錫銅雙層電鍍鋼板的制造方法
【專利摘要】本發明公開了一種錫銅雙層電鍍鋼板的制造方法，技術方案包括將冷軋薄鋼板先除銹、洗凈、用稀酸活化后先在表面化學浸鎳，再依次電鍍銅、電鍍錫，然后進行軟熔、淬水、蘇打清洗、鉻酸鹽陰極鈍化、清洗、吹干后得成品。本發明工藝簡單，生產成本低、制造的錫銅雙層電鍍鋼板具有優異的焊接性能和耐蝕性能。
【專利說明】錫銅雙層電鍍鋼板的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及電鍍【技術領域】，具體的說是一種錫銅雙層電鍍鋼板的制造方法。
【背景技術】
[0002] 由于錫無毒，對人體沒有危害，所以人們用鍍錫板制作食品罐和飲料罐，最早的鍍 錫板是采用熱鍍錫的方法，即將錫用高溫熔化后再將熔融的錫涂覆于鋼板表面，用這種方 法制作的鍍錫板由于錫層較厚，而且均勻性較差，所以成本很高。隨著科學技術的進步，人 們后來采用電鍍的方法將錫層通過電沉積的方法沉積到鋼板的表面，電鍍錫板的錫層均 勻，鍍錫層的厚度與熱鍍錫相比大幅減薄，其成本也大幅降低，但隨著用戶對成本要求越來 越高，鍍錫板的厚度減薄和鍍錫層厚度降低成必然趨勢。因錫是一種較貴的金屬，所以降低 鍍錫層厚度對降低鍍錫板的生產成本尤為重要，另一方面，鍍錫層減薄后鍍錫板的耐腐蝕 性能必然會下降，為了保證鍍錫板的耐腐蝕性能，必須采取相應的措施來提高其耐腐蝕性 能。
[0003] 在此之前，人們已發明了很多節省貴金屬錫、提高鋼板耐腐蝕性能的食品飲料罐 用鋼板的表面處理方法，其中最有代表性的有柳長福等發明的鋅錫雙層電鍍鋼板的制造方 法（中國專利號為ZL. 201110115544. 9)，這種鋅錫雙層電鍍鋼板雖然也能代替純錫電鍍鋼 板，節省錫資源，但這種鋅錫雙層電鍍鋼板在用于食品飲料包裝材料時存在兩個問題，一是 鍍鋅層焊接性能不是很好，因鍍錫板的用途主要是制作食品飲料罐和高壓氣霧罐等金屬包 裝材料，這些食品飲料罐和高壓氣霧罐等金屬包裝材料在制罐過程中都要進行焊接，隨著 罐體密封性要求的提高，鋼板的焊接性能也需要進一步提高。二是鋅鍍層在進行軟熔過程 中如果溫度過高會造成鍍鋅層"粉化"而影響鋼板的加工性能和耐腐蝕性能。
[0004] 因此，研究人員希望獲得各項性能更加優異，可靠性好、生產成本更低的電鍍鋼 板。
【發明內容】
[0005] 本發明的目的是為了解決上述技術問題，提供一種工藝簡單、焊接性能、加工性能 及耐蝕性能等各項性能優異、生產成本低的錫銅雙層電鍍鋼板的制造方法。
[0006] 本發明錫銅雙層電鍍鋼板的制造方法，包括以下步驟：
[0007] 1)將冷軋薄鋼板先除銹、洗凈、用稀酸活化，先在含鎳溶液中浸鎳，浸鎳溶液的 配方組成為：硫酸鎳（NiS0 4*6H20)) :30g/L，次磷酸鈉（NaH2P02*H20) :10g/L，醋酸鈉 (NaAc · 3H20) 10g/L，pH 值：4 ?6 ;
[0008] 2)將浸完鎳后的鋼板用水洗凈，再在浸鎳鋼板表面電鍍銅，電鍍銅溶液的配方組 成為：焦磷酸銅（Cu 2P207) :65 ?105g/L，焦磷酸鉀（K4P207..3H20) :230 ?370g/L，氨水：2 ? 5mL/L，DK-105 光亮劑 1 ?3mL/L，P 比（Ρ20747〇 :6· 4 ?7. 0, pH 值 8. 6 ?9. 0 ;
