熱浸鍍錫

熱浸鍍錫是採用熱浸鍍方法的鍍錫工藝，可獲得結合力好、耐腐蝕性強、光亮的結晶鍍層。熱浸鍍錫鋼板（即馬口鐵）是最早套用的熱浸鍍鋼板，近些年來，由於錫資源的緊張，電鍍錫已在若干領域取代了熱浸鍍錫，但在一些需要厚鍍層及電器、無線電工程等方面，熱浸鍍錫仍被套用。

熱浸鍍錫塗層的特點是：耐腐蝕（有機酸），無毒，焊接性好，表層光亮且不易變色，可進行印刷及裝飾。因此，多年來一直在包裝業、及食品罐頭中套用。

基本介紹

• 中文名：熱浸鍍錫
• 外文名：hot dip tinning
• 錫：白色且有金屬光澤的金屬
• 方式：鍍錫
• 套用：冶金
• 鍍錫工藝：脫脂和酸洗處理等

概述

錫是白色且有金屬光澤的金屬，具有耐變色、柔軟、無毒和延展性好等特點。錫鍍層具有優良的耐蝕性、可焊性和裝飾性，廣泛套用於電子元件、滑動部件、連線器和裝飾件等。 熱浸鍍過程是金屬基體與鍍層金屬之間通過互滲、化學反應、擴散等方式形成冶金結合的合金鍍層。因此，鍍層與基體之間有很好的結合力，與電鍍和化學鍍比，熱浸鍍的鍍層較厚，其耐腐蝕性能也有較大提高。錫晶花工藝是在熱浸鍍錫後，經過特殊的處理工藝，使錫鍍層呈現出美麗的規則花紋，富有立體感，使錫制裝飾品具有藝術的效果。

熱浸鍍錫原理

鐵一錫系二元狀態有兩個γ相及一個α相。兩個γ相，一個在780～900℃，含錫量為62（wt%）；一個在910~1390℃，含錫量為2（wt%）。α相是錫在α鐵中的固溶體，錫在α鐵中的溶解度（wt%）：750℃時為9.3%；900℃時為17.5%。

FeSn₂相含80.95（wt%）錫，為四角晶體組織，脆性大且硬度高，是鐵和錫之間的中間層，能使錫與鐵結合好；FeSn相含68.0（wt%）錫，穩定保持溫度750℃；Fe₃Sn₂相含58.62（wt%）錫，穩定保持溫度900℃；Fe3Sn相含41.47(wt%）錫，穩定保持溫度880℃；1130℃以上為金屬混合物的液相區。在300℃時，鐵與錫相互反應生成FeSn₂，例如，在熱浸鍍錫時，經過前處理的鋼板進入含有氯化銨及氮化鋅的熔劑層，形成鐵錫合金。

ZnCl₂+2H₂O→Zn(OH)₂+2HCl

FeO+2HCl→FeCl₂+H₂O

Fe+2HCI→FeCl₂+H₂↑

生成的氯化亞鐵(FeCl₂)與煉錫(Sn)反應，生成SnCl₂及FeSn₂。

3Sn+FeCl2=SnCl2+FeSn₂

生成的化合物FeSn₂，一部分附在鋼板上，另一部分進入錫槽形成錫渣。附著FeSn₂層的鋼板再講入煉錫中浸鑄錫。

熱浸鍍錫工藝

1、適合熱浸鍍錫的材料

含碳低於0.2%的低碳鋼適於熱浸鍍錫；中、高碳鋼較為困難。鑄鐵件常在噴砂（丸）後，先電鍍一層鐵、銅、鎳後，再進一步熱浸鍍錫。紫銅、黃銅、青銅等銅合金製件都可以熱浸鍍錫。

