鍍鉻薄鋼板簡稱鍍鉻板,系無錫鋼板,是由于金屬錫資源少、成本偏高的情況而研制的新型制罐材料。美國、歐洲和日本都有越來越多的應用,取代部分鍍錫板用材。我國的應用相對較少,這需要對這種材料正確認識,從技術上、思想上作些分析。
一、鍍鉻板的發展與特點
鉻是一種堅硬、帶銀白色光澤的金屬,硬度、耐磨性、基體結合性都很好,耐熱性也較高。早在上世紀20 年代鍍鉻工藝用于工業生產,美國于1940 年開始研究鍍鉻板,先后用鉻酸進行化學處理和電解鉻酸處理,并轉入大量生產。日本1955 年以來后起居上,研究鉻酸鈍化方法,取得許多成果。例如東洋鋼板公司的海特普(Hitop) 鍍鉻板,1961 年進入工業化生產;富士制鐵所相繼也生產出坎蘇珀(Con Cupper) 鍍鉻板;1972 年日本鋼管(株) 生產出Bright Coat鍍鉻板。歐洲各國也都在上世紀70 年代相繼生產鍍鉻板。
鍍鉻板采用的原板和鍍錫板是一樣的,都是低碳結構薄鋼板,但鍍鉻層很薄( < 1. 3μm) ,其工藝和鍍錫板相同。因此一般原有鍍錫生產線只需略加改造,加裝鍍鉻槽就可實現鍍錫或鍍鉻兩用。
鍍鉻板的結構有四層:鋼基板、金屬鉻層、水合氧化鉻層和油膜。由于基板相同,機械性能和鍍錫板一樣,但在應用上有一些自己的特點:
1. 成本比鍍錫板約低10 % ,外觀光澤不及鍍錫板看好。
2. 耐蝕性不及鍍錫板,鍍層薄而針孔率高,因此使用時內外表面要上涂料。
3. 鍍鉻板附著力強,對有機涂料的附著力比鍍錫板強3～6 倍。抗硫化腐蝕能力也比鍍錫板強。
4. 鍍鉻板不能錫焊,只能采用搭接電阻焊或粘合。
5. 鍍層薄而韌性差,制罐易破裂,因而不宜沖撥罐,可用于深沖罐。
6. 鍍鉻板耐高溫性強,一般在5000 ℃顏色和硬度均無明顯變化,至7000 ℃時才開始變軟。
二、鍍鉻板在食品制罐上應用的主要問題
從上述了解,制約鍍鉻板在食品制罐業上應用的技術問題主要有二:
其一是耐蝕性問題。這種問題可從鍍鉻技術的改進和鍍后涂料的改進去研究。提醒注意的是任何技術上的改進都要考慮成本,才能保持鍍鉻板的優勢。就當前而言,鍍鉻板耐蝕性雖比不上鍍錫板,卻也有一定的耐蝕性,用于弱酸性食品的包裝還是適合的。這類食品市場很大,如肉、魚、禽、乳制品、蔬菜、胡蘿卜、腕豆、甜菜、土豆以及各種飲料、湯類等。如果對涂料嚴格技術保證,一些PH 在3. 7 至4. 5 的酸性食物也是可以用鍍鉻板包裝的,如水果、泡菜等之類。值得提出的是研究鍍鉻板的耐蝕性方面,不能停留于鉻對鐵來說有好的耐蝕保護作用的一般概念,鍍鉻板屬陰極性鍍層,不能起到電化學保護作用,孔隙率多的情況下,鋼基板和鉻層之間的合金效應值得研究,有人在海水中試驗鉻鋼的耐蝕性,發現短期(2 年內) 浸泡,鉻對碳鋼耐蝕性有改善作用;但長期(超過2 年后) 浸泡不但無益,還加速了腐蝕。
其二是制罐工藝問題。鍍鉻板鍍層薄而韌性差,缺泛如錫一樣的沖制潤滑劑,因此沖撥工藝需要仔細研究。就目前看,用于二片罐采用深沖工藝還是可行的。由于不能錫焊,制作三片罐時,必須采用熔焊或粘合。如果采用鍍錫板鍍鉻板組合使用,罐身用鍍錫板,罐底蓋用鍍鉻板亦是一種應用。此外罐身與蓋的封接亦不宜雙重卷進工藝,否則必須進行補涂。
三、鍍鉻板應用的思想認識問題
上述分析說明鍍鉻板在食品包裝中應用雖有其局限性,卻也有其特點和優勢,有比較廣闊的市場,因此是可以值得推廣和發展的。但就我國當前的現實看還存在兩個屬于發展過程中的認識問題。
其一我國鍍鉻鋼板制造業幾乎處于空白狀態。改革開放以來,我國鋼鐵工業高速發展,上世紀末我國已成為世界四大鋼鐵生產國,2002年鋼產量達1. 27 億噸。但是就其品種和質量說,和世界發達國家比相差較大。能滿足品種和質量需要的產品大約只占40 % ,有30 %的品種數量不夠,20 %的品種質量不行,10 %的品種不能生產。實際上我國鋼材品種以線材和型材為主, 板材、管材較缺。而鋼的生產廠家有25 %是小企業,鋼材生產有33 %是小企業,他們設備陳舊,工藝落后,原料成份不穩定。大型企業也面臨體制改革和技術更新改造時期。因此,整體看我國鋼材質量差距仍較大、化學成份波動大、性能不穩定、成品尺寸精度不高、表面缺陷多,顯然給用戶的使用造成廢品率高。許多企業進口了國外先進設備,但由于國產原材料不適用,還要進口材料。從薄鋼板材料看,雖然每年增長很快,2002 年國產1903. 81 萬噸,同比增長10. 20 % ,但表現消費量達3923 萬噸。因此,薄鋼板材在我國缺口非常大。可以想象,在這種背景下,包裝行業想使用鍍鉻鋼板,只能依靠進口。值得提出的是,目前我國鍍錫板的生產能力有富余,遺憾的是大多是低擋生產線,產品只能用于干態食品包裝。要滿足罐頭、飲料包裝的高檔鍍錫板仍然也有賴于進口。由此可見,原材料本身制約著食品包裝的發展和進步,這涉及到我們前進中的許多科學管理和協調發展問題。
其二我國食品罐頭企業如何認識他們的包裝容器。目前食品罐頭加工企業以使用鍍錫板為主,他們的食品工藝、罐品銷售、相應設備和機制均建立在鍍錫板罐頭基礎上,任何技術改造和革新都涉及企業的效益關問題,也關系到市場的信譽。因此鍍鉻板材的應用對他們說是一種風險,必須有科學的經濟分析,可靠的條件保證,加上有改革精神的企業家,才有膽略一試。國外有現成的經驗、設備,是否適應我國現狀,都須謹慎探討。筆者了解過個別廠,由于企業機制的局限,廠長不敢擔風險,因為這是較大的改造。由此可見,我國企業在新事物的接納上有條件問題,也有思想認識的問題。關鍵還是要建立企業不斷探索、不斷改進的機制,特別是我國進入WTO 以后,面臨市場國際化,這是必須加強的,刻不容緩的。
