CN102517581A

CN102517581A - 高强度镀锡青铜胎圈钢丝及其制造方法

Info

Publication number: CN102517581A
Application number: CN2011104430147A
Authority: CN
Inventors: 窦勇
Original assignee: Shandong Daye Co Ltd
Current assignee: Shandong Daye Co Ltd
Priority date: 2011-12-27
Filing date: 2011-12-27
Publication date: 2012-06-27

Abstract

本发明公开了一种高强度镀锡青铜胎圈钢丝，包括钢丝基体，所述钢丝基体表面至少有两层镀层，所述镀层的锡含量由内向外逐层降低；紧贴钢丝基体表面的镀层含锡量高，镀层与钢丝基体之间的粘合力大，而且含锡量高的镀层能够更有效地保护钢丝基体不锈蚀；由内向外含锡量逐渐降低的镀层之间互相紧密结合，最外层含锡量相对最低的镀层与轮胎橡胶具有很强的粘合力，所以本技术方案中的胎圈钢丝既能保证镀层内的钢丝基体不会锈蚀，还能保证胎圈钢丝与轮胎橡胶的强粘合力，使得轮胎在汽车行进过程中能够承受强度比较大的拉伸、压缩、扭转及离心等作用力，保证行车的安全。

Description

高强度镀锡青铜胎圈钢丝及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种钢丝，尤其涉及一种胎圈钢丝，还涉及该胎圈钢丝的制造方法。

背景技术

随着汽车轻量化、高速化的发展，作为汽车重要组成部分的子午线轮胎以其高速化、节能化、轻量化、行驶里程长等优点得到迅速的应用和发展。子午线轮胎在使用过程中要承受拉伸、压缩、扭转及离心等作用力，作为骨架材料之一的胎圈钢丝，质量的优劣直接影响轮胎的质量。目前常用的胎圈钢丝是一种镀锡青铜用作加强轮胎边沿的钢丝。轮胎是由胎圈钢丝和隔离胶编制成的钢丝圈，使外胎紧密地稳固在轮辋上。

汽车运行时，轮胎胎圈和胎圈边沿受力非常大，如果组成胎圈的骨架材料-胎圈钢丝与轮胎橡胶的粘合力不高，极易造成胎圈松散而使轮胎爆裂，发生交通事故。

在实际使用中，胎圈钢丝与轮胎橡胶的粘合力大小，直接关系到轮胎的质量好坏。在胎圈钢丝生产过程中，胎圈钢丝表面光亮将导致钢丝与轮胎橡胶的粘合力非常低。目前胎圈钢丝制造业中，钢丝表面锡青铜镀层，以低锡青铜为主，通过钢丝表面的锡青铜层来增强胎圈钢丝同轮胎橡胶之间的粘合力，从而实现钢丝同轮胎橡胶的紧密结合，发挥胎圈钢丝作为轮胎骨架材料的作用。胎圈钢丝同轮胎橡胶的粘合力越高，轮胎的安全性能越高。但是，低锡青铜作为钢丝的阴极性镀层，一旦发生锈蚀，低锡青铜不被腐蚀而钢丝基体被快速腐蚀，镀层失去对钢丝基体的保护作用，低锡青铜从钢丝基体上剥落，胎圈钢丝很难再承受汽车行驶过程中产生的拉伸、压缩、扭转及离心等作用力，极易造成胎圈松散而使轮胎爆裂，发生交通事故。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种与钢丝基体和轮胎橡胶的粘合力均很高的高强度镀锡青铜胎圈钢丝。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：高强度镀锡青铜胎圈钢丝，包括钢丝基体，所述钢丝基体表面至少有两层镀层，所述镀层的锡含量由内向外逐层降低。

作为一种优选的技术方案，最内层的所述镀层的锡含量占该镀层总重量的比例为大于3.0％且不大于20.0％，其余为铜和不可避免的杂质。

作为一种优选的技术方案，最外层的所述镀层的锡含量占该镀层总重量的比例为大于0.3％且不大于3.0％，其余为铜和不可避免的杂质。

作为一种优选的技术方案，所述钢丝基体表面镀有两层镀层，内镀层的锡含量占该镀层总重量的大于3.0％且不大于20.0％，外镀层的锡含量占该镀层总重量的大于0.3％且不大于3.0％。

由于采用了上述技术方案，高强度镀锡青铜胎圈钢丝，包括钢丝基体，所述钢丝基体表面至少有两层镀层，所述镀层的锡含量由内向外逐层降低；紧贴钢丝基体表面的镀层含锡量高，镀层与钢丝基体之间的粘合力大，而且含锡量高的镀层能够更有效地保护钢丝基体不锈蚀；由内向外含锡量逐渐降低的镀层之间互相紧密结合，最外层含锡量相对最低的镀层与轮胎橡胶具有很强的粘合力，所以本技术方案中的胎圈钢丝既能保证镀层内的钢丝基体不会锈蚀，还能保证胎圈钢丝与轮胎橡胶的强粘合力，使得轮胎在汽车行进过程中能够承受强度比较大的拉伸、压缩、扭转及离心等作用力，保证行车的安全。

