改进了可焊性的表面处理钢带及其制造方法技术

本发明专利技术提出一种改进了焊接性能的表面处理钢带，其组成是：钢带，钢带表面的镀铬层，镀铬层上的镀锡层及镀锡层上主要由金属铬和水合氧化铬组成的铬酸盐覆盖层．上述表面处理钢带所经过的加工制造过程是：经清洗的钢带进行镀铬．水洗后，镀铬钢带在含有铬酸，硫酸，及硫酸盐或氟化物的电解液内，用不小于１０安倍／分米＋［２］的电流密度进行铬酸盐表面处理．（*该技术在2005年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术涉及一种改进了焊接性能的表面处理钢带或钢板，特别是接缝焊接性能的改善和其良好的抗腐蚀性能，而使这种钢带可用做罐头包装材料。本专利技术也涉及生产这种表面处理钢带的加工制造方法。最常用的食品罐装材料是镀锡钢带。过去常应用一般的焊接法来进行罐体接缝焊接，但由于常用的焊料中含有毒性的铅成分，因此现在普通改用纯锡焊接法。但纯锡焊接也有一定缺点，在技术上，因在锡焊时产生表面浸润现象而使焊接困难，此外由于锡比较昂贵，生产费会因此提高。近年来，食品工业上发展了各种装罐材料，如：聚乙烯、铝、玻璃、经加工的纸质等。这些材料既价廉而有竞争力。此外尽管镀锡的钢带具良好的抗腐蚀性能，然而它需要电镀重达2.8-11.2克/米2的锡层，因此耗费大而使其难于与其他装罐材料竞争。为克服镀锡钢带装罐材料的缺陷，近年来已广泛地应用了电阻焊接罐体的新技术来取代普通的焊接方法。目前对于能够应用电阻焊进行焊接的装罐钢材的需要仍很迫切。除镀锡钢材之外，还有一类不含锡而经过铬酸盐表面处理的钢材装罐材料，这种无锡质钢材用电解法进行铬酸盐表面处理后，可在钢材表面形成金属铬和水合氧化铬覆盖层。但由于覆盖层有相当份量的氧化铬，而它的电阻相当高，因此经过铬酸盐表面处理后的钢材在焊接时难于生成足够稳固的焊接接缝，虽然生产这种钢材较经济，但也不适于用作装-->罐材料。针对制罐钢材不能满足焊接要求的难题，曾提出过各种的解决方法例如镀镍钢材的应用，其中比较典型的是由美国钢铗公司（NationalSteelCorporation）所提出的“NickelLite”方法。它是将钢带镀上一层厚变为0.5克/米2的镍层，然后经过一般的铬酸盐表面处理过程。但是当这钢材用30米/分或更高的速度进行焊接时，由于这种镀镍钢材对防腐涂层的附着力和焊接性能都较差，因此这种钢材的应用受到限制。另外一个例子是由美国琼斯及劳克林钢铁公司（Jones&LaughlinStulCorporation）所提出的“锡合金”（TinAlloy）钢材的应用。它是在钢带上电镀一层厚度为0.6克/米2的锡，经过熔锡后，进行一般的铬酸盐表面处理过程。但是这种钢带的防腐蚀性能，对防腐涂层的附着力和焊接性仍都比较差。总的来说，可进行电阻焊接的制罐板材必须具备改良的焊接性能和防腐涂层后的抗腐蚀性能，对於这些性能要求，将予以详细说明。首先它必需有相当大的可应用焊接电流范围，而在此焊接电流范围之内进行焊接之后，焊接部位必须有足够的焊接强度，而且不致产生诸如“溅焊”（Splash）等焊接缺陷。此外，进行焊接的罐体经敷涂防腐涂层之后再装入不同的食品，而为了有效地发挥与食品接触的防腐涂层的防腐作用，涂层下的钢材镀层必须与防腐涂层有相当高的结合牢度。另外，防腐涂层难免会产生缺陷，因此，涂层底的钢材本身必须有足够的抗腐蚀性能。本专利技术的一个目的是提供一种新型的、改进了各种性能的表面处理钢带。这种钢带可进行罐体的接焊，而且避免了以上所述的许多缺陷。它不但具有改进的焊接性，而且经防腐涂层后，具有良好的抗蚀性，及对防腐涂层的良好附着力。-->本专利技术的另一目的是，提供一种对所述的装罐钢材进行表面处理的简便、经济的加工制造方法。根据本专利技术的第一方面要求，所提出的改进了焊接性能的表面处理钢带具有以下组成：钢带，钢带表面的金属铬镀层，镀层重为50-150毫克/米2，镀铬层上的镀锡层，镀层重为50-400毫克/米2。镀锡层上的铬酸盐覆盖层，该覆盖层主要包含3-15毫克/米2的金属铬和3-15毫克/米2的水合氧化铬（以元素铬计）。按本专利技术的第二方面的要求，提供一种能生产改进了焊接性能的表面处理钢带，尤其是适用于装罐材料的钢带，其加工过程包括：清洗钢带，至少须清洗一个表面，电镀一层重50-150毫克/米2的铬层于清净的钢带表面，水洗镀铬钢带，电镀一层重50-400毫克/米2的锡层，所采用的酸性镀锡液中含有1.5-10克/升锡离子，PH小于0.5，水洗镀锡钢带，进行铬酸盐表面处理加工，其电解液中含有高达50克/升的铬酸和至少含有一种以下组分：硫酸，硫酸盐或氟化物。