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发布时间:2021-02-03 22:42 作者:新2直营现金网

  板表面形貌的影响。结果表明:镀液中锡泥的质量浓度的增加,导致镀锡层表面产生斑点、针孔以及漏镀等缺陷;同时,镀层的微观结构也变得越来越粗糙。

  镀锡板(俗称马口铁)是指表面镀有一层薄金属锡的钢板。锡可以通过热浸、电镀、化学镀等方法沉积在铁的表面,其中电镀法应用最为广泛。电镀法镀锡是高速的连续式生产工艺,镀锡层的厚度范围很宽且镀层控制简单、精确,能够生产正反两面镀锡量不同的差厚镀层[1]。

  宝钢冷轧薄板2#镀锡生产线采用弗洛斯坦电镀溶液以及不溶性阳极的镀锡工艺。在生产过程中通过专门的熔锡系统往镀液中补充Sn2+,由于Sn2+被氧化等原因,在镀槽底部存在大量的锡泥。锡泥的存在会在镀锡板表面产生划伤、小白点、污迹等表面缺陷。此外,也会堵塞喷嘴、泵或其他循环设备。它也是一种有害废弃物,尤其当它含有苯酚(在PSA型电镀锡溶液中)或氰化物时(在氯素型电镀锡溶液中),其毒性更大。因此,在生产中需要严格控制锡泥的质量浓度。

  将取自宝钢冷轧薄板2#镀锡生产线的锡泥进行能谱和X射线衍射分析,实验结果,分别如图l和图2所示。由图1可知:锡泥中除了有大量锡元素存在外,还有硫元素、氧元素和碳元素存在。对锡泥进行X射线衍射分析并没有发现明显的衍射峰,表明其组成为复杂的团聚物质。

  锡泥的产生是由于Sn2+的氧化以及Sn抖的水解。弗洛斯坦法电镀锡溶液中,除了Sn2+的自然氧化外,由于采用不溶性阳极,在生产过程中阳极产生的大量氧气也会加快Sn2+的氧化。其次,镀液温度过高时,也会使Sn2++向Sn4+转化。酸性镀锡的操作温度一般在30℃以下,最好控制在20℃左右[2]。随着温度的升高,镀液中产生Sn4+的速率加快,同时Sn4+的水解速率也大大加快。镀液中Fe2+的存在也会影响Sn4+的产生。Sn4+主要是通过前处理的酸洗工序进入镀液,在电镀时,Sn4+将氧化成Fe3+,Fe3+的氧化性将Sn2+氧化[3]。反应方程式如下:

  Sn4+水解成锡酸,与Sn2+及有机物等形成复杂的胶团结构,使镀液发生浑浊。

  试样采用厚度为0.12mm的冷轧薄板,镀液取自生产现场。实验面积为20mm×30mm的长方形区域。

  工艺流程为:碱洗→水洗→酸洗→水洗→电镀。往镀液中分别加入不同质量浓度的锡泥,再对试样进行施镀,观察所得镀层的表面形貌并分析其结构。

  图3为锡泥的质量浓度对镀层表面形貌的影响。由图3可知:随着镀液中锡泥的质量浓度的增加,镀层的表面质量逐渐变差。当锡泥的质量浓度为1g/L时,镀层表面完整,没有明显缺陷;当锡泥的质量浓度为2g/L和3g/L时,镀层表面出现少量斑点,并且可以看到锡泥随着锡一起沉积到镀层中;当锡泥的质量浓度为4g/L时,镀层表面出现大量斑点,甚至出现漏镀现象。

  从外观形貌上看,小白点形状不规则,同时缺陷部位镀层不均匀。结合扫描电镜与能谱分析可知:小白点部位存在很多孔洞,且缺陷部位镀锡量不足。

  此外,通过金相显微镜观察锡泥的质量浓度对镀层微观结构的影响,实验结果,如图6所示。由图6可知:随着锡泥的质量浓度的增加,镀层的微观结构变得越来越粗糙。

  当镀液中存在锡泥时,会使镀层产生小白点以及漏镀等缺陷。这些缺陷的存在严重影响镀层的外观形貌以及镀锡板的耐蚀性。在电镀过程中,Sn2+氧化成Sn4+,Sn4+以Sn02的形式存在,而SnO2是不溶性的质点,它形成了胶体微粒的核心。胶核从溶液中选择性地吸附Sn2+而带正电。同时也会有一些来自添加剂的有机分子吸附在胶核上[4]。所形成的胶团结构,如图7所示。

  这些胶团存在于镀液中,随着带钢的高速传动,使镀液发生浑浊,并且在电镀过程中也会往阴极移动,与锡一起沉积在带钢表面,造成电镀时带钢表面局部绝缘,以至于镀锡量不足,影响镀层质量。此外,为了获得结晶细致、表面光亮以及结合力好的镀层,在电镀后还要经过软熔工艺,使金属锡熔化再结晶。当镀液中锡泥的质量浓度很高时,大量锡泥随着锡一起沉积在镀层内部。高温软熔时,锡泥浮出带钢表面,形成黑灰,黑灰的存在严重影响了钢板的外观以及镀锡层与漆膜之间的结合力。

  在电镀过程中,Sn2+氧化成Sn4+,Sn4+以Sn02的形式存在,而Sn02是不溶性的质点,它形成了胶体微粒的核心。胶核从溶液中选择性地吸附Sn2+而带正电。同时也会有一些来自添加剂的有机分子吸附在胶核上。

  镀液中锡泥的质量浓度的增加,导致镀锡层表面产生斑点、针孔以及漏镀等缺陷;同时,镀层的微观结构也变得越来越粗糙。

  [1]王晓东,黄久贵,李建中,等.国内外镀锡板生产发展状况[J].上海金属,2008,30(4):45-48.

  [2]罗耀宗,怎样防治和减少酸性镀锡液的混浊现象[J].电镀与涂饰,2003,22(6):60-61.

  [4]龙有前,肖鑫,郭贤烙,酸性镀锡液不稳定性研究[J].材料保护,2003,36(3):47-48.

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  提出并促成中表协清洁生产指导委员会成立,积极开展电镀及表面处理行业清洁生产审核、推广和交流活动。[详细]

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