新型镀层镀锡薄钢板的生产

LIU1018

新型镀层镀锡薄钢板的生产

    尽管已出现新的包装材料，但市场对镀锡薄钢板的需求并未因此而有所减少。这是因为这种薄钢板具有一定的优越性能，如容易成形及机械加工、机械强度高、不透光不透气、与任意食品搭配效果好、锡毒性小、外观装璜性好等。
    电、热镀锡薄钢板用于通过焊接，冲压及深拉等方法制造各种罐头盒容器，也用于制造各种罐头盒顶盒盖，涂食品包装用漆作防腐蚀复面层的盒盖。镀锡薄钢板还经常用于那些不允许包装材料受损又要求包装材料不能太硬的相对洁净产品的包装。适于成形加工——这是镀锡薄钢板超越塑料材料的主要优点之一。许多产品都不允许用轻质塑料材料包装。正是因为这一点，今后镀锡薄钢板的需求会不断增长。
    无论是俄国外，还是国内，锡金属都极度短缺。因此，镀锡薄钢板的生产趋向于降低锡层厚度。在国际市场上，薄及超薄镀层（0.19～0.38μm）镀锡薄钢板销售势头一直旺盛，原因就是电、热镀锡薄钢板经涂漆可用作优质包装材料。目前已有数十种食品包装用漆配方可用于镀锡薄钢板的保护。一层薄薄的锡层用作底层，赋予镀锡薄钢板以颇佳的可装饰性。对锡焊及一般焊接的罐头盒，采用2.8及1.0～1.5g/m2重量的镀层足以够用。同时，镀锡薄钢板锡层厚度减少自然导致耐蚀性变差。因此必须改进镀锡薄钢板防腐蚀技术。
    材料总耐蚀性取决于锡层类型（单层或多层），锡层厚度，最终加工（钝化）方法以及化学稳定性和漆层粘着力。
    对于高耐蚀性、最小重量镀层镀锡薄钢板生产工艺有不少建议。其中锡镀层最薄（板每面仅1.0～1.5g/m2），在锡层镀金属铬（0.004～0.010g/m2）的镀锡薄钢板效果最为出众。这样做能使镀锡薄钢板适合任何罐头内存物，而最薄的一层铬则可保证涂漆层的良好粘着力。
    在镀锡薄钢板上采用锡-铬复合镀层的目的在于在板表面增加一道附加的防蚀保护层，将锡镀层整体性遭破坏的各点（气孔、机械操作及类似处）着实覆盖起来。因此，这种双层镀层的耐蚀性远高于单镀锡层或镀铬层。锡-铬双镀层镀锡薄钢板生产工艺与其他生产方法相比有以下优点：与现有电镀锡机组相结合的完整兼容性、顺畅的操作性、能提高漆层在金属基面上的粘着力。
    2004年10月在马格尼托哥尔斯克钢铁公司电镀锡机组完善电镀工艺过程中生产出总量为标准车皮载重量的工业试验用的一批锡-铬双镀层镀锡薄钢板。镀前原材料为俄国家标准规定的用08пс号钢生产的ЧЖK牌冷轧钢板，板厚为0.20～0.22mm，板宽为720mm，硬度为A2级。在电镀锡过程中，为获得板每面锡镀层为2.8及1.0g/m2的镀锡薄钢板，在4.0m/s的带钢给入速度下，调整了各项参数。进料及出料一侧上的金属材料加工，镀前的带钢处理，镀锡，助熔及上油各项作业均是按照现行操作规程完成的。
    在用化学及电化学钝化溶液镀铬中，带钢每一面施加电流强度保持在6.0～6.5kA水平，溶液温度为40～60℃。钝化槽内电解溶液三氧化铬及硫酸含量分别为52.7g/L及0.5g/L。
    在完善本工艺中发现存在某些不足，例如，由于电流密度偏高，致使钝化处理所用电解液在加热温度从40℃升至60℃过程中，温升速度达0.4～0.5℃/min，使得不能由热交换器将电解液温度及时充分地降下来。后来通过加强电解液的循环才把温升速度降至0.1℃/min，从而保证这批工业试验产品一次生产成功。三氧化铬浓度由于一些溶液被带钢带走及有少量淬火槽中水进入而有所下降（约10％）。经对电解液成分的修正，使此浓度损失得到补偿。
    总的来说，工业试验批次的全部金属是在各项工艺参数推荐值范围内，在十分稳定的工况下成功完成电镀的，因而该批次全部产品都覆有十分均匀的浅黄色铬镀层，仅有一些轻微的色调不匀（最后几个带钢卷由于电解液温度上升致使带钢宽度方向镀层略显不匀）。
    工业试验批次镀锡薄钢板耐蚀性根据ТУ14-1-5430-2001，用光比色计检测方法，按铁在醋酸中转化为三价铁络合物量作了评价。腐蚀试验结果如下：
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    镀层级别              E1.0/1.0   E2.8/2.8
