板的原板浸入到酸液中，酸洗方式为电解酸洗或化学酸洗的一种或二种的组合，酸洗所采用的酸为硫酸，硫酸的质量浓度为20-250g/L，酸洗温度为30-70℃，电解酸洗电流密度为10-45A/dm2，酸洗液中[Pb2+]<15mg/L；
所述的电镀锡，包括将冷轧电镀锡钢板的原板作为阴极浸入电镀液中，电镀液体系为酸性体系，其主酸质量浓度为20-310g/L，[Sn2+]为10-80g/L，电镀温度为30-80℃，电镀电流密度为5-50A/dm2，镀液中[Pb2+]<10mg/L，控制冷轧电镀锡钢板的镀锡层重量为0.5-20g/m2；
所述的助熔处理，包括将经清洗后的电镀锡钢板浸入到助熔液中，助熔液为酸溶液，酸溶液的pH值为0.5-3.0，助熔液中[Pb2+]<30mg/L；
所述的软熔处理，包括将助熔后的电镀锡钢板加热至230-320℃，然后浸入水中冷却，在钢板基体和电镀锡层之间生成一层新的FeSn2合金层，淬水水温为30-95℃，[Pb2+]<50mg/L。
所述的钝化处理，包括将软熔淬水后的电镀锡钢板进行钝化处理，钝化液中[Pb2+]<40mg/L；钝化方式为电解钝化或化学钝化的一种或二种的组合。
进一步，所述的清洗处理，清洗水为脱盐水，电导率<200μs/cm，清洗水温度为20-70℃，流量为0.2-8m3/h。
本发明方法生产的冷轧电镀锡钢板，冷轧电镀锡钢板的镀锡层内铅的质量含量为0.001％～0.008％。
本发明方法基于如下研究发现：Pb2+与Sn2+电化学性质相近，其标准电极电势接近，分别为：-0.126V和-0.136V，所以钢板为阴极时表面就会微量铅电沉积富集。由此说明冷轧电镀锡钢板加工过程中，凡涉及电解过程，冷轧电镀锡钢板中镀层铅含量就会富集，这种步骤包含碱洗、酸洗、电镀和钝化，此间交叉工艺涉及多段清洗、助熔和软熔。涉及镀锡板生产的溶液工序铅浓度对最终镀锡板成品铅含量影响非常显著，其中涉及碱洗、酸洗、电镀和钝化的电解工序，其溶液中Pb2+可以在带钢表面发生阴极富集，提高最终镀层中铅含量。通过长期试验跟踪，当碱液中[Pb2+]<50mg/L、酸洗液中[Pb2+]<15mg/L、镀液中[Pb2+]<10mg/L、淬水中[Pb2+]<50mg/L及钝化液中[Pb2+]<40mg/L时，得到的镀锡板成品中，其铅含量能够稳定控制在低于0.008％的水平内。综上，镀层中铅含量控制是一项整体控制技术，单独依靠局部工艺控铅，虽然能短暂取得铅控效果，但整体产品铅控制稳定性较差，容易引起批量质量问题。
申请人基于镀锡板加工过程中铅的物理和电化学迁移规律，从冷轧钢板进入镀锡机组到最后成品，实行全流程涉铅关键点控制，减轻电镀段溶液铅含量控制范围，突破现有技术单纯依靠原料和镀液降铅的方式的惯性思维束缚。本发明方法生产的冷轧电镀锡钢板的镀锡层内铅的质量含量低于0.005％占比60％，冷轧电镀锡钢板的镀锡层内铅的质量含量低于0.008％占比100％，指标优于中国标准《GB/T 2520-2017冷轧电镀锡钢板及钢带》中新增的镀层中铅含量低于0.01％控制要求，而且优于标准要求，实现控铅产品全覆盖，提高镀锡板产品铅控稳定性。
本发明方法生产的冷轧电镀锡钢板主要用于食品饮料包装以及电子工业行业。
本发明方法适用于线材、连接器及其它电镀锡行业。
本发明相比现有技术具有如下积极效果：1、本发明方法，经工业大生产实践，工艺稳定，成本低，易于操作。2、本发明依据镀锡板加工过程中铅的物理和电化学迁移规律，从冷轧钢板进入镀锡机组到最后成品，实行全流程涉铅关键点控制，突破现有技术单纯依靠原料和镀液降铅的方式的惯性思维束缚。3、本发明方法生产的冷轧电镀锡钢板的镀锡层内铅的质量含量为0.005％占比60％，冷轧电镀锡钢板的镀锡层内铅的质量含量为0.008％占比100％，指标优于中国标准《GB/T 2520-2017冷轧电镀锡钢板及钢带》中镀层中铅含量低于0.01％控制要求。
具体实施方式
下面结合实施例1-3对本发明作进一步说明，如表1-8所示。
本发明实施例1-3中，冷轧电镀锡钢板的原板的厚度分别为0.18mm、0.2mm、0.26mm；冷轧电镀锡钢板的原板的表面粗糙度Ra分别为0.45μm、0.56μm、0.38μm。
一种冷轧电镀锡钢板的制造方法，该方法包括，对冷轧电镀锡钢板的原板依次进行碱洗、清洗、酸洗、清洗、电镀锡、清洗、助熔、软熔、钝化和清洗处理。表1为本发明实施例冷轧电镀锡钢板的原板的化学成分(按重量百分比计)，其余为Fe及不可避免杂质。
表1本发明实施例冷轧电镀锡钢板的原板的化学成分，单位：重量百分比。
元素 C Si Mn P S Alt O N
实施例1 0.08 0.033 0.22 0.013 0.021 0.05 0.002 0.0026
