KR20190087505A - 도금 강선, 도금 강선의 제조 방법, 스틸 코드, 및 고무 복합체 - Google Patents

도금 강선, 도금 강선의 제조 방법, 스틸 코드, 및 고무 복합체 Download PDF

Info

Publication number
KR20190087505A
KR20190087505A KR1020197017616A KR20197017616A KR20190087505A KR 20190087505 A KR20190087505 A KR 20190087505A KR 1020197017616 A KR1020197017616 A KR 1020197017616A KR 20197017616 A KR20197017616 A KR 20197017616A KR 20190087505 A KR20190087505 A KR 20190087505A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
steel wire
plated steel
plating layer
mass
brass
Prior art date
Application number
KR1020197017616A
Other languages
English (en)
Inventor
쥰이치 고다마
Original Assignee
닛폰세이테츠 가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 닛폰세이테츠 가부시키가이샤 filed Critical 닛폰세이테츠 가부시키가이샤
Publication of KR20190087505A publication Critical patent/KR20190087505A/ko

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25DPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D7/00Electroplating characterised by the article coated
    • C25D7/06Wires; Strips; Foils
    • C25D7/0607Wires
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60CVEHICLE TYRES; TYRE INFLATION; TYRE CHANGING; CONNECTING VALVES TO INFLATABLE ELASTIC BODIES IN GENERAL; DEVICES OR ARRANGEMENTS RELATED TO TYRES
    • B60C9/00Reinforcements or ply arrangement of pneumatic tyres
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60CVEHICLE TYRES; TYRE INFLATION; TYRE CHANGING; CONNECTING VALVES TO INFLATABLE ELASTIC BODIES IN GENERAL; DEVICES OR ARRANGEMENTS RELATED TO TYRES
    • B60C9/00Reinforcements or ply arrangement of pneumatic tyres
    • B60C9/0007Reinforcements made of metallic elements, e.g. cords, yarns, filaments or fibres made from metal
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/52Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for wires; for strips ; for rods of unlimited length
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/002Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing In, Mg, or other elements not provided for in one single group C22C38/001 - C22C38/60
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/02Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing silicon
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/04Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing manganese
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C9/00Alloys based on copper
    • C22C9/04Alloys based on copper with zinc as the next major constituent
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25DPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D3/00Electroplating: Baths therefor
    • C25D3/02Electroplating: Baths therefor from solutions
    • C25D3/56Electroplating: Baths therefor from solutions of alloys
    • C25D3/58Electroplating: Baths therefor from solutions of alloys containing more than 50% by weight of copper
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25DPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D5/00Electroplating characterised by the process; Pretreatment or after-treatment of workpieces
    • C25D5/10Electroplating with more than one layer of the same or of different metals
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25DPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D5/00Electroplating characterised by the process; Pretreatment or after-treatment of workpieces
    • C25D5/48After-treatment of electroplated surfaces
    • C25D5/50After-treatment of electroplated surfaces by heat-treatment
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25DPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D5/00Electroplating characterised by the process; Pretreatment or after-treatment of workpieces
    • C25D5/60Electroplating characterised by the structure or texture of the layers
    • C25D5/625Discontinuous layers, e.g. microcracked layers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25DPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D7/00Electroplating characterised by the article coated
    • C25D7/06Wires; Strips; Foils
    • DTEXTILES; PAPER
    • D07ROPES; CABLES OTHER THAN ELECTRIC
    • D07BROPES OR CABLES IN GENERAL
    • D07B1/00Constructional features of ropes or cables
    • D07B1/06Ropes or cables built-up from metal wires, e.g. of section wires around a hemp core
    • DTEXTILES; PAPER
    • D07ROPES; CABLES OTHER THAN ELECTRIC
    • D07BROPES OR CABLES IN GENERAL
    • D07B1/00Constructional features of ropes or cables
    • D07B1/06Ropes or cables built-up from metal wires, e.g. of section wires around a hemp core
    • D07B1/0606Reinforcing cords for rubber or plastic articles
    • D07B1/0666Reinforcing cords for rubber or plastic articles the wires being characterised by an anti-corrosive or adhesion promoting coating
    • DTEXTILES; PAPER
    • D07ROPES; CABLES OTHER THAN ELECTRIC
    • D07BROPES OR CABLES IN GENERAL
    • D07B1/00Constructional features of ropes or cables
    • D07B1/16Ropes or cables with an enveloping sheathing or inlays of rubber or plastics
    • D07B1/162Ropes or cables with an enveloping sheathing or inlays of rubber or plastics characterised by a plastic or rubber enveloping sheathing
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60CVEHICLE TYRES; TYRE INFLATION; TYRE CHANGING; CONNECTING VALVES TO INFLATABLE ELASTIC BODIES IN GENERAL; DEVICES OR ARRANGEMENTS RELATED TO TYRES
    • B60C9/00Reinforcements or ply arrangement of pneumatic tyres
    • B60C9/0007Reinforcements made of metallic elements, e.g. cords, yarns, filaments or fibres made from metal
    • B60C2009/0014Surface treatments of steel cords
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/52Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for wires; for strips ; for rods of unlimited length
    • C21D9/54Furnaces for treating strips or wire
    • C21D9/64Patenting furnaces
    • DTEXTILES; PAPER
    • D07ROPES; CABLES OTHER THAN ELECTRIC
    • D07BROPES OR CABLES IN GENERAL
    • D07B2501/00Application field
    • D07B2501/20Application field related to ropes or cables
    • D07B2501/2046Tire cords

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Ropes Or Cables (AREA)
  • Electroplating Methods And Accessories (AREA)

Abstract

피도금 강선과, 피도금 강선의 표면을 피복하고, Cu, Zn, Al 및 불순물로 이루어지고, Cu, Zn 및 Al의 합계를 100질량%로 한 경우에, Cu의 함유량이 60질량% 이상 70질량% 미만이고, Al의 함유량이 5.5질량% 이상 15질량% 미만이고, 평균 두께가 180nm 내지 2000nm인 브라스 도금층을 구비하는 도금 강선.

Description

도금 강선, 도금 강선의 제조 방법, 스틸 코드, 및 고무 복합체
본 개시는, 도금 강선, 도금 강선의 제조 방법, 스틸 코드, 및 고무 복합체에 관한 것이다.
종래부터, Zn(아연)을 함유하는 도금층을 구비하는 도금 강선에 관한 검토가 이루어지고 있다.
Zn(아연)을 함유하는 도금층을 구비하는 도금 강선은, 예를 들어 고무를 함유하는 부재(예를 들어 타이어)에 대한 보강재로서 이용된다.
예를 들어, 특허문헌 1에는, 중량 증가를 억제하면서, 내부식 피로성이 향상된 고무 물품 보강용 스틸 와이어로서, 전기 도금에 의해 아연 도금이 실시된 고무 물품 보강용 스틸 와이어에 있어서, 아연 도금 중에, 마그네슘, 알루미늄, 티타늄 및 망간으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 금속 분말이 함유되어 이루어지는 고무 물품 보강용 스틸 와이어가 개시되어 있다.
또한, 특허문헌 2에는, 생산성을 손상시키지 않고, 고무와의 접착성이 우수하고, 또한 접착 강도의 열화가 적은, 고무와의 접착성이 우수한 도금 강선으로서, 표면에 브라스 도금층을 갖는 도금 강선에 있어서, 브라스 도금층은 Cu, Zn, Al 및 불가피적 불순물로 이루어지고, 선 직경이 0.1 내지 0.4mm인 도금 강선이 개시되어 있다. 이 특허문헌 2에는, 상기 도금 강선의 바람직한 형태로서, 브라스 도금층은, 질량%로, Cu: 60 내지 70%, Al: 0.1 내지 5%를 함유하고, 잔부가 Zn 및 불가피적 불순물로 이루어지고, 브라스 도금층의 두께가 50 내지 500nm이고, 선 직경이 0.1 내지 0.4mm인 도금 강선도 개시되어 있다.
일본 특허 공개 제2016-33235호 공보 일본 특허 공개 제2017-128756호 공보
그러나, 특허문헌 1에 기재된 고무 물품 보강용 스틸 와이어에서는, 고무와의 접착성이 부족한 경우가 있다.
또한, 특허문헌 2에 기재된 도금 강선에 대해서, 부식 환경 하에서의 피로 특성(이하, 「부식 피로 특성」이라고도 한다)을 향상시킬 것이 요구되는 경우가 있다.
본 개시의 일 양태의 과제는, 고무와의 접착성이 확보되고, 또한 부식 피로 특성이 우수한 도금 강선, 상기 도금 강선의 제조에 적합하고, 신선 가공성이 우수한 도금 강선의 제조 방법, 상기 도금 강선을 포함하는 스틸 코드 및 상기 도금 강선 또는 상기 스틸 코드를 포함하는 고무 복합체를 제공하는 것이다.
상기 과제의 해결 수단에는, 이하의 양태가 포함된다.
<1> 피도금 강선과,
상기 피도금 강선의 외주면을 피복하고, Cu, Zn, Al 및 불순물로 이루어지고, Cu, Zn 및 Al의 합계를 100질량%로 한 경우에, Cu의 함유량이 60질량% 이상 70질량% 미만이고, Al의 함유량이 5.5질량% 이상 15질량% 미만이고, 평균 두께가 180nm 내지 2000nm인 브라스 도금층
을 구비하는 도금 강선.
<2> 선 직경이, 0.10mm 내지 0.40mm인 <1>에 기재된 도금 강선.
