KR20140102214A

KR20140102214A - 황동 도금 강선의 제조 방법 및 황동 도금 강선

Info

Publication number: KR20140102214A
Application number: KR1020147015825A
Authority: KR
Inventors: 다카히사 시즈쿠
Original assignee: 가부시키가이샤 브리지스톤
Priority date: 2011-11-15
Filing date: 2012-11-08
Publication date: 2014-08-21
Also published as: US9579704B2; KR101846613B1; EP2781649A1; US20140315044A1; CN103930614A; JP5907597B2; WO2013073452A1; BR112014011616A2; JP2013104154A; EP2781649A4

Abstract

황동 도금 강선의 품질을 향상시키면서, 제조 프로세스에 있어서의 에너지 절약화를 양립시킨 황동 도금 강선의 제조 방법 및 그것에 의해 얻어진 황동 도금 고탄소 강선을 제공한다. 강선에 황동 도금을 실시하는 도금 공정과, 얻어진 황동 도금 강선에 최종 신선을 실시하는 최종 신선 공정을 포함하는 황동 도금 강선의 제조 방법이다. 최종 신선 공정 전에 황동 도금 강선재의 표면의 산화아연량을 50㎎/㎡ 미만으로 하는 산화아연 제거 공정을 갖는다.

Description

황동 도금 강선의 제조 방법 및 황동 도금 강선{METHOD FOR MANUFACTURING BRASS-PLATED STEEL WIRE AND BRASS-PLATED STEEL WIRE}

본 발명은, 황동 도금 강선의 제조 방법(이하, 간단히 「제조 방법」이라고도 칭함) 및 황동 도금 강선에 관한 것으로, 상세하게는, 황동 도금 강선의 품질의 향상과 제조 프로세스에 있어서의 에너지 절약화를 양립시킨 황동 도금 강선의 제조 방법 및 그것에 의해 얻어진 황동 도금 강선에 관한 것이다.

타이어용 보강재인 스틸 코드를 대표로 하는 황동 도금 강선의 제조 과정은, 주로 건식 신선에 의한 전단 신선을 행하고, 그 후에 페이턴팅(patenting) 열처리에 의해 펄라이트 철강 조직의 만들어 넣기를 행하고, 계속해서 강선재의 표면에 황동 도금을 실시하고, 최종 신선(wire drawing) 공정인 습식 신선에 제공한다. 황동 도금의 수단으로서는, 구리 도금층 상에 아연 도금을 행하고, 그 후 열확산에 의해 황동 도금층을 생성하는 열확산 도금법이 일반적으로 채용되고 있다.

황동 도금 강선의 제조 방법의 개량에 관한 기술로서는, 예를 들면 특허문헌 1을 들 수 있다. 특허문헌 1은, 황동 도금 비드 와이어의 제조 방법에 관한 것이며, 강선에 대하여 구리 및 아연을 순차적으로 도금한 후, 열처리를 실시하고, 신선 가공 왜곡을 시정하는 열처리를 강선에 실시함과 함께, 강선 상에 도금 처리한 구리 및 아연의 열확산을 동시에 진행시키고, 그 후, 무기산에 의한 산세(pickling) 처리를 행하는 것이다. 이것에 의하면, 기계적 성질을 손상시키지 않고, 고무와의 접착성이 개선된 황동 도금 비드 와이어를 얻을 수 있다.

일본 특허 제2872682호 공보

타이어용 보강재로서는 비드 와이어 이외에도 스틸 코드가 많이 사용되고 있다. 최근, 타이어의 고성능화가 진행되어, 비드 와이어 이외의 스틸 코드용 황동 도금 강선의 품질의 향상이 요망되고 있다. 또한, 스틸 코드용 황동 도금 강선의 제조 프로세스에 있어서의 에너지 절약화나, 제조 설비의 유지 보수 등도 중요한 과제로 되고 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 황동 도금 강선의 품질의 향상과 제조 프로세스에 있어서의 에너지 절약화를 양립시킨 황동 도금 강선의 제조 방법 및 그것에 의해 얻어진 황동 도금 강선을 제공하는 것에 있다.

본 발명자는, 상기 과제를 해소하기 위해서 황동 도금 강선의 제조 방법에 대하여 예의 검토한 결과, 이하의 지견을 얻었다. 즉, 도금 처리 후의 열처리에 의해, 강선의 표면에 생성한 산화아연에 의해 최종 신선 공정에서의 윤활성이 손상되고, 그 결과, 인발력의 증대에 의한 소비 전력의 손실이 발생한다. 또한, 황동 도금 강선의 표면의 산화아연에 의해 윤활성이 손상됨으로써, 황동 도금 강선과 다이의 마찰이 증대되어, 황동 도금 강선의 품질이 저하되게 된다. 또한, 다이의 수명이 단명화되는 등의 폐해도 발생하게 된다.

