电镀锡李小奎

,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,Click to edit Master title style,LOGO,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,Click to edit Master title style,*,LOGO,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,Click to edit Master title style,*,LOGO,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,Click to edit Master title style,*,电镀锡工艺流,1,产品简述,随着我国及世界钢铁产业的快速发展，我国的电镀锡生产线（,ETL,）在不断地增加，但大部分是低速及生产普通质量板的生产线，只有少数几条高速生产线，而随着行业内部竞争的加剧、客户要求的提高，各个钢厂已开始向高速的高等级板的产品转型，本生产线就是为了此项目的而在吸取现有的各种高速线的优点后开发的新式高效率的生产线，具有机组速度高、产品质量好、能耗低等诸多优势，可以满足业主对产品的高品质要求,.,2,镀锡板的分类（,GB/T 2520-2000,）和性能,按成品形状：板、卷,按钢级：一次冷轧、二次冷轧,按钢基：,L,、,MR,、,D,：,L,型钢残留元素,(Cu,、,Ni,、,Cr,、,Mo,及其它元素,),成分特别少，具有极优良耐蚀性，,MR,型残留元素成分较宽，耐蚀性好，用作一般用途，,D,型是铝镇静钢，在深冲加工或经受容易产生拉伸应变纹情况下使用,按退火方式：箱式、连续,按表面外观：光亮、石纹、银光、无光,按镀锡量：等厚、差厚,按钝化种类：阴极电化学、化学,按表面质量：,级、,级,3,一,机组的主要参数,机组速度： 入口段：,360m/min,工艺段：,300m/min,出口段：,360m/min,带钢厚度：,0.15mm-0.55mm;,带钢宽带：,750mm-1050mm;,钢卷内径：,420mm,（可增径,508mm,）,钢卷外径：,2000mm(,最大,) 900mm(,最小,),钢卷重量：,Max.23,吨,4,镀锡板简介,电镀锡板因其基板具有合适的强度、优良的焊接性和冲压性，表面镀层具有良好的耐腐蚀性，易于涂布、印刷而广泛应用于食品、饮料、喷雾剂、化工和油漆等的包装以及各种器具的制造。,5,6,镀锡板生产的发展趋势,合理的工艺选型：弗洛斯坦法,镀锡板厚度、镀层厚度减薄,采用感应软熔,+,电阻软熔,TFS,比例增加,重视对无铬钝化的研发,配有高速高精度剪切机组,7,二,工艺流程,本条机组共分七大部分，具体如下：,（,1,）入口段,（,2,）入口活套段,（,3,）预处理段（脱脂及酸洗）,（,4,）电镀锡段,（,5,）后处理段,（,6,）出口活套段,（,7,）出口段,8,入口段,来料卷用上方的行车放置在入口钢卷鞍座上。随后，由入口钢卷小车移动并插入到开卷机上同时高度和宽度对中。钢卷的带头由磁力皮带导引到夹送辊并穿送到双切剪处。入口安装了两套系统包括：入口钢卷鞍座、入口钢卷小车、开卷机、磁力传输带和夹送辊。双切剪切除带头有缺陷的部分并将带头传输到焊机，在焊机处与前一卷的带尾焊接在一起。