[0009] 3)將鍍完銅后的鋼板表面用水清凈，然后進行電鍍錫，鍍錫溶液的配方組成為： 氟硼酸亞錫（Sn (BF4) 2) 190?210g/L，游離氟硼酸HBF4100?200g/L，明膠5?6g/L，β -萘 酚 0. 9 ?1. lg/L ;
[0010] 4)將鍍完錫后鋼板表面用水洗凈，然后用電阻軟熔爐對錫銅雙層電鍍鋼板進行軟 熔、淬水、蘇打清洗、鉻酸鹽陰極鈍化、清洗、吹干后得成品。
[0011] 所述步驟1)中，浸鎳溶液的溫度90°C。
[0012] 所述步驟2)中，電鍍銅的溫度為：50?60°C，陰極電流密度：2?8安/平方分米， 陽極：無氧電解銅板。
[0013] 所述步驟1)中，浸鎳量為30?50mg/m2,所述步驟2)中，鍍銅量：1. 0?2. 5g/m2。
[0014] 所述步驟3)中，電鍍錫溶液的溫度為25?35°C，陰極電流密度3?12A/dm2,陽 極：純錫。
[0015] 所述步驟3)中，鍍錫量：1?4g/m2。
[0016] 由于鎳的耐腐蝕性能好，所以先在鋼板表面浸一層30?50mg/m2的鎳，以提高鋼 板的耐腐蝕性能，而銅和錫一樣無毒，而且耐腐蝕性能較好，且銅鍍層與鋼基和上面的錫鍍 層的結合力都很好，且銅資源比錫資源豐富、價格低，因此采用錫銅雙層電鍍鋼板替代純錫 層電鍍鋼板既可保證鍍層的耐腐蝕性能，又能節省貴金屬錫資源。所謂錫銅雙層電鍍鋼板 就是先在冷軋薄鋼板上先浸上一層鎳，再在浸鎳鋼板表面電鍍一層銅，然后在電鍍銅的鋼 板表面電鍍一層錫，這樣生產的鎳銅錫三層電鍍鋼板與純鍍錫板相比既能保證鋼板的耐腐 蝕性能，其成本也會大幅降低，下層的浸鎳層和中層鍍銅層能提高鋼板的耐腐蝕性能，上層 的鍍錫層除了增加鋼板的耐蝕性外還能保證鋼板具有漂亮的外觀和無毒環保的商品特性。 并且，發明人進一步發現，在錫鍍層和浸鎳鋼板之間電鍍銅鍍層較電鍍鋅而言，能使鋼板獲 得更好的焊接性能和加工性能，制造罐類產品成品時，能提高罐體密封的可靠性，滿足進一 步加工生產的要求。
【具體實施方式】
[0017] 實施例1
[0018] 將規格為150X100X0. 18mm的極薄冷軋薄鋼板先除銹、洗凈、用稀酸活化，先 在含鎳溶液中浸鎳，浸鎳溶液的配方組成為：硫酸鎳（NiS04*6H 20)) :30g/L，次磷酸鈉 (NaH2P02 · H20) :10g/L，醋酸鈉 （NaAc · 3H20) 10g/L，pH 值：4 ?6,溫度：90°C，浸鎳量 30 ? 50mg/m2,然后用水清洗；
