CN100513650C

CN100513650C - 镀镍金属线材、经拉丝加工的金属线材、电镀装置及方法

Info

Publication number: CN100513650C
Application number: CNB2003101237389A
Authority: CN
Inventors: 西村强; 西村贵伸
Original assignee: Kansai Engineering Co Ltd
Current assignee: Kansai Engineering Co Ltd
Priority date: 2003-11-21
Filing date: 2003-11-21
Publication date: 2009-07-15
Anticipated expiration: 2023-11-21
Also published as: CN1619020A

Abstract

通过使金属线材的镀镍层形成为软质镀层和硬质镀层的二层结构，改善拉丝加工时与金属线材的贴紧性和成形性，同时提高拉丝加工后金属线材的耐蚀性，而且，能够将弹簧用不锈钢线材等的不锈钢线材和成型加工用钢线材等的钢线材，采用同一电镀设备进行电镀。

Description

镀镍金属线材、经拉丝加工的金属线材、电镀装置及方法

技术领域

本发明涉及一种镀镍后的不锈钢(stainless steel)线材和硬钢线材的金属线材、以及这种金属线材的拉丝加工材、以及金属线材的电镀设备和电镀方法。

背景技术

1、不锈钢线材的拉丝加工方法

不锈钢线材，因表面摩擦系数大、且在进行弹簧成形加工时模具和金属线的摩擦面上产生粘着(烧接)或摩擦变化，而弹簧尺寸变得不准确。因此，不锈钢裸线材不适合按原样用于精密弹簧。因而，为了减少两者之间的摩擦，对不锈钢表面实施硬质镀镍，并在拉丝加工时，在该硬质镀镍层上产生龟裂，在该龟裂中渗入拉丝加工时使用的润滑剂，利用镍本身和渗入的润滑剂两者的作用，减轻金属线和模具之间的摩擦。此时，由于在镀镍层上产生龟甲纹状裂纹，不锈钢线材表面的一部分露出，但由于不锈钢线材本来就具有耐蚀、耐锈性，在通常使用状态下，对耐蚀、耐锈性几乎没有影响。

2、钢线材的拉丝加工方法

另一方面，作为不锈钢线材的代替品，使用对钢线材实施镀镍后的镀镍钢线材。这种钢线材自身与不锈钢线材不同，没有耐蚀、耐锈性。此外，镀镍层成为钢基体的牺牲阳极，不阻止钢材被腐蚀。从而，若对钢线材实施与不锈钢线材相同的硬质镀镍，并进行拉丝加工，使得产生龟甲纹状裂纹，则所述裂纹到达钢基体而腐蚀钢基体，可能出现所述腐蚀。

因而，对于钢线材，代替硬质镀镍，实施软质镀镍，并通过对其实施软质镀镍的钢线材进行拉丝加工时，不产生所述裂纹。在拉丝加工时，使用碳化钨作为模具原材料坯料，但这种材料的模具，与镍的配合性差，镍烧结在模具表面上，在拉丝线材的表面容易产生伤痕，由此产生需要频繁更换模具的问题。

3、镀镍设备

如上所述，现有不锈钢线材和钢线材的镀镍品质不同。从而，在镀镍设备中，在对不锈钢线材和钢线材两者进行镀镍时，必须采用不同的电镀生产线作为各自的生产线。但是，金属线材的电镀生产线设备全长需要是30米，必须又要花费数千万日元的投资，造成很大负担。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的是提供这样一种发明，通过改善金属线材镀层结构，改善拉丝加工时镀层和金属坯料的贴紧性以及成形性的，同时提高拉丝加工后金属线材的耐腐蚀性，而且能够使用同一生产线上的设备对弹簧用不锈钢线材和成型加工用钢线材进行电镀。

也就是本发明是

1、一种镀镍金属线材，在金属线材的表面实施软质镀镍以及在所述软质镀镍上实施硬质镀镍，具有软硬2层镀层，上述硬质镀镍层厚度不大于15微米，其特征在于，对上述镀镍金属线材实施拉丝加工，其内侧的软质镀镍层覆盖金属坯料全部表面，而且，使表面的硬质镀镍层产生龟甲状裂纹，所述裂纹内含金属皂。

