變頻電阻軟熔工藝對電鍍錫板表面抗劃傷性的影響

王亦健，金旭芳，吳小兵，趙鵬飛

（北京機械工業自動化研究所，北京 100120）

0 引言

軟熔是電鍍錫板生產中的關鍵工序之一，軟熔過程中生成的錫鐵合金層既提高了帶鋼與錫層的結合力，又增強了鍍錫板的耐蝕性。軟熔處理會使材料硬度（HR30T）增加3～4個單位[1]。目前普遍采用工頻電阻加高頻感應的聯合軟熔工藝。但若400m/min高速電鍍錫線采用聯合軟熔，軟熔電源的加熱功率為5200KW。如此大的功率可能造成網端電流不平衡、電網污染、設備損耗高、功率因數低、諧波成分大等問題，而且生產線升降速時，感應軟熔的加熱線圈很難隨著軟熔線移動，容易生成次品。針對這些問題，我所采用變頻電阻軟熔，較好地解決了這些問題，并在中低速鍍錫線上也成功應用。

變頻電阻軟熔是指采用頻率可調(50Hz～200Hz)的電阻軟熔裝置對鍍錫后的帶鋼進行軟熔，通過調整頻率的變化，能有效消除低鍍錫量鍍錫板的木紋缺陷，而且軟熔裝置的工作效率高，節能效果顯著。

變頻電阻軟熔作為一項新技術，目前對它的研究及報道還不多，尤其是它對成品鍍錫板性能的影響。我們通過鉛筆硬度法[2,3]研究了它對電鍍錫板表面抗劃傷性的影響。

1 實驗方法

實驗所用電鍍錫板樣品是采用弗洛斯坦工藝制備，冷軋鋼板經過脫脂→酸洗→電鍍→軟熔→淬水→鈍化→涂油等工序完成，變頻電阻軟熔工藝使用的頻率為120Hz。取樣規格為120mm×50mm。實驗溫度：（23±2）℃，相對濕度（50±5）%。取樣時應保證鉛筆的移動方向與鋼板的軋制線垂直，以便于分辨鉛筆的犁傷痕。

各個試樣的金屬錫和合金層的重量用以色列Quality By Vision Ltd公司的測錫儀，型號為Sn-8101M-D，所用溶液是1.8M的鹽酸溶液。該測錫儀可同時測出金屬錫和合金層的重量。

為了消除不同油膜對抗劃傷性的影響，測試前先用丙酮把表面油膜除去。

采用天津市建儀試驗機有限責任公司生產的QHQ型漆膜鉛筆劃痕硬度儀進行測試。測試鉛筆為日本三菱牌鉛筆6B—9H，用80倍帶光源顯微鏡來觀察鉛筆劃痕，顯微鏡的型號為10085-1。使用日本HITACHI S-4800掃描電鏡觀察電鍍錫板的表面形貌。

2 結果與討論

測試所用電鍍錫樣板分別取自采用聯合軟熔和變頻電阻軟熔電鍍錫線生產的成品（這兩條鍍錫線均采用可溶性陽極技術）。對這些樣板進行了鉛筆硬度測試，結果如表1所示。

從表1可見，鍍錫量為1.1 g/m2和2.8 g/m2的電鍍錫板，經過變頻電阻軟熔工藝處理的電鍍錫板的硬度比聯合軟熔工藝的硬度都有不同程度的提高，即電鍍錫板表面的抗劃傷性提高了；而鍍錫量為5.6 g/m2的電鍍錫板，采用兩種軟熔工藝處理后的硬度基本相同。

表1 不同軟熔方式對電鍍錫板表面抗劃傷性的影響

我們知道，感應加熱的速度比電阻加熱要快，而在相同的溫度下，加熱速率越高，合金層形成的數量越低，平均生長速率也越快[4]，越不利于致密合金層的生成。而且在聯合軟熔中，電阻加熱功率大，有利于固相反應，能使合金層致密[5]。這均與表1中的數據一致。

圖1 經聯合軟熔和變頻電阻軟熔處理的鍍錫板的表面形貌比較

我們還注意到，對鍍錫量基本相同的鍍錫板，盡管采用聯合軟熔處理的鍍錫板錫層中合金錫量及其在總錫量的百分比都比變頻電阻軟熔的要高，但其硬度仍不及后者，說明合金層量及其在總錫量的百分比并不是鍍錫板硬度的決定因素。

通過掃描電鏡觀察了鍍錫板的表面形貌，如圖1所示。

從圖1可以看出，軟熔后的合金層均呈柱狀，而4號鍍錫板（變頻電阻軟熔處理）的合金層比1號（聯合軟熔處理）的要更整齊致密，連續性更好。由此可見，電鍍錫板表面抗劃傷性與鍍層晶粒大小、合金層的連續性和致密性有關。一般情況下，晶粒越細越致密，抗劃傷性就越好；晶粒越粗越稀疏，抗劃傷性就越差[6]。所以控制鍍錫板合金層的形貌很重要[7]。

3 結論

1）鍍錫量為1.1 g/m2和2.8 g/m2的電鍍錫板，經過變頻電阻軟熔工藝處理的電鍍錫板的硬度比聯合軟熔工藝的硬度都有不同程度的提高，即電鍍錫板表面的抗劃傷性提高了；而鍍錫量為5.6g/m2的電鍍錫板，采用兩種軟熔工藝處理后的硬度基本相同。

2）合金層量及其在鍍層中的百分比與電鍍錫板的鉛筆硬度無絕對的對應關系，電鍍錫板的鉛筆硬度和抗劃傷性與鍍層晶粒大小、合金層的連續性和致密性有關，所以控制鍍錫板合金層的形貌很重要。

[1]盧笙.鍍錫板性能影響因素的分析[J].寶鋼技術, 2004,(5): 57-60.

[2]劉小兵, 成旦紅, 王徐承, 郁祖湛, 貢雪南.電鍍錫板表面抗劃傷性的研究[C].天津: 電鍍與精飾編輯部, 2002:237-240.

[3]王曉崗, 樊雅娟, 陳榮.電鍍錫板表面硬度的快速測定及工藝參數的優化[J].邯鄲學院學報, 2006, 16(3): 45-46.

[4]Marcelo J.L.Gines, 等.鍍錫后軟熔過程中Fe-Sn合金層的形成[J].世界鋼鐵, 2006, 6(1): 15-20.

[5]錢鋼, 陳念貽, 陸文聰.鍍錫板軟熔模擬實驗設備及應用[C].北京: 軋鋼編輯部, 2005: 267-272.

[6]劉小兵, 成旦紅, 王徐承, 郁祖湛, 錢鋼.電鍍錫板表面抗劃傷性的研究[C].天津: 電鍍與精飾編輯部, 2002: 241-244.

[7]黃久貴, 李寧, 吳林, 周德瑞, 黎德育.鍍錫鋼板錫鐵合金層的厚度與結構及其耐蝕性[C].天津: 電鍍與精飾編輯部, 2002: 186-189.