[0019] 再在表面電鍍銅，電鍍銅溶液的配方組成為：焦磷酸銅（Cu2P20 7) :65g/L，焦磷酸 鉀（K4P207. .3H20) :230g/L，氨水：2mL/L，DK-105 光亮劑 lmL/L，P 比（P20747CU2+) :6· 40 ?7. 0， pH值8. 6?9. 0,溫度：50°C，陰極電流密度：3安/平方分米，陽極：無氧電解銅板，鍍銅量： 1. 〇克/平方米，用水將鍍完銅后的薄鋼板表面清洗干凈，立即放進電鍍錫槽進行鍍錫，鍍 錫溶液的配方組成為：氟硼酸亞錫（Sn(BF 4)2)210g/L,氟硼酸（游離）HBF4100g/L,明膠5g/ L，β -萘酚0. 9g/L，陽極采用純錫，鍍液工作溫度25°C，陰極電流密度12A/dm2,鍍錫量：2g/ m2,鍍完錫后用水將試樣洗凈，然后用電阻軟熔爐對錫銅雙層電鍍鋼板進行軟熔、淬水、蘇 打清洗、鉻酸鹽陰極鈍化、清洗、吹干即得成品。這樣鍍出的錫銅雙層電鍍鋼板與相同厚度 的純錫層電鍍鋼板相比其耐腐蝕性能和焊接加工性能相當，而生產成本則與相同厚度的鍍 錫板大幅降低。
[0020] 實施例2
[0021] 將規格為150X100X0. 25mm的極薄冷軋薄鋼板先除銹、洗凈、用稀酸活化，先 在含鎳溶液中浸鎳，浸鎳溶液的配方組成為：硫酸鎳（NiS04*6H 20)) :30g/L，次磷酸鈉 (NaH2P02 · H20) :10g/L，醋酸鈉 （NaAc · 3H20) 10g/L，pH 值：4 ?6,溫度：90°C，浸鎳量 30 ? 50mg/m2,然后用水清洗；
[0022] 再在表面電鍍銅，電鍍銅溶液的配方組成為：焦磷酸銅（Cu2P20 7) :95g/L，焦磷酸 鉀（K4P207. .3H20) :280g/L，氨水：3mL/L，DK-105 光亮劑 2mL/L，P 比（P20747CU2+) :6· 4 ?7. 0， pH值8. 6?9.0,溫度：55°C，陰極電流密度：8安/平方分米，陽極：無氧電解銅板，鍍銅量： 1. 5克/平方米，用水將鍍完銅后的薄鋼板表面清洗干凈，立即放進電鍍錫槽進行鍍錫，鍍 錫溶液的配方組成為：氟硼酸亞錫（Sn(BF 4)2)190g/L,氟硼酸（游離）HBF4200g/L,明膠6g/ L，β -萘酚1. Og/L，陽極采用純錫，鍍液工作溫度30°C，陰極電流密度6A/dm2,鍍錫量：4g/ m2,鍍完錫后用水將試樣洗凈，然后用電阻軟熔爐對錫銅雙層電鍍鋼板進行軟熔、淬水、蘇 打清洗、鉻酸鹽陰極鈍化、清洗、吹干即得成品。這樣鍍出的錫銅雙層電鍍鋼板與相同厚度 的純錫層電鍍鋼板相比其耐腐蝕性能和焊接加工性能相當，而生產成本則與相同厚度的鍍 錫板大幅降低。
[0023] 實施例3
[0024] 將規格為150X100X0. 3mm的極薄冷軋薄鋼板先除銹、洗凈、用稀酸活化，先 在含鎳溶液中浸鎳，浸鎳溶液的配方組成為：硫酸鎳（NiS04*6H 20)) :30g/L，次磷酸鈉 (NaH2P02 · H20) :10g/L，醋酸鈉 （NaAc · 3H20) 10g/L，pH 值：4 ?6,溫度：90°C，浸鎳量 30 ? 50mg/m2,然后用水清洗；