2、單張薄鋼板的熱浸鍍錫

經過平整精加工的帶鋼，剪下成規定尺寸的原板，送至熱浸鍍錫處理，其工藝流程為：

初酸洗→電解酸洗→熱浸鍍→洗滌→拋光塗油→乾擦整理→包裝。

下面簡單介紹其中的鍍錫裝置，見下圖。

鍍錫裝置

它是由錫鍋和鍍錫機組成。在附設了連在一起的電解酸洗機的鍍錫裝置中，酸洗機也就是鍍錫裝置的餵料機。用磁性輥將原板一張一張送進去，此時鋼板表面已被水潤濕，首先經過熔劑層，緊接著進入熔融的錫液中。錫液的溫度為300~400℃，用裝在錫鍋中的煤氣加熱器進行加熱。

熔劑是由90%的氯化鋅和約10%的氯化銨組成，還必須加入適量的水，使它能在180~220℃時，保持適當的沸騰狀態，並用原板上所黏附的水，不斷地進入熔劑層中作為補充水。熔劑因含有水，在一定的溫度發生分解而生成鹽酸，起到助鍍活化鋼板表面的作用，並能提高和促進合金層的連續性。

經過熱鍍錫的原板，經過導向板進入與錫鍋聯體的棕櫚油層（即棕櫚油槽），形成一層油膜，其作用是防錫液接觸空氣發生氧化，同時，讓原板的錫層在熔融狀態下，通過浸沒在棕櫚油層中的三對軋輥，調整錫層的厚度和均勻性。當錫液溫度為310~330℃時，鋼板的移動速度控制在7~10m/min之間。為了保證油的適當黏度和防止油膜過厚，棕櫚油的溫度保持在235~240℃之間。

鋼鐵製件的熱浸鍍錫

1、脫脂和酸洗處理

所有的製件都必須進行良好的前處理，方能保證穩定的鍍層質量，其操作過程與要求同熱浸鍍鋅，這裡不再闡述。

2、熔劑處理

熔劑成分

3、單鍋鍍錫工藝

工件浸水溶性助鍍劑後稍做停留，便可浸入到280~325℃的錫鍋中，並應較緩慢地通過覆蓋在錫液面的熔劑層，在錫液中保持一定的時間使工件熱透。引出時應先將覆蓋層扒開，以免掛渣。浸鍍小型零件，可採用專用掛具，也可將零件裝入籃筐中。浸入速度應適當，壁厚的件可慢些，薄壁件可快些，大致在13~50mm/s之間，取出速度也可參照此數值。

為了除去工件表面黏附的過量的錫，可用離心機甩掉。通常採用的做法是：在工件離開錫面時，將工件底部的邊角與錫液面輕輕接觸，由於表面張力的作用，錫珠被錫液“吸走”，然後將工件冷至室溫，若工件表面仍有熔劑黏附，可用1%鹽酸水溶液或5%~10%檸檬酸水溶液浸漬，然後再用冷水漂洗乾淨即可。

單鍋鍍錫所得到的鍍層質量一般，它主要用於釺焊連線件以及要求外觀質量不高的工件。鍍層厚度根據實際需要確定，一般控制在1.5~5.0μm之間。

4、雙鍋鍍錫

①工件經浸水溶性助鍍劑後，先浸入覆蓋熔劑層的錫鍋，進行首次鍍錫，整個過程與單鍋鍍錫大致相同。

②第二次浸鍍在另外一個錫鍋內進行，第二個錫鍋的工作溫度維持在235~270℃之間，視工件大小而定，通常為250℃。在第二個錫鍋表面覆蓋一層油脂，包括棕櫚油、動物脂肪或合成礦物油，切記勿使錫液溫度過高，以免使油脂變質和鍍層氧化變色。

雙層鍍錫的過程，與前面講的單張鋼板熱浸鍍錫極為相似，可獲得高質量的鍍層。它與單鍋相比，具有以下特點。

a、在第二個錫鍋中，由於溫度低，所以錫液中含鐵量很低，鐵對錫液的污染大為減少，保持了錫液的純淨度，所以形成的鍍層光潔明亮。

b、工件從第一個錫鍋中帶出的殘留溶劑，會在工件浸入或提出的過程中，被第二個錫鍋上覆蓋的油層所吸附，提高了鍍層光整性。

c、浸鍍後，錫層表面有一層油膜存在，對鍍錫層在儲存運輸過程有保護作用。