淺談鹵素法電鍍錫工藝
發(fā)布時(shí)間：2018/12/01 13:59:15
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1、概述
電鍍屬于電化學(xué)領(lǐng)域的范疇，它是利用電化學(xué)方法對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行表面加工的一種工藝。電鍍錫板又稱馬口鐵，它是高技術(shù)含量和高附加值的深加工產(chǎn)品，用它來(lái)制作包裝容器以及作為非包裝材料等，具有強(qiáng)度高、焊接性好、耐腐蝕和無(wú)毒性等特點(diǎn)，因而被廣泛地應(yīng)用于食品、醫(yī)藥、輕工、汽車和家電等行業(yè)。
目前生產(chǎn)鍍錫板的方法主要分為熱鍍錫和電鍍錫兩大類。熱鍍錫工藝是讓帶鋼通過(guò)裝有熔融錫的槽子，將錫熱鍍?cè)趲т摫砻?。由于熱鍍錫生產(chǎn)效率低，耗錫量大，目前在生產(chǎn)中已很少采用。電鍍錫工藝是讓帶鋼通過(guò)電鍍槽，在直流電源的作用下將錫鍍?cè)趲т摫砻妗Ｓ捎陔婂冨a生產(chǎn)效率高，耗錫量少，產(chǎn)品質(zhì)量好，在生產(chǎn)中被廣泛采用。
2、電鍍錫工藝
在電鍍錫工藝中，根據(jù)鍍液成分的不同，分為堿性法、硫酸亞錫法（又稱弗洛斯坦法）、氟硼酸亞錫法（又稱拉色斯坦法）和鹵素法（又稱哈羅根法）4種。由于堿性鍍液中四價(jià)錫離子沉積量為1．107 g/Ah，比酸性鍍液中二價(jià)錫離子沉積量2.214 g/Ah要小。故堿性電鍍法生產(chǎn)效率低，能耗大，堿性電鍍工藝已逐漸被淘汰。目前大都采用酸性鍍錫工藝生產(chǎn)鍍錫板，現(xiàn)就這4種鍍錫工藝的特點(diǎn)和技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行比較，見(jiàn)表1。
各技術(shù)指標(biāo)可知，鹵素法電鍍工藝具有機(jī)組運(yùn)行速度范圍寬、電流密度范圍大和電流效率高等優(yōu)點(diǎn)，下面就鹵素法電鍍錫工藝作一介紹。
3、鹵素法鍍錫工藝
3.1 鹵素法鍍錫工藝配方
氯化亞錫30—60 L，氟化鈉35～50 g/L，二氟化鈉30～40 g/L，氯化鈉50～100 g/L，亞鐵氰化鈉0.2～1.0 g/L，添力Ⅱ劑0.9～1.2 g/L
3.2 電鍍液各成分的作用
（1）氯化亞錫提供部分二價(jià)錫離子和氯離子，大部分二價(jià)錫離子與氟化物結(jié)合生成絡(luò)合離子sn 一陰離子，在鍍液中起緩沖作用，減慢陰極附近鍍液pH值升高的速率。
（2）氟化鈉和二氟化鈉提供氟離子，用來(lái)調(diào)節(jié)和減慢鍍液pH值上升。
（3）氯化鈉提供部分氯離子，氯離子對(duì)提高鍍液的電導(dǎo)和促進(jìn)錫陽(yáng)極的溶解起著重要作用。
（4）亞鐵氰化鈉作為一種抗氧化劑，主要用來(lái)沉淀鍍液中的鐵和銅等雜質(zhì)，因?yàn)殄円褐需F和銅離子會(huì)促使二價(jià)錫離子氧化，沉淀進(jìn)入錫渣而造成錫的非正常損失。如果亞鐵氰化鈉在鍍液中不過(guò)量，則錫渣量就會(huì)很大，會(huì)使成本成倍地增加。
（5）添加劑能提高陰極極化作用，可顯著改善鍍錫層的形態(tài)和結(jié)構(gòu)，提高鍍錫層的附著力，對(duì)光亮鍍錫板的生產(chǎn)起重要作用。