본 발명자는, 상기 지견에 기초하여 더욱 예의 검토한 결과, 황동 도금 강선재의 최종 신선 공정 전에 황동 도금 강선재의 표면 상의 산화아연을 제거함으로써 상기 과제를 해소할 수 있는 것을 알아내고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

즉, 본 발명의 황동 도금 강선의 제조 방법은, 강선재에 황동 도금을 실시하는 도금 공정과, 얻어진 황동 도금 강선재에 최종 신선을 실시하는 최종 신선 공정을 포함하는 황동 도금 강선의 제조 방법에 있어서,

상기 최종 신선 공정 전에 상기 황동 도금 강선재의 표면의 산화아연량을 50㎎/㎡ 미만으로 하는 산화아연 제거 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 것이다.

본 발명의 제조 방법에 있어서는, 상기 도금 공정은, 구리 및 아연을 순차적으로 도금하고, 그 후에 열처리를 행하는 공정을 포함하는 것이 바람직하다. 또한, 본 발명의 제조 방법에 있어서는, 상기 산화아연 제거 공정에서의 산화아연 제거는 산세 처리에 의해 행하는 것이 바람직하다. 또한, 본 발명의 제조 방법에 있어서는, 상기 산세 처리에 사용하는 세정액은 인산 용액인 것이 바람직하다. 또한, 본 발명의 제조 방법에 있어서는, 상기 인산 용액의 농도와 산 처리 시간이 하기 식

인산 농도(g/L)×처리 시간(s)>5.0(g/Lㆍs)

으로 나타내어지는 관계를 만족하는 것이 바람직하다. 또한, 본 발명의 제조 방법에 있어서는, 상기 황동 도금 강선재의 표면의 산화아연량은 10 이상 50㎎/㎡ 미만인 것이 바람직하다. 또한, 본 발명의 제조 방법에 있어서는, 상기 황동 도금 강선의 선 직경은 0.6㎜ 이하인 것이 바람직하다. 또한, 본 발명의 제조 방법에 있어서는, 상기 황동 도금 강선의 표면의 황동 도금층의 두께는 20㎛ 이하인 것이 바람직하다. 또한, 본 발명의 제조 방법에 있어서는, 상기 최종 신선은 습식 신선인 것이 바람직하다.

본 발명의 황동 도금 강선은, 본 발명의 황동 도금 강선의 제조 방법에 의해 제조된 것을 특징으로 하는 것이다.

본 발명에 의하면, 황동 도금 강선의 품질의 향상과 제조 프로세스에 있어서의 에너지 절약화를 양립시킨 황동 도금 강선의 제조 방법 및 그것에 의해 얻어진 황동 도금 강선을 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제조 방법의 하나의 적합한 실시 형태의 흐름도이다.
도 2는 실시예 1 및 종래예에 관한 황동 도금 강선재의 습식 신선 시에 있어서의 신선 속도와 다이스 항력의 관계를 도시한 그래프이다.

이하, 본 발명의 황동 도금 강선의 제조 방법에 대하여, 도면을 사용하여 상세하게 설명한다.

본 발명의 황동 도금 강선의 제조 방법은, 강선재에 황동 도금을 실시하는 도금 공정과, 얻어진 황동 도금 강선재에 최종 신선을 실시하는 최종 신선 공정을 포함한다. 도 1은 본 발명의 하나의 적합한 실시 형태의 흐름도이다. 도시 예에 있어서는, 우선, 권출된 강선재는 페이턴팅 처리가 실시되고, 계속해서 산세 및 수세를 거쳐, 구리 도금 처리가 이루어지고 있다. 그 후, 수세, 아연 도금 처리, 수세 공정을 거쳐, 강선재의 표면에 구리 및 아연이 순차적으로 도금된다. 그리고 그 후, 열확산 처리에 의해 구리 도금 및 아연 도금이 합금화되어 황동 도금으로 된다.

본 발명의 제조 방법에 있어서는, 최종 신선 공정 전(도 1에서는 열확산 처리 직후)에 황동 도금 강선재의 표면의 산화아연량을 50㎎/㎡ 미만, 구체적으로는 10 이상 50㎎/㎡ 미만으로 하는 산화아연 제거 공정을 설정하는 것이 중요하다. 이에 의해, 황동 도금 강선재의 표면 상의 산화아연이 제거되어, 신선 전력을 저감시킬 수 있어, 에너지 절약화를 도모할 수 있다. 또한, 인발력을 저하시킴으로써, 공구 부담이 감소하여, 마모 저감 및 다이 등의 공구의 수명이 개선된다. 즉, 다이 내면의 마모 상태가 개선되어, 산화아연 제거 처리가 실시된 황동 도금 강선재를 사용한 다이의 도금 응착, 세로 흠집, 링 마모가 억제된다. 또한, 산화아연 제거 처리가 이루어져 있지 않은 황동 도금 강선재는, 신선 가공 시의 선속도가 증가됨에 따라서 인발력이 증대되는 경향이 보이지만, 신선 가공 전에 산화아연 제거 처리가 실시된 황동 도금 강선재에 있어서는, 인발력에는 속도 의존성이 보이지 않는다. 그 때문에, 황동 도금 강선재와 다이의 마찰에 의한 황동 도금 강선의 품질 저하를 억제할 수 있다. 또한, 황동 도금 강선재의 표면 상의 산화아연량이 50㎎/㎡를 초과하면 산화아연에 의해 윤활 피막의 형성이 저해되어 버린다. 하한인 10㎎/㎡는 황동 도금 표면의 재산화에 의한 불가피한 산화아연량이다.

