CN102011124A - 一种镀锡钢板的表面处理方法 - Google Patents

Abstract

一种环保的镀锡钢板的表面处理方法，以及由该方法制得的钢部件，其是在镀锡钢板表面溅射一层钯膜并进行加热处理的表面处理方法，经该方法处理得到的镀锡钢板，不但具有优异的稳定性，特别是兼具足够的力学性能和优异的抗菌性，而且还不需使用从环境保护出发受到严格限制的含有六价铬的处理液，可广泛应用于以食品罐、饮料罐等容器为中心的各种领域。

Description

一种镀锡钢板的表面处理方法 

技术领域

本发明涉及一种镀锡钢板的表面处理方法，具体的说是在镀锡钢板表面溅射一层钯膜并进行加热处理的表面处理方法，以及由该方法制得的钢部件。 

背景技术

镀锡钢板被广泛用于食品罐、饮料罐等容器。而这种大量使用的镀锡钢板，通常是在含有重铬酸等六价铬化合物的水溶液中进行浸渍、电解处理，或者直接在其表面涂覆六价铬化合物的水溶液，以在钢板的镀层表面上形成铬酸盐膜。通过这样在钢板表面形成的铬酸盐膜，能够防止长期保管时镀锡表面的氧化，抑制外观变黄。并且涂装后使用时，由于抑制锡氧化膜的成长，可以防止锡氧化膜的凝聚破坏，确保涂料的紧密性。 

但是，在镀锡钢板表面上形成铬酸盐膜时需要使用含有六价铬氧化物的水溶液，而六价铬是一种强致癌物，因此，镀膜时产生的废气、废液等对环境产生极大的危害。在环境问题越发引起人们重视的今天，对于限制六价铬的使用也越发严厉，这使得在上述镀锡钢板中不使用铬的化学转化处理的必要性也随之增加。 

此外，作为食品罐、饮料罐等容器用的镀锡钢板，因其通常要接触容易萌生细菌的食品、饮料，故而不但要求其具有优异的稳定性，还要求其具有优异的抗菌性。因此，提高镀锡钢板表面的抗菌性也是亟待解决的问题。 

发明内容

本发明的目的即在于提供一种在镀锡钢板表面溅射一层钯膜并进行加热处理的表面处理方法，以及由该方法制得的钢部件，该钢部件具有优异的稳定性、足够的使用硬度和优异的抗菌性能，可广泛用于制备各种食品罐、饮料罐等容器。 

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：首先用钯靶对镀锡钢板进行溅射以形成稳定的钯膜；其次对沉积了钯膜的镀锡钢板进行加热处理，以获得足够的硬度和优异的抗菌性。 

具体而言，其制备过程按下列步骤进行： 

(1)选择经过镀锡处理的钢板作为镀锡钢板基材，其中锡膜的膜厚约为4-6μm。优选在含有磷酸根离子和四价锡离子的溶液中进行阴极电解处理的钢板，因为经上述镀锡处理的钢板本身即具有较好的稳定性。 

(2)将经步骤(1)处理得到的镀锡钢板基材置于溅射处理室中，以钯靶进行射频磁控溅射，其中溅射参数为钯靶直径0.1m、溅射气氛0.3Pa的纯氩、RF功率100W，得到约0.6-0.8μm镀膜，优选镀膜厚度为0.7μm。上述溅射参数的选择是经证明能够得到优化的钯膜。而钯膜厚度的选择是因为钯膜太薄(小于0.6μm)难以获得足够的稳定性及保护性，而钯膜太厚(大于0.8μm)则由于钯的昂贵价格增加产品不必要的成本。 

(3)将经步骤(2)处理得到的镀锡钢板置于马弗炉中，在250-400℃的温度下、优选300℃，进行加热处理，处理时间为50-70min、优选60min。加热处理温度的选择是因为温度太低(小于250℃)无法获得足够的抗菌性，而温度太高(大于400℃)会导致长时间的处理导致钢板表面硬度的下降而无法满足使用需求；加热处理时间的选择是因为时间太短(小于50分钟)还不能获得足够并且稳定的抗菌性，而时间太长(大于70分钟)并不会显著增加抗菌性却反而增加生产成本、降低生产效率，在300℃处理60min将获得综合性能最优的处理效果。 

本发明的优点是：经本发明处理得到的镀锡钢板，不但具有优异的稳定性，特别是兼具足够的力学性能和优异的抗菌性，而且还不需使用从环境保护出发受到严格限制的含有六价铬的处理液，可广泛应用于以食品罐、饮料罐等容器为中心的各种领域。 

附图说明

图1是不同处理温度下经表面处理后的镀锡钢板的维氏硬度与处理时间的关系曲线。 

具体实施方式

下面，通过具体的实施例1-3对本发明进行详细说明。 

实施例1. 

