柳長福 白會平

(武鋼研究院 湖北 武漢:430080)

0 引言

鍍錫薄鋼板簡稱鍍錫板,俗稱馬口鐵,是其兩面鍍有純錫的低碳冷軋薄鋼板。鍍錫后的鋼板環(huán)保無毒,且具有良好的耐蝕性、可焊性以及錫所特有的美好外觀,主要用于食品飲料包裝、醫(yī)藥品包裝、工藝產(chǎn)品包裝、文具包裝、化工涂料包裝、電子電器領(lǐng)域等。另外,在化工涂料行業(yè),鍍錫板廣泛應(yīng)用于各類油漆涂料、溶劑及其它石化產(chǎn)品的外包裝。

在生產(chǎn)鍍錫板的過程中,帶鋼經(jīng)脫脂、酸活化、電鍍錫后要進(jìn)行軟熔、淬水,因為剛鍍完錫未經(jīng)軟熔的鍍錫板表面發(fā)白,如果在顯微鏡下觀察,錫鍍層呈粒狀的錫粒,附著力較差,且沒有光澤,所以要進(jìn)行軟熔處理。軟熔處理就是將鍍錫板加熱到錫的熔點(232℃)以上的溫度使錫熔化,然后快速投入水中冷卻,使發(fā)白且無光澤的鍍錫板變成具有鏡面光澤的鍍錫板。鍍錫板的軟熔工藝很重要,它不僅能使鍍錫板表面產(chǎn)生鏡面光澤,而且能使錫層和基體之間形成致密的鐵錫合金層[1],這種致密的鐵錫合金層能提高鍍錫板的耐腐蝕性能。但是,當(dāng)鍍錫板軟熔加熱后投入水中進(jìn)行冷卻淬水時,鍍錫板表面常產(chǎn)生淬水斑,這種淬水斑不僅影響鍍錫板的表面鏡面光澤,影響鍍錫板的商品價值,而且產(chǎn)生淬水斑部位的鍍錫板容易發(fā)生銹蝕,使鍍錫板的耐腐蝕性能下降,嚴(yán)重情況下,在用有淬水斑的鍍錫板制作內(nèi)面不涂漆的酸性食品罐時,有淬水斑部常因罐裝內(nèi)容物的腐蝕而穿孔,因此,在生產(chǎn)鍍錫板時必須防止淬水斑產(chǎn)生。本文通過電子探針結(jié)合能譜分析,對鍍錫板淬水斑的成因進(jìn)行了分析。

1 試驗方法

試樣為采用鍍錫后表面產(chǎn)生淬水斑的鍍錫板,鍍錫量為E1(2.8/2.8g/m2),試樣尺寸為0.23×80 ×80mm,試樣數(shù)量分別為采用未清洗的試樣和用酒精超聲波清洗的試樣各一件。采用電子探針對每個有淬水斑的試樣進(jìn)行多點分析。

2 試驗結(jié)果及分析

2.1 鍍錫板淬水斑宏觀形貌觀察

鍍錫板淬水斑宏觀形貌觀察見圖1。

圖1 鍍錫板淬水斑宏觀形貌

從圖1可以看出,鍍錫板無淬水斑的部份表面潔凈,具有金屬錫所特有的鏡面光澤,而有淬水斑的部份表面形成不規(guī)則的波浪式痕跡,有淬水斑的部位光澤較差且表面粗糙,當(dāng)鍍錫板發(fā)生銹蝕時常常是從有淬水斑的部位開始的。

2.2 鍍錫板淬水斑成分分析

用電子探針對未經(jīng)清洗的試樣有淬水斑部位和正常部位進(jìn)行能譜微區(qū)成分(wt%)分析結(jié)果見圖2;對酒精超聲波清洗后的試樣有淬水斑部位和正常部位的能譜微區(qū)成分(wt%)分析結(jié)果見圖3。

圖2 未清洗試樣的淬水斑部位和正常部位微區(qū)成分(wt%)

圖3 清洗后試樣的淬水斑部位和正常部位微區(qū)成分(wt%)

從圖2可以看出,鍍錫板沒有經(jīng)過清洗時,沒有淬水斑的正常部位只測出鐵和錫,而有淬水斑部位的6個點均檢測出C、O、S,四個點測出Si,兩個點測出Cl和Cr,其中Cr是在軟熔后的鉻酸鹽鈍化過程中產(chǎn)生的,說明淬水斑與上述C、O、S、Si等雜質(zhì)有關(guān)。

圖3是用酒精超聲波清洗后的試樣,從圖3可以看出,清洗后的試樣沒有淬水斑的正常部位同樣只檢測到鐵和錫,而有淬水斑的部位分別檢測到C、O、S、Si、Cl和Cr,但含量比沒有經(jīng)過清洗的鍍錫板試樣大幅降低,說明經(jīng)過酒精超聲波清洗后上述大部分雜質(zhì)已除去。

通過分析可知,鍍錫板淬水斑的成份主要有C、O、S、Si和Cl,是這些雜質(zhì)元素附著在鍍錫板的表面使鍍錫板表面產(chǎn)生腐蝕而形成不規(guī)則象波浪狀的斑點。

觀察鍍錫板的生產(chǎn)工藝,鍍錫原板經(jīng)過脫脂、酸活化、鍍錫后進(jìn)行水洗、軟熔、淬水。因此,造成鍍錫板表面C、O、S、Si和Cl等雜質(zhì)元素附著的工藝段一是鍍錫后的清洗工藝,如果鍍錫后清洗不干凈或清洗水中含這類雜質(zhì)較多,就很可能附著在鍍錫板的表面;二是淬水工藝,如果淬冷水中含有這些雜質(zhì),在鍍錫板淬水時就會附著在鍍錫板表面。因為這些雜質(zhì)只發(fā)生在有淬水斑的部位,而在同一塊板的正常部位并沒有檢測出這些雜質(zhì),所以淬水斑的產(chǎn)生是鍍錫板在淬水過程中表面粘附了被上述雜質(zhì)污染的水滴所致。這些污染水滴是在鍍錫板生產(chǎn)(軟熔)或淬冷過程中滴漏上去的,因此,鍍錫板在生產(chǎn)過程中(特別是軟熔后的淬冷工藝段)一定要防止被污染的水滴落到鍍錫板的表面,同時,為了保證鍍錫板的產(chǎn)品質(zhì)量,淬冷水必須采用不含雜質(zhì)的脫鹽后的軟水。

3 結(jié)論

(1)鍍錫板表面淬水斑的主要成分為C、O、S、Si和Cl,由于這些雜質(zhì)元素附著在鍍錫板的表面造成表面錫層腐蝕而形成斑點,而這些雜質(zhì)元素是由于鍍錫板在軟熔后的淬水過程中表面粘附了被污染的水滴所致。

(2)為了防止鍍錫板產(chǎn)生淬水斑,鍍錫板在生產(chǎn)過程中(特別是軟熔后)一定要防止被污染的水滴落到鍍錫板的表面,同時,為了保證鍍錫板的質(zhì)量,淬冷水必須采用脫鹽后的軟水,最好是采用二次脫鹽水。

[1] 黃久貴,李 寧,蔣麗敏,等.軟熔條件對鐵錫合金層組織及其耐蝕性的影響[J].上海金屬,2004,(3):19-22.