MSA鍍錫前的清洗效果對(duì)基板表面活性及鍍層質(zhì)量的影響

王鑫艷 安愷 劉麗愉

摘 要：采用一種腐蝕液（NaCl 180～260 mg/L，Mg2+ 30～60 mg/L，Ca2+ 180～220 mg/L，非離子表面活性劑 0.3～0.5 g/L）來(lái)分析MSA鍍錫前的清洗效果以及清洗效果對(duì)鍍層質(zhì)量的影響。結(jié)果表明：清洗效果越好，表面活性越高，出現(xiàn)銹點(diǎn)的時(shí)間越短;清洗效果越差，表面活性越低，出現(xiàn)銹點(diǎn)的時(shí)間越長(zhǎng)。清洗效果好的試片，鍍層質(zhì)量好，耐蝕性好;清洗效果不好的試片，鍍層質(zhì)量差，耐蝕性差。

關(guān) 鍵 詞：MSA;腐蝕液;清洗效果;鍍層質(zhì)量

中圖分類號(hào)：TQ 153 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1671-0460（2015）06-1261-02

Influence of the Cleaning Effect of MSA Before Tinning

on the Substrate Surface Activity and Coating Quality

WANG Xin-yan 1，AN Kai 2，LIU Li-yu 3

（1. Technology Center of Meishan Iron&Steel Corp.， Jiangsu Nanjing 210039， China;

2. School of Environmental and Chemical Engineering， Shenyang Ligong University ，Liaoning Shenyang 110159，China）

Abstract： A kind of corrosive liquid （NaCl 180～260 mg/L，Mg2+ 30～60 mg/L，Ca2+ 180～220 mg/L，nonionic surfactant 0.3～0.5 g/L） was used to analyze influence of the cleaning effect before MSA tin plating on the coating quality. The results show that， the better the cleaning effect， the higher the surface activity， the shorter the time of rust. The poorer the Cleaning effect， the lower the surface activity， the longer the time of rust. The specimen with good cleaning effect has high quality coating and good corrosion resistance.

Key words： MSA; Corrosive liquid; Cleaning effect; Coating quality

電鍍錫板具有強(qiáng)度高、焊接性好、耐蝕性好以及鍍液無(wú)毒等優(yōu)點(diǎn)，屬于功能材料的一種，廣泛地用于汽車、醫(yī)藥、輕工業(yè)和家電等行業(yè)，現(xiàn)在是最受歡迎的鋼材料之一。此外，錫和鐵接觸到食品不會(huì)對(duì)身體產(chǎn)生危害，所以電鍍錫板被長(zhǎng)期應(yīng)用在食品行業(yè)，主要是作為包裝材料[1-7]。

在電鍍錫的不同體系中，MSA鍍錫具有環(huán)保性好和可生物降解，且廢水處理簡(jiǎn)單，越來(lái)越受到重視，已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)外鍍錫工藝研究的熱點(diǎn)[8-11]。然而，隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的激烈，鍍錫板也面臨著被其他材料（如鋁材、塑料等）所替代的困境[12]。目前，鍍錫板為了降低成本，提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，向著減薄的趨勢(shì)發(fā)展，并且在鍍錫原板減薄的同時(shí)，提高鋼板強(qiáng)度，而提高強(qiáng)度的最好方法就是二次冷軋，使其板厚減少至普通鍍錫板的 1/2 ～ 2/3（代替普通鍍錫板的平整工序） [13]。但是，二次冷軋?jiān)灞砻鏆堄土慷?，引起鍍錫工藝中堿洗工作槽中泡沫增多，嚴(yán)重影響了去油效果。另外，堿液中出現(xiàn)易吸附于帶鋼表面的碎沫狀松散型膠體顆粒，嚴(yán)重影響鍍錫板產(chǎn)品質(zhì)量。因此，針對(duì)二次冷軋?jiān)澹ê?jiǎn)稱 DR 材原板）表面清洗效果的研究，對(duì)提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，有著重要的實(shí)際意義。本論文主要介紹一種能夠準(zhǔn)確快速檢測(cè)出DR 材原板的清洗效果的方法，并且通過(guò)電化學(xué)以及中性鹽霧試驗(yàn)分析了清洗效果對(duì)鍍層耐蝕性的影響，為生產(chǎn)實(shí)際提供技術(shù)支持。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)過(guò)程

實(shí)驗(yàn)采用二次冷軋板，對(duì)試樣進(jìn)行裁剪，脫脂（2% JET-501清洗劑，沈陽(yáng)東大金屬防護(hù)技術(shù)有限公司，65 ℃），水洗，吹干，進(jìn)行清洗效果的檢測(cè);將不同清洗效果的試樣再進(jìn)行電鍍錫。其中電鍍錫鍍液組成如表1所示。

