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马口铁罐腐蚀现象
金属包装制品的腐蚀是由于腐蚀性物质的电化学不稳定性引起的。镀锡罐的三种主要耐腐蚀材料是本体的镀锡层、镀锡层和铁层,它的上下罩有一层涂层。由于金属包装产品具有一定的保质期,当马口铁空罐设计腐蚀寿命大于保质期时能满足生产要求,能保证食品饮料在保质期内的质量和安全,过大的腐蚀裕度就是过大的质量,增加了产品的经济成本。为了满足设计寿命合格和节约经济的要求,马口铁三片罐的生产对原材料和工艺有着严格的要求,以保持产品质量的稳定。

1均匀腐蚀
均匀腐蚀又称综合腐蚀,腐蚀现象分布在整个金属表面,金属表面各部分的腐蚀速率大致相同,金属表面比较均匀薄,且在金属表面的腐蚀形式上没有明显差别,这种腐蚀发生在所有的表面,容易发现和控制。马口铁腐蚀中最常见的腐蚀现象是均匀腐蚀,主要发生在罐顶缩颈区、罐底缩孔变形区和补焊区位置。
2局部腐蚀
局部腐蚀又称不均匀腐蚀,由于电化学性能不均匀,如非均匀金属、表面缺陷、浓度差、应力集中或环境不均匀等因素,形成局部电池腐蚀。阴阳极局部腐蚀可以区分,局部腐蚀集中在特定位置,发生迅速,材料腐蚀损坏,镀锡板局部腐蚀容易导致穿孔泄漏现象。根据局部腐蚀引起的失效形式,这种腐蚀可分为电偶腐蚀、孔腐蚀、缝腐蚀、晶间腐蚀、磨粒腐蚀、应力腐蚀、疲劳腐蚀或选择性腐蚀。
锡箱局部腐蚀大多集中在焊接区或罐底胀环处,罐底腐蚀是腐蚀穿孔的主要区域,腐蚀在黑色均匀腐蚀区中心孔处,与均匀腐蚀区相比,腐蚀穿孔区面积很小,是一种典型的局部腐蚀现象继续发展会导致腐蚀穿孔的储罐。
二、马口铁罐腐蚀原因分析
1罐身防腐系统
镀锡槽防腐系统由有机涂层/镀锡层/铁层三重防护结构组成。固体储罐腐蚀初期以涂层防护为主;腐蚀中期以锡层防护为主;腐蚀后期以铁材料防护为主。大多数马口铁罐在使用过程中都能满足保质期的质量要求,只有少量的马口铁罐会腐蚀穿孔。镀锡罐的腐蚀与包装物的含量密切相关。当包装内的物质为酸性、高盐、高硫蛋白时,包装内的物质具有很强的腐蚀性。虽然有机涂层可以防止液体与金属的内容物接触,但通常由于存在气孔,经过一段时间后,液体渗入与金属接触,锡层溶解。锡层本身比较稳定,但在腐蚀性物质中,硝酸盐或硫离子的存在溶解得更快。一段时间后,金属铁会暴露出来,形成锡铁电耦合,加速铁的溶解。锡罐的耐蚀性在很大程度上取决于涂层的孔隙率和缺陷、锡的钝度和厚度以及铁的厚度。
2涂层失效
涂料的性能不仅取决于涂料的种类和自身的性能,尤其取决于涂料的施工工艺。金属表面预处理的清洁度、涂层厚度、涂层固化度和涂层附着力是影响涂层防护性能的主要因素。对于不同含量的产品,合适的油漆和合理的生产工艺对储罐产品的质量稳定性至关重要。
3锡层失效
