薄锡镀锡铁皮制造技术

含铁基体在预镀组合物中电极化，其中预镀组合物激活钢基体表面以接收薄锡或锡合金。该锡或锡合金被电镀在激活的钢基体表面上。该薄镀锡铁皮和合金表面上的孔隙量减少。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种电镀薄锡镀锡铁皮(thin-tin tinplate)的方法。更具体地，本专利技术涉及一种降低薄锡镀锡铁皮孔隙度的电镀薄锡镀锡铁皮的方法。
技术介绍
由于偶然(fortuitous)的氧化还原电位逆转功效，镀锡铁皮已成功用于包装食品。在正常的有氧条件下，钢基体相对于锡涂层是阳极性的，锡涂层的任何孔隙将使钢暴露于不适宜的困境，成为与大阴极连接的小阳极，导致在暴露于大气的情况下快速生红锈，或当作为食品包装，即锡罐，暴露时导致针孔穿孔。然而，假设锡涂层初始时无孔隙，新密封的锡罐中的氧气(氧出现在顶部空间且溶解在食品中)在烘烤过程中将因暴露的自由锡的腐蚀而被消耗，烘烤过程中食品罐被加热，以烹饪其中内容物。该自由锡的蚀刻可能会暴露电解产生的惰性FeSn2金属间化合物层，其为在镀锡铁皮制备中的回流熔融工艺过程中由熔融锡与钢基体反应形成的界面层，或暴露钢基体，如果该FeSn2金属间化合物层是多孔的，导致罐体失效。假设暴露的金属间化合物层没有孔隙，无锡腐蚀将继续直到该罐完全脱氧，此时锡和钢之间的电化学组合逆转：钢基体目前为阴极性的。然后任意因锡涂层缓慢分解而暴露的钢将因周围自由锡的腐蚀而受到阴极性保护，因而罐的寿命由可用的自由锡(即未限制在惰性FeSn2金属间化合物层中的锡)的量决定。因此食品包装用镀锡铁皮总体的适宜性和品质由如下决定：·锡涂层的总孔隙度；在烘烤过程中钢基体不应被暴露，从而防止初始罐的<br>快速失效。·FeSn2金属间化合物层的气密性。该层应为致密和无孔的。·较高的自由锡的量，同时允许烘烤过程中除去更多的氧和脱氧条件下更长的保质期。孔隙度是决定镀锡铁皮耐腐蚀性的首要因素，同时包括体相(bulk)孔隙度和FeSn2金属间化合物层的孔隙度。镀锡铁皮的孔隙度通常由次最优锡电沉积或差的黑钢板(未镀的钢基体)的激活(清洁和酸洗)决定，并且也由总表面不均匀性，例如碳残留物，油，氧化物或其它钢基体夹杂物决定。不同等级的镀锡铁皮通常由其锡涂层重量区分，＜2.8g/m2较轻重量的以环氧漆状态使用，＞5.6g/m2较厚涂层的用于需要优异的耐腐蚀性的应用，例如淡色水果(如菠萝，芦笋(asparagus))，或硫化物防污肉类。对于耐腐蚀性，金属间化合物层的气密性发挥了作用，镀锡铁皮生产商通过生产更厚的金属间化合物层来实现气密性。由于FeSn2金属间化合物层由自由锡的消耗形成，厚FeSn2金属间化合物层通常需要高的初始锡涂层重量以及延长的回流熔融时间。随着锡金属价格的上升，锡包装已经转向更轻的涂层重量以力图降低成本，但是已经遭遇到技术障碍，即电解生产的用于食品包装的镀锡铁皮在涂层重量低于2.8g/m2时通常被认为是多孔的。某些食品依赖于分解的锡来进一步保持颜色，质地和味道，且不能轻易地转换为漆罐。因此，存在对耐腐蚀性与较高涂层重量材料相当的薄锡或薄锡合金镀锡铁皮的需求。
技术实现思路
