电镀锡软熔原理及质量控制

摘 要：本文通过从电镀锡软熔设备的原理开始分析，详细讲解生产工艺的控制要点。全面的介绍了电镀软熔的原理及质量控制的要点。能够避免因为控制不当导致产品质量事故的发生。

关键词：软熔；感应加热；电镀锡质量

中图分类号：TG335 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 （2014） 04-0000-01

一、引言

软熔工艺是电镀锡工艺中尤为重要的质量控制环节之一。在电镀过程中，锡离子得到电子，被还原成锡原子，而沉积带钢表面，锡原子在沉积过程中，受磁力线的影响，锡层粗糙多孔，甚至会出现疏松的镀层。为了改善锡层附着力差，提高金属光泽，需要对镀锡板进行加热到232℃以上，使镀锡层瞬间融化获得光滑的表面，并与带钢发生反应，形成金属间化合物FeSn2，即锡铁合金层，锡铁合金层使锡层在带钢上有良好的附着力，并能够提高镀锡板的防腐性能。

二、软熔工艺概述

目前带钢的加热方式主要分为两类，电阻软熔和感应软熔。电阻加热是利用带钢的电阻性能，在带钢上加交流电的加热方式进行加热。带钢上的电流是有导电辊传递到带钢上，但是导电辊与带钢接触为线接触，当带钢板型发生变化时，容易打火，从而影响板面质量。而高频感应加热方式为非接触式，因此高频感应加热能够有效的解决板面打火产生灼伤的质量问题。

三、软熔段机组设备构成及作用

软熔段设备主要有1#接地辊、扼流圈、1#导电辊、马弗炉、感应软熔、淬水槽、2#导电辊扼流圈、2#接地辊等设备组成。其中接地辊及扼流圈主要是防止交流电通过带钢传递到生产的两端。导电辊主要为带钢电阻加热提供交流电。马弗炉的主要作用是保温，防止带钢温度损失过快。感应软熔主要是通过感觉加热使带钢快速升温。淬水槽的作用使使带钢温度瞬间降低。

四、感应软熔的机理

带钢穿过是线圈，受交变电流磁场的影响，带钢内部产生涡流，高频涡流作用电阻而产生热量，提升带钢温度，起到加热的目的。

电气原理：感应加热装置主要有整流器、逆变器、负载变压器等设备组成。设备主电路如图1所示。

五、感应软熔曲线对质量的影响

为了减小在软熔过程中锡的氧化，需要减少锡在高温下停留的时间，减少与外界空气接触才能够有效的减少锡氧化。此图中从带钢经过导电辊开始，到进入感应加热器前，带钢通过电阻加热在马弗炉的隔离空气的条件下缓慢升温，有效的减少在加热过程中的氧化现象。当带钢进入到感应加热器后快速的升温超过锡的熔点以上，锡铁合金层开始形成，通过控制温度和时间控制合金层生成的厚度。带钢的加热温度，是通过调节加在感应线圈上的电压进行调节的。通常采用红外线温度计等仪器来直接测出带钢的加热温度，然后通过这些仪器获得的讯号来自动控制带钢的加热温度。合金层的厚度在0.15μm左右，重量在0.4-0.8g/m2。由于合金层非常薄，导致K板检测项目指标很难控制。由于合金化反应主要发生在232℃以上进行的，所以控制从感应软熔出来到进入淬水槽的反应时间就能够有效的控制合金层生成的厚度。

（1）酸滞PL≤10s Pickle Lag Value Test。酸滞是把镀锡板浸入到盐酸中产生化学反应的时间，时间短表示锡被氧化的少，因此减少锡在高温下发生氧化的时间能够有效的减少酸滞值，从而得到高质量的带钢。

（2）铁溶值ISV≤20μg/3inch2（19.35cm2）。由于合金化的过程中，锡和铁相互进行溶解，纯锡层的厚度在0.35μm左右，因此一但在高温下反应时间过长，就会导致铁会渗透到纯锡层表面，从而镀锡板的耐蚀性，对于食品级的镀锡板来说会导致包装的食品变味。因此控制该指标就值要严格控制合金化的时间，防止反应时间过长。

（3）锡晶粒度TCS≤9级。晶粒度的大小与耐蚀性能有关，晶粒度小，耐蚀性能好，晶粒度的大小与结晶核的多少和结晶时间有关，在原板不变的情况下，也就是保证结晶核数量一致的前提下，晶粒度的大小与软熔的时间有关，时间越长，晶粒度越大，反之晶粒度越小。

（4）孔隙率试验。孔隙率高的镀锡板的耐蚀性差，因此适当的增加软熔的时间有助于消除孔隙率，从而提高镀锡的耐蚀性。

六、结束语

通过从加热理论的介绍，设备的组成及作用，得出了控制电镀锡板表面质量的主要因素。从而能够有的放矢，极大的减少不合格品的发生。

参考文献：

[1]蒋志强，符寒光，戴明山.电镀锡机组软熔导电辊失效机理[J].吉林大学学报，2005（05）.

[2]唐超，黄久贵，李娜.宝钢1220新建电镀锡机组工艺设备特点[J].中国冶金，2010（06）.

作者简介：李强（1985.04-），男，河北联合大学电气工程学院，硕士研究生，就职于迁安思文科德薄板科技有限公司，现从事冷轧涂镀深加工行业；王得位（1977.07-），男，河北联合大学电气工程学院，硕士研究生，就职于迁安思文科德薄板科技有限公司，现从事冷轧涂镀深加工行业。