CN117327990B - 一种抗划伤耐腐蚀的罐身用镀锡铁及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及钢压延及表面处理技术领域，提出了一种抗划伤耐腐蚀的罐身用镀锡铁及其制造方法，镀锡铁包括由上至下依次设置的锡层、锡铁合金层和铁基板；铁基板由以下重量百分比的组分组成：C：0.03%~0.12%、Mn：0.15%~0.35%、Si：≤0.09%、P：≤0.02%、S：≤0.02%，余量为铁和其它不可避免的杂质；铁基板的表面粗糙度Ra为0.13~0.30μm，轮廓单元的平均宽度Rsm为≤25μm，轮廓单元的最大高度Rz为≤4μm。通过上述技术方案，解决了现有技术中的镀锡铁抗划伤性能和耐蚀性能较差的问题。

Description

一种抗划伤耐腐蚀的罐身用镀锡铁及其制造方法
技术领域
本发明涉及钢压延及表面处理技术领域，具体的，涉及一种抗划伤耐腐蚀的罐身用镀锡铁及其制造方法。
背景技术
在当今市场化工桶、杂罐、干粉罐等罐身制作过程中，为避免外壁生锈、擦伤划伤等问题，均对罐身外包装进行涂布或覆膜处理，这会造成大量污染。且对于需要花架涂布或覆膜的镀锡铁来说，为了得到更好的附着力避免外包装涂层脱落，就需要增加镀锡铁的粗糙度，增加表面波峰波谷高度。但随着波峰波谷高度的提升，镀锡的溜平效果降低，波峰处容易因单点锡量低出现锈点。若通过增加锡量来弥补单点锡量低的问题，会加大材料与能源的损耗，不利于环保。
目前，为了保证罐身的外观，国内多数研究都集中在如何提高镀锡铁涂膜后的附着力，未考虑罐身外壁薄涂层甚至无涂层的可行性。若使罐身外壁薄涂层或无涂层，就需要提高镀锡铁本身的抗划伤性和耐蚀性。因此，研究一种抗划伤耐腐蚀的罐身用镀锡铁具有重要意义。
发明内容
本发明提出一种抗划伤耐腐蚀的罐身用镀锡铁及其制造方法，解决了相关技术中镀锡铁抗划伤性能和耐蚀性能较差的问题。
本发明的技术方案如下：
本发明提出一种抗划伤耐腐蚀的罐身用镀锡铁，镀锡铁包括由上至下依次设置的锡层、锡铁合金层和铁基板；
所述铁基板由以下重量百分比的组分组成：C：0.03%~0.12%、Mn：0.15%~0.35%、Si：≤0.09%、P：≤0.02%、S：≤0.02%，余量为铁和其它不可避免的杂质；
所述铁基板的表面粗糙度Ra为0.13~0.30μm，轮廓单元的平均宽度Rsm为≤25μm，轮廓单元的最大高度Rz为≤4μm。
作为进一步的技术方案，所述表面粗糙度Ra、轮廓单元的平均宽度Rsm、轮廓单元的最大高度Rz的测试方法为：采用特视检测技术（上海）有限公司生产的TS2200型表面粗糙度测试仪以接触式测量法在所述铁基板表面垂直于轧制方向移动来测量表面粗糙度参数。
作为进一步的技术方案，所述镀锡铁中，总锡量为2.0~2.8g/m2，按重量份计，所述锡铁合金层占锡层与锡铁合金层之和的25%~35%。
作为进一步的技术方案，所述镀锡铁的厚度为0.15~0.36mm，光泽度为≥180GU。
作为进一步的技术方案，根据GB/T 6739-2022测试所述镀锡铁的抗划伤性能，所述镀锡铁造成3mm划痕的铅笔硬度为HB~F。
作为进一步的技术方案于，根据QB/T 3826-1999测试所述镀锡铁的耐蚀性能，所述镀锡铁经50g/L氯化钠盐雾气氛腐蚀6h后的等级为≥7级。
本发明还提出所述抗划伤耐腐蚀的罐身用镀锡铁的制造方法，包括以下步骤：
S1、热轧：将浇铸得到的连铸坯进行热轧，得到热轧卷；