[0025] 再在表面電鍍銅，電鍍銅溶液的配方組成為：焦磷酸銅（Cu2P20 7) 105g/L，焦磷酸鉀 (K4P207. .3H20) :370g/L，氨水：5mL/L，DK-105 光亮劑 3mL/L，P 比（P20747CU2+) :6· 4 ?7. 0, pH 值8. 6?9. 0,溫度：60°C，陰極電流密度：7安/平方分米，陽極：無氧電解銅板，鍍銅量： 2. 5克/平方米，用水將鍍完銅后的薄鋼板表面清洗干凈，立即放進電鍍錫槽進行鍍錫，鍍 錫溶液的配方組成為：氟硼酸亞錫（Sn(BF 4)2)210g/L,氟硼酸（游離）HBF4200g/L,明膠6g/ L，β-萘酚1. lg/L，陽極采用純錫，鍍液工作溫度40°C，陰極電流密度3/dm2,鍍錫量：3g/m2， 鍍完錫后用水將試樣洗凈，然后用電阻軟熔爐對錫銅雙層電鍍鋼板進行軟熔、淬水、蘇打清 洗、鉻酸鹽陰極鈍化、清洗、吹干即得成品。這樣鍍出的錫銅雙層電鍍鋼板與相同厚度的純 錫層電鍍鋼板相比其耐腐蝕性能和焊接加工性能相當，而生產成本則與相同厚度的鍍錫板 大幅降低。
[0026] 實施例4
[0027] 將規格為150X100X0. 5mm的極薄冷軋薄鋼板先除銹、洗凈、用稀酸活化，先 在含鎳溶液中浸鎳，浸鎳溶液的配方組成為：硫酸鎳（NiS04*6H 20)) :30g/L，次磷酸鈉 (NaH2P02 · H20) :10g/L，醋酸鈉 （NaAc · 3H20) 10g/L，pH 值：4 ?6,溫度：90°C，浸鎳量 30 ? 50mg/m2,然后用水清洗；
[0028] 再在表面電鍍銅，電鍍銅溶液的配方組成為：焦磷酸銅（Cu2P20 7) :85g/L，焦磷酸 鉀（K4P207. .3H20) :300g/L，氨水：4mL/L，DK-105 光亮劑 2mL/L，P 比（P20747CU2+) :6· 4 ?7. 0， pH值8. 6?9. 0,溫度：52°C，陰極電流密度：2安/平方分米，陽極：無氧電解銅板，鍍銅量： 2. 0克/平方米，用水將鍍完銅后的薄鋼板表面清洗干凈，立即放進電鍍錫槽進行鍍錫，鍍 錫溶液的配方組成為：氟硼酸亞錫（Sn(BF 4)2) 195g/L,氟硼酸（游離）HBF4150g/L,明膠5g/ L，β -萘酚1. Og/L，陽極采用純錫，鍍液工作溫度35°C，陰極電流密度9A/dm2,鍍錫量：5g/ m2,鍍完錫后用水將試樣洗凈，然后用電阻軟熔爐對錫銅雙層電鍍鋼板進行軟熔、淬水、蘇 打清洗、鉻酸鹽陰極鈍化、清洗、吹干即得成品。這樣鍍出的錫銅雙層電鍍鋼板與相同厚度 的純錫層電鍍鋼板相比其耐腐蝕性能和焊接加工性能相當，而生產成本則與相同厚度的鍍 錫板大幅降低。
[0029] 比較例：
[0030] 采用優質低碳冷軋鋼板，試樣尺寸150 X 100X0. 25,制備步驟如下：
[0031] 1)鋼板先酸洗、除銹、脫脂、用水洗凈；
[0032] 2)再將鋼板用重量百分比為10%的稀H2S04活化；
[0033] 3)將活化后的鋼板送入電鍍槽鍍鋅，該鍍鋅溶液的組成為：硫酸鋅475g/L，硫酸 鋁288/1，明礬45 8/1，？!1值3.8，溫度：室溫，陰極電流密度34/(11112，比較例1、2、3、4所對應 的鍍鋅量分別為 1. 〇g/m2 ;1. 5g/m2 ;2. 5g/m2 ;2. Og/m2 ;
[0034] 4)將鍍完鋅的鋼板表面用水清洗干凈，立即放入電鍍槽進行鍍錫，鍍錫溶液組成 為：氟硼酸亞錫（Sn (BF4) 2) 190g/L，游離氟硼酸HBF4150g/L，明膠6g/L，β -萘酚0. 9g/L ;鍍 液工作溫度25°C，陰極電流密度10A/dm2,比較例1、2、3、4所對應的鍍錫量分別為：2. Og/m2 ; 4. Og/m2 ；3. Og/m2 ；5. Og/m2 ；
