如何使用镀锡薄钢板：调质度与机械性能的关系及应用

镀锡薄钢板（tinplate）是低碳薄钢板表面镀锡而制成的产品，简称镀锡板，俗称马口铁板，大量用于制造包装食品的各种容器，也可为由其他材料制成的容器配制容器盖或底。

（一）镀锡板的制造和结构组成

镀锡板是将低碳钢（C＜0.13%）轧制成约2 mm厚的钢带，然后经酸洗、冷轧、电解清洗、退火、平整、剪边加工，再经清洗、电镀、软熔、钝化处理、涂油后剪切成镀锡板板材成品，镀锡板所用镀锡为高纯锡（Sn＞99.8%）。锡层也可用热浸镀法涂敷，此法所得镀锡板锡层较厚，用锡量大，镀锡后不需进行钝化处理。

图4-1　镀锡板断面图

1.钢基板　2.锡铁合金层　3.锡层　4.氧化膜　5.油膜

镀锡板结构由5部分组成，见图4-1，由内向外依次为钢基板、锡铁合金层、锡层、氧化膜和油膜。镀锡板各构成部分的厚度、成分和性能见表4-1。

表4-1　镀锡板各层的厚度、成分和性能

（二）镀锡板的主要性能指标

1.镀锡板的机械性能　通常用调质度作为指标来表示镀锡板的综合机械性能，包括强度、硬度、塑性、韧性等。镀锡板调质度是以其表面洛氏硬度值HR30T来表示，按HR30T值的大小分为几个等级，分别以T50、T5……符号表示。镀锡板调质度等级由低至高，其强度和硬度…越高，而相应塑性韧性越低。不同调质度的镀锡板使用场合、加工方法不同，表4-2即表示镀锡板调质度等级与机械性能的关系及实际应用。

表4-2　国外常用镀锡板调质度类别及其相应的性能和使用

注：①类别指调质度类别；HR30T指目标值及偏差范围。②一次冷轧镀锡板的抗拉强度及二次冷轧镀锡板的表面硬度均为近似值，不是标准中的项目，仅供参考。③一次冷轧镀锡板的国际标准为ISO—R1111—1969（E）、欧洲标准EURONORM77—63，武钢标准（冷）03—77与国际标准相似，但没有T50、T65两挡，武钢标准没有连续退火部分。第一栏二次冷轧标准来源待查，可能是欧洲标准。AISI为美国钢铁学会标准。④二次冷轧板的抗拉强度系指σ0.2（屈服强度）。

影响镀锡板机械性能的因素很多，如钢基板成分，冶炼、轧制方法及质量，制板加工的退火处理及平整加工工艺和质量等。镀锡板的钢基板按成分不同分为D、L、MR、MC型等几种，其中L、MR型杂质含量少、强度不高、塑性好，所制成的镀锡板调质度低，MC型钢基板含磷较高、强度高、塑性低，所制成的镀锡板调质度高。

2.镀锡板的耐腐蚀性　不同食品对镀锡板包装容器的耐腐蚀性有不同要求。镀锡板的耐腐蚀性与构成镀锡板每一结构层的耐腐蚀性都有关。

（1）钢基板　钢基板的耐腐蚀性能主要取决于钢基板的成分、非金属夹杂物的数量和表面状态。钢基板中含磷、硫、铜等一般都将对其耐腐蚀性带来有害的影响，但包装有些食品时又表现出特殊的情况，如包装橘子类含柠檬酸的食品时，可用含铜稍多钢基板的镀锡板容器，灌装含CO2饮料时，可用含硫稍多钢基板的镀锡板容器，表现出较好的耐腐蚀性。

（2）锡层　要求镀锡完全覆盖钢基板表面，但实际镀锡层存在许多针孔，其中暴露出钢基板的孔隙称露铁点（图4-2）。镀锡板上露铁点的多少用孔隙度表示：即每平方分米上孔隙数或孔隙面积。

镀锡板上的露铁点在与腐蚀性溶液接触时将发生电化学腐蚀。镀锡板孔隙度的大小与镀锡工艺、镀锡层厚度有关，保证钢基板表面净化处理质量，采用良好镀锡工艺，增加镀锡量都可减少露铁点。镀锡板加工和使用中机械刮伤所产生的连续破坏锡层也将严重影响镀锡板的耐腐蚀性。

锡层连续性对耐腐性的影响用铁溶出值表示。铁溶出值是指将一定面积的镀锡板在模拟酸性液中保持一定温度和时间后，测其铁的溶出量。铁溶出值越小表示锡层连续性好，镀锡板耐腐性好。一般镀锡板要求20cm2铁溶出值≤20μg。

另外，镀锡层锡的纯度和锡层晶粒大小也将影响锡层的耐腐蚀性。

（3）锡铁合金层　处于钢基板和锡层之间的锡铁合金层的主要成分是锡铁金属化合物FeSn2，锡层不连续的孔隙暴露出的更多是锡铁合金层。因此，提高FeSn2合金层的连续性和致密性可以有效地提高镀锡板的耐腐蚀性能。

锡铁合金层的质量对镀锡板耐腐蚀性的影响可用合金-锡电偶值ATC来表示：以FeSn2合金为阴极，锡为阳极放置在排气的葡萄柚汁中，在20℃条件下反应2h后，测量其电流的强度值。ATC值越小，表示FeSn2合金层连续性好，镀锡板耐酸性食品的腐蚀性好。一般镀锡板的ATC值≤0.05μA/cm2，最大值不超过0.12μA/cm2。

