JPS63166992A - ブラスめつきスチ−ルコ−ドおよびこれに用いるブラスめつき鋼線 - 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、タイヤ補強や高圧ゴムホース補強用に用いら
れるブラスめっきスチールコードのゴム接着・性の改善
およびこのブラスめっきスチールコードに用いるブラス
めっき鋼線の伸線性の改善に関するものである。

〈従来技術およびその問題点〉 ブラスめっきした高炭素鋼線（０，７〜０．９　ｆｆｉ
量％Ｃ含有）は、直径０．１５〜０．４ｍｍの細線にま
で伸線引抜き加工され、このような細線を複数本撚り合
せてブラスめっきスチールコード（以下単にスチールコ
ードという）として、現在タイヤや、高圧ゴムホース等
の補強材として大量に使用されている。

特にスチールコードを補強材として用いたスチールラジ
アルタイヤは、その帰れた性能から、上界的に普及率が
高まっている。

前述したように、スチールコードには、ゴムとの接着性
を十分に確保するために、鋼線の表面にブラスめっきを
施している。しかしながら、スチールラジアルタイヤの
欠点は、劣悪環境Ｆにおけるタイヤ使用時に、スチール
コードの腐食によってゴムとの接着力が低下し、タイヤ
の寿命が減少するという環境劣化の問題がある。特にタ
イヤを高温多湿な地域や凍結防止のため道路に多量の岩
塩等を散布する寒冷地域で問題が大きい。そこで、この
ような地域でタイヤを使用してもスチールコードの環境
劣化が小さい高品質のスチールコードが望まれている。

これに対処すべく、近年、スチールコードのゴム接着性
を高めるために、ブラス中の銅含有率く以ＦＣｕ率とい
う）を６２〜６５％と低くする動向にあるが、このよう
な低Ｃｕ率化したブラスめっき鋼線を細線に伸線加工す
る際、伸線工程で断線、ダイス摩耗、めっき削れ等のト
ラブルが多発する問題がある。

これは、ことに現在ブラスめっき技術の主流となってい
る熱拡散性、すなわち、鋼線に直接（：ｕ−Ｚ　ｎ合金
めっき　（ブラスめっき）を行なうのではなく、銅と亜
鉛を順次個別に電気めっきし、その後、熱処理によって
ブラス化する製造法において特に問題が発生する。低Ｃ
ｕ率化による断線の原因は、Ｃｕ率が低くなると加工性
の乏しい体心立方格子構造を有するβブラス相がめつき
表面に多量に出現してくるためである。

従来、この問題を解決するために、ブラスにＧ。

を添加して３元合金化し、βブラス相の析出を抑制する
方法（特開昭５４−８９９４０号）や、βブラス相自体
の伸線加工性を向上させるためにブラスに硼素を添加す
る方法（特開昭５８−８４９９３号）等が提案されてい
る。しかしながら、これら両方法とも、製造工程を複雑
化し、安定した３元合金層を精度よく製造することは困
難であると同時に、製品コストの著しいアップを招くと
いう問題がある。

また、ブラスめフきの改良に対しては、ブラスの中のＣ
ｕ率を５０〜５５％と、通常用いられている６５％内外
より著しく低Ｃｕ率とする方法（特公昭４７−１７４７
９号）が提案されている。しかし、このような超低Ｃｕ
率組成では、めっき全体がβブラス相であつて、後工程
の伸線加工がきわめて困難である。

他方、ブラスに第３元素を添加または被覆する方法が提
案されている。たとえばＮｉを添加する方法　（特開昭
４６−１１５７号、特開昭５５−５０４８６号）やＧｏ
を添加する方法（特開昭５５−４５８８４号）、Ｆｅを
添加する方法（特開昭６０−７７９８９号）等がある。

また、ブラスめっき表面にＣＯを被覆する方法　（特開
昭５７−５６１１０号）やＡＩｌ、Ｚｎ　、　Ｎｉ％Ｐ
ｂ、　Ｓｎ、　Ｃｕのうちのいずれか１種を被覆する方
法（特開昭５２−１１９６９１号）、Ｓｎを被覆する方
法（特公昭５０−１５０３２号）等が提案されている。

