镀锡入口段及镀锡工艺简介

镀锡入口段及镀锡工艺简介第1页/共71页

电镀是一种用电化学方法在镀件表面上沉积所需形态的金属覆层工艺。电镀的目的是改善材料的外观，提高材料的各种物理化学性能，赋予材料表面特殊的耐蚀性、耐磨性、装饰性、焊接性及电、磁、光学性能等。为达到上述目的，镀层仅需几微米到几十微米厚。镀层材料广泛，因而在工业中广泛应用，是材料表面处理的重要方法。一、电镀锡基础1.电镀概述第2页/共71页2.锡的特性

锡是具有轻微淡兰色的银白色金属，原子量118.7，比重7.28，熔点232℃。在大气中不变色，化学性质也很稳定。镀锡板能经久地保持锡的金属光泽。锡是柔软的金属，所以在用镀锡板进行加工制作罐头时，锡层不致开裂脱落。锡的化合物无毒，有少量的锡溶解于食品中时，对食品的色泽、滋味、营养价值、以及对人的健康都无不良影响。第3页/共71页3.电镀锡方法镀锡板的生产方法分为热镀锡法和电镀锡法两大类。镀锡板生产方法热浸镀锡法电镀锡法酸性电镀锡法碱性电镀锡法卤素法硫酸亚锡法氟硼酸亚锡法第4页/共71页※酸性电镀锡法以弗洛斯坦型（简称F型）应用最普遍，世界上约有98条，占机组总数的76.5%。※以硫酸亚锡作为电解液是由美联钢开发的，电解液主要是由硫酸亚锡、苯磺酸PSA、添加剂ENSA、EN等组成，添加剂EN、ENSA兼有湿润剂和光亮剂的作用。这种镀液的分散能力和覆盖能力好，阴极电流高，镀液稳定，工作周期长。镀层光滑细致。※目前，市场上已经开发出甲基磺酸MSA,它将逐步代替苯磺酸PSA第5页/共71页※甲基磺酸MSA是环保型添加剂，可降解，废液处理同普通酸，为新一代产品。MSA电镀产品稍差于PSA，但操作门槛更低。MSA是新世纪的产品，有很大的研究空间，在成本、质量方面有改进潜力。甲基磺酸MSA的最大缺点是：清洗要求高，采用不溶性阳极电镀锡法时，锡泥产生比较大。※苯磺酸PSA的最大缺点是对环境保护不利，不容易回收。目前，PSA的研究已停止。第6页/共71页4.电镀原理（1）可溶性阳极系统缺点：阳极的间距不均匀，这样造成带钢在宽度方向镀层不均匀。另外阳极的安装和取出都是人工进行的，劳动强度大。带钢规格发生变化时，还要根据带钢规格调整阳极位置。阳极：Sn溶解形成Sn2+

，Sn2+得到电子，沉积在带钢表面阴极：发生析出氢气和氧气的过程优点：投资省，溶液易于控制第7页/共71页（2）不溶性阳极系统阳极：发生析出氧气的过程阴极：发生Sn2+得到电子变成金属Sn原子的还原反应，此外发生析出氢气的过程锡离子供给：吹氧溶锡的过程第8页/共71页不溶性阳极布置电极板材质钛+氧化铱涂层

电解参数电压25V,4500A,38套电流密度22A/dm2电极与带钢距离(39~29)±2mm电极板尺寸38套1200*1700*25

边缘罩38套

FRP第9页/共71页不溶性阳极

阳极应具有以下几个要求：

1）阳极基体不能有缺陷，否则容易引起电流集中

2）

涂层不能有气孔和裂纹否则会大大降低阳极的寿命

3）涂层要尽量均匀

第10页/共71页不溶性阳极安装布置

优点有利于保持电镀的均匀性有利于带钢高速稳定运行有利于边缘罩检测探头的安装第11页/共71页边缘罩安装图边缘罩第12页/共71页不溶性阳极边缘罩带钢边缘罩边缘罩位置示意图1第13页/共71页边缘罩

