浅谈卤素法电镀锡工艺

       1、概述
       电镀属于电化学领域的范畴，它是利用电化学方法对产品进行表面加工的一种工艺。电镀锡板又称马口铁，它是高技术含量和高附加值的深加工产品，用它来制作包装容器以及作为非包装材料等，具有强度高、焊接性好、耐腐蚀和无毒性等特点，因而被广泛地应用于食品、医药、轻工、汽车和家电等行业。
       目前生产镀锡板的方法主要分为热镀锡和电镀锡两大类。热镀锡工艺是让带钢通过装有熔融锡的槽子，将锡热镀在带钢表面。由于热镀锡生产效率低，耗锡量大，目前在生产中已很少采用。电镀锡工艺是让带钢通过电镀槽，在直流电源的作用下将锡镀在带钢表面。由于电镀锡生产效率高，耗锡量少，产品质量好，在生产中被广泛采用。
       2、电镀锡工艺
       在电镀锡工艺中，根据镀液成分的不同，分为碱性法、硫酸亚锡法（又称弗洛斯坦法）、氟硼酸亚锡法（又称拉色斯坦法）和卤素法（又称哈罗根法）4种。由于碱性镀液中四价锡离子沉积量为1．107 g/Ah，比酸性镀液中二价锡离子沉积量2.214 g/Ah要小。故碱性电镀法生产效率低，能耗大，碱性电镀工艺已逐渐被淘汰。目前大都采用酸性镀锡工艺生产镀锡板，现就这4种镀锡工艺的特点和技术指标进行比较，见表1。
       各技术指标可知，卤素法电镀工艺具有机组运行速度范围宽、电流密度范围大和电流效率高等优点，下面就卤素法电镀锡工艺作一介绍。
       3、卤素法镀锡工艺
       3.1 卤素法镀锡工艺配方
       氯化亚锡30—60 L，氟化钠35～50 g/L，二氟化钠30～40 g/L，氯化钠50～100 g/L，亚铁氰化钠0.2～1.0 g/L，添力Ⅱ剂0.9～1.2 g/L
       3.2 电镀液各成分的作用
       （1）氯化亚锡提供部分二价锡离子和氯离子，大部分二价锡离子与氟化物结合生成络合离子sn 一阴离子，在镀液中起缓冲作用，减慢阴极附近镀液pH值升高的速率。
       （2）氟化钠和二氟化钠提供氟离子，用来调节和减慢镀液pH值上升。
       （3）氯化钠提供部分氯离子，氯离子对提高镀液的电导和促进锡阳极的溶解起着重要作用。
       （4）亚铁氰化钠作为一种抗氧化剂，主要用来沉淀镀液中的铁和铜等杂质，因为镀液中铁和铜离子会促使二价锡离子氧化，沉淀进入锡渣而造成锡的非正常损失。如果亚铁氰化钠在镀液中不过量，则锡渣量就会很大，会使成本成倍地增加。
       （5）添加剂能提高阴极极化作用，可显著改善镀锡层的形态和结构，提高镀锡层的附着力，对光亮镀锡板的生产起重要作用。
       4、卤素法镀锡工艺流程简介
       （1）入口段
       冷轧薄板新钢卷（即原板）首先利用张力控制开卷，新钢卷经双层剪切机切除不合要求的头部，停留在焊接机入口侧。当工作卷的钢带尾端切平后，与新钢卷头部搭接，焊轮在两个钢卷的头尾搭接处滚压焊接，焊好后的钢带进入活套塔。
       焊接机焊接完毕，入口段以大于工艺段的运行速度运行，使活套塔又马上储满钢带，然后入口段钢带运行速度又恢复到与工艺段速度相一致。
       （2）工艺段
       钢带进入工艺段后，先是在化学清洗槽内进行化学脱脂，采用磷酸盐、氢氧化钠和表面活性剂配成的复合清洗液，可使钢带表面90％ 以上的油污得到清除。
       化学脱脂完毕进入电解清洗槽进行电解脱脂。当钢带运行到与阳极相对的位置时，钢带的电位相对阳极要负，则作为阴极，此时在钢带表面析出氢气，其电极反应2H20+2e=H2↑十+20H一；当钢带与阴极相对时，钢带电位相对阴极要正，则作为阳极，此时在钢带表面析出氧气，其电极反应40H一一4e=O2↑+H20。在钢带表面和油膜之间产生气泡，油滴在气泡的作用下，脱离钢带表面被气泡带到清
       洗液中除去。电解脱脂后的钢带进入冲洗槽洗去表面的碱性清洗液。