しかしながら、上記従来例では、いずれの第３元素の添
加または被覆においても、製造工程を複雑化するととも
に、めっきの組成コントロールが困難であり、製品のコ
ストを著しく高くするという開運がある。

（発明の目的〉 本発明はＬ記事端に鑑みてなされたもので、低Ｃｕ率の
ブラスめっき中に現出するβブラス相を回避することな
く、簡単な工程で生産性が良く、かつ伸線性を著しく向
上させたブラスめっき鋼線と、ゴム中でのスチールコー
ドの環境劣化を著しく改善し、かつ従来の製造工程を大
幅に変えることなく安価に製造できるスチールコードを
提供することを目的とする。

〈発明の構成〉 本発明は、βブラス相が現出しやすい低Ｃｕ率のブラス
めっき鋼線を窒化処理してめっき表面層をＣｕ−Ｚｎ−
Ｎの３元合金相とすると、従来困難であった伸線加工性
が著しく改ぷされるという新しい知見を得たこと、なら
びにブラスめっきスチールコードの該めっき層の少なく
とも最外層をＣｕ−Ｚｎ−Ｎの３元合金層としたスチー
ルコードは、ゴム中で加硫接合した場合、環境劣化、た
とえば温度８０℃、相対湿度９６％の環境に曝露しても
、接着強度や接着面積の減少が著しく小さくなることを
見出したことに基づいてなされたものである。

本発明の第１の態様によれば、鋼線にブラスめっき層を
形成してなるブラスめっき鋼線であって、該ブラスめっ
き層の少なくとも最外層が、Ｃｕ−７，ｎ−Ｈの３元合
金層であることを特徴とするブラスめっき鋼線が提供さ
れる。

また、本発明の第２態様によれば、鋼線にブラスめっき
層を形成してなるブラスめっき鋼線の複数本を伸線して
撚り合わせてなるブラスめっきスチールコードであって
、該ブラスめっきスチールコードのブラスめっき層の少
なくとも最外層が、窒素含有率０．００５重量％以上で
あるにｕ−Ｚｎ−Ｎの３元合金層であることを特徴とす
るブラスめっきスチールコードが提供される。

以下、本発明について詳細に説明する。

本発明の第１の態様であるブラスめっき鋼線のブラスめ
っき層の少なくとも最外層をＣｕ−Ｚｎ−Ｎの３元合金
層とする方法については、特に限定しないが、鋼線に銅
と亜鉛を順次、個別にめっきした後、熱拡散処理により
ブラスめっき化する。いわゆる熱拡散法においては、銅
、亜鉛を順次個別に電気めっきした後、通電加熱法、ま
たは熱処理炉中でブラス化する過程で、高温の走行線（
上述の電気めっき鋼線）の周囲を窒素または窒素化合物
を含有する雰囲気で処理する方法が、生産システムを大
幅に変更する必要もなく、効率のよい方法である。

また、この場合には、同時に伸線性に悪影響を及ぼすブ
ラス表面での酸化物の形成が抑制されるというメリット
もある。従って、付随的に、伸線の際の断線の原因とな
る通電ロールでのロール面の酸化物に起因するスパーク
が低減できるメリットがある。

現在主流の技術となっている通電加熱法で窒化処理に窒
素ガスを使用する場合には、拡散装置全体を窒化雰囲気
とすることもできる。一般に、通電加熱法は加熱帯（加
熱ゾーン）と均熱帯（均熱ゾーン）の２段階で構成され
ているが、均熱帯は一定距離が高温に保持され、窒化処
理が容易であるため、均熱帯で窒化処理することが好ま
しい。

上記の熱拡散処理法の他に、直接ブラスめっきを施した
鋼線にイオン窒化処理を施すことによっても、ブラスめ
っき層の少なくとも最外層にＣｕ−Ｚｎ−Ｈの３元合金
層を形成してなるブラスめっき鋼線が得られる。

このようにして得られたブラスめっき層の少なくとも最
外層がＣｕ−Ｚｎ−Ｎの３元合金層であるブラスめっき
鋼線は、後述する実施例１からも明らかなように、従来
のＣｕ−Ｚｎ合金めつき（ブラスめっき）のみ施した鋼
線に比べて優れた伸線性を示す。