本发明所要解决的另一个技术问题是提供一种高强度镀锡青铜胎圈钢丝的制造方法。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：高强度镀锡青铜胎圈钢丝的制造方法，包括沿胎圈钢丝工艺路线依次放置的至少一个电镀槽，所述电镀槽后放置至少一个化学镀槽，所述胎圈钢丝依次通过所述电镀槽和所述化学镀槽，所述电镀槽和所述化学镀槽的数量之和与所述胎圈钢丝镀层的层数相同。

作为一种优选的技术方案，所述电镀槽内形成的所述镀层的锡含量占该镀层总重量的比例为大于3.0％且不大于20.0％；所述化学镀槽内形成的所述镀层的锡含量占该镀层总重量的比例为大于0.3％且不大于3.0％。

由于采用了上述技术方案，高强度镀锡青铜胎圈钢丝的制造方法，包括沿胎圈钢丝工艺路线依次放置的至少一个电镀槽，所述电镀槽后放置至少一个化学镀槽，所述胎圈钢丝依次通过所述电镀槽和所述化学镀槽，所述电镀槽和所述化学镀槽的数量之和与所述胎圈钢丝镀层的层数相同；胎圈钢丝一次通过工艺路线上的电镀槽和化学镀槽，在胎圈钢丝表面形成层数相应的镀层，通过调节电镀槽和化学镀槽内各种物质的浓度及含量比，在胎圈钢丝表面由内而外形成含锡量逐渐降低的镀层，最内层镀层含锡量高，能够与胎圈钢丝紧密结合；最外层镀层含锡量相对内层要低，保证与轮胎橡胶具有强的粘合力。

附图说明

图1是本发明实施例的结构示意图；

图2是现有技术的结构示意图图；

图3是本发明实施例的表面粗糙度测试频谱图；

图4是现有技术的表面粗糙度测试频谱图；

图中：1-钢丝基体；2-内镀层；3-外镀层；4-轮胎橡胶。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，进一步阐述本发明。在下面的详细描述中，只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例。毋庸置疑，本领域的普通技术人员可以认识到，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，附图和描述在本质上是说明性的，而不是用于限制权利要求的保护范围。

高强度镀锡青铜胎圈钢丝，包括钢丝基体1，所述钢丝基体1表面至少有两层镀层，所述镀层的锡含量由内向外逐层降低。最内层的所述镀层的锡含量占该镀层总重量的大于3.0％且不大于20.0％，其余为铜和不可避免的杂质；最外层的所述镀层的锡含量占该镀层总重量的大于0.3％且不大于3.0％，其余为铜和不可避免的杂质。

下面以钢丝基体1上镀有两层镀层为例，对本发明做进一步说明。

如图1所示，高强度镀锡青铜胎圈钢丝，包括钢丝基体1，所述钢丝基体1表面由内向外依次镀有内镀层2和外镀层3，所述内镀层2包括重量比为3.0％～20.0％的锡，其余为铜和不可避免的杂质；所述内镀层2包括重量比为0.3％～3.0％的锡，其余为铜和不可避免的杂质。

如图2所示，胎圈钢丝常规镀层，钢丝基体1、钢丝表面的镀层、轮胎橡胶4之间必须要实现紧密结合，检测粘合力的大小由三个方面的结合力F1、F2、F3决定，如图2中所示，传统的胎圈钢丝外镀层3，这三个力的结合受到工艺等方面的限制无法实现超高结合强度，因此在胎圈钢丝同轮胎橡胶4的在粘合力指标上，无法实现超高粘合强度。。

本产品则通过生成内镀层2和外镀层3，如图1所示，有以下优点：

1、粘合力，既实现了钢丝基体1、钢丝表面镀层即内镀层2紧密结合F1的提高，也实现了内镀层2和外镀层3之间F2的提高，又实现了外镀层3与轮胎橡胶4之间F3的提高；F1、F2、F3三者之间相互作用，实现了胎圈钢丝同轮胎橡胶4之间超高粘合力指标，从而提高了轮胎的安全性能。

2、胎圈钢丝表面的镀层，镀层元素可以根据轮胎厂橡胶配方的比例调节，实现镀层多元化。

3、钢丝表面粗糙度提高，不仅提高了粘合力，而且增加了钢丝与轮胎橡胶4的附着力，提高胎圈钢丝在轮胎中的抗氧化、抗腐蚀、抗老化等性能。

4、内镀层2紧密地附着在钢丝基体1表面，能够保护钢丝基体1不被腐蚀；外镀层3的内表面与内镀层2的外表面紧密结合，由于外镀层3与轮胎橡胶4具有很强的粘合力，所以本技术方案中的胎圈钢丝既能保证镀层内的钢丝基体1不会锈蚀，还能保证胎圈钢丝与轮胎橡胶4的强粘合力，使得轮胎在汽车行进过程中能够承受强度比较大的拉伸、压缩、扭转及离心等作用力，保证行车的安全。

