無錫鋼板tin-free pate是一種不鍍錫而能代替鍍錫鋼板使用的薄鋼板。一般指用電解鉻酸處理法製成的表面處理鋼板，其鍍膜上層為鉻的水合氧化物含鉻5一3(lrrig Irnz )，下層為金屬鉻(50---2flUmglmz ) ,基板為低碳鋼板。
基本介紹
- 中文名：無錫鋼板
- 外文名：Wuxi steel plate
- 學科：冶金工程
- 領域：冶煉
- 定義：不鍍錫而能代替鍍錫鋼板
- 方法：電解鉻酸處理法
定義,產品結構,特點,發展狀況,
定義
無錫鋼板(Tin Free Stee1)是指沒有鍍錫層的表面處理鋼板。一般分為鉻系無錫鋼板和鎳系無錫鋼板2類。目前所指多為鉻系無錫鋼板(TFS)，即在鋼板表面進行電解鉻酸鹽處理，使鋼板表面沉積一層金屬鉻(一般為5O～100mg/m )及鉻的水合氧化物(一般為5～20mg/m。)。在國外，為了使其更明確，採用TFS—CT或ECCS來表示無錫鋼板。由於錫價格較貴，且資源日益枯竭，因此，可替代鍍錫板及低錫板的無錫鋼板的發展前景日趨廣闊。
產品結構
無錫鋼板一般由基板、金屬鉻層、鉻的水合氧化物層和油膜4層組成。基板為冷軋低碳薄帶鋼，一次冷軋型薄板厚度為0．18～0．55ram，個別廠家下限達0．17ram，上限到0．60ram。二次冷軋型薄板厚度為0．15～0．36ram，寶鋼分公司冷軋薄板廠的二次冷軋型薄板最薄可達0．1mm。金屬鉻鍍層按JIS標準規定名義鍍層厚度一般為70mg/m ，廠家一般控制在100mg/m 左右，鉻的水合氧化物膜一般控制在7～15mg/m。左右。對油膜無特殊要求，其厚度與鍍錫板的相當，通常為2~5mg/m 。
無錫鋼板表面鍍層結構主要是金屬鉻和非晶質的鉻的水合氧化物。但對於鉻的水合氧化物． 結構卻有不同見解。有的提出含OH 基化合物的構造，有的提出在鉻的水合氧化物中有硫酸鹽存在，認為這是包含電解液中陰離子類的複雜的大分子構成。
特點
1 無錫鋼板的優點
(1)鍍著量少：鍍著量只是其相同性能馬口鐵鍍著量(2．8g/m )的3 9/6左右；成本低，每噸TFS的價格比鍍錫板少150元左右。
(2)附著力強，塗漆性好：表層氧化膜呈蜂窩狀且含有一OH等基團，對塗料的吸附力、潤濕性強，為同種塗料在馬口鐵上附著力的2～5倍以上。
(3)耐溫性好：錫熔點低(232 oC)，161 oC以上時易脆化，加溫時會與鐵繼續合金化，影響馬口鐵的加工性能及套用；此外，馬口鐵低溫條件下出現“錫疫”現象(長時間在13．2℃ 下錫會變成灰錫而慢慢自行粉末化)。TFS氧化膜雖加溫超過100~C會緩慢失水而轉化為Cr O。，但不影響使用，在300~400℃條件下短時間烘烤也很安全。
(4)高抗硫性、高耐鹼性：因為鉻和鉻氧化物均不與硫和鹼反應，所以TFS有很好的抗硫耐鹼性能，同時對大氣、有機溶劑、油類等均具有良好的耐蝕性能。TFS的耐蝕能力主要取決於露鐵針孔的多少和氧化膜本身的電化學特性。
(5)無毒性：將TFS用於食品罐，其無毒性為重要因素。TFS的表面膜是通過電解處理製得的，其組成成分在化學上極為穩定，從表面膜的成分溶出的鉻離子是極微量的。而且，對人體有害的六價鉻離子完全未溶出。
2 無錫鋼板的缺點
(1)鉻層超過30mg/m 時其點焊性不良，需特殊焊接設備或除去鉻層後焊接。為此，可採用極低鉻層法和鍍鉻錫2層鋼板法，日本JFE公司開發出一種更易於焊接的TFS產品，焊前無需對鋼板進行磨削；
(2)氧化膜較厚時延展性變差，故深加工時要求塗料有好的耐深加工性能，以減少氧化膜的斷裂和膜層機械損傷；
(3)抗酸性腐蝕稍差；
(4)表面易被污染，故需雙面塗料後使用；
(5)工藝上，鍍鉻的電流效率較低，電解液的腐蝕性強，需進行含鉻廢水處理。
發展狀況