电动缸

导杆

带钢传感器

边缘罩下导板

边缘罩带钢边缘罩支撑边缘罩位置示意图2第14页/共71页边缘罩与阳极板

第15页/共71页锡阳极带钢不溶性阳极边缘罩带钢可溶性阳极系统不溶性阳极系统不溶性阳极与可溶性阳极比较第16页/共71页第17页/共71页第18页/共71页第19页/共71页5.电镀锡板简介

镀锡板是两面镀有商业纯锡的冷轧低碳薄钢板或钢带，它将钢的强度和成形性同锡的耐蚀性、锡焊性和美观的外表结合于一种材料之中。镀锡板的最大用途是用于包装，原因是镀锡板无毒、重量轻、强度高、耐蚀性好并且易于加工成形、锡焊和熔焊。镀锡板也用于制作包装油类、润滑脂、涂料、化学品以及其它产品用的容器，喷雾罐、瓶盖和各种盖子。第20页/共71页记号目标洛氏硬度范围HR30T特点典型应用T-146-52软，适于冲制DI罐、喷嘴，喷水管等要求冲制的T-250-56适度冲制，需要一定的刚性环和插件，圆顶盖，罩，浅冲的和专用的罐部件T-2.552-58兼有T-2和T-3的特点蓄电池槽体，小型罐罐盖和罐身T-354-60浅冲，具有相当的刚性使发裂减到最低罐盖和罐体，大径罩，王冠盖T-458-64适度的刚性罐体，王冠盖和罩T-562-68刚性增加，无需使用回磷钢就可防止翘曲罐盖和罐体第21页/共71页6.镀锡板的构造

镀锡板是由钢基板、锡铁合金层、锡层、氧化膜、钝化膜、油膜组成。镀锡板的构造见断面示意图第22页/共71页镀锡板各层构造的具体作用：钢基板：提供了后继工序所需的加工性能和强度等机械性能；锡铁合金层：提供了镀锡板的优良耐蚀性能，同时增加锡层和钢基板的附着性能；纯锡层：提供了镀锡板良好的光泽性，优良的延展性、耐蚀性和焊接性；氧化膜层：目前还尚不能明确其危害，但过度氧化，会出现发黄现象；第23页/共71页油膜层：具有润滑作用，在镀锡机组堆垛、运输、制罐中防止机械损伤，同时由于镀锡表面与空气隔绝，具有一定防蚀作用。镀锡板各层构造的具体作用：钝化膜层：可以阻止氧化膜的进一步生成，而且防止罐头内表面硫化斑，使镀锡耐蚀性进一步提高；第24页/共71页

ETL总长163m总高15.5m地下深度8m设备总重2158t二.电镀锡机组概况第25页/共71页

梅钢ETL生产线采用的是不溶性阳极系统的弗洛斯坦型电镀法镀锡，其电镀液通过锡溶解循环系统不断补充。镀锡板镀锡量大小主要通过投入的极板数量和电流大小来控制。具有以下特点：机组按照MSA工艺设计，并可进行PSA工艺生产。采用不溶性阳极电镀锡法，并使用边缘罩。电镀电极不需经常更换，锡离子是通过溶锡单元进行补充。电镀电流可采用闭环控制。第26页/共71页具有大量在线检测仪。工艺机组速度高。钝化采用PH自动控制系统。工艺槽几乎全部时间都是盖着并密封的，在电镀操作中不需要经常打开槽盖，改善了操作环境机组工艺段设置拉矫机，可以改善板形，为客户提供优良产品。第27页/共71页钝化段：钝化槽2个，3.0KA、20V、4套；化学冲洗槽2个。机组工艺段槽体的设置：碱洗段:碱浸槽1个；电解清洗槽2个，8.0KA、30V、2套；碱冲洗槽2个。酸洗段:电解酸洗槽2个，8.0KA、30V、2套；酸冲洗槽，2个。电镀段:电镀槽8个，镀锡电流135000A，16个PASS，30块极板；冲洗槽4个（含1个助熔槽）；单面电镀电流最大：4,500A/道次。第28页/共71页工艺流程：开卷→切头→切角→焊接→切边→入口活套→碱洗→拉矫→酸洗→电镀→软熔→化学处理→涂油→出口活套→表面检查→取样和分卷→卷取三.镀锡机组工艺流程机组由如下部分组成：入口段、入口活套段、前处理段、镀锡段、后处理段、出口活套段、出口段。机组辊系流程图：第29页/共71页四.镀锡入口段工艺简介入口段设备碱洗段电镀段酸洗段第30页/共71页入口段设备组成1#开卷机1#夹送辊皮带输送台4#夹送辊双夹送辊窄搭接焊机3#夹送辊双切剪2#开卷机2#夹送辊切角剪1#纠偏辊圆盘剪废边卷球机压毛刺辊测宽仪1#张力辊入口活套2#张力辊第31页/共71页1、圆盘剪