<3> <1>또는 <2>에 기재된 도금 강선을 제조하는 방법이며,
상기 피도금 강선, 상기 브라스 도금층, 상기 도금 강선을, 각각, 제1 피도금 강선, 제1 브라스 도금층, 및 제1 도금 강선으로 한 경우에,
제2 피도금 강선과, Cu, Zn, Al 및 불순물로 이루어지고, Cu, Zn 및 Al의 합계를 100질량%로 한 경우에, Cu의 함유량이 60질량% 이상 70질량% 미만이고, Al의 함유량이 5.5질량% 이상 15질량% 미만이고, 상기 제2 피도금 강선의 외주면을 피복하는 제2 브라스 도금층을 구비하는 제2 도금 강선을 준비하는 공정과,
상기 제2 도금 강선에 대해서 신선 가공을 실시함으로써, 상기 제1 피도금 강선과 상기 제1 브라스 도금층을 구비하는 상기 제1 도금 강선을 얻는 공정
을 갖는 도금 강선의 제조 방법.
<4> 상기 신선 가공은, 논 슬립 방식의 습식 신선 가공이며, 또한 상기 제2 도금 강선에 작용하는 역장력이 상기 제2 도금 강선의 파단 하중에 대해서 5% 내지 20%로 되는 조건의 습식 신선 가공인 <3>에 기재된 도금 강선의 제조 방법.
<5> <1> 또는 <2>에 기재된 도금 강선을 포함하는 스틸 코드.
<6> <1> 또는 <2>에 기재된 도금 강선 또는 <5>에 기재된 스틸 코드와, 고무를 포함하는 고무 복합체.
본 개시에 따르면, 고무와의 접착성이 확보되고, 또한 부식 피로 특성이 우수한 도금 강선, 상기 도금 강선의 제조에 적합하고 신선 가공성이 우수한 도금 강선의 제조 방법, 상기 도금 강선을 포함하는 스틸 코드, 및, 상기 도금 강선 또는 상기 스틸 코드를 포함하는 고무 복합체가 제공된다.
도 1은, Cu, Zn, Al 및 불순물로 이루어지는 브라스 도금층을 구비하는 도금 강선에 있어서의, 브라스 도금층 중의 Al 함유량(질량%)과, 부식 피로 내구비 지수의 관계의 일례를 나타내는 그래프이다.
도 2는, 도금 강선의 부식 피로 특성의 평가에 있어서의, 회전 굽힘 피로 시험의 개요를 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 3은, 본 개시의 도금 강선의 일례에 있어서의 S-N선도와, 종래의 Cu-Zn 브라스 도금의 일례에 있어서의 S-N선도를 개념적으로 나타낸 도면이다.
본 명세서 중, 「내지」를 사용하여 표현되는 수치 범위는, 「내지」의 전후에 기재되는 수치를 하한값 및 상한값으로서 포함하는 범위를 의미한다.
본 명세서 중, 「공정」이라는 용어는, 독립된 공정뿐만 아니라, 다른 공정과 명확하게 구별할 수 없는 경우여도 그 공정의 소기의 목적이 달성되면, 본 용어에 포함된다.
본 명세서 중에 단계적으로 기재되는 수치 범위에 있어서, 어떤 단계적인 수치 범위의 상한값 또는 하한값은, 다른 단계적인 기재의 수치 범위의 상한값 또는 하한값으로 치환해도 되고, 또한 실시예에 나타나는 값으로 치환해도 된다.
본 명세서 중, Cu(구리)의 함유량을, 「Cu 함유량」이라 표기하는 경우가 있다. 다른 원소의 함유량에 대해서도 마찬가지로 표기하는 경우가 있다.
본 명세서 중, 브라스 도금층 중에 있어서의 Cu 함유량 및 Al 함유량은, 각각, Cu, Zn 및 Al의 합계를 100질량%로 한 경우의 함유량을 의미한다.
〔도금 강선〕
본 개시의 도금 강선은, 피도금 강선과, 피도금 강선의 외주면을 피복하고, Cu, Zn, Al 및 불순물로 이루어지고, Cu, Zn 및 Al의 합계를 100질량%로 한 경우에, Cu 함유량이 60질량% 이상 70질량% 미만이고, Al 함유량이 5.5질량% 이상 15질량% 미만이고, 평균 두께가 180nm 내지 2000nm인 브라스 도금층을 구비한다.
본 개시의 도금 강선은, 고무와의 접착성이 확보되고, 또한 부식 환경 하에서의 피로 특성(즉, 부식 피로 특성)이 우수하다.
여기서, 부식 환경으로서는, 예를 들어 수분이 침입한 타이어 내부의 환경 등을 들 수 있다.
또한, 「고무와의 접착성」이라는 개념에는, 경시 전에 있어서의, 도금 강선과 고무의 접착성(이하, 「초기 접착성」이라고도 한다) 및 경시에 있어서의, 도금 강선과 고무의 접착성(이하, 「경시 접착성」) 양쪽이 포함된다.
또한, 후술하는 실시예에서는, 경시 접착성을, 도금 강선과 고무를 포함하는 고무 복합체의 내구성을 평가함으로써 평가하였다.
본 개시의 도금 강선에 있어서, 상술한 효과가 발휘되는 이유로서는, 이하의 이유가 생각될 수 있지만, 본 개시는, 이하의 이유에 의해 한정되지는 않는다.
브라스 도금층 중의 Al은, 산화됨으로써, 브라스 도금층의 표면에 Al 산화물로 이루어지는 부동태 피막을 형성시킨다고 생각된다. 이 부동태 피막에 의해, 부식 환경에 있어서의 도금 강선의 내식성이 향상되고, 그 결과, 도금 강선의 부식 피로 특성이 향상된다고 생각된다.
또한, 이 부동태 피막은, 경시에 있어서의, 브라스 도금층으로부터 고무로의 Cu의 과도한 확산을 억제하고, Cu와 S의 과도한 반응 진행을 억제하고, 이에 의해, 도금 강선과 고무의 경시 접착성을 확보함에도 기여한다고 생각된다.
또한, 본 개시의 도금 강선과 고무를 포함하는 고무 복합체를 가황 처리한 경우, 브라스 도금층에 함유되는 Cu와, 고무에 함유되는 S가 반응하여, 브라스 도금층과 고무의 사이에, 접착층으로서 Cu 황화물층이 형성된다고 생각된다. 알맞은 두께의(즉, 지나치게 두껍지 않은) 접착층은, 도금 강선과 고무의 접착성에 기여한다.
접착층(Cu 황화물층)과 브라스 도금층의 사이에는, Al 및 Zn이 농화된 농화층(이하, 「Al-Zn 농화층」이라고도 한다)이 형성된다고 생각된다. 이 Al-Zn 농화층은, 부식 환경 하에 있어서의 도금 강선의 내식성을 향상시키고, 나아가서는 부식 피로 특성을 향상시킨다고 생각된다.
또한, Al-Zn 농화층은, 경시에 있어서의, 브라스 도금층으로부터 고무로의 Cu의 과도한 확산을 억제하고, Cu와 S의 과도한 반응 진행을 억제하고, 이에 의해, 도금 강선과 고무의 경시 접착성을 확보함에도 기여한다고 생각된다.
본 개시의 도금 강선에 있어서, 브라스 도금층 중의 Al 함유량이 5.5질량% 이상인 것은, 부식 피로 특성의 향상에 기여한다.
브라스 도금층 중의 Al 함유량이 5.5질량% 미만인 경우에는, 도금 강선의 부식 피로 특성이 저하되는 경우가 있다. 이 이유는, 브라스 도금층 중의 Al 함유량이 5.5질량% 미만인 경우에는, 상술한 부동태 피막 및 상술한 Al-Zn 농화층의 형성이 불충분해지기 때문이라고 생각된다.
도 1은, Cu, Zn, Al 및 불순물로 이루어지는 브라스 도금층을 구비하는 도금 강선에 있어서의, 브라스 도금층 중의 Al의 함유량과, 부식 피로 내구비 지수의 관계의 일례를 나타내는 그래프이다.
여기서, 부식 피로 내구비 지수는, 도금 강선의 부식 피로 특성을 나타내는 지표이며, 값이 클수록, 도금 강선의 부식 피로 특성이 우수하다는 것을 나타낸다. 부식 피로 내구비 지수에 대해서는, 실시예에서 후술한다.
도 1의 그래프는, 신선 가공된 도금 강선이며, 피도금 강선에 있어서의 탄소의 함유량이 0.80%이고, 브라스 도금층 중의 Cu 함유량이 63질량%이고, 브라스 도금층의 두께가 250nm이고, 도금 강선의 선 직경이 0.20mm인 도금 강선에 있어서, 브라스 도금층 중의 Al 함유량을 변화시킨 경우의 예이다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 브라스 도금층 중의 Al 함유량이 5.5질량% 이상인 영역에 있어서, 도금 강선의 부식 피로 특성(즉, 부식 피로 내구비 지수)이 향상된다는 것을 알 수 있다.
본 개시의 도금 강선에 있어서, 브라스 도금층 중의 Al의 함유량이 5.5질량% 이상인 것은, 도금 강선과 고무의 접착성(특히, 경시 접착성)의 확보에도 기여한다.
브라스 도금층 중의 Al 함유량이 5.5질량% 미만인 경우에는, 도금 강선과 고무의 경시 접착성이 저하되는 경우가 있다. 이 이유는, 상술한 부동태 피막 및 상술한 Al-Zn 농화층의 형성이 불충분해지기 때문에, 브라스 도금층으로부터 고무로의 Cu의 과도한 확산이 일어나, Cu와 S의 과도한 반응이 진행되기 때문이라고 생각된다.
본 개시의 도금 강선에 있어서, 브라스 도금층 중의 Al 함유량이 15질량% 미만인 것은, 도금 강선의 고무와의 접착성 확보에 기여한다.
