镀锡钢板的钝化工艺制造技术

本发明专利技术涉及镀锡钢板的钝化工艺。特别地，本发明专利技术涉及镀锡板的不含Cr钝化工艺，其按顺序包括以下步骤：a.使所述镀锡板在含有至少一种碱金属硫酸盐的水溶液中经受至少一次阴极电解处理以获得具有小于6mC/cm

Passivation process of tinplate

【技术实现步骤摘要】
镀锡钢板的钝化工艺本专利技术涉及镀锡钢板的钝化工艺。特别地，本专利技术涉及具有低环境影响的电解钝化工艺，其允许获得钝化的镀锡钢板，在该镀锡钢板上能够使另一涂层例如涂料层、墨或聚合物膜以优异的粘附程度粘附。使用根据本专利技术的钝化工艺获得的钝化的镀锡钢板可有利地用于制备钢包装例如用于包装食物产品、化学和化妆产品的容器。镀锡钢板(下文中“镀锡板”)是通过冷轧获得的钢片材，通常具有至多最大约0.5mm的厚度，使用薄锡层涂覆在两面上，其具有保护钢免于腐蚀的功能。锡涂层通常由金属性锡电解沉积在钢片材上制成。由于暴露于空气，在锡涂层的表面上存在薄的氧化物层。镀锡板主要用于制备包装，特别是用于人和动物消费的食物产品罐、用于化学产品的包装、用于气溶胶的容器、饮料罐，和用于制备所述包装的部件例如封口、盖、底部等。通常，镀锡板具有高耐蚀性、对酸稳定性和良好可加工性。对于一些应用而言，例如对于制备用于食物产品的包装而言，镀锡板的表面还提供有额外的涂层例如涂料层(例如环氧涂料、丙烯酸类涂料等)或层合聚合物膜(例如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚丙烯(PP)膜等)以确保对于仅锡涂层而言更好的保护容器的表面免于腐蚀。在镀锡板制备工艺结束时并且在其用于制备包装之前，通常将涂料、墨和涂覆聚合物膜施加至镀锡板。因此，在包装的制备工艺中，这些涂层经历机械加工(例如拉延和拉伸)，如果对镀锡板的表面没有良好的粘附性，其可引起劣化或从镀锡板的表面脱落(剥离)。此外，在一些应用中，包装在用内容物填充之后经受热处理(例如巴氏杀菌、消毒)，这可通过例如形成气泡(起泡)破坏涂层或引起涂层脱落。为了改进对侵蚀性化学品侵蚀的抵抗力和涂层与镀锡板的粘附性，在现有技术中已知通过在镀锡板的表面上沉积薄铬层的方式使镀锡板经受通常为电解类型的铬钝化处理。然而，近些年，由于对于限制使用环境有害物质(例如铬和镉)而言提高的要求，强烈地感受到需要具有低环境影响的处理工艺作为对铬钝化工艺的替代，其仍然保证涂层与镀锡板适当的粘附程度。在现有技术中已知没有使用铬化合物的一些钝化工艺，所谓的“不含Cr”工艺。例如，EP2180084A1和EP2557202A1描述不含Cr的钝化工艺，使用该工艺在镀锡板上沉积含有锆的表面涂覆层，其保证后续涂层例如涂料和聚合物膜的优异粘附性。特别地，EP2180084A1描述钝化工艺，其包括第一处理步骤，通过在碳酸氢钠的水溶液中阴极电解处理的方式，以部分去除在镀锡板的表面上原始存在的锡氧化物层，直至将其减小至0-3.5mC/cm2范围内的厚度层(通过电解剥离法的方式测量的厚度)，然后是第二钝化处理步骤，在该步骤中使镀锡板在硫酸锆的水溶液中经受阴极电解处理以形成含有主要为氧化物和氢氧化物形式的锆的涂覆层(钝化层)。在第三步骤中，然后使锆钝化的镀锡板在热水中经受洗涤以减小在含有锆的层的表面上存在的硫酸根离子的量，优选至多硫酸根离子的每单位面积的重量值小于7mg/m2，因为以相对高的量存在硫酸根离子负面地影响涂层与含有锆的钝化层的粘附性。EP2557202A1描述钝化工艺，其包括第一处理步骤，通过在碳酸钠或碳酸氢钠的水溶液中阴极电解处理的方式或者通过浸入硫酸水溶液，以部分去除在镀锡板的表面上存在的锡氧化物层，直至将其减小至0-3.5mC/cm2范围内的厚度层，然后是第二步骤，在该步骤中使镀锡板在含有锆化合物的碱金属硫酸盐的水溶液中经受阴极电解处理以形成含有锆的钝化层。然后在第三步骤中使镀锡板经受在热水中洗涤以减小在含有锆的钝化层的表面上存在的硫酸根离子的量，优选至多硫酸根离子的每单位面积的重量值小于7mg/m2。考虑到前述现有技术，申请人着手解决提供镀锡板钝化工艺的主要目标，该镀锡板钝化工艺为不含Cr类型，即不使用铬化合物，但尽管如此保证涂层例涂料、墨或层合聚合物膜的高粘附性。在申请人自己的研究过程中，申请人观察到涂层与具有锆化合物的钝化的镀锌板(例如使用以上所述已知工艺可获得的)的粘附程度受到在含有锆的钝化层的表面上可能存在碳酸根离子以及现有技术中已知的存在硫酸根离子的影响。因此，设想在含有碳酸根离子和碳酸氢根离子(下文中通常称为碳酸根离子)的水溶液中电解预处理的本领域已知的钝化工艺具有涉及如果没有仔细控制碳酸根离子的浓度，在最终产品中涂层粘附性问题的缺点。此外，在已知的钝化工艺中存在不能够适当控制厚度减小的过程的缺陷，该已知的钝化工艺设想通过浸入硫酸水溶液中减小锡氧化物层的厚度的预备步骤。事实上对于电解处理而言，在浸入预处理中基本上仅可调节浸入持续时间和浴中的硫酸浓度：如果硫酸浓度太高，存在在处理之后锡层劣化并且锡层在整个表面上没有均匀厚度的风险，随之而来的是涂层粘附性的问题；如果硫酸浓度太低，则用于处理所需的时间变得过长。此外，通过浸入硫酸水溶液中的预处理需要用水非常精确地洗涤镀锡板的后续步骤，结果提高了能量和原材料的消耗，并且使用了更庞大的设备。申请人现在发现了可至少部分通过镀锡板的不含Cr的钝化工艺来克服将在以下描述中显得更明显的现有技术的前述的和其它的缺陷，该镀锡板的不含Cr的钝化工艺允许获得涂覆有含有锆的钝化层的镀锡板，在该工艺中通过在基本上没有碳酸根离子的情况下在至少一种碱金属硫酸盐的水溶液中阴极电解处理的方式进行预备处理，用于减小在未钝化的镀锡板上存在的锡氧化物层的厚度；在后续步骤中，使如此处理的镀锡板在含有至少硫酸根离子和锆离子的水溶液中经受第二阴极电解处理以形成含有锆的钝化层。在用于减小初始锡氧化物层的电解处理中使用以硫酸根离子为基础的电解液避免将过量的碳酸根离子引入钝化工艺；这使在最终钝化的镀锡板上控制碳酸根离子的量更容易。此外，在碱金属硫酸盐的水溶液中电解进行的用于减小锡氧化物层的处理，除了比通过浸入硫酸溶液的处理更迅速和更容易控制之外，还容易进行并且不需要如在使用硫酸水溶液的工艺的情况下那样采用用于操作者的特殊的安全系统或用于设备的防腐蚀材料。根据第一方面，本专利技术因此涉及镀锡板的钝化工艺，其按顺序包括以下步骤：a.使所述镀锡板在含有至少一种碱金属硫酸盐的水溶液中经受至少一次阴极电解处理以获得具有小于6mC/cm2厚度的锡氧化物表面层；b.使所述镀锡板在含有至少硫酸根离子和锆离子的水溶液中经受至少一次阴极电解处理以在所述锡氧化物表面层上形成含有锆的钝化层。根据第二方面，本专利技术涉及用于制备涂覆的镀锡板的工艺，其按顺序包括以下步骤：-提供钝化的镀锡板，该镀锡板包含使用前述钝化工艺获得的含有锆的钝化层；-在所述含有锆的钝化层上施加至少一个涂层，该涂层选自：涂料层、漆层、釉层、墨层和聚合物材料膜。出于本说明书和所附权利要求书的目的，动词“包含”和由其衍生的所有术语还包括动词“构成”和由其衍生的所有术语的含义。本说明书和所附权利要求书中表示的界限和数值范围还包括提到的一个或多个数值。此外，必须认为明确地包括界限或数值范围的所有值和子范围，如同已经明确地提到它们一样。按照根据本专利技术的工艺的钝化的镀锡板是有机涂层(例如涂料、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.镀锡板的钝化方法，其按顺序包括以下步骤：/na.使所述镀锡板在含有至少一种碱金属硫酸盐的水溶液中受到至少一次阴极电解处理以获得具有小于6mC/cm