4、鹵素法鍍錫工藝流程簡(jiǎn)介
（1）入口段
冷軋薄板新鋼卷（即原板）首先利用張力控制開卷，新鋼卷經(jīng)雙層剪切機(jī)切除不合要求的頭部，停留在焊接機(jī)入口側(cè)。當(dāng)工作卷的鋼帶尾端切平后，與新鋼卷頭部搭接，焊輪在兩個(gè)鋼卷的頭尾搭接處滾壓焊接，焊好后的鋼帶進(jìn)入活套塔。
焊接機(jī)焊接完畢，入口段以大于工藝段的運(yùn)行速度運(yùn)行，使活套塔又馬上儲(chǔ)滿鋼帶，然后入口段鋼帶運(yùn)行速度又恢復(fù)到與工藝段速度相一致。
（2）工藝段
鋼帶進(jìn)入工藝段后，先是在化學(xué)清洗槽內(nèi)進(jìn)行化學(xué)脫脂，采用磷酸鹽、氫氧化鈉和表面活性劑配成的復(fù)合清洗液，可使鋼帶表面90％ 以上的油污得到清除。
化學(xué)脫脂完畢進(jìn)入電解清洗槽進(jìn)行電解脫脂。當(dāng)鋼帶運(yùn)行到與陽(yáng)極相對(duì)的位置時(shí)，鋼帶的電位相對(duì)陽(yáng)極要負(fù)，則作為陰極，此時(shí)在鋼帶表面析出氫氣，其電極反應(yīng)2H20+2e=H2↑十+20H一；當(dāng)鋼帶與陰極相對(duì)時(shí)，鋼帶電位相對(duì)陰極要正，則作為陽(yáng)極，此時(shí)在鋼帶表面析出氧氣，其電極反應(yīng)40H一一4e=O2↑+H20。在鋼帶表面和油膜之間產(chǎn)生氣泡，油滴在氣泡的作用下，脫離鋼帶表面被氣泡帶到清
洗液中除去。電解脫脂后的鋼帶進(jìn)入沖洗槽洗去表面的堿性清洗液。
接著鋼帶進(jìn)入酸洗槽除去鐵銹以活化鋼帶表面，酸洗液采用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10％左右的稀硫酸溶液。酸洗后帶鋼表面呈金屬結(jié)晶組織的活化狀態(tài)，可保證帶鋼和鍍錫層之間有良好的結(jié)合力。酸洗后再進(jìn)入沖洗槽洗去鋼帶表面的酸液。
經(jīng)過(guò)化學(xué)脫脂和電解脫脂后，表面清潔活化的鋼帶先進(jìn)入底部電鍍槽，錫沉積在鋼帶的底面。經(jīng)過(guò)封閉轉(zhuǎn)向槽，剛鍍好的鋼帶底面朝上進(jìn)入上部電鍍槽，開始對(duì)鋼帶的另一面進(jìn)行電鍍。
然后進(jìn)入回收槽和水洗槽，再經(jīng)過(guò)助熔劑槽和烘干器，鍍錫板被進(jìn)一步清洗干凈，并使鍍錫板在軟熔前粘上助熔劑成分，助熔劑可以降低熔融錫的表面張力，使錫層在軟熔時(shí)能均勻分布在鋼帶表面。
（3）后處理段
從工藝段出來(lái)的鍍錫板沒(méi)有光澤，而且鍍錫層附著力也較差，必須經(jīng)軟熔處理。軟熔采用電阻加熱法。
為了防止鍍錫板軟熔后的錫層在高溫下迅速氧化，并保持軟熔時(shí)產(chǎn)生的光澤表面，鍍錫板必須浸入淬水槽進(jìn)行淬水冷卻處理，經(jīng)淬水后的鍍錫板表面平整光亮。
鍍錫層長(zhǎng)期暴露在空氣中會(huì)氧化變黃，因此，鍍錫板需進(jìn)行鈍化處理，以提高鍍錫板的耐腐蝕性。鈍化后的鍍錫板經(jīng)過(guò)沖洗和干燥后進(jìn)入靜電涂油器，在鍍錫板上涂上一層很薄的油膜以防止鍍錫板在運(yùn)輸過(guò)程和高速制罐加工中被擦傷，同時(shí)還有防銹效果。
（4）出口段
