JPS62243756A - ブラスめつき鋼線の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、ブラスめっき鋼線、特にゴムとの接着性や耐
水・耐塩水接着性に優れるブラスめっき鋼線の製造方法
に関する。

〈従来技術およびその間眉点〉 従来、鋼線表面に合金めっきを行う方法として、鋼線表
面に銅めっきを行ない、さらにその上層に亜鉛めフきを
行った後、約５００℃の熱を加え拡散させて鋼と亜鉛の
合金であるブラス組成を得る方法がある。

このようなブラスめっき鋼線は、従来銅成分８０〜６５
胃Ｌ％、亜鉛２０〜３５胃Ｌ％の、すなわち直胴組成側
に属する、厚みが０．５〜２．０−のブラスめっきを使
用している。

ところが、上記従来の方法では熱による拡散のために、
できた合金層中に、本来低調組成側に現出するβブラス
相が出現し、そのため後の伸線工程における伸線加工が
きわめて困難になるという事態を生じる。また、拡散さ
れる時点において、二層めっき中の金属中に含まれた水
素等が合金溶融表面に現われてきて、めっき層固化表面
に凹凸が生じ、合金化しためフき層は粗くなり、後工程
における伸線加工においてめっきの剥離が起りやすく、
また、表面が凹凸になっているため伸線加工により良品
質の製品が得難く、さらには伸線工程で断線という最悪
のトラブル発生の原因となる。その上、拡散処理の操作
が困難で、しかも設備−費用も高くなる。

このブラスめっき鋼線をスチールシードとして使用した
タイヤを特に高ｆＡ多湿環境、あるいは凍結防止用とし
て道路上に岩塩や塩化カルシウム等を撒布する寒冷地域
等で使用する場合は、ブラスめっき鋼線の耐水、耐塩水
接着性が問題となっている。

このブラスめっき鋼線の耐水、耐塩水接着性をよくする
ために、ブラス組成を低Ｃｕ組成側（好ましくは６１％
を６０胃Ｌ％以下）に設定するとよいことはすでによく
知られていたが、低Ｃｕ組成側ではβブラス相が出現し
てきて伸線加工がきわめて困難になるという事態を生ず
る。

ブラスめっき鋼線の伸線加工性の困難さを除去する方法
としては、Ｎｉ、Ｇｏ、Ｓｎ、Ｐｂ等の元素をめっきあ
るいは蒸着することにより高Ｃｕ％のために失われる耐
水、耐塩水接着性を高める方法や、例えば特開昭５９−
８９９４０号公報等に開示されているように、低Ｃｕ組
成側応じて出現するβブラス相を低下させるように作用
する元素、例えばＧ。

を組合せた３元合金系のめっき法等があるが、い−ずれ
も高価な成分を添加することによりβブラス相の出現を
抑制する考え方に立った処置方法のため、製造コストが
かかるという問題がある。

そこで本出願人は従時に、βブラス率を調整することに
よって伸線性およびゴムとの接着性に優れたブラスめっ
き鋼線について出願している（特開昭５８−８４９９２
号公報）。

すなわち、第１図に示すブラス層中の６１％−βブラス
率線図において、Ａ線は本来のブラス合金のβブラス率
を示すものであるが、６１％が約６２％以丁の低Ｃｕ側
において急激にβブラス率の増加するのが認められる。

ここで、ブラスめっき鋼線のβブラス率はＸ線回折装置
（機種：理学電機製ミニフレックス）を用い、Ｇｏ−に
ｄ線を２次電圧３０ＫＶ、電流１０ｍＡで試料に照射し
、スケールレンジ４０００　（：ｐｓでのαブラス（１
１１）とβブラス（１１０）とのＸ光線回折ピーク高さ
を用いて下記のように定義した値である。

ブラスめっき鋼線のβブラス率（％）＝Ｉβ×１００／
Ｉ、＋Ｉβ 上式にて、■　：βブラス（１１０）のＸ光線β 回折ピーク高さ ■ａ：αミニαブラス１）のＸ光線 回折ピーク高さ 第１図中、ａ、ｂ、ｃの各線は、いずれも銅めっき後、
亜鉛めっきを行い、加熱拡散処理したブラスめっき鋼線
（ただし、ブラスの組成はＡ線のもつブラス合金と同じ
）におけるβブラス比率を示すものであり、いずれも加
熱時間は同じでａ線→Ｃ線の順に熱拡散温度が高くなっ
ていくものである。

