镀锡板表面小白点原因分析

孙悦庆，朱国和，杨 洁

（1.宝钢股份冷轧薄板厂，上海200431；2.上海三益建筑设计有限公司，上海 200050）

镀锡板表面小白点原因分析

孙悦庆1，朱国和1，杨 洁2

（1.宝钢股份冷轧薄板厂，上海200431；2.上海三益建筑设计有限公司，上海 200050）

通过对镀锡板表面产生的小白点进行扫描电镜和能谱分析，观察小白点缺陷处的微观形貌和存在的元素种类，初步确定小白点形成的原因。模拟电镀试验表明：带钢表面的氧化物、油污以及黏附的橡胶是产生小白点缺陷的原因。

镀锡板；小白点；氧化物；油污；橡胶

0 前言

镀锡板具有良好的耐蚀性、一定的强度和硬度、成型性好、易焊接、锡层无毒无味、能防止铁溶进被包装物、表面光亮、印制图画可以美化商品等特点，目前已在食品罐头工业和包装材料中得到广泛的应用。所谓小白点缺陷，就是指在镀锡板表面出现灰白色、不光亮的斑状缺陷。小白点的产生，不仅影响了镀锡板表面的美观，而且对镀锡板的性能也存在影响，在小白点位置，镀锡板的耐蚀性大大降低。

1 金属表面脏物的影响

带钢在前处理过程中会受到各种污染，在其表面上会残留各种类型的油脂、金属粉屑、灰尘、粉垢以及操作者的手汗、指纹等［1］。这些脏物对电镀的影响往往有以下几个方面：（1）使镀层结合力不良，常出现脱皮、起泡、发花等现象；（2）使镀层出现凹洞、斑点和斑纹等，造成镀层不光亮或光亮不均匀；（3）影响镀层的性能，使镀层的脆性增加，耐蚀性下降；（4）使制品表面局部或全部无镀层。

2 小白点微观形貌及能谱分析

小白点内部锡的质量分数较低，大多存在漏镀现象。由于局部镀锡部位绝缘导致锡层不能顺利地沉积于带钢表面，宏观看来就形成了小白点。对不同形貌的小白点分别进行扫描电镜和能谱分析。

2.1 点状小白点

图1和图2分别为点状小白点的SEM形貌和EDS谱图。由图1可知：点状小白点呈散点状分布在带钢表面。由图2可知：点状小白点处除了有铁元素和锡元素存在外，还有大量的氧元素存在，说明该处存在铁的氧化物。

图1 点状小白点SEM形貌

图2 点状小白点EDS谱图

模拟带钢在轧制过程中轧入氧化物的情况。样品经碱洗、酸洗和水洗后进行电镀，所得镀层的SEM形貌和EDS谱图，分别如图3和图4所示。

图3 镀层SEM形貌

图4 镀层EDS谱图

由图3和图4可知：镀层表面产生缺陷，缺陷内部存在大量的铁元素和氧元素，而锡元素很少。可见该缺陷部位存在大量的铁的氧化物，使得该部位很难镀上锡。

一种情况是带钢在酸洗过程中发生欠酸洗，其表面残留有少量的氧化物，在轧制过程中氧化物被轧入钢板表面，降低了该区域的电导率，使得该局部区域无法镀上锡［2］。另一种情况是带钢在存放过程中被锈蚀，而在清洗时由于清洗能力的不足，无法将这些氧化物彻底清除，从而导致小白点的形成。

2.2 块状小白点

图5和图6分别为块状小白点的SEM形貌和EDS谱图。由图5可知：块状小白点呈块状分布在带钢表面，其形状不规则。由图6可知：块状小白点处除了镀锡量明显不足外，还存在碳元素，说明此处存在有机物。该有机物可能与镀锡板表面被油污污染有关。