S2、冷轧：所述热轧卷经酸洗后，冷轧，得到冷轧薄板；
S3、退火：将所述冷轧薄板表面脱脂后，连续退火，得到退火后冷轧薄板；
S4、平整：将所述退火后冷轧薄板平整处理，得到所述铁基板；
S5、镀锡：将所述铁基板浸于电镀液中，镀锡，经软熔、钝化后，得到所述镀锡铁。
作为进一步的技术方案，步骤S1中，所述热轧时，冷却采用雾化冷却与水幕冷却相结合的方式。
作为进一步的技术方案，步骤S2中，所述冷轧时，压下率为80%~95%，工作辊目数≥80目。
作为进一步的技术方案，步骤S3中，所述连续退火时，均热温度为600~660℃，时间为50~80s。
作为进一步的技术方案，步骤S4中，所述平整处理时，采用两道次平整工艺，所述两道次平整工艺的轧制力各自独立地为180~400t。
作为进一步的技术方案，步骤S4中，采用PHR-1S型表面洛氏硬度计测定所述铁基板的硬度，所述硬度为55HR30T~67HR30T。
作为进一步的技术方案，步骤S4中，所述平整处理时，第一道次平整工艺采用1.4~2.0μm的电火花脉冲正极毛化辊，第二道次平整工艺采用0.3~0.4μm砂轮磨削的光辊，砂轮目数为≥120目。
作为进一步的技术方案，步骤S5中，所述电镀液中还加入了α-萘酚聚氧乙烯醚，所述α-萘酚聚氧乙烯醚的平均乙氧基聚合度为10，浓度为3~5g/L。
作为进一步的技术方案，步骤S5中，所述软熔时，采用电阻软熔和感应软熔相联合的方式，所述电阻软熔的电流为0.1~0.2kA，所述感应软熔的电流为1.3~1.5kA。
作为进一步的技术方案，步骤S5中，所述钝化时，采用阴极钝化，电荷密度为38~45C/ft2。
作为进一步的技术方案，步骤S5中，所述钝化后，钝化膜中锡含量为6~9mg/m2。
本发明的工作原理及有益效果为：
1、本发明中，铁基板表面的轮廓单元的平均宽度Rsm≤25μm，轮廓单元的最大高度Rz≤4μm，这一方面提高了表面波峰波谷的密度，有利于增加硬质异物与镀锡铁的接触面积，从微观角度提高了镀锡铁的抗划伤性能，另一方面还有利于提高镀锡铁的溜平效果，进而提高镀锡铁的耐腐蚀性能。
2、本发明中，按重量计，锡铁合金层占锡层与锡铁合金层之和的25%~35%，这既可使镀锡铁具有均匀细小的锡晶粒，进一步增强镀锡铁的耐腐蚀性能，还可加强锡层骨架的硬度，进一步提高镀锡铁的抗划伤性能。
3、本发明中，采用两道次平整工艺，在去除铁基板表面尖峰的同时，增加了表面波峰波谷的密度，进一步提高了镀锡铁的抗划伤性能和耐腐蚀性能。
4、本发明中，电镀液中包括α-萘酚聚氧乙烯醚，α-萘酚聚氧乙烯醚可在电镀过程中使镀层均匀致密，提高锡层的密度，优化后续软熔过程的溜平效果，降低孔隙率，进一步提高镀锡铁的耐腐蚀性能。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为实施例1中铁基板光扫描表面形貌图；
图2为实施例1中镀锡铁表面低倍形貌图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都涉及本发明保护的范围。
下述实施例和对比例中，如无特殊说明，α-萘酚聚氧乙烯醚购自常州市太华化工原料有限公司，型号为EN-10（平均乙氧基聚合度为10）。
实施例1
一种抗划伤耐腐蚀的罐身用镀锡铁的制造方法，包括以下步骤：
S1、热轧：将浇铸得到的连铸坯进行热轧，得到3mm厚的热扎卷；
