鍍錫板表面淬水斑成因分析

柳長(zhǎng)福 白會(huì)平

(武鋼研究院 湖北 武漢:430080)

0 引言

鍍錫薄鋼板簡(jiǎn)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(wú)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(guò)程中,帶鋼經(jīng)脫脂、酸活化、電鍍錫后要進(jìn)行軟熔、淬水,因?yàn)閯傚兺赍a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(méi)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(diǎn)(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(wú)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(shí),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(jià)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(shí),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(shí)必須防止淬水斑產(chǎn)生。本文通過(guò)電子探針結(jié)合能譜分析,對(duì)鍍錫板淬水斑的成因進(jìn)行了分析。

1 試驗(yàn)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(duì)每個(gè)有淬水斑的試樣進(jìn)行多點(diǎn)分析。

2 試驗(yàn)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(jiàn)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(wú)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(shí)常常是從有淬水斑的部位開(kāi)始的。

2.2 鍍錫板淬水斑成分分析

用電子探針對(duì)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(jiàn)圖2;對(duì)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(jiàn)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(méi)有經(jīng)過(guò)清洗時(shí),沒(méi)有淬水斑的正常部位只測(cè)出鐵和錫,而有淬水斑部位的6個(gè)點(diǎn)均檢測(cè)出C、O、S,四個(gè)點(diǎn)測(cè)出Si,兩個(gè)點(diǎn)測(cè)出Cl和Cr,其中Cr是在軟熔后的鉻酸鹽鈍化過(guò)程中產(chǎn)生的,說(shuō)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(méi)有淬水斑的正常部位同樣只檢測(cè)到鐵和錫,而有淬水斑的部位分別檢測(cè)到C、O、S、Si、Cl和Cr,但含量比沒(méi)有經(jīng)過(guò)清洗的鍍錫板試樣大幅降低,說(shuō)明經(jīng)過(guò)酒精超聲波清洗后上述大部分雜質(zhì)已除去。

通過(guò)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(diǎn)。

觀察鍍錫板的生產(chǎn)工藝,鍍錫原板經(jīng)過(guò)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(shí)就會(huì)附著在鍍錫板表面。因?yàn)檫@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(méi)有檢測(cè)出這些雜質(zhì),所以淬水斑的產(chǎn)生是鍍錫板在淬水過(guò)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(guò)程中滴漏上去的,因此,鍍錫板在生產(chǎn)過(guò)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(shí),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(diǎn),而這些雜質(zhì)元素是由于鍍錫板在軟熔后的淬水過(guò)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(guò)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(shí),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(duì)鐵錫合金層組織及其耐蝕性的影響[J].上海金屬,2004,(3):19-22.