2、如1所述的镀镍金属线材，其特征在于：软质镀镍层的厚度不大于30微米。

3、一种镀镍金属线材，对金属线材表面实施镀锌，并在所述镀锌层上形成并包覆硬质镀镍层，上述硬质镀镍层厚度不大于15微米，其特征在于，对上述镀镍金属线材实施拉丝加工，其内侧的镀锌层覆盖金属坯料全部表面，而且，使表面的硬质镀镍层产生龟甲状裂纹，所述裂纹内含金属皂。

4、如3所述镀镍金属线材，其特征在于：镀锌层的厚度不大于60微米。

5、一种对1或2所述的镀镍金属线材进行加工的镀镍装置，其特征在于，在生产线上配置有：设置在金属线材移动的入口侧、且在金属线材表面包覆生成软质镀层的软质电镀槽；和设置在金属线材移动的出口侧、且在所述软质镀层上进一步包覆生成厚度不大于15微米的硬质镀层的硬质电镀槽。

6、一种对1或2所述的镀镍金属线材进行加工的实施2层电镀的镀镍方法，其特征在于，包括：在金属线材表面包覆生成软质镀镍层的工序；和在软质镀层上进一步包覆生成厚度不大于15微米的硬质镀镍层的工序。

发明效果

按照本发明，通过使金属线材电镀层结构为内侧是软质镀层外侧是硬质镀层的双层结构，在拉丝加工时，改善镀层和金属线材坯料的贴紧性和成形性，同时提高拉丝加工后金属线材的耐蚀性。例如对于成型加工用钢线材，与现有拉丝加工相比，设置在外侧的硬质镀层更能够提高成形性。此外对于弹簧用不锈钢线材，利用内侧的软质镀层，更能够侧重防蚀地提高耐蚀、耐锈性。此外，弹簧用不锈钢线材和成型加工用钢线材能够共用电镀生产线设备。

此外，通过在内侧镀锌，所述被镀的锌变成钢线材坯料的牺牲阳极，承受防蚀任务，外侧的硬质镀镍能够延长拉丝加工时的模具寿命，以及减少和成形加工时的冶炼工具的摩擦，从而提高精度。

附图说明

图1是表示符合本发明电镀设备的一个示例的示意图；

图2是表示提供给本发明实施例的各种试样A、B、C、D的外观的显微照片；

图3是表示作为符合本发明的金属线材的弹簧的形状的视图；

图4是表示符合本发明各个实施例的各种试样A、B、C、D、E的盐水喷雾试验结果的曲线图；

图5是表示各种试样A、B、C、D的弹簧成形加工后的尺寸的统计分布的视图；

图6是表示被供给到本发明各个实施例的各种试样A、B、C、D的断面的视图；

具体实施方式

1、电镀设备

图1表示本发明所使用的电镀设备的一个示例。在该设备中，在金属线材供给装置10和卷取装置20之间，按顺序设置前处理槽30、软质镀镍槽40、硬质镀镍槽50、后处理槽60，将金属线材M按顺序进行镀镍。所述槽40和槽50分别由数个槽组成，在很多情况下，槽的数量为10个以上，全长达到50米以上。图中未示出，各个电镀槽以每一个槽或2～3个槽为一组，配备有镀液供给装置、供电用整流器、液体循环器、储液槽等。这种配置的理由就是用一个电镀槽和一个整流器等向全体部分进行所需的供给，一个出现故障会殃及全体，此外，也存在均匀性问题。如果将配置分割成单独的，个别的故障可以用其它槽来弥补。

在本发明中，在电镀生产线的电镀槽内，使用前半部分电镀槽40，使软的富有延伸性的电镀物析出在金属线材坯料的表面上，形成软质电镀层。接着在后半部分电镀槽50中，使硬质电镀物析出在已在前半部分电镀槽40中析出的软质电镀层上，形成硬质电镀层。