其中，连铸坯由以下重量百分比的组分组成：C：0.03%、Mn：0.15%%、Si：0.06%、P：0.015%、S：0.015%，余量为铁和其它不可避免的杂质，热轧时，选用轧制里程为40公里的工作辊精轧，轧制温度为870℃，冷却采用雾化冷却与水幕冷却相结合的方式，冷却速度为30℃/s；
S2、冷轧：热轧卷经酸洗后，冷轧，得到冷轧薄板；
其中，冷轧时，压下率为80%，厚度波动为±0.003mm，工作辊目数为80目；
S3、退火：冷轧薄板表面脱脂后，经600℃连续退火80s后，得到退火后冷轧薄板；
S4、平整：将退火后冷轧薄板平整处理，得到铁基板；
其中，平整处理时，采用两道次平整工艺，第一道次平整工艺采用1.4μm电火花脉冲正极毛化辊，第二道次平整工艺采用0.3μm砂轮磨削的光辊，砂轮目数为120目，第一道次平整工艺和第二道次平整工艺的轧制力均180t，压下率为5%，铁基板的表面粗糙度为0.13μm，轮廓单元的平均宽度Rsm为21μm，轮廓单元的最大高度Rz为3.1μm，采用PHR-1S型表面洛氏硬度计测定铁基板的硬度，硬度为55HR30T，铁基板的光扫描表面形貌图如图1所示；
S5、镀锡：采用弗洛斯坦硫酸亚锡法，将铁基板浸于电镀液中，镀锡，经软熔、钝化后，得到镀锡铁；
其中，镀锡铁的总锡量为2.0g/m2，厚度为0.15mm，光泽度为190GU，按重量计，锡铁合金层占锡层与锡铁合金层之和的35%，镀锡铁表面低倍形貌图如图2所示；
电镀液中还加入了α-萘酚聚氧乙烯醚（平均乙氧基聚合度为10，浓度为5g/L），镀锡时，电镀温度为25℃，软熔时，采用电阻软熔和感应软熔相联合的方式，电阻软熔的电流为0.1kA，感应软熔的电流为1.3kA，钝化时，采用阴极钝化，电荷密度为38C/ft2，钝化膜中锡含量为6mg/m2。
实施例2
一种抗划伤耐腐蚀的罐身用镀锡铁的制造方法，包括以下步骤：
S1、热轧：将浇铸得到的连铸坯进行热轧，得到3mm厚的热扎卷；
其中，连铸坯由以下重量百分比的组分组成：C：0.12%、Mn：0.35%%、Si：0.09%、P：0.02%、S：0.02%，余量为铁和其它不可避免的杂质，热轧时，选用轧制里程为40公里的工作辊精轧，轧制温度为880℃，冷却采用雾化冷却与水幕冷却相结合的方式，冷却速度为38℃/s；
S2、冷轧：热轧卷经酸洗后，冷轧，得到冷轧薄板；
其中，冷轧时，压下率为95%，厚度波动为±0.003mm，工作辊目数为80目；
S3、退火：冷轧薄板表面脱脂后，经660℃连续退火50s后，得到退火后冷轧薄板；
S4、平整：将退火后冷轧薄板平整处理，得到铁基板；
其中，平整处理时，采用两道次平整工艺，第一道次采用2.0μm电火花脉冲正极毛化辊，第二道次采用0.4μm砂轮磨削的光辊，砂轮目数为120目，第一道次平整工艺和第二道次平整工艺的轧制力均为300t，压下率为7%，铁基板的表面粗糙度为0.30μm，轮廓单元的平均宽度Rsm为25μm，轮廓单元的最大高度Rz为4μm，采用PHR-1S型表面洛氏硬度计测定铁基板的硬度，硬度为67HR30T；
S5、镀锡：采用弗洛斯坦硫酸亚锡法，将铁基板浸于电镀液中，镀锡，经软熔、钝化后，得到镀锡铁；
其中，镀锡铁的总锡量为2.8g/m2，厚度为0.36mm，光泽度为180GU，按重量计，锡铁合金层占锡层与锡铁合金层之和的25%；
电镀液中还加入了α-萘酚聚氧乙烯醚（平均乙氧基聚合度为10，浓度为3g/L），镀锡时，电镀温度为28℃，软熔时，采用电阻软熔和感应软熔相联合的方式，电阻软熔的电流为0.2kA，感应软熔的电流为1.5kA，钝化时，采用阴极钝化，电荷密度为45C/ft2，钝化膜中锡含量为9mg/m2。