[0035] 5)然后鍍沒錫后的鋼板用水清洗干凈，然后用電阻軟熔爐對鍍錫板進行軟熔、淬 水、蘇打清洗、鉻酸鹽陰極鈍化、清洗吹干即得成品。
[0036] 本發明與比較例性能對比：
[0037] 耐鹽霧腐蝕性能
[0038] 1 % NaCl鹽霧試驗5小時后兩種鋼板的腐蝕面積對比見表1
[0039] 表 1
[0040]
【權利要求】
1. 一種錫銅雙層電鍍鋼板的制造方法，其特征在于，包括以下步驟： 1) 將冷軋薄鋼板先除銹、洗凈、用稀酸活化，先在含鎳溶液中浸鎳，浸鎳溶液的配 方組成為：硫酸鎳（NiS04 · 6H20)) :30g/L，次磷酸鈉（NaH2P02 · H20) :10g/L，醋酸鈉 (NaAc · 3H20) 10g/L，pH 值：4 ?6 ; 2) 將浸完鎳的鋼板表面用水沖洗，再在浸鎳后的鋼板表面電鍍銅，電鍍銅溶液的配方 組成為：焦磷酸銅（Cu2P 207) :65 ?105g/L，焦磷酸鉀（K4P207..3H20) :230 ?370g/L，氨水： 2 ?5mL/L，DK-105 光亮劑 1 ?3mL/L，P 比（Ρ20747〇 :6· 4 ?7. 0, pH 值 8. 6 ?9. 0 ; 3) 將鍍完銅后的鋼板表面用水清凈，然后進行電鍍錫，鍍錫溶液的配方組成為：氟硼 酸亞錫（Sn(BF4) 2) 190?210g/L，游離氟硼酸HBF4100?200g/L，明膠5?6g/L，β -萘酚 0· 9 ?1. lg/L ; 4) 將鍍完錫后鋼板表面用水洗凈，然后用電阻軟熔爐對錫銅雙層電鍍鋼板進行軟熔、 淬水、蘇打清洗、鉻酸鹽陰極鈍化、清洗、吹干后得成品。
2. 如權利要求1所述的錫銅雙層電鍍鋼板的制造方法，其特征在于，所述步驟1)中，浸 鎳溶液溫度為90°C。
3. 如權利要求1所述的錫銅雙層電鍍鋼板的制造方法，其特征在于，步驟2)中，電鍍銅 的溫度為：50?60°C，陰極電流密度：2?8安/平方分米，陽極：無氧電解銅板。
4. 如權利要求1-3任一項所述的錫銅雙層電鍍鋼板的制造方法，其特征在于，所述步 驟1)中鋼板表面的浸鎳量為30?50mg/m 2。所述步驟2)中，鍍銅量：1. 0?2. 5g/m2。
5. 如權利要求1所述的錫銅雙層電鍍鋼板的制造方法，其特征在于，所述步驟3)中，電 鍍錫的溫度為25?35°C，陰極電流密度3?12A/dm 2,陽極：純錫。
6. 如權利要求1或5所述的錫銅雙層電鍍鋼板的制造方法，其特征在于，所述步驟3) 中，鍍錫量：1?4g/m2。
【文檔編號】C25D3/30GK104195607SQ201410435916
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年8月29日 優先權日:2014年8月29日
【發明者】柳長福, 涂元強, 蔡捷, 宋乙峰, 杜蓉, 楊洪武, 白會平, 黃道兵 申請人:武漢鋼鐵(集團)公司