RU2103418C1 - Method of electrolytically tinning sheet metal - Google Patents

Abstract

FIELD: metal coatings. SUBSTANCE: method includes treating metallic, in particular, steel sheet by passing current when immersed in electrolyte containing (in g/l): tin in the form of bivalent ions, 20-37; sulfamic acid (total), 100-140; proxamine-385, 0.5-2.5, and water, the balance. Temperature of electrolyte is maintained within the range 20 to 70 C at current density 20-70 A/dm. EFFECT: increased quality of sheet metal due to better evenness of coating and simultaneously reduced edge effect. 1 tbl

Description

Изобретение относится к электролитическому нанесению покрытий, в частности лужению, и может быть использовано при производстве белой жести. The invention relates to electrolytic coating, in particular tinning, and can be used in the production of tinplate.

Известен способ электролитического лужения жести путем погружения ее в электролит (авт. св. 1478094, C 25 D 3/32) следующего состава, г/л:
Сернокислое олово - 45 - 65
Сульфаминовая кислота - 60 - 110
Сульфосалициловая кислота - 0,3 - 0,5
Сульфат полиалкиленгликоля - 2 - 3.A known method of electrolytic tinning of tin by immersing it in an electrolyte (ed. St. 1478094, C 25 D 3/32) of the following composition, g / l:
Tin sulfate - 45 - 65
Sulfamic acid - 60 - 110
Sulfosalicylic acid - 0.3 - 0.5
Polyalkylene glycol sulfate - 2 - 3.

Недостатки данного способа заключаются в том, что при использовании электролита указанного состава наблюдается неравномерность оловянного покрытия с наличием краевого эффекта (утолщение кромок полосы) и узкий интервал применяемых температур. The disadvantages of this method are that when using an electrolyte of the specified composition there is uneven tin coating with the presence of an edge effect (thickening of the strip edges) and a narrow range of temperatures.

Известен также способ нанесения гальванического покрытия на металлическую полосу (Виткин А.И., Галкин Д.П., Берлин Б.И. Основы теории и технологии производства белой жести.- М.: Металлургия, 1978, с. 101, 109, 267 - 274), путем погружения ее в электролит лужения следующего состава, г/л:
Сернокислое олово (по металлическому) - 25 - 40
Фенолсульфоновая кислота - 50 - 70
Дигидрооксидифинилсульфон - 4 - 6
Арескап - 0,1 - 1,0.There is also a method of applying a plating coating to a metal strip (Vitkin A.I., Galkin D.P., Berlin B.I. Fundamentals of the theory and technology of production of tinplate.- M .: Metallurgy, 1978, p. 101, 109, 267 - 274), by immersing it in a tinning electrolyte of the following composition, g / l:
Tin sulfate (for metal) - 25 - 40
Phenolsulfonic acid - 50 - 70
Dihydroxydiphenylsulfone - 4 - 6
Arescap - 0.1 - 1.0.

При осуществлении данного способа лужения жести наблюдается неравномерность покрытия за счет высокого краевого эффекта (утолщение кромок), относительно узкие интервалы применяемых плотности тока и температуры. When implementing this method of tinning of tin, uneven coating due to the high edge effect (thickening of the edges), relatively narrow intervals of the applied current density and temperature are observed.

Наиболее близким к заявляемому объекту является способ электролитического лужения жести, включающий электрохимическую обработку металлической полосы при пропускании через нее электрического тока в электролите, содержащем г/л: сернокислое олово 45 - 65, сульфаминовую кислоту 60 - 110, сульфосалициловую кислоту 0,3 - 0,5 и 2 - 3 сульфата полиалкиленгликоля - сернокислую соль азотсодержащего блоксополимера окиси пропилена и окиси этилена, при t = 40^oС и плотности тока 15 - 60 А/дм² (RU, патент 16780946, C 25 D 3/32, 1994).Closest to the claimed object is a method of electrolytic tinning of tin, including the electrochemical treatment of a metal strip by passing an electric current through it in an electrolyte containing g / l: tin sulfate 45 - 65, sulfamic acid 60 - 110, sulfosalicylic acid 0.3 - 0, 5 and 2 - 3 polyalkylene glycol sulfate - a sulfate salt of a nitrogen-containing block copolymer of propylene oxide and ethylene oxide, at t = 40 ^o C and a current density of 15-60 A / dm ² (RU, patent 16780946, C 25 D 3/32, 1994).

