連續(xù)鍍錫總結與展望

離子交換技術在鍍錫上的應用研究起步較早，因受制于材料特性和能源電力成本，而尚未達到大規(guī)模應用的程度。但其在相近行業(yè)的生產線上，如金屬加工行業(yè)的廢酸回收、重金屬離子的分離，有精制要求的分離過程等領域，大型高水平不銹鋼及鈦材酸洗的酸液在線回收等方面，都有了成熟的研究或成功的工業(yè)化應用。隨著鍍錫線生產技術的迅速發(fā)展，近年來高速和薄鍍層的鍍錫生產技術有了飛躍發(fā)展，生產線數(shù)量和生產能力也迅猛增長。國際工業(yè)膜大公司的產品更新?lián)Q代越來越快，國內外對連續(xù)高速鍍錫線的離子交換技術研究又進入了新的發(fā)展時期，從工藝研究到裝置設計、工業(yè)化方面推進。離子交換材料和分離技術因具有在線處理、精準控制及環(huán)保高效等特性，有望成為未來幾年內推動高速鍍錫線鍍液凈化和溶錫工藝進步的關鍵突破點之一 。2100433B

鍍錫液中的Sn² 在電鍍過程中不斷沉積到鋼帶表面，并隨鋼帶運行而被帶出電鍍單元。必須向鍍液中不斷補充Sn² ，才能使Sn² 含量維持在合適的工藝范圍內。用于補充Sn² 的設備為溶錫裝置。在新型高速連續(xù)電鍍錫線上，采用不溶性的陽極生產工藝時，Sn² 的補充通過鍍液在鍍槽和溶錫系統(tǒng)之間的循環(huán)來實現(xiàn)。近年來主要采用溶氧法的工藝，溶氧裝置在一定壓力、溫度等工藝條件下，通過控制錫粒的氧化速率，達到盡量穩(wěn)定、連續(xù)地提供Sn² 的效果，從而維持鍍液中的Sn² 含量?？刂七^程需要建立氧氣流量、通氧時間與Sn² 含量之間的平衡模型。實際應用中發(fā)現(xiàn)，此方法的缺點是氧化效率不高，均勻性不好，造成部分錫粒過氧化而生成Sn⁴ ，使得錫泥量較多，錫損失大。因此在行業(yè)內的技術開發(fā)領域，如何提升反應的

均勻性和減少錫的損失是倍受矚目和亟待解決的問題。

有關連續(xù)高速電鍍錫線的鍍液體系，其最新的研究方向已經指向與膜技術和電滲析領域。電化學過程在控制氧化反應的精確程度上有很大優(yōu)勢。隨鍍錫板產品向薄鍍層方向發(fā)展，傳統(tǒng)的板帶鍍錫量由主流規(guī)格的5.6 g/m²、2.8 g/m² 朝著更薄的要求走，某些下游產品已經要求原材料鍍錫板的鍍錫量為1.0 g/m² 以下，甚至是0.2 ~ 0.4 g/m² 的超薄鍍層鍍錫板，因而對鍍錫線的要求更加苛刻，包括更優(yōu)的表面質量、更高的電流效率、更好的工藝和機械穩(wěn)定性以及更加經濟環(huán)保。離子交換膜和電滲析技術應用于鍍錫線的早期理論研究始于上世紀七八十年代，以日本和美國的研究為主。

新一代的電解溶錫研究以工業(yè)化為目的，考慮到鍍錫生產的高速和連續(xù)性，對離子交換膜的特性要求較高，主要考察因素應當包括導電能力(允許電流密度)、膜的強度、抗污染性能、低槽壓、裝備的組件化設計 。

電鍍錫板屬于冷軋深加工的高端產品，是高附加值的新型耐蝕材料，也是調整我國冶金產品結構的重要內容之一。由于無毒、耐蝕性好，電鍍錫板已廣泛應用于食品包裝、飲料包裝、醫(yī)藥、化工包裝等行業(yè)，前景十分良好。近年來國內鍍錫板的表觀消費量一直穩(wěn)定在200萬t 以上，出口量逐年增加，主要面向東南亞、中東地區(qū)市場，并出口到意大利、澳大利亞、美國、荷蘭等國，部分取代了原日本、歐洲等鋼鐵業(yè)發(fā)達國家的市場份額。

