阅读说明：本技术 一种用于电镀锡钢板的无铬钝化液及其使用方法 (Chromium-free passivation solution for electrotinning steel plate and use method thereof ) 是由 陆永亮 曹美霞 于 2018-06-04 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种用于电镀锡钢板的无铬钝化液及其使用方法,解决现有用于电镀锡钢板的无铬钝化液制造成本高的技术问题。一种用于电镀锡钢板的无铬钝化液,无铬钝化液含有水,无铬钝化液含有质量浓度为5～20g/L磷酸二氢锌,1～5g/L硝酸钠,0.2～2g/L OP-10,1～10g/L氟钛酸氨；所述无铬钝化液的pH值为1.0～2.0；所述无铬钝化液的pH值用磷酸调节；所述无铬钝化液的使用温度为30～50℃。本发明无铬钝化液可直接喷涂,无废液产生,制造、使用过程绿色环保。(The invention discloses a chromium-free passivation solution for an electrotinning steel plate and a use method thereof, which solve the technical problem of high manufacturing cost of the conventional chromium-free passivation solution for the electrotinning steel plate. A chromium-free passivation solution for an electrotinning steel plate contains water, and the chromium-free passivation solution contains zinc dihydrogen phosphate with the mass concentration of 5-20 g/L, 1-5 g/L sodium nitrate, 0.2-2 g/L OP-10 and 1-10 g/L ammonium fluotitanate; the pH value of the chromium-free passivation solution is 1.0-2.0; the pH value of the chromium-free passivation solution is adjusted by phosphoric acid; the service temperature of the chromium-free passivation solution is 30-50 ℃. The chromium-free passivation solution can be directly sprayed, no waste liquid is generated, and the manufacturing and using processes are green and environment-friendly.)

一种用于电镀锡钢板的无铬钝化液及其使用方法

技术领域

本发明涉及一种钢板表面处理液，特别涉及一种用于电镀锡钢板的无铬钝化液及其使用方法，属于金属表面处理技术领域。

背景技术

冷轧电镀锡钢板广泛应用于食品、饮料、包装行业，电镀锡钢板主要生产工序依次是碱洗、酸洗、电镀、软熔和钝化。钝化是镀锡板生产过程中的最后一道工序，用来改善镀锡板表观状态和耐蚀等性能的手段。目前生产中常用的方法是用六价铬处理，铬酸盐钝化处理后的得到钝化膜很薄，耐蚀性能优异，且工艺简单，长久以来都是镀锡板生产中最普遍的一种钝化处理方法。但是，由于其钝化过程中采用重铬酸盐或铬酐为主盐，重铬酸盐中所含的六价铬是一种强毒性物质，对人体和环境均会带来极大伤害。

近些年来，也出现了一些无铬钝化液配方及其匹配的后处理工艺，在无铬钝化镀锡板的制备过程中，均采用常规的工艺，依次为碱洗、酸洗、电镀、软熔、钝化、涂油。

专利申请公布号CN101545107的中国专利申请文件公开的表面处理液、表面处理方法及经表面处理的镀锡钢板，公开了一种用于镀锡钢板的表面处理液，其中含有1～50g/L磷化合物、1～20g/L钒化合物、1～30g/L选自钼、锆、钛、锰或钨金属化合物中的一种或多种化合物、1～10g/L具有羟基、羰基、羧基或磷酸基中至少一种官能团的一种或多种化合物。

专利申请公布号CN101638804的中国专利申请文件公开的用于镀锡钢板的不含铬钝化液及其使用方法，公开的钝化液中含有稀土元素铈(Ce)或镧(La)的无机盐、铵的无机盐和水，三者的重量份配比为：铈或镧的无机盐5～30份、铵的无机盐5～40份、水1000份；钝化液的pH值范围是2～7，钝化液的pH值用稀硝酸或稀硫酸来调节。该钝化液的使用方法为：将镀锡钢板浸在钝化液中进行电化学处理时，处理时的阴极电流密度为0.1～20A/dm²，处理时间为0.1～10秒，温度为30～65℃。上述两个专利均采用常规的制备工艺，且钝化液组分较多，涉及到昂贵的稀土元素，且无铬钝化膜层转移到钢板表面需要通过电解钝化来实现，在生产过程中需要不断补加各组分来维持平衡，且生产过程中产生的废液等依旧会污染环境。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于电镀锡钢板的无铬钝化液及其使用方法，解决现有用于电镀锡钢板的无铬钝化液制造成本高的技术问题。