圆盘剪是将带钢从某一宽度向设定宽度连续剪切的机械装置，其剪刀由安装在带钢两侧的上下两片刀组成。圆盘剪型式为双刀头旋转式结构，主要由固定底座、滑动底座、开口度调整装置、主传动装置、机架回转装置、圆盘剪本体（机架、连接轴、离合器、刀架箱、重叠量调整装置、侧间隙调整装置）等组成。除固定底座和宽度调整装置以外，其余均可分为操作侧和传动侧两部分，两部分的结构和功能完全相同，左右对称。第32页/共71页圆盘剪简图

圆盘剪第33页/共71页(1)剪切能力

最大厚度:0.60mm(焊接增厚也能被剪切)

最小厚度

:0.10mm

最大宽度

:1,080mm

最小宽度

:650mm

最大剪切宽度:50mm/边最小剪切宽度:4mm/边(2)刀片尺寸:260mm*30mm8片(3)刀片材质:碳化钨(4)机组速度:620m/min圆盘剪技术参数第34页/共71页2、入口活套

入口活套是安装在入口段和工艺段之间的垂直带钢储存装置。当入口段停止或者减速或者焊接时，此时活套提供必须的带钢以保证工艺段能够连续、稳定操作。在正常运行情况下，入口段的速度比工艺段的速度高，从而由活套存储带钢，活套储满后恢复到与工艺段速度一致。入口活套由安装在底部的固定辊、安装在活套小车上的移动辊、移动小车和提供带钢张力的驱动装置（马达,减速器,卷轮）以及支撑顶部机械装置的钢结构组成。第35页/共71页入口活套第36页/共71页配重:2块/小车入口活套活套有效活套长：600m活套有效行程：13.84mPASS数:22×2固定辊：24个，镀铬活动辊：22个，镀铬博士刀：14把第37页/共71页3、拉弯矫直机

随着制罐工艺技术和生产率的提高，客户对镀锡板的质量要求越来，而其中成为重中之重的则是如何在任何条件下都保持带钢的平直度，特别是在生产较薄的产品时，不仅要努力使生产出的卷材表观平直，而且要保证长度方向上弯曲极小且切板后仍能保持平直。它包含2个延伸单元，１个抗横向弯曲单元、１个多辊单元用于消除纵弯，改善残余内应力。该拉矫机设计紧凑，综合了设备和控制方面的先进技术，用它可以得到符合制罐商要求的平直度。拉矫机安装在工艺段，处于清洗段和酸洗段之间，布置在此位置主要是保持拉弯矫直机辊子表面清洁，防止带钢打滑。第38页/共71页拉矫机第39页/共71页厂商住友型式二弯一矫+多辊矫弯曲工作辊直径30mm最大延伸率1%最大张力9600kg拉矫机第40页/共71页拉矫前名称浪高陡度边浪5mm1.5%中间弯曲2mm1%镰刀弯最大20mm拉矫后边浪1mm0.5%中间弯曲1mm0.5%镰刀弯最大10mm拉矫机第41页/共71页4、工艺段设备组成碱浸洗段电解清洗电解酸洗3#纠偏辊拉弯矫直机冲洗电镀锡打印机