브라스 도금층 중의 Al 함유량이 15질량% 이상인 경우에는, 도금 강선의 고무와의 접착성이 저하되는 경우가 있다. 이 이유는, 브라스 도금층 중의 Al 함유량이 15질량% 이상인 경우에는, 상술한 부동태 피막 및 상술한 Al-Zn 농화층이 지나치게 두꺼워지고, 이에 의해, 브라스 도금층 중의 Cu와 고무 중의 S의 반응이 저해되기 때문이라고 생각된다.
또한, 브라스 도금층 중의 Al 함유량이 15질량% 이상인 경우에는, 공식에 의해 브라스 도금층의 균열이 발생하고, 이에 의해, 도금 강선의 고무와의 접착성이 저하되는 경우가 있다고 생각된다.
본 개시의 도금 강선에 있어서, 브라스 도금층 중의 Cu 함유량이 60질량% 이상인 것은, 도금 강선의 고무와의 접착성 확보에 기여한다.
브라스 도금층 중의 Cu 함유량이 60질량% 미만인 경우에는, 도금 강선과 고무의 접착성이 저하되는 경우가 있다. 이 이유는, Cu가 지나치게 적기 때문에, 브라스 도금층 중의 Cu와 고무 중의 S의 반응이 불충분해져, 상술한 접착층(Cu 황화물층)의 형성이 불충분해지기 때문이라고 생각된다.
본 개시의 도금 강선에 있어서, 브라스 도금층 중의 Cu 함유량이 70질량% 미만인 것도, 도금 강선과 고무의 접착성 확보에 기여한다.
Cu 함유량이 70질량% 이상인 경우에는, 도금 강선과 고무의 접착성이 저하되는 경우가 있다. 이 이유는, Cu 함유량이 70질량% 이상인 경우에는, 상술한 접착층(Cu 황화물층)이 지나치게 두꺼워져, 오히려, 도금 강선과 고무의 접착성이 열화되기 때문이라고 생각된다.
본 개시의 도금 강선에 있어서, 브라스 도금층의 평균 두께가 180nm 이상인 것은, 도금 강선의 부식 피로 특성 향상, 및 도금 강선과 고무의 접착성 확보에 기여한다.
브라스 도금층의 평균 두께가 180nm 미만인 경우에는, 도금 강선의 부식 피로 특성이 저하되는 경우나, 도금 강선과 고무의 접착성이 저하되는 경우가 있다. 이 이유는, 브라스 도금층의 평균 두께가 180nm 미만인 경우에는, 피도금 강선의 외주면에, 국소적으로, 브라스 도금층으로 피복되지 않은 개소 및/또는 브라스 도금층의 두께가 지나치게 얇은 개소가 발생하기 쉬워지기 때문이라고 생각된다.
본 개시의 도금 강선에 있어서, 브라스 도금층의 평균 두께가 2000nm 이하인 것은, 도금 강선과 고무의 접착성 확보에 기여한다.
브라스 도금층의 평균 두께가 2000nm 초과인 경우에는, 도금 강선과 고무의 접착성이 저하되는 경우가 있다. 이 이유로서는, 브라스 도금층에 균열이 발생하기 쉬워진다는 것; 브라스 도금층과 고무의 접착 반응에 관여하는 Cu의 양이 증가한 결과, 상술한 접착층(Cu 황화물층)이 지나치게 두꺼워지고, 또한 결정의 조대화에 의해 접착 강도가 저하된다는 것; 등이 생각된다.
본 개시의 도금 강선은, 고무와의 접착성이 확보되고, 또한 부식 피로 특성이 우수하다는 점에서, 바람직하게는 고무를 함유하는 부재에 대한 보강재로서 사용된다. 고무를 함유하는 부재로서는, 타이어, 호스, 벨트 등을 들 수 있고, 타이어가 바람직하다.
본 개시의 도금 강선은, 타이어에 사용되는, 스틸 코드 또는 비드 와이어의 소재로서 특히 적합하다.
이하, 본 개시의 도금 강선에 구비되는, 브라스 도금층 및 피도금 강선에 대해서 설명한다.
<브라스 도금층>
브라스 도금층은, 피도금 강선의 외주면을 피복하는 층이며, Cu, Zn, Al 및 불순물로 이루어지는 층이다.
브라스 도금층에 있어서, Cu 함유량은 60질량% 이상 70질량% 미만이고, Al 함유량은 5.5질량% 이상 15질량% 미만이다.
본 명세서에 있어서, Cu 함유량, Al 함유량 및 Zn 함유량은, 이하의 방법에 의해 측정한다.
암모니아 원액에 과황산암모늄을 10질량% 혼합한 알칼리 용액을 준비한다. 이 알칼리 용액에, 본 개시의 도금 강선을 침지하고, 도금 강선 중의 브라스 도금층을 용해시켜서, 용해액을 얻는다. ICP 분석(유도 플라스마 발광 분광 분석)에 의해, 상기 용해액 중의, Cu 농도, Zn 농도 및 Al 농도를 각각 구한다. 얻어진 결과에 기초하여, Cu, Zn 및 Al의 합계를 100질량%로 한 경우에 있어서의, Cu 함유량, Al 함유량 및 Zn 함유량을 각각 산출한다.
브라스 도금층 중의 Al 함유량은, 5.5질량% 이상 15질량% 미만이고, 바람직하게는 5.5질량% 이상 14.5질량% 이하이고, 보다 바람직하게는 6.0질량% 이상 11질량% 이하이다.
브라스 도금층 중의 Cu 함유량은, 60질량% 이상 70질량% 미만이고, 바람직하게는 61질량% 이상 68질량% 이하이고, 보다 바람직하게는 63질량% 이상 67질량% 이하이다.
브라스 도금층에 있어서, Cu 및 Al을 제외한 잔부는, Zn 및 불순물이다.
브라스 도금층 중의 Zn 함유량은, 당연히 100질량%에서 Cu 함유량(질량%) 및 Al 함유량(질량%)을 뺀 값이다.
여기서, 불순물이란, 브라스 도금층의 원재료에 포함되는 원소, 또는 제조 공정에서 브라스 도금층에 혼입되는 원소이며, 의도적으로 브라스 도금층에 함유시킨 것이 아닌 원소(즉, Cu, Al 및 Zn 이외의 원소)를 가리킨다. 불순물로서의 원소는, 1종만이어도 2종 이상이어도 된다.
브라스 도금층의 평균 두께는, 180nm 내지 2000nm이다.
본 명세서에 있어서, 브라스 도금층의 평균 두께는, 이하의 방법에 의해 측정한다.
전술한 방법에 의해, 브라스 도금층 중의, Cu 함유량, Al 함유량, 및 Zn 함유량을 각각 측정한다. 또한, 이들의 측정 과정에서, 도금 강선의 단위 길이당 브라스 도금층의 질량(W)을 측정한다.
Cu 함유량, Al 함유량 및 Zn 함유량으로부터, 하기 식에 따라서, 브라스 도금층의 평균 비중(ρ)을 구한다.
ρ=ρCu×WCu+ρZn×WZn+ρAl×WAl
여기서, ρ는, 브라스 도금층의 평균 비중을 나타내고, ρCu는, Cu의 비중을 나타내고, ρZn은, Zn의 비중을 나타내고, ρAl은, Al의 비중을 나타내고, WCu는, 브라스 도금층 중의 Cu 함유량(질량%)을 나타내고, WZn은, 브라스 도금층 중의 Zn 함유량(질량%)을 나타내고, WAl은, 브라스 도금층 중의 Al 함유량(질량%)을 나타낸다.
상술한 브라스 도금층의 평균 비중(ρ), 단위 길이의 브라스 도금층의 표면적(A) 및 단위 길이의 브라스 도금층의 질량(W)에 기초하여, 하기 식 (1)에 따라서, 브라스 도금층의 평균 두께(t)를 구한다.
t=W/(A×ρ) … 식 (1)
여기서, t는, 브라스 도금층의 평균 두께를 나타내고, W는, 도금 강선의 단위 길이당 브라스 도금층의 질량을 나타내고, A는, 도금 강선의 단위 길이당 브라스 도금층의 표면적을 나타내고, ρ는, 브라스 도금층의 평균 비중을 나타낸다.
브라스 도금층의 평균 두께는, 도금 강선의 부식 피로 특성을 보다 향상시킨다는 관점에서, 바람직하게는 200nm 이상이고, 보다 바람직하게는 250nm 이상이고, 더욱 바람직하게는 500nm 이상이고, 더욱 바람직하게는 500nm 초과이다.
브라스 도금층의 평균 두께는, 도금 강선과 고무의 접착성을 보다 향상시킨다는 관점에서, 바람직하게는 1850nm 이하이고, 보다 바람직하게는 1500nm 이하이고, 더욱 바람직하게는 1000nm 이하이다.
브라스 도금층의 형성 방법의 예에 대해서는 후술한다.
<피도금 강선>
본 개시의 도금 강선에 있어서, 피도금 강선은, 상술한 브라스 도금층에 의해 피복되는 강선(소위 「지철」)이다.
피도금 강선의 화학 조성에는 특별히 한정은 없지만, 도금 강선의 강도 및 연성을 확보하고, 고무를 함유하는 부재에 대한 보강 효과를 보다 효과적으로 발휘시킨다는 관점에서, C: 0.70 내지 1.20질량%, Si: 0.15 내지 0.55질량%, Mn: 0.20 내지 0.60질량%, P: 0.010질량% 이하, S: 0.010질량% 이하, Cr: 0 내지 0.35질량%, 그리고 잔부: Fe 및 불순물로 이루어지는 화학 조성이 바람직하다.
<바람직한 선 직경>
본 개시의 도금 강선의 선 직경에는 특별히 제한은 없다.
본 개시의 도금 강선의 선 직경은, 도금 강선의 생산성 및 유연함의 관점에서, 바람직하게는 0.10mm 내지 0.40mm이다.
