一种镀锡产品表面钝化膜结构柔性控制方法技术

本发明专利技术公开了一种镀锡产品表面钝化膜结构柔性控制方法，无钝化层的镀锡板表面钝化膜控制技术，镀锡板表面钝化膜质量修饰技术，获得涂饰性和润湿性优良的镀锡板。本发明专利技术开发了绿色环保、成本低，可循环使用镀锡板表面的电解钝化镀液，在确保钝化层厚度的同时，可有效调整、柔性控制镀锡板表面钝化膜羟基铬和氧化铬含量比例，减少了镀锡板表面涂饰性和缩孔缺陷发生率；结合多功能钝化槽中NO.3电解槽电解修饰钝化膜技术，提高镀锡板表面漂洗效率，大大降低其表面六价铬残存量，提高了NO.4和NO.5电解槽漂洗水的利用率20％，经济效益明显。

【技术实现步骤摘要】
一种镀锡产品表面钝化膜结构柔性控制方法
本专利技术涉及镀锡钢板表面质量的生产控制技术，特别涉及镀锡钢板表面钝化膜结构控制技术。本技术实施路径为带钢经过电镀锡生产机组，采用常规镀锡技术对带钢表面进行镀锡控制，通过多功能钝化槽和新的钝化工艺柔性控制镀锡产品表面钝化膜结构，进而改善其产品质量。
技术介绍
镀锡板是在冷轧低碳薄钢板双面上镀覆纯锡，是一种生产技术复杂、技术性强、制造流程长、质量要求高且制造难度大的产品。镀锡板不仅具有高强度、成型性好、耐蚀性优良、焊接性强、外观亮泽等特点外，还具有良好的印刷着色性，加之镀锡层无毒，因而镀锡板广泛应用于食品工业及制作各种容器、冲压制品、包装材料等非食品工业。在生产镀锡板过程中，带钢经镀锡、软熔以后，形成表面为自由锡层和锡铁合金层。为了提高镀锡板的耐蚀性能，防止镀锡板在贮存或涂料烘烤时锡层氧化发黄，同时提高镀锡板的耐硫化变黑等性能，要对镀锡板进行钝化处理，形成钝化层，即镀锡板表面最外的功能性保护层(相对于钝化膜，油膜不具有防护功能)。但是，镀锡板在应用过程中需要进行内涂外印处理。内涂是为防止内装物与罐内壁发生化学反应，以及微量有害物质对内装物的污染，以维持内装物的新鲜度及原有风味，并使内装物在长时间储藏、运输和销售过程中不影响其食用价值。外印主要是增加镀锡板的耐蚀性、美观、产品的多样化，外涂料不仅同样具有内涂料的功能，而且有底漆料、白涂料、上光涂料之分，以丙烯酸和聚酯树脂为主。由此可知，内涂外印材料多为有机物，而镀锡板表面成分以无机材料为主。这就不可避免的会出现镀锡板表面与有机涂层之间的涂饰性和润蚀性问题。也就是说，镀锡板表面涂饰性和润蚀性的问题取决于其表面状态及其表面结构。而影响镀锡板表面状态及其表面结构，其关键问题之一是钝化膜。镀锡板表面钝化膜的钝化工艺主要分为无铬钝化和含铬钝化。无铬钝化目前正处于探索性应用阶段。而现在常用的钝化工艺为铬酸盐钝化，即在重铬酸盐溶液中对镀锡钢板进行电解钝化，得到钝化膜很薄，耐蚀性能很好。电化学钝化能够获得高铬含量(约5～10mg/m2)的钝化膜，其可以提高镀锡板抗氧化和抗硫化斑的能力。钝化工艺为钝化液组成25±5g/L重铬酸钠，镀液温度42±5℃，pH为4±1，时间约为3s，钝化电量为3.24C/dm2。但是，随着生产的运行，在工艺条件未进行任何调整，且钝化膜厚度满足要求的情况下，用户常反馈镀锡板表面出现涂饰不良和缩孔缺陷等，这给镀锡板生产控制带来了极大的不便。有文献报道，不同的钝化膜表面组织结构势必影响镀锡板表面润湿性，进而影响其涂饰性。当镀锡板表面钝化膜表面羟基氧化铬Cr(OH)3或Cr(OH)3·nH2O含量过多时，镀锡板表面涂蚀性和润湿性随之降低。而提高钝化膜中氧化铬含量Cr2O3有利于改善镀锡板的涂饰性和润蚀性。目前，关于镀锡板表面钝化膜的控制，主要是控制钝化膜的厚度来改善其质量，无法针对不同产品种类和用户需求柔性调控钝化膜的结构。因此，控制镀锡板表面钝化膜结构具有重要的实际意义。对于镀锡板表面含铬钝化，其膜的成分和组织结构不仅受镀液组成、温度、时间及电流密度影响，而且受镀锡板表面状态、阳极板特性影响。