食品级 镀锡板 表面质量 控制 技术要点 简介
镀锡板是薄钢板经镀锡而制成的产品。现代工业生产的镀锡板通常是两面镀有商业纯锡的冷轧低碳薄钢板，它集钢的强度和成形性与锡的耐蚀性、焊接性和外观于一体。镀锡板被广泛用于食品工业和各种容器、冲压制品、包装材料的非食品工业，具有无毒无味、质量轻、易于加工成型等优点［1］。随着人们生活水平的提高和生活节奏的加快，对食品级镀锡板的需求呈强劲增长趋势，但是随着法律法规的不断完善以及消费者食品安全意识的不断提高， 市场和消费者对食品级镀锡板的产品质量提出了新的要求。因此，在新的市场环境下，开展镀锡板表面控制技术的研究与应用具有重要意义。
食品级镀锡板一般要经过分裁、涂布、印刷、裁模、制罐、灌装做成钢制三片罐，最终流向市场，进入千家万户。随着人们生活水平的逐步提高，食品级镀锡板消费量呈逐年增加趋势，2023年仅三片罐年消费量就超过 400亿只。在市场对食品安全事故零容忍的背景下，一旦镀锡板表面缺陷未被及时发现， 而流通至市场环节，轻则整批次订单下架召回; 重则生产企业被勒令停产整顿，甚至关停。因此，食品生产企业以及金属包装企业对镀锡板的表面质量提出了不同于其他钢铁产品的特殊要求。近两年，金属包装企业推广的一罐一码、罐体在线检测技术、印刷离线自动检测技术，均为保障零缺陷产品流向市场的重要技术手段; 同时，逐步要求镀锡板生产企业进行食品安全管理体系建设和认证。这些措施充分体现了镀锡板表面质量控制的特殊性和重要性。
镀锡板镀锡量是影响三片罐制罐焊接的关键因素之一。当镀锡量不均时，由于焊接电流不匹配，极易引起焊缝虚焊且极难被发现，往往造成产品流向销售终端后内容物漏罐，形成批量退货。同时镀锡量也是决定马口铁耐蚀性能的指标之一，当用其储 存腐蚀性较强的酸性食品时，镀锡量不均匀还会产 生化学性胀罐，缩短食品保质储存时间，给食品安全带来质量隐患［2］。目前，国内大部分镀锡生产线采用了酸性弗洛斯坦电镀锡工艺，通过对镀锡板加负电，使溶液中的 Sn2 + 吸附到带钢表面，形成锡层。可溶性阳极镀锡生产线，由于阳极间距不均匀，还造成带钢在宽度方向镀层不均; 另外镀锡板生产时，由于电镀电流的边缘效应，带钢边部的电流密度过于集中，导致带钢边缘电镀量增加 2 ～ 3 倍，从而形成边部亮边缺陷。
为了解决可溶性阳极生产线镀锡量不均匀的问题，现在镀锡行业倾向于采用不溶性阳极生产线，镀液中的 Sn2 + 由生产线外的溶锡系统提供，从根本上解决了阳极与带钢间距不一致的问题，钢带宽度方向上镀锡量均匀。另外采用边缘罩控制技术，屏蔽带钢边部电流，有效阻止带钢边部锡层增厚。以上两种技术的应用大大缓解了镀锡量不均的问题。
但是，不同企业控制镀锡量能力不同的关键原因为: (1) 由于不溶性阳极板本身存在电阻，容易造成电镀电流密度变化，从而影响镀锡量的均匀性; (2) 随着生产的进行，不溶性阳极表面二氧化铱会慢慢消耗，引起局部阻抗增大，造成镀锡量分布不均匀; (3) 当带钢焊缝通过边缘罩时，边缘罩被迫自动打开，造成带钢头尾边部镀锡量异常。
随着三片罐制罐线生产速度的提升，对镀锡板镀锡量均匀性要求将会更加苛刻。一方面需要企业积累经验，规范操作，减轻镀锡量不均及减少不良品的产生; 另一方面仍需行业专业人员从原理、设备上进行攻关，采用新技术，实现镀锡量均匀性控制的突破。
带钢经镀锡、软熔工艺后，还要对镀锡板进行钝化处理。目前，一般采用重铬酸钠溶液进行阴极电解钝化，形成氧化铬和氢氧化铬组成的钝化膜。该钝化膜不但具有很好的耐蚀性，而且可以抑制因镀锡钢板长期储藏以及涂料加热烘烤过程中发生的因锡氧化变黄和由于保存含硫食品易引起的容器变黑。
涂印过程中产生的双酚 A、三聚氰胺、甲醛、塑化剂等有毒有害物质越来越受到关注。高端食品生产企业纷纷要求金属包装制罐企业采用更加绿色环保安全的涂料，例如环氧氨基涂料。
镀锡板钝化膜是决定镀锡钢板涂饰所要求的润湿性和附着性的关键因素［3］。但是由于镀锡板钝化膜不稳定，特别是 与新型环保安全涂料匹配性较差，导致漆膜附着力差、抗硫和抗酸达不到要求，限制了绿色环保涂料的推广。
另一方面铬酸盐中 Cr6 + 毒性很大，严重污染环境，危害人体健康; 在钝化模中存在的 Cr3 + ，存放一段时间后，在空气中( 特别是高温或存在强氧化介质环境) ，Cr3 + 易被氧化而检测出微量 Cr6 + 。所以，镀锡板采用不含铬元素的无铬钝化技术是必然发展趋势。2006年7月1日ＲOHS 指令和2007年6月1日ＲEACH 指令的强制实施，均作出了限制 Cr6 + 有害物质的使用要求。