βブラス相が現出すると伸線加工性が困難になることは
、第２図で示されるブラス相中の６１％とブラスめっき
鋼線の断線頻度比（最も良好な伸線性を有するＣｕ６８
〜７０％組成のブラスめっき鋼線の断線頻度を１とし、
その何倍かという値）との相関関係線図中、例えば第１
図中のｂ線についての試験結果である曲線工を見てもわ
かるように、６１％がほぼ６８％以下、すなわちβブラ
ス率ｌＯ％から急激に断線頻度比が大きくなっているこ
とから理解される。

このように、βブラス相の出現が多くなると伸線し難い
という現象はすでに知られているが、ダイス間での鋼線
の異常な細まり現象に着目すると、第３図に示されるよ
うに、βブラス率３０％を境にして３０％以上で細まり
発生率、細まり断線発生率が、またβブラス率１０％以
上で総断線頻度比が急激に増加しているのが認められ、
βブラス率により伸線のし難さを定量化できる。

この第３図は種々の６１％のＣｕ−Ｚｎ合金層に対し１
種々の温度で加熱拡散処理を行ない、０〜１００％の範
囲のβブラス率を出現させた後の線材を通常の伸線を行
なってその場合の細まり発生率、細まり断線発生率およ
び総断線頻度比とβブラス率との関係を見た線図である
が、合金化したブラスめっき層を作るめっき方法によっ
て形成したブラスめっきｍ線の伸線加工性は、めっきの
Ｃｕ成分よりもβブラス率で一義的に関係づけられるこ
と、すなわち細まり発生率と細まり断線発生率とはβブ
ラス率が３０％を超えると急増すること、また、総断線
頻度比はβブラス率が１０％を超えると急増するという
ことがわかる。

一方、従来からＣａｘが低いもの程ゴムとの接着性が良
好であると漠然といわれてきていたが、本発明者らの行
なった実験により、ゴムとブラスめっき鋼線との耐水接
着性は、めっき層のβブラス率と関係があり、βブラス
率１０％を境として、１０％未満ではβブラス率の低下
と共にゴムに対する耐水接着性が急激に低下し、βブラ
ス率１０％以上ではβブラス率の上昇と共に耐水接着性
が漸増することがわかった。

そこで、特開昭５８−８４９９２号においては、βブラ
ス率を１０〜３０％の範囲に限定したブラスめっき鋼線
を提供したが、この方法においても拡散のための熱処理
を行なっているため、拡散される時点において金属めっ
き中に含まれた水素等が合金溶融表面に現われてきてめ
っき周回化表面に凹凸が生じ、さらに拡散されることに
より合金化しためっき層は粗くなり、このため、後工程
における伸線加工においてめっきの剥離がおこりやすく
、また表面が凹凸になっているため伸線加工により良品
質の製品が得難く、さらに拡散処理はその操作が困難で
しかも設備費用も高くつくなどの問題がある。

そこで、鋼線に銅めっきおよびその上に亜鉛めっきを別
個に従来と同様にして行なった後、拡散のための熱処理
を行なわずに引抜加工（ダイスパス）を行い、引抜加工
によって生ずる発生熱および圧力等でもって最終的には
拡散されたと同様のブラスめっき鋼線を製造する方法が
、特開昭５１−６９４３５号公報に開示されている。し
かしながら、この従来例においては、目的とするβブラ
ス率を有する高品質の製品を得難いという問題がある。

〈発明の目的〉 本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、拡散のため
の熱処理による前述の従来の欠点を除去せんとするもの
であり、かつ伸線性がよく、しかも伸線後の鋼線が充分
な耐水・耐塩水接着性を具備するに必要なβブラス相を
有するブラスめっき銅線を提供するものである。

〈発明の構成〉 本発明は、前述の従来の構想とは全く相違し、βブラス
相の耐水、耐塩水接着性が優れているという特性を生か
すべく、βブラス相がブラス中に現出してもこれを回避
せず、むしろ助長させるべき方法により、ゴムとの接着
性に優れたβブラス構造を有するブラスめっき鋼線の製
造方法に関するものである。