钝化工艺的变化，对镀锡板表面钝化膜成膜速度、组成也有不同程度的影响，尤其是Cr和Cr(OH)3或Cr(OH)3·nH2O和Cr2O3之间的比例变化。基于此，本专利技术申请在考虑冷轧基板表面特征的影响问题，在相同的碱洗、酸洗、电镀条件下，结合锡铬共线机组，有针对性的提出了多功能钝化电解槽，结合电化学作用，在含铬钝化工艺基础上，开发出镀锡钢板表面钝化膜表面结构柔性控制技术。目前，镀锡板表面钝化相关专利有CN201410650819.2，CN201510854283.0或CN201510117019.9，其主要侧重于镀锡板表面无铬钝化技术。目前，国内外镀锡机组多为不溶性阳极系统的弗洛斯坦型工艺，钝化工艺多采用重铬酸钠阴极电解钝化。随着生产的运行，钝化液中常添加铬酐(CrO3)来补充电解液组成变化。铬酐易溶于水成为铬酸，该水溶液是一种强酸。随着铬酸酐浓度的不同，溶液中的六价铬可以以多种形式存在。如铬酸氢根(HCrO4-)、铬酸(H2CrO4)、重铬酸(H2Cr2O7)、三铬酸(H2Cr3O10)、四铬酸(H2Cr4O13)等。在高浓度时，CrO3>350g/L以上：4CrO3+H2O→H2Cr4O13(1)3CrO3+H2O→H2Cr3O10(2)在中等浓度时CrO3为200g/L～300g/L：2CrO3+H2O→H2Cr2O7(3)CrO3+H2O→H2CrO4(4)在极稀的浓度时：Cr2O72-+H2O→2HCrO4-(5)由此可知，镀锡板钝化溶液中的Cr6+主要以铬酸和重铬酸两种形式存在，如反应式(6)、式(7)所示，2CrO3+H2O→H2Cr2O7(6)CrO3+H2O→H2CrO4(7)铬酸在水溶液中分二步电离：当镀液的pH值<l，Cr2O72-为主要存在形式；当pH值为2～6时，Cr2O72-与HCrO4-之间存在着下列平衡：当pH值＞6时，CrO42-为主要形式。在含有添加剂的铬酸溶液中，电流密度的改变与阴极电位、铬的电解有着密切关系，如图1所示。由图1可知，铬酸盐电解过程不可避免的存在析氢反应，即在阴极镀锡板表面发生析氢，进而导致镀锡板表面pH值发生了动态改变，如图2和图3所示。因此，在电流强度一定的条件下，控制镀锡板表面的pH值波动，可以改变镀锡板表面钝化铬的沉积过程。基于此，本专利技术考虑改变镀液组成，添加绿色环保的添加剂，改变镀锡板表面化学沉积条件，配合多功能钝化槽的结构，进而柔性控制镀锡板表面的钝化膜结构。
技术实现思路
本专利技术目的是提供一种镀锡产品表面钝化膜结构柔性控制方法，开发了绿色环保、成本低，可循环使用镀锡板表面的电解钝化镀液，在确保钝化层厚度的同时，可有效调整、柔性控制镀锡板表面钝化膜羟基铬和氧化铬含量比例，减少了镀锡板表面涂饰性和缩孔缺陷发生率；结合多功能钝化槽中NO.3电解槽电解修饰钝化膜技术，提高镀锡板表面漂洗效率，大大降低其表面六价铬残存量，提高了NO.4和NO.5电解槽漂洗水的利用率20％，经济效益明显。本专利技术的技术方案如下：一种镀锡产品表面钝化膜结构柔性控制方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)采用常规的碱洗、酸洗工艺对冷轧基板进行清洁处理，再经弗洛斯坦型镀锡工艺，进行镀锡、软熔处理，得到无钝化层的镀锡板；(2)镀锡板表面钝化膜控制技术，无钝化层的镀锡板经过多功能钝化槽进行表面处理，所述多功能钝化槽含有5个电解槽，在镀锡板表面钝化膜控制技术中多功能钝化槽中NO.1和NO.2电解槽的溶液成分和工艺条件；所述溶液成分为铬酐30～70g/L、醋酸2～7g/L、醋酸钠0.5～3g/L、氢氧化钠2～6g/L；在所述溶液中还可加入氟硅酸钠3～7g/L；镀液温度控制28～50℃，pH值为3.5～4.2，电流密度1～10A/dm2；(3)镀锡板表面钝化膜质量修饰技术：镀锡板表面钝化膜经多功能钝化槽中NO.3电解槽进行表面修饰，在NO.3电解槽内的溶液成分为氢氧化钠5～9g/L、醋酸钠0.5～2g/L、醋酸(CH3COOH)1～3g/L，控制溶液温度55～60℃，pH值10.