從技術發(fā)展趨勢來看，鍍錫板產品和錫鍍層都在往薄板薄鍍層方向發(fā)展，技術水平要求更高的不溶性陽極電鍍錫機組順應了這種趨勢。該類生產線生產技術復雜、難度大，是冶金行業(yè)電鍍錫薄板制造領域的高水平生產線。其主要工藝段包括脫脂、電解酸洗、電鍍錫、軟熔、鈍化、涂油等6 個單元，其中脫脂、酸洗、電鍍、鈍化單元都以化學或電化學過程為主，需要復雜的線上設備和線下循環(huán)或補充共同完成單元功能。

離子交換技術的應用重點和研究趨勢主要在最關鍵的電鍍錫單元。鋼帶進入鍍錫槽后，在外加電場作用下，電解液中的錫離子不斷沉積到帶鋼表面，完成鍍錫，再進入下個工藝段。鍍液中消耗的錫離子則通過外部線下溶錫系統(tǒng)補充，以使電解液中的錫離子含量穩(wěn)定在適宜范圍內。鍍液會受Fe 元素污染，鍍液需要定期替換更新或排放 。

離子交換和膜分離都是重要的化工分離過程?；诟叻肿泳酆衔锊牧系暮呻娞匦?，離子交換樹脂和離子交換膜能夠進行離子物系的分離、分級，在清潔生產、環(huán)境保護方面發(fā)揮了重要作用，涉及金屬加工、冶金、醫(yī)藥、電力、汽車、原子能、精細化工、綠色化工等多個大型及重點行業(yè)。近年來國內高品質薄鍍層的鍍錫板生產技術有了長足進步，產能增長迅猛。

大型連續(xù)電鍍錫生產線鍍液成分的在線控制更加嚴格，對鍍液回用和廢液處理的要求更加苛刻。若在線離子交換技術能夠有效并規(guī)?；瘧糜诟咚匐婂冨a線的鍍液維護，將有利于保證鍍液關鍵組分的含量在更小范圍內波動，從而更好地控制鍍層厚度和均勻性，提升鍍錫板的表面質量，同時減少傳統(tǒng)批處理方式產生的大量含重金屬離子廢液。隨材料科學的發(fā)展，工業(yè)膜產品更新?lián)Q代加速，為離子交換技術工業(yè)化、組件化應用于大型生產線提供了更好的應用基礎和值得借鑒的應用經驗。

各種變壓器都有各自不同的接線片，由于變壓器品種規(guī)格繁多，接線片的規(guī)格也甚繁雜。接線片是用0.3毫米紫銅帶制成，并在使用之前進行鍍錫。為此目的在鍍錫前，要將寬窄不同，長短不等的各種接線片，再經過酸洗之后進入鍍錫槽。鍍錫后，經水洗、干燥，最后再用人工恢復原狀。

這樣，不但電鍍工人勞動強度大，效率低，而且還跟不上產品裝配的需要。又因銅皮較薄，邊角鋒利容易割傷手指。同時在酸洗、電鍍過程中，由于銅片的抖動，會使酸、堿液飛濺出來，因此，很不安全。還有一個缺點，就是接線片端基部的夾緊力較大，鍍層很不均勻，甚至漏鍍，而且片間還不可避免的殘留有酸、堿余液，會使端首先腐蝕，從而污染變壓器油。所以接線片的這種加工工藝是一個少、慢、差、廢的方法，一直沿用多年。

銅帶經連續(xù)鍍錫后，鍍層均勻，結合力好，錫層細膩潔白，經240小時鹽霧試驗，抗腐蝕性能良好。銅帶連續(xù)鍍錫工藝已經采用三年多，質量穩(wěn)定 。

連續(xù)鍍錫是鍍錫工藝的一種，錫鍍層穩(wěn)定性好，耐腐蝕、抗變色能力強，鍍層無毒、柔軟，有很好的可焊性和延展性，因此在工業(yè)上有廣泛的應用。連續(xù)鍍錫的鍍層基本無孔，能抵抗大多數(shù)形式的腐蝕，密封的情況下，微薄的錫層能有良好的保護作用并且與有機物生成的產物沒有毒，因此連續(xù)鍍錫常用于鋼帶材的生產和制罐行業(yè) 。

