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镀锡板广泛地应用于食品、饮料等包装行业。然而,随着锡资源的逐步匮乏以及金属锡价格的升高,减薄镀锡板的镀锡层和合金层的厚度的已经成为必然的趋势,这为镀锡板是否能保持原有的耐蚀性提出了更高的要求。众所周知,合金层是关系镀锡板耐蚀性好坏至关重要的因素,也直接影响着镀锡板用作食品等包装材料时的寿命,因此,本文的研究具有重要的实际意义。 通过SEM、XRD等分析手段,本文研究了镀锡板合金层形貌与ATC值及基板结晶取向之间的关系,发现基板Fe晶面的结晶取向在很大程度上决定了镀锡板的合金层形貌,进而决定了合金层的耐蚀性。 本文详细研究了镀锡板的形成过程对合金层形貌及其耐蚀性的影响。在镀前处理过程中,原板表面的污染越严重,其镀锡软熔后生成的合金层空洞越大,因此合金层的耐蚀性也越差。在电镀过程中,镀锡过程中部分参数对镀锡板ATC值有较大影响,按影响程度排序是EN>电流密度>ENSA>PSA。此外,电流密度对锡层、锡铁合金层及其耐蚀性也有重要的影响,随着电流密度的增加,电沉积的锡晶粒度逐渐细化,经软熔后生成的合金层晶粒度有变粗的趋势,镀锡板的耐蚀性变好。镀液中的锡泥是导致镀层表面产生黑灰的一个重要因素,黑灰程度随镀液中锡泥含量的增加而增加,黑灰的产生破坏了合金层的完整性,降低了镀锡钢板的耐蚀性能。在软熔过程中,随着软熔温度的升高以及软熔时间的延长,镀锡板合金层的晶粒由针状向柱状、粒状变化,合金层的晶粒度增大、耐蚀性也随之增强。 本文通过对不同调质度原板的研究,明确了不同调质度镀锡板耐蚀性之间的差别,认为 T5和T4镀锡板耐蚀性的差别主要是由于二者在原板的形貌、成分、结晶取向和耐蚀性方面的差别造成的。为提高T5镀锡板的耐蚀性,应该减轻T5原板表面的粗糙度,同时加强T5原板镀锡前的酸洗强度。 在镀锡板合金层的表面首次发现了高度弥散的、沿轧制方向伸展的灰色斑点。合金层表面灰色斑点越多,合金层 ATC值越高,镀锡板耐蚀性也越差。利用GDS测试和实验室模拟,证明了合金层表面灰色斑点的产生是由于原板在电解碱洗过程中消泡剂的不连续添加所引起的。通过电化学原子力显微镜原位在线测定不同腐蚀时间后合金层空洞处的腐蚀深度,发现在合金层空洞处所发生的微点蚀的动力学方程符合对数规律。合金层的空洞是造成镀锡板在用作包装材料时经常发生点腐穿孔的内在因素。 本文首次将测试纸张白度所用的白度仪应用于镀锡板耐蚀性测试。研究结果证明,对于调质度为 T3、T4的镀锡板,可以把合金层白度值大于15和小于13作为评价其是否合格的标准。这种测试方法不仅成本低廉,而且测试需要的时间很短,对于及时了解现场镀锡板生产工艺参数的变动,实现在线控制具有重要的实际意义。此外,分析了合金层白度与ATC值关系出现异常现象的原因,认为这种异常主要是由于镀锡板在软熔过程中合金层晶粒生长及排列方式出现异常而造成的。 从可持续发展的立场出发,本文中研究的提高镀锡板合金层耐蚀性的对策不仅有助于减薄镀锡板镀层厚度,减少锡用量,而且对于减少漏罐现象的发生,消除漏罐所带来的环境污染和经济损失都是十分重要的。