所用的电流密度至少是10安培/分米2。所生成的铬酣盐覆盖层主要包括3-15毫克/米2的金属铬和3-15毫克/米2的水合氧化铬（以元素铬计）。本专利技术中比较适宜采用的实施方法中，所应用的酸性镀锡液含有盐酸或硫酸（或其混合酸），而且应用了不溶性的阳极。附图1表示：经焙烧（210℃，20分钟）后的合金中所含的锡量和其底层的镀铬量的对应关系。附图2表示：经防腐涂层后，各种镀层的抗蚀性能。不同的抗腐蚀-->性能则通过镀锡层上的金属铬含量和水合氧化铬（以元素铬计）的含量之间的对应关系表示出来。实验证明，金属锡的存在是使装罐钢材取得良好的接缝焊接性的保证。这点是通过对各种钢材经过电阻焊接，尤其是经过对现在在制罐工业上广泛采用的“苏托利焊接法”（“Soudronic    Welding”）为代表的电阻线接缝焊接法进行了广泛实验研究之后得出的结论。具体来说，由于金属锡的熔点相当低，它在进行焊接时极易熔化，并且在焊接压力下易于扩散，因而能增大钢材焊接接缝的接触面积，从而有利于接触焊面的熔结。而目因局焊接电流过高而产生的“溅焊”（Splash）也可避免。此外，由于产生稳固的焊接接缝，可提供较大的适用焊接电流范围。常用的＃25号锡片，含有高达2.2克/米2的纯锡，因此具有较大的适用焊接电流范围。经过对金属锡含量和焊接性能的相互关系进行深入研究，则可发现到，虽然采用高达40-60米/分的高速焊接，若含锡量大于50毫克/米2（最好大于100毫克/米2），则可使用大范围的适用焊接电流。虽然已知在钢材表面镀上一层不少于50毫克/米2的镀锡层能获得令人满意的焊接性能，然而在实际上仍有一定问题。由于在进行焊接之前，镀锡钢带必需经过防腐涂层，而这种涂层需要经过焙烧和淬硬，因而可能便锡和底层钢质所含的铁生成合金。一般涂层的焙烧温度是170-220℃，在该温度下，具FeSn2组成的铁一锡合金就易于产生。而由于FeSn2合金的熔点相当高，因此降低了金属锡本身固有的有助于焊接的作用。为取得良好的焊接性能，以及抵销涂层焙烧所产生的合金化所带来的不利因素，镀锡层就必需额外地增加厚度，这样在经济上自然是不合算的。为解决焙防腐涂层产生锡一铁合金的难题，对此进行了研究和实验-->通过一系列实验，可发现到，如在镀锡层和基体钢材之间加入金属铬层则可有效地防止铁一锡合金的产生。如附图1所示，将金属锡在210℃，20分钟焙烧条件下所生成的铁一锡合金中的锡含量和其底层的金属铬含量之间的对应关系描绘出来，则可看出，加入一定量的金属铬镀层可以有效地防止焙烧时产生铁一锡合金。另外，金属铬本身具有很高的抗腐蚀性能，因而它具有防止铁一锡形成合金和改善抗腐蚀性能的双重作用。如果将钢带镀铬以后再锡锡，不但能使昂贵的锡得到有效应用之外镀层的抗蚀性能也可以提高。虽然上层的镀锡层能提供良好的焊接性，但进行防腐涂层焙烧时，在表面能产生氧化锡，从而降低了防腐涂层的附着力，也使涂层后的抗蚀性能降低。尤其是当罐头内所盛装的食品中有含硫的氨基酸时，就能产生硫化物腐蚀。这是一种能在罐头内壁产生的含锡的硫化物黑斑。为防止硫化物本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种改进了焊接性能的表面处理钢带，其特征在于其组成是：钢带，钢带表面重５０－１５０毫克／米↑〔２〕的镀铬层，镀铬层上重５０－４００毫克／米↑〔２〕的镀锡层，镀锡层上的铬酸盐覆盖层，它主要是由３－１５毫克／米↑〔２〕的金属铬及３－ １５毫克／米↑〔２〕的水合氧化铬（以元素铬计）所组成。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 1984-11-29 59-2523551、一种改进了焊接性能的表面处理钢带，其特征在于其组成是：钢带，钢带表面重50-150毫克/米2的镀铬层，镀铬层上重50-400毫克/米2的镀锡层，镀锡层上的铬酸盐覆盖层，它主要是由3-15毫克/米2的金属铬及3-15毫克/米2的水合氧化铬(以元素铬计)所组成。2、改进了焊接性能的表面处理钢带其特征是所经过的加工制造过程包括：清洗钢带表面，电镀重为50-150毫克/米2的铬层于清净的钢带表面，水洗镀铬钢带，电镀重为50-400毫克\...

【专利技术属性】
技术研发人员：中小路尚匡，望月一雄，市田敏郎，
申请(专利权)人：川崎制铁株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]