整理电镀锡工艺培训Word文件下载.docx
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配有高速高精度剪切机组
五、电镀锡工艺
5.1电镀锡原板（基板）
良好的镀锡基板是生产镀锡板的前提
而镀锡基板的生产是个系统工程，从冶炼到传统的热连轧、冷连轧、连续退火等
镀锡原板用钢大多采用低碳软钢，含碳量一般为0.03%～0.13%。
在连铸技术发展以前，大多采用模铸沸腾钢和压盖钢。
这些钢虽然钢锭表面质量好，可轧制镀锡原板，但由于钢锭浇铸和凝固过程中存在成分偏析及在轧制方向和宽度方向上机械性能差异大，不能用作高深冲成形性能的镀锡原板。
自70年代连铸技术取得迅速发展以后，由于连铸板坯化学成分均匀，偏析小，机械性能波动小，适合于提高镀锡板的外形质量和成形稳定性。
目前镀锡板用钢基本上都已连铸化了。
镀锡板用钢的化学成分按ASTMA623标准规定可分成L，MR，MC，D型4种，其化学成分见表1。
表中所列各种元素百分比含量都是最大值，实际含量通常要低得多。
其中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，MC型含P量较高，起到增加强度的作用，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。
另外，美国、日本一些镀锡专业厂采用连铸法也生产了镀锡板用的准沸腾钢和铝镇静钢。
其化学成分见表2。
武钢采用连铸生产准沸腾钢来代替W08F钢，生产镀锡板，成品质量符合GB2520-88标准，化学成分见表3。
镀锡板可按不同的洛氏表面硬度分成不同调质度T1～T6，DR8～DR10的钢板，其中DR8～DR10为通过二次冷轧的镀锡板。
调质度不同对钢的成分要求不同，其用途也不同。
5.2镀锡线分类
电镀锡机组按其电解液种类的不同，可分为酸性法、卤素法及碱性法。
酸性型以弗洛斯坦型（Ferrostan，简称F型）应用最普遍，以硫酸亚锡作为电解液，是由美钢联开发的。
我国目前绝大多数的电镀锡生产线是F型的。
卤素型（Halogen，哈罗根法，简称H型）多数集中于美国，其电镀液是采用氯化亚锡和碱金属氟化物的水溶液并以萘酚磺酸或聚氧乙烯类化合物作添加剂。
我国的江苏统一和福建统一电镀锡公司采用的H型。
碱性法（简称A型）以锡酸钠为电解液，由于工艺陈旧，耗电大（电镀时由Sn4+～Sn，电流效率低，已大部分被淘汰。
3种类型镀锡线的比较如表5。
在这些电镀液中，以F型电镀液浓度范围较宽，生产中的问题较少，产品质量最好，因此，F型应用最广。
我们的电镀锡生产线将采用F型电镀液。
5.3电镀锡工艺描述
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→电镀锡→1#回收→2#回收→热风烘干→软熔→淬水→电解钝化→2#热风烘干→静电涂油
5.3.1前处理
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H2
4H2O+4e＝2H2+4OH-
带钢为阳极，析O2
4OH--4e＝O2+2H2O
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Na2SiO3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。
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Fe2+＜15g/l
4H++4e＝2H2
2H2O-4e＝O2+4H+
序号
工艺
温度
电流密度
浓度
1
化学脱脂
60-80℃
2-4%
2
水液刷洗
常温
3
电解脱脂
10-20A/dm2
2.5-5.0%
4
水刷洗
5
10-20A/dm2
3-7%
6
纯水喷洗
5.3.2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。
电镀过程遵循法拉第定律，即：
⑴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；
⑵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
η－阴极电流效率，90-95％
电镀锡反应原理
Sn阳极不断溶解，以Sn2+进入溶液，Sn2+到达并沉积在带钢上。
阳极反应：
Sn-2e→Sn2+
阴极反应：
Sn2++2e→Sn
作为阴极的带钢表面上除了发生Sn2+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Sn2+不断累积，所以使用不溶性阳极
电镀液成分控制
Sn2+:
26~32g/l
游离酸：
13~16g/l
ENSA:
3-6g/l
Sn２＋∶[H＋]＝2∶（0.9～1.1）
温度：
25~50℃
电镀锡溶液由Sn2+、PSA、ENSA等配成：
首次配槽有SnSO4、PSA、ENSA