       接着钢带进入酸洗槽除去铁锈以活化钢带表面，酸洗液采用质量分数为10％左右的稀硫酸溶液。酸洗后带钢表面呈金属结晶组织的活化状态，可保证带钢和镀锡层之间有良好的结合力。酸洗后再进入冲洗槽洗去钢带表面的酸液。
       经过化学脱脂和电解脱脂后，表面清洁活化的钢带先进入底部电镀槽，锡沉积在钢带的底面。经过封闭转向槽，刚镀好的钢带底面朝上进入上部电镀槽，开始对钢带的另一面进行电镀。
       然后进入回收槽和水洗槽，再经过助熔剂槽和烘干器，镀锡板被进一步清洗干净，并使镀锡板在软熔前粘上助熔剂成分，助熔剂可以降低熔融锡的表面张力，使锡层在软熔时能均匀分布在钢带表面。
       （3）后处理段
       从工艺段出来的镀锡板没有光泽，而且镀锡层附着力也较差，必须经软熔处理。软熔采用电阻加热法。
       为了防止镀锡板软熔后的锡层在高温下迅速氧化，并保持软熔时产生的光泽表面，镀锡板必须浸入淬水槽进行淬水冷却处理，经淬水后的镀锡板表面平整光亮。
       镀锡层长期暴露在空气中会氧化变黄，因此，镀锡板需进行钝化处理，以提高镀锡板的耐腐蚀性。钝化后的镀锡板经过冲洗和干燥后进入静电涂油器，在镀锡板上涂上一层很薄的油膜以防止镀锡板在运输过程和高速制罐加工中被擦伤，同时还有防锈效果。
       （4）出口段
       镀锡板从静电涂油器出来，通过镀层重量测试仪、镀锡板测厚仪和张力辊，进入剪切机，剪切、包装入库或送涂漆印铁车间进一步加工成彩印板。
       5、卤素法镀锡优点
       （1）由于卤素法电镀液是由氯化亚锡、氯化钠、氟化钠和添加剂组成，镀液中氯化物的含量较高，因而具有很高的电导，电流效率高，耗电省，运行成本低。
       （2）镀液质量容易控制，杂质容易排除，镀液的分散能力和覆盖能力强。
       （3）电镀速率较快，允许使用的电流密度范围较宽，能以1O～85 A／dm2的电流密度进行电镀。
       （4）与其他电镀锡法不同，卤素法的电镀槽是水平式电镀槽，钢带水平传递，运行的轨迹较好，控制容易，机组运行速度很快，能够处理薄带钢，生产效率高。
       （5）水平式电镀槽的导电辊在钢带水平面上，比垂直式电镀槽的沉没辊在穿带、维护和更换时更方便。
       （6）卤素法机组分为上、中、下三层，电镀锡是在中、下两层完成，当钢带经过下层的电镀槽时，电镀钢带的底面。钢带经过反向辊进入中层的电镀槽时，就可电镀钢带的另一面，通过控制中、下层电镀槽的开槽数量和电流密度，可实现镀锡板双面差厚镀层的控制。
       （7）卤素法电镀机组自动化控制水平很高，它采用成熟先进的张力控制系统、红外线控制系统、焊缝跟踪系统、对中纠偏系统和边导控制系统。工艺段辊系传动电机均采用交流矢量变频调速系统，出口段采用镀层重量测试仪和镀锡板测厚仪等在线检测系统。
       6、卤素法镀锡层的质量
       （1）镀锡层均匀致密，光滑平整，产品质量稳定，成品率高。
       （2）镀锡板在软熔过程中，镀锡层与钢带之间会形成一层铁锡合金层，从而大大提高了镀锡层的附着力。产品具有优良的可加工性和可焊性，而且软熔后产品的表面光洁如镜。
       （3）镀锡板在钝化处理后，表面会形成一层牢固致密的铬锡复合氧化膜，从而提高了产品的耐腐蚀性，同时也提高了镀锡板表面对油漆的可涂性，并能进一步加工成彩印板。
       （4）卤素法水平式电镀与其它直立式电镀不同，钢带的双面镀层是分别电镀，因此，产品镀锡量的选择范围大，既可生产双面镀锡量相等的等厚产品，也可生产双面镀锡量不同的差厚产品。
       7、结束语
       卤素法电镀锡工艺具有电流效率高、生产能力大、镀锡板质量好、运行成本低和自动化程度高等优点。相信在不久的将来，卤素法电镀锡工艺将在我国电镀锡板生产中发挥重要作用，同时也将进一步满足我国食品、医药、轻工、汽车和家电行业对镀锡板日益增长的需求。
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