(1) 在无铬钝化技术尚未突破的前提下，各镀锡板生产企业应与金属包装企业、涂料制造商进行联合研究，通过镀锡钝化工艺改进、涂布印刷工艺改进和涂料配方的改进，实现更加环保安全涂料的推广应用。
(2) 相关企业能否加快镀锡板无铬钝化技术研发的步伐，彻底打破无铬钝化产品对传统钝化方式的依赖，优先拥有自主知识产权，有效控制生产成本，不仅关系到企业的未来竞争力，更是响应国家环保要求，承担社会责任的具体体现，社会意义重大。
黑灰是镀锡板表面质量的主要缺陷之一，是在镀锡过程中产生的、呈高度弥散状的物质，严重时钢板表面呈棕黄色雾状、分布不均匀、擦拭到测试纸上则为黑色粉末。黑灰的产生与存在不仅影响产品的外观，还严重影响锡层与钝化膜之间、钝化膜与涂料之间的结合力，特别是当黑灰严重时，在涂漆覆盖后 ( 如制饮料罐) ，将诱导点腐蚀的产生。同时黑灰的产生破坏了合金层的完整性，降低了镀锡钢板的耐蚀性。另外当镀锡板用于不进行涂漆的产品时，黑灰控制不合格还将直接导致产品降级。
镀锡板黑灰主要产生于电镀、软熔和钝化三段工艺及生产中的摩擦过程。电镀中由于部分锡化合价改变而形成锡的氧化物，这些氧化物以共沉积的方式进入镀层，后续软熔导致氧化物在表面浮出，同时软熔工艺也会导致锡化合价的改变。在阴极电解钝化阶段，钝化液浓度、pH 值、温度、老化程度、阴极钝化电量以及杂质离子均对黑灰的产生有不同程度的影响，这些因素是黑灰缺陷产生的重要原因。另外在收卷和运输过程中也会产生少量黑灰缺陷。
从生产经验来看:
(1) 控制锡泥的过量产生可以减少电镀阶段黑灰缺陷产生的可能性;
(2) 加强对生产环节的严格控制，尤其注意保证淬水水质、钝化槽液提前过滤及钝化冲洗质量、后活套各辊的表面清洁，均可减轻黑灰缺陷的产生。由于黑灰缺陷的产生与设备、工艺条件、操作的规范性均有关系，它是一系列因素叠加产生的质量 缺陷。当前对黑灰缺陷的产生机理仍然存在争议， 需进行系统研究，加上生产条件的限制，黑灰缺陷在实际的生产过程中仍无法完全消除，因此对于镀锡板黑灰缺陷产生的原因和控制措施还需进一步深入研究。
5. 1 蚊虫污染缺陷产生规律及影响
春夏两季，随着天气变热，蚊虫类污染镀锡板表面缺陷开始突显，到秋季随着天气转凉，蚊虫活动性变差，该缺陷达到一年之中的顶峰。蚊虫类表面缺陷不仅会影响镀锡板表面美观性，还会影响镀锡板的耐腐蚀性。表面有蚊虫缺陷的镀锡板制作成的食品包装容器，如果混入蚊虫，给企业带来的损失难以估计。为了保证食品级镀锡板的安全性，清洁化生产势在必行。
(1) 食品级镀锡板生产企业应突破一般钢铁行
业要求，建立清洁化卫生生产车间，实现封闭作业生产，最大限度在根源与渠道上遏制蚊虫污染。
(2) 企业应对生产车间周围区域进行统一规划，蚊虫源例如厂区垃圾池、公共场所远离生产车间，降低蚊虫进入车间的概率。
(3) 对镀锡生产线外围安装灭蚊灯和驱蚊灯， 将蚊虫消灭在产线以外。
(4) 对容易产生蚊虫污染的重点设备进行重点防护，如对镀锡生产线出入口地下活套、拉矫机等设备安装防蚊虫防护网，以杜绝生产过程中虫体污染镀锡板表面。
(5) 在制度方面，制定蚊虫防治方案，形成制度化、规范化、常态化的蚊虫治理机制，全方位控制镀锡板蚊虫污染缺陷，减少或杜绝产线蚊虫污染表面缺陷的产生，保证镀锡板表面质量，进而保证食品安全。
镀锡板作为金属包装材料中最重要的原材料， 其表面质量直接决定了产品和客户档次的高低，影响到企业在行业中的地位; 特别是随着国家法律法规逐步完善，以及消费者食品安全意识的增加，镀锡板生产企业应在镀锡量均匀性控制技术、无铬钝化技术、镀锡板黑灰产生机理和控制措施等方面开展系统研究，实现食品级镀锡板专业化生产，为市场和消费者提供安全可靠的食品级镀锡产品。
参考文献
［1］刘连喜，刘建兵，等． 中国金属包装产业及包装材料的发展现状及趋势［J］． 河北冶金，2015，( 7) : 76 ～ 79．
［2］陈远洪，张诚，乔培培，等． 不溶性阳极镀锡时两种镀锡量不均情况的探讨［J］． 电镀与涂饰． 2016，6( 8) : 14 ～ 15．
［3］张鹏，刘连喜，孙力，等． 环氧酚醛涂料印铁工艺对镀锡板附着力影响的正交研究［J］． 河北冶金，2018，( 1) : 34 ～ 37．