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2018年中国电镀锡板行业工艺技术及发展方向分析(图)


        电镀锡钢板也称作马口铁,钢板表面镀了锡,具有很好的耐蚀性。由于镀锡板具有无毒、耐腐蚀、强度高、容易加工、成本低等优点,是制作各种食品罐和饮料罐等包装容器的重要原材料,也可用于化学品罐、瓶盖等领域,镀锡板可以 100% 回收利用。

   在一般条件下,镀锡层对钢铁基体而言,是阴极性镀层。但在密封罐内,则是阳极性镀层。即使他是阴极性镀层,只要镀层达到了基本上没有空隙的厚度,锡就要很好的防护作用。因此,薄钢板镀锡是镀锡层最主要的用途。由于镀锡层可焊性好,在空气中不易变色,而且几乎不与硫化物作用。因此铜引线、焊片等零件可以用镀锡代替镀银。与橡胶和火药接触的零件也常采用镀锡。

图表:工艺布置图
 

图表来源:公开资料整理

    1、可溶性阳极技术

   锡阳极、阴极带钢和电解液,三者共同组成锡电解沉积时的一个整体。在电镀时,三者互相依存又互相影响。锡阳极起着组成电解回路的作用。除此之外,锡阳极不断溶解,不断向电解液中补充二价锡离子,维持电解液中二价锡离子的含量。还可以通过改变锡阳极的外形尺寸和位置,来控制阴极带钢表面的电流分布,使锡层厚度分布均匀。

   在可溶性阳极系统中,阳极为手工操作。实际生产中阳极排平行布置操作模式对于薄锡层来说非常理想,可以提供最佳的镀层分布。为提供电镀电流,每排阳极有一个整流器来实现极薄镀层,整流器连接到锡阳极和导电辊上。用法拉第法则调节电流:根据需要的涂层厚度、带钢宽度和带钢速度控制涂到带钢表面上的锡量,带钢两面可以涂上等厚或差厚镀层。 

   电镀段后,带钢经过水平式三段漂洗和恢复段,被洗掉的残留电镀液经过蒸发器可以回收,避免电镀液的损失。之后,带钢进入光亮槽准备进入软熔段,经过挤干、干燥和打标志。

    2、MSA电镀液

   甲磺酸镀锡工艺具有许多优点,比如镀液相对稳定,较高的电流效率,工作电流密度相对比较大,镀层沉积较快,同时质量也较高,生产中的镀液没有氟污染,毒性相对较小,可以进行生物降解,其腐蚀性也比较小(对设备有利),可以降低对 Sn2+ 的氧化程度,且可以使得镀层光亮等优点,使其成为目前研究的焦点 , 是应用最广泛的一种镀锡工艺。高速度的电镀可以减少生产周期时间,很大程度上提高了生产效率,使成本降低,因此,国内一直以来都十分关注此领域的科研。

   甲基磺酸盐锡镀液比硫酸盐锡镀液相比具有氧化性小、稳定性更高、当量电导较低的优点。与之相对应的盐可溶性比较高;而氟硼酸及氟硅酸镀锡液相比,MSA 镀液的毒性低,且前者还具有催泪性,会产生 HF。安全稳定的 MSA 将会成为主流电解液使用。在未来的镀锡工艺中,含氟化物配方的应用因为对环境的有害影响,预计将会受到很大限制。

   甲基磺酸盐镀液具有很好的耐腐蚀性,方便镀锡设备的维护和污染物排放的控制,有利于实际生产操作和满足环境保护的要求;由此可见,相同生产效率下,甲基磺酸盐镀锡对环境没有污染危害,而卤素法镀锡则有污染物产生,况且甲基磺酸盐镀锡的生产效率可能会更高;甲基磺酸盐镀锡和苯酚磺酸盐镀锡相比,优势体现在良好的导电性、低孔隙率、无毒性气体产出。另外,甲基磺酸盐镀锡在工艺上的优点是镀液成分简单,二价锡离子在其镀液中具有较高的溶解度,在有溶解氧时可以很好的保持锡离子的低氧化率和较低的生化需氧量等特性。MSA 对表面活性剂和其它有机添加剂的可溶性也有着显著的提高。甲基磺酸盐镀液工艺中不会产生氰、氟或游离酚等有毒物质,沉积物产生率低,生产效率高,降低了能源消耗,节省了人力物力。

   参考观研天下发布《2017-2022年中国镀锡板产业发展态势及十三五盈利战略分析报告

   在现代镀锡工业中,良好的环保因素为甲基磺酸盐工艺的发展无疑有着巨大的推动作用。甲基磺酸盐工艺对环境危害小且处理其废水也非常简单,其在酸性、中性及碱性溶液中的特性表现也都非常稳定,在不同的实际操作温度下没有出现明显的水解现象。甲基磺酸盐工艺对镀锡车间环境及设备的要求相对较低,工艺流程中废液废物的产出也比较少,其稳定的特性因素也不会引起溶液中各类金属离子的氧化。该镀液对陶瓷及玻璃同样不具有腐蚀危害。甲基磺酸盐可以进行生物降解,最终生成二氧化碳和硫酸盐,可循环率高达80%。总体来看,尤其是与氟硅酸和氟硼酸相比,甲基磺酸盐电解液在环境友好保护和节能减排方面具有非常明显的优势,定会得到行业的大力推动和发展。

   3、纯感应软熔工艺

   为得到光亮表面,锡层必须经过软熔过程,软熔同时也会影响铁 - 锡合金层。而高频感应线圈软熔技术具有高效率、低能耗、不出现表面缺陷(木纹缺陷)、涂层厚度和带钢速度变化时操作灵活等优点。感应软熔技术已经越来越多地应用于镀锡生产线上,尤其是在大多数卤素电解液镀锡机组中。

   感应软熔是采用高频感应加热带钢的软熔方法。带钢在电流频率为 100 千赫兹的感应线圈中通过,带钢在感应线圈中的电流影响下温度迅速升高。但是频率过高,表面效应就会出现比较敏感的现象,反而不容易进行过程控制。对带钢的加热温度控制,可以通过对感应线圈上的电压进行调节实现间接的调控。常用的红外线温度计等仪器可直接测出带钢的加热温度,然后通过这些仪器采集温度信号经过 PLC 进行分析,输出信号控制感应线圈上的电压变化,从而实现自动控制带钢的加热温度。这种软熔方法主要用于速度很高的电镀锡机组。感应软熔工艺的优点是带钢不接触导电辊,因而不会产生像电阻软熔时出现的电弧烧点等表面缺陷,其次是加热速度快,能维持一个比较稳定的温度,并且可以通过对各个感应线圈的电压的调节,分别控制不同时间段电能对软熔温度的影响,因而能在较大范围内对所需要的镀锡层量进行实时有效的控制。与此同时,并不会损坏镀锡板的形状。但这种技术工艺投资费用比较高,电热效率比电阻软熔时要低得多。高频元件也容易出现损坏,维修成本也会增加。

   在现代社会中,国家大力倡导环境保护和节能减排,在电镀工艺上我们也应该高效低耗的技术,所以高导电性,减低能源消耗,运行速度高,而且工艺简单,低成本将会是我们当下的目标。在未来电镀锡技术新的时代,镀锡工艺定会向着无污染、高效率,低能耗的方向有更多的技术创新。 

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