このような伸線性向上に関する窒素の作用の原因は、い
まだ完全には解明されていないが、窒素がブラスめっき
表面に浸透することにより、ブラスめっき表面に形成さ
れる窒素化合物やβブラス相自体のＪＳ’擦係数の減少
に伴′って伸線性が向上すること、ことに熱拡散工程で
窒化処理した場合は、βブラス相生成の抑制作用および
伸線加工性に害を与えるブラス層表面での酸化物の形成
の抑制作用等の相乗的作用に基づくものと推定される。

このようにして得られた、ブラスめっき層の少なくとも
最外層がＣｕ−Ｚｎ−Ｎの３元合金層であるブラスめっ
き鋼線を伸線して素線としたものを、複数本撚り合わせ
ることにより、本発明の第２態様である、めっき層の少
なくとも最外層をＣｕ−Ｚｎ−Ｎの３元合金層とするス
チールコードが容易に製造できる。

なお、本発明の第１、第２態様においては、それぞれ、
窒化処理を施していないブラスめっき鋼線を伸線して素
線とした後に窒化処理をすると、あるいは上記のめっき
層の少なくとも最外層を（：ｕ−Ｚｎ−Ｎの３元合金層
とするブラスめっき鋼線を伸線後、複数本撚り合わせた
後に、窒化処理すると、共に伸線によりブラスめ）き層
が薄くなっているため、窒化の効率が良く、一層好適で
ある。

本発明のスチールコードにおいては、スチールコードの
ゴム中での耐環境劣化性能を向上させるには、ブラスメ
ッキ表面層に窒素を０．００５重量％以上含有させた場
合に著しく改善される。

表２は後述する実施例２の結果を示すもので５スチール
コードのブラスめっき表面層中の窒素の含有量と環境劣
化度（温度８０℃、相対湿度９６％中で３週間試験、劣
化度はゴム付着率で評価）を調べた結果の一例を示して
いる。ここにめっき表面層とはＳＩＭＳで分析した最表
面から１００人までの深さであり、窒素含有量はこの間
に含まれる窒素の平均値である。窒素含有１が０．００
５重量％以上で顕著に耐環境劣化性能が向上することが
わかる。

〈実施例〉 次に本発明を実施例に基づき更に詳細に説明する。

［実施例１コ 直径１．２６ａｕｓの鋼線にＣｕ率が６３％、めっき厚
さが１．５μｍになるように銅および亜鉛めっきを順次
個別に電気めっきした鋼線を、通電方式拡散装置の均熱
帯において、イオン窒化装置により拡散温度（線ｆｉ）
６００℃で窒化処理しながらブラス合金化した。

比較のために窒化処理しないブラスめっき鋼線も作製し
た。

上記試料を、超硬合金ダイスを用いて、湿式伸線で直径
０．２５ｍｍまで連続伸線した。

このときの断線頻度とブラス表面層の窒素含有量との間
には表１に示すような結果を１ｉｔた。なお、窒素含４
Ｔ量はめっき表面をＳ　ＩＭＳで分析し、最表面から１
００人までの深さでのモ均含有量（以下実施例２．３．
４においても同様）である。また断線頻度は比較材を１
００として断線頻度比で評価し、小ざいほど断線頻度が
少なかったことを示す。

表１から明らかなように、窒素含有量が多いほど断線頻
度比は小さくなり、含有窒素が伸線性を向上させること
がわかる。

［実施例２］ 直径１．２６ｍｍの鋼線に銅と亜鉛を順次個別に電気め
っきした鋼線を、拡散均熱帯のみ、イオン窒化装置にて
窒化雰囲気として、通電方式により、拡散温度約６００
℃の一定温度下で、線速、加熱電圧を種々変えて窒化処
理をしながら、窒素を含有するブラスめっき線を作製し
、これらを母線とした。

以下常法によりこれら母線をそれぞれ湿式伸線で直径０
．２５ｍｍまで引抜き加工して素線とし、これら素線を
撚線機にて１×５の撚り構成のスチールコードとし、製
品とした。

このスチールコードを蛍光Ｘ線で分析した結果、いずれ
の試料も、鋼組成で約６３，５重量％、めっき厚さ約０
．２５−のものが得られ、これらに関しては、特に試料
による有意差はなかった。またＳ　ＩＭＳにより各製品
のめっき表面層の窒素含有量を分析したところ、窒素量
は０．００１〜０．０２０重量％であった。

