镀锌钢桶圆卷边脱锌的探讨

南京扬子制桶厂 张连元

在国内化工产品包装上镀锌钢桶使用非常广泛。国外化工产品包装主要使用冷轧镀锌板钢桶。这主要是国情不同，国外镀锌薄板工艺先进，生产量大，成本低。国内如果生产同类产品，大部分材料要依靠进口，生产成本高。使用国产板镀锌生产镀锌桶。通常为了降低生产成本，就地取材，多数桶厂都愿意用价格更低的热轧油桶板生产镀锌桶，而不用冷轧油桶板。这种状况带来国外少见的产品质量问题，即钢桶圆卷边脱锌生锈。

在镀锌板生产中有一个金属再熔炼过程。在此过程中锌分子渗入钢板表面微孔中，致锌层结合力牢固，即使钢板在苛刻的变形条件下锌层也不脱落。采用钢桶镀锌法获得的镀锌层，其结合力不能与镀锌板而语。由于各桶厂电镀设备和制桶设备差异较大，卷边脱锌情况不同。有的桶厂卷边局部轻微脱锌，有的厂则严重脱锌。封口时锌屑象雪花般飞扬。产品尚未出厂，卷边处已现锈迹。尤其雷雨季节，空气中湿度较大，锈蚀严重，露天堆放锈蚀更严重。在我厂建厂初期也曾不同程度存在类似情况。

为了解决这个问题，笔者对卷边脱锌作了一些观察和实验。卷边脱锌是由多方面因素造成的。下面谈一些粗浅认识，供同行参考。

一、结合力问题

结合力是单位面积上分离锌层与基体金属所需要的力。镀层结合力是镀层的基本性能之一。目前，尚无非破坏性测定结合力的理想方法。由于定量测定的比较困难，故只能定性地检测工件上锌层结合强度。目前我厂取用弯曲试验法测定锌层结合强度。笔者认为排除电镀溶液及其他因素的影响，结合力不稳定主要有两个原因。

1．桶盖边油污去除不彻底。因国内热轧油桶板表面粗糙度大，氧化层厚，桶盖冲压成型时为了增加板材拉伸流动性，减少工件及模具损伤，通常使用各种减磨剂、润滑剂。在模具挤压拉伸成型过程中这些物质不同程度地挤入桶盖板材微孔中。由于桶盖体积大，份量重，挂吊困难，电镀车间不愿采用复杂的除油工艺，而一般化学除油或“油锈一步法”短时又难以除净油污。目前国内桶厂大多推广采用酸性光亮氯化钾镀锌，溶液本身没有除油功能，因此锌层结合力受除油效果影响较大。

2．去除氧化层不彻底。在生产过程中，热轧油桶板经高温反复轧制氧化严重。在轧制过程中不少金属氧化物进入板材基体内，氧化物夹碴严重的板材经酸洗后甚至出现可见和不可见的孔洞或缝隙。大部分轻微的氧化层可在酸洗过程中除去，但完全去除在技术上有一定难度。若延长酸洗时间，在缺少缓蚀剂情况下，锌层可能出现起泡。目前，使用热轧油桶板生产镀锌钢桶，提高产品质量有一定难度。

针对上述两个问题，我厂分别情况具体对待。首先控制冲压工序润滑剂使用量，尽减少油污染。镀前采用化学除油与人工重点机械刷洗；相结合，确保除油质量。在冲压前人工清理。氧化层厚的板材，并认定后道工序的工作面。采用选择性冲压，将氧化层少的光洁面留给表面处理工序。由于多工序协作，为提高桶盖锌层结合力创造了有利条件，基本解决了锌层结合力差的问题。

二、边缘效应问题

虽然光亮氯化钾镀锌具有镀液稳定，操作简便，成本低廉，结晶细致光亮，电流效率高，沉积速度快，分散能力和深镀能力较好的优点，但它不能摆脱电镀自然规律的约束，这就是影响电流在工件上均匀分布的边缘效应（又称尖端效应）的约束。只能通过改进电镀工艺设施减少边缘效应而不能消除它。过去我厂电镀车间忽视边缘效应的作用，在常规工艺条件下，桶盖边与中间部分镀锌层厚度相差较大，往往中间合格，桶盖边锌层厚度超差较大。预卷时桶盖边相当于作180°弯曲试验。由于锌厚脆性增加，锌与碳钢的物理机械性能不同，故在强烈的变形下锌层与桶盖板基体金属之间产生滑移，丧失结合力，造成锌层断裂脱落。认识了边缘效应的特定规律，我厂对原有工艺设施进行了改造，最大限度地减少边缘效应的影响。使桶盖边锌层厚度稳定在允许范围内，为解决卷边脱锌创造了有利条件。

三、磨擦温升和碾压应力

由于镀锌层与桶盖基体金属物理机械性能不同，封口时卷边处产生不均匀变形，使锌层滑移开裂、脱落。另外滚轮与卷边基本上是处于点接触状态，加上二、三道滚轮作卷紧和定形，滚轮槽内附着的胶皮或锌屑对卷边表面产生点状碾压，加剧锌层点状疲劳，使其失去结合力，也是卷边脱锌的一个因素。为了解决磨擦温升和碾压应力，笔者在封口机上设计了一套冷却润滑装置，这套装置包括两个部分：

①托辊支持部分。即在封口机紧靠顶盘的背后安装4套40毫米宽的强力托辊（也可选用重系列轴承代替）。托辊与顶盘侧隙越小越好。即可有效防止桶盖板向外变形，又可防止顶盘在滚轮单边压力下产生侧向摆动，从而使卷边处于最佳工作位置。

②油雾冷却润滑部分。在滚轮附近机体上安装4套油雾器，从油雾器上引出一根软管连接固定在滚轮防护罩上的铜管喷咀。喷咀对正滚轮槽。当滚轮下降时，微电脑给一动作信号（我厂选用山西通用机械厂全套制桶设备），压缩空气电磁伐打开，油雾器对滚轮槽进行冷却和润滑，并吹除残留在槽内的胶皮屑或锌屑。当滚轮接触到卷边处，油雾器同时对卷边进行冷却润滑，使磨擦减少。当滚轮下降到死点，得信号后油雾器停止工作。调整油雾器时，可用一张白纸放在滚轮处，喷出的油点为针孔大为好。油点太大油浪费大。油可用废液压油经滤后代用。

经上述改造，我厂卷边脱锌状况大为改善，同时消除了因顶盘变形造成圆卷边压痕缺陷。经润滑后卷边处防锈性能也有提高。这些改进措施使我厂镀锌桶卷边质量基本保持稳定状态，有效地促进了工厂的发展。