【技术特征摘要】
20180924 IT 1020180000088611.镀锡板的钝化方法，其按顺序包括以下步骤：
a.使所述镀锡板在含有至少一种碱金属硫酸盐的水溶液中受到至少一次阴极电解处理以获得具有小于6mC/cm2的厚度的锡氧化物表面层；
b.使所述镀锡板在含有至少硫酸根离子和锆离子的水溶液中经受至少一次阴极电解处理以在所述锡氧化物表面层上形成含有锆的钝化层。


2.根据权利要求1所述的方法，其中所述锡氧化物层具有小于5mC/cm2、优选在0.5-3.0mC/cm2范围内的厚度。


3.根据权利要求1所述的方法，其中在所述含有锆的涂覆层的表面上碳酸根离子和碳酸氢根离子的总量等于或小于20mg/m2。


4.根据权利要求1所述的方法，其中在所述含有锆的涂覆层的表面上硫酸根离子的量等于或小于20mg/m2。


5.根据权利要求1所述的方法，其中所述含有锆的钝化层中锆的量在5-15mg/m2的范围内。


6.根据权利要求1所述的方法，其中步骤a的水溶液中的碱金属硫酸盐的浓度在30-150g/l的范围内，优选在40-100g/l...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·玛丁尼，G·阿斯滕戈，A·詹内蒂，
申请(专利权)人：特诺恩股份公司，
类型：发明
国别省市：意大利;IT