,9,入口活套段,入口活套用来入口段停机时保持中央段不停机。活套采用上辊移动下辊固定型，在穿带时通过移动上辊至下部，消除爬高作业的危险。,10,预处理段,预处理装置用来进行碱洗和酸洗，以去除带钢表面的油脂和氧化物。预处理段设备包括个碱浸槽，用来化学清洗；,2,个电解碱洗槽，用于电解清洗，通过在溶液中的带钢两面分别放置两块电极板来进行电解清洗；一个刷洗机，对带钢表面进行毛刷刷洗，更好的去除带钢表面的污物；,2,个碱冲洗槽，通过浸入和喷射高温水来去除带钢表面残留的碱；,2,个酸洗槽，通过装在带钢两面的电极板来进行电解酸洗带钢；,2,个酸冲洗槽，通过浸入和喷射高温水来去除带钢表面的残留的硫酸根离子。在碱洗槽和酸洗槽之间，安装了拉矫机来矫正带钢板型。,11,包括：化学脱脂,1#,喷淋刷洗电解脱脂,2#,喷淋刷洗电解酸洗,3#,喷淋刷洗,化学脱脂：主要是依靠化学物质与油脂的皂化或乳化作用，使油脂脱离钢板而溶于水溶液中。加入增强湿润乳化和分散能力的表面活性剂。,电解脱脂：中间导电体法,无导电辊。出口带钢为阳极，产生氧气。必须注意的是出口钢带不能为阴极，以免产生氢气，造成氢脆。,带钢为阴极：析,H,2,4H,2,O+4e,2H,2,+4OH,-,带钢为阳极，析,O,2,4OH,-,-4e,O,2,+2H,2,O,电极表面上大量气体的析出，对油膜产生强大的乳化作用。,电解清洗过程是电极极化和气体对油膜机械撕裂作用的综合。这种乳化作用比添加剂的作用要强烈的多，加速了除油过程。,电解清洗剂中不需要乳化剂，特别是,Na,2,SiO,3,不利于锡的沉积。电解脱脂也不含硅酸钠。,电解清洗的主要作用是完全清除带钢表面上的油污，活化带钢表面，利于锡的沉积。,12,电解酸洗,除去带钢表面的氧化铁，活化带钢表面，但防止过度酸洗,酸洗液中,Fe,2+,15g/l,带钢为阴极：析,H,2,4H,+,+4e,2H,2,带钢为阳极，析,O,2,2H,2,O-4e,O,2,+4H,+,13,电镀锡段,电镀锡段布置了,7,个电镀槽来对钢卷进行电镀。在电镀槽的尾部，设置了,1,个带出槽，回收带钢表面的电镀溶液。在带出槽后，设置了,1,个助熔槽，对带钢起到助熔作用。,14,弗洛斯坦工艺,电镀段组成：,F,型电镀段由,5,个立式浸入型电镀槽和,2,个废液回收槽组成。电镀槽和废液回收槽分别配置各自的槽液循环系统。,15,电化当量,我们由法拉第第一定律的公式还可以得知，比例常数,K,实际上是单位电量所能析出的物质的质量：,由,M=KQ,，可得,因此，电化学中也将比例常数,K,称作电化当量。,例如，镍的原子量是,58,6g,，在电镀过程中，镍离子还原时每一个镍离子得到电子数是,2,，则,lmol,的镍就是,58.6g,。也就是说，在电沉积镍时，每通过,53.33Ah,的电量，就能得到,29,35g,的金属镍。由此我们可推算出镍的电化当量是：,29,35g,96500C=0,000304g,C,需要提醒的是，电化当量的值因所选用的单位不同而有所不同。比如同样是镍，如果不以库仑做单位，而改用安培小时做单位，则电化当量的值就不同了：,29,35g,26,8Ah=1,095g,(Ah),16,1,库仑,(C),电量所产出的电解产物量。电解产物量与通过电量之间的关系，由法拉第电解定律严格确定。即,l,法拉第电量通过任何电解质体系的任何电解装置时，阳极和阴极上均发生,l,克当量物质的变化量。