浅谈卤素法电镀锡工艺

       1、概述
       电(dian)镀属于电化学领域(yu)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(yi)。电(dian)镀锡板又称马口铁，它(ta)是高技术含量和高附加值的深(shen)加工产品，用它来(lai)制作包装容器以及作为非包装材料等，具有(you)强度高、焊接性好、耐腐(fu)蚀和无毒性等(deng)特(te)点，因而被广泛地应用于食品、医药、轻工、汽(qi)车和家电等行业。
       目前生产镀锡(xi)板的方法主要分为热镀锡和(he)电镀锡两大类。热镀锡工艺是(shi)让带钢通过(guo)装有熔融锡的槽(cao)子，将锡热镀(du)在带钢表面。由于热镀锡生产效率低(di)，耗锡量(liang)大，目前在生产中(zhong)已很少采用(yong)。电镀(du)锡工艺是让带钢通过电(dian)镀槽，在直流电源(yuan)的(de)作用下将锡镀在(zai)带钢表面。由于电镀锡生产效率高(gao)，耗锡量少，产品质量好(hao)，在(zai)生产中(zhong)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(si)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(ji)量为1．107 g/Ah，比酸性镀(du)液中(zhong)二价锡离子沉积量2.214 g/Ah要小。故碱性电镀法生产效(xiao)率低(di)，能耗大，碱性(xing)电镀工艺(yi)已逐渐被淘汰。目前大都采用酸性镀锡工艺生产镀锡板(ban)，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(ji)术指标可知，卤素法电镀工艺具有机组(zu)运行速度范围宽(kuan)、电流密度范围大和电(dian)流效(xiao)率高等(deng)优点，下面就卤素法电镀锡工艺作一介绍。
       3、卤(lu)素法镀锡工艺
       3.1 卤素法镀锡(xi)工艺配方
       氯化(hua)亚锡30—60 L，氟(fu)化钠35～50 g/L，二氟化钠30～40 g/L，氯化(hua)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(fen)二价锡离子和氯(lv)离(li)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(li)子，在(zai)镀液中起(qi)缓冲作用，减慢阴极附近(jin)镀液pH值升高的速率。
       （2）氟化钠和二氟化钠提(ti)供氟离子，用来调节和减慢镀液pH值(zhi)上升。
       （3）氯(lv)化钠提(ti)供部分氯离(li)子，氯离子对提高镀液(ye)的电导和促进锡阳(yang)极的溶解起(qi)着重(zhong)要作用。
       （4）亚铁氰化钠作为(wei)一(yi)种(zhong)抗氧化剂，主要用来沉淀(dian)镀(du)液中的铁和铜(tong)等杂质，因为镀液中铁和铜离子会促使二价锡离(li)子氧(yang)化(hua)，沉淀进入锡(xi)渣(zha)而(er)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(da)，会使成本成倍地增加。
       （5）添加(jia)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(li)，对光亮镀锡板的生产(chan)起重要作用。
       4、卤素法镀锡工艺(yi)流程简介
       （1）入口段
       冷轧薄板新钢(gang)卷（即原板）首先利(li)用张力控制(zhi)开(kai)卷(juan)，新钢卷经(jing)双层(ceng)剪切机(ji)切除不合要求的头部，停(ting)留在焊接机入口侧。当工作卷的钢带尾(wei)端切平后，与新钢卷头部搭接(jie)，焊轮在两个钢卷的头尾(wei)搭接处滚压焊接，焊好后的钢带进入活套塔。
       焊接机(ji)焊接完毕，入(ru)口段(duan)以(yi)大于工艺(yi)段的运行速度运行，使活套塔又马上储满(man)钢带，然后入口段钢(gang)带运行速(su)度又恢复到与工艺段(duan)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(xue)脱脂，采用磷酸盐、氢氧化钠和表面(mian)活性剂配(pei)成的复合(he)清洗液，可使钢带表面90％ 以上的油污(wu)得到清除。
       化(hua)学(xue)脱脂完毕进入电解清洗(xi)槽(cao)进行电解脱脂。当钢带(dai)运行到与阳极相对的位置时，钢带的电位相对阳极要负，则(ze)作为阴极，此时在(zai)钢带表(biao)面析出氢气，其电极反应2H20+2e=H2↑十+20H一；当钢带与(yu)阴极(ji)相对时，钢带电位相对阴极要正(zheng)，则(ze)作为阳(yang)极，此时在钢带表面析出氧气，其电极(ji)反应40H一一4e=O2↑+H20。在钢带表面和油膜之间(jian)产生气泡(pao)，油滴在气泡的(de)作用下，脱离钢带表(biao)面被气泡(pao)带到清
       洗液中除(chu)去。电解脱脂(zhi)后的钢(gang)带进入冲洗槽洗去表面的(de)碱性(xing)清洗液。