本发明采用的技术方案是，一种用于电镀锡钢板的无铬钝化液，无铬钝化液中含有水，所述无铬钝化液含有质量浓度为5～20g/L磷酸二氢锌，1～5g/L硝酸钠，0.2～2g/LOP-10，1～10g/L氟钛酸氨；所述无铬钝化液的pH值为1.0～2.0；所述无铬钝化液的pH值用磷酸调节；所述无铬钝化液的使用温度为30～50℃。

本发明所述的磷酸二氢锌、硝酸钠和氟钛酸氨为固体粉末；OP-10为分析纯，OP-10为液体，OP-10的质量密度1.04g/cm³；所述磷酸为分析纯，磷酸为液体，磷酸的质量密度1.69g/cm³。

无铬钝化液的成膜机理：本发明采用磷酸二氢锌和氟钛酸铵作为主要成膜物质，硝酸钠作为氧化剂，非离子表面活性剂OP-10起到润湿作用，保证在电镀锡钢板表面均匀成膜。由于钛盐体系成膜较快，且钛盐在水中溶解时会水解，钢板浸入到钝化液中会有大量气泡析出，因此不能采用阴极电解钝化方式，适宜于喷涂型工艺。本发明的无铬钝化液最佳使用温度范围30～50℃，温度过低会导致钝化液液膜不能在钢板表面均匀铺展，温度过高会导致在经过挤干辊挤压之前形成过厚的干膜，影响无铬钝化膜质量。本发明的无铬钝化液喷涂到镀锡钢板表面时，成膜物质由TiO₂、Sn₃(PO₄)₂和SnF₂等组成，成膜过程化学反应如下：

上述用于电镀锡钢板的无铬钝化液的制备方法，包括以下步骤：

1)配制无铬钝化液的基础液，分别称量磷酸二氢锌5～20g，硝酸钠1～5g，OP-10为0.2～2g，氟钛酸氨1～10g，然后加水混匀定容至1L，得到无铬钝化液的基础液；

2)用磷酸将无铬钝化液的基础液的pH值调节至1.0～2.0，得到无铬钝化液成品。

上述用于电镀锡钢板的无铬钝化液的使用方法，包括以下步骤：

1)对电镀锡钢板的基板进行电镀，冷轧连续退火钢板经过碱洗和酸洗后，在甲基磺酸锡镀液中阴极电解，镀液温度40～50℃，锡离子浓度10～30g/L，游离酸浓度40～60g/L，电流密度0.5～1.5A/dm²，获得镀层厚度为2.8g/m²的电镀锡钢板；

2)对电镀锡钢板进行钝化处理，将无铬钝化液喷涂到上述电镀锡钢板表面，控制无铬钝化液的温度为30～50℃，挤干辊的压力为4.0～6.0Kg，控制无铬钝化液的湿膜厚度3～6μm；

3)钝化后的电镀锡钢板在80～100℃热风下干燥5～15s；

4)对电镀锡钢板进行软熔处理，在250～270℃的感应软熔装置中加热0.5～1.5s。

同时，镀锡钢板表面无氧化物且表面粗糙度大，有利于生成致密的无铬钝化膜，并增强无铬钝化膜与镀层的结合力。

一种无铬钝化镀锡钢板的后处理工艺，采用先无铬钝化处理、后软熔处理工艺，与现有技术中先软熔处理、后钝化的处理工艺相比，本发明工艺的操作步骤更为简单，降低了电镀锡钢板的生产成本。

本发明相比现有技术具有如下积极效果：1、本发明无铬钝化液可直接喷涂，不浪费电能，不产生废液，制造使用过程绿色环保。2、本发明采用新后处理工艺，实现了较低的无铬钝化膜厚具备更优异的性能，其耐盐雾等级、孔隙率、抗硫性和附着力等均超过铬酸盐钝化工艺的镀锡钢板水平。

具体实施方式

下面结合具体实施方式，进一步阐明本发明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。

本发明实施例中电镀锡钢板的基板采用厚度0.2mm、牌号MR T4-CA的连续退火钢板。

实施例1，一种用于电镀锡钢板的无铬钝化液，所述无铬钝化液含有质量浓度为5g/L磷酸二氢锌，1g/L硝酸钠，0.2g/L OP-10，1g/L氟钛酸氨；所述无铬钝化液的pH值为1.0；所述无铬钝化液的pH值用磷酸调节。

上述用于电镀锡钢板的无铬钝化液的使用方法，包括以下步骤：

1)对电镀锡钢板的基板进行电镀，冷轧连续退火钢板经过碱洗和酸洗后，在甲基磺酸锡镀液中阴极电解，镀液温度45℃，锡离子浓度18g/L，游离酸浓度50g/L，电流密度1.0A/dm²，获得镀层厚度为2.8g/m²的电镀锡钢板；

