鍍錫板表面小白點原因分析

孫悅慶，朱國和，楊 潔

（1.寶鋼股份冷軋薄板廠，上海200431；2.上海三益建筑設(shè)計有限公司，上海 200050）

鍍錫板表面小白點原因分析

孫悅慶1，朱國和1，楊 潔2

（1.寶鋼股份冷軋薄板廠，上海200431；2.上海三益建筑設(shè)計有限公司，上海 200050）

通過對鍍錫板表面產(chǎn)生的小白點進行掃描電鏡和能譜分析，觀察小白點缺陷處的微觀形貌和存在的元素種類，初步確定小白點形成的原因。模擬電鍍試驗表明：帶鋼表面的氧化物、油污以及黏附的橡膠是產(chǎn)生小白點缺陷的原因。

鍍錫板；小白點；氧化物；油污；橡膠

0 前言

鍍錫板具有良好的耐蝕性、一定的強度和硬度、成型性好、易焊接、錫層無毒無味、能防止鐵溶進被包裝物、表面光亮、印制圖畫可以美化商品等特點，目前已在食品罐頭工業(yè)和包裝材料中得到廣泛的應(yīng)用。所謂小白點缺陷，就是指在鍍錫板表面出現(xiàn)灰白色、不光亮的斑狀缺陷。小白點的產(chǎn)生，不僅影響了鍍錫板表面的美觀，而且對鍍錫板的性能也存在影響，在小白點位置，鍍錫板的耐蝕性大大降低。

1 金屬表面臟物的影響

帶鋼在前處理過程中會受到各種污染，在其表面上會殘留各種類型的油脂、金屬粉屑、灰塵、粉垢以及操作者的手汗、指紋等［1］。這些臟物對電鍍的影響往往有以下幾個方面：（1）使鍍層結(jié)合力不良，常出現(xiàn)脫皮、起泡、發(fā)花等現(xiàn)象；（2）使鍍層出現(xiàn)凹洞、斑點和斑紋等，造成鍍層不光亮或光亮不均勻；（3）影響鍍層的性能，使鍍層的脆性增加，耐蝕性下降；（4）使制品表面局部或全部無鍍層。

2 小白點微觀形貌及能譜分析

小白點內(nèi)部錫的質(zhì)量分數(shù)較低，大多存在漏鍍現(xiàn)象。由于局部鍍錫部位絕緣導(dǎo)致錫層不能順利地沉積于帶鋼表面，宏觀看來就形成了小白點。對不同形貌的小白點分別進行掃描電鏡和能譜分析。

2.1 點狀小白點

圖1和圖2分別為點狀小白點的SEM形貌和EDS譜圖。由圖1可知：點狀小白點呈散點狀分布在帶鋼表面。由圖2可知：點狀小白點處除了有鐵元素和錫元素存在外，還有大量的氧元素存在，說明該處存在鐵的氧化物。

圖1 點狀小白點SEM形貌

圖2 點狀小白點EDS譜圖

模擬帶鋼在軋制過程中軋入氧化物的情況。樣品經(jīng)堿洗、酸洗和水洗后進行電鍍，所得鍍層的SEM形貌和EDS譜圖，分別如圖3和圖4所示。

圖3 鍍層SEM形貌

圖4 鍍層EDS譜圖

由圖3和圖4可知：鍍層表面產(chǎn)生缺陷，缺陷內(nèi)部存在大量的鐵元素和氧元素，而錫元素很少?？梢娫撊毕莶课淮嬖诖罅康蔫F的氧化物，使得該部位很難鍍上錫。

一種情況是帶鋼在酸洗過程中發(fā)生欠酸洗，其表面殘留有少量的氧化物，在軋制過程中氧化物被軋入鋼板表面，降低了該區(qū)域的電導(dǎo)率，使得該局部區(qū)域無法鍍上錫［2］。另一種情況是帶鋼在存放過程中被銹蝕，而在清洗時由于清洗能力的不足，無法將這些氧化物徹底清除，從而導(dǎo)致小白點的形成。

2.2 塊狀小白點

圖5和圖6分別為塊狀小白點的SEM形貌和EDS譜圖。由圖5可知：塊狀小白點呈塊狀分布在帶鋼表面，其形狀不規(guī)則。由圖6可知：塊狀小白點處除了鍍錫量明顯不足外，還存在碳元素，說明此處存在有機物。該有機物可能與鍍錫板表面被油污污染有關(guān)。