（4）氧化膜　镀锡板表面的氧化膜有两种，一种是锡层本身氧化形成的SnO2和SnO，另一种是镀锡板钝化处理后形成的含铬化合物钝化膜。SnO2是个稳定的氧化物，而SnO是不稳定的化合物，所以两者数量的多少将影响镀锡板的耐腐蚀性。合理控制镀锡板可增加SnO2层，将提高镀锡板的耐腐蚀性。

（5）油膜　镀锡板表面的油膜将板与腐蚀性环境隔开，防止锡层氧化发黄和水汽使镀锡板生锈。此外，油膜在镀锡板使用和制罐中起润滑剂作用，可有效地防止加工、运输过程中的锡层擦伤破损。油膜也会对制罐加工、表面涂饰加工带来不利影响。

图4-2　镀锡板断面示意图

1.露铁点　2.锡层　3.锡铁合金层　4.钢基板

（三）镀锡板的主要技术规格

1.镀锡板的尺寸和厚度规格　镀锡板长、宽尺寸已规范，板宽系列为775、800、850、875、900、950、1000、1025、1050mm，板长一般与板宽差在200mm内可任意选用。(www.xing528.com)

镀锡板厚度及厚度偏差对制罐加工质量以及容器的使用性能有重要的影响，如板厚偏差大，制罐困难，卷边、接缝质量不易保证而发生罐泄漏；板较厚罐头热杀菌时，罐盖强度大使热膨胀圈不能起作用；板较薄则强度差，刚性小，杀菌冷却时罐易凹陷，搬运时也易发生瘪罐甚至破裂。我国规定板厚系列为0.2、0.23、0.25、0.28mm 4种，且板厚偏差一般不超过0.015mm，同一张板厚度偏差不超过0.01mm。

国际上镀锡板厚度采用质量/基准箱法表示，即规定112张20英寸^[1]×14英寸或56张20英寸×28英寸的镀锡板为一基准箱，根据一基准箱镀锡板的质量大小表示板厚。质量/基准箱质量大的，镀锡板厚度大。

2.镀锡板的镀锡量　镀锡量的大小表示镀锡层的厚度，是选用镀锡板的重要参数。镀锡量以单位面积上所镀锡的质量表示（g/m2）。另一种表示法是以一基准箱镀锡板上镀锡总量（磅^[2]）乘100后所得的数字为镀锡量的标号，如1磅/1基准箱的镀锡量标为#100（相当于11.2g/m2），标号越大表示镀锡层厚。对两面镀锡量不等的镀锡板，用两组数分别表示两面的镀锡量，如#100/#25即11.2/2.8g/m2。

（四）镀锡板的分类及代号

镀锡板种类很多，主要按镀锡量、调质度、表面状况、钝化方法、涂油量、表面质量等不同分类。各类镀锡板分类及其代号见表4-3。

表4-3　镀锡板分类及其代号

（五）涂料镀锡板

镀锡板具有的耐腐蚀性时常不能满足某些食品包装的需要，如富含蛋白质的鱼、肉食品，在高温加热中蛋白质分解产生硫化氢对镀锡罐壁产生化学腐蚀作用，与露铁点发生作用形成硫化铁，对食品产生污染；高酸性食品对罐壁腐蚀产生氢胀和穿孔；有色果蔬因罐内壁溶出的二价锡离子作用将发生褪色现象；有的食品还出现金属味等。为此，采用在镀锡板上涂覆涂料，将食品与镀锡板隔离，以减少它们之间的接触反应。表面涂料优良的耐腐蚀效果已使其用到其他金属薄板表面，广泛应用于食品包装。

1.涂料镀锡板的制造及主要质量要求　涂料镀锡板是由镀锡板经钝化、表面净化处理、喷涂料、烘烤固化而制成。涂料层的厚度用每平方米板上涂料用量克数表示（g/m2），一般涂层厚在12g/m2以下，太薄易出现眼孔使金属暴露，过厚会影响涂层与镀锡板之间的结合强度，涂料层表面应连续光滑、色泽均匀一致、无杂质油污和涂料堆积等现象。

涂料板耐腐蚀性很重要的因素之一是涂层的连续性。涂层不连续的地方为眼孔，眼孔处出现露铁点时，因涂料覆盖了大面积锡层，只有露铁点处局部少量的锡存在，在腐蚀环境下，它减少了对钢基板的保护作用，发生快速深入的铁腐蚀。所以选用合适涂料，提高涂覆工艺技术，保证涂层的连续性、完整性是镀料板耐腐蚀性的重要保证。

2.食品包装对涂料的要求

①无味、无臭、无毒，不影响食品品质和风味。

②有良好的机械性能，涂料随同镀锡板进行成型加工时能承受冲压、弯曲等作用，不破裂、脱落。

③有足够的耐热性，能承受制罐加工、罐装食品热杀菌加工等的高温作用而不变色、不起泡、不剥离。

④施涂加工方便，涂层干燥迅速，与镀锡板间有良好亲润性以保证涂层质量。

3.常用涂料　目前可选用的涂料种类很多，按其制成的容器是否与食品接触，分内涂料和外涂料，按涂料涂覆的顺序不同分为底涂料和面涂料。用于容器接缝或涂层破损处施涂的为补涂料，适合制罐加工要求的一般涂料和冲拔罐涂料。根据食品特性及其包装保护要求将所用的内涂料分为抗酸涂料、抗硫涂料、抗酸抗硫两用涂料、抗黏涂料、啤酒饮料专用涂料、其他专用涂料等。常用内涂料的品种、涂印条件及用途见表4-4。

表4-4　常用罐头内壁涂料品种的涂印条件及用途

（续）