软熔淬水化学处理1#干燥风机水冲洗

碱清洗循环系统酸洗循环系统

电镀循环系统

静电涂油化学处理循环系统

淬水循环系统

第42页/共71页清洗段作用清洗段的任务是：除去带钢表面上的油污或者其它有机物质，以及带钢表面上的氧化物，如铁锈等，使带钢在进行电镀锡前具有一个清洁无氧化物存在的活化表面。

带钢在电镀锡以前具有良好的表面状态及洁净程度是获得优良镀锡层的先决条件。在锈蚀或粘有油污的带钢表面上，不能获得光亮、结合力良好、耐蚀性能优越的镀层。生产实践表明，镀层出现脱落、气泡、花斑等缺陷，往往是由于镀锡前的预处理不当造成的。第43页/共71页碱清洗段设备组成

布置槽子数量

碱浸洗槽1电解槽2冲洗槽

2溶液

预浸槽

NaoH20g/L,温度45℃电解槽

NaoH20g/L,温度45℃冲洗脱盐水槽子结构

立式

第44页/共71页

碱清洗方式分为物理化学脱脂+电解脱脂。油按照其化学性质可分为皂化类油和非皂化类油两大类。化学脱脂就是要除掉钢板上的这两类油，对于皂化类油是利用脱脂液中的氢氧化钠与皂化类油发生皂化反应而除去；对于非皂化类油是利用该溶液中的表面活性物质的乳化作用而除去。皂化类油是指各种动物油和植物油，其主要成份是各种高级脂肪酸的甘油脂，称甘油三酸脂，它的通式是(RCOO)3C3H5。皂化类油与碱发生皂化反应，生成可溶于水的肥皂和甘油，皂化反应的通式是：(RCOO)3C3H5+3NaOH→3RCOONa+C3H5(OH)3

第45页/共71页

电解脱脂的机理是：带钢作为阴极或阳极时，在带钢表面相应地析出氢气泡或氧气泡，将附着于带钢表面的油膜破坏。小气泡从油滴附着的带钢上脱离而滞留于油滴的表面上，并停留在油与脱脂液的交界面上，由于新的气泡不断析出，小气泡逐渐变大，因此油滴在气泡的作用下而脱离带钢表面，被气泡带到脱脂液中去。电解除油时的析出气体的过程实质上是电解水的过程。带钢作为阴极时，其表面上进行的是还原过程，并析出氢气:2H2O+4e=2H2↑+4OH-带钢作为阳极时，其表面上进行的是氧化过程，并析出氧气:4OH+4e=O2↑+2H2O第46页/共71页清洗循环系统

清洗系统用于准备和储存碱液浸洗槽、电解碱洗槽、冲洗槽的溶液，将溶液提供给每个槽子，并且在槽内循环。清洗循环系统由预清洗循环系统、电解清洗循环系统、冲洗循环系统、过滤循环系统等组成。每个循环系统由储存罐、泵以及中间管道组成。第47页/共71页第48页/共71页酸洗段作用

酸洗的目的是：清除肉眼看不见的氧化物，使带钢表面呈现金属结晶组织的活化状态，以保证带钢和锡层之间有良好的结合。带钢将进入硫酸溶液中，同时由装在溶液槽中带钢两边的电极进行电解酸洗。第49页/共71页酸洗段设备组成布置槽子数电解酸洗槽2只,内表面衬树脂6mm,外表面3mm冲洗槽2只,内表面衬树脂6mm,外表面3mm