通过实验数据说明本发明胎圈钢丝镀层与常规镀层的粘合力大小区别。

实验条件：硫化模具50mm，硫化温度151℃，硫化时间40min，采用某一轮胎厂胶料，在同一实验条件，对常规镀层和本技术方案的镀层进行粘合力实验，通过实验，多元素镀层粘合力比常规镀层高出80％以上，数据如下表：

本发明涉及的胎圈钢丝的镀层表面与胎圈钢丝的常规镀层表面相比，具有更高的表面粗糙度，下面通过实验数据加以说明。

实验检测仪器：Automation Dr.SJ-301表面粗糙度测量仪

实验条件：对同一规格钢丝，在同一机台拉拔，采用常规镀层和本发明所述镀层生产，下线进行检测比较，多元素镀层钢丝表面的粗糙度高于常规镀层，如图3和图4所示，本发明所述镀层的频谱波动较大，说明本发明所述镀层的表面粗糙度更好，不仅增加粘合力，而且增加钢丝覆胶率。

下面介绍一下高强度镀锡青铜胎圈钢丝的制造方法。

高强度镀锡青铜胎圈钢丝的制造方法，高强度镀锡青铜胎圈钢丝的制造方法，包括沿胎圈钢丝工艺路线依次放置的至少一个电镀槽，所述电镀槽后放置至少一个化学镀槽，所述胎圈钢丝依次通过所述电镀槽和所述化学镀槽，所述电镀槽和所述化学镀槽的数量之和与所述胎圈钢丝镀层的层数相同。

所述电镀槽内形成的所述镀层的锡含量占该镀层总重量的比例为大于3.0％且不大于20.0％；所述化学镀槽内形成的所述镀层的锡含量占该镀层总重量的比例为大于0.3％且不大于3.0％。也就是说，胎圈钢丝在电镀槽内形成含锡量相对要高的电镀层，以胎圈钢丝为中心，这些电镀层由内向外锡含量依次降低，最内层的电镀层与胎圈钢丝紧密结合，各个镀层之间紧密结合；胎圈钢丝在化学镀槽内形成含锡量相对要低的化学镀层，同样，这些化学镀层由内向外锡含量依次降低，最外层化学镀层的锡含量以保证该镀层与轮胎橡胶具有最强的粘合力为标准。

以胎圈钢丝具有两层镀层为例，其制造方法包括如下步骤：

步骤一：沿着工艺路线，将紫铜和锡按比例放入电镀槽内，将硫酸铜和硫酸亚锡按比例放入化学镀槽内；

步骤二：沿工艺路线，使表面洁净的胎圈钢丝首先通过电镀槽，在钢丝基体1的表面进行电镀形成含锡大于3.0％的内镀层2；

步骤三：然后，经过电镀的胎圈钢丝通过化学镀槽，在内镀层2的表面进行化学镀形成含锡小于3.0％的外镀层3。

高强度镀锡青铜胎圈钢丝的制造方法，先对胎圈钢丝进行电镀，在钢丝基体1的表面形成内镀层2，附着在钢丝基体1表面的内镀层2保护钢丝基体1不被腐蚀；然后利用化学镀在内镀层2的表面形成外镀层3，由于化学镀具有镀层厚度均匀、针孔少等优点，经过化学镀后，胎圈钢丝表面的镀层更加均匀，这样胎圈钢丝与轮胎橡胶4的粘合力大而均匀，能够承受拉伸、压缩、扭转及离心等作用力，保证行车的安全。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims

1.高强度镀锡青铜胎圈钢丝，包括钢丝基体，其特征在于：所述钢丝基体表面至少有两层镀层，所述镀层的锡含量由内向外逐层降低。

2.如权利要求1所述的高强度镀锡青铜胎圈钢丝，其特征在于：最内层的所述镀层的锡含量占该镀层总重量的比例为大于3.0％且不大于20.0％，其余为铜和不可避免的杂质。

3.如权利要求1所述的高强度镀锡青铜胎圈钢丝，其特征在于：最外层的所述镀层的锡含量占该镀层总重量的比例为大于0.3％且不大于3.0％，其余为铜和不可避免的杂质。

4.如权利要求1、2或3所述的高强度镀锡青铜胎圈钢丝，其特征在于：所述钢丝基体表面镀有两层镀层，内镀层的锡含量占该镀层总重量的大于3.0％且不大于20.0％，外镀层的锡含量占该镀层总重量的大于0.3％且不大于3.0％。

5.高强度镀锡青铜胎圈钢丝的制造方法，其特征在于：包括沿胎圈钢丝工艺路线依次放置的至少一个电镀槽，所述电镀槽后放置至少一个化学镀槽，所述胎圈钢丝依次通过所述电镀槽和所述化学镀槽，所述电镀槽和所述化学镀槽的数量之和与所述胎圈钢丝镀层的层数相同。

6.如权利要求5所述的高强度镀锡青铜胎圈钢丝的制造方法，其特征在于：所述电镀槽内形成的所述镀层的锡含量占该镀层总重量的比例为大于3.0％且不大于20.0％；所述化学镀槽内形成的所述镀层的锡含量占该镀层总重量的比例为大于0.3％且不大于3.0％。