鍍錫板從靜電涂油器出來(lái)，通過(guò)鍍層重量測(cè)試儀、鍍錫板測(cè)厚儀和張力輥，進(jìn)入剪切機(jī)，剪切、包裝入庫(kù)或送涂漆印鐵車間進(jìn)一步加工成彩印板。
5、鹵素法鍍錫優(yōu)點(diǎn)
（1）由于鹵素法電鍍液是由氯化亞錫、氯化鈉、氟化鈉和添加劑組成，鍍液中氯化物的含量較高，因而具有很高的電導(dǎo)，電流效率高，耗電省，運(yùn)行成本低。
（2）鍍液質(zhì)量容易控制，雜質(zhì)容易排除，鍍液的分散能力和覆蓋能力強(qiáng)。
（3）電鍍速率較快，允許使用的電流密度范圍較寬，能以1O～85 A／dm2的電流密度進(jìn)行電鍍。
（4）與其他電鍍錫法不同，鹵素法的電鍍槽是水平式電鍍槽，鋼帶水平傳遞，運(yùn)行的軌跡較好，控制容易，機(jī)組運(yùn)行速度很快，能夠處理薄帶鋼，生產(chǎn)效率高。
（5）水平式電鍍槽的導(dǎo)電輥在鋼帶水平面上，比垂直式電鍍槽的沉沒(méi)輥在穿帶、維護(hù)和更換時(shí)更方便。
（6）鹵素法機(jī)組分為上、中、下三層，電鍍錫是在中、下兩層完成，當(dāng)鋼帶經(jīng)過(guò)下層的電鍍槽時(shí)，電鍍鋼帶的底面。鋼帶經(jīng)過(guò)反向輥進(jìn)入中層的電鍍槽時(shí)，就可電鍍鋼帶的另一面，通過(guò)控制中、下層電鍍槽的開槽數(shù)量和電流密度，可實(shí)現(xiàn)鍍錫板雙面差厚鍍層的控制。
（7）鹵素法電鍍機(jī)組自動(dòng)化控制水平很高，它采用成熟先進(jìn)的張力控制系統(tǒng)、紅外線控制系統(tǒng)、焊縫跟蹤系統(tǒng)、對(duì)中糾偏系統(tǒng)和邊導(dǎo)控制系統(tǒng)。工藝段輥系傳動(dòng)電機(jī)均采用交流矢量變頻調(diào)速系統(tǒng)，出口段采用鍍層重量測(cè)試儀和鍍錫板測(cè)厚儀等在線檢測(cè)系統(tǒng)。
6、鹵素法鍍錫層的質(zhì)量
（1）鍍錫層均勻致密，光滑平整，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，成品率高。
（2）鍍錫板在軟熔過(guò)程中，鍍錫層與鋼帶之間會(huì)形成一層鐵錫合金層，從而大大提高了鍍錫層的附著力。產(chǎn)品具有優(yōu)良的可加工性和可焊性，而且軟熔后產(chǎn)品的表面光潔如鏡。
（3）鍍錫板在鈍化處理后，表面會(huì)形成一層牢固致密的鉻錫復(fù)合氧化膜，從而提高了產(chǎn)品的耐腐蝕性，同時(shí)也提高了鍍錫板表面對(duì)油漆的可涂性，并能進(jìn)一步加工成彩印板。
（4）鹵素法水平式電鍍與其它直立式電鍍不同，鋼帶的雙面鍍層是分別電鍍，因此，產(chǎn)品鍍錫量的選擇范圍大，既可生產(chǎn)雙面鍍錫量相等的等厚產(chǎn)品，也可生產(chǎn)雙面鍍錫量不同的差厚產(chǎn)品。
7、結(jié)束語(yǔ)
鹵素法電鍍錫工藝具有電流效率高、生產(chǎn)能力大、鍍錫板質(zhì)量好、運(yùn)行成本低和自動(dòng)化程度高等優(yōu)點(diǎn)。相信在不久的將來(lái)，鹵素法電鍍錫工藝將在我國(guó)電鍍錫板生產(chǎn)中發(fā)揮重要作用，同時(shí)也將進(jìn)一步滿足我國(guó)食品、醫(yī)藥、輕工、汽車和家電行業(yè)對(duì)鍍錫板日益增長(zhǎng)的需求。
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