溶液电解酸洗槽H2SO4,温度70℃冲洗槽微量H2SO4,温度32℃第50页/共71页

酸洗循环系统储存用于酸洗槽和酸冲洗槽的溶液，包含硫酸储存槽、酸洗槽循环罐、酸冲洗槽循环罐以及泵和连接管道。酸洗循环系统第51页/共71页第52页/共71页（1）电镀锡的方法5、电镀段梅钢ETL生产线采用的是：不溶性阳极系统的弗洛斯坦型电镀法镀锡，其电镀液通过锡溶解循环系统不断补充。第53页/共71页（2）电镀段设备组成布置槽子数电镀槽8只,内表面衬胶6mm,外表面3mm回收槽4只,其中1只助熔槽，内表面衬胶6mm,外表面3mm溶液电镀槽MSA,温度25-50℃回收槽MSA,温度25-70℃第54页/共71页（3）电镀锡工艺条件电镀液成份管理范围（g/l）Sn2+28±3Sn4+

≤2.0

游离酸16±3ENSA3±0.5EN5±0.5SO42-

≤8Fe2+

≤7.0锡泥≤2.0第55页/共71页（4）电镀液的配制

电镀液中二价锡离子和PSA的浓度一般控制在2:1,实际生产下来PSA浓度上升可能性很小，因此不对其进行管理。当PSA浓度下降时，补充计算公式为：Q＝4.13(A-B）×V，其中A、B分别是PSA的目标浓度和补充时的浓度，V是电镀液的体积。对于添加剂EN和ENSA有专门的配料槽，根据实际生产计算出每天的消耗量，将定量的EN、ENSA加入其中，然后加入纯水配制到一定浓度（100g/l）然后点滴加入到镀液循环槽中。

随着电镀过程的进行，二价锡离子在不断的消耗，因此需要进行补充。补充的方法是在锡熔解槽中投入一定量的锡粒，然后从锡熔解槽底部通入电镀液，为加快锡溶解速度，需要向锡熔解槽中通入一定压力的氧气。第56页/共71页第57页/共71页第58页/共71页锡溶解系统第59页/共71页（5）电镀循环系统镀液循环罐镀液储存罐MSA添加罐EN添加罐ENSA添加罐沉淀罐铁离子沉淀罐锡溶解罐带出循环罐第60页/共71页1.电镀液循环系统

5.电镀液补充系统

2.带出槽循环系统6.锡粒融解系统

3.蒸发循环系统

4.电镀液过滤循环系统电镀循环系统第61页/共71页

该装置每小时可蒸发1500KG的水分，在加热罐与蒸发罐中，溶液利用温差形成的比重差实现自然循环。在蒸发地水蒸气中含有酸性的不纯物由漩流器除掉，多孔冷凝器保证一定的真空度并回收蒸发的水蒸汽。在蒸发器装置内没有运动的部件，因此使用与维护比较容易。

蒸发器装置第62页/共71页蒸发器装置的点检方法：加热罐:

a.检查管子表面有无氧化铁皮,若有,用高压水或化学药品清除；b.管子及壳体的腐蚀,裂纹检查,若有,不能再使用蒸发罐:

检查衬胶层的劣化,裂纹,鼓泡膨胀等,如有予以修复,重新衬胶.旋流器:

只要检查其压力降以及排放量.多孔冷凝器:

泄漏检查,喷嘴及管道的堵塞情况的检查,因为堵塞后导致逆流.第63页/共71页设备名称宝钢1＃ETL梅钢机组速度入口段(max.)540mpm工艺段(max.)480mpm出口段(max.)550mpm入口段(max.)620mpm工艺段(max.)500mpm出口段(max.)650mpm开卷机马达90KW100KW活套入口活套400m出口活套210m入口活套600m出口活套324m切角剪无“V”type切角剪拉矫机位于入口活套后清洗段前位于碱洗段后酸洗段前，并增加多辊矫功能五、两条机组差别对比：第64页/共71页地下室通风系统无1200Nm3/min鼓入

1200Nm3/min抽出测张力辊（装置）1套9套纠偏装置4套6套(入口活套内增加1套，活套纠偏辊加长至1400mm.清洗段出口增加1套)电镀槽11个（另有2个