此时，作为进行软质、硬质镀镍的方式，所述前半部分和后半部分使用共同的电镀液，通过改变电镀条件，能够使前半部分进行软电镀，使后半部分进行硬电镀。此外，前半部分和后半部分也可以使用不同的电镀液。操作者可以适当设定电镀条件、选择电镀液。

特别是，关于镀镍槽，如果以瓦茨镀槽和硫酸镍为主体，则由于在下层析出柱状组织的软镍，通过增加添加剂进一步改变电镀条件，在上层析出层状组织的硬镍，上层层状组织不如下层柱状组织，在腐蚀氛围下自身溶解，起到保护下层优异的柱状组织的效果的情况下，二层结构自身具有提高耐蚀、耐锈性的优点。在对下层镀锌的情况下，对于钢线材基体来说，锌成为牺牲阳极，保护钢基体。

2、镀镍后的金属线材

在这种金属电镀线材表面上，形成二层镀镍层。作为金属电镀线材，特别是弹簧用不锈钢线材等的不锈钢线材、以及成型加工用钢线材等硬钢线材有用。此外，作为表面而形成的硬质镀镍层，是指在拉丝加工时具有在硬质镀镍层上形成龟甲状裂纹程度的硬度的电镀层。作为底层而形成的软质镀镍层，是指在拉丝加工时在覆盖金属线材坯料表面的状态下通过塑性流动而被拉伸，且具有不产生裂纹程度的软度的电镀层。此外，所述镀镍并不限于纯镍，在不妨碍本发明目的的范围内，也可以采用例如含有铜等的其它合金成分。

3、金属线材拉丝加工

对如上所述在下层析出软镀镍、在上层析出硬电镀后的金属线材进行拉丝加工，软镀层被延伸，保护金属线材坯料全体表面。另一方面，在上层硬镍层产生龟裂状裂纹，润滑剂浸入这种裂纹中，在拉丝加工和弹簧成形加工时，减轻摩擦，使加工性良好。

在对钢线材进行拉丝加工时，由于镀镍任务的重点是提高耐蚀性，通常软镀镍层的厚度厚，硬镀镍层的厚度薄，润滑剂少量残存在因拉丝加工引起的裂纹中就可以。

在对不锈钢线材进行拉丝加工时，由于不锈钢自身具有耐蚀、耐锈性，镀镍的主要目的是专门用于减轻摩擦、提高加工成形性。但是，由于以侧重防蚀为目的提高防锈性，存在有下层软镀镍，全面覆盖不锈钢线材非常重要。在所述各种目的的任一种情况下，均有软镀镍层和硬镀镍层的二层结构存在的意义。

实施例

使用具有表1所示化学成分的奥氏体不锈钢线材和碳钢钢线材，采用表2所示的电镀条件，利用图1所示电镀生产线进行电镀，在表3所示拉丝条件下进行拉丝加工，获得表4所示弹簧。而且通过使电镀条件变化，获得表5所示的软质、硬质镀层组合。

图2表示表5中拉丝后的各个样品的外观。

样品A、B、C存在硬质电镀外层，判断龟甲状裂纹和浸入所述裂纹中的润滑剂的状态。样品D几乎没有裂纹，镍处于被拉伸状态。

另外，成形加工图3所示形状的弹簧，调查自由长度偏差，得到图4的结果。

表1 样品的化学成分等

钢种	品质	线材直径	C	Si	Ni	Cr
钢种	品质	线材直径	C	Si	Ni	Cr	SUS304	软质W-1	1.6	0.08	0.45	8.5	8.2
SWRH82A	钢丝韧化处理线材	1.6	0.82	0.51	-	-	SUS304	软质W-1	1.6	0.08	0.45	8.5	8.2

其中钢种采用JIS规格表示

软质W-1是JIS G4309调质记号

钢丝韧化处理线材是钢丝韧化处理后的线材

线材直径单位：毫米

组成成分用重量％表示，剩余部分是铁和不可避免的不纯物

表2 电镀条件(条件的一例和电镀厚度)