本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种镀锡产品表面钝化膜结构柔性控制方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)采用常规的碱洗、酸洗工艺对冷轧基板进行清洁处理，再经弗洛斯坦型镀锡工艺，进行镀锡、软熔处理，得到无钝化层的镀锡板；(2)镀锡板表面钝化膜控制技术，无钝化层的镀锡板经过多功能钝化槽进行表面处理，所述多功能钝化槽含有5个电解槽，在镀锡板表面钝化膜控制技术中多功能钝化槽中NO.1和NO.2电解槽的溶液成分和工艺条件；所述溶液成分为铬酐30～70g/L、醋酸2～7g/L、醋酸钠0.5～3g/L、氢氧化钠2～6g/L；在所述溶液中还可加入氟硅酸钠3～7g/L；镀液温度控制28～50℃，pH值为3.5～4.2，电流密度1～10A/dm2；(3)镀锡板表面钝化膜质量修饰技术：镀锡板表面钝化膜经多功能钝化槽中NO.3电解槽进行表面修饰，在NO.3电解槽内的溶液成分为氢氧化钠5～9g/L、醋酸钠0.5～2g/L、醋酸(CH3COOH)1～3g/L，控制溶液温度55～60℃，pH值10.5～13.5，电流密度0.5～2.5A/dm2；(4)最后镀锡板经多功能钝化槽中NO.4和NO.5电解槽进行脱盐水清洗，可获得涂饰性和润湿性优良的镀锡板。...

【技术特征摘要】
1.一种镀锡产品表面钝化膜结构柔性控制方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)采用常规的碱洗、酸洗工艺对冷轧基板进行清洁处理，再经弗洛斯坦型镀锡工艺，进行镀锡、软熔处理，得到无钝化层的镀锡板；(2)镀锡板表面钝化膜控制技术，无钝化层的镀锡板经过多功能钝化槽进行表面处理，所述多功能钝化槽含有5个电解槽，在镀锡板表面钝化膜控制技术中多功能钝化槽中NO.1和NO.2电解槽的溶液成分和工艺条件；所述溶液成分为铬酐30～70g/L、醋酸2～7g/L、醋酸钠0.5～3g/L、氢氧化钠2～6g/L；在所述溶液中还可加入氟硅酸钠3～7g/L；镀液温度控制28～50℃，pH值为3.5～4.2，电流密度1～10A/dm2；(3)镀锡板表面钝化膜质量修饰技术：镀锡板表面钝化膜经多功能钝化槽中NO.3电解槽进行表面修饰，在NO.3电解槽内的溶液成分为氢氧化钠5～9g/L、醋酸钠0.5～2g/L、醋酸(CH3COOH)1～3g/L，控制溶液温度55～60℃，pH值10.5～13.5，电流密度0.5～2.5A/dm2；(4)最后镀锡板经多功能钝化槽中NO.4和NO.5电解槽进行脱盐水清洗，可获得涂饰性和润湿性优良的镀锡板。2.根据权利要求1所述一种镀锡产品表面钝化膜结构柔性控制方法，其特征在于，在步骤(2)中所述溶液成分为铬酐30～50g/L、醋酸3～7g/L、醋酸钠1～3g/L、氢氧化钠2～6g/L；所述工艺条件为镀液温度控制28～32℃，pH值为3.5～4.2，电流密度1～5A/dm2；获得表面光亮、镀层均匀的镀锡板，其钝化膜厚度为3～7mg/m2，其中钝化膜中羟基氧化铬含量50～60％，氧化铬Cr2O3含量40～52％，其余为金属铬或水。3.根据权利要求2所述一种镀锡产品表面钝化膜结构柔性控制方法，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：李东江，彭俊，李秀军，
申请(专利权)人：宝山钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31