본 발명의 제조 방법에 있어서는, 최종 신선 전의 산화아연 제거 공정에서의 산화아연 제거 수단에 대해서는 특별히 제한은 없지만, 산세 처리에 의해 행해지는 것이 바람직하다. 또한, 산세 처리에 사용되는 산에 대해서도 특별히 제한은 없지만, 인산을 사용하는 것이 바람직하다. 염산은 염화수소가 제조 공정의 분위기에 혼입되어 강선을 부식하여 접착력이나 기계적 성질의 저하를 초래하는 경우가 있고, 또한, 염화수소의 일산(逸散) 방지 관리가 필요로 된다. 황산을 사용하는 경우, 미량의 잔류한 황산에 의해 수소 취화를 초래하여 피로성이 저하되므로, 산세 후의 산 제거를 충분히 행할 수 있는 수세 설비를 필요로 한다. 이와 같은 견지로부터, 바람직한 무기산은 인산이며, 인산은 분위기 중에 일산하지도 않고, 수소 취화도 초래하지 않고, 수세 후의 강선에 설령 잔존하고 있어도 인산염으로 되어 접착에 대하여 영향을 미치지 않는다는 이점이 있다.

본 발명의 제조 방법에 있어서, 산화아연 제거 수단으로서 인산을 사용한 산세를 채용하는 경우에는, 인산의 농도 및 세정 시간에 대해서는 특별히 제한은 없지만, 인산의 농도 및 산세 처리 시간이 하기 관계식

인산 농도(g/L)×처리 시간(s)>5.0(g/Lㆍs)

을 만족하는 것이 바람직하다. 상기 관계식을 만족함으로써, 황동 도금 강선재 상의 산화아연의 양을 충분히 저하시킬 수 있다.

본 발명의 제조 방법에 있어서는, 강선재 상에 황동 도금을 실시하는 수단으로서는 특별히 제한은 없고, 도 1에 도시한 바와 같이 구리 및 아연을 순차적으로 도금하고, 그 후에 열확산 처리를 행함으로써 황동 도금층을 형성해도 되고, 구리와 아연을 동시에 도금함으로써 황동 도금층을 형성해도 된다. 또한, 본 발명의 제조 방법에 있어서는, 최종 신선 공정에서의 신선 방법은 건식 신선이어도 습식 신선이어도 되지만, 스틸 코드용으로서 사용하는 경우, 황동 도금 강선은 최종 신선 후의 필라멘트 직경은 0.6㎜ 이하이기 때문에, 습식 신선을 채용하는 것이 바람직하다. 또한, 최종 신선 후의 황동 도금층의 두께는, 통상의 황동 도금 강선과 마찬가지이며, 20㎛ 미만인 것이 바람직하다.

본 발명의 황동 도금 강선의 제조 방법에 사용하는 강선재로서는, 통상, 스틸 코드용으로서 사용되고 있는 강선재이면 되고, 그 직경이나 재질 등에 대해서는, 공지의 것이면 모두 사용 가능하지만, 강선재로서는 탄소 함유량 0.70질량％ 이상의 고탄소 강선이 적합하다. 또한, 신선 공정에 대해서도, 강선재의 신선 공정에 있어서 통상 사용되는 신선기를 사용하여, 통상법에 따라서 신선 가공을 행하는 것이면, 신선 조건 등에 특별히 제한은 없다.

다음에, 본 발명의 황동 도금 강선에 대하여 설명한다.

본 발명의 황동 도금 강선은, 상기 본 발명의 제조 방법에 의해 얻어진 것이다. 본 발명의 황동 도금 강선은, 스틸 코드에 적절하게 사용할 수 있다. 또한, 본 발명의 황동 도금 강선은, 타이어의 보강재에 적합하고, 본 발명의 황동 도금 강선을 모노필라멘트 코드로서, 또는, 복수개를 합쳐서 꼬아 꼬임 코드로서 사용해도 된다.

실시예

이하, 본 발명의 제조 방법에 대하여, 실시예를 사용하여 보다 상세하게 설명한다.

