MSA鍍錫前的清洗效果對基板表面活性及鍍層質量的影響

王鑫艷 安愷 劉麗愉

摘 要：采用一種腐蝕液（NaCl 180～260 mg/L，Mg2+ 30～60 mg/L，Ca2+ 180～220 mg/L，非離子表面活性劑 0.3～0.5 g/L）來分析MSA鍍錫前的清洗效果以及清洗效果對鍍層質量的影響。結果表明：清洗效果越好，表面活性越高，出現銹點的時間越短;清洗效果越差，表面活性越低，出現銹點的時間越長。清洗效果好的試片，鍍層質量好，耐蝕性好;清洗效果不好的試片，鍍層質量差，耐蝕性差。

關 鍵 詞：MSA;腐蝕液;清洗效果;鍍層質量

中圖分類號：TQ 153 文獻標識碼： A 文章編號： 1671-0460（2015）06-1261-02

Influence of the Cleaning Effect of MSA Before Tinning

on the Substrate Surface Activity and Coating Quality

WANG Xin-yan 1，AN Kai 2，LIU Li-yu 3

（1. Technology Center of Meishan Iron&Steel Corp.， Jiangsu Nanjing 210039， China;

2. School of Environmental and Chemical Engineering， Shenyang Ligong University ，Liaoning Shenyang 110159，China）

Abstract： A kind of corrosive liquid （NaCl 180～260 mg/L，Mg2+ 30～60 mg/L，Ca2+ 180～220 mg/L，nonionic surfactant 0.3～0.5 g/L） was used to analyze influence of the cleaning effect before MSA tin plating on the coating quality. The results show that， the better the cleaning effect， the higher the surface activity， the shorter the time of rust. The poorer the Cleaning effect， the lower the surface activity， the longer the time of rust. The specimen with good cleaning effect has high quality coating and good corrosion resistance.

Key words： MSA; Corrosive liquid; Cleaning effect; Coating quality

電鍍錫板具有強度高、焊接性好、耐蝕性好以及鍍液無毒等優點，屬于功能材料的一種，廣泛地用于汽車、醫藥、輕工業和家電等行業，現在是最受歡迎的鋼材料之一。此外，錫和鐵接觸到食品不會對身體產生危害，所以電鍍錫板被長期應用在食品行業，主要是作為包裝材料[1-7]。

在電鍍錫的不同體系中，MSA鍍錫具有環保性好和可生物降解，且廢水處理簡單，越來越受到重視，已經成為國內外鍍錫工藝研究的熱點[8-11]。然而，隨著市場競爭的激烈，鍍錫板也面臨著被其他材料（如鋁材、塑料等）所替代的困境[12]。目前，鍍錫板為了降低成本，提高市場競爭力，向著減薄的趨勢發展，并且在鍍錫原板減薄的同時，提高鋼板強度，而提高強度的最好方法就是二次冷軋，使其板厚減少至普通鍍錫板的 1/2 ～ 2/3（代替普通鍍錫板的平整工序） [13]。但是，二次冷軋原板表面殘油量多，引起鍍錫工藝中堿洗工作槽中泡沫增多，嚴重影響了去油效果。另外，堿液中出現易吸附于帶鋼表面的碎沫狀松散型膠體顆粒，嚴重影響鍍錫板產品質量。因此，針對二次冷軋原板（簡稱 DR 材原板）表面清洗效果的研究，對提高生產效率和產品質量，有著重要的實際意義。本論文主要介紹一種能夠準確快速檢測出DR 材原板的清洗效果的方法，并且通過電化學以及中性鹽霧試驗分析了清洗效果對鍍層耐蝕性的影響，為生產實際提供技術支持。

1 實驗部分

1.1 實驗過程

實驗采用二次冷軋板，對試樣進行裁剪，脫脂（2% JET-501清洗劑，沈陽東大金屬防護技術有限公司，65 ℃），水洗，吹干，進行清洗效果的檢測;將不同清洗效果的試樣再進行電鍍錫。其中電鍍錫鍍液組成如表1所示。

1.2 檢測方法

1.2.1 清洗效果的檢測方法

將試片浸入腐蝕液（NaCl 180～260 mg/L，Mg2+ 30～60 mg/L ，Ca2+ 180～220 mg/L，非離子表面活性劑 0.3～0.5 g/L）5 s，取出，傾斜15°放置，觀察出現銹點的時間。

表1 MSA鍍錫工藝參數

Table 1 MSA Parameters

1.2.2 鍍層性能檢測方法

采用電化學工作站CHl650A對不同清洗效果條件下電鍍的試片進行電化學性能測試，起始電位值設為其穩定電位，掃描速率為0.005 V/s;采用 DCTC-1200P型鹽霧箱對試樣進行鹽霧試驗，觀察不同清洗效果下鍍錫層耐蝕性的變化。

2 結果與分析

2.1 清洗效果的檢測結果

由表2可以看出，隨著清洗時間的增長，清洗率的越來越好，出現銹點的時間逐漸減短，充分說明此方法能過準確快速的反應清洗效果;因為不清洗的試片表面有油污或其他雜質，表面活性低，而經過清洗的試片，表面的油污及雜質隨清洗時間的增長逐漸減少，這是由于時間的延長可以使皂化反應更加充分，清洗效果逐漸變好，試片的表面活性逐漸提高。

2.2 不同清洗效果對鍍層耐蝕性的影響

2.2.1 電化學測試結果

由圖1的交流阻抗圖可以看出，隨著清洗時間的增長，鍍層的質量增加，耐蝕性逐漸增強，阻抗的弧半徑逐漸變大。

因為隨著清洗時間的延長，皂化反應更充分，試片表面的油污越來越少，表面活性越來越高，表面活性高的試片表面進行電鍍時，錫離子優先沉積在表面活性高的晶面上，使得這些晶面的生長速度下降，這就使各個晶面的生長速度接近，形成結構致密、排列整齊的晶體，即使鍍層的質量增強，但清洗時間過長會影響鍍錫板的生產效率。

2.2.2 鹽霧試驗檢測結果（鍍錫）

圖2為不同清洗效果鍍錫板2 h的中性鹽霧實驗圖片，由圖可以看出，隨著清洗時間的增長，鍍層的質量增加，耐蝕性逐漸增強，試片的銹蝕面積逐漸變小。

圖1 不同清洗效果鍍錫板的交流阻抗圖譜

Fig.1 EIS of different cleaning effect

表2 清洗效果的檢測結果

Table 2 Detection results of cleaning effect

因為隨著清洗時間的延長，使皂化反應更充分，試片表面的油污越來越少，表面活性越來越高，對表面活性高的試片進行電鍍時，錫離子優先沉積在活性高的晶面上，使得這些晶面的生長速度下降，這就使各個晶面的生長速度接近，形成結構致密、排列整齊的晶體，即使鍍層的孔隙率減小，結合力增強，耐蝕性變大。

圖2 不同清洗效果鍍錫板的鹽霧圖

Fig.2 Salt spray test of different cleaning effect

a清洗時間 0 s; b清洗時間 5 s; c 清洗時間 10 s

3 結 論

（1）浸腐蝕液的方法能夠準確快速的檢測試片的清洗效果。清洗效果越好，表面活性越高，出現銹點的時間越短;清洗效果越差，表面活性越低，出現銹點的時間越長。

（2）清洗效果好的試片，鍍層質量好，耐蝕性好;清洗效果不好的試片，鍍層質量差，耐蝕性差。

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