    钝化电解液温度，℃          40         60
    耐蚀性        
    铁转化量，mg/dm2           5.2        7.5
    耐蚀标准        
    铁转化量，mg/dm2，不超过  10.0       5.0
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    E1.0/1.0级镀层达到的耐蚀等级大大高于相应技术标准，更高于普通镀锡工艺生产的2.8/2.8g/m2及5.6/5.6g/m2级锡镀层电镀锡薄钢板的规定指标。而E2.8/2.8级镀层镀锡铬薄钢板这一指标之所以很差，与钝化电解液温度达到60℃有关。
    因此，得出结论：在用大密度电流，在三氧化铬溶液中进行锡镀层的钝化当中，必须保证电解液温度不超过55℃，因为镀铬电解液温度偏高会对镀锡薄钢板钝化膜的形成及耐蚀性造成不利影响。
    此后，在俄钢铁研究总院，全俄食品监督及保护研究院及罐头食品厂进行实用试验，测定了新型镀层镀锡薄钢板在下游的使用性能。俄钢铁研究总院研究结果是：带钢宽度方向钝化膜中的铬含量为1.5～7.5mg，锡镀层气孔率为0.068％～0.255％。铬镀层未能达到均匀分布，带钢中央厚度小于带钢两边。但最薄厚度的铬镀层也使镀锡薄钢板的耐蚀性有所提高（试作对比：普通工艺钝化时，2.8g/m2及1.0g/m2级镀层镀锡薄钢板气孔率分别为0.16％～0.20％及0.5％～0.7％）。
    因此，1.0/1.0g/m2锡及0.01 ～ 0.1g/m2铬双镀层镀锡薄钢板耐蚀性与普通工艺生产的2.8/2.8g/m2锡镀层镀锡薄钢板的耐蚀性相当。而2.8/2.8g/m2锡加0.01～0.1g/m2铬双镀层镀锡薄钢板的耐蚀性则与普通工艺生产的8.4/8.4g/m2锡镀层镀锡薄钢板的耐蚀性相当。
    在全俄食品监督及保护研究院罐装分院进行了涂漆作业和腐蚀试验。所用漆料为ФЛ-559号漆或此漆加ЭП-5147（50％）号瓷漆，漆料中加入ПВО-30增滑剂（5％体积百分数）。试验是按ГОСТ10.138-88“涂漆镀锡薄钢板一般技术要求”进行的。得出的初步结论是：镀层重量2.8/2.8g/m2镀锡薄钢板可用于制造各类罐头产品用的包装材（罐头盒用的平扣盒盖及凹形压入式盒盖）以及散粒状食品的包装容器。
    在俄聚康塑料包装用品股份有限公司按化工产品（油灰、底漆）包装规范进行了镀锡薄钢板制容器（贮料筒）贮存化工材料的工业试验。按ГОСТ15150技术要求将筒放在库里作了存放。3个月后未发现贮物败露及筒外腐蚀迹象。
    在康普罗公司的贝格乐厂进行了锡-铬2.8/2.8g/m2镀层镀锡薄钢制罐盒加工工业试验，其中包括两种形式彩色涂层的工业规模涂漆作业及1-82型罐头盒盒盖的批量生产。此外生产了一批品名为“甜菜佳品”及“胡萝卜玉液”的、用1-82型盖封装的玻璃瓶装罐头。这两种罐头都属于轻侵蚀性产品。这批罐头一半存于仓库，另一半存于温度为40℃的恒温器里模仿长期贮存（恒温器里存4个月等效于库存1年）。
    试验贮存期过后进行了验收，给出的结论是罐头品味符合器官感觉指标。同时还证明罐头内无重金属盐分，罐头外观令人十分满意。不足之处是膜下有一些轻微的硫酸盐侵蚀迹象及漆层个别地方粘着不利，因而认为不适合包装及贮存上述食品。
    根据全俄食品监督及保护研究的最终鉴定，试制的锡-铬1.0/1.0g/m2及2.8/2.8g/m2镀层镀锡薄钢板符合ТУ14-1-5430 -2001，适合制造：
    1）竖向接缝的焊接型罐头盒；
    2）竖向接缝的漆面或凸版印花面罐头盒；
    3）冲压成型的罐头盒；
    4）开启式罐头盒盖及箍环；
    5）非侵蚀化工产品贮存筒及筒附件（筒盖及箍环）。
    锡层重2.8/2.8g/m2的原镀锡薄钢板可用于制造各种产品封装用的凹形压入式顶盖，用于散粒状食品的包装及各种罐封产品的包装，但添加醋酸的除外。