锡罐内的锡罐将充满剩余的氧气罐,通过氧化降低含量成分的可能性。还原锡对一些轻果的风味和色泽有很好的保存作用,因此使用普通锡可以更好地保持其内含物的风味和色泽,褐变轻微,对风味品质的接受度较好,因而延长了贮藏期。但即使酸溶锡,硝酸盐和亚硝酸盐也会引起锡的异常快速去除,锡的硫化腐蚀会导致锡层逐渐变薄。为了提高锡层的耐蚀性,通常需要对锡层进行钝化处理,以降低锡层的溶解速率。因此,强化tin层钝化膜是提高tin层耐蚀性的重要措施。
4。制罐工艺
在生产中发现,大多数情况下,马口铁的腐蚀失效次数较少,腐蚀失效率很低,说明腐蚀失效可能是生产过程中个别因素引起的随机现象。大部分产品的耐腐蚀性能符合质量要求,说明生产工艺合理。腐蚀的主要原因应该是涂层性能的随机缺陷。试验研究表明,腐蚀主要发生在罐身的顶部缩颈、底部缩颈、底部沟槽和焊缝熔敷区,罐身底部缩颈区锡层的黑色腐蚀区也非常显著,罐底腐蚀穿孔的主要原因是涂层变薄和罐底收缩过程中产生的缺陷。由于涂层厚度的腐蚀防护裕量很小,涂层随机变薄缺陷会增多,腐蚀的发生率较大。另外,焊缝涂装工艺在罐装过程中一直是锡罐防腐处理中的薄弱环节之一,许多腐蚀是先腐蚀罐身的焊缝,然后扩展。由于烘烤路径短,加工速度快,重涂剂必须能快速干燥固化,并具有良好的耐酸性和抗硫性。对于腐蚀性内容物,在空罐生产的基础上应用全喷涂技术,使涂层质量得到提高,同时也弥补了印铁可能出现的机械损伤、烧伤等缺陷,大大提高了罐的耐腐蚀性。
5锡铁电腐蚀
由于铁的电化学活性高于锡,一旦锡层溶解为金属铁,就会形成锡铁电腐蚀,一旦发生,铁电腐蚀就会自发加速。锡和铁层的腐蚀和电化学阳极溶解会产生Sn2+和Fe2+。腐蚀面积越大,Sn2+和Fe2+含量越高。虽然少量的Sn2+、Fe2+有利于人体微量元素的补充,但会在一定程度上改变饮料的口感,需要加以控制。在腐蚀过程中,以铁为阳极会加速溶解,以锡为阴极会停止溶解,加速铁的阳极溶解,从而导致铁腐蚀的深入发展,在腐蚀点的中心形成局部腐蚀孔,而以锡为阴极的铁腐蚀会加速铁的阳极溶解周围区域将不再被腐蚀,最终导致腐蚀穿孔和真罐泄漏。
镀锡板的腐蚀过程可分为涂层失效、锡层溶解和铁层腐蚀穿孔三个阶段。涂层的失效需要很长时间,其次是锡层的溶解时间,最后的铁层腐蚀穿孔是自发加速的,时间最短。马口铁罐的整个腐蚀过程由发生期和发展期组成。发生期为腐蚀诱导期。在此期间,腐蚀是可逆的,这将继续腐蚀,也将停止腐蚀。发展期是不可逆转的。一旦进入发展期,腐蚀过程就无法逆转,并逐渐加速,直至腐蚀穿孔。涂层失效,锡层溶解进入发展期,腐蚀加速,直至储罐穿孔。显然,在腐蚀发生期控制腐蚀过程是最有效的。锡罐的腐蚀过程也有横向分布,即每个腐蚀区域的发生和发展速度不同。在一定时间内,有些区域处于腐蚀区,有些可能进入腐蚀发展区,大部分储罐应该处于腐蚀区,不会进入发展区,只有极少数薄弱区域会进入腐蚀发展区。
三.增强马口铁罐耐蚀性能措施
镀锡板内壁的腐蚀是一种不可避免的现象,无论是高锡铁,还是镀膜和金属保护系统,由于包装内容的腐蚀、加工变形和运输冲突引起的镀层损伤腐蚀失效经常发生。因此,要提高马口铁空罐的耐腐蚀性,把罐内壁的腐蚀降到最低程度,必须从罐的原材料和生产工艺等方面入手,并根据内容物的特点选择合适的空罐,使两者能够很好的匹配。与其他金属相比,镀锡板的耐腐蚀性越高,越长越好,镀锡板产品会有保质期,过多的腐蚀寿命会导致产品质量超标,浪费经济效益。在现有的生产工艺中,质量安全和经济效益最大化,提高锡锡镀层的性能和保护层的性能,提高锡箱的腐蚀性能具有很大的可行性。
