一种极低锡量镀锡板及其生产方法与流程-k8凯发

本发明涉及一种极低锡量镀锡板及其生产方法，属于镀锡的。

背景技术：

1、镀锡板由于外观光亮、美观且具有优异的耐蚀性和焊接性能而被广泛应用于食品包装领域。锡作为排列在金、银、铜和铁之后的“五金”之一，其冶炼和提纯成本较高。因此镀锡产业向减少锡耗的方向发展，其中最直接的方法莫过于增加低镀锡量镀锡板在产品产量中的占比。如何在降低镀锡量的情况下保持镀锡产品的优异性能就成为了至关重要的问题。

2、专利申请号为201810882829.7的发明专利《一种镀锡板的制备方法及由此制得的镀锡板的应用》涉及一种镀锡板的制备方法及由此制得的镀锡板的应用，得到了镀层均匀、焊接性能良好、与pet膜结合力良好的极低锡量镀锡板，可替代镀铬板应用于覆膜铁。但该发明申请所提供的这种镀锡板主要用于在覆膜铁工艺中作为镀铬铁的替代品，在应用于对表面性能要求较高的食品包装领域时可能会出现表面性能不良等情况。

3、专利申请号为202210864360.0的发明专利《一种镀锡板及其制备方法》，通过控制镀锡板的含锡功能层表面含有单质锡的摩尔百分含量小于2.5%，提高镀锡板表面极化程度，可有效提高镀锡板表面的润湿性，解决了现有镀锡板底油涂布过程中钢基板与底油之间因润湿性差产生边部缩孔的问题。但该发明申请的着重点在于提升镀锡板表面极化程度和润湿性，对于镀锡板其他表面性能的提升却未见表述。可见该专利申请仅致力于提升低镀锡量镀锡板表面的部分性能，无法满足对镀锡板表面性能要求较高的食品包装产业的需求。

技术实现思路

1、为了解决上述存在的问题，本发明根据镀锡产业降低锡耗、提升表面性能的实际发展需求，提出了一种极低锡量镀锡板及其生产方法，降低了生产成本，提升了镀锡板表面性能，并解决了极低镀锡量镀锡板产品耐蚀性差的技术问题。其具体技术方案如下：

2、一种极低锡量镀锡板，从基板到镀层表面各层依次为：基板、合金锡层、纯锡层、钝化层和油层。其中合金锡层、纯锡层合称镀锡层；基板厚度为0.18~0.19mm；其他各层的单位面积含量为：合金锡层0.15~0.30mg/m2、纯锡层0.2~0.95mg/m2、钝化层5~15mg/m2和油层2~8mg/m2；镀锡层为0.5~1.1 mg/m2。

3、进一步的，所述极低锡量镀锡板的表面粗糙度 ra值为0.30~0.45μm， rpc值为60~95个/cm，以cr计的钝化量为5~15mg/m2，表面附着力为1级或优于1级，镀锡层铅含量为0~80ppm，低于欧盟标准的100ppm；钝化层cr6 含量为0。

4、进一步的，所述基板为普通t4-ca基板，成分按质量百分比计包括：c：0.045~0.055%、si：0.001~0.003%、mn：0.16~0.24%、p：0~0.015%、s：0~0.01%、cr：0~0.1%、ni：0~0.1%、cu：0~0.1%、al：0.03%~0.05%，其余为余量铁；

5、所述基板的表面粗糙度 ra值为0.30~0.50μm， rpc值为60~100个/cm。

6、一种生产所述的极低锡量镀锡板的方法，包括工序：原料控制、前处理、电镀、软熔、钝化、抗氧化浸润、水洗、涂油，所有工序均在基板两面同时进行；

7、所述原料控制为选择符合要求的基板；

8、所述前处理包括对基板的碱洗、水洗、酸洗；所述前处理工艺选用化学碱洗、电解碱洗、化学酸洗、电解酸洗的工艺，所述化学碱洗与电解碱洗均为naoh体系，所述化学酸洗与电解酸洗均为h2so4体系；

