钝化镀锡钢带材的方法和生产所述钝化的镀锡钢带材的设备技术

本发明专利技术涉及在电沉积一个或多个锡层之后或在任选软熔一个或多个电沉积的锡层之后钝化镀锡钢带材的方法，和生产所述钝化的镀锡钢带材的设备。带材的设备。带材的设备。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】钝化镀锡钢带材的方法和生产所述钝化的镀锡钢带材的设备
专利

[0001]本专利技术涉及在电沉积一个或多个锡层之后或在任选软熔一个或多个电沉积的锡层之后钝化镀锡钢带材的方法，和生产所述钝化的镀锡钢带材的设备。
[0002]专利技术背景
[0003]镀锡钢(tinplate)是轻型冷轧低碳钢片材或带材，在两个面上用商业纯的锡涂覆以保护钢片材免于腐蚀，其主要使用在包装工业中。通常在连续生产线中，通常电解沉积锡层。
[0004]镀锡钢在一种材料中结合钢的强度和可成形性与锡的耐腐蚀性、可焊接性和良好的外观。在这个宽泛描述内，今天存在极宽范围的产品，经定制以满足最终使用需要。钢基材的生产和其随后用锡涂覆彼此独立，使得理论上可将钢中任何一组性质与任何锡涂层组合。根据所选择的牌号和它的加工方式并严密地控制用于镀锡钢的钢组成，可生产具有不同可成形性(“状态(temper)”)的各种类型。镀锡钢以从大约0.10mm至0.49mm的一系列钢厚度销售。钢可涂覆有不同厚度的锡。可在两个面上产生甚至不同的厚度(有差别的涂层)以满足容器的内表面和外表面处不同的条件。对于不同的应用还产生各种表面光洁度。
[0005]锡以具有轻微金属光泽的发白涂层沉积。当需要时，通过感应或电阻加热(或组合)使其软熔以产生明亮的镜面状光洁度。这种软熔工艺通过形成不活泼的锡
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铁合金层来增强产品的耐腐蚀性。大多数DWI镀锡钢(拉拔薄壁的(wall ironed))不是软熔的，并这对于许多制造商来说可为输出的重要部分。
[0006]镀锡钢和特别是软熔的镀锡钢在表面上具有薄的氧化锡膜，如果不处理则其可在储存期间在厚度方向上生长。为了改进抗蚀性和与有机涂层的粘附，向带材施加化学或电化学钝化。几十年来最常见形式的钝化涉及在50和85℃之间的温度下在重铬酸盐或含有重铬酸盐的铬酸溶液中阴极处理。这种处理沉积铬及其水合氧化物的络合层，这抑制锡氧化物的生长，防止变黄，改进漆粘附和最小化被硫化合物染色。重铬酸盐或铬酸溶液含有Cr
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，因为它们是有害的，尤其在金属产品意图用于食品工业的情况下，这些解决方案逐渐被反对。如果可得到替代方案，EU法规(REACH)禁止使用这些解决方案。
[0007]当镀锡钢用于制备保存食品的容器(罐)时，钝化必须防止在镀锡钢或由此制成的食品容器的储存过程中氧化锡层的生长过于强烈，直至它涂覆有保护层并随后直至消耗了保存的内容物。另外，钝化应防止镀锡钢表面变色。例如当将容纳含硫物质的罐灭菌时出现这样的变色，因为如果没有充分钝化，硫与涂覆钢表面中的锡反应。由于包装表面的褪光变色(大理石花纹)或金色变色，消费者可能产生内容物被污染的想法。也可出现保护层的粘附问题，并且这些可通过涂覆钢片材的钝化避免。此外钝化必须保证在填充有食品之后金属容器耐食物中含有的酸。如果镀锡钢的钝化不充分，则罐内容物中这样的酸阴离子可引起容器内保护层的脱层，并腐蚀下面的镀锡钢。
[0008]EP2802688公开了钝化镀锡钢的表面的方法，其中在镀锡之后将表面阳极氧化以便形成基本上由四价氧化锡组成的氧化物层，之后施加不含铬的后处理剂的液体0溶液。EP2802688中的方法宣称镀锡钢的耐腐蚀性和耐与硫反应性可由使用不含铬的后处理剂后
处理之前的阳极氧化大幅提高。通过阳极氧化在镀锡钢带材表面上产生具有层厚度在nm范围内的氧化物层。氧化物层基本上是四价氧化锡(SnO2)层。宣称在这个氧化物层上沉积的不含铬的后处理剂的薄表面层保护镀锡钢带材的表面完全且有效地抗腐蚀和抗与硫反应。
[0009]现有技术方法的问题在于1)带材的氧化在带材的宽度上不均匀，导致在带材的宽度上保护镀锡钢表面抗腐蚀和抗与硫反应的差异，以及钢带材上的锡层和另外的保护层之间粘附的差异，并且在于2)在已经存在不明确的氧化物层顶部形成新施加的氧化物层。
[0010]专利技术目的
[0011]本专利技术的目的是提供在电沉积一个或多个锡层之后钝化镀锡钢带材的方法，其具有在镀锡钢带材的宽度上改进的氧化物层均匀性。
[0012]本专利技术的目的还是提供在电沉积一个或多个锡层之后钝化镀锡钢带材的方法，其具有在钢带材上的锡层和另外的保护层之间改进的粘附均匀性。
[0013]本专利技术的目的还是提供在电沉积一个或多个锡层之后钝化镀锡钢带材的方法，其具有在镀锡钢带材的宽度上改进的耐腐蚀性和耐大理石花纹。
[0014]本专利技术的目的还是提供在电沉积一个或多个锡层之后钝化镀锡钢带材的方法，其为对使用重铬酸盐或铬酸溶液的替代。
[0015]专利技术描述
[0016]通过根据权利要求1的方法来实现本专利技术的目的。通过从属方法权利要求2至13提供优选实施方案。