1.2 檢測(cè)方法

1.2.1 清洗效果的檢測(cè)方法

將試片浸入腐蝕液（NaCl 180～260 mg/L，Mg2+ 30～60 mg/L ，Ca2+ 180～220 mg/L，非離子表面活性劑 0.3～0.5 g/L）5 s，取出，傾斜15°放置，觀察出現(xiàn)銹點(diǎn)的時(shí)間。

表1 MSA鍍錫工藝參數(shù)

Table 1 MSA Parameters

1.2.2 鍍層性能檢測(cè)方法

采用電化學(xué)工作站CHl650A對(duì)不同清洗效果條件下電鍍的試片進(jìn)行電化學(xué)性能測(cè)試，起始電位值設(shè)為其穩(wěn)定電位，掃描速率為0.005 V/s;采用 DCTC-1200P型鹽霧箱對(duì)試樣進(jìn)行鹽霧試驗(yàn)，觀察不同清洗效果下鍍錫層耐蝕性的變化。

2 結(jié)果與分析

2.1 清洗效果的檢測(cè)結(jié)果

由表2可以看出，隨著清洗時(shí)間的增長(zhǎng)，清洗率的越來(lái)越好，出現(xiàn)銹點(diǎn)的時(shí)間逐漸減短，充分說(shuō)明此方法能過(guò)準(zhǔn)確快速的反應(yīng)清洗效果;因?yàn)椴磺逑吹脑嚻砻嬗杏臀刍蚱渌s質(zhì)，表面活性低，而經(jīng)過(guò)清洗的試片，表面的油污及雜質(zhì)隨清洗時(shí)間的增長(zhǎng)逐漸減少，這是由于時(shí)間的延長(zhǎng)可以使皂化反應(yīng)更加充分，清洗效果逐漸變好，試片的表面活性逐漸提高。

2.2 不同清洗效果對(duì)鍍層耐蝕性的影響

2.2.1 電化學(xué)測(cè)試結(jié)果

由圖1的交流阻抗圖可以看出，隨著清洗時(shí)間的增長(zhǎng)，鍍層的質(zhì)量增加，耐蝕性逐漸增強(qiáng)，阻抗的弧半徑逐漸變大。

因?yàn)殡S著清洗時(shí)間的延長(zhǎng)，皂化反應(yīng)更充分，試片表面的油污越來(lái)越少，表面活性越來(lái)越高，表面活性高的試片表面進(jìn)行電鍍時(shí)，錫離子優(yōu)先沉積在表面活性高的晶面上，使得這些晶面的生長(zhǎng)速度下降，這就使各個(gè)晶面的生長(zhǎng)速度接近，形成結(jié)構(gòu)致密、排列整齊的晶體，即使鍍層的質(zhì)量增強(qiáng)，但清洗時(shí)間過(guò)長(zhǎng)會(huì)影響鍍錫板的生產(chǎn)效率。

2.2.2 鹽霧試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果（鍍錫）

圖2為不同清洗效果鍍錫板2 h的中性鹽霧實(shí)驗(yàn)圖片，由圖可以看出，隨著清洗時(shí)間的增長(zhǎng)，鍍層的質(zhì)量增加，耐蝕性逐漸增強(qiáng)，試片的銹蝕面積逐漸變小。

圖1 不同清洗效果鍍錫板的交流阻抗圖譜

Fig.1 EIS of different cleaning effect

表2 清洗效果的檢測(cè)結(jié)果

Table 2 Detection results of cleaning effect

因?yàn)殡S著清洗時(shí)間的延長(zhǎng)，使皂化反應(yīng)更充分，試片表面的油污越來(lái)越少，表面活性越來(lái)越高，對(duì)表面活性高的試片進(jìn)行電鍍時(shí)，錫離子優(yōu)先沉積在活性高的晶面上，使得這些晶面的生長(zhǎng)速度下降，這就使各個(gè)晶面的生長(zhǎng)速度接近，形成結(jié)構(gòu)致密、排列整齊的晶體，即使鍍層的孔隙率減小，結(jié)合力增強(qiáng)，耐蝕性變大。

圖2 不同清洗效果鍍錫板的鹽霧圖

Fig.2 Salt spray test of different cleaning effect

a清洗時(shí)間 0 s; b清洗時(shí)間 5 s; c 清洗時(shí)間 10 s

3 結(jié) 論

（1）浸腐蝕液的方法能夠準(zhǔn)確快速的檢測(cè)試片的清洗效果。清洗效果越好，表面活性越高，出現(xiàn)銹點(diǎn)的時(shí)間越短;清洗效果越差，表面活性越低，出現(xiàn)銹點(diǎn)的時(shí)間越長(zhǎng)。

（2）清洗效果好的試片，鍍層質(zhì)量好，耐蝕性好;清洗效果不好的試片，鍍層質(zhì)量差，耐蝕性差。

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