模擬帶鋼表面存在油污的情況。樣品經(jīng)堿洗、酸洗、吹干后，在其表面擦拭少量機油，然后對樣品進行電鍍，所得鍍層的SEM形貌和EDS譜圖，分別如圖7和圖8所示。

由圖7和圖8可知：小白點處錫的質(zhì)量分數(shù)很低，并且存在碳元素。試驗結(jié)果與之前的分析結(jié)果相吻合，由此可以確定帶鋼表面油污是產(chǎn)生小白點缺陷的原因之一。

圖5 塊狀小白點SEM形貌

圖6 塊狀小白點EDS譜圖

圖7 鍍層SEM形貌

圖8 鍍層EDS譜圖

分析油污的來源，主要有三種情況：（1）鍍液中的添加劑在極板附近高電流的作用下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成油脂狀的物質(zhì)［3］；（2）機械設(shè)備中的各種潤滑油在使用過程中進入鍍液，污染帶鋼表面；（3）帶鋼在冷軋過程中，冷軋乳化液中的油污在軋輥的作用下進入鋼板表面，若在堿洗除油時未清洗干凈，將使帶鋼表面帶油。

2.3 長條狀小白點

圖9和圖10分別為長條狀小白點的SEM形貌和EDS譜圖。由圖9可知：長條狀小白點在帶鋼表面呈長條狀分布，其長短和寬窄不一。由圖10可知：長條狀小白點處除了有鐵元素和少量錫元素存在外，沒有其他元素存在。將鍍層脫除后，再次進行能譜分析，試驗結(jié)果，如圖11所示。由圖11可知：長條狀小白點脫錫后，出現(xiàn)了氯元素。通過對現(xiàn)場生產(chǎn)情況的了解，氯元素來源于生產(chǎn)中的膠輥材料。

圖9 長條狀小白點SEM形貌

圖10 長條狀小白點EDS譜圖

圖11 長條狀小白點脫錫后EDS譜圖

膠輥經(jīng)過一段時間的使用，被氧化腐蝕，表面發(fā)黏、開裂。在傳送帶鋼的過程中，帶鋼表面黏附輥印或者與膠輥摩擦，使其表面局部絕緣。在實驗室中模擬此種情況。樣品經(jīng)堿洗、酸洗、吹干后，從已經(jīng)失效發(fā)黏的膠輥上取出一塊橡膠，將其與清洗后的樣品摩擦，然后對樣品進行電鍍，所得鍍層的SEM形貌和EDS譜圖，分別如圖12和圖13所示。

圖12 鍍層SEM形貌

圖13 鍍層EDS譜圖

由圖12和圖13可知：在擦拭了膠輥材料的部位，鍍錫量明顯不足，同時有氯元素存在。發(fā)黏的膠輥材料黏附在試樣表面，導(dǎo)致小白點的產(chǎn)生。小白點的形貌與摩擦膠輥的位置有關(guān)，大部分呈現(xiàn)出沿傳送方向的長條形狀。

3 結(jié)論

由于帶鋼表面黏附了某些絕緣物質(zhì)，導(dǎo)致錫層不能順利地沉積于帶鋼表面，宏觀看來就形成了小白點。在生產(chǎn)過程中，影響錫層沉積的絕緣物質(zhì)主要有氧化物、油污以及黏附的橡膠。為了防止小白點的產(chǎn)生，應(yīng)該加強鍍前堿洗和酸洗的力度，以及對鍍液和輥系的管理。

［1］ 方景禮.電鍍添加劑理論與應(yīng)用［M］.北京：國防工業(yè)出版社，2006：98-116.

［2］ 季思凱，王林.原板夾雜引起的鍍錫板表面缺陷分析［J］.物理測試，2003（5）：30-34.

［3］ 宋強，蔡蘭坤，范光杰，等.高速鍍錫液中油污的形成機理［J］.電鍍與環(huán)保，2004，24（2）：11-13.

Cause Analysis of White Spots Formed on Tinplate Surface

SUN Yue-qing1，ZHU Guo-he1，YANG Jie2
（1.Steel Sheet Cold Rolling Plant，Baoshan Iron ＆Steel Co.，Ltd.，Shanghai 200431，China；2.Shanghai Sunyat Architecture Design Co.，Ltd.，Shanghai 200050，China）

The forming cause of the white spots was preliminarily determined by SEM and EDS analyses as well as the observation of the micro-morphology and element types at the white spot defects.The analogue electroplating tests indicate that the oxides，oil stains and adhered rubber on strip steel surface are the cause for formation of the white spot defects.

tinplate；white spot；oxide；oil stain；rubber

TQ 153

A

1000-4742（2012）04-0004-03

2011-04-15