,l,法拉第电量就是,1,摩尔电子的荷电量，等于一个电子的电量,1,60210,-9,C,乘以,1,摩尔电子数,6,203l0,23,，约为,96500C,。而参加电极反应的物质当量粒子的物质量，等于其摩尔质量,(,克,),除以得失电子数。这样，任何元素的电化当量，便可根据确知的电极反应求得。例如，对于铜的阴极还原,(,或阳极氧化,),：,Sn,2+,+2eSn,，物质当量粒子的物质量为,118.692=59.345(g),，电化当量为,59.34596500=0,00061497(g,C),，工程上电量单位采用,Ah(,安培小时,),，电化当量相应按,1Ah(1,安培小时,),的电量表示。因,lA=1C,s,，,1Ah=16060=3600(C),，于是,1,法拉第等于,965003600=26,8(Ah),。上例锡电化当量便为,59.34526,8=2.214(,二价锡,),其他元素的电化当量，均可照此确定。由例子看出：电化当量,96500(,或,26,8)=,克当量。,17,电镀过程遵循法拉第定律，即：在阳极上和阴极上释放的物质数量直接同通过溶液的电量成比例；相同的电量在阳极上和阴极上释放相同当量数的物质。,利用法拉第定律计算，在,1,秒内通过一安培电流后，在带钢表面上将沉积出,0.615mg,的金属锡。电流通电一小时，可沉积出,2.214,克金属锡。,当带钢连续通过镀槽时，单面镀锡层厚度,G,计算：,式中，,K,（,0.615,）锡的电化当量,I,单面镀锡总电流；安培,B,带钢宽度，米,V,带钢速度，,m/min,S,带钢面积,阴极电流效率，,90-95,18,电镀锡反应原理,Sn,阳极不断溶解，以,Sn,2+,进入溶液，,Sn,2+,到达并沉积在带钢上。,阳极反应：,Sn-2eSn,2+,阴极反应：,Sn,2+,+2eSn,作为阴极的带钢表面上除了发生,Sn,2+,得到电子还原为锡原子的过程外，还有许多锡原子结晶为锡晶粒的过程，这两部分称为锡的沉积过程。,阴极效率为,90,-95,，电镀液中,Sn,2+,不断累积，所以使用不溶性阳极,19,电镀锡缺陷,黑灰,(smudge),是指电镀锡钢板在镀锡过程中产生的、呈高度弥散状的物质，严重时钢板表而呈棕黄色雾状、分布不均匀、擦拭到测试纸上则为黑色粉末。黑灰的产生与存在不仅影响产品的外观，还严重影响锡层与钝化膜之间、钝化膜与涂料之间的结合力，特别是当黑灰严重时在涂漆覆盖后,(,如制饮料罐,),，将诱导点腐蚀的产生。黑灰的产生破坏了合金层的完整性，降低了镀锡钢板的耐蚀性。,电镀、软熔、钝化是产生黑灰的重要工序。,20,在电镀工序中，存在于镀液中的金属氧化物、碳化物、氮化物等粒子，在溶液中必然与电解质溶液中的各种离子发生相互间的吸附作用,(,氢离子、水和金属离子、氢氧根离子、水合阴离子等,),。在这种作用下微粒表面荷电，于静电场作用下作定向运动。镀液中的微粒是通过两步吸附嵌入镀层中的,.,首先通过弱吸附力吸附在电极表面，其后通过强吸附力在电镀过程中以共沉积方式嵌入镀层。吸附共沉淀理论可以很好地解释镀液中锡泥的浓度与镀层表而黑灰程度的定量关系，也能很好地解释锡泥的成分与黑灰成分的对应关系。这说明镀液中的锡泥是导致镀层表而产生黑灰的一个重要因素：一是黑灰程度随锡泥在镀液中的量的增加而增加。二是锡泥的主要成分为二氧化锡，与此相应镀层在高温软熔后产生的黑灰的主要成分也为二氧化锡。