       接着钢带进入酸洗(xi)槽除去铁锈以活化钢带表面，酸洗液采用(yong)质量分数为10％左右(you)的稀硫酸溶液。酸洗后带钢表(biao)面呈金属结晶组织的活化状态，可保证带钢和(he)镀锡层之间有良好(hao)的结(jie)合力。酸洗后再进入冲洗槽洗去钢带表面的酸(suan)液。
       经过化学脱脂和电解脱脂(zhi)后，表面清洁活化的钢带(dai)先进入底部电镀槽(cao)，锡沉积在钢(gang)带的底面。经过封(feng)闭转向槽，刚镀好的(de)钢带底面朝上进入上部电(dian)镀槽，开始对钢带的另一面进行(xing)电镀。
       然后进入回收槽和水洗槽，再经(jing)过助熔剂(ji)槽和烘干器(qi)，镀锡板(ban)被进一(yi)步(bu)清洗干净(jing)，并使(shi)镀锡板在软熔前粘上助(zhu)熔剂成分，助熔剂可以降低熔融锡的表面张力，使(shi)锡层在软熔(rong)时能均匀分布在(zai)钢带表面(mian)。
       （3）后处理段
       从工艺段出来的镀锡板没有光(guang)泽，而且(qie)镀锡层附着力也较(jiao)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(ze)表面，镀锡板(ban)必须(xu)浸入淬水槽(cao)进行淬水冷却处理，经(jing)淬水后的镀锡(xi)板表面平(ping)整光亮。
       镀锡层长期暴(bao)露在空气中会氧化变黄，因此(ci)，镀锡板需(xu)进行钝化(hua)处理，以提高镀锡板的耐腐蚀性。钝化后(hou)的镀锡板经过冲洗和干燥后进入静电涂油器，在(zai)镀锡(xi)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(ban)从静电涂油器出(chu)来(lai)，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(che)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(hua)钠、氟化钠和(he)添加剂(ji)组成，镀液中(zhong)氯化物的含量(liang)较高，因而具有很高的电导(dao)，电流效率高，耗电省，运行成本低。
       （2）镀液(ye)质量(liang)容易控制，杂质(zhi)容易(yi)排除，镀液的分散能力和覆盖能力强。
       （3）电镀速(su)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(ping)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(su)度很快，能够(gou)处理薄(bao)带钢，生产效率高。
       （5）水(shui)平式电(dian)镀槽的导电辊在(zai)钢(gang)带水平面上，比垂直式电镀槽的沉没辊在穿带(dai)、维护和更换时更(geng)方便。
       （6）卤素法(fa)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(du)槽时，电镀钢带的底面。钢带经过反(fan)向辊进(jin)入中层的电镀槽时，就可电镀钢带的(de)另(ling)一面，通过控(kong)制中、下层电镀槽的(de)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(xian)控制系统、焊缝跟(gen)踪系统、对中纠偏系统和边导控制系统。工艺段(duan)辊系传动(dong)电机均采(cai)用交(jiao)流矢量变频调速系统，出口段采(cai)用镀层重量测试仪和镀锡板测厚仪等(deng)在线检测系统。
       6、卤素法镀锡层的质量
       （1）镀锡(xi)层均(jun)匀致密，光滑平整，产品(pin)质(zhi)量稳定，成品(pin)率(lv)高。
       （2）镀锡板在软熔过程中，镀锡层与钢带之间会形成(cheng)一层铁锡合金层(ceng)，从(cong)而大大提高了(le)镀锡层的附着(zhe)力。产品具(ju)有优良的可加工性和(he)可焊性(xing)，而且软熔后产品的表面光洁如(ru)镜。
       （3）镀锡板在钝化处理后，表面会形成一层牢固致密的(de)铬锡复合氧化(hua)膜，从而提高了产(chan)品的耐腐蚀性，同时也提高了(le)镀锡板表面对油漆的可涂性，并(bing)能进一步(bu)加工成(cheng)彩印板。
       （4）卤素法水平式电镀与其它直立式电(dian)镀不同，钢带的双面镀层是分别电镀，因此，产品镀锡量的选(xuan)择范围大，既可生产双面镀锡量相等的等厚(hou)产品，也可生产双面(mian)镀(du)锡量不同的(de)差厚产品。
       7、结束语
       卤素法(fa)电(dian)镀锡工艺具有(you)电流效率高、生产能力大、镀锡板质量好、运行成本低和(he)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(guo)电镀锡板生产中发挥重(zhong)要作用，同时也将进一步满足(zu)我国食品、医药、轻工、汽车和家(jia)电行业对镀锡板日益增长的需求。
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