1开发新涂料
提高涂层耐蚀性的主要方法是增加涂层厚度、涂层附着力和固化度,降低涂层孔隙率,增强涂层附着力和柔韧性。在马口铁空罐生产中,增加镀层的厚度和硬度,降低孔隙率,并不会显著提高罐底缩松处理的能力,因此不会有明显的效果。提高涂层的附着力和柔韧性是非常重要的。该措施可显著提高涂层的抗底缩能力,减少加工缺陷,提高腐蚀寿命。提高涂料的附着力和柔韧性的主要途径是改进涂料的化学配方。考虑到涂料配方的变化是一项系统工程,同时也考虑到涂料印刷、食品安全等重要性能,应在系统调试的基础上,尝试成熟的涂料配方。涂料配方的改进将显著影响空罐的生产工艺,但从长远来看,这一措施有可能彻底解决储罐的耐腐蚀问题,有利于产品的升级换代和长远发展。
2提高锡和铁的耐蚀性
提高锡层耐蚀性的有效途径之一是锡层钝化。锡层钝化处理涉及下游钢材供应商的生产能力和技术条件。对于有能力的镀锡板供应商,可以探讨镀锡板的钝化性能与耐蚀性的关系,以及钝化锡层与镀层结合力的匹配性能,从而生产出高性能的镀锡板产品。
与镀锡层和镀锡层相比,镀锡板的铁层具有结构骨架的作用。特别是在提高了涂层和锡层的耐蚀性后,既不必提高铁层的耐蚀性,又能满足储罐的耐蚀性要求。
3提高空罐耐蚀性的工艺
由于马口铁罐装的产品保修期和产品成本的限制,罐的材料厚度和强度有限,内外涂层有限公司的韧性,以及在生产工艺需要结束时,都较难承受罐的外力,容易在工艺的各个环节变形生产和涂装缺陷,增加整个喷涂过程是较好的补救措施。罐底收缩工艺是一种成熟的自动化生产工艺,其工艺条件对罐的强度和密封性能非常重要,降低工艺处理力的空间非常小。通过改进整个喷涂工艺,修复底部收缩带损伤涂层,可以提高涂层的防护性能和腐蚀寿命。
发现满喷喷头远离罐底,喷射力弱,导致罐底缩孔区和漏喷区满喷不完全修复。所以可以通过将喷嘴移到罐内喷涂距离来减小,或者增大喷嘴喷射功率,或者减小喷射角度,或者降低涂料的粘度,使所有喷涂的涂料都能到达罐底凹槽区域,以保证罐底收缩凹槽区域的涂料缺陷区域能得到完全修复,加强底部涂层保护,能有效降低罐底发生腐蚀的发生率,在还原区,延长锡层腐蚀的寿命。
另外,由于各种类型的喷漆和喷漆涂层,都可能出现涂层相容性问题,降低了涂层与底涂层的结合力,造成底涂层缺陷修复不完善,应选择相容性好的和罐底涂层的油漆,提高两种油漆的附着力涂层,保证喷涂层的完整性和强度。
4加强空罐运输保护
研究发现,运输碰撞对马口铁罐的腐蚀寿命影响很大。在马口铁罐的生产、运输和灌装过程中,应采取措施减少马口铁罐的冲击,防止马口铁罐的变形和损坏。采用缓冲碰撞包装材料,空罐之间加缓冲材料等。在真罐生产过程中,应增加对空罐的定期抽检,以避免生产中使用因包装、运输碰撞造成涂层破损的空罐,并将合格的空罐用于真罐的灌装生产。