Недостатком данного способа является высокая неравномерность покрытия, наличие утолщенных кромок. Кроме того, при высоких температуре электролита и катодной плотности тока наблюдается появление дефекта "матовость". The disadvantage of this method is the high unevenness of the coating, the presence of thickened edges. In addition, at high electrolyte temperatures and cathodic current densities, a “haze” defect is observed.

Техническая задача, на решение которой направлено изобретение, - повышение качества жести и высокая равномерность покрытия с одновременным уменьшением краевого эффекта, который заключается в том, что на кромках полосы покрытие в процессе лужения получается более толстое и, кроме того, на кромках происходит образование оловянного порошка, который указывает на перерасход олова и появление дефекта "надав" на полосе. The technical problem to which the invention is directed is improving the quality of tin and high uniformity of the coating while reducing the edge effect, which consists in the fact that on the edges of the strip the coating during tinning is thicker and, in addition, the formation of tin powder occurs on the edges , which indicates tin overspending and the appearance of a “nadav” defect in the strip.

Для решения этой задачи предлагается способ электролитического лужения жести, включающий нанесение на металлическую полосу покрытия из электролита, содержащего олово в виде двухвалентных ионов, сульфаминовую кислоту и азотсодержащий блоксополимер окиси этилена и окиси пропилена, при пропускании через полосу электрического тока при плотности 20 - 70 А/дм² при следующем соотношении компонентов, г/л:
Олово в виде двухвалентных ионов - 20 - 37
Сульфаминовая кислота (общая) - 100 - 140
Проксамин 385 - 0,5 - 2,5
Вода - Остальное.To solve this problem, a method for electrolytic tinning of tin is proposed, including applying a coating of an electrolyte containing tin in the form of divalent ions, sulfamic acid and a nitrogen-containing block copolymer of ethylene oxide and propylene oxide onto a metal strip, by passing through an electric current strip at a density of 20 - 70 A / dm ² in the following ratio of components, g / l:
Tin in the form of divalent ions - 20 - 37
Sulfamic acid (total) - 100 - 140
Proxamine 385 - 0.5 - 2.5
Water - The rest.

причем нанесение покрытия осуществляют при 20 - 70^oC а в качестве азотсодержащего блоксополимера окиси этилена и окиси пропилена использую проксамин 385.moreover, the coating is carried out at 20 - 70 ^o C and as a nitrogen-containing block copolymer of ethylene oxide and propylene oxide using proxamine 385.

Количественное содержание ингредиентов электролита получено экспериментальным путем. The quantitative content of the electrolyte ingredients was obtained experimentally.

Сущность найденного технического решения заключается в следующем. При использовании электролита предложенного состава было обнаружено, что он обладает наилучшей по сравнению с известной рассеивающей способностью, которая приводит к равномерному покрытию по всей ширине полосы и отсутствию осаждения олова на кромках стальной полосы. При этом, заявленные интервалы температур электролита и плотности тока также влияют на равномерность покрытия и качество жести. Высокие адсорбционные свойства проксамина 385 ( азотсодержащий блоксополимер окиси этилена и окиси пропилена, ТУ-6-36-00203335-95-94 от 01.06.95. ) обеспечивают сохранение ингибирования поверхности даже при температурах 60 - 80^oC, что обеспечивает получение в перегретом электролите качественных оловянных покрытий. Ограничение верхнего предела температуры 70^oC связано не с действием добавки, а с появлением опасности разложения сульфаминовой кислоты.The essence of the technical solution found is as follows. When using the electrolyte of the proposed composition, it was found that it has the best scattering ability compared to the known one, which leads to uniform coating over the entire width of the strip and the absence of tin deposition on the edges of the steel strip. Moreover, the claimed temperature ranges of the electrolyte and current density also affect the uniformity of the coating and the quality of the tin. The high adsorption properties of proxamine 385 (a nitrogen-containing block copolymer of ethylene oxide and propylene oxide, TU-6-36-00203335-95-94 from 01.06.95.) Ensure the conservation of surface inhibition even at temperatures of 60 - 80 ^o C, which ensures the receipt in an overheated electrolyte quality tin coatings. The limitation of the upper temperature limit of 70 ^o C is associated not with the action of the additive, but with the emergence of the danger of decomposition of sulfamic acid.

В таблице приведены данные экспериментов по выбору оптимальных значений количественного состава электролита лужения и по выбору оптимальных значений температуры электролита и плотности тока на полосе. The table shows the data of experiments on the selection of the optimal values of the quantitative composition of the tinning electrolyte and on the selection of the optimal values of the electrolyte temperature and current density in the strip.

