淺談鹵素法電鍍錫工藝

1、概述
電鍍屬於電化學領域的範疇，它是利用電化學方法對產品進行表麵加工的一種工藝。電鍍錫板又稱馬口鐵，它是高技術含量和高附加值的深加工產品，用它來製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，因而被廣泛地應用於食品、醫藥、輕工、汽車和家電等行業。
目前生產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，將錫熱鍍在帶鋼表麵。由於熱鍍錫生產效率低，耗錫量大，目前在生產中已很少采用。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麵。由於電鍍錫生產效率高，耗錫量少，產品質量好，在生產中被廣泛采用。
2、電鍍錫工藝
在電鍍錫工藝中，根據鍍液成分的不同，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。由於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鍍錫板，現就這4種鍍錫工藝的特點和技術指標進行比較，見表1。
各技術指標可知，鹵素法電鍍工藝具有機組運行速度範圍寬、電流密度範圍大和電流效率高等優點，下麵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合生成絡合離子sn 一陰離子，在鍍液中起緩衝作用，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，用來調節和減慢鍍液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和促進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，主要用來沉澱鍍液中的鐵和銅等雜質，因為鍍液中鐵和銅離子會促使二價錫離子氧化，沉澱進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和結構，提高鍍錫層的附著力，對光亮鍍錫板的生產起重要作用。
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）首先利用張力控製開卷，新鋼卷經雙層剪切機切除不合要求的頭部，停留在焊接機入口側。當工作卷的鋼帶尾端切平後，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，焊好後的鋼帶進入活套塔。
焊接機焊接完畢，入口段以大於工藝段的運行速度運行，使活套塔又馬上儲滿鋼帶，然後入口段鋼帶運行速度又恢複到與工藝段速度相一致。
（2）工藝段
鋼帶進入工藝段後，先是在化學清洗槽內進行化學脫脂，采用磷酸鹽、氫氧化鈉和表麵活性劑配成的複合清洗液，可使鋼帶表麵90％ 以上的油汙得到清除。
化學脫脂完畢進入電解清洗槽進行電解脫脂。當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，則作為陰極，此時在鋼帶表麵析出氫氣，其電極反應2H20+2e=H2↑十+20H一；當鋼帶與陰極相對時，鋼帶電位相對陰極要正，則作為陽極，此時在鋼帶表麵析出氧氣，其電極反應40H一一4e=O2↑+H20。在鋼帶表麵和油膜之間產生氣泡，油滴在氣泡的作用下，脫離鋼帶表麵被氣泡帶到清
洗液中除去。電解脫脂後的鋼帶進入衝洗槽洗去表麵的堿性清洗液。
接著鋼帶進入酸洗槽除去鐵鏽以活化鋼帶表麵，酸洗液采用質量分數為10％左右的稀硫酸溶液。酸洗後帶鋼表麵呈金屬結晶組織的活化狀態，可保證帶鋼和鍍錫層之間有良好的結合力。酸洗後再進入衝洗槽洗去鋼帶表麵的酸液。
經過化學脫脂和電解脫脂後，表麵清潔活化的鋼帶先進入底部電鍍槽，錫沉積在鋼帶的底麵。經過封閉轉向槽，剛鍍好的鋼帶底麵朝上進入上部電鍍槽，開始對鋼帶的另一麵進行電鍍。
然後進入回收槽和水洗槽，再經過助熔劑槽和烘幹器，鍍錫板被進一步清洗幹淨，並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麵張力，使錫層在軟熔時能均勻分布在鋼帶表麵。
（3）後處理段
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，必須經軟熔處理。軟熔采用電阻加熱法。
為了防止鍍錫板軟熔後的錫層在高溫下迅速氧化，並保持軟熔時產生的光澤表麵，鍍錫板必須浸入淬水槽進行淬水冷卻處理，經淬水後的鍍錫板表麵平整光亮。
鍍錫層長期暴露在空氣中會氧化變黃，因此，鍍錫板需進行鈍化處理，以提高鍍錫板的耐腐蝕性。鈍化後的鍍錫板經過衝洗和幹燥後進入靜電塗油器，在鍍錫板上塗上一層很薄的油膜以防止鍍錫板在運輸過程和高速製罐加工中被擦傷，同時還有防鏽效果。
（4）出口段
鍍錫板從靜電塗油器出來，通過鍍層重量測試儀、鍍錫板測厚儀和張力輥，進入剪切機，剪切、包裝入庫或送塗漆印鐵車間進一步加工成彩印板。
5、鹵素法鍍錫優點
（1）由於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，電流效率高，耗電省，運行成本低。
（2）鍍液質量容易控製，雜質容易排除，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範圍較寬，能以1O～85 A／dm2的電流密度進行電鍍。
（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，控製容易，機組運行速度很快，能夠處理薄帶鋼，生產效率高。
（5）水平式電鍍槽的導電輥在鋼帶水平麵上，比垂直式電鍍槽的沉沒輥在穿帶、維護和更換時更方便。
（6）鹵素法機組分為上、中、下三層，電鍍錫是在中、下兩層完成，當鋼帶經過下層的電鍍槽時，電鍍鋼帶的底麵。鋼帶經過反向輥進入中層的電鍍槽時，就可電鍍鋼帶的另一麵，通過控製中、下層電鍍槽的開槽數量和電流密度，可實現鍍錫板雙麵差厚鍍層的控製。
（7）鹵素法電鍍機組自動化控製水平很高，它采用成熟先進的張力控製係統、紅外線控製係統、焊縫跟蹤係統、對中糾偏係統和邊導控製係統。工藝段輥係傳動電機均采用交流矢量變頻調速係統，出口段采用鍍層重量測試儀和鍍錫板測厚儀等在線檢測係統。
6、鹵素法鍍錫層的質量
（1）鍍錫層均勻致密，光滑平整，產品質量穩定，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。產品具有優良的可加工性和可焊性，而且軟熔後產品的表麵光潔如鏡。
（3）鍍錫板在鈍化處理後，表麵會形成一層牢固致密的鉻錫複合氧化膜，從而提高了產品的耐腐蝕性，同時也提高了鍍錫板表麵對油漆的可塗性，並能進一步加工成彩印板。
（4）鹵素法水平式電鍍與其它直立式電鍍不同，鋼帶的雙麵鍍層是分別電鍍，因此，產品鍍錫量的選擇範圍大，既可生產雙麵鍍錫量相等的等厚產品，也可生產雙麵鍍錫量不同的差厚產品。
7、結束語
鹵素法電鍍錫工藝具有電流效率高、生產能力大、鍍錫板質量好、運行成本低和自動化程度高等優點。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中發揮重要作用，同時也將進一步滿足我國食品、醫藥、輕工、汽車和家電行業對鍍錫板日益增長的需求。
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