[科普中国]-连续镀锡

简介

连续镀锡是镀锡工艺的一种，锡镀层稳定性好，耐腐蚀、抗变色能力强，镀层无毒、柔软，有很好的可焊性和延展性，因此在工业上有广泛的应用。连续镀锡的镀层基本无孔，能抵抗大多数形式的腐蚀，密封的情况下，微薄的锡层能有良好的保护作用并且与有机物生成的产物没有毒，因此连续镀锡常用于钢带材的生产和制罐行业1。

铜带连续镀锡各种变压器都有各自不同的接线片，由于变压器品种规格繁多，接线片的规格也甚繁杂。接线片是用0.3毫米紫铜带制成，并在使用之前进行镀锡。为此目的在镀锡前，要将宽窄不同，长短不等的各种接线片，再经过酸洗之后进入镀锡槽。镀锡后，经水洗、干燥，最后再用人工恢复原状。

这样，不但电镀工人劳动强度大，效率低，而且还跟不上产品装配的需要。又因铜皮较薄，边角锋利容易割伤手指。同时在酸洗、电镀过程中，由于铜片的抖动，会使酸、碱液飞溅出来，因此，很不安全。还有一个缺点，就是接线片端基部的夹紧力较大，镀层很不均匀，甚至漏镀，而且片间还不可避免的残留有酸、碱余液，会使端首先腐蚀，从而污染变压器油。所以接线片的这种加工工艺是一个少、慢、差、废的方法，一直沿用多年。

铜带经连续镀锡后，镀层均匀，结合力好，锡层细腻洁白，经240小时盐雾试验，抗腐蚀性能良好。铜带连续镀锡工艺已经采用三年多，质量稳定2。

离子交换技术在连续镀锡线上的应用离子交换和膜分离都是重要的化工分离过程。基于高分子聚合物材料的荷电特性，离子交换树脂和离子交换膜能够进行离子物系的分离、分级，在清洁生产、环境保护方面发挥了重要作用，涉及金属加工、冶金、医药、电力、汽车、原子能、精细化工、绿色化工等多个大型及重点行业。近年来国内高品质薄镀层的镀锡板生产技术有了长足进步，产能增长迅猛。

大型连续电镀锡生产线镀液成分的在线控制更加严格，对镀液回用和废液处理的要求更加苛刻。若在线离子交换技术能够有效并规模化应用于高速电镀锡线的镀液维护，将有利于保证镀液关键组分的含量在更小范围内波动，从而更好地控制镀层厚度和均匀性，提升镀锡板的表面质量，同时减少传统批处理方式产生的大量含重金属离子废液。随材料科学的发展，工业膜产品更新换代加速，为离子交换技术工业化、组件化应用于大型生产线提供了更好的应用基础和值得借鉴的应用经验。

电镀锡板电镀锡板属于冷轧深加工的高端产品，是高附加值的新型耐蚀材料，也是调整我国冶金产品结构的重要内容之一。由于无毒、耐蚀性好，电镀锡板已广泛应用于食品包装、饮料包装、医药、化工包装等行业，前景十分良好。近年来国内镀锡板的表观消费量一直稳定在200万t 以上，出口量逐年增加，主要面向东南亚、中东地区市场，并出口到意大利、澳大利亚、美国、荷兰等国，部分取代了原日本、欧洲等钢铁业发达国家的市场份额。

从技术发展趋势来看，镀锡板产品和锡镀层都在往薄板薄镀层方向发展，技术水平要求更高的不溶性阳极电镀锡机组顺应了这种趋势。该类生产线生产技术复杂、难度大，是冶金行业电镀锡薄板制造领域的高水平生产线。其主要工艺段包括脱脂、电解酸洗、电镀锡、软熔、钝化、涂油等6 个单元，其中脱脂、酸洗、电镀、钝化单元都以化学或电化学过程为主，需要复杂的线上设备和线下循环或补充共同完成单元功能。

离子交换技术的应用重点和研究趋势主要在最关键的电镀锡单元。钢带进入镀锡槽后，在外加电场作用下，电解液中的锡离子不断沉积到带钢表面，完成镀锡，再进入下个工艺段。镀液中消耗的锡离子则通过外部线下溶锡系统补充，以使电解液中的锡离子含量稳定在适宜范围内。镀液会受Fe 元素污染，镀液需要定期替换更新或排放3。

在镀锡系统中的应用镀锡液中的Sn2+在电镀过程中不断沉积到钢带表面，并随钢带运行而被带出电镀单元。必须向镀液中不断补充Sn2+，才能使Sn2+含量维持在合适的工艺范围内。用于补充Sn2+的设备为溶锡装置。在新型高速连续电镀锡线上，采用不溶性的阳极生产工艺时，Sn2+的补充通过镀液在镀槽和溶锡系统之间的循环来实现。近年来主要采用溶氧法的工艺，溶氧装置在一定压力、温度等工艺条件下，通过控制锡粒的氧化速率，达到尽量稳定、连续地提供Sn2+的效果，从而维持镀液中的Sn2+含量。控制过程需要建立氧气流量、通氧时间与Sn2+含量之间的平衡模型。实际应用中发现，此方法的缺点是氧化效率不高，均匀性不好，造成部分锡粒过氧化而生成Sn4+，使得锡泥量较多，锡损失大。因此在行业内的技术开发领域，如何提升反应的

均匀性和减少锡的损失是倍受瞩目和亟待解决的问题。

有关连续高速电镀锡线的镀液体系，其最新的研究方向已经指向与膜技术和电渗析领域。电化学过程在控制氧化反应的精确程度上有很大优势。随镀锡板产品向薄镀层方向发展，传统的板带镀锡量由主流规格的5.6 g/m2、2.8 g/m2 朝着更薄的要求走，某些下游产品已经要求原材料镀锡板的镀锡量为1.0 g/m2 以下，甚至是0.2 ~ 0.4 g/m2 的超薄镀层镀锡板，因而对镀锡线的要求更加苛刻，包括更优的表面质量、更高的电流效率、更好的工艺和机械稳定性以及更加经济环保。离子交换膜和电渗析技术应用于镀锡线的早期理论研究始于上世纪七八十年代，以日本和美国的研究为主。

新一代的电解溶锡研究以工业化为目的，考虑到镀锡生产的高速和连续性，对离子交换膜的特性要求较高，主要考察因素应当包括导电能力(允许电流密度)、膜的强度、抗污染性能、低槽压、装备的组件化设计2。

总结与展望离子交换技术在镀锡上的应用研究起步较早，因受制于材料特性和能源电力成本，而尚未达到大规模应用的程度。但其在相近行业的生产线上，如金属加工行业的废酸回收、重金属离子的分离，有精制要求的分离过程等领域，大型高水平不锈钢及钛材酸洗的酸液在线回收等方面，都有了成熟的研究或成功的工业化应用。随着镀锡线生产技术的迅速发展，近年来高速和薄镀层的镀锡生产技术有了飞跃发展，生产线数量和生产能力也迅猛增长。国际工业膜大公司的产品更新换代越来越快，国内外对连续高速镀锡线的离子交换技术研究又进入了新的发展时期，从工艺研究到装置设计、工业化方面推进。离子交换材料和分离技术因具有在线处理、精准控制及环保高效等特性，有望成为未来几年内推动高速镀锡线镀液净化和溶锡工艺进步的关键突破点之一2。