PSA是用浓硫酸和苯酚按照一定配制比例磺化制备而得，其作用是保证电解液有良好的导电性，并提供带负电荷的苯酚磺酸离子，与带正电荷的亚锡离子相结合,并防止二价锡氧化成四价锡。
ENSA（乙氧基化α-萘酚磺酸）（α-萘酚磺酸聚氧乙烯醚）是一种添加剂，可以使此镀液能沉积出连续的附着良好的锡镀层并能随后通过软熔而光亮，它也能阻止二价锡氧化成四价锡。
正常镀层重量（No.25及更重）
轻镀层重量（No.20及更轻）
整个范围的镀层重量
Sn＋２
28～34g／l
24～28g／l
26～30g／l
游离酸（以H２SO４计，以PSA加入）
14～17g／l
8～10g／l
10～12g／l
ENSA
2～6g／l
注意
1、PSA、ENSA和铬酐、重铬酸钠不能直接接触，否则会引起自燃；
2、生产高镀锡量板可取工艺上限值，生产低镀锡板应取下限值。
无论任何情况，镀液加温不允许静止加温，一定要边循环边加温。
高锡板生产时应尽量以较低温度生产（经验表明用更热的镀液可改善镀锡板的外观）。
。
3、仅在生产线运行时才加入ENSA。
4、一般来说，后面的电镀行程（除了最后一个向上行程）应首先被利用。
例如，若在一定的线速度下，生产No.25（2.8g/m2）镀锡板，要用4个电镀行程，在有10个行程的生产线上，应使用第6、7、8和9。
一般生产中应避免使用最后一个行程（10）以减小电镀缺陷。
5、PSA添加投放流量：
15升/分（也即：
1m3的液体要1小时以上的加注时间）；
ENSA添加方法：
用50℃以下的纯水配成100g/l的溶液搅拌60分钟，再以点滴的方式加入到镀液中。
点滴速度：
6.5升/小时，严禁一次式加注（镀锡层出现光泽不良时除外）
电镀液成分控制的必要性
锡的浓度过低会造成高电流密度缺陷，例如烧焦区和白边。
游离酸浓度太低会明显减小溶液的电导度而需要较高的电镀工作电压。
游离酸浓度大于25g／l会招致电镀操作的问题。
例如镀层污斑，锡堆等。
较高的硫酸根浓度并无害处。
高的硫酸根浓度同高的铁离子浓度一起表示酸洗的冲洗操作不良。
电镀液中的有害成分
Sn4+＜3g/l
Fe2+＜15g/l
Cl-＜15mg/l
Cr3+＜35mg/l
Sn4+：
电镀液中的有些二价锡会逐渐地氧化成四价锡，电镀液通常会生产一种灰色的淤泥。
淤泥中还会含有黑色的痕量杂质，即通常存在于锡阳极中的铝、砷、铋、镍、铅和锑之类元素。
其他元素，如铜和铁等是从生产线的设备溶出而进入镀液的。
电镀液中可容纳有约1～3g／l呈悬浮状态的四价锡。
一旦变成了四价状态，锡就不能再被用于电镀并作为不溶解的沉淀物而损失掉（锡泥）。
Fe2+：
镀液中若含过量的铁，大于20g／l，会促进二价锡氧化成四价锡，造成过量的淤泥，并会引起高电流密度缺陷（烧焦的粉末状污痕）的增加。
Cl-：
氯离子对于镀液是一种毒化成分，溶液中氯离子应少于15mg／l，所以去离子水或专用水才能用于酸洗的冲洗以及配制镀液和带出液回收溶液。
镀液中氯离子的污染也会增加镀液产生淤泥的速度。
Cr3+：
铬离子对于电镀液也是一种毒化成分，它会导致二价锡的氧化并增加产生淤泥的速度。
电镀液中二价锡的损失会导致白边和高电流密度条纹缺陷等镀层缺陷。
铬离子浓度为100mg／l时就可以觉察到铬的有害作用。
铬所污染的电镀液可以通过它的暗绿颜色和大量的淤泥而觉察出来。
镀锡板镀液中的正常铬离子浓度为小于35mg／l。
回收槽作用：
回收，作助熔剂
助熔剂处理：
酸含量的作用是可以除去带钢上任何氧化物（它会在软熔时引起暗雾状表面），并可保持溶液中的锡不致氧化和沉淀。
锡盐的作用是作为助熔剂，使镀在带钢上的锡通过软熔，而熔化成均匀、光滑的表面。
电镀液回收控制条件：
1＃回收槽：
Sn2+：
H+最好按1：
1控制Sn2+≤10g/l
2＃回收槽：
H+要确保1：
2控制
Sn2+：
1-2g/l，H+：
2-4g/l温度40~60℃
回收液的配制：
严禁直接加纯水，只能加2＃回收液和配了PSA的溶液。
5.4软熔工艺
5.4.1目的和方法
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0.4—0.8g/m2，合金层中Fe含量80.95％，软熔温度为232—300°
C，合金层厚度与软熔最高温度和持续时间成正比。
带钢加热方法有电阻加热法、感应加热法以及电阻＋感应组合加热法3种。
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。
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。
5.4.2镀锡板软熔加热曲线
5.4.3电阻软熔
电阻软熔装置由导电辊、马弗炉和水淬槽组成。
F型大部分采用电阻加热法，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。
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。
Sn2+→Sn4+
Sn→SnO→SnO2