表3 拉丝条件

表4 拉丝后的机械性能

特性	不锈钢线材	硬钢线材
特性	不锈钢线材	硬钢线材	线材直径	0.498米	0.498米
拉伸强度	2120N/mm<sup>2</sup>	2430N/mm<sup>2</sup>	线材直径	0.498米	0.498米
拉伸强度	2120N/mm<sup>2</sup>	2430N/mm<sup>2</sup>	延伸率	0.5	0.5

表5 软质和硬质镀镍的组合(钢线材拉丝)

样品号	软质镍的厚度	硬质镍的厚度	镍的厚度合计
样品号	软质镍的厚度	硬质镍的厚度	镍的厚度合计	A	0μm	5μm	5μm
B	3	2	5	A	0μm	5μm	5μm
B	3	2	5	C	9	3	13
D	5	0	5	C	9	3	13
D	5	0	5	E	20<sup>*</sup>	5	25(锌+镍)

^*镀锌

通过对比图4和表5，可以看到盐水喷雾试验结果，虽然样品A、B、D的全部镍厚度相等，但只有硬质镍样品A最早出现铁锈。比较样品D和B，直至48小时都没有出现明显差别，但此后，样品B的铁锈发生率明显地变少。这就是硬质的层状镍成为下层的柱状软质镍的牺牲阳极而进行保护的证据。

在样品D上，即使软质镍覆盖钢的全部表面，但在进行强烈盐水喷雾试验中，样品D以80个小时达到100％的铁锈发生率，当希望更佳的耐蚀性时，最好软质镍层的厚度不小于7微米。

图5是弹簧成形加工后的弹簧自由长度的波动的调查结果统计图，如果进行镀镍，具有软质和硬质，在容许范围内，可确认样品A、B、C、D、E的特长。

偏差最少的是裂纹最显著的样品A，样品B和C在偏差方面，与样品A相比毫不逊色。样品E也与样品A近似。样品D的软质镀镍中几乎没有裂纹，偏差很大。通过对图2所示各种样品的外观进行对比，就可很好地判断这种状态。图6是显示样品A—D的龟甲状裂纹状态的横截面视图。

Claims

1、一种镀镍金属线材，在金属线材的表面实施软质镀镍以及在所述软质镀镍上实施硬质镀镍，具有软硬2层镀层，上述硬质镀镍层厚度不大于15微米，其特征在于，

对上述镀镍金属线材实施拉丝加工，其内侧的软质镀镍层覆盖金属坯料全部表面，而且，使表面的硬质镀镍层产生龟甲状裂纹，所述裂纹内含金属皂。

2、如权利要求1所述的镀镍金属线材，其特征在于：软质镀镍层的厚度不大于30微米。

3、一种镀镍金属线材，对金属线材表面实施镀锌，并在所述镀锌层上形成并包覆硬质镀镍层，上述硬质镀镍层厚度不大于15微米，其特征在于，

对上述镀镍金属线材实施拉丝加工，其内侧的镀锌层覆盖金属坯料全部表面，而且，使表面的硬质镀镍层产生龟甲状裂纹，所述裂纹内含金属皂。

4、如权利要求3所述镀镍金属线材，其特征在于：镀锌层的厚度不大于60微米。

5、一种对权利要求1或2所述的镀镍金属线材进行加工的实施2层电镀的镀镍装置，其特征在于，

在生产线上配置有：

设置在金属线材移动的入口侧、且在金属线材表面包覆生成软质镀层的软质电镀槽；和

设置在金属线材移动的出口侧、且在所述软质镀层上进一步包覆生成厚度不大于15微米的硬质镀层的硬质电镀槽。

6、一种对权利要求1或2所述的镀镍金属线材进行加工的镀镍方法，其特征在于，包括：

在金属线材表面包覆生成软质镀镍层的工序；和

在软质镀层上进一步包覆生成厚度不大于15微米的硬质镀镍层的工序。