实施例3
一种抗划伤耐腐蚀的罐身用镀锡铁的制造方法，包括以下步骤：
S1、热轧：将浇铸得到的连铸坯进行热轧，得到3mm厚的热扎卷；
其中，连铸坯由以下重量百分比的组分组成：C：0.12%、Mn：0.35%%、Si：0.09%、P：0.02%、S：0.02%，余量为铁和其它不可避免的杂质，热轧时，选用轧制里程为40公里的工作辊精轧，轧制温度为890℃，冷却采用雾化冷却与水幕冷却相结合的方式，冷却速度为40℃/s；
S2、冷轧：热轧卷经酸洗后，冷轧，得到冷轧薄板；
其中，冷轧时，压下率为91%，厚度波动为±0.003mm，工作辊目数为80目；
S3、退火：冷轧薄板表面脱脂后，经660℃连续退火50s后，得到退火后冷轧薄板；
S4、平整：将退火后冷轧薄板平整处理，得到铁基板；
其中，平整处理时，采用两道次平整工艺，第一道次采用2.0μm电火花脉冲正极毛化辊，第二道次采用0.4μm砂轮磨削的光辊，砂轮目数为120目，第一道次平整工艺和第二道次平整工艺的轧制力均为400t，压下率为6%，铁基板的表面粗糙度为0.30μm，轮廓单元的平均宽度Rsm为23μm，轮廓单元的最大高度Rz为3.5μm，采用PHR-1S型表面洛氏硬度计测定铁基板的硬度，硬度为64HR30T；
S5、镀锡：采用弗洛斯坦硫酸亚锡法，将铁基板浸于电镀液中，镀锡，经软熔、钝化后，得到镀锡铁；
其中，镀锡铁的总锡量为2.8g/m2，厚度为0.26mm，光泽度为180GU，按重量计，锡铁合金层占锡层与锡铁合金层之和的40%；
电镀液中还加入了α-萘酚聚氧乙烯醚（平均乙氧基聚合度为10，浓度为1g/L），镀锡时，电镀温度为30℃，软熔时，采用电阻软熔和感应软熔相联合的方式，电阻软熔的电流为0.09kA，感应软熔的电流为1.2kA，钝化时，采用阴极钝化，电荷密度为30C/ft2，钝化膜中锡含量为8.1mg/m2。
实施例4
一种抗划伤耐腐蚀的罐身用镀锡铁的制造方法，包括以下步骤：
S1、热轧：将浇铸得到的连铸坯进行热轧，得到3mm厚的热扎卷；
其中，连铸坯由以下重量百分比的组分组成：C：0.12%、Mn：0.35%%、Si：0.09%、P：0.02%、S：0.02%，余量为铁和其它不可避免的杂质，热轧时，选用轧制里程为40公里的工作辊精轧，轧制温度为890℃，冷却采用雾化冷却与水幕冷却相结合的方式，冷却速度为40℃/s；
S2、冷轧：热轧卷经酸洗后，冷轧，得到冷轧薄板；
其中，冷轧时，压下率为91%，厚度波动为±0.003mm，工作辊目数为80目；
S3、退火：冷轧薄板表面脱脂后，经660℃连续退火50s后，得到退火后冷轧薄板；
S4、平整：将退火后冷轧薄板平整处理，得到铁基板；
其中，平整处理时，采用两道次平整工艺，第一道次采用2.0μm电火花脉冲正极毛化辊，第二道次采用0.4μm砂轮磨削的光辊，砂轮目数为120目，第一道次平整工艺和第二道次平整工艺的轧制力均为400t，压下率为6%，铁基板的表面粗糙度为0.30μm，轮廓单元的平均宽度Rsm为23μm，轮廓单元的最大高度Rz为3.5μm，采用PHR-1S型表面洛氏硬度计测定铁基板的硬度，硬度为64HR30T；
S5、镀锡：采用弗洛斯坦硫酸亚锡法，将铁基板浸于电镀液中，镀锡，经软熔、钝化后，得到镀锡铁；
