电镀锡板表面条状缺陷成因分析

电镀锡板表面条状缺陷成因分析

季思凯， 薛 菲

(宝钢研究院分析测试研究中心上海201900)

摘 要：应用体视显微镜、扫描电镜及能谱仪对近期集中爆发的冷轧电镀锡板表面白色条状缺陷的宏、微观形貌特征和缺陷成分进行分析研究，并经现场调查及模拟试验，分析认为酸洗前热轧板表面被点状有机物保护，酸洗时无法去除该区域的氧化铁皮，经冷轧轧制后形成此缺陷。

关键词：电镀锡板；条状缺陷；氧化铁皮

镀锡板是广泛应用于包装材料特别是饮料罐和食品罐的原材料，它是钢铁工业的一种深加工、高附加值产品。镀锡板的表面缺陷和内部微小夹杂在板材加工成罐或在罐装食品保存过程中，会形成裂纹和腐蚀孔洞，从而引起泄漏。镀锡原板夹杂可引起多种类型的表面缺陷，如表面层起皮、小黑条纹缺陷、条状白点缺陷、白长条状缺陷和浅白花斑缺陷等。随着镀锡新产品的不断开发，镀锡原板厚度将越来越薄，对原板夹杂也越来越敏感，因此针对由原板夹杂引起的镀锡板表面缺陷进行了综合分析研究。宝钢生产的冷轧电镀锡板表面出现白色条状缺陷，一段时间内此类缺陷集中爆发，并在家电板表面也有零星发现，其后该类缺陷就逐渐减少，直至消失。经了解，仅电镀锡板此类缺陷发生量就高达150 t。

1 分析方法

应用体视显微镜、扫描电镜对来样表面缺陷分别进行宏、微观形貌特征观察，应用电子探针及能谱仪进行显微成分分析。并通过现场调查、模拟试验对缺陷成因进行了进一步分析和验证。

主要分析仪器：HITACHI S4200扫描电镜(SEM)、J EOL J XA7 33电子探针(EPMA)、OXFORD INCA能谱仪(EDS)。

2 分析结果及讨论

2．1 表面缺陷分析

对电镀锡板表面缺陷进行宏观形貌观察，缺陷呈白色条状，位于样板下表面，在板面上呈无规则分布。缺陷基本呈椭圆形，椭圆形的长轴与短轴之比约为8～1 0，缺陷宏观形貌见图1。

去除电镀锡板表面锡层后，将缺陷样品放入扫描电镜中进行形貌观察，条状缺陷处基板表面呈现与轧向垂直的片层状凹坑，经仔细观察，凹坑处无明显残余物(图2)。

通过对电镀锡板表面缺陷的观察与分析，尚难以判别其成因，又针对轧硬板进行了分析。经观察，轧硬板表面同样存在类似的条状缺陷，缺陷呈黑色，形态呈椭圆状，其长、宽比与冷轧变形量相一致(图3)。对轧硬板表面缺陷进行显微形貌观察，条状缺陷处存在较多与轧向垂直的薄片状氧化铁，缺陷显微形貌及成分定性分析结果分别见图4和图5。

另经观察，清洗后的轧硬板表面条状缺陷处显微形貌特征与电镀锡板去除表面锡层后缺陷形貌特征一致。

2．2 分析结果

①从缺陷宏观形貌判断，该缺陷在冷轧前应呈点状。②电镀锡板表面锡层去除后，条状缺陷处显微形貌特征与清洗后的轧硬板表面黑色条状缺陷完全一致。③轧硬板表面黑色条状缺陷是由于薄片状氧化铁皮压入所致，与常规氧化铁皮压入存在显著不同。④初步判断该缺陷是由于热轧板表面局部点状氧化铁皮酸洗无法清除，经冷轧后产生。

2．3 缺陷产生要因分析

通过上述样板表面缺陷的宏、微观形貌特征及显微成分分析，并通过对缺陷发生日后生产的冷轧板产品跟踪分析，逐一排除了冶炼、热轧工艺等方面的影响，分析着眼于冷轧生产工艺路线的影响，特别是冷轧酸洗机组前情况的影响。

2．4 现场调查

随后对库房到酸洗机组入口段之间进行了现场调查，结果发现：活套小车有漏油现象；矫直机的测张辊表面粘附异物，初步疑为有机胶带纸粘附(图6)。

2．5 模拟试验

将有机胶带纸加热至70～80℃，然后滴在热轧板上皇点状(图7)。冷却后，酸洗无法去除该区域的氧化铁皮。将上述热轧酸洗板在小轧机上进行模拟轧制后(2 mm轧至0．4 mm)，缺陷呈柳叶状，其长宽比与轧制变形量一致(图8)。

切取模拟轧制样，经观察，其显微形貌与轧硬板表面缺陷形貌一致，呈现薄片状氧化铁皮压入的形貌(图9～11)。

3 类似缺陷介绍

对本公司冷轧薄板厂送检的酸洗板表面黑斑(图12)进行了分析，其表面黑色的斑点含有有机物成分(类似沥青)，见图13。应用有机溶剂去除表面有机物后，酸洗板表面有氧化铁残留，见图14、15。表面黑斑经轧制后，呈条状形貌，与镀锡板、轧硬板表面缺陷形貌一致，见图16、17。

4 测张辊表面粘附异物分析

为进一步确认缺陷成因，对冷轧机组所取矫直机的测张辊表面粘附异物进行分析，异物经加热冷却后不易干，与有机胶带纸加热后情况不同。该异物定性分析结果表明主要含有C、O、Cl元素(图18)。有机胶带纸成分则主要含有C、O元素，并有玻璃纤维成分。

轧硬板表面缺陷处粘附的异物同样含有C、O、Cl元素(图19)。

5 分析与讨论

①镀锡板、轧硬板、模拟轧制以及冷轧薄板厂表面缺陷的宏观形貌基本相似。②以上缺陷的显微形貌均呈现为脆性薄片状异物被轧辊破碎后压人的特征。③能谱定性分析结果表明，缺陷成分为氧化铁，说明缺陷由片状氧化铁皮压人所致。④热轧板表面局部粘附有机物异物，使热轧板表面局部存在点状氧化铁酸洗无法清除，经冷轧轧制后产生。

6 结论

1)冷轧酸洗机组前矫直机的测张辊表面粘附异常的有机物。

2)电镀锡板表面条状缺陷是由于酸洗前热轧板表面被点状有机物保护，酸洗无法去除该区域的氧化铁皮，经冷轧轧制后形成。

参考文献：

[1] 季思凯．镀锡板表面黑点缺陷分析[J]．理化检验-物理分册，2004：，40(8)：422．

[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，200 3，21(5)：30．