次に、作製したスチールコードの環境劣化度を調べるた
めに、ＡＳＴＭ　Ｄ　２２２９に準拠して、タイヤベル
ト用ゴムコンパウンド中に各製品を埋込み、加硫、接着
した。加硫後のスチールコードを温度８０℃、相対湿度
９６％の恒温恒湿槽内に３週間放置し、その後スチール
コードを引抜き、ゴム付着率（％）を測定した。

その結果を表２に示す。

表２から明らかなように、スチールコードへのゴム付着
率は窒素含有量が０．００５重量％以上で向上した。

［実施例３］ 直径１．２６１１Ｉｍの鋼線に銅、亜鉛を順次個別に電
気めっき後、熱拡散帯でブラス合金化したが、窒化処理
を行なわなかった。

同時に常法によるシアンめっき浴を用いた合金めっき法
によるブラスめっき鋼線を作製した。

その後これら熱拡散法およびシアンめっき浴法により得
られたブラスめっき鋼線をそれぞれ母線とし、これら母
線を、イオン窒化装置を用いて５００℃の窒化雰囲気中
で、種々の時間、窒化処理した。そしてこれら窒化処理
後の母線を、実施例２と同じ手順で伸線後、製品として
スチールコードを作製し、ＡＳＴＭ　Ｄ　２２２９に準
拠して、タイヤベルト用ゴムバウンド中に埋込み、加硫
、接着し、環境劣化試験を行ない、スチールコード表面
層の窒素含有量とゴム付着率との関係を調べた。

結果を表３に示す。熱拡散法および合金めっき法によっ
て作製したスチールコード表面層の窒素含有量は０．０
０１〜０．２市川％であった。

表３から明らかなように、ゴム付着率は窒素含有量が０
．００５重量％以上で向上し、その量が多いほど効果が
大であった。

［実施例４］ 実施例１と同一条件で直径１．２６ｍｍの鋼線に順次個
別に銅、亜鉛めっきを行ない、その後窒化処理を行ない
、これを母線とした。この母線を湿式伸線で直径０．２
５ｍｍまで引抜き加工し、素線を作製した。

またこの素線の一部を撚線機にてＩＸ５の撚り構成の製
品（スチールコード）とした。

この素線および製品を熱処理炉を用いて、４５０℃のイ
オン窒化装置中で種々の時間、窒化処理した後、素線を
１×５の撚り構成の製品とした。

素線および製品で窒化処理した製品は実施例１と同様に
環境劣化試験を行ない、表４の結果を得た。

表４から明らかなように、ゴム付着率は窒素含有量が０
．００５重量％以上で向上し、その量が多い効果は犬で
あった。

表１ 表　　　　　　　　　２ 表　　　　　　　　３ 表　　　　　　　　４ 〈発明の効果〉 以上詳述したように本発明によれば、従来の製造工程を
大幅に変更することなく、ブラスめっき表面層を窒化処
理することのみで、伸線の困難な低Ｃｕ率のブラスめっ
き鋼線の伸線性を大幅に改善することができ、そのため
歩留りも向上するのでスチールコードのコストダウン化
が図れる。

また本発明のスチールコードは従来の製造工程を大幅に
変更することを必要とせず、簡単な窒化処理によりブラ
スめっき表面層をＧｕ−Ｚｎ−Ｎ合金にすることによっ
て、著しく製品のゴム中での耐環境劣化性能を向上させ
るため、安価であると同時に、タイヤ補強用に使用した
時、タイヤ寿命を増大させ、より安全性が確保できるた
め、その社会、経済的効果は大である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）鋼線にブラスめっき層を形成してなるブラスめっ
   き鋼線であって、該ブラスめっき層の少なくとも最外層
   が、Ｃｕ−Ｚｎ−Ｎの３元合金層であることを特徴とす
   るブラスめっき鋼線。
2. （２）鋼線にブラスめっき層を形成してなるブラスめっ
   き鋼線の複数本を伸線して撚り合わせてなるブラスめっ
   きスチールコードであって、該ブラスめっきスチールコ
   ードのブラスめっき層の少なくとも最外層が、窒素含有
   率０．００５重量％以上であるＣｕ−Ｚｎ−Ｎの３元合
   金層であることを特徴とするブラスめっきスチールコー
   ド。