도금 강선의 선 직경이 0.10mm 이상인 경우, 도금 강선의 생산성이 보다 향상된다. 도금 강선의 선 직경은, 보다 바람직하게는 0.12mm 이상이고, 더욱 바람직하게는 0.15mm 이상이고, 더욱 바람직하게는 0.17mm 이상이다.
한편, 도금 강선의 선 직경이 0.40mm 이하인 경우, 도금 강선의 유연함이 보다 향상된다. 이 때문에, 예를 들어 도금 강선을 자동차의 타이어 보강재로서 사용한 경우에, 자동차의 승차감이 보다 우수하다. 또한, 본 개시의 도금 강선이, 브라스 도금층의 형성 후에 신선 가공하여 얻어진 도금 강선인 경우에 있어서, 본 개시의 도금 강선의 선 직경이 0.40mm 이하인 경우에는, 습식 신선 가공에 있어서의 신선 가공률을 보다 높게 확보할 수 있으므로, 신선 강화에 의해 보다 높은 강도가 얻어진다. 도금 강선의 선 직경은, 바람직하게는 0.38mm 이하이고, 보다 바람직하게는 0.34mm 이하이다.
<바람직한 강도>
본 개시의 도금 강선의 강도에는 특별히 제한은 없다.
본 개시의 도금 강선의 강도는, 고무를 함유하는 부재에 대한 보강 효과를 보다 효과적으로 얻는다는 관점에서, 3200MPa 이상인 것이 바람직하다.
또한, 본 개시의 도금 강선의 강도는, 균열 감수성을 보다 저감하고, 이에 의해 부식 피로 특성 개선 효과를 보다 효과적으로 얻는다는 관점에서, 4300MPa 이하인 것이 바람직하다.
본 명세서에 있어서, 도금 강선의 강도란, 도금 강선의 길이 방향의 인장 파단 응력을 의미한다.
본 명세서에 있어서, 도금 강선의 강도는, 이하의 방법에 의해 측정되는 값을 의미한다.
먼저, 인장 시험 전의 도금 강선의 선 직경을 마이크로미터로 측정하고, 인장 시험 전의 도금 강선의 단면적을 구한다.
다음으로, 단면적을 구한 도금 강선에 대해서, JIS Z 2241(2011년)에 준거하여, 척간 거리 100mm, 크로스헤드의 이동 속도 10mm/min의 조건에서 인장 시험을 행하고(즉, 도금 강선의 길이 방향으로 하중을 부하하고), 도금 강선이 파단할 때까지의 최대 하중을 측정한다. 이 인장 시험은, 20 내지 25℃의 온도 조건 하에서 행한다. 또한, 인장 시험은, 예를 들어 시마즈 세이사쿠쇼제의 오토그래프를 사용하여 행한다.
얻어진 최대 하중을 인장 시험 전의 도금 강선의 단면적으로 제산함으로써, 도금 강선의 길이 방향의 인장 파단 응력(즉, 도금 강선의 강도)을 구한다.
본 개시의 도금 강선은, 도금 강선의 강도 향상의 관점에서, 신선 가공된 도금 강선인 것, 즉, 피도금 강선의 외주면에 대한 브라스 도금층의 형성 후, 신선 가공하여 얻어진 도금 강선인 것이 바람직하다.
본 개시의 도금 강선은, 고무와의 접착성이 확보되고, 또한 부식 환경 하에서의 피로 특성(즉, 부식 피로 특성)이 우수하다는 점에서, 바람직하게는 고무를 함유하는 부재에 대한 보강재로서 사용된다. 고무를 함유하는 부재로서는, 타이어, 호스, 벨트 등을 들 수 있고, 타이어가 바람직하다.
본 개시의 도금 강선은, 타이어에 사용되는, 스틸 코드 또는 비드 와이어의 소재로서 특히 적합하다.
〔도금 강선의 제조 방법의 일례(제법 X)〕
이하, 본 개시의 도금 강선을 제조하기 위한 제조 방법의 일례(제법 X)에 대해서 설명한다.
제법 X는, 피도금 강선의 외주면에 대한 브라스 도금층의 형성 후, 신선 가공하여 얻어지는 양태의 도금 강선을 제조하는 방법이다.
이하에 있어서, 제1 도금 강선이란, 브라스 도금층의 형성 후, 신선 가공되어서 얻어진 도금 강선을 의미하고, 제1 피도금 강선 및 제1 브라스 도금층은, 각각, 제1 도금 강선 중의 피도금 강선 및 브라스 도금층을 의미한다.
또한, 이하에 있어서, 제2 도금 강선이란, 브라스 도금층의 형성 후, 신선 가공되지 않은 도금 강선을 의미하고, 제2 피도금 강선 및 제2 브라스 도금층은, 각각, 제2 도금 강선 중의 피도금 강선 및 브라스 도금층을 의미한다.
제법 X는,
본 개시의 일례에 관한 도금 강선, 이 일례에 관한 도금 강선에 있어서의 피도금 강선 및 상기 일례에 관한 도금 강선에 있어서의 브라스 도금층을, 각각, 제1 도금 강선, 제1 피도금 강선, 및 제1 브라스 도금층으로 한 경우에,
제2 피도금 강선과, Cu, Zn, Al 및 불순물로 이루어지고, Cu, Zn 및 Al의 합계를 100질량%로 한 경우에, Cu 함유량이 60질량% 이상 70질량% 미만이고, Al 함유량이 5.5질량% 이상 15질량% 미만이고, 제2 피도금 강선의 외주면을 피복하는 제2 브라스 도금층을 구비하는 제2 도금 강선을 준비하는 공정(이하, 「제2 도금 강선 준비 공정」이라고도 한다)과,
제2 도금 강선에 대해서 신선 가공을 실시함으로써, 제1 피도금 강선과 제1 브라스 도금층을 구비하는 제1 도금 강선을 얻는 공정(이하, 「신선 가공 공정」이라고도 한다)
을 갖는다.
제법 X에 따르면, 제1 도금 강선으로서, 고무와의 접착성이 확보되고, 또한 부식 피로 특성이 우수한 본 개시의 도금 강선을 제조할 수 있다.
또한, 제법 X는, 제2 도금 강선(즉, 브라스 도금층의 형성 후, 신선 가공되지 않은 도금 강선)에 대한 신선 가공성이 우수하다.
신선 가공성의 효과에는, 제2 브라스 도금층 중의 Al 함유량이 5.5질량% 이상인 것, 제2 브라스 도금층 중의 Cu 함유량이 60질량% 이상인 것, 및 제1 브라스 도금층의 두께가 180nm 내지 2000nm인 것이 관계되어 있다.
제2 브라스 도금층 중의 Al 함유량이 5.5질량% 이상인 것에 의해, 신선 가공성이 향상된다. 이 이유는, 제2 브라스 도금층 중의 Al 함유량이 5.5질량% 이상인 경우에는, 신선 가공 시에 있어서, 제2 피도금 강선에 접하는 다이스의 표면에, 충분한 두께의 Al 산화물 피막이 형성된다고 생각되기 때문이다. 이 Al 산화물 피막에 의해, 제2 피도금 강선과 다이스의 마찰이 저감되고, 그 결과, 신선 가공성이 향상된다고 생각된다.
제2 브라스 도금층 중의 Cu 함유량이 60질량% 이상인 것에 의해, 신선 가공성이 향상된다. 이 이유는, 제2 브라스 도금층이 지나치게 단단해지는 것이 억제되기 때문이라고 생각된다.
제1 브라스 도금층(즉, 신선 가공 후의 브라스 도금층)의 두께가 180nm 이상인 것에 의해, 신선 가공성이 향상된다. 이 이유는, 신선 가공 시에 있어서, 제2 피도금 강선의 외주면의 일부가 노출되는 현상이 억제되기 때문이라고 생각된다.
또한, 다른 이유로서는, 제1 브라스 도금층(즉, 신선 가공 후의 브라스 도금층)의 두께가 180nm 이상인 경우에는, 제2 브라스 도금층(즉, 신선 가공 전의 브라스 도금층)의 두께가 어느 정도 두껍기 때문에, 상술한 Al 산화물 피막에 의한 마찰 저감의 효과가 효과적으로 발휘되기 때문이라고 생각된다.
<제2 도금 강선 준비 공정>
제2 도금 강선 준비 공정은, 제2 피도금 강선과, Cu, Zn, Al 및 불순물로 이루어지고, Cu, Zn 및 Al의 합계를 100질량%로 한 경우에, Cu 함유량이 60질량% 이상 70질량% 미만이고, Al 함유량이 5.5질량% 이상 15질량% 미만이고, 제2 피도금 강선의 외주면을 피복하는 제2 브라스 도금층을 구비하는 제2 도금 강선을 준비하는 공정이다.
제2 도금 강선 준비 공정은, 제2 도금 강선을 제조하는 공정이어도 되고, 미리 제조된 제2 도금 강선을 단순히 준비하기만 하는 공정이어도 된다.
이하, 제2 도금 강선을 제조하는 방법의 일례에 대해서 설명한다.
선 직경이 3mm 내지 5.5mm인 열간 압연 선재를 원재료로 하고, 이 열간 압연 선재를 필요에 따라 디스케일링한 후, 선 직경이 1mm 내지 3mm로 될 때까지 건식 신선 가공하여 제2 피도금 강선으로 하여, 얻어진 제2 피도금 강선을 권취하여 코일을 얻는다. 다음으로, 코일로부터 제2 피도금 강선을 풀어내고, 풀어낸 제2 피도금 강선에 페이턴팅 열처리를 실시한다. 페이턴팅 열처리 후의 제2 피도금 강선에 대해서, 또한 필요에 따라, 산세에 의한 디스케일링, 탈지 등의 도금 전처리를 실시한다.
열간 압연 선재 및 제2 피도금 강선의 화학 조성의 바람직한 형태는, 전술한 피도금 강선의 화학 조성의 바람직한 형태와 마찬가지이다.