Равномерность покрытия представлена в виде среднеквадратического отклонения S_кв, которая определяется по формуле:

где δ_i - толщина покрытия в данной точке, г/м²;
δ_ср - среднеарифметическая толщина покрытия, г/м²;
n - количество определений по ширине полосы.The uniformity of the coating is presented in the form of a standard deviation S _q , which is determined by the formula:

where δ _i - coating thickness at a given point, g / m ² ;
δ _cf - arithmetic average coating thickness, g / m ² ;
n is the number of definitions across the width of the strip.

Примеры конкретного осуществления способа
Пример 1 (опыт 1)
Сталь марки 08ПС
состав электролита следующий, г/л:
Олово в виде двухвалентных ионов - 20
Сульфаминовая кислота (общая) - 100
Проксамин 385 - 0,5
Вода - Остальное
Температура электролита 20^oC, плотность тока 20 А/дм².Examples of specific implementation of the method
Example 1 (experiment 1)
Steel grade 08PS
the electrolyte composition is the following, g / l:
Tin in the form of divalent ions - 20
Sulfamic acid (total) - 100
Proxamine 385 - 0.5
Water - Else
The temperature of the electrolyte is 20 ^o C, the current density is 20 A / dm ² .

Стальную полосу для нанесения оловянного покрытия погружают в ванну с электролитом, который готовят растворением в воде расчетного количества ингредиентов, приведенных выше. The steel strip for applying tin coating is immersed in a bath with an electrolyte, which is prepared by dissolving in water the calculated amount of the above ingredients.

Оловянное покрытие наносили на жесть марки 08ПС. Оплавление покрытия осуществляли контактным способ путем пропускания электрического тока через металлическую полосу. Равномерность покрытия в опыте 1 на кромках полосы составила S_кв = 0,04, по ширине полосы - S_кв = 0,095. Это говорит о практическом отсутствии краевого эффекта. Дефект "матовость" отсутствует. Поверхность электролуженой жести блестящая.The tin coating was applied to 08PS tinplate. The coating was melted by a contact method by passing an electric current through a metal strip. The uniformity of the coating in experiment 1 at the edges of the strip was S _q = 0.04, along the width of the strip - S _q = 0.095. This indicates the practical absence of an edge effect. There is no “haze” defect. The surface of the tinplate is shiny.

Пример 2 (опыт 2)
Марка стали та же.Example 2 (experiment 2)
The steel grade is the same.

Состав электролита следующий, г/л:
Олово в виде двухвалентных ионов - 30
Сульфаминовая кислота (общая) - 120
Проксамин 385 - 1,5
Вода - Остальное
Температура электролита 50^oC, плотность тока 50 А/дм².The electrolyte composition is as follows, g / l:
Tin in the form of divalent ions - 30
Sulfamic acid (total) - 120
Proxamine 385 - 1.5
Water - Else
The temperature of the electrolyte is 50 ^o C, the current density is 50 A / dm ² .

Равномерность покрытия в опыте 2 на кромках составила S_кв = 0,045, по ширине полосы - 0,098. Это говорит о практическом отсутствии краевого эффекта.The uniformity of the coating in experiment 2 at the edges was S _q = 0.045, along the width of the strip - 0.098. This indicates the practical absence of an edge effect.

Дефект "матовость" отсутствует, поверхность электролуженой жести блестящая. There is no “haze” defect, the surface of the tinplate is shiny.

Пример 3 (опыт 3)
Марка стали та же.Example 3 (experiment 3)
The steel grade is the same.

Состав электролита следующий, г/л:
Олово в виде двухвалентных ионов - 37
Сульфаминовая кислота (общая) - 140
Проксамин 385 - 2,5
Вода - Остальное
Температура электролита 70^oC, плотность тока 70 А/дм².The electrolyte composition is as follows, g / l:
Tin in the form of divalent ions - 37
Sulfamic acid (total) - 140
Proxamine 385 - 2.5
Water - Else
The temperature of the electrolyte is 70 ^o C, the current density is 70 A / dm ² .

Равномерность покрытия в опыте 3 на кромках составила S_кв = 0,05, по ширине - 0,1.The uniformity of the coating in experiment 3 on the edges was S _q = 0.05, in width - 0.1.

Это говорит о практическом отсутствии краевого эффекта. This indicates the practical absence of an edge effect.

