CN1320721A - 用于弹簧的镀镍高碳钢丝及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于制造镀镍高碳钢丝的方法,该方法包括了在镀镍溶液中对高碳钢丝表面镀镍的期间,通过控制电镀电流密度和加入到镀镍溶液中的抛光剂含量,在高碳钢丝的表面上形成具有维氏硬度120－350的镀镍层,并且通过对带有镀镍层的钢线材进行拉拔,使该镀镍层的硬度保持在这种硬度值从而制造出成品钢丝的步骤。

Description

用于弹簧的镀镍高碳钢丝及其制造方法

本发明涉及用于弹簧的镀镍高碳钢丝，特别是这样一种制造镀镍高碳钢丝的方法，它通过保持镀镍层的硬度为一恒定水平，能够改善该高碳钢丝的耐蚀性，本发明还涉及按此方法制造的高碳钢丝。

常规条件下，通常已经使用不锈钢丝作为制造弹簧的钢丝。不锈钢丝因其优越的耐腐蚀和有光泽而被广泛的应用。近来，不锈钢丝已经由高碳钢丝代替，因它具有极好的耐久性和易成型性，同时显示出在形成螺旋弹簧时，几乎没有尺寸偏差，就像没有长度限制或类似的那样。

然而，由于用于弹簧的高碳钢丝表面颜色为黑色，因此其外观不良。还有，由于高碳钢丝因其在耐蚀方面相对较差，甚至在很低的湿度条件下也容易生锈。

为了克服上述缺点，已开发出了镀镍高碳钢丝，以得到良好的外观和好的耐蚀性。虽然高碳钢丝在耐蚀性方面相对较差，镀镍的高碳钢丝在光泽和耐蚀性上，具有与不锈钢丝相同的性质。因而对镀镍高碳钢丝的需求有所增加。

这种高碳钢丝公开在日本专利公报No Sho 52-30214之中。其中在用于弹簧的高碳钢丝上进行镀镍，并随后进行拉拔，以制成螺旋弹簧，接着进行烤蓝处理。在此，镀镍钢丝因其表面特性具有润滑性，这有利于弹簧成型和降低装置的磨损。还有，该螺旋弹簧是完全干馏的，从而该善了镀层的附着力。

同样，日本专利公报No Sho 52-150755公开了一种技术，其中采用了在螺旋弹簧表面上进行特殊的抛光处理工艺，以提高其耐蚀性。

然而上述的镀镍高碳钢丝具有以下问题。即：其镀镍层有数微米的厚度，在拉拔时有可能产生裂纹，它可能导致在高碳钢丝上形成铁锈。具体地说，如果剥离和裂纹出现在镀镍层，那么镀镍层下高碳钢中就迅速生锈。所以，就不再有镀镍所应有的效果。与以上问题有关，通过适当控制镀镍层的硬度而防止裂纹产生是需要解决的关键问题。

为了防止成品拉拔高碳钢丝镀镍层中的裂纹，本发明的目的是提供一种利用通过控制成品拉拔钢丝的镀镍层的硬度以防止裂纹或剥离，从而制造镀镍高碳钢丝的方法。

本发明的另一个目的是提供由上述方法制造的镀镍高碳钢丝。

因此，为了达到第一目的，提供一种方法用来制造镀镍高碳钢丝，该方法包括步骤：在镀镍溶液中对高碳钢丝表面电镀的过程中，通过控制电流密度和加入到镀镍溶液中的抛光剂含量，在高碳钢丝的表面上形成具有维氏硬度120-350的镀镍层；并且通过对带有镀镍层的钢线材进行拉拔，使该镀镍层的硬度保持在这种硬度值，制造出成品钢丝。

在形成镀镍层的步骤中，最好电流密度为5-13A/dm²，抛光剂含量为0-6g/l。

根据本发明的另一方面，提供按权利要求1所述方法制造的高碳钢丝，其表面上具有维氏硬度为120-350的镀镍层。

本发明的上述目的和优点，通过参照附图对优选实施例的详细说明，将变得更为明显，附图中：

图1是一个与镀镍层的硬度相对应的铁锈生成时间的曲线图，在按照本发明的方法制造的高碳钢丝上进行盐雾试验而画出。

为了制造根据本发明的镀镍高碳钢丝，对高碳钢线棒材实施初步拉拔而得到中间线材。作为线棒材，最好使用含有重量为0.8％以上碳的高碳钢丝。通过初步拉拔使线棒材的直径减小到小于或等于1.8mm。

然后，将该中间线材浸入镀镍溶液池中进行电镀，一般，镀镍溶液中含有氨基磺酸镍，且该镀镍溶液可以包含硼酸、盐酸等类似的物质。

镀镍的中间线材经过成品拉拔最终得到具有所需直径的钢丝。通常，镀镍高碳钢丝的面积压缩率为40-95％。根据本发明的特点，成品拉拔后的高碳钢丝的镀镍层的硬度控制在具有120-350的维氏硬度范围。本发明人发现，为了防止在镀镍高碳钢丝上产生裂纹或剥离，成品拉拔后高碳钢丝的镀镍层的硬度必须保持在上述范围之内。

同样，本发明人已发现，镀镍层的硬度是由在高碳钢丝镀镍时的电镀条件决定的，特别地，在电镀过程中，电流密度和应用的抛光剂对确定镀镍层的硬度很重要。为了使镀镍层保持在120-350的维氏硬度(Hv)之间，在电镀过程中最好采用5-13A/dm²的电流密度和0-6g/l的抛光剂。其中，抛光剂最好采用以萘基抛光剂。

