镀锡板表面淬水斑成因分析

2011-02-03柳长福白会平

武汉工程职业技术学院学报 2011年2期

柳长福白会平

(武钢研究院湖北武汉:430080)

0 引言

镀锡薄钢板简称镀锡板,俗称马口铁,是其两面镀有纯锡的低碳冷轧薄钢板。镀锡后的钢板环保无毒,且具有良好的耐蚀性、可焊性以及锡所特有的美好外观,主要用于食品饮料包装、医药品包装、工艺产品包装、文具包装、化工涂料包装、电子电器领域等。另外,在化工涂料行业,镀锡板广泛应用于各类油漆涂料、溶剂及其它石化产品的外包装。

在生产镀锡板的过程中,带钢经脱脂、酸活化、电镀锡后要进行软熔、淬水,因为刚镀完锡未经软熔的镀锡板表面发白,如果在显微镜下观察,锡镀层呈粒状的锡粒,附着力较差,且没有光泽,所以要进行软熔处理。软熔处理就是将镀锡板加热到锡的熔点(232℃)以上的温度使锡熔化,然后快速投入水中冷却,使发白且无光泽的镀锡板变成具有镜面光泽的镀锡板。镀锡板的软熔工艺很重要,它不仅能使镀锡板表面产生镜面光泽,而且能使锡层和基体之间形成致密的铁锡合金层[1],这种致密的铁锡合金层能提高镀锡板的耐腐蚀性能。但是,当镀锡板软熔加热后投入水中进行冷却淬水时,镀锡板表面常产生淬水斑,这种淬水斑不仅影响镀锡板的表面镜面光泽,影响镀锡板的商品价值,而且产生淬水斑部位的镀锡板容易发生锈蚀,使镀锡板的耐腐蚀性能下降,严重情况下,在用有淬水斑的镀锡板制作内面不涂漆的酸性食品罐时,有淬水斑部常因罐装内容物的腐蚀而穿孔,因此,在生产镀锡板时必须防止淬水斑产生。本文通过电子探针结合能谱分析,对镀锡板淬水斑的成因进行了分析。

1 试验方法

试样为采用镀锡后表面产生淬水斑的镀锡板,镀锡量为E1(2.8/2.8g/m2),试样尺寸为0.23×80 ×80mm,试样数量分别为采用未清洗的试样和用酒精超声波清洗的试样各一件。采用电子探针对每个有淬水斑的试样进行多点分析。

2 试验结果及分析

2.1 镀锡板淬水斑宏观形貌观察

镀锡板淬水斑宏观形貌观察见图1。

图1 镀锡板淬水斑宏观形貌

从图1可以看出,镀锡板无淬水斑的部份表面洁净,具有金属锡所特有的镜面光泽,而有淬水斑的部份表面形成不规则的波浪式痕迹,有淬水斑的部位光泽较差且表面粗糙,当镀锡板发生锈蚀时常常是从有淬水斑的部位开始的。

2.2 镀锡板淬水斑成分分析

用电子探针对未经清洗的试样有淬水斑部位和正常部位进行能谱微区成分(wt%)分析结果见图2;对酒精超声波清洗后的试样有淬水斑部位和正常部位的能谱微区成分(wt%)分析结果见图3。

图2 未清洗试样的淬水斑部位和正常部位微区成分(wt%)

图3 清洗后试样的淬水斑部位和正常部位微区成分(wt%)

从图2可以看出,镀锡板没有经过清洗时,没有淬水斑的正常部位只测出铁和锡,而有淬水斑部位的6个点均检测出C、O、S,四个点测出Si,两个点测出Cl和Cr,其中Cr是在软熔后的铬酸盐钝化过程中产生的,说明淬水斑与上述C、O、S、Si等杂质有关。

图3是用酒精超声波清洗后的试样,从图3可以看出,清洗后的试样没有淬水斑的正常部位同样只检测到铁和锡,而有淬水斑的部位分别检测到C、O、S、Si、Cl和Cr,但含量比没有经过清洗的镀锡板试样大幅降低,说明经过酒精超声波清洗后上述大部分杂质已除去。

通过分析可知,镀锡板淬水斑的成份主要有C、O、S、Si和Cl,是这些杂质元素附着在镀锡板的表面使镀锡板表面产生腐蚀而形成不规则象波浪状的斑点。

观察镀锡板的生产工艺,镀锡原板经过脱脂、酸活化、镀锡后进行水洗、软熔、淬水。因此,造成镀锡板表面C、O、S、Si和Cl等杂质元素附着的工艺段一是镀锡后的清洗工艺,如果镀锡后清洗不干净或清洗水中含这类杂质较多,就很可能附着在镀锡板的表面;二是淬水工艺,如果淬冷水中含有这些杂质,在镀锡板淬水时就会附着在镀锡板表面。因为这些杂质只发生在有淬水斑的部位,而在同一块板的正常部位并没有检测出这些杂质,所以淬水斑的产生是镀锡板在淬水过程中表面粘附了被上述杂质污染的水滴所致。这些污染水滴是在镀锡板生产(软熔)或淬冷过程中滴漏上去的,因此,镀锡板在生产过程中(特别是软熔后的淬冷工艺段)一定要防止被污染的水滴落到镀锡板的表面,同时,为了保证镀锡板的产品质量,淬冷水必须采用不含杂质的脱盐后的软水。