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镀锡板具有强度高、成型性好、耐蚀性优良、无毒等优点,无论在食品、饮料,还是在其他物品的包装材料上都得到了广泛的应用。但是,镀锡板在应用过程中需要进行内涂外印处理,这就不可避免地会出现镀锡板表面与涂料之间的涂饰性问题,而镀锡板表面的涂饰性问题在很大程度上取决于其表面润湿性。因此,研究镀锡板表面润湿性的影响因素具有重要的理论和实际意义。
本论文考察了钝化条件、烘烤对镀锡板表面润湿性的影响;采用X射线光电子能谱(XPS)分析了不同润湿性的镀锡板钝化膜成分的差异及烘烤前后的镀锡板钝化膜成分变化,研究了镀锡板钝化膜成分对其表面润湿性的影响;通过原子力显微镜(AFM)分析了冷轧方式对镀锡板表面三维形貌、粗糙度和表面润湿性的影响,结合扫描电镜(SEM)研究了镀锡板表面形貌对其表面润湿性的影响,得出如下结论:
(1)钝化条件对镀锡板表面润湿性有着明显的影响。在25℃~55℃的钝化液温度区间,随着温度的升高,镀锡板表面接触角呈现先减小后增大的趋势,当钝化液温度为35℃时,镀锡板表面接触角较小,润湿性较好;在3~5的钝化液pH区间,随着pH值的升高,镀锡板表面接触角也呈现先减小后增大的趋势,pH=4时镀锡板表面接触角较小,润湿性较好;在(0.2~0.4)A·cm-2的电流密度区间,随着电流密度的升高,镀锡板表面接触角呈现减小的趋势。因此,有利于改善镀锡板表面润湿性的钝化条件为:钝化液温度为35℃,钝化液pH为4,钝化电流密度为0.4A·cm-2。
(2)镀锡板钝化膜成分对其表面润湿性也有着明显影响。镀锡板钝化膜含有SnO2、SnO、Sn、Cr(OH)3、Cr2O3、Cr、H2O等成分,其中SnO2、SnO、Cr(OH)3、H2O对镀锡板表面润湿性不利,而Sn、Cr2O3对镀锡板表面润湿性有利。
(3)当镀锡板在不同温度和时间下烘烤时,其表面润湿性发生了改变。在200℃、300℃的温度条件下烘烤15min后镀锡板表面接触角增大,在400℃、500℃、600℃的温度条件下烘烤15min后镀锡板表面接触角减小,其中在200℃的温度下烘烤其表面接触角最大;在200℃的温度条件下烘烤15min、30min、60min后镀锡板表面接触角增大,其中烘烤30min其表面接触角最大。烘烤后的镀锡板表面润湿性变差的主要原因为:钝化膜中部分Sn被氧化为SnO和SnO2使得SnO、SnO2含量升高,表面的Cr(OH)3·H2O失水使得Cr(OH)3含量升高,而SnO、SnO2、Cr(OH)3对镀锡板表面润湿性不利。
(4)镀锡板产品类型和表面物理特性对其表面润湿性也有着明显影响。对于一次冷轧镀锡板,其表面粗糙度较大且分布不均,二次冷轧镀锡板表面粗糙度较小且分布均匀。与一次冷轧镀锡板相比,二次冷轧镀锡板的表面润湿性较好。表面平整、粗糙度小、轧制纹浅的镀锡板,其表面润湿性好。
本论文考察了钝化条件、烘烤对镀锡板表面润湿性的影响;采用X射线光电子能谱(XPS)分析了不同润湿性的镀锡板钝化膜成分的差异及烘烤前后的镀锡板钝化膜成分变化,研究了镀锡板钝化膜成分对其表面润湿性的影响;通过原子力显微镜(AFM)分析了冷轧方式对镀锡板表面三维形貌、粗糙度和表面润湿性的影响,结合扫描电镜(SEM)研究了镀锡板表面形貌对其表面润湿性的影响,得出如下结论:
(1)钝化条件对镀锡板表面润湿性有着明显的影响。在25℃~55℃的钝化液温度区间,随着温度的升高,镀锡板表面接触角呈现先减小后增大的趋势,当钝化液温度为35℃时,镀锡板表面接触角较小,润湿性较好;在3~5的钝化液pH区间,随着pH值的升高,镀锡板表面接触角也呈现先减小后增大的趋势,pH=4时镀锡板表面接触角较小,润湿性较好;在(0.2~0.4)A·cm-2的电流密度区间,随着电流密度的升高,镀锡板表面接触角呈现减小的趋势。因此,有利于改善镀锡板表面润湿性的钝化条件为:钝化液温度为35℃,钝化液pH为4,钝化电流密度为0.4A·cm-2。
(2)镀锡板钝化膜成分对其表面润湿性也有着明显影响。镀锡板钝化膜含有SnO2、SnO、Sn、Cr(OH)3、Cr2O3、Cr、H2O等成分,其中SnO2、SnO、Cr(OH)3、H2O对镀锡板表面润湿性不利,而Sn、Cr2O3对镀锡板表面润湿性有利。
(3)当镀锡板在不同温度和时间下烘烤时,其表面润湿性发生了改变。在200℃、300℃的温度条件下烘烤15min后镀锡板表面接触角增大,在400℃、500℃、600℃的温度条件下烘烤15min后镀锡板表面接触角减小,其中在200℃的温度下烘烤其表面接触角最大;在200℃的温度条件下烘烤15min、30min、60min后镀锡板表面接触角增大,其中烘烤30min其表面接触角最大。烘烤后的镀锡板表面润湿性变差的主要原因为:钝化膜中部分Sn被氧化为SnO和SnO2使得SnO、SnO2含量升高,表面的Cr(OH)3·H2O失水使得Cr(OH)3含量升高,而SnO、SnO2、Cr(OH)3对镀锡板表面润湿性不利。
(4)镀锡板产品类型和表面物理特性对其表面润湿性也有着明显影响。对于一次冷轧镀锡板,其表面粗糙度较大且分布不均,二次冷轧镀锡板表面粗糙度较小且分布均匀。与一次冷轧镀锡板相比,二次冷轧镀锡板的表面润湿性较好。表面平整、粗糙度小、轧制纹浅的镀锡板,其表面润湿性好。