원재료인 열간 압연 선재로부터 제2 피도금 강선을 얻는 과정에 있어서, 화학 조성은 변화되지 않는다. 즉, 원재료인 열간 압연 선재의 화학 조성은, 제2 피도금 강선에 있어서도 그대로 유지된다.
또한, 상술한 페이턴팅 열처리가 실시된 제2 피도금 강선의 금속 조직으로서는, 최종적으로 얻어지는 제1 도금 강선의 강도 및 연성을 확보한다는 관점에서, 펄라이트 면적률이 95% 이상인 금속 조직이 바람직하다.
다음으로, 페이턴팅 열처리 후의 제2 피도금 강선(또는, 도금 전처리가 실시된 제2 피도금 강선)의 외주면을 피복하는, 제2 브라스 도금층을 형성한다.
제2 브라스 도금층은, 다양한 방법에 의해 형성할 수 있다. 제2 브라스 도금층의 형성 방법으로서는, 이하의 방법 A 내지 방법 D를 들 수 있다.
이들 방법은, Al 도금층 또는 Zn-Al 복합 도금층을 형성한다는 점에서, Al 도금층도 Zn-Al 복합 도금층도 형성하지 않는, 종래의, Cu, Zn 및 불순물로 이루어지는 브라스 도금층의 형성 방법과 상이하다.
-방법 A-
방법 A는, 제2 피도금 강선의 외주면 상에, 전기 도금에 의해, Cu 도금층, Zn 도금층, 및 Al 도금층을, 제2 피도금 강선의 외주면측으로부터 보아서, Cu 도금층, Zn 도금층, 및 Al 도금층으로 되는 배치(또는, 제2 피도금 강선의 외주면측으로부터 보아서, Cu 도금층, Al 도금층, 및 Zn 도금층으로 되는 배치)로 형성하고, 이어서, Cu 도금층, Zn 도금층, 및 Al 도금층에 대해서, 확산 열처리를 실시함으로써, Cu, Zn, Al 및 불순물로 이루어지는 브라스 도금층을 형성하는 방법이다.
확산 열처리에서는, Cu, Zn, 및 Al이 합금화되어, 브라스 도금층이 형성된다.
확산 열처리에 있어서의 열 처리 온도는, 예를 들어 450℃ 내지 550℃로 한다.
확산 열처리에 있어서의 열처리 시간은, 예를 들어 5s 내지 10s로 한다.
Cu 도금층의 형성은, 피로인산구리, 황산구리 등을 포함하는 수계의 도금욕을 사용하여 실시할 수 있다.
Zn 도금층의 형성은, 황산아연, 염화아연 등을 포함하는 수계의 도금욕을 사용하여 실시할 수 있다.
Al 도금층의 형성은, 염화알루미늄 용액 및 디메틸술폰을 포함하는 용제계의 도금욕을 사용하여 실시할 수 있다.
방법 A에 있어서, 브라스 도금층의 화학 조성은, Cu 도금층, Zn 도금층, 및 Al 도금층 각각의 두께의 비를 조정함으로써 조정할 수 있다.
-방법 B-
방법 B는, 제2 피도금 강선의 외주면 상에, 전기 도금에 의해, Cu 도금층, 및 층 중에 Al 입자가 분산된 Zn 도금층(이하, 「Zn-Al 복합 도금층」이라고도 한다)을, 피도금 강선의 외주면측으로부터 보아서, Cu 도금층, 및 Zn-Al 복합 도금층으로 되는 배치로 형성하고, 이어서, Cu 도금층, 및 Zn-Al 복합 도금층에 대해서, 확산 열처리를 실시함으로써, Cu, Zn, Al 및 불순물로 이루어지는 제2 브라스 도금층을 형성하는 방법이다.
방법 B에 있어서의 확산 열처리의 조건의 예는, 방법 A에 있어서의 확산 열처리의 조건의 예와 마찬가지이다.
방법 B에 있어서의 Cu 도금층의 형성은, 피로인산구리, 황산구리 등을 포함하는 수계의 도금욕을 사용하여 실시할 수 있다.
Zn-Al 복합 도금층의 형성은, 황산아연, 염화아연 등을 포함하고, 또한 Al 입자가 분산된 수계의 도금욕을 사용하여 실시할 수 있다.
Al 입자의 입자 직경에는 특별히 제한은 없지만, Al 입자의 분산성 등의 관점에서, 0.1㎛ 내지 1㎛인 것이 바람직하다.
또한, Al 입자는, 반드시 구상일 필요는 없고, 예를 들어 편평 형상(예를 들어, 두께 1㎛ 이하의 편평 형상)이어도 된다.
방법 B에 있어서, 브라스 도금층의 화학 조성은, Cu 도금층 및 Zn-Al 복합 도금층 각각의 두께의 비, 도금욕에 있어서의 Al 입자의 함유량, 각 전기 도금에 있어서의 전류 밀도, 등을 조정함으로써 조정할 수 있다.
-방법 C-
방법 C는, 제2 피도금 강선의 외주면 상에, 전기 도금에 의해 Cu 도금층을 형성하고, 이어서, 액중 플라스마에 의한 Zn-Al 복합 도금층을 형성하고, 이어서, Cu 도금층 및 Zn-Al 복합 도금층에 대해서, 확산 열처리를 실시함으로써, Cu, Zn, Al 및 불순물로 이루어지는 제2 브라스 도금층을 형성하는 방법이다.
방법 C에 있어서의 확산 열처리의 조건의 예는, 방법 A에 있어서의 확산 열처리의 조건의 예와 마찬가지이다.
방법 C에 있어서의 Cu 도금층의 형성은, 피로인산구리, 황산구리 등을 포함하는 수계의 도금욕을 사용하여 실시할 수 있다.
방법 C에 있어서, 브라스 도금층의 화학 조성은, Cu 도금층 및 Zn-Al 복합 도금층 각각의 두께의 비, 액중 플라스마에 있어서의 Al 농도, 등을 조정함으로써 조정할 수 있다.
-방법 D-
방법 D는, 제2 피도금 강선의 외주면 상에, 전기 도금에 의해 Cu 도금층을 형성하고, 이어서 용융 Zn-Al 합금 도금을 실시하고, 이어서 확산 열처리를 실시함으로써, Cu, Zn, Al 및 불순물로 이루어지는 제2 브라스 도금층을 형성하는 방법이다.
용융 Zn-Al 합금 도금은, 예를 들어 Cu 도금층이 형성된 제2 피도금 강선을, 450℃ 정도의 용융 Zn-Al 합금 도금욕에 침지함으로써 행한다. 이에 의해, Zn-Al 합금 도금층이 형성되는 동시에, Zn-Al 합금이 Cu와 합금화되어, Cu, Zn, Al 및 불순물로 이루어지는 제2 브라스 도금층이 형성된다.
이 방법 D에서는, Cu 도금층의 활성을 높이는 것이 바람직하다. Cu 도금층의 활성을 높이는 방법으로서는, Cu 도금층이 형성된 제2 피도금 강선에 대해서, 염화 Zn 또는 염화암모늄을 주성분으로 하는 플럭스 처리를 행하는 방법을 들 수 있다.
방법 D에 있어서의 확산 열처리의 조건의 예는, 방법 A에 있어서의 확산 열처리의 조건의 예와 마찬가지이다.
방법 D에 있어서의 Cu 도금층의 형성은, 피로인산구리, 황산구리 등을 포함하는 수계의 도금욕을 사용하여 실시할 수 있다.
방법 D에 있어서, 브라스 도금층의 화학 조성은, Cu 도금층 및 Zn-Al 복합 도금층 각각의 두께의 비, 용융 Zn-Al 합금 도금욕에 있어서의 Al 농도, 등을 조정함으로써 조정할 수 있다.
<신선 가공 공정>
신선 가공 공정은, 제2 도금 강선에 대해서 신선 가공을 실시함으로써, 제1 피도금 강선과 제1 브라스 도금층을 구비하는 제1 도금 강선을 얻는 공정이다.
본 공정에 있어서의 신선 가공에 의해, 강도가 우수한 제1 도금 강선이 얻어진다.
본 공정에 있어서의 신선 가공(즉, 제2 도금 강선 전체에 대한 신선 가공)에 의해, 제2 피도금 강선으로부터 제1 피도금 강선이 얻어지고, 제2 브라스 도금층으로부터 제1 브라스 도금층이 얻어진다.
본 공정에 있어서의 신선 가공에 따라서는, 제2 브라스 도금층의 화학 조성은 변화되지 않는다. 따라서, 제2 브라스 도금층의 화학 조성은, 제1 브라스 도금층에 있어서도 그대로 유지된다.
또한, 본 공정에 있어서의 신선 가공에 따라서는, 제2 피도금 강선의 화학 조성은 변화되지 않는다. 따라서, 제2 피도금 강선의 화학 조성은, 제1 피도금 강선에 있어서도 그대로 유지된다.
본 공정에서는, 제2 도금 강선을, 선 직경이 0.10mm 내지 0.40mm로 될 때까지 신선 가공함으로써, 상기 선 직경을 갖는 제1 도금 강선을 얻는 것이 바람직하다.
선 직경의 보다 바람직한 범위는, 「도금 강선」 항에서 설명한 바와 같다.
상술한 바람직한 선 직경을 갖는 제1 도금 강선을 얻기 쉽다는 관점에서, 제2 도금 강선 중의 제2 피도금 강선의 선 직경은, 1mm 내지 3mm인 것이 바람직하다.
신선 가공 공정에 있어서의 신선 가공으로서는, 습식 신선 가공이 바람직하고, 슬립 방식의 습식 신선 가공 또는 논 슬립 방식의 습식 신선 가공이 보다 바람직하고, 논 슬립 방식의 습식 신선 가공이 더욱 바람직하다.