采用经含有H₃PO₄和Sn₄Cl的溶液电解处理的50×50mm的镀锡钢板作为镀锡钢板基材，其中锡膜厚约5μm；首先，将镀锡钢板基材置于溅射处理室中，以钯靶进行射频磁控溅射，其中溅射参数为靶钯直径0.1m、溅射气氛0.3Pa的纯氩、RF功率100W，得到约0.7μm镀膜；然后将镀钯膜的镀锡钢板置于马弗炉中，在250℃的温度下进行加热处理，处理时间分别为 10min、30min、60min，得到经本发明处理后的钢部件；对处理后的钢部件进行稳定性测试，测试结果表明与未进行加热处理的钢部件相比；对处理后的钢部件用维氏硬度计进行硬度测试，测试结果见附图1；对60min处理后的钢部件进行抗菌性测试，测试结果表明与未进行加热处理的钢部件相比，其菌落数减少为大约0.08(即处理部件的测试结果除以未处理部件的测试结果)。 

实施例2. 

采用经含有H₃PO₄和Sn₄Cl的溶液电解处理的50×50mm的镀锡钢板作为镀锡钢板基材，其中锡膜厚约5μm；首先，将镀锡钢板基材置于溅射处理室中，以钯靶进行射频磁控溅射，其中溅射参数为靶钯直径0.1m、溅射气氛0.3Pa的纯氩、RF功率100W，得到约0.7μm镀膜；然后将镀钯膜的镀锡钢板置于马弗炉中，在300℃的温度下进行加热处理，处理时间分别为10min、30min、60min，得到经本发明处理后的钢部件；对处理后的钢部件进行稳定性测试，测试结果表明与未进行加热处理的钢部件相比；对处理后的钢部件用维氏硬度计进行硬度测试，测试结果见附图1；对60min处理后的钢部件进行抗菌性测试，测试结果表明与未进行加热处理的钢部件相比，其菌落数减少为大约0.01(即处理部件的测试结果除以未处理部件的测试结果)。 

实施例3. 

采用经含有H₃PO₄和Sn₄Cl的溶液电解处理的50×50mm的镀锡钢板作为镀锡钢板基材，其中锡膜厚约5μm；首先，将镀锡钢板基材置于溅射处理室中，以钯靶进行射频磁控溅射，其中溅射参数为靶钯直径0.1m、溅射气氛0.3Pa的纯氩、RF功率100W，得到约0.7μm镀膜；然后将镀钯膜的镀锡钢板置于马弗炉中，在400℃的温度下进行加热处理，处理时间分别为10min、30min、60min，得到经本发明处理后的钢部件；对处理后的钢部件进行稳定性测试，测试结果表明与未进行加热处理的钢部件相比；对处理后的钢部件用维氏硬度计进行硬度测试，测试结果见附图1；对60min处理后的钢部件进行抗菌性测试，测试结果表明与未进行加热处理的钢部件相比，其菌落数减少至几乎为0(即处理部件的测试结果除以未处理部件的测试结果)。 

Claims (9)

1.一种镀锡钢板的表面处理方法，其包括以下步骤：(1)选择经过镀锡处理的钢板作为镀锡钢板基材；(2)将经步骤(1)处理得到的镀锡钢板基材置于溅射处理室中，以钯靶进行射频磁控溅射，得到钯膜；(3)将经步骤(2)处理得到的镀锡钢板置于马弗炉中，在大约250-400℃的温度下进行加热处理，处理时间为大约50-70min。

2.根据权利要求1所述的一种镀锡钢板的表面处理方法，其中所述的镀锡钢板是将钢板在含有磷酸根离子和四价锡离子的溶液中进行阴极电解处理得到的，锡膜的膜厚约为4-6μm。

3.根据权利要求1所述的一种镀锡钢板的表面处理方法，其中所述磁控溅射的参数如下：靶钯直径0.1m、溅射气氛0.5Pa的纯氩、RF功率100W。

4.根据权利要求1所述的一种镀锡钢板的表面处理方法，其中所述磁控溅射形成的钯膜厚度约为0.6-0.8μm。

5.根据权利要求4所述的一种镀锡钢板的表面处理方法，其中所述磁控溅射形成的钯膜厚度为0.7μm。

6.根据权利要求1所述的一种镀锡钢板的表面处理方法，其中加热处理的温度为300℃。

7.根据权利要求1所述的一种镀锡钢板的表面处理方法，其中加热处理的时间为60min。

8.一种利用权利要求1-7任一一项所述的镀锡钢板的表面处理方法制备得到的钢部件。

9.根据权利要求8所述的钢部件，其中该钢部件被用于制备食品罐、饮料罐等容器。