也就是说，在根据本发明对高碳钢丝镀镍的过程中，在电镀期间，通过控制电流密度和加入的抛光剂的量，将高碳钢丝的镀镍层硬度保持在维氏硬度120-350，从而防止镀镍层的裂纹和剥离。

本发明的操作和效果，通过以下例子可以清楚地了解。例子

直径为5.5mm、重量成分为C:0.81％,Si:0.28％,Mn:0.68％,P:0.018％,S:0.005％的高碳钢线棒材，经过酸洗和磷酸锌电镀，并随后拉拔到直径为1.8mm的线材，预制出中间线材。然后，该中间线材在550℃下铅浴淬火，以调整金属组织。随后进行酸洗、电解沉淀镀镍和镀镍。在此，用于镀镍的镀镍溶液成分和电镀条件概括如下：

氨基磺酸镍：480g/l(克/升)

硼酸：40g/l

盐酸：7.9g/l

温度：50℃

电流密度：5-19A/dm²

萘基抛光剂：0-8g/l

即：通过调节电流密度和抛光剂含量，同时，保持镀镍溶液的成分不变，制造了一组不同电镀层的钢丝。

下一步，得到的镀镍中间线材通过一个九级连续拔丝机拉拔，从而完成应用于弹簧的具有所需的0.6mm直径的成品镀镍高碳钢丝。在此，前6级的拉拔使用干的抛光剂进行，而最后3级拉拔使用湿的抛光剂进行。

然后，对如此这般制造的钢丝，观察裂纹的产生并测量其对应的硬度。该钢丝的裂纹产生的观察通过从该高碳钢丝纵向的6个截面的位置，用×200倍的光学显微镜进行。硬度的测量采用带有1gr(格令)负载的微型维氏硬度试验机在钢丝的表面上进行。此外还实施了盐雾试验以观察直至产生红锈所经过的时间。其结果示于下表之中：

表

试样号	电流密度(A/dm2)	抛光剂含量(g/l)	维氏硬度(Hv)	裂纹	在盐雾中铁锈产生时间(hr)
						1	5	0	120	无	12.0
2	7	1	170	无	14.2
						3	8	2	196	无	12.0
4	10	3	240	无	14.0
						5	11	5	278	无	10.5
6	12	5	313	无	11.0
						7	13	6	350	无	13.8
8	14	6.3	385	少量	2.1
						9	15	6.7	416	少量	2.6
10	16	7	445	多	2.0
						11	17	7.3	457	多	1.8
12	18	7.7	490	多	1.9
						13	19	8	500	多	1.9
没镀镍	-	-	-	-	2.0

上表示出，为了防止在成品拉拔镀镍钢丝的镀镍层上产生裂纹，必须保持镀镍层的硬度小于或等于维氏硬度350。因此很明显，一个具有维氏硬度小于120的超软镀层，实际上是不可能得到的。结果，不会因拉拔而破裂的镀镍层硬度范围限定在维氏硬度120-350。

由本发明人通过试验所发现的是，为了满足以上要求的硬度，电流密度和抛光剂含量在镀镍过程中，应分别保持在5-13A/dm²和0-6g/l范围内。进一步观察到，镀镍溶液和成分不同于电流密度和抛光剂含量，对镀镍层硬度几乎没有影响。

此外，镀镍层的硬度显示，其在电镀后和拉拔后的时间几乎不变，而且镀镍层不因拉拔而显著硬化。所以，控制成品拉拔钢丝的硬度相对要容易。

根据本发明人进行的试验，在高碳钢丝上的镀镍层的厚度与其硬度无关。

盐雾试验的结果示于图1之中，参照上表和图1，在镀镍层的维氏硬度为120-350的条件下，直至产生红锈经过的时间要相当长。然而，假如维氏硬度超过350，将产生裂纹。所以，在镀镍层下面的高碳钢丝上，铁锈的产生非常迅速。可以理解，没有镀镍的常规高碳钢丝的生锈时间也要更短一些。

此外，在小于350维氏硬度时，有一些不均匀分布的数据，这显然是因为在镀镍层厚度之间的差异所产生的。

在根据本发明的镀镍高碳钢丝中，通过控制成品拉拔镀镍层的硬度，将其保持在维氏硬度120-350之间，能够防止裂纹的产生。而且，甚至在具有腐蚀作用的环境中，如盐水中，也能得到优良的耐蚀性能。

另外，本发明可以广泛地应用于弹簧用钢琴线、弹簧用高碳钢丝等产品的制造中。

Claims (3)

1．一种用于制造镀镍高碳钢丝的方法，该方法包括以下步骤：

在镀镍溶液中对高碳钢线材表面镀镍时，通过控制电镀电流密度和加入到镀镍溶液中的抛光剂含量，在高碳钢线材的表面上形成具有维氏硬度120-350的镀镍层；及

通过对带有镀镍层，且该镀镍层的硬度保持在这种硬度值的钢线材进行拉拔，制造出成品钢丝。

2．根据权利要求1的方法，其特征在于，在形成镀镍层的步骤中，电流密度为5-13A/dm²，抛光剂含量为0-6g/l。

3．被权利要求1所述方法制造的高碳钢丝，其表面上具有维氏硬度为120-350的镀镍层。

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