模拟带钢表面存在油污的情况。样品经碱洗、酸洗、吹干后，在其表面擦拭少量机油，然后对样品进行电镀，所得镀层的SEM形貌和EDS谱图，分别如图7和图8所示。

由图7和图8可知：小白点处锡的质量分数很低，并且存在碳元素。试验结果与之前的分析结果相吻合，由此可以确定带钢表面油污是产生小白点缺陷的原因之一。

图5 块状小白点SEM形貌

图6 块状小白点EDS谱图

图7 镀层SEM形貌

图8 镀层EDS谱图

分析油污的来源，主要有三种情况：（1）镀液中的添加剂在极板附近高电流的作用下发生化学反应，生成油脂状的物质［3］；（2）机械设备中的各种润滑油在使用过程中进入镀液，污染带钢表面；（3）带钢在冷轧过程中，冷轧乳化液中的油污在轧辊的作用下进入钢板表面，若在碱洗除油时未清洗干净，将使带钢表面带油。

2.3 长条状小白点

图9和图10分别为长条状小白点的SEM形貌和EDS谱图。由图9可知：长条状小白点在带钢表面呈长条状分布，其长短和宽窄不一。由图10可知：长条状小白点处除了有铁元素和少量锡元素存在外，没有其他元素存在。将镀层脱除后，再次进行能谱分析，试验结果，如图11所示。由图11可知：长条状小白点脱锡后，出现了氯元素。通过对现场生产情况的了解，氯元素来源于生产中的胶辊材料。

图9 长条状小白点SEM形貌

图10 长条状小白点EDS谱图

图11 长条状小白点脱锡后EDS谱图

胶辊经过一段时间的使用，被氧化腐蚀，表面发黏、开裂。在传送带钢的过程中，带钢表面黏附辊印或者与胶辊摩擦，使其表面局部绝缘。在实验室中模拟此种情况。样品经碱洗、酸洗、吹干后，从已经失效发黏的胶辊上取出一块橡胶，将其与清洗后的样品摩擦，然后对样品进行电镀，所得镀层的SEM形貌和EDS谱图，分别如图12和图13所示。

图12 镀层SEM形貌

图13 镀层EDS谱图

由图12和图13可知：在擦拭了胶辊材料的部位，镀锡量明显不足，同时有氯元素存在。发黏的胶辊材料黏附在试样表面，导致小白点的产生。小白点的形貌与摩擦胶辊的位置有关，大部分呈现出沿传送方向的长条形状。

3 结论

由于带钢表面黏附了某些绝缘物质，导致锡层不能顺利地沉积于带钢表面，宏观看来就形成了小白点。在生产过程中，影响锡层沉积的绝缘物质主要有氧化物、油污以及黏附的橡胶。为了防止小白点的产生，应该加强镀前碱洗和酸洗的力度，以及对镀液和辊系的管理。

［1］ 方景礼.电镀添加剂理论与应用［M］.北京：国防工业出版社，2006：98-116.

［2］ 季思凯，王林.原板夹杂引起的镀锡板表面缺陷分析［J］.物理测试，2003（5）：30-34.

［3］ 宋强，蔡兰坤，范光杰，等.高速镀锡液中油污的形成机理［J］.电镀与环保，2004，24（2）：11-13.

Cause Analysis of White Spots Formed on Tinplate Surface

SUN Yue-qing1，ZHU Guo-he1，YANG Jie2
（1.Steel Sheet Cold Rolling Plant，Baoshan Iron ＆Steel Co.，Ltd.，Shanghai 200431，China；2.Shanghai Sunyat Architecture Design Co.，Ltd.，Shanghai 200050，China）

The forming cause of the white spots was preliminarily determined by SEM and EDS analyses as well as the observation of the micro-morphology and element types at the white spot defects.The analogue electroplating tests indicate that the oxides，oil stains and adhered rubber on strip steel surface are the cause for formation of the white spot defects.

tinplate；white spot；oxide；oil stain；rubber

TQ 153

A

1000-4742（2012）04-0004-03

2011-04-15