鍍錫浸鍍錫

浸鍍是把工件浸入含有欲鍍出金屬鹽的溶液中，按化學置換原理在工件表面沉積出金屬鍍層。這與一般的化學鍍原理不同，因其鍍液中不含還原劑。與接觸鍍也不一樣，接觸鍍是把工件浸入欲鍍出金屬鹽溶液中時必須與一活潑金屬緊密連接，該活潑金屬為陽極進入溶液放出電子，溶液中電位較高的金屬離子得到電子后沉積在工件表面。浸鍍錫只在鐵、銅、鋁及其各自的合金上進行。

鍍錫化學鍍錫

銅或鎳自催化沉積用的還原劑均不能用來還原錫。最簡單的解釋是因為錫表面上析氫過電位高，而上述還原劑均為析氫反應，所以不可能將錫離子還原為錫單質。要化學鍍錫就必須選擇另一類不析氫的強還原劑，如Ti3 ,V2 ,Cr2 等，只有用T3 /Ti4 系的報導。

應用

錫鍍層廣泛用于食品加工設備和容器，以及裝運設備、泵部件、軸承、閥門、汽車活塞、鍍錫銅線和 CP 線、電子元器件和印制線路板等。錫鍍層在食品加工業(yè)的應用是由于無毒性、良好延展性（韌性）和抗蝕性。錫鍍層優(yōu)良的延展性可使鍍錫金屬板能加工成各種形狀而不破壞錫鍍層，錫鍍層用于保護鋼板必須是無孔隙的，否則，在潮濕空氣中基底鋼板將嚴重腐蝕 。

工藝故障處理

錫是一種銀白色的金屬，無毒，具有良好的焊接和延展性等，廣泛應用電子、食品、汽車等工業(yè)。電鍍錫溶液主要有堿性和酸性兩大類，酸性體系中又分硫酸鹽、甲基磺酸體系及氟硼酸體系鍍錫等。酸性鍍錫工藝的特點是溶液穩(wěn)定、鍍層光亮度高、鍍液電流效率高，操作簡便，但鍍液的分散能力差、二價錫易水解等。堿性鍍錫液穩(wěn)定且均鍍能力好，缺點是工作溫度高，電流效率低，不光亮等。甲基磺酸體系以其沉積速率高，廢水容易處理等優(yōu)點而被應用到連續(xù)電鍍生產中。氟硼酸鹽鍍錫液成本比硫酸鹽鍍液高，還存在著氟化物的污染等缺點，幾乎不被使用。實際生產中應用較多的是硫酸鹽、甲基磺酸體系的酸性光亮鍍錫工藝。

硫酸鹽光亮鍍錫液成分簡單，主要有硫酸亞錫、硫酸、光亮添加劑、穩(wěn)定劑等成分。硫酸亞錫含量高時可用較大的電流密度，使沉積速度加快，含量過高會使鍍錫層粗糙。含量低時，允許的陰極電流密度降低，鍍層容易燒焦，對形狀簡單的零件可用硫酸亞錫含量低一些的鍍液。

硫酸可以增加鍍錫液的導電性能，促進錫陽極的溶解，并能抑制鍍液中二價錫的水解，硫酸含量過高會使陽極溶解加快，使鍍液中錫含量增加，使鍍錫層粗糙。硫酸含量過低，會使鍍液分散能力下降，陰極電流密度降低，影響鍍錫層的光亮性，使二價錫容易水解，導致鍍液的渾濁。

光亮添加劑可以使鍍錫層光亮，光亮添加劑一般是醛、酚之類的有機物和增溶的表面活性劑等組成。光亮添加劑含量太多會降低陰極電流效率，同時過多的光亮添加劑在鍍液中的氧化又會加速鍍錫液的渾濁。

鍍錫液中加入穩(wěn)定劑是為了防止酸性鍍錫液中的二價錫水解，因為水解后的二價錫呈乳狀渾濁(有時這種渾濁包括二價錫水解也包括光亮劑的氧化分解產物)，當然在電鍍過程中，穩(wěn)定劑會隨鍍液的帶出而需要及時補充，才能保持酸性光亮鍍錫溶液的穩(wěn)定性。市場上的穩(wěn)定劑主要是絡合劑、抗氧劑和還原劑的混合物，如異煙酸、硫酸亞鐵、酚類物質等。