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。
5.5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SnO2。
SnO+Na2Cr2O7十H2O≒SnO2+Na2Cr2O7+H2
在电流作用下，Na2Cr2O7的Cr6+被还原成Cr3+，部分生成金属铬。
Cr2O72-+14H++6e=2Cr3+十7H2O
生成的Cr3+立即生成稳定的水合铬离子〔Cr（H2O）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。
涂油量：
2-10mg/m2
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。
5.6处理后镀锡板表层示意图
市场价格在有些情况下（如对市场物品）可以近似地衡量物品的价值，但不能准确度量一个物品的价值。
三者的关系为：
3.环境影响登记表的内容
（一）规划环境影响评价的适用范围和责任主体
1）规划实施可能对相关区域、流域、海域生态系统产生的整体影响。
2.环境影响评价的概念
（3）安全现状评价。
3.规划环境影响报告书的审查效力
电镀锡工艺参数范围
工序
浓度
（四）安全预评价内容电流密度（A/dm2）
备注
定性评价方法有：
安全检查表、预先危险分析、故障类型和影响分析、作业条件危险性评价法、危险和可操作性研究等。
化脱
5％-6％
（2）可能造成轻度环境影响的建设项目，编制环境影响报告表，对产生的环境影响进行分析或者专项评价；
60～75℃
电脱
2.5～4.0％
25-30
4～7％
4-8
Fe2+<
10g/l
电镀锡
Sn＋：
25～34g/l
12～18g/l
ＥＮＳＡ：
3～6g/l
Sn２＋∶[H＋]＝2∶（0.9～1.1）
25～50℃
10-25
Sn4+<
1g/l
Fe2+<
15g/l
Cl-<
15mg/l
Cr3+<
35mg/l
1＃回收
Sn2+/H+=1:
2＃回收
Sn２＋/H＋＝1∶2（Sn２＋1～2g/l，H＋2～4g/l）
烘干
风温：
100～120℃
淬水
<
42℃
（65℃～80℃）
55-65℃
钝化处理
Na2Cr2O718~25g/L
pH（4.0~5.5）
50-55℃
5-10
用CrO3或NaOH调节pH。
涂油后的烘干
110～140℃
六、成品检验
6.1检验项目：
（GB/T2520-2000）
镀锡量、钝化膜中的铬量、涂油量（DOS：
二辛基癸二酸酯、葵二酸二辛酯）、硬度。
洛式表面硬度与机械性能的关系
钢种
平正压下率（％）
洛式硬度
HR30T
屈服强度
kg/mm2
抗拉强度
延伸率
（％）
L,MR
46-52
25.2—32.9
32.9
29
2-1
48-54
29.4—36.4
36.4
28
52-58
30.1—37.1
37.1
26
2-3
54-60
32.9—37.8
37.8
2-4
58-64
34.3—39.2
39.2
22
MC
36.4—42.7
42.7
18
62-68
40.6—46.9
46.9
17
67-73
50.5—55.3
55.3
11
⏹硬度：
日本JISG3303-87
⏹二次冷轧板的调质度
符号
洛式T硬度指标HR30T
屈服强度指标轧制方向牛顿/mm2
DR-8
73
550
DR-9
76
620
DR-9M
77
660
DR-10
80
690
镀锡层重量与厚度换算表
双面镀锡层重量g/m2
单面镀锡层厚度µ
m
2.8027
0.1922
4.2040
0.2883
15.4148
1.0571
39.2378
2.6908
t＝0.1375*W（t：
锡镀层厚度（µ
m）W:
镀层重量（g/m2））
6.2成品缺陷分析
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。
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。
木纹：
镀锡层厚为2.8g/m2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。
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85m/min，交流电的频率为50Hz，按此计算木纹的距离（明条与明条间或暗条与暗条间）为1.4cm;
这与现场实测1～2cm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。
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。
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
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