因此控制锡泥的过量产生可以在电镀阶段减少黑灰产生的可能性。,在阴极电解钝化阶段，钝化液浓度、,pH,值、温度、老化程度、阴极钝化电量以及杂质离子均对黑灰的产生有不同程度的影响。,21,后处理段,后处理包括软熔、钝化和涂油。在软熔段，钢卷被加热到锡的熔点以上，并淬水来获得光亮的镀层表面。加热是通过在,1,号导电辊和,2,号导电辊间加电压形成电阻加热及附加的感应加热来实现的。,钝化是给软熔后的带钢表面镀一层铬的氧化膜。后处理设备包括,2,个钝化槽和,3,个化学冲洗槽，钝化槽通过在带钢两面安装的电极板来进行钝化，化学冲洗槽通过喷淋来去除带钢表面的钝化液。,静电涂油机通过静电的作用在带钢的正反两面形成一层极薄的油膜。,22,后处理：钝化和涂油,目的：一是提高镀锡板防腐能力，特别是增强镀层的抗硫性能（肉类罐头中含硫较多）。二是提高镀锡板加热变色的抵抗能力。镀锡板在高温下易生成黄色,SnO,。此外，均匀致密的氧化铬膜涂漆，钎焊也起到好的效果。,电解钝化,镀锡板钝化处理时，将镀锡板浸入钝化液中，以镀锡板作阴极接通直流电，此时钢带表面主要发生两个反应。使钢带表面的,SnO,转化为稳定的,SnO,2,。,SnO+Na,2,Cr,2,O,7,十,H,2,O,SnO,2,+Na,2,Cr,2,O,7,+H,2,在电流作用下，,Na,2,Cr,2,O,7,的,Cr,6+,被还原成,Cr,3+,，部分生成金属铬。,Cr,2,O,7,2-,+14H,+,+6e=2Cr,3+,十,7H,2,O,生成的,Cr,3+,立即生成稳定的水合铬离子,Cr(H,2,O),6,3+,这种铬合物与溶液中被还原的金属铬一起沉积于马口铁表面。,钝化后冲洗及烘干很重要，不然表面会产生水渍印。,23,涂油量,：,2-10mg/m,2,用途：为了保证镀锡板在高速的罐头生产线中具有良好的可加工性能，防止擦伤镀锡板表面，必须在表面涂上一层很薄却十分均匀的油膜。油膜太厚时不能被涂料吸收，会损害涂料的润湿性能，影响涂漆过程，产生孔眼现象。,24,出口活套段,出口活套被用来处理因出口段分卷引起的降速。出口活套也采用与入口活套相同的上辊移动的方法。将上辊移动到下辊的位置进行穿带，消除了在穿带时因爬高带来的危险。,25,出口活套段,出口活套被用来处理因出口段分卷引起的降速。出口活套也采用与入口活套相同的上辊移动的方法。将上辊移动到下辊的位置进行穿带，消除了在穿带时因爬高带来的危险。,26,出口段,从出口活套出来的钢卷由出口剪进行分卷，并在卷取机上卷取。重新卷取的钢卷由钢卷小车运送到鞍座上。卷取的两套系统包括：卷取机转向夹送辊、穿带传输机、卷取机、皮带助卷机、出口钢卷小车和出口钢卷鞍座。,27,机组的主要参数,机组速度： 入口段：,360m/min,工艺段：,300m/min,出口段：,360m/min,带钢厚度：,0.15mm-0.55mm;,带钢宽带：,750mm-1050mm;,钢卷内径：,420mm,（可增径,508mm,）,钢卷外径：,2000mm(,最大,) 