其中，镀锡铁的总锡量为2.8g/m2，厚度为0.26mm，光泽度为180GU，按重量计，锡铁合金层占锡层与锡铁合金层之和的16%；
电镀液中还加入了α-萘酚聚氧乙烯醚（平均乙氧基聚合度为10，浓度为1g/L），镀锡时，电镀温度为30℃，软熔时，采用电阻软熔和感应软熔相联合的方式，电阻软熔的电流为0.09kA，感应软熔的电流为1.2kA，钝化时，采用阴极钝化，电荷密度为30C/ft2，钝化膜中锡含量为8.1mg/m2。
实施例5
一种抗划伤耐腐蚀的罐身用镀锡铁的制造方法，包括以下步骤：
S1、热轧：将浇铸得到的连铸坯进行热轧，得到3mm厚的热扎卷；
其中，连铸坯由以下重量百分比的组分组成C：0.12%、Mn：0.35%%、Si：0.09%、P：0.02%、S：0.02%，余量为铁和其它不可避免的杂质，热轧时，选用轧制里程为40公里的工作辊精轧，轧制温度为890℃，冷却采用雾化冷却与水幕冷却相结合的方式，冷却速度为40℃/s；
S2、冷轧：热轧卷经酸洗后，冷轧，得到冷轧薄板；
其中，冷轧时，压下率为91%，厚度波动为±0.003mm，工作辊目数为80目；
S3、退火：冷轧薄板表面脱脂后，经660℃连续退火50s后，得到退火后冷轧薄板；
S4、平整：将退火后冷轧薄板平整处理，得到铁基板；
其中，平整处理时，采用两道次平整工艺，第一道次采用2.0μm电火花脉冲正极毛化辊，第二道次采用0.4μm砂轮磨削的光辊，砂轮目数为120目，第一道次平整工艺和第二道次平整工艺的轧制力均为400t，压下率为6%，铁基板的表面粗糙度为0.30μm，轮廓单元的平均宽度Rsm为23μm，轮廓单元的最大高度Rz为3.5μm，采用PHR-1S型表面洛氏硬度计测定铁基板的硬度，硬度为64HR30T；
S5、镀锡：采用弗洛斯坦硫酸亚锡法，将铁基板浸于电镀液中，镀锡，经软熔、钝化后，得到镀锡铁；
其中，镀锡铁的总锡量为2.8g/m2，厚度为0.26mm，光泽度为180GU，按重量计，锡铁合金层占锡层与锡铁合金层之和的16%；
电镀液中未加入α-萘酚聚氧乙烯醚，镀锡时，电镀温度为30℃，软熔时，采用电阻软熔和感应软熔相联合的方式，电阻软熔的电流为0.09kA，感应软熔的电流为1.2kA，钝化时，采用阴极钝化，电荷密度为30C/ft2，钝化膜中锡含量为8.1mg/m2。
对比例1
本对比例与实施例1的区别仅在于，本对比例步骤S4中，平整处理时，采用单道次平整工艺，采用1.4μm电火花脉冲正极毛化辊，道次轧制力为180t，压下率为2%，铁基板的表面粗糙度为0.45μm，轮廓单元的平均宽度Rsm为39μm，轮廓单元的最大高度Rz为5.2μm。
对比例2
本对比例与实施例5的区别仅在于，本对比例步骤S4中，平整处理时，采用单道次平整工艺，采用0.4μm砂轮磨削的光辊，砂轮目数为120目，道次轧制力为400t，压下率为6%，铁基板的表面粗糙度为0.34μm，轮廓单元的平均宽度Rsm为36μm，轮廓单元的最大高度Rz为4.1μm。
对实施例1~5和对比例1~2制造得到的镀锡铁进行如下性能测试：
①抗划伤性能：根据GB/T 6739-2022《色漆和清漆 铅笔法测定漆膜硬度》测试镀锡铁造成3mm划痕的铅笔硬度；
②耐腐蚀性能：根据QB/T 3826-1999《轻工产品金属镀层和化学处理层的耐腐蚀试验方法中性盐雾试验(NSS)法》测试镀锡铁经50g/L氯化钠盐雾气氛腐蚀2h和6h后的等级。
测试结果如下表1所示。
表1性能测试结果