제법 X에서는, 신선 가공 공정에 있어서의 신선 가공이 슬립 방식의 습식 신선 가공인 경우라도, 제2 브라스 도금층 중의 Cu 함유량이 60질량% 이상인 것, 및 제1 브라스 도금층의 두께가 180nm 이상인 것에 의해, 우수한 신선 가공성이 확보된다.
제법 X에 있어서, 신선 가공 공정에서의 신선 가공이, 논 슬립 방식의 습식 신선 가공인 경우에는, 슬립 방식의 습식 신선 가공인 경우와 비교하여, 신선 가공성이 더욱 향상된다.
논 슬립 방식의 습식 신선 가공으로서는, 공지의 방법을 적용할 수 있다.
논 슬립 방식의 습식 신선 가공은, 예를 들어 다이스와 제2 도금 강선 사이의 윤활 성능을 높이기 위한 습식 윤활제를 사용하고, 인발 캡스턴과 제2 도금 강선 사이의 슬립이 발생하지 않도록 하여 행한다.
제법 X에 있어서, 특히 바람직하게는, 신선 가공 공정에 있어서의 신선 가공이, 논 슬립 방식의 습식 신선 가공이며, 또한 제2 도금 강선의 파단 하중에 대한 제2 도금 강선에 작용하는 역장력(이하, 「역장력비」라고도 한다)이 5% 내지 20%로 되는 조건의 습식 신선 가공인 것이다.
역장력비가 20% 이하인 경우에는, 신선 가공성이 보다 향상된다.
이 이유는, 역장력비가 20% 이하인 경우에는, 신선 가공 시에 있어서의 제2 도금 강선에 대한 부하가 보다 저감되고, 이에 의해, 신선 가공 시에 있어서의 제2 도금 강선의 단선이 보다 저감되기 때문이라고 생각된다.
또한, 역장력비가 20% 이하인 경우에 신선 가공성이 보다 향상되는 이유로서는, 역장력비가 20% 이하인 경우에는, 전술한 다이스의 표면에 있어서의 Al 산화물 피막이 유지되기 쉽기 때문이라고도 생각된다.
또한, 역장력비가 5% 이상인 경우에는, 습식 신선 가공의 생산성이 향상된다.
역장력비는, 보다 바람직하게는 5% 내지 18%이고, 더욱 바람직하게는 6% 내지 18%이고, 더욱 바람직하게는 8% 내지 15%이다.
역장력의 제어 방법은 특별히 한정은 없고, 공지의 방법을 적용할 수 있다.
역장력의 제어 방법으로서는, 댄서식 또는 모터식 역장력의 제어를 들 수 있다.
그 중에서도, 역장력을 실시간으로 제어할 수 있고, 역장력을 보다 고정밀도로 제어할 수 있다는 관점에서, 댄서식 제어가 바람직하다.
〔스틸 코드〕
본 개시의 스틸 코드는, 상술한 본 개시의 도금 강선을 포함한다.
본 개시의 스틸 코드는, 예를 들어 본 개시의 도금 강선을 포함하는 복수개의 도금 강선을 꼬아서 합침으로써 제조된다. 여기서, 복수개의 도금 강선의 전부가 본 개시의 도금 강선이어도 되고, 복수개의 도금 강선 중 일부만이 본 개시의 도금 강선이어도 된다.
본 개시의 스틸 코드는, 타이어에 묻혀서 사용되고, 타이어의 보강재로서 기능한다.
본 개시의 스틸 코드는, 타이어와의 접착성이 확보되고, 또한 부식 피로 특성이 우수하다. 이 때문에, 본 개시의 스틸 코드에 의해, 타이어의 내구성을 향상시킬 수 있다.
〔고무 복합체〕
본 개시의 고무 복합체는, 상술한 본 개시의 도금 강선 또는 상술한 본 개시의 스틸 코드와, 고무를 포함한다.
본 개시의 고무 복합체는, 부식 피로 특성이 우수한 본 개시의 도금 강선 또는 부식 피로 특성이 우수한 본 개시의 스틸 코드를 구비하고, 또한 본 개시의 도금 강선 또는 본 개시의 스틸 코드와, 고무의 접착성이 확보된다.
본 개시의 고무 복합체는, 예를 들어 상술한 본 개시의 도금 강선 또는 상술한 본 개시의 스틸 코드를, 고무 또는 고무 조성물 중에 묻고, 이어서 가황 처리함으로써 제조된다.
고무 조성물로서는, 고무, 카본 블랙, 황, 산화 아연 및 기타 각종 첨가제를 포함하는 조성물을 들 수 있다.
고무 복합체로서는, 타이어, 호스, 벨트 등을 들 수 있다.
본 개시의 고무 복합체로서 타이어를 제조하는 경우, 예를 들어 고무 조성물로 이루어지는 시트상의 미가황 고무에 본 개시의 스틸 코드를 묻어, 보강 벨트 구조를 얻는다. 그 후, 보강 벨트 구조와 타이어 구성 부재를 접합하여 가황기에 세트하고, 프레스, 가열 등을 실시함으로써 가황 처리를 행하고, 고무 복합체로서 타이어를 얻는다. 이에 의해, 내구성이 우수한 타이어를 제조할 수 있다.
실시예
이하, 본 개시의 실시예에 대해서 설명하지만, 본 개시는 이하의 실시예에 한정되지는 않는다.
이하에 있어서, 단순히 「도금 강선」이라는 단어는, 제1 도금 강선(즉, 신선 가공된 도금 강선)을 의미하고, 「제2 도금 강선」이라는 단어는, 전술한 바와 같이, 신선 가공되지 않은 도금 강선을 의미한다.
〔실시예 1 내지 14, 비교예 1 내지 12〕
전술한 제법 X에 따라서, 제2 도금 강선에 대해서 습식 신선 가공을 실시함으로써, 도금 강선을 제조하였다. 상세를 이하에 나타낸다.
<제2 도금 강선의 제조(제2 도금 강선 준비 공정)>
원재료로서, 표 1 중의 강 A 내지 강 D로 표시되는 화학 조성을 갖고, 선 직경이 5.5mm인 열간 압연 선재를 각각 준비하였다.
표 1 중, 「-」는, 함유되어 있지 않음을 나타낸다. 또한, 각 강에 있어서, 표 1에 기재된 원소를 제외한 잔부는, Fe 및 불순물이다.
Figure pct00001
각 실시예 및 각 비교예에 있어서 사용한 열간 압연 선재의 화학 조성은, 표 2 중의 「피도금 강선의 강」란에 나타내는 바와 같다.
열간 압연 선재를 산세하여 스케일을 제거한 후, 석회 처리를 행하고, 이어서, 스테아르산 Na를 주체로 한 건식 윤활제를 사용하여, 직경이 1.5mm로 될 때까지 건식 신선 가공을 실시함으로써, 제2 피도금 강선을 얻었다. 얻어진 제2 피도금 강선을 1000℃의 가열로에 도입하고, 45s 유지함으로써, 제2 피도금 강선의 금속 조직을 오스테나이트로 변태시키고, 이어서 이 제2 피도금 강선에 대해서, 600℃의 연욕에 7s 침지하는 페이턴팅 처리를 실시하였다.
페이턴팅 처리가 실시된 제2 피도금 강선에 대해서, 황산에 의한 전해 산세와 알칼리 용액에 의한 전해 탈지를 실시하였다.
실시예 1 내지 14 및 비교예 4 내지 12에서는, 상기 전해 산세 및 전해 탈지가 실시된 제2 피도금 강선에 대해서, 피로인산 구리 도금욕을 사용하여 Cu 전기 도금을 실시하고, 이어서, 황산아연욕에 Al 입자를 분산시킨 분산액 중에서 Zn-Al 복합 전기 도금을 실시하였다. 이에 의해, 전해 산세 및 전해 탈지가 실시된 제2 피도금 강선의 외주면 상에 Cu 도금층과 Al 입자 분산 Zn 도금층을 순차 형성하였다. 다음으로, Cu 도금층 및 Al 입자 분산 Zn 도금층이 형성된 제2 피도금 강선을, 480℃에서 7s 가열하였다. 이에 의해, Cu 도금층 및 Al 입자 분산 Zn 도금층에 대해서 확산 열처리를 실시함으로써, Cu, Zn, Al 및 불순물로 이루어지는 제2 브라스 도금층을 형성하였다.
이상에 의해, 제2 피도금 강선과, Cu, Zn, Al 및 불순물로 이루어지고, 제2 피도금 강선의 외주면을 피복하는 제2 브라스 도금층을 구비하는 실시예 1 내지 14 및 비교예 4 내지 12의 제2 도금 강선을 얻었다.
실시예 1 내지 14 및 비교예 4 내지 12에 있어서, 브라스 도금층 중의 Cu 함유량 및 Al 함유량은, Cu 도금층과 Al 입자 분산 Zn 도금층의 두께의 비, 및 Zn-Al 복합 전기 도금에 사용한 분산액 중에 있어서의 Al 입자의 함유량을 변화시킴으로써 조정하였다.
비교예 1 내지 3에서는, 상기 전해 산세 및 전해 탈지가 실시된 제2 피도금 강선에 대해서, 피로인산 구리 도금욕을 사용하여 Cu 전기 도금을 실시하고, 이어서, 황산아연욕(상세하게는, Al 입자를 포함하지 않는 황산아연욕)을 사용하여 Zn 전기 도금을 실시하였다. 이에 의해, 전해 산세 및 전해 탈지가 실시된 강선의 외주면 상에, Cu 도금층과 Zn 도금층(상세하게는, Al 입자를 포함하지 않는 Zn 도금층)을 순차 형성하였다. 다음으로, Cu 도금층 및 Zn 도금층이 형성된 강선을, 480℃에서 7s 가열하였다. 이에 의해, Cu 도금층 및 Zn 도금층에 대해서 확산 열처리를 실시함으로써, Cu, Zn 및 불순물로 이루어지는 브라스 도금층을 형성하였다.
