MSA镀锡前的清洗效果对基板表面活性及镀层质量的影响

王鑫艳 安恺 刘丽愉

摘 要：采用一种腐蚀液（NaCl 180～260 mg/L，Mg2+ 30～60 mg/L，Ca2+ 180～220 mg/L，非离子表面活性剂 0.3～0.5 g/L）来分析MSA镀锡前的清洗效果以及清洗效果对镀层质量的影响。结果表明：清洗效果越好，表面活性越高，出现锈点的时间越短;清洗效果越差，表面活性越低，出现锈点的时间越长。清洗效果好的试片，镀层质量好，耐蚀性好;清洗效果不好的试片，镀层质量差，耐蚀性差。

关 键 词：MSA;腐蚀液;清洗效果;镀层质量

中图分类号：TQ 153 文献标识码： A 文章编号： 1671-0460（2015）06-1261-02

Influence of the Cleaning Effect of MSA Before Tinning

on the Substrate Surface Activity and Coating Quality

WANG Xin-yan 1，AN Kai 2，LIU Li-yu 3

（1. Technology Center of Meishan Iron&Steel Corp.， Jiangsu Nanjing 210039， China;

2. School of Environmental and Chemical Engineering， Shenyang Ligong University ，Liaoning Shenyang 110159，China）

Abstract： A kind of corrosive liquid （NaCl 180～260 mg/L，Mg2+ 30～60 mg/L，Ca2+ 180～220 mg/L，nonionic surfactant 0.3～0.5 g/L） was used to analyze influence of the cleaning effect before MSA tin plating on the coating quality. The results show that， the better the cleaning effect， the higher the surface activity， the shorter the time of rust. The poorer the Cleaning effect， the lower the surface activity， the longer the time of rust. The specimen with good cleaning effect has high quality coating and good corrosion resistance.

Key words： MSA; Corrosive liquid; Cleaning effect; Coating quality

电镀锡板具有强度高、焊接性好、耐蚀性好以及镀液无毒等优点，属于功能材料的一种，广泛地用于汽车、医药、轻工业和家电等行业，现在是最受欢迎的钢材料之一。此外，锡和铁接触到食品不会对身体产生危害，所以电镀锡板被长期应用在食品行业，主要是作为包装材料[1-7]。

在电镀锡的不同体系中，MSA镀锡具有环保性好和可生物降解，且废水处理简单，越来越受到重视，已经成为国内外镀锡工艺研究的热点[8-11]。然而，随着市场竞争的激烈，镀锡板也面临着被其他材料（如铝材、塑料等）所替代的困境[12]。目前，镀锡板为了降低成本，提高市场竞争力，向着减薄的趋势发展，并且在镀锡原板减薄的同时，提高钢板强度，而提高强度的最好方法就是二次冷轧，使其板厚减少至普通镀锡板的 1/2 ～ 2/3（代替普通镀锡板的平整工序） [13]。但是，二次冷轧原板表面残油量多，引起镀锡工艺中碱洗工作槽中泡沫增多，嚴重影响了去油效果。另外，碱液中出现易吸附于带钢表面的碎沫状松散型胶体颗粒，严重影响镀锡板产品质量。因此，针对二次冷轧原板（简称 DR 材原板）表面清洗效果的研究，对提高生产效率和产品质量，有着重要的实际意义。本论文主要介绍一种能够准确快速检测出DR 材原板的清洗效果的方法，并且通过电化学以及中性盐雾试验分析了清洗效果对镀层耐蚀性的影响，为生产实际提供技术支持。

1 实验部分

1.1 实验过程

实验采用二次冷轧板，对试样进行裁剪，脱脂（2% JET-501清洗剂，沈阳东大金属防护技术有限公司，65 ℃），水洗，吹干，进行清洗效果的检测;将不同清洗效果的试样再进行电镀锡。其中电镀锡镀液组成如表1所示。

1.2 检测方法

1.2.1 清洗效果的检测方法

将试片浸入腐蚀液（NaCl 180～260 mg/L，Mg2+ 30～60 mg/L ，Ca2+ 180～220 mg/L，非离子表面活性剂 0.3～0.5 g/L）5 s，取出，倾斜15°放置，观察出现锈点的时间。

表1 MSA镀锡工艺参数

Table 1 MSA Parameters

1.2.2 镀层性能检测方法

采用电化学工作站CHl650A对不同清洗效果条件下电镀的试片进行电化学性能测试，起始电位值设为其稳定电位，扫描速率为0.005 V/s;采用 DCTC-1200P型盐雾箱对试样进行盐雾试验，观察不同清洗效果下镀锡层耐蚀性的变化。

2 结果与分析

2.1 清洗效果的检测结果

由表2可以看出，随着清洗时间的增长，清洗率的越来越好，出现锈点的时间逐渐减短，充分说明此方法能过准确快速的反应清洗效果;因为不清洗的试片表面有油污或其他杂质，表面活性低，而经过清洗的试片，表面的油污及杂质随清洗时间的增长逐渐减少，这是由于时间的延长可以使皂化反应更加充分，清洗效果逐渐变好，试片的表面活性逐渐提高。

2.2 不同清洗效果对镀层耐蚀性的影响

2.2.1 电化学测试结果

由图1的交流阻抗图可以看出，随着清洗时间的增长，镀层的质量增加，耐蚀性逐渐增强，阻抗的弧半径逐渐变大。

因为随着清洗时间的延长，皂化反应更充分，试片表面的油污越来越少，表面活性越来越高，表面活性高的试片表面进行电镀时，锡离子优先沉积在表面活性高的晶面上，使得这些晶面的生长速度下降，这就使各个晶面的生长速度接近，形成结构致密、排列整齐的晶体，即使镀层的质量增强，但清洗时间过长会影响镀锡板的生产效率。

2.2.2 盐雾试验检测结果（镀锡）

图2为不同清洗效果镀锡板2 h的中性盐雾实验图片，由图可以看出，随着清洗时间的增长，镀层的质量增加，耐蚀性逐渐增强，试片的锈蚀面积逐渐变小。

图1 不同清洗效果镀锡板的交流阻抗图谱

Fig.1 EIS of different cleaning effect

表2 清洗效果的检测结果

Table 2 Detection results of cleaning effect

因为随着清洗时间的延长，使皂化反应更充分，试片表面的油污越来越少，表面活性越来越高，对表面活性高的试片进行电镀时，锡离子优先沉积在活性高的晶面上，使得这些晶面的生长速度下降，这就使各个晶面的生长速度接近，形成结构致密、排列整齐的晶体，即使镀层的孔隙率减小，结合力增强，耐蚀性变大。

圖2 不同清洗效果镀锡板的盐雾图

Fig.2 Salt spray test of different cleaning effect

a清洗时间 0 s; b清洗时间 5 s; c 清洗时间 10 s

3 结 论

（1）浸腐蚀液的方法能够准确快速的检测试片的清洗效果。清洗效果越好，表面活性越高，出现锈点的时间越短;清洗效果越差，表面活性越低，出现锈点的时间越长。

（2）清洗效果好的试片，镀层质量好，耐蚀性好;清洗效果不好的试片，镀层质量差，耐蚀性差。

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