9、所述电镀为整个电镀锡工序中将纯锡镀覆在基板上的工序，所述电镀的镀液体系为msa镀液体系；

10、所述软熔为通过加热处理在镀锡层底部形成锡和铁的合金；所述软熔工序采用高频纯电感软熔加热法软熔，软熔后需经一步淬水工序；

11、所述钝化为在镀锡层外表面在形成一层含铬的钝化保护层，抑制锡的氧化；所述钝化工序采用铬酸钝化，钝化后处理包括一步抗氧化浸润；

12、所述抗氧化浸润为通过浸润操作将钝化层中的主要有害成分cr6 还原成低价的cr，提升整体的环保性和润湿性能；所述抗氧化浸润溶液为具有还原性的酸性有机溶液；

13、经所述抗氧化浸润后需经过至少两步水洗工序和一步干燥工序；

14、水洗为洗去前工序残留溶液，为涂油提供洁净表面；

15、涂油为静电涂油，采用静电吸附理论；所述涂油工序所使用的涂油种类为dos油。

16、进一步的，所述化学碱洗与电解碱洗的naoh浓度均为30~50g/l，溶液温度为50~65℃，电解碱洗的电流密度为4~8a/dm2；化学酸洗与电解酸洗的硫酸浓度为40~50g/l，溶液温度为40~50℃，电解酸洗的电流密度为4~8a/dm2；遵循化学碱洗、电解碱洗、化学酸洗、电解酸洗的工艺顺序。

17、进一步的，所述msa镀液体系中游离酸浓度为20~40ml/l，溶液中sn2 离子浓度为8~20g/l。

18、进一步的，所述msa镀液体系中msa电镀液温度控制在42~47℃，电流密度控制在10~30a/dm2，msa电镀液pb2 含量控制在0~20ppm。

19、进一步的，所述电镀过程为：基板为阴极，所述的可溶性纯锡阳极作为电镀阳极，钢带上下两面均有对应的锡阳极，在指定溶液中通电，可溶性纯锡阳极的锡会溶解到镀液中（所以叫可溶性阳极），而镀液中原有的sn离子则被还原成金属锡镀覆于基板表面。

20、进一步的，所述msa镀液体系中电镀阳极采用可溶性纯锡阳极；所述可溶性纯锡阳极中锡含量为99.8%~100%，pb含量为0~50ppm。

21、进一步的，所述基板在软熔和钝化过程中不作为主要载体，所述的电镀工序已经将纯锡镀覆于基板表面，软熔则是将纯锡与基板接触的部分锡通过加热至熔点以上，在经过淬水，使其快速形成锡和铁的合金，这样镀层与基板的结合力能够大幅提升；钝化则是完全在镀锡层表面涂覆的一层含铬的保护层，能够抑制锡层的氧化，防止锡在常温下慢慢氧化，同时，由于镀锡量极低，镀锡层的保护作用不足，钝化层能提升整体耐腐蚀性。

22、进一步的，所述高频纯电感软熔加热法软熔工序中，软熔温度控制在240~280℃，淬水温度为60~70℃。

23、进一步的，所述铬酸钝化的钝化液成分为cro3：50~60g/l；h2so4：0.5~0.6g/l，并始终保持两者质量比例为100:1，钝化温度为45~55℃，钝化电流密度为40~60 a/dm2。

24、进一步的，所述抗氧化浸润溶液为柠檬酸、草酸或酒石酸具有还原性的酸性有机溶液中的一种，溶液质量分数浓度控制在0.5%~1.2%。

25、进一步的，所述水洗工序第一步所用脱盐水的电导率为0~30μs/cm，温度控制在40~60℃，第二步所用脱盐水的电导率应为0~20μs/cm，温度控制在50~60℃，漂洗后应经干燥处理，避免表面水分残留。

26、进一步的，所述静电吸附理论涂油具体为：进气系统通过压缩空气，将dos油料雾化，雾化的油雾颗粒，在二次进气系统的作用下，向涂覆段运动，在运动过程中，二次进气系统会将大的油雾颗粒挡住，回流到油箱，只有小的油雾颗粒被输送到电离系统；油雾颗粒在电离系统的作用下，将附带正电荷；带正电荷的油雾颗粒，在二次进气系统的作用下，进入涂覆段，在高压电场力的作用下，油雾颗粒被均匀地吸附在板上。

