淺談鹵素法電鍍錫工藝
發(fā)布時間：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，用它來制作包裝容器以及作為非包裝材料等，具有強度高、焊接性好、耐腐蝕和無毒性等特點，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裝有熔融錫的槽子，將錫熱鍍在帶鋼表面。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電鍍槽，在直流電源的作用下將錫鍍在帶鋼表面。由于電鍍錫生產(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錫離子沉積量為1．107 g/Ah，比酸性鍍液中二價錫離子沉積量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種鍍錫工藝的特點和技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行比較，見表1。
各技術(shù)指標(biāo)可知，鹵素法電鍍工藝具有機組運行速度范圍寬、電流密度范圍大和電流效率高等優(yōu)點，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錫離子和氯離子，大部分二價錫離子與氟化物結(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，氯離子對提高鍍液的電導(dǎo)和促進(jìn)錫陽極的溶解起著重要作用。
（4）亞鐵氰化鈉作為一種抗氧化劑，主要用來沉淀鍍液中的鐵和銅等雜質(zhì)，因為鍍液中鐵和銅離子會促使二價錫離子氧化，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量，則錫渣量就會很大，會使成本成倍地增加。
（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)雙層剪切機切除不合要求的頭部，停留在焊接機入口側(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。
焊接機焊接完畢，入口段以大于工藝段的運行速度運行，使活套塔又馬上儲滿鋼帶，然后入口段鋼帶運行速度又恢復(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)鋼帶運行到與陽極相對的位置時，鋼帶的電位相對陽極要負(fù)，則作為陰極，此時在鋼帶表面析出氫氣，其電極反應(yīng)2H20+2e=H2↑十+20H一；當(dāng)鋼帶與陰極相對時，鋼帶電位相對陰極要正，則作為陽極，此時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，使錫層在軟熔時能均勻分布在鋼帶表面。
（3）后處理段
從工藝段出來的鍍錫板沒有光澤，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。
鍍錫層長期暴露在空氣中會氧化變黃，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輸過程和高速制罐加工中被擦傷，同時還有防銹效果。
（4）出口段
鍍錫板從靜電涂油器出來，通過鍍層重量測試儀、鍍錫板測厚儀和張力輥，進(jìn)入剪切機，剪切、包裝入庫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
（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。
（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，運行的軌跡較好，控制容易，機組運行速度很快，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輥在穿帶、維護(hù)和更換時更方便。
（6）鹵素法機組分為上、中、下三層，電鍍錫是在中、下兩層完成，當(dāng)鋼帶經(jīng)過下層的電鍍槽時，電鍍鋼帶的底面。鋼帶經(jīng)過反向輥進(jìn)入中層的電鍍槽時，就可電鍍鋼帶的另一面，通過控制中、下層電鍍槽的開槽數(shù)量和電流密度，可實現(xiàn)鍍錫板雙面差厚鍍層的控制。
（7）鹵素法電鍍機組自動化控制水平很高，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)、對中糾偏系統(tǒng)和邊導(dǎo)控制系統(tǒng)。工藝段輥系傳動電機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試儀和鍍錫板測厚儀等在線檢測系統(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）鍍錫板在軟熔過程中，鍍錫層與鋼帶之間會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，同時也提高了鍍錫板表面對油漆的可涂性，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
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、運行成本低和自動化程度高等優(yōu)點。相信在不久的將來，鹵素法電鍍錫工藝將在我國電鍍錫板生產(chǎn)中發(fā)揮重要作用，同時也將進(jìn)一步滿足我國食品、醫(yī)藥、輕工、汽車和家電行業(yè)對鍍錫板日益增長的需求。
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