Дефект "матовость" отсутствует, поверхность электролуженой жести блестящая. There is no “haze” defect, the surface of the tinplate is shiny.

Пример 4 (опыт 4)
Марка стали та же.Example 4 (experiment 4)
The steel grade is the same.

Состав электролита следующий, г/л:
Олово в виде двухвалентных ионов - 15
Сульфаминовая кислота (общая) - 80 - Проксамин 385
0,3
Вода - Остальное
Температура электролита 10^oC, плотность тока 15 А/дм².The electrolyte composition is as follows, g / l:
Tin in the form of divalent ions - 15
Sulfamic acid (total) - 80 - Proxamine 385
0.3
Water - Else
The electrolyte temperature is 10 ^o C, the current density is 15 A / dm ² .

Равномерность покрытия в опыте 4 на кромках составила S_кв = 0,2, по ширине полосы - 0,45.The uniformity of the coating in experiment 4 at the edges was S _q = 0.2, along the strip width - 0.45.

Это говорит о наличии краевого эффекта. Дефект "матовость" присутствует, поверхность электролуженой жести матовая. This indicates the presence of an edge effect. The “dullness” defect is present, the surface of the tinplate is dull.

Пример 5 (опыт 5)
Марка стали та же.Example 5 (experiment 5)
The steel grade is the same.

Состав электролита следующий, г/л:
Олово в виде двухвалентных ионов - 40
Сульфаминовая кислота (общая) - 150
Проксамин 385 - 3,0
Вода - Остальное
Температура электролита 80^oC, плотность тока 75 А/дм².The electrolyte composition is as follows, g / l:
Tin in the form of divalent ions - 40
Sulfamic acid (total) - 150
Proxamine 385 - 3.0
Water - Else
The temperature of the electrolyte is 80 ^o C, the current density is 75 A / dm ² .

Равномерность покрытия на кромках полосы составила 0,4, по ширине - полосы 0,7. The uniformity of the coating at the edges of the strip was 0.4, and the width of the strip was 0.7.

Это говорит о наличии краевого эффекта. Дефект "матовость" присутствует, поверхность электролуженой жести матовая. This indicates the presence of an edge effect. The “dullness” defect is present, the surface of the tinplate is dull.

Таким образом, по сравнению с прототипом предлагаемый способ позволяет вести процесс лужения жести с наименьшими затратами олова при одновременном улучшении качества и отсутствии краевого эффекта. Кроме того, следует отметить, что электролуженая жесть по предложенному способу обладает улучшенной коррозионной стойкостью и промышленное ее получение является экологически безопасным, так как в компонентах электролита отсутствуют фенолсоставляющие продукты, которые присутствуют в известных (описанных выше) электролитах. Thus, in comparison with the prototype, the proposed method allows the process of tinning of tin with the least cost of tin while improving quality and the absence of edge effect. In addition, it should be noted that the tinplate according to the proposed method has improved corrosion resistance and its industrial production is environmentally friendly, since there are no phenol-containing products in the electrolyte components that are present in the known (described above) electrolytes.

Claims (1)

Способ электролитического лужения жести, включающий нанесение на металлическую полосу покрытия из электролита, содержащего олово в виде двухвалентных ионов, сульфаминовую кислоту и азотсодержащий блоксополимер окиси этилена и окиси пропилена, при пропускании через полосу электрического тока, отличающийся тем, что нанесение покрытия осуществляют при температуре 20 70^oС и плотности тока 20 70 А/дм² из электролита, содержащего в качестве азотсодержащего блоксополимера окиси этилена и окиси пропилена - Проксамин 385, при следующем соотношении компонентов, г/л:
Олово в виде двухвалентных ионов 20 37
Сульфаминовая кислота (общая) 100 140
Проксамин 385 0,5 2,5СThe method of electrolytic tinning of tin, including applying to a metal strip a coating of an electrolyte containing tin in the form of divalent ions, sulfamic acid and a nitrogen-containing block copolymer of ethylene oxide and propylene oxide, when passing through an electric current strip, characterized in that the coating is carried out at a temperature of 20 70 ^o C and a current density of 20 70 a / ^dm2 from an electrolyte containing as a nitrogen-containing block copolymer of ethylene oxide and propylene oxide - Proksamin 385, with the following ratio components, g / l:
Tin in the form of divalent ions 20 37
Sulfamic acid (total) 100 140
Proxamine 385 0.5 2.5C

Images