镀锡钢板的钝化与发展[精选].ppt

镀锡钢板的钝化及其研究进展 镀锡层的耐蚀性 钢板上的镀锡层实际上镀锡层并不完整，存在许多孔隙。 这样的镀锡板若放入水果类的腐蚀溶液中，暴露的钢基体同周围的锡将形成局部电池，由于有电位差，电位较负的金属将被腐蚀。 在酸性介质中，锡的电位较负而成为阳极，暴露的铁为阴极。如果孔隙较大且数量较多时，极化程度相应减小，腐蚀电流增大，锡迅速地被溶解。 因此，罐头内部的镀锡板表面首先是锡发生溶解，钢则受到保护。溶解速度取决于酸度、残存氧气量、去极化剂、贮存温度等。在此期间基本上不会产生氢气。 但对pH 值较低的酸性水果，普通的铬酸盐钝化膜会很快脱落，防护效果并不太好。因此，包装腐蚀性食品时，必须选用镀锡层比较厚的板。 镀锡板经软熔、淬水处理后，在钢带锡层表面形成了一层SnO和SnO2膜。 SnO是不稳定的氧化物，不具耐蚀性，需要进行钝化处理。钝化的目的一方面使氧化膜中的SnO转让为性质稳定的SnO2，另一方面也使锡层表面形成一层含铬水合氧化物的钝化膜。 钝化膜不仅能有效地控制SnO的生成，而且还能提高镀锡板的抗硫性能和防止加热变色。 金属表面的钝化处理作为一种重要的防腐蚀手段，普遍应用于许多金属，尤其是铝、锌、锡、镉、镁等金属及其合金材料上。 钝化处理是一种化学转化膜处理工艺，其原理是将金属表面从活化状态转变为钝化状态，从而降低金属的溶解速度。金属钝化处理与金属表面的电化学反应过程有关，阳极过程为金属的溶解，阴极过程为钝化液中的某些离子的还原，并在金属表面形成钝化膜。 传统的钝化大多采用铬酸和铬酸盐等六价铬化合物，在钝化处理后的金属表面上形成铬酸盐转化膜，对基体金属具有良好的防护作用。 通常，镀锡板钝化处理有两种方法，一是重铬酸钠浸渍处理法，另一种是重铬酸钠阴极处理法。 钝化机理 镀锡板钝化处理时，主要发生两个反应。 将镀锡板浸入钝化液中，以镀锡板作阴极接通直流电，钢带表面发生SnO+Na2Cr2O7+H2O=SnO2十Na2Cr2O7 +H2，使钢带表面的SnO转化为稳定的SnO2.在阴极电流作用下，Cr2O72-中的Cr6+被还原成Cr3+，部分生成金属铬。Cr2O72-+14H+-6e=2Cr3++7H2O 生成的Cr3+立即生成稳定的水合铬离子，这种水合铬离子与金属铬一起沉积于镀锡板表面。 影响钝化膜耐蚀性的因素 钝化膜中的铬含量越高，耐蚀性越好，特别是对抑制因锡的氧化引起的变黄、因硫化引起的变黑和贮藏过程中的生锈等效果较好。 钝化液中的重铬酸盐的浓度高、钝化时间长，能增加钝化膜中的铬含量。 为了提高锡层的连续性，钢板表面必须非常清洁，电镀时所用的锡的纯度也应保证。另外，镀锡层厚有利减少镀锡层上的孔隙。但随着镀锡量增大，成本也会增高，如何以较少的镀锡量得到耐蚀性高、连续性好的镀锡层一直是生产厂致力的课题。 锡锭是生产镀锡板的基本原料。纯度越高，镀锡板的耐腐蚀性能越好。 通常，晶粒较细的镀锡板，罐头寿命比较低。产生这种现象的原因还不十分清楚。 原板和锡层之间的FeSn2 合金层是软熔时形成的，是影响镀锡板耐蚀性能的重要因素。改善合金层，就能使镀锡板具有更高的耐蚀性。因此，生产厂都在致力于控制合金层的连续性和致密性或数量的工作，以生产出优质的镀锡板。 温度的影响 钝化温度行高，钝化镀锡板耐中性溶液腐蚀的性能增加，耐硫蚀的性能也有一定的提高，但钝化温度过高于时，耐蚀性稍有所降低。 pH的影响 pH过低会严重影响钝化膜的质量，致使马口铁在进行涂料时出现涂层的附着力差。 pH过低则H+浓度会增大，第一个反应式向左边移动，使钢带表面不稳定的SnO数量增加.不稳定的 SnO不断地被氧化成SnO2，尤其发生在涂料后烘干阶段，这样势必影响涂料的附着力。 涂油 涂油是生产马口铁的最后一道处理工序，其目的是防止马口铁表面的氧化，更主要的是增加表面的润滑性，避免板块在剪切后堆垛时相互摩擦而产生擦伤。 由于涂油工艺相对软溶和钝化较为简单，且涂油过程中也没有发生物理化学变化。 常规钝化缺点 传统的钝化大多采用铬酸和铬酸盐等六价铬化合物，在钝化处理后的金属表面上形成铬酸盐转化膜，对基体金属具有良好的防蚀保护作用。 膜层中铬主要以三价铬和六价铬形式存在，其中不溶性的三价铬构成膜的骨架，使膜具有一定的厚度、良好的机械强度和较高的稳定性，而六价铬(铬酸盐离子)很容易从钝化膜中渗出来作为缓蚀剂，具有自修复作用，故耐蚀性很好。铬酸盐钝化成本低廉，使用简单，能够大大提高金属的耐蚀性，得到广泛应用。 传统的钝化溶液中均含有以六价形式CrVI存在的铬。 但是，铬酸盐的毒性高且致癌，如1-2g铬酸或6-8g重铬酸钾能导致肾衰竭、肝损伤、血液紊乱、甚至死亡；长期接触铬酸盐会导致丘疹、起泡和溃疡；吸入铬酸盐会导致肺癌。 因此，各国严格规定了工作场合的铬酸盐浓度水平，必须告知