이상에 의해, 제2 피도금 강선과, Cu, Zn 및 불순물로 이루어지고, 제2 피도금 강선의 외주면을 피복하는 제2 브라스 도금층을 구비하는 비교예 1 내지 3의 제2 도금 강선을 얻었다.
<도금 강선의 제조(신선 가공 공정)>
제2 도금 강선에 대해서, 에멀션 타입의 습식 윤활제를 사용하여 습식 신선 가공을 실시함으로써, 표 2에 나타내는 선 직경을 갖는 도금 강선을 얻었다(신선 가공 공정). 최종 선 직경(즉, 표 2에 나타내는 선 직경)에서의 신선 속도는, 100m/min으로 하였다.
여기서, 실시예 1 내지 11, 13 및 14, 그리고 비교예 4 내지 12에 있어서의 습식 신선 가공은, 논 슬립 방식의 습식 신선기를 사용하고, 댄서식 토크 제어에 의해, 제2 도금 강선에 작용하는 역장력을 제어하면서 행하였다. 이들 실시예 및 비교예에 있어서의 역장력비(즉, 습식 신선 가공 중, 제2 도금 강선에 작용하는 역장력의 제2 도금 강선의 파단 하중에 대한 비율(%))는, 표 2에 나타내는 바와 같다.
또한, 실시예 12 및 비교예 1 내지 3에 있어서의 습식 신선 가공은, 슬립 방식의 습식 신선 가공으로 하였다.
비교예 1의 도금 강선이, 종래의 일반적인 도금 강선이다.
-신선 가공성의 평가-
신선 가공 공정에 있어서, 최종 선 직경에서의 신선 속도 100m/min에서, 길이 1000m의 도금 강선을 얻기 위한 습식 신선 가공을 행하는 사이에 단선이 발생하는지 여부를 확인함으로써, 각 실시예 및 각 비교예에 있어서의 신선 가공성을 평가하였다.
여기서, 단선이 발생하지 않은 경우를 「A」라고 판정하고, 단선이 1회라도 발생한 경우를 「B」라고 판정하였다. 「A」는, 「B」와 비교하여, 신선 가공성이 우수하다는 것을 의미한다.
결과를 표 2에 나타낸다.
<브라스 도금층 중의 Cu 함유량 및 Al 함유량의 측정>
전술한 방법에 의해, 브라스 도금층에 있어서, Cu, Zn 및 Al의 합계를 100질량%로 한 경우에 있어서의, Cu 함유량 및 Al 함유량을 각각 산출하였다.
결과를 표 2에 나타낸다.
표 2에 있어서, 비교예 1에 있어서의 Cu 함유량(63질량%)은, 종래의 일반적인 브라스 도금층에 있어서의 Cu 함유량이다.
<브라스 도금층의 평균 두께의 측정>
전술한 방법에 의해, 도금 강선에 있어서의 브라스 도금층의 평균 두께를 측정하였다.
결과를 표 2에 나타낸다.
<도금 강선의 강도>
상기에서 얻어진 도금 강선의 강도를, 전술한 방법에 의해 측정하였다. 인장 시험기로서는, 시마즈 세이사쿠쇼제의 오토그래프를 사용하였다.
그 결과, 실시예 1 내지 14, 그리고 비교예 1 내지 7 및 9 내지 12의 도금 강선은, 모두 강도가 3200MPa 내지 4300MPa이고, 비교예 8의 도금 강선은, 강도가 2800MPa 미만이었다.
<도금 강선의 부식 피로 특성>
이하에서 설명하는 회전 굽힘 피로 시험을 실시함으로써, 도금 강선의 부식 피로 특성을, 평가하였다.
회전 굽힘 피로 시험은, 상기에서 얻어진 도금 강선으로부터 잘라낸 회전 굽힘 피로 시험용 샘플을 사용하여, 여러 가지 부하 응력 σ에서 행하였다.
도 2는, 도금 강선의 부식 피로 특성의 평가에 있어서의 회전 굽힘 피로 시험의 개요를 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 2에 나타내는 바와 같이, 회전 굽힘 피로 시험은, 회전 굽힘 피로 시험용 샘플(11)의 일단부를 축 회전시키기 위한 회전 모터(16)와, 회전 모터(16)에 직결되어, 샘플(11)의 일단부를 고정하기 위한 척(14)과, 샘플(11)의 타단부를 고정하기 위한 부시(15)를 구비하는 헌터 피로 시험기(도쿄 세이코사제)를 사용하여 실시하였다.
상세하게는, U자형으로 굽힌 샘플(11)의 일단부 및 타단부를, 각각 척(14) 및 부시(15)에 고정하였다. 여기서, 척(14)과 부시(15)의 거리 C는, 회전 굽힘 피로 시험의 부하 응력 σ에 따라 변화시켰다(후술하는 식 (2) 참조). 또한, 샘플(11)의 길이 L도, 회전 굽힘 피로 시험의 부하 응력 σ에 따라 변화시켰다(후술하는 식 (2) 및 식 (3) 참조). U자형으로 굽힌 샘플(11)의 굽힘부는, 부식 탱크(13)에 수용한 부식액(12)에, 침지 깊이 20mm에서 침지시켰다. 부식액(12)으로서는, NaCl(0.03질량%), NaNO3(0.06질량%) 및 Na2SO4(0.09질량%)를 함유하는 수용액을 사용하였다.
이상의 상태에서, 회전 모터(16)에 의해, 소정의 부하 응력 σ 및 회전 속도 3000rpm(rotations per minute)의 조건에서 샘플(11)의 일단부를 축 회전시키고, 샘플(11)이 파단할 때까지의 시간을 측정함으로써, 파단까지의 반복 수를 구하였다.
여기서, 척(14)과 부시(15)의 거리 C 및 샘플(11)의 길이 L은, 하기 식 (2) 및 하기 식 (3)에 의해 결정하였다.
C=1.19×E×d/σ … 식 (2)
L=2.19×C+척 삽입 길이(66mm) … 식 (3)
〔식 (2) 및 식 (3) 중, C는, 척(14)과 부시(15)의 거리를 나타내고, E는, 영률(=205940MPa)을 나타내고, d는, 샘플(11)의 선 직경(즉, 도금 강선의 선 직경)을 나타내고, σ는, 회전 굽힘 피로 시험의 부하 응력을 나타내고, L은, 샘플(11)의 길이를 나타낸다. 〕
이상의 회전 굽힘 피로 시험을, 부하 응력 σ를 200MPa 내지 1400MPa의 범위에서 100MPa 단위로 변화시켜, 각각의 부하 응력 σ에서 실시하였다.
얻어진 결과에 기초하여, 부하 응력 σ와, 파단까지의 반복 수(수명)의 관계를 나타내는 S-N선도를 작성하였다.
도 3은, 본 개시의 도금 강선의 일례에 있어서의 S-N선도와, 종래의 Cu-Zn 브라스 도금의 일례에 있어서의 S-N선도를 개념적으로 나타낸 도면이다.
도 3에 있어서, 실선은, 본 개시의 도금 강선의 일례에 있어서의 S-N선도이고, 파선은, 종래의 Cu-Zn 브라스 도금의 일례에 있어서의 S-N선도이다.
얻어진 S-N선도로부터, 반복 수 105에 있어서의 부하 응력(도 3 중의 이점쇄선의 화살표 참조; 이하, 「105회 부하 응력」으로 한다)을 구하고, 또한 105회 부하 응력을 인장 파단 응력에 의해 제산한 값(즉, 105회 부하 응력/인장 파단 응력)으로서, 내구비를 구하였다.
다음으로, 비교예 1에 있어서의 내구비를 100으로 한 경우의, 각 실시예 및 각 비교예에 있어서의 내구비(상대값)를 구하고, 얻어진 상대값을, 각 실시예 및 각 비교예에 있어서의 부식 피로 내구비 지수로 하였다. 이 부식 피로 내구비 지수가 클수록, 부식 피로 특성이 우수하다.
결과를 표 2에 나타낸다.
<도금 강선과 고무의 접착성>
이하에서 설명하는, 접착성 지수 및 고무 복합체의 내구성을 평가함으로써, 도금 강선과 고무의 접착성을 평가하였다.
(접착성 지수)
상기에서 얻어진 도금 강선으로부터, 7개의 샘플을 잘라냈다.
7개의 샘플 중 1개를 코어로 하고, 6개를 시스로 하여, 코어의 주위에 시스를 10mm의 피치로 꼬아서 합침으로써, 「1+6」의 꼬임 구성을 갖는 길이 20m의 스틸 코드를 제작하였다.
상기에서 얻어진 길이 20m의 스틸 코드로부터, 길이 100mm의 5개의 스틸 코드편을 잘라냈다.
잘라낸 5개의 스틸 코드편 각각의 일단부를, 하기 조성을 갖는 2매의 미가황 고무로 집고, 이 상태에서, 온도 160℃, 가압력 10MPa, 및 가압 시간 18분 조건의 핫 프레스를 행하였다. 이 핫 프레스에 의해, 5개의 스틸 코드편과 2매의 미가황 고무의 일체화, 및 미가황 고무의 가황 처리를 행하여, 고무 및 5개의 스틸 코드편으로 이루어지는 고무 복합체를 얻었다.