900mm(,最小,),钢卷重量：,Max.23,吨,28,工艺流程图,开卷机,No.1,夹送辊切头剪焊机,No.2,夹送辊,No.1,纠偏辊,No.3,夹送辊圆盘剪压毛刺机压毛刺转向辊,No.1,张力辊入口活套,No.2,纠偏辊,No.3,纠偏辊,No.2,张力辊化脱槽电脱槽刷洗槽碱冲洗槽,No.1,热风干燥机,No.4,纠偏辊,No.3,张力辊拉矫机,No.4,张力辊酸洗槽酸冲洗槽电镀槽回收槽助熔槽,No.2,热风干燥机,No.5,纠偏辊电阻软熔,+,感应软熔淬水钝化槽钝化冲洗槽,No.3,热风干燥机涂油机,No.5,张力辊出口活套,No.6,纠偏辊检查室,No.6,张力辊夹送辊出口剪切卷取机,29,三,机组特点,本机组借鉴了宝钢,1420,、宝钢冷轧薄板厂、梅钢冷轧厂、中粤浦项马口铁等国内各高速机组生产线的优点，并根据我公司设计的,150m/min,、,220m/min,、,300m/min,等各种不同速度生产线的实际使用情况进行了优化设计，使产品质量、能耗比、操作便利性达到最佳，更加适应民营企业的特点。,30,软熔工艺,软熔的目的是使带钢加热到锡的熔点,232,以上，镀锡层瞬间熔化，由此获得光亮的无针孔的锡层。在锡层与带钢之间生成,FeSn2,合金层，既提高了镀锡层的结合力，又增强了镀锡板的防腐能力。软熔过程生成的,FeSn2,合金层厚度为,0.40.8g/m2,，合金层中,Fe,含量,80.95,，软熔温度为,232300C,，合金层厚度与软熔最高温度和持续时间成正比。,31,软熔工艺,软熔工艺如果加热时间过长，温度过高，会使镀锡板上生成氧化亚锡，降低镀锡带钢表面质量，还会影响到板形，往往采用感应软熔与电阻软熔配合使用。电阻软熔做基础加温，即加温到锡的熔点,232,下某点（如,200,），由感应式加热快速升温到锡熔点以上。,32,加热软熔形式,电阻加热,感应加热,两者,联合加热,33,电阻软熔,电阻软熔装置大部分采用电阻加热由导电辊、马弗炉和水淬槽组成。,F,型法，带钢在,2,个导电辊之间加热，镀锡层被瞬时熔化，在钢基板表面生成一层很薄的铁锡合金，形成光亮的表面。软熔时间仅需几秒钟，温度只需稍微超过锡的熔点，锡层软熔后立即在,50,80,水淬槽中冷却,34,带钢加热,利用带钢的电阻性能，在带钢上加交流电加热方式称为电阻软熔。其缺点是：速度慢，效率低，由于带钢与导电辊接触，易烧辊，生产成本高，采用高频感应加热方式使镀锡板锡层再熔化称为感应软熔或感应软熔加热。感应软熔的优点是加热速度快、非接触、产品质量可控。由于带钢不接触导电辊,因而不会产生电阻软熔时容易出现的电弧烧点等表面缺陷,同时由于感应软熔的加热速度很快,有利于减少锡层的氧化,从而增加了镀锡板的整体耐蚀性。其缺点是加热的效率比电阻软熔低，高频、大功率使用时，电子功率器件的成本高，调试困难，在中低速生产线上很少单独使用,35,木纹：,镀锡层厚为,2.8 g/m,2,以下的马口铁产品中，表面往往会出现木纹状条纹,.,这种缺陷表现为表面锡层呈明暗相间的条纹，但明、暗条纹的锡层厚度却一样,.,虽然它不影响马口铁的使用，但影响外观。木纹的出现与原板表面条件不好、酸洗不当和软熔条件有关。,酸洗是很严格的一种操作，因为任何不均匀的酸洗都会在最终产品的外观上显示出来。酸洗的目的是清除钢带表面铁的氧化物，而过度的酸洗反而使硫酸对氧化铁的溶解能力下降，使钢带带有不规则的氧化膜。在软熔过程中由于钢带通入的是交流电，于是在每个电流周波中出现了,2,次电流为零的状态，此时由于电流为零，产生的热量不足，锡不能充分熔融，流动性差。而此时带有不规则氧化膜的钢带经过电镀锡后进入软熔，带有粗糙表面的氧化膜更进一步妨碍了已是熔融不良的锡层的流动，使锡很快凝固起来。