すなわち本発明者らは、βブラス構造を有する特性を鋭
意検討した結果、次なる結論を得た。

従来からのブラスめっき細線製造工程においては、ブラ
スめっき後、連続して加熱による拡散処理を行なってい
る。しかしこれらの加熱拡散処理では、伸線材前処理の
不良等による表面性状の低下や、拡散処理によるβブラ
ス等の出現で潤滑性の低下による線の断線、あるいはダ
イスの摩滅等を生じ、均質な表面性状を得られないなど
、製品品質を著しく悪化させる。

しかるに本発明者らは、ブラスめっき後、熱による拡散
処理を行なわず、これに減面率２０〜４０％／パスの伸
線を８パス以上を通過させる直接引抜加工を施し、該伸
線加工において発生する圧力および加工熱により、従来
例のような熱処理による拡散と同様なブラスめつき鋼線
を得る方法を見い出した。

すなわち、拡散されていないブラスめっき組成を超硬合
金ダイス、ダイヤモンドダイス等を使用して連続伸線を
行ない、伸線工程全体の操業を円滑に行なうことが可能
となり、従来技術の加熱拡散処理における伸線材より耐
水、耐塩水接着性の優れたβブラス率１０〜５０％を有
するブラスめっき鋼線を得ることを可能とした。

本発明によれば、鋼線の表面に、銅／（亜鉛十銅）＝５
５〜６３ｗＬ％の割合で銅と亜鉛とのめっきを層状に別
個に行った後、減面率２０〜４０％／パスの伸線な８パ
ス以上行ない、βブラス率が１０〜５０％となるように
することを特徴とするブラスめっき鋼線の製造方法が提
供される。

以下、本発明の好適実施例について説明する。

鋼線の表面上に、Ｃｕ／（（：ｕ＋Ｚｎ）＊　５５〜６
３　ｗｔ％の割合で、まずＣｕを、その上にＺｎを層状
に別個にめっきする。めっきの方法は、いかなる方法で
もよい。

このめっき後、鋼線を熱処理による拡散を行なわずに、
減面率２０〜４０％／パスにてダイスを８枚以上通しく
すなわち８パス以上行ない）、βブラス率が１０〜５０
％となるブラスめっき鋼線を得る。

ここで、本発明に用いるブラスめっき層の組成をＣｕ／
（＋１：ｕ＋Ｚｎ）−５５〜６３　＊Ｌ％としたのは、
５５ｗＬ％未満ではγ固溶体相が出現し、後工程におけ
る断線トラブル等の原因となり、６３ｗｔ％超ではα＋
β固溶体相の残存比率が多大となり、ゴムとの密着性低
下の原因となるからである。

また、伸線加工は、減面率２０〜４０％／パスを８パス
以上行なうのが好ましい。減面率２０％未満では目的と
するβブラス率を得ることが不可能となり、４０％超で
はダイス圧力の増加による断線、または後工程における
トラブルの原因となるからである。また８パス未満では
、ダイス圧力の増加による断線発生の原因となる。

βブラス率を１０〜５０％としたのは、１０％未満では
ゴムとの耐水、耐塩水接着性低下の原因となり、５０％
超では後工程での断線等のトラブル発生原因となるから
である。

すなわち、本発明によれば、めっき付着量の少ないＣｕ
めっき付着量５５％のものは減面率２０％、ダイスパス
１８パスで伸線し、βブラス率４８．５〜５１．３％の
範囲の高βブラス率のブラスめっき鋼線を得、またＣｕ
めっき付着量の比較的多い付着量６３％のものは、減面
率４０％、ダイスパス８パスで伸線することにより、β
ブラス率９．７〜１０．２％の範囲の低βブラス率のブ
ラスめっき鋼線を得ることを可能とし、ゴムとの耐水、
耐塩水接着性に優れたブラスめっき鋼線の製造を可能と
した。

〈実施例〉 次に、本発明を実施例に基づき、さらに詳細に説明する
。

（実施例１および比較例１） 直径１．２３ｓｓφの鋼線（パーライト変！後素材）の
表面に通常の電気めっき法によりＣｕとＺｎとの重量比
が所定（表１）のごとくなるように全体として５．３ｇ
／にｇの二層めっきを施して得られためっき層を、熱処
理による拡散を行なわずに減面率２０％にて、２０枚の
超硬合金ダイスを用いて、仕上伸線速度８００　ａ＋／
＋ｉｎ　、仕上線径０．２５ｓｓφまで連続伸線し、こ
れを実施例１とした。