2)对电镀锡钢板进行钝化处理，将无铬钝化液喷涂到上述电镀锡钢板表面，控制无铬钝化液的温度为50℃，挤干辊的压力为6.0Kg，控制无铬钝化液的湿膜厚度3μm；

3)钝化后的电镀锡钢板在90℃热风下干燥10s；

4)对电镀锡钢板进行软熔处理，在250℃的感应软熔装置中加热0.5s。

实施例2，一种用于电镀锡钢板的无铬钝化液，所述无铬钝化液含有质量浓度为20g/L磷酸二氢锌，5g/L硝酸钠，2g/L OP-10，10g/L氟钛酸氨；所述无铬钝化液的pH值为2.0；所述无铬钝化液的pH值用磷酸调节。

上述用于电镀锡钢板的无铬钝化液的使用方法，包括以下步骤：

1)对电镀锡钢板的基板进行电镀，冷轧连续退火钢板经过碱洗和酸洗后，在甲基磺酸锡镀液中阴极电解，镀液温度45℃，锡离子浓度18g/L，游离酸浓度50g/L，电流密度1.0A/dm²，获得镀层厚度为2.8g/m²的电镀锡钢板；

2)对电镀锡钢板进行钝化处理，将无铬钝化液喷涂到上述电镀锡钢板表面，控制无铬钝化液的温度为30℃，挤干辊的压力为4.0Kg，控制无铬钝化液的湿膜厚度6μm；

3)钝化后的电镀锡钢板在80℃热风下干燥15s；

4)对电镀锡钢板进行软熔处理，在270℃的感应软熔装置中加热1.5s。

实施例3，一种用于电镀锡钢板的无铬钝化液，所述无铬钝化液含有质量浓度为15g/L磷酸二氢锌，3g/L硝酸钠，1g/L OP-10，6g/L氟钛酸氨；所述无铬钝化液的pH值为1.5；所述无铬钝化液的pH值用磷酸调节。

上述用于电镀锡钢板的无铬钝化液的使用方法，包括以下步骤：

1)对电镀锡钢板的基板进行电镀，冷轧连续退火钢板经过碱洗和酸洗后，在甲基磺酸锡镀液中阴极电解，镀液温度45℃，锡离子浓度18g/L，游离酸浓度50g/L，电流密度1.0A/dm²，获得镀层厚度为2.8g/m²的电镀锡钢板；

2)对电镀锡钢板进行钝化处理，将无铬钝化液喷涂到上述电镀锡钢板表面，控制无铬钝化液的温度为40℃，挤干辊的压力为5.0Kg，控制无铬钝化液的湿膜厚度4.5μm；

3)钝化后的电镀锡钢板在100℃热风下干燥5s；

4)对电镀锡钢板进行软熔处理，在260℃的感应软熔装置中加热1.0s。

依次对实施例1-3获得的经无铬钝化处理的电镀锡钢板进行性能检测，参照GB/T10125-2012《人造气氛腐蚀试验》测试耐盐雾等级，参照GB/T 17721-1999《金属覆盖层孔隙率试验》测试孔隙率，参照QB/T 2763-2006《涂覆镀锡(或铬)薄钢板测试》测试抗硫性，参照QB/T 2763-2006《涂覆镀锡(或铬)薄钢板测试》测试附着力，检测结果见表1。

对比例1采用厚度0.2mm、牌号为MR T4-CA的连续退火钢板，在甲基磺酸锡镀液中阴极电解，镀液温度45℃，锡离子浓度18g/L，游离酸浓度50g/L，电流密度1.0A/dm²，获得镀层厚度为2.8g/m²，然后在260℃的感应软熔装置中加热1.0s；再在PH4.5、质量浓度25g/L的重铬酸钠溶液中阴极电解钝化，电流密度0.8A/dm²，钝化膜厚度5.0mg/m²。

将对比例1获得的经钝化处理的电镀锡钢板进行性能检测，参照GB/T 10125-2012《人造气氛腐蚀试验》测试耐盐雾等级，参照GB/T 17721-1999《金属覆盖层孔隙率试验》测试孔隙率，参照QB/T 2763-2006《涂覆镀锡(或铬)薄钢板测试》测试抗硫性，参照QB/T2763-2006《涂覆镀锡(或铬)薄钢板测试》测试附着力，检测结果见表1。

表1本发明实施例钝化后的电镀锡板的性能参数

从上述性能数据可以看出，本发明实施例1-3整体优于对比例1。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。