可溶阳极电镀锡工艺镀锡量均匀性的研究与实践

■刘海涛 ■河北钢铁集团衡水薄板有限责任公司，河北 衡水 053000

带钢表面镀锡量均匀性是马口铁产品的重要质量控制内容，具体规格机标准镀锡量每面三点试验平均值应不小于相应面的最小平均镀锡量，每面单点试验值应不小于相应面的最小平均镀锡量的80%。

镀锡量不均匀所产生的问题概括起来主要有三类:(1)带钢表面色差。高镀锡量产品易产生“白边”，低镀锡量产品易出现“亮边”，带钢软熔以后阳极条纹明显。(2)带钢表面三点镀锡量超过管控标准。国家标准GB/T728 -1998 已对三点镀锡量做出明确规定(详见附GB/T728 -1998)。(3)锡耗居高不下。若镀锡量不均匀，按照国家标准中对单点镀锡量与平均镀锡量的要求，势必增加锡耗。因而对带钢表面镀锡量均匀性的理论研究及实践应用显得尤为重要。

1 可溶阳极电镀锡工艺镀锡量不均匀的原因分析

目前国内大部分镀锡生产线都采用可溶阳极的弗洛斯坦法电镀锡工艺，锡块作为阳极、带钢作为阴极。在酸洗介质条件下通直流电，阳极失电子溶解成二价锡离子进入镀液，在带钢阴极上二价锡离子得电子还原成锡离子并累积成锡镀层。造成镀锡量不均匀的原因有以下三个方面。

(1)锡阳极方面(原材料原因)。锡阳极标准的理想要求为厚度均匀为50mm，纯度为100%，而实际上由于加工原因易导致锡阳极外形尺寸误差约在0.5 -1mm 左右;GB/T728 -1998 对锡锭的化学成分也做了明确规定，最高锡含量99.99%。这些宏观看来微乎其微的误差在大电流短距离的电镀过程中就可能导致镀锡层的不均匀。另外，锡阳极和桥架铜排接触面不光滑有孔洞或裂痕，也会造成各个锡阳极条上的电流分布不平衡，从而造成镀锡量的不均匀。

(2)电镀液浓度、电流密度方面(工艺原因)。弗洛斯坦电镀锡工艺采用酸性电镀液，悬挂可溶性锡阳极，依靠电解液的电离作用将锡镀在钢板上。每个阳极桥架的总电流是一定的，但具体分配到每个阳极则因多种原因产生电流分布的不均匀，带钢表面镀锡层不均匀的根本原因就是板面宽度方向电流分布的不均匀，造成电流分布不均匀的原因则有电解液浓度超出标准范围、阳极(锡条)与阴极(带钢)的极距不均匀、阳极条之间的的距离不合理不均匀等。

(3)锡阳极和带钢的位置调整方面(操作原因)。这里所说的位置包括桥架距离带钢的位置和锡阳极之间的距离。生产过程中，锡阳极厚度是不断减小的，若不及时调整，阳极与带钢之间的极距就会越来越大，镀锡量相应减小。更换宽度规格时，需调整锡阳极的投入数量及间距，如果投入的数量不合理(过多或过少)，如需要调整调整锡阳极间距过大，则会产生阳极条纹。

(4)镀锡板产品规格方面(生产原因)。在产品规格(镀锡量、厚度、宽度)变化频繁的高速生产线上，各规格所要求的生产速度、锡阳极间距、电流大小、溶液浓度也有区别，带钢头尾易产生镀锡层的不均匀。要求在制定生产计划时，镀锡板规格尽量从宽到窄，不要使带钢宽度变化太大，以尽量减少锡阳极的投入或撤除操作。

2 实现带钢表面镀锡层均匀化的措施

(1)锡阳极规格方面。精心设计锡阳极铸造模具图纸，严格检查锡阳极投入时的质量，从源头上控制锡阳极的外观尺寸、化学成份和内在质量，杜绝质量缺陷。(2)电镀锡工艺标准方面。制定电镀液各成份浓度控制、电流密度控制的标准，并采取严格检查、严肃考核等管理措施确保工艺操作严格按标准执行。(3)生产操作实践方面。制定锡阳极调整操作的标准:阳极与带钢极距在30 -40mm 间，阳极之间的距离在20 -30mm 之间，阳极桥边部锡条距带钢边缘15 -25mm 之间。新阳极条的厚度为50mm，当阳极厚度减少到20 -25mm 左右时就需要更换。以免锡条断裂形成铁皮刮伤及垫伤。(4)目前工艺中，桥架和铜排之间有一个角度，并非平行放置，阳极桥在水平方向也倾斜一定角度(入口宽，出口窄)，以维持极距相等，入口与出口差距约25mm。从入口侧挂入新的锡阳极，薄的锡阳极从另一边撤出，根据要求再将桥架的倾斜角调整到合适的位置。阳极条排布时需保持间距一致且不能太宽，否则会引起阳极条纹等缺陷。(5)在生产过程中，要求操作者经常拉动桥架上的锡阳极，保持良好的导电性。同时根据产品结构的特点每2 -5 个小时检查锡阳极厚度一次。锡阳极一般固定从一侧入槽，入槽时需注意必须使阳极条的下部导向部分进入阳极导板内，保证阳极与带钢的距离保持一致。(6)因规格变化，镀锡电流变化过大时，也相应的调整锡阳极，保持锡阳极放置平直接触好，以保证镀锡的均匀性。入槽的锡阳极正面的从操作侧加入，放在阳极桥上绝缘板上，逐个推动锡阳极把另侧的厚度不足的锡阳极勾在驱动侧的绝缘板上，用电葫芦吊出。加入时先将锡阳极挂在阳极桥上的绝缘板上，再向里推入。反面则相反操作。(7)空间位置调整。阳极距离:指阳极靠近带钢边缘与带钢的距离，约10 -30mm。距离过大会使电流密度分布不均，电镀槽电压增高，损耗电能，也造成镀层沿带钢宽度方向分布不均;阳极距离过小，会增加锡离子与铁皮之间的吸引力，会产生白边，阳极用得太薄时，容易断裂造成事故。一般来说，阳极厚50mm，可用至厚20 -25mm。垂直方向:由于电流自阳极上部输入，它本身产生电阻压降，使得阳极上部电流造成阳极上部溶解速度大于下部。为保持生产中极距相等，须经常拉动锡条，使其接触量增大。水平方向:在生产中根据带钢宽度，选用几条阳极条并排悬挂于带钢两侧的阳极桥上。相邻两条间隔约10 -30mm，总宽度小于带钢宽40 -60mm。锡阳极用损后，新阳极从一侧推入，用损阳极从另一侧拉出，这样就造成新旧阳极的极距不同。为此，阳极桥在水平方向也倾斜一定角度铁皮夹角1.8°(入口宽，出口窄)，以维持极距相等，入口与出口差距约25mm。

3 结论

本文总结了可溶阳极电镀锡工艺造成镀锡量不均匀的因素，并且根据生产实践所得出的经验数据、操作方法等，从原材料控制、工艺参数标准控制、生产操作规程控制等三方面阐述了保证镀锡量均匀的具体措施。并且对原有工艺进行了进行了一些改进，能将镀锡量控制在标准允许的范围内。

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