20世紀50年代初，美國海茵茨工業公司發明了海納克(Hinac)鉻酸浸漬處理鋼板，美國鋼鐵公司發明了電解磷酸鹽處理鋼板。1956年美國研究出在無水鉻酸水溶液中進行陰極還原以形成陰極表面膜的表面處理方法。1955年日本開始對電解鉻酸處理進行研究，1961年日本東洋鋼板公司稱為“海托普”的無錫鋼板首先進入工業化生產，隨後，日本八幡鋼鐵公司、富士鋼鐵公司也先後開發了無錫鋼板。進入20世紀7O年代，日本的鉻型TFS開始向各國輸出。
目前，世界上鉻型TFS的生產工藝有一步法和兩步法2種：一步法是指在一種電解液中進行電解處理，使薄板表面同時析出金屬鉻和鉻的水合氧化物的方法。所用的電解液CrO。濃度小於150g/L，添加劑為Na SiF 、H SO 。這種方法鉻的析出率為15 ～2O ，產品外觀微黃，且表面塗飾粘附性略差。兩步法電解液為2種不同濃度的CrO。溶液(高濃度CrO。為150～200g/L、低濃度CrO。為4O～80g/L)，添加劑為NazSiFs、H SO 。帶鋼分別通過高、低濃度電解液，鍍上金屬鉻(50～100mg/m。)和鉻的氧化膜(5～20rag/m )，這種方法鉻析出率為25 ，產品為銀白色，具有較好的塗飾粘附性。
目前，國外TFS產品使用範圍十分廣泛，其主要生產廠家有美國鋼鐵公司、日本新日鐵公司、日本東洋鋼板公司以及德國拉色斯坦公司等，基本採用兩步法工藝生產，產品覆蓋T1～T5和DR7～DR10。TFS產品經過5O年左右時間的發展，在技術不斷完善的同時，產量也飛速增長。日本TFS產品的產量由1961年的3000t上升至2004年的9O萬t左右，2005～2006年的產量約為80萬t/a。美國TFS產品的年產量從20世紀8O年代的幾萬噸上升至2003年的8O萬t，但2004～2006年，由於塑膠、紙質食品包裝材料的競爭，其產量降至約5O～55萬t左右。在歐洲，2003~2006年包括TFS產品的鍍錫板總產量較穩定，德國約為100～130萬t/a，法國約為90～1OO萬t/a，英國約為5O～65萬t/a。
2003～2006年日本TFS產品的年消費量較穩定，為6O萬t左右，均占鍍錫板總消費量的50 以上；2003年美國TFS產品的消費量為87．1萬t，2004年有所下降，但在2003~ 2006年，歐洲和美國TFS產品的消費量占鍍錫板總消費量的比例均穩定在20 以上；總體上，近幾年來歐、美、日等國家TFS產品的產量和消費量趨於穩定。
我國20世紀80年代中期開始批量使用TFS產品，TFS產品的年實際消費量約為5～6萬t，僅占鍍錫板總量的8 ，與國外存在著明顯差距；同時，這也說明TFS產品在我國有著廣闊的發展前景。據我國包裝協會印鐵制罐分會預測，隨著包裝行業的發展，國內對TFS的需求呈上升趨勢。2000年TFS潛在消費量為18萬t，2005年為28萬t，估計到2010年可達42萬t左右。
雖然，1997年福建統一馬口鐵(鍍鉻機組2005年建成)有限公司建立，2004年江蘇無錫新大中鋼板有限公司含鍍鉻的鍍錫機組投產，2005年8月廣東中山中粵馬口鐵工業有限公司建成產能7．5萬t的TFS機組，但TFS產品的產能仍無法滿足國內需求。2007年10月，寶鋼股份有限公司寶鋼分公司冷軋薄板廠的TFS機組投產，年產量為20萬t，產品覆蓋一次冷軋、二次冷軋、CA和BA材，在緩解國內TFS供應緊張的同時，可滿足國內外大多數用戶的品種要求。同時，由於國內包裝材市場看好，國內其他一些企業正加緊投資TFS項目，在新建鍍錫機組或原機組擴大產能計畫總量8O萬t當中，TFS鍍鉻板占新增全部產能的55 左右 。
到2000年止，除美國外，世界上約有38條TFS生產線，已知生產能力達340萬t，美國的生產能力約為140萬t，全球TFS的生產能力合計480～500萬t左右，約占世界鍍錫板生產總量的2O% 以上 。
無錫鋼板鍍層表面存在不連續的微小孔隙缺陷，影響產品的使用壽命及所儲存食品飲料的固有質量。因此，容器用鋼的電鍍已從鍍Cr改為鍍Cr/Sn體系，正朝著能對表面處理鋼板和樹脂薄膜進行層壓的覆膜鋼板方向發展。