由表中数据可知，本发明制造得到的镀锡铁具有良好的抗划伤性能和耐腐蚀性能。实施例1和对比例1、实施例5和对比例2对比表明，采用两道次平整工艺，有助于进一步提高镀锡铁的抗划伤性能和耐腐蚀性能。实施例4和实施例5对比表明，α-萘酚聚氧乙烯醚的加入，可进一步提高镀锡铁的耐腐蚀性能。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种抗划伤耐腐蚀的罐身用镀锡铁，其特征在于，镀锡铁包括由上至下依次设置的锡层、锡铁合金层和铁基板；
所述铁基板由以下重量百分比的组分组成：C：0.03%~ 0.12%、Mn：0.15%~0.35%、Si：≤0.09%、P：≤0.02%、S：≤0.02%，余量为铁和其它不可避免的杂质；
所述铁基板的表面粗糙度Ra为0.13~0.30μm，轮廓单元的平均宽度Rsm为≤25μm，轮廓单元的最大高度Rz为≤4μm；
根据GB/T 6739-2022测试所述镀锡铁的抗划伤性能，所述镀锡铁造成3mm划痕的铅笔硬度为HB~F；
根据QB/T 3826-1999测试所述镀锡铁的耐蚀性能，所述镀锡铁经50g/L氯化钠盐雾气氛腐蚀6h后的等级为≥7级；
所述镀锡铁中，总锡量为2.0~2.8g/m2，按重量计，所述锡铁合金层占锡层与锡铁合金层之和的25%~35%；
所述镀锡铁的制造方法，包括以下步骤：
S1、热轧：将浇铸得到的连铸坯进行热轧，得到热轧卷；
S2、冷轧：所述热轧卷经酸洗后，冷轧，得到冷轧薄板；
S3、退火：将所述冷轧薄板表面脱脂后，连续退火，得到退火后冷轧薄板；
S4、平整：将所述退火后冷轧薄板平整处理，得到所述铁基板；
S5、镀锡：将所述铁基板浸于电镀液中，镀锡，经软熔、钝化后，得到所述镀锡铁；
步骤S4中，所述平整处理时，采用两道次平整工艺，所述两道次平整工艺的轧制力各自独立地为180~400t。
2.根据权利要求1所述的一种抗划伤耐腐蚀的罐身用镀锡铁，其特征在于，所述镀锡铁的厚度为0.15~0.36mm，光泽度为≥180GU。
3.一种如权利要求1~2任意一项所述的抗划伤耐腐蚀的罐身用镀锡铁的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、热轧：将浇铸得到的连铸坯进行热轧，得到热轧卷；
S2、冷轧：所述热轧卷经酸洗后，冷轧，得到冷轧薄板；
S3、退火：将所述冷轧薄板表面脱脂后，连续退火，得到退火后冷轧薄板；
S4、平整：将所述退火后冷轧薄板平整处理，得到所述铁基板；
S5、镀锡：将所述铁基板浸于电镀液中，镀锡，经软熔、钝化后，得到所述镀锡铁。
4.根据权利要求3所述的一种抗划伤耐腐蚀的罐身用镀锡铁的制造方法，其特征在于，步骤S2中，所述冷轧时，压下率为80%~95%，工作辊目数≥80目。
5.根据权利要求3所述的一种抗划伤耐腐蚀的罐身用镀锡铁的制造方法，其特征在于，步骤S4中，所述平整处理时，采用两道次平整工艺，所述两道次平整工艺的轧制力各自独立地为180~400t。
6.根据权利要求3所述的一种抗划伤耐腐蚀的罐身用镀锡铁的制造方法，其特征在于，步骤S5中，所述电镀液中还加入了α-萘酚聚氧乙烯醚，所述α-萘酚聚氧乙烯醚的平均乙氧基聚合度为10，浓度为3~5g/L。
7.根据权利要求3所述的一种抗划伤耐腐蚀的罐身用镀锡铁的制造方法，其特征在于，步骤S5中，所述钝化后，钝化膜中锡含量为6~9mg/m2。
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