方法包括：提供钢基体；使钢基体与含有一种或多种有机磺酸化合物、其盐或酐，以及一种或多种晶粒细化剂(grain refiner)的预镀组合物接触；电解极化所述钢基体；以及在该钢基体上电镀锡。该方法提供了更均匀的基体表面，其基本上不含碳残留物，油，Fe(OH)2，氧化物或其它钢基体夹杂物，例如低硫和硅，其不能被电镀覆盖。该预镀组合物在锡或锡合金电镀之前包覆钢表面，并确保了高表面添加剂浓度，该表面添加剂浓度不取决于锡或锡合金镀液中添加剂的浓度。该方法还提供细小的锡和锡合金晶粒和减少的锡或锡合金以及FeSn2金属间化合物层的孔隙度，因此抑制了氧气穿透锡或锡合金和FeSn2金属间化合物层，并降低了下层钢基体的腐蚀。与常规的FeSn2金属间化合物层相比，该FeSn2金属间化合物层更薄且更致密，从而金属间化合物层消耗的锡或锡合金更少，可提供更多的自由锡或锡合金，因此钢基体的寿命得到提高。具体实施方式在整个说明书中，除非文中清楚地指出其他含义，如下简写应当具有如下含义：℃＝摄氏度；g＝克；kg＝千克；L＝升；cm＝厘米；dm＝分米，nm＝纳米；RPM＝每分钟转数；A＝安培；ASD＝A/dm2；mol＝摩尔；DI＝去离子水；以及wt％＝重量百分比。术语“沉积”，“电镀”和“镀覆”在整个说明书中可互换使用。所有的百分比按照重量，除非另有注明。所有的数值范围是包括在内的，且能够以任何顺序组合，除非这些数值范围的被限制到加和为100％是符合逻辑的。尽管该方法描述中使用了钢基体，但可以想象到的是许多含铁基体可镀锡或镀锡合金。优选地，该钢为低碳钢。低碳钢含有0.02％-0.3％的碳。通常钢基体首先用油清洁。该清洁可以利用本领域已知的常规方法由化学或电解方式实施。该钢可被化学清洁，通过放置在与基于碱性混合物的溶液接触的地方进行，该碱性混合物含有氢氧化钠，碳酸钠，偏硅酸钠，磷酸盐，络合剂和表面活性剂。碱性组分可为3wt％-12wt％。该碱性溶液通常在50℃-85℃的温度范围。优选地，该碱性化合物为氢氧化钠。清洁也可包括常规的清洁方法，例如刷搅拌，应用电流在钢基体上产生氢气或氧气。清洁溶液也可利用消泡剂，另外的螯合剂和皂化剂以有助于被除去的污渍或有机污物(soil)的悬浮。该清洁也可在电解镀液中电解实施，该电解镀液含有碳酸钙或氢氧化钾或它们的混合物的碱性水溶液。该镀液可包括0.5-20wt％的碱性化合物。该镀液的温度可为20-95℃。然后对钢施加0.1-20A/dm2的电流密度，持续长于0.1秒，通常为0.1秒至10秒。电流可为格栅至格栅(grid-to-grid)(其中钢条首先暴露于阳极然后为阴极)，或者保持在阴极电位。该方法为本领域常规的和公知的方法。钢基体清洁后，将其用水冲洗并酸洗。该酸洗可使用常规的方法化学或电解实施。该钢可化学酸洗，通过浸入含有无机酸池，例如硫酸，盐酸或其它无机酸的池中进行。该酸通常含量为0.2-50wt％。钢被保持在酸洗池中至少0.1秒，通常为0.1秒至10秒。酸洗池的温度可为20-60℃。当钢被电解酸洗时，其被浸入含有例如硫酸，盐酸或其它无机酸的无机酸池。该酸含量为0.2-20wt％。池的温度可为20-75℃。电流密度可为0.1-50A/dm2。酸洗实施大于0.1秒，通常为0.1秒至10秒。钢酸洗后用水冲洗，然后浸入预镀组合物中，该预镀组合物含有至少一种或多种有机磺酸化合物以及一种或多种晶粒细化剂。该预镀组合物实现基体的激活，去除任何在酸洗后冲洗过程中形成的铁-氢本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
2012.10.19 US 61/716,4501.一种方法，包括：
a)提供钢基体；
b)使钢基体与含有一种或多种有机磺酸、其盐或酐，以及一种或多种晶
粒细化剂的预镀组合物接触；
c)电解极化该钢基体；以及
d)在该钢基体上电镀锡或锡合金层。
2.如权利要求1的方法，其中电镀在钢基体上的所述锡或锡合金的量为
0.5-11.2g/m2。
3.如权利要求1的方法，其中所述锡或锡合金层包括0.1-1.4g/m2的FeSn2金属间化合物层。
4.如权利要求1的方...

【专利技术属性】
技术研发人员：P·R·李维，
申请(专利权)人：罗门哈斯电子材料有限公司，
类型：发明
国别省市：