实施例2 0.07 0.016 0.31 0.016 0.018 0.04 0.003 0.0019
实施例3 0.07 0.022 0.32 0.015 0.02 0.02 0.002 0.0025
碱洗工艺控制参数见表2。
表2本发明实施例碱洗工艺控制参数
Figure BDA0001794740310000031
碱洗处理结束后，冷轧镀锡原板经清洗去除钢板表面碱液，对冷轧镀锡原板进行酸洗处理，酸洗工艺参数见表3。
表3本发明实施例酸洗工艺控制参数
Figure BDA0001794740310000041
酸洗处理结束后，冷轧镀锡原板经清洗去除钢板表面酸液，对冷轧镀锡原板进行电镀锡处理，电镀锡工艺控制参数见表4。
表4本发明实施例电镀锡工艺控制参数
Figure BDA0001794740310000042
电镀锡处理结束后，冷轧镀锡钢板表面经过清洗后，对冷轧镀锡钢板进行助熔处理，助熔工艺控制参数表5。
表5本发明实施例助熔工艺控制参数
助熔参数 助熔液的pH值 [Pb<sup>2+</sup>]/mg/L
实施例1 1.9 23.7
实施例2 1.8 23.1
实施例3 2.6 26.4
助熔处理结束后，冷轧镀锡钢板经热风吹干，对冷轧镀锡钢板进行软熔处理，软熔工艺控制参数见表6。
表6本发明实施例软熔工艺控制参数
软熔参数 淬水槽内[Pb<sup>2+</sup>]/mg/L 淬水温度/℃
实施例1 32.3 90
实施例2 33.2 87
实施例3 32.9 80
软熔处理结束后，对冷轧镀锡钢板进行钝化处理，钝化工艺控制参数见表7。
表7本发明实施例钝化工艺控制参数
钝化参数 钝化方式 [Pb<sup>2+</sup>]/mg/L 温度/℃
实施例1 化学 22.6 45
实施例2 化学+电解 33.5 45
实施例3 电解+化学 19.2 45
钝化处理结束后，冷轧镀锡钢板经过清洗去除表面钝化液，清洗后冷轧镀锡钢板经过热风烘干，得到冷轧镀锡钢板成品。
本发明实施例清洗处理，所用水为脱盐水，电导率为80μs/cm，清洗水温度为40-70℃，流量为1.2-4m3/h。
本发明实施例冷轧电镀锡钢板的镀锡层内铅含量检测数据见表8，冷轧电镀锡钢板的镀锡层内铅含量均低于0.008％。
表8本发明生产的冷轧电镀锡钢板的镀锡层内铅的质量含量
Figure BDA0001794740310000051
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (3)

1.一种冷轧电镀锡钢板的的制造方法，其特征是，所述的方法包括以下步骤：
对厚度为0.12～0.40mm冷轧电镀锡钢板的原板依次进行碱洗、酸洗、电镀锡、助熔、软熔和钝化处理，在碱洗、酸洗、电镀锡和钝化处理后分别设有的清洗处理；
所述的碱洗处理，包括将冷轧电镀锡钢板的原板浸入到碱液中，碱洗方式为电解碱洗或化学碱洗的的一种或二种的组合，碱洗主盐的质量浓度为10-80g/L，碱洗温度为30-80℃，电解碱洗电流密度为5-40A/dm2，碱液中[Pb2+]<50mg/L；
所述的酸洗处理，包括将冷轧电镀锡钢板的原板浸入到酸液中，酸洗方式为电解酸洗或化学酸洗的一种或二种的组合，酸洗所采用的酸为硫酸，硫酸的质量浓度为20-250g/L，酸洗温度为30-70℃，电解酸洗电流密度为10-45A/dm2，酸洗液中[Pb2+]<15mg/L；
所述的电镀锡，包括将冷轧电镀锡钢板的原板作为阴极浸入电镀液中，电镀液体系为酸性体系，其主酸质量浓度为20-310g/L，[Sn2+]为10-80g/L，电镀温度为30-80℃，电镀电流密度为5-50A/dm2，镀液中[Pb2+]<10mg/L，控制冷轧电镀锡钢板的镀锡层重量为0.5-20g/m2；
所述的助熔处理，包括将经清洗后的电镀锡钢板浸入到助熔液中，助熔液为酸溶液，酸溶液的pH值为0.5-3.0，助熔液中[Pb2+]<30mg/L；
所述的软熔处理，包括将助熔后的电镀锡钢板加热至230-320℃，然后浸入水中冷却，淬水水温为30-95℃，[Pb2+]<50mg/L；
所述的钝化处理，包括将软熔淬水后的电镀锡钢板进行钝化处理，钝化液中[Pb2+]<40mg/L；钝化方式为电解钝化或化学钝化的一种或二种的组合。
2.如权利要求1所述的冷轧电镀锡钢板的的制造方法，其特征是，所述的清洗处理，清洗水为脱盐水，电导率<200μs/cm，清洗水温度20-70℃，流量0.2-8m3/h。
3.如权利要求1或2所述的冷轧电镀锡钢板的的制造方法，其特征是，所述冷轧电镀锡钢板的镀锡层内铅的质量含量为0.001％～0.008％。
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