<실시예 1 내지 9 및 비교예 1 내지 3>

선 직경 1.86㎜, 탄소 함유량 0.82질량％의 고탄소 강선재를 건식 신선에 제공하여, 선 직경 0.36㎜까지 신선하였다. 계속해서, 얻어진 고탄소 강선재에 대하여 구리 도금 및 아연 도금을 순차적으로 실시하고, 열확산 처리에 의해 황동 도금 고탄소 강선재를 얻었다. 얻어진 황동 도금 고탄소 강선재에 대하여, 하기 표 1에 나타내는 조건에서 인산에 의한 산세 처리를 실시하였다. 산세 처리 후의 황동 도금 강선재의 표면 상에 잔존하는 산화아연의 양을 표 1에 병기한다.

<종래예>

인산에 의한 산세 처리를 하지 않은 것 이외는, 실시예 1과 마찬가지의 방법에 의해 황동 도금 강선재의 표면 상에 잔존하는 산화아연의 양을 구하였다. 결과를 표 1에 병기한다.

<다이의 수명 및 신선 전력의 평가>

산세 처리 후의 황동 도금 강선재를 습식 신선에 제공하고, 습식 신선기의 최초의 다이의 수명 및 습식 신선에 필요한 전력의 저감률을, 종래예를 기준으로 한 지수로 평가하였다. 얻어진 결과를 표 1에 병기한다. 또한, 표 1 중의 판정의 항목은, 다이의 수명이 300 이상이고, 전력 저감률이 5 이상인 경우를 ◎, 다이의 수명이 200 이상 300 미만, 전력 저감률이 3 이상 5 미만인 경우를 ○, 다이의 수명이 100 이상 200 미만, 전력 저감률이 1 이상 2 미만인 경우를 △, 개선 효과가 없는 경우(산세 처리를 실시하지 않는 경우)를 ×로 하였다.

<다이스 항력>

실시예 1 및 종래예에 관한 황동 도금 강선재의 습식 신선 시에 있어서의 신선 속도와 다이스 항력의 관계를 도 2에 도시한다. 다이스 항력의 측정은, 실제 기기에 센서를 설치하고, 전체 다이스 중 신선 공정의 최상류부의 다이스로부터 3번째의 다이스까지의 다이스 항력을 측정하고, 얻어진 수치의 평균값을 다이스 항력으로 하였다.

표 1로부터 본 발명의 제조 방법에 의하면, 다이의 수명이 향상되어 있었음을 알 수 있다. 이것은, 황동 도금 강선에 대한 품질의 저하를 억제할 수 있는 것을 의미하고 있다. 또한, 신선 가공에 필요로 하는 전력의 소비량을 억제할 수 있는 것을 알 수 있다. 또한, 도 2로부터, 인발력에는 속도 의존성이 없는 것을 알 수 있다.

Claims

강선재에 황동 도금을 실시하는 도금 공정과, 얻어진 황동 도금 강선재에 최종 신선을 실시하는 최종 신선(wire drawing) 공정을 포함하는 황동 도금 강선의 제조 방법에 있어서,
상기 최종 신선 공정 전에 상기 황동 도금 강선재의 표면의 산화아연량을 50㎎/㎡ 미만으로 하는 산화아연 제거 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 황동 도금 강선의 제조 방법.
제1항에 있어서,
상기 도금 공정이 구리 및 아연을 순차적으로 도금하고, 그 후에 열처리를 행하는 공정을 포함하는 황동 도금 강선의 제조 방법.
제1항에 있어서,
상기 산화아연 제거 공정에 있어서의 산화아연 제거를 산세(pickling) 처리에 의해 행하는 황동 도금 강선의 제조 방법.
제3항에 있어서,
상기 산세 처리에 사용하는 세정액이 인산 용액인 황동 도금 강선의 제조 방법.
제4항에 있어서,
상기 인산 용액의 농도와 산 처리 시간이 하기 식
인산 농도(g/L)×처리 시간(s)>5.0(g/Lㆍs)
으로 나타내어지는 관계를 만족하는 황동 도금 강선의 제조 방법.
제1항에 있어서,
상기 황동 도금 강선재의 표면의 산화아연량이 10 이상 50㎎/㎡ 미만인 황동 도금 강선의 제조 방법.
제1항에 있어서,
상기 황동 도금 강선의 선 직경이 0.6㎜ 이하인 황동 도금 강선의 제조 방법.
제1항에 있어서,
상기 황동 도금 강선의 표면의 황동 도금층의 두께가 20㎛ 이하인 황동 도금 강선의 제조 방법.
제1항에 있어서,
상기 최종 신선이 습식 신선인 황동 도금 강선의 제조 방법.
제1항에 기재된 황동 도금 강선의 제조 방법에 의해 제조된 것을 특징으로 하는 황동 도금 강선.