27、进一步的，所述dos油含量为2~8mg/m2，涂油温度为30~45℃。

28、一种由上述方法生产得到的镀锡板。

29、本发明的工作原理是：

30、本发明提出一种极低锡量镀锡板及其生产方法，通过原料控制、电镀、软熔、钝化、抗氧化浸润、水洗、涂油等各工序之间的协调配合，降低了生产成本，显著提升了极低镀锡量产品的表面性能。

31、本发明铬含量（5~15mg）较高的保护层（相对于一般的镀锡板3~5mg的钝化层是很高的）能够有效提升极低镀锡量镀锡板的耐腐蚀性，同时后续的抗氧化浸润一方面提升了产品的润湿性能，另一方面将六价铬还原为三价铬，提升了环保性。

32、本发明极低锡量的镀层 高含量的钝化层→（达到）耐腐蚀性能。

33、本发明高含量钝化层 抗氧化浸润→（达到）润湿性和环保性。

34、本发明同时对基板表面粗糙度的控制也能够提升产品的耐腐蚀性能及润湿性能。

35、本发明的重要创新点在于将低锡工艺（指的是极低锡量这个概念）和高铬工艺（指的是高铬含量的钝化层）联系在一块，但是高铬含量又带来了其他问题，即高铬含量的环保性不足，润湿性能也不好，所以在后续又创造性的添加了一步抗氧化浸润，主要是利用食品级还原剂（柠檬酸）将镀层中最重要的有害成分-六价铬还原为低价铬，这样能够保证其环保性，同时六价铬还原为低价铬提升了产品整体表面能，进而提高了其润湿性能（润湿性能指的是后续镀锡板还要在其表面涂覆一层有机涂层，润湿性能指的是有机涂层在镀锡板表面铺展的能力）。

36、本发明镀锡板后续一般用于制作食品罐头或者饮料包装或者奶粉罐等，多增加了一步抗氧化浸润能消除六价铬的影响，但是也不能引入其他的有害的化学成分，故抗氧化浸润溶液选用食品级的还原性有机溶液。

37、本发明的有益效果是：

38、本发明实现镀锡产业向低镀锡量乃至极低镀锡量产品的发展。本发明所提出的极低锡量镀锡板，能够满足食品包装行业对镀锡板表面性能的要求。本发明所提出的极低锡量镀锡板的生产方法，能够同时兼顾生产过程的低锡耗、产品的环保性和高性能，在保证镀锡板表面优异的综合性能的同时大幅度地降低了生产成本。

39、本发明镀锡板镀锡量为0.5~1.1g/m2，合金锡量为0.15~0.30g/m2，属于极低锡量镀锡板范畴，钝化量（以cr计）为5~15mg/m2，表面附着力为1级或优于1级，能够满足全部镀锡板产品的附着力要求；锡镀层铅含量为0~80ppm，低于欧盟标准的100ppm；钝化层cr6 含量为0，满足环保性与食品安全要求。

40、本发明所提出的极低锡量镀锡板通过msa镀液与纯锡阳极中铅含量的控制，能够保证镀层中的铅含量低于80ppm。

41、本发明所提出的极低锡量镀锡板及其生产方法，通过铬酸钝化扩大了钝化量的调控范围（5~15mg/m2），而铬酸盐钝化的钝化量通常不超过6mg/m2，钝化量的提升能够提升极低锡量镀锡板的耐腐蚀性能和表面附着力，此外还能够有效提升镀锡板的抗时效性。

42、本发明所提出的极低锡量镀锡板及其生产方法，创新性地添加了一步抗氧化浸润，浸润溶液为食品级别的还原性有机酸溶液，确保将钝化层中的微量cr6 含量降低为0，满足环保性与食品安全需求，并进一步提升了镀锡成品的表面润湿性。