可溶陽極電鍍錫工藝鍍錫量均勻性的研究與實踐

■劉海濤 ■河北鋼鐵集團衡水薄板有限責任公司，河北 衡水 053000

帶鋼表面鍍錫量均勻性是馬口鐵產品的重要質量控制內容，具體規格機標準鍍錫量每面三點試驗平均值應不小于相應面的最小平均鍍錫量，每面單點試驗值應不小于相應面的最小平均鍍錫量的80%。

鍍錫量不均勻所產生的問題概括起來主要有三類:(1)帶鋼表面色差。高鍍錫量產品易產生“白邊”，低鍍錫量產品易出現“亮邊”，帶鋼軟熔以后陽極條紋明顯。(2)帶鋼表面三點鍍錫量超過管控標準。國家標準GB/T728 -1998 已對三點鍍錫量做出明確規定(詳見附GB/T728 -1998)。(3)錫耗居高不下。若鍍錫量不均勻，按照國家標準中對單點鍍錫量與平均鍍錫量的要求，勢必增加錫耗。因而對帶鋼表面鍍錫量均勻性的理論研究及實踐應用顯得尤為重要。

1 可溶陽極電鍍錫工藝鍍錫量不均勻的原因分析

目前國內大部分鍍錫生產線都采用可溶陽極的弗洛斯坦法電鍍錫工藝，錫塊作為陽極、帶鋼作為陰極。在酸洗介質條件下通直流電，陽極失電子溶解成二價錫離子進入鍍液，在帶鋼陰極上二價錫離子得電子還原成錫離子并累積成錫鍍層。造成鍍錫量不均勻的原因有以下三個方面。

(1)錫陽極方面(原材料原因)。錫陽極標準的理想要求為厚度均勻為50mm，純度為100%，而實際上由于加工原因易導致錫陽極外形尺寸誤差約在0.5 -1mm 左右;GB/T728 -1998 對錫錠的化學成分也做了明確規定，最高錫含量99.99%。這些宏觀看來微乎其微的誤差在大電流短距離的電鍍過程中就可能導致鍍錫層的不均勻。另外，錫陽極和橋架銅排接觸面不光滑有孔洞或裂痕，也會造成各個錫陽極條上的電流分布不平衡，從而造成鍍錫量的不均勻。

(2)電鍍液濃度、電流密度方面(工藝原因)。弗洛斯坦電鍍錫工藝采用酸性電鍍液，懸掛可溶性錫陽極，依靠電解液的電離作用將錫鍍在鋼板上。每個陽極橋架的總電流是一定的，但具體分配到每個陽極則因多種原因產生電流分布的不均勻，帶鋼表面鍍錫層不均勻的根本原因就是板面寬度方向電流分布的不均勻，造成電流分布不均勻的原因則有電解液濃度超出標準范圍、陽極(錫條)與陰極(帶鋼)的極距不均勻、陽極條之間的的距離不合理不均勻等。

(3)錫陽極和帶鋼的位置調整方面(操作原因)。這里所說的位置包括橋架距離帶鋼的位置和錫陽極之間的距離。生產過程中，錫陽極厚度是不斷減小的，若不及時調整，陽極與帶鋼之間的極距就會越來越大，鍍錫量相應減小。更換寬度規格時，需調整錫陽極的投入數量及間距，如果投入的數量不合理(過多或過少)，如需要調整調整錫陽極間距過大，則會產生陽極條紋。

(4)鍍錫板產品規格方面(生產原因)。在產品規格(鍍錫量、厚度、寬度)變化頻繁的高速生產線上，各規格所要求的生產速度、錫陽極間距、電流大小、溶液濃度也有區別，帶鋼頭尾易產生鍍錫層的不均勻。要求在制定生產計劃時，鍍錫板規格盡量從寬到窄，不要使帶鋼寬度變化太大，以盡量減少錫陽極的投入或撤除操作。

2 實現帶鋼表面鍍錫層均勻化的措施

(1)錫陽極規格方面。精心設計錫陽極鑄造模具圖紙，嚴格檢查錫陽極投入時的質量，從源頭上控制錫陽極的外觀尺寸、化學成份和內在質量，杜絕質量缺陷。(2)電鍍錫工藝標準方面。制定電鍍液各成份濃度控制、電流密度控制的標準，并采取嚴格檢查、嚴肅考核等管理措施確保工藝操作嚴格按標準執行。(3)生產操作實踐方面。制定錫陽極調整操作的標準:陽極與帶鋼極距在30 -40mm 間，陽極之間的距離在20 -30mm 之間，陽極橋邊部錫條距帶鋼邊緣15 -25mm 之間。新陽極條的厚度為50mm，當陽極厚度減少到20 -25mm 左右時就需要更換。以免錫條斷裂形成鐵皮刮傷及墊傷。(4)目前工藝中，橋架和銅排之間有一個角度，并非平行放置，陽極橋在水平方向也傾斜一定角度(入口寬，出口窄)，以維持極距相等，入口與出口差距約25mm。從入口側掛入新的錫陽極，薄的錫陽極從另一邊撤出，根據要求再將橋架的傾斜角調整到合適的位置。陽極條排布時需保持間距一致且不能太寬，否則會引起陽極條紋等缺陷。(5)在生產過程中，要求操作者經常拉動橋架上的錫陽極，保持良好的導電性。同時根據產品結構的特點每2 -5 個小時檢查錫陽極厚度一次。錫陽極一般固定從一側入槽，入槽時需注意必須使陽極條的下部導向部分進入陽極導板內，保證陽極與帶鋼的距離保持一致。(6)因規格變化，鍍錫電流變化過大時，也相應的調整錫陽極，保持錫陽極放置平直接觸好，以保證鍍錫的均勻性。入槽的錫陽極正面的從操作側加入，放在陽極橋上絕緣板上，逐個推動錫陽極把另側的厚度不足的錫陽極勾在驅動側的絕緣板上，用電葫蘆吊出。加入時先將錫陽極掛在陽極橋上的絕緣板上，再向里推入。反面則相反操作。(7)空間位置調整。陽極距離:指陽極靠近帶鋼邊緣與帶鋼的距離，約10 -30mm。距離過大會使電流密度分布不均，電鍍槽電壓增高，損耗電能，也造成鍍層沿帶鋼寬度方向分布不均;陽極距離過小，會增加錫離子與鐵皮之間的吸引力，會產生白邊，陽極用得太薄時，容易斷裂造成事故。一般來說，陽極厚50mm，可用至厚20 -25mm。垂直方向:由于電流自陽極上部輸入，它本身產生電阻壓降，使得陽極上部電流造成陽極上部溶解速度大于下部。為保持生產中極距相等，須經常拉動錫條，使其接觸量增大。水平方向:在生產中根據帶鋼寬度，選用幾條陽極條并排懸掛于帶鋼兩側的陽極橋上。相鄰兩條間隔約10 -30mm，總寬度小于帶鋼寬40 -60mm。錫陽極用損后，新陽極從一側推入，用損陽極從另一側拉出，這樣就造成新舊陽極的極距不同。為此，陽極橋在水平方向也傾斜一定角度鐵皮夾角1.8°(入口寬，出口窄)，以維持極距相等，入口與出口差距約25mm。

3 結論

本文總結了可溶陽極電鍍錫工藝造成鍍錫量不均勻的因素，并且根據生產實踐所得出的經驗數據、操作方法等，從原材料控制、工藝參數標準控制、生產操作規程控制等三方面闡述了保證鍍錫量均勻的具體措施。并且對原有工藝進行了進行了一些改進，能將鍍錫量控制在標準允許的范圍內。

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