一方、実施例１と同一の鋼線に同一条件下にて上述の二
層めっきを施し、これを５００℃に加熱して拡散させた
ものを仕上線径０．２５ｓｓφまで連続伸線し、比較例
１とした。

これら実施例！、比較例１の結果を表１に示す。

〔実施例２および比較例２〕 直径１．２６ｓｓφの鋼線（パーライト変態後素材）の
表面に通常の電気めっき法によりＧｕとＺｎとの重量比
が所定（表２）のごとくなるように全体として４．０ｇ
７Ｋｇの二層めっきを施して得られためっき層を熱処理
による拡散を行なわずに減面率２０〜４０％、ダイヤモ
ンドダイスを用いてダイスパススケジュール８〜１８パ
ス、伸線速度８００ｍ／ｗｉｎ　、仕Ｊ：線径０．２５
ｍａ＋φまで連続伸線し、得られた各βブラス率の細線
を順次複数本撚り合せ加工し、タイヤコードを作製し、
これを実施例２とした。

一方、実施例２と同一の鋼線に同一条件下にて上述の２
層めっきを施したものを、表２に示す条件にて伸線した
ものを比較例２とした。

これを用いて耐水接着性試験を行ない、そのゴム引抜力
とゴム付着率を測ったところ、表２に示す通りとなった
。

なお伸線工程のダイス減面率、ダイスパススケジュール
の組み合せにより得られたβブラス率は表２中に示した
通りであった。

すなわち従来法では、一般的にいわれている低Ｃｕ側の
ものは熱拡散によるβブラスの出現により伸線性に難点
を示し、ダイス摩耗、あるいは断線により高βブラスの
ゴムとの接着性の有意性を生かしきれて、いなかったが
、本発明では耐水、耐塩水接着性の優れたブラスめっき
鋼線を製造可能とした。

〔試験方法および評価〕

■伸線性 めっき母線から仕上線径に至るまでの伸線性を表わす。

伸線過程で「細まり」、「断線」のいずれも発生しない
ものを「良」とした。

■ゴム付着率 鋼線をゴムの間に挟み、加硫後、湿潤雰囲気中に７日間
、大気中に約１５時間放置した後、鋼線を引き抜き、ゴ
ムで被覆されている部分の面積の全周面積に対する率で
表わした値。

■細まり発生率 「細まり」とは、伸線完了時の測定で鋼線径が直１ｊη
のダイス径よりも１／１００１００（以上小さくなるこ
とをいい、細まり発生率は、この「細まり」発生の有無
を計１０個のボビンごとに調べ、１０例のボビン中５個
あれば５０％とするもの。

表　　　　　１ 表　　　　２ 〈発明の効果〉 以上詳述したように本発明によれば、従来の複雑なブラ
スめっきライン工程のなかの経費のかかる熱拡散工程を
完全に除くことが可能となりコスト低減化ができ、また
伸線時の通過ダイス量も大幅に減少させることによって
製造の手間が省け、従来以上の製品を得ることができる
という効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１〜第３図は、従来例における線図を示す。 第１図はブラスの組成とβブラス率との関係および銅め
っき後、亜鉛めっきを行ない、熱拡散温度を変えてめっ
き層をブラス化したブラス鋼線のブラス組成とβブラス
率との関係を示す線図である。 第２図は、ブラス層中における６１％および断線頻度比
との関係をプロットした線図である。 第３図は種々の６１％のものを総合して得られたβブラ
ス率と細まり発生率、細まり断線発生率、総断線頻度比
および耐水接着性試験におけるゴム付着率比との関係を
示す線図である。 特許出願人　川ｌ１１４製鉄株式会社 代理人　弁理士　渡　辺　望　稔 同　　弁理士　石　井　陽　− ＦＩＧ、１ フ′ラス１中＊Ｃｕｊｔ％ ＦＩＧ、２ ブラス１中のＣｕ１ｔ各

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）鋼線の表面に、銅／（亜鉛＋銅）＝５５〜６３ｗ
   ｔ％の割合で銅と亜鉛とのめっきを層状に別個に行った
   後、減面率２０〜４０％／パスの伸線を８パス以上行な
   い、βブラス率が１０〜５０％となるようにすることを
   特徴とするブラスめっき鋼線の製造方法。