[0017]现在将借助于特别且非限制性的实施方案来进一步解释按照本专利技术的方法。本文以下提到的任何范围具有根据本专利技术方法的普遍适用性，并且不限于以下实施方案，并还是可独立适用的。
[0018]在按照本专利技术的实施方案的第一步骤中，在至少50m/min的速度下运行的连续电解镀锡生产线中进行在冷轧钢带材(黑钢板)上电解沉积锡层。在一侧或两侧上涂覆有锡层之后黑钢板变为镀锡钢。目前高速工业电解镀锡生产线可运行至多达约750m/min的速度。在沉积锡层之后将镀锡钢加热至大于锡熔点(232℃)的温度以便熔融锡层。作为熔融的结果，锡与来自钢带材的铁形成铁
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锡FeSn2金属间化合物。锡层的表面保留锡并在通过在水中淬火而固化之后变得非常有光泽。在新鲜的表面上立即形成新的氧化物层，并且这个氧化物层在储存期间保持生长，并在本专利技术的上下文中定义为预先存在的氧化物层。虽然如描述的将锡再熔是任选特征，但是大多数镀锡钢经历这样的再熔或软熔步骤。
[0019]在按照本专利技术方法的第二步骤中在含有充当电解质的碱性水溶液(其在这个实例中是碳酸钠溶液)的电化学处理槽(II)中完全阴极性去除锡上预先存在的氧化物层。镀锡钢以向下的方向(即入口道次是下行道次)借助于非传导性导辊(3)进入电化学处理槽。接近竖直槽中底部是镀锡钢带材反向运行的非传导性导向辊(sink roll)。在含有电解质(8)的槽(II)中提供电极(图1，附图标记6、7)(例如不锈钢阳极)。带材(1)在电极之间行进而不接触它们。在入口道次中的电极(阳极，6)和出口道次中的电极(阴极，7)之间通过整流器施加电势。结果是，当经过电极时，带材呈现电极的相反电荷。当在入口道次中经过阳极(6)时带材因此变成阴极性的并且当在出口道次中经过阴极(7)时带材变成阳极性的。在去除氧化物之后，由于本文以下解释的原因，在镀锡钢的整个宽度上锡层不再在它的表面上有氧化物层，即镀锡钢表面是纯的(裸露的)锡表面。
[0020]在借助于导辊使镀锡钢的运动方向反向之后镀锡钢开始在向上方向上的出口道次(即出口道次是上行道次)并且随后经过阴极且变成阳极性的。结果是，在由阴极性去除预先存在的氧化锡产生的纯的(裸露的)锡表面上在仔细控制的条件下新的氧化物层生长在钢带材上。去除预先存在的氧化物所需的电荷Q本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.在连续过程中钝化镀锡钢带材(1)的方法，其中在电沉积一个或多个锡层之后或在任选软熔一个或多个电沉积的锡层之后，镀锡钢带材(1)在入口道次进入电化学处理槽(2)中的碱性水溶液并在出口道次离开该碱性水溶液，其中在入口道次期间从镀锡钢表面阴极性去除在镀锡钢表面上任何预先存在的氧化锡层并且其中在出口道次期间随后立即阳极性再氧化该锡表面，其中用于从镀锡钢表面阴极性去除预先存在的氧化锡层的电荷为Q1，且其中用于阳极性再氧化镀锡钢的电荷为Q2，并且其中Q1<Q2，其中用于阳极性再氧化和预先存在的氧化锡层的阴极性去除所施加的电荷密度相同并等于Q2，并且为至少15C/m2，并且其中在离开该碱性水溶液之后漂洗并干燥经阳极性再氧化的镀锡钢。2.根据权利要求1所述的方法，其中用于阳极性再氧化所施加的电荷密度为至多100C/m2。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中阳极性再氧化的镀锡钢覆盖有具有以C/m2表示并代表将氧化物层还原为金属锡所需要的总电荷的厚度D的氧化物层，所述厚度通过D＝E
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A
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t与再氧化时间(t)和电流密度(A)相关，其中E是电化学反应的效率，并且其中D在15和100C/m2之间。4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中将不含铬的后处理剂的液体溶液施加至漂洗且干燥的经阳极氧化的镀锡钢表面以产生后处理的镀锡钢，其中不含铬的后处理剂选自以下的共聚物：丙烯酸酯、具有聚醚侧链的聚甲基硅氧烷、酸聚醚、具有杂环基团和酸的聚合物、含有络合金属氟化物阴离子与二价至四价阳离子的含水的液体化合物和聚合物质，优选其中不含铬的后处理剂包含氟钛酸盐和锆钛酸盐。5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中阳极氧化期间电流密度(A)为至少10A/m2，优选至少50A/m2，并更优选至少100A/m2。6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中阳极氧化期间电流密度(A)为至多4000A/m2，优选至多2000A/m2，并更优选至多1000A/m2。7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中从碱金属或碱土金...

【专利技术属性】
技术研发人员：M，
申请(专利权)人：塔塔钢铁艾默伊登有限责任公司，
类型：发明
国别省市：