,36,感应软熔,带钢从感应线圈中通过，感应线圈中的电流使带钢温度迅速升高，感应线圈所用的电流频率为,100,200kHz,的高频。频率过高，表面效应比较敏感，不易控制。带钢的加热温度，是通过调节加在感应线圈上的电压进行调节的。,特点：加热速度快、非接触,镀锡层在软熔过程中，由于助熔剂中的二价锡离子的存在，会因温度上升产生化学反应生成四价锡离子，同时锡原子被加热生成氧化亚锡，并同时生成四价锡离子。,Sn,2+,Sn,4+,Sn,SnO,SnO,2,由于四价锡离子的存在，淬水槽的水需要循环使用。所以槽内溢流出的水需要作降温和过滤处理后再循环使用。,37,38,采用可溶性阳极技术,结合机组速度和客户产品定位，采用可溶性阳极技术。具有以下优点：,1,）设备投资小。,2,）易于工艺掌握。,3,）生产成本低,39,如图,1,所示。这样随着电流的变化，在钢带表面交替出现熔融,(,表面平整,),熔融不充分,(,表面不平整,),的现象；表观则为一明一暗呈连续的一条条木纹状。钢带的生产速度一般为,85 m/min,，交流电的频率为,50 Hz,，按此计算木纹的距离,(,明条与明条间或暗条与暗条间,),为,1.4 cm;,这与现场实测,1,2 cm,的数字接近。但是有时钢带表面没有氧化膜，就不会产生木纹缺陷，或者是在钢带表面有不规则的氧化膜出现，而木纹缺陷只发生在这些氧化膜表面。这样就出现木纹缺陷时有时无的情形。,另外即使酸洗清除了氧化膜，也要避免干净的钢带再次被氧化，这样就要使钢带尽快地进人镀槽；同时也要考虑酸洗后冲洗钢带的冲洗水水质。若酸洗段离电镀段远，这样钢带容易被再度氧化，不利于电镀。,40,淬水斑,：发生于电镀锡板的常见缺陷。镀锡层表面上有象沾附了污水又干燥了的残迹那样的污斑。有的很大象地图状，有的很小象霜花状但遍布整个板面。大多发生在镀锡量较少的电镀锡板上。据微观观察，淬水斑系由波纹状凹凸不平的小斑点的群落组成，和正常镀锡板的光亮表面相比，因其凹凸不平造成的光散射使其较正常镀锡板光亮表面暗些,(,但在显微镜下侧面光照时为亮斑点,),。分析认为，淬水斑的形成是由淬水槽中杂质微粒和带钢入水瞬间水面的不稳定沸腾的双重影响造成。,41,解决办法：,控制软熔水槽的距离，使镀锡板尽可能短时间内淬水，以防氧化,对淬水槽的喷水型式要求喷水软着落，不能直接喷在带钢表面,喷嘴的流量在带钢宽度方向上尽可能均匀,淬水槽的水的表面尽可能平滑，确保带钢进入淬水槽时温度一致,控制淬水槽温度：水温太低导致粗糙的纵向条纹，水温太高导致窄的白的不规则的线条和圆圈,水质要求，采用去离子水,42,带钢规格：,带钢厚度：,0.15,0.55mm,带钢宽度：,750,1050 mm,钢卷内径：,420mm,（可增径,508mm,）,钢卷外径：,2000mm(,最大,),，,900mm(,最小,),镀锡量范围：,1.1g/m,2,，,2.8g/m,2,，,5.6g/m,2,，,8.4g/m,2,，,11.2g/m,2,成品重量：,Max.23,吨,43,四,原料规格,来 料：冷轧退火钢卷,调 质 度：,T2,T5,及,DR,、,DI,带钢厚度：,0.15,0.55mm,带钢宽度：,750,1050 mm,钢卷内径：,420mm,（可增径,508mm,）,钢卷外径：,2000mm(,最大,),，,900mm(,最小,),钢卷重量：,Max.23,吨,44,45,46,五,47,五,48,Thank You !,关文龙,49,