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镀锡板表面小白点原因分析

放大字体  缩小字体发布日期:2012-11-23  浏览次数:1968
核心提示:通过对镀锡板表面产生的小白点进行扫描电镜和能谱分析,观察小白点缺陷处的微观形貌和存在的元素种类,初步确定小白点形成的原因。
 

孙悦庆,朱国和 ,杨洁

(1.宝钢股份冷轧薄板厂,上海200431;2.上海三益建筑设计有限公司,上海200050)

摘要:通过对镀锡板表面产生的小白点进行扫描电镜和能谱分析,观察小白点缺陷处的微观形貌和存在的元素种类,初步确定小白点形成的原因。’模拟电镀试验表明:带钢表面的氧化物、油污以及黏附的橡胶是产生小白点缺陷的原因。

关键词:镀锡板;小白点;氧化物;油污;橡胶

中图分类号:TQ 153 文献标识码:A 文章编号:1000-4742(2012)04-0004-03

O前言

镀锡板具有良好的耐蚀性、一定的强度和硬度、成型性好、易焊接、锡层无毒无味、能防止铁溶进被包装物、表面光亮、印制图画可以美化商品等特点,目前已在食品罐头工业和包装材料中得到广泛的应用。所谓小白点缺陷,就是指在镀锡板表面出现灰白色、不光亮的斑状缺陷。小白点的产生,不仅影响了镀锡板表面的美观,而且对镀锡板的性能也存在影响,在小白点位置,镀锡板的耐蚀性大大降低。

1金属表面脏物的影响

带钢在前处理过程中会受到各种污染,在其表面上会残留各种类型的油脂、金属粉屑、灰尘、粉垢以及操作者的手汗、指纹等[1]。这些脏物对电镀的影响往往有以下几个方面:(1)使镀层结合力不良,常出现脱皮、起泡、发花等现象;(2)使镀层出现凹洞、斑点和斑纹等,造成镀层不光亮或光亮不均匀;(3)影响镀层的性能,使镀层的脆性增加,耐蚀性下降;(4)使制品表面局部或全部无镀层。

2 小白点微观形貌及能谱分析

小白点内部锡的质量分数较低,大多存在漏镀现象。由于局部镀锡部位绝缘导致锡层不能顺利地沉积于带钢表面,宏观看来就形成了小白点。对不同形貌的小白点分别进行扫描电镜和能谱分析。

2.1点状小白点

 


 

图1和图2分别为点状小白点的SEM形貌和EDS谱图。由图1可知:点状小白点呈散点状分布在带钢表面。由图2可知:点状小白点处除了有铁元素和锡元素存在外,还有大量的氧元素存在,说明该处存在铁的氧化物。

模拟带钢在轧制过程中轧入氧化物的情况。样品经碱洗、酸洗和水洗后进行电镀,所得镀层的SEM形貌和EDS谱图,分别如图3和图4所示。

 


 

由图3和图4可知:镀层表面产生缺陷,缺陷内部存在大量的铁元素和氧元素,而锡元素很少。可见该缺陷部位存在大量的铁的氧化物,使得该部位很难镀上锡。

一种情况是带钢在酸洗过程中发生欠酸洗,其表面残留有少量的氧化物,在轧制过程中氧化物被轧人钢板表面,降低了该区域的电导率,使得该局部区域无法镀上锡[2]。另一种情况是带钢在存放过程中被锈蚀,而在清洗时由于清洗能力的不足,无法将这些氧化物彻底清除,从而导致小白点的形成。

2.2块状小白点

 


 

图5和图6分别为块状小白点的SEM形貌和EDS谱图。由图5可知:块状小白点呈块状分布在带钢表面,其形状不规则。由图6可知:块状小白点处除了镀锡量明显不足外,还存在碳元素,说明此处存在有机物。该有机物可能与镀锡板表面被油污污染有关。

模拟带钢表面存在油污的情况。样品经碱洗、酸洗、吹干后,在其表面擦拭少量机油,然后对样品进行电镀,所得镀层的SEM形貌和EDS谱图,分别如图7和图8所示。

由图7和图8可知:小白点处锡的质量分数很低,并且存在碳元素。试验结果与之前的分析结果相吻合,由此可以确定带钢表面油污是产生小白点缺陷的原因之一。

分析油污的来源,主要有三种情况:(1)镀液中的添加剂在极板附近高电流的作用下发生化学反应,生成油脂状的物质[3];(2)机械设备中的各种润滑油在使用过程中进入镀液,污染带钢表面;(3)带钢在冷轧过程中,冷轧乳化液中的油污在轧辊的作用下进入钢板表面,若在碱洗除油时未清洗干净,将使带钢表面带油。

2.3长条状小白点

图9和图10分别为长条状小白点的SEM形貌和EDS谱图。由图9可知:长条状小白点在带钢表面呈长条状分布,其长短和宽窄不一。由图10可知:长条状小白点处除了有铁元素和少量锡元素存在外,没有其他元素存在。将镀层脱除后,再次进行能谱分析,试验结果,如图11所示。由图11可知:长条状小白点脱锡后,出现了氯元素。通过对现场生产情况的了解,氯元素来源于生产中的胶辊材料。

 


 

胶辊经过一段时间的使用,被氧化腐蚀,表面发黏、开裂。在传送带钢的过程中,带钢表面黏附辊印或者与胶辊摩擦,使其表面局部绝缘。在实验室中模拟此种情况。样品经碱洗、酸洗、吹干后,从已经失效发黏的胶辊上取出一块橡胶,将其与清洗后的样品摩擦,然后对样品进行电镀,所得镀层的SEM形貌和EDS谱图,分别如图12和图13所示。

 


 

由图12和图13可知:在擦拭了胶辊材料的部位,镀锡量明显不足,同时有氯元素存在。发黏的胶辊材料黏附在试样表面,导致小白点的产生。小白点的形貌与摩擦胶辊的位置有关,大部分呈现出沿传送方向的长条形状。

3结论

由于带钢表面黏附了某些绝缘物质,导致锡层不能顺利地沉积于带钢表面,宏观看来就形成了小白点。在生产过程中,影响锡层沉积的绝缘物质主要有氧化物、油污以及黏附的橡胶。为了防止小白点的产生,应该加强镀前碱洗和酸洗的力度,以及对镀液和辊系的管理。

参考文献:

[1]方景礼.电镀添加剂理论与应用[M].北京:国防工业出版社,2006:98-116.

[2]季思凯,王林.原板夹杂引起的镀锡板表面缺陷分析[Jl.物理测试,2003(5):30-34.

[3]宋强,蔡兰坤,范光杰,等,高速镀锡液中油污的形成机理[J].电镀与环保,2004,24(2):11-13.

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