-미가황 고무의 조성-
·천연 고무 … 100질량부
(RSS#1(리브드·스모크·시트 고무 1))
·SRF 카본 … 50질량부
(도까이 카본사제, 상품명 시토스 G-S)
·노화 방지제 … 1질량부
(오우찌 신꼬 가가꾸 고교사제, 상품명 노크락 810NA)
·산화 아연 … 8질량부
·스테아르산 … 2질량부
·황 … 5질량부
·가교 촉진제 … 0.3질량부
(오우찌 신꼬 가가꾸 고교사제, 상품명 노크셀러 CZ)
·나프텐산 코발트 … 3질량부
고무 복합체의 구조는, 길이 60mm, 폭 12mm, 두께 10mm의 고무의 두께 방향의 중심에, 5개의 스틸 코드편 각각의 일단부(길이 12mm분)가 묻히고, 잔부(길이 88mm분)가 고무로부터 돌출된 구조로 하였다. 상세하게는, 5개의 스틸 코드편 각각의 길이 방향이, 고무의 폭 방향에 대해서 평행해지도록 하고, 고무의 폭 12mm 전체에 걸쳐, 5개의 스틸 코드편 각각의 일단부(길이 12mm분)가 묻히도록 하였다. 또한, 5개의 스틸 코드편은, 고무의 길이 방향에 대해서 10mm 간격으로 배열시켰다.
상기 핫 프레스(즉, 가황 처리)의 종료로부터 24시간 이내에, 고무 복합체로부터 5개의 스틸 코드편을 각각 인발, 각 스틸 코드편을 인발할 때의 인발 가중의 최댓값을 각각 측정하였다. 얻어진 다섯 최댓값을 산술 평균하여, 얻어진 산술 평균값을, 각 실시예 및 각 비교예에 있어서의 최대 인발 가중으로 하였다.
비교예 1에 있어서의 최대 인발 가중을 100으로 한 경우의, 각 실시예 및 각 비교예에 있어서의 최대 인발 가중(상대값)을 구하고, 얻어진 상대값을, 각 실시예 및 각 비교예에 있어서의 접착성 지수로 하였다.
결과를 표 2에 나타낸다.
접착성 지수가 클수록, 도금 강선과 고무의 초기 접착성이 우수하다.
(고무 복합체의 내구성)
전술한 접착성 지수의 평가에 있어서 제작한 길이 20m의 스틸 코드로부터, 길이 1000mm의 스틸 코드편을 잘라냈다.
얻어진 길이 1000mm의 스틸 코드편의 길이 방향의 대략 중앙부(길이 230mm분)를, 상기 조성을 갖는 2매의 미가황 고무로 집고, 이 상태에서, 온도 160℃, 가압력 10MPa, 및 가압 시간 18분의 조건의 핫 프레스를 행하였다. 이 핫 프레스에 의해, 스틸 코드편과 2매의 미가황 고무의 일체화, 및 미가황 고무의 가황 처리를 행하여, 고무 및 스틸 코드편으로 이루어지는 내구성 평가용 고무 복합체를 제조하였다.
내구성 평가용 고무 복합체의 구조는, 스틸 코드편의 길이 방향의 대략 중앙부에 있어서의 길이 230mm의 부분이, 길이 230mm, 폭 15mm, 두께 2mm의 고무에 의해 피복되어 있는 구조로 하였다. 여기서, 스틸 코드편의 길이 방향은 고무의 길이 방향에 대해서 평행이고, 스틸 코드편은, 고무의 폭 방향의 중앙부이고도 두께 방향의 중앙부를 통해, 고무를 관통하고 있다.
상기 핫 프레스(즉, 가황 처리)의 종료로부터 24시간 이내에, 내구성 평가용 고무 복합체에 대해서, 3롤 피로 시험기(도쿄제강사제)를 사용하여, 직경 25mm의 3개의 롤에 의해 굽힘 왜곡을 반복해서 부여하는 3롤 피로 시험을 실시하였다. 상세하게는, 내구성 평가용 고무 복합체에 있어서의 스틸 코드편의 길이 방향 전체에 대해서, 스틸 코드편의 파단 가중에 대한 10%의 가중을 부하한 상태에서, 고무 피복부(즉, 스틸 코드편이 고무에 의해 피복된 부분)에 대해서 3개의 롤에 의한 굽힘 왜곡을 반복해서 부여하고, 고무 피복부가 파괴될 때까지의 굽힘 왜곡의 반복 횟수(이하, 「침지 전 반복 횟수」라고도 한다)를 측정하였다.
3롤 피로 시험의 상세에 대해서는, 예를 들어 일본 특허 공개 제2005-36356호 공보의 단락 0043, 0044 및 도 7을 참조할 수 있다. 단, 본 명세서에 있어서의 각 실시예 및 각 비교예에서는, 3개의 롤의 스트로크 폭은 82.6mm로 하고, 3개의 롤의 직경은 모두 25mm로 하였다.
별도, 핫 프레스(즉, 가황 처리)의 종료로부터 24시간 이내에, 내구성 평가용 고무 복합체를 수온 80℃의 증류수에 3일간 침지시킴으로써, 열화 후의 내구성 평가용 고무 복합체를 준비하였다. 이 열화 후의 내구성 평가용 고무 복합체에 대해서, 침지 전 반복 횟수와 마찬가지로 하여, 고무 피복부가 파괴될 때까지의 굽힘 왜곡의 반복 횟수(이하, 「침지 후 반복 횟수」라고도 한다)를 측정하였다.
이들 측정 결과에 기초하여, 침지 전 파단 반복 횟수에 대한 침지 후 파단 반복 횟수의 비율(%)을 구하여, 하기 평가 기준에 따라서 고무 복합체의 내구성을 평가하였다.
결과를 표 2에 나타낸다.
하기 평가 기준에 있어서, 고무 복합체의 내구성이 가장 우수한 것은 「A」이다. 고무 복합체의 내구성이 우수한 것은, 고무 복합체를 경시시킨 경우에 있어서도, 고무 복합체에 있어서의 고무와 도금 강선의 접착성이 양호하게 유지되는 것을 나타내고 있다.
-고무 복합체의 내구성의 평가 기준-
A: 침지 전 파단 반복 횟수에 대한 침지 후 파단 반복 횟수의 비율(%)이 80% 이상이었다.
B: 침지 전 파단 반복 횟수에 대한 침지 후 파단 반복 횟수의 비율(%)이 60% 이상 80% 미만이었다.
C: 침지 전 파단 반복 횟수에 대한 침지 후 파단 반복 횟수의 비율(%)이 60% 미만이었다.
Figure pct00002
표 2에 나타내는 바와 같이, Cu, Zn, Al 및 불순물로 이루어지고, Cu 함유량이 60질량% 이상 70질량% 미만이고, Al 함유량이 5.5질량% 이상 15질량% 미만이고, 평균 두께가 180nm 내지 2000nm인 브라스 도금층을 구비하는 실시예 1 내지 14의 도금 강선은, 고무와의 접착성(즉, 접착성 지수 및 고무 복합체의 내구성)이 확보되고, 또한 부식 피로 특성이 우수하였다.
또한, 논 슬립 방식의 습식 신선 가공을 행한 실시예 1 내지 11, 13 및 14에 있어서도, 슬립 방식의 습식 신선 가공을 행한 실시예 12에 있어서도, 양호한 신선 가공성이 확보되어 있었다.
각 실시예의 도금 강선에 비해서, 브라스 도금층 중의 Al 함유량이 5.5질량% 미만인 비교예 1 내지 4 및 12의 도금 강선은, 모두 부식 피로 특성이 떨어졌다.
이 이유는, 비교예 1 내지 4 및 12의 도금 강선에서는, Al 함유량이 지나치게 적기 때문에, 부식 피로 특성에 기여하는 부동태 피막 및 Al-Zn 농화층의 형성이 불충분했기 때문이라고 생각된다.
비교예 1 내지 4 및 12의 도금 강선은, 실시예의 도금 강선과 비교하여, 고무 복합체의 내구성도 떨어졌다.
이 이유는, 비교예 1 내지 4 및 12의 도금 강선에서는, Al 함유량이 지나치게 적기 때문에, 부동태 피막 및 Al-Zn 농화층의 형성이 불충분해지고, 그 결과, 고무 복합체 중에 있어서 Cu가 과도하게 확산되어, Cu와 고무 중의 S가 과도하게 반응했기 때문이라고 생각된다.
실시예의 도금 강선에 비해서, 브라스 도금층 중의 Al 함유량이 15질량% 이상인 비교예 5의 도금 강선은, 고무와의 접착성이 떨어졌다.
이 이유는, Al 함유량이 지나치게 많기 때문에, 브라스 도금층 중의 Cu와 고무 중의 S의 반응이 불충분해졌기 때문이라고 생각된다. 또한, 다른 이유로서는, Al 함유량이 지나치게 많기 때문에, Al 입자 분산 Zn 도금층의 융점이 지나치게 높아지고, 이 때문에, 브라스 도금층을 형성하기 위한 확산 열처리가 불충분해지고, 그 결과, 브라스 도금층의 강도가 부족했기 때문이라고 생각된다.
실시예의 도금 강선에 비해서, 브라스 도금층 중의 Cu 함유량이 60질량% 미만인 비교예 11의 도금 강선은, 고무와의 접착성이 떨어졌다. 이 이유는, Cu가 지나치게 적기 때문에, 브라스 도금층 중의 Cu와 고무 중의 S의 반응이 불충분해지고, 상술한 접착층(Cu 황화물층)의 형성이 불충분해졌기 때문이라고 생각된다.
또한, 브라스 도금층 중의 Cu 함유량이 60질량% 미만인 비교예 2 및 비교예 11에서는, 신선 가공성도 열화되었다. 이 이유는, Cu 함유량이 60질량% 미만이기 때문에 브라스 도금층이 단단해지고, 그 결과, 신선 가공 시의 발열이 커지고, 도금 강선의 연성이 저하되어서 단선이 발생하기 쉬워졌기 때문이라고 생각된다.
실시예의 도금 강선에 비해서, 브라스 도금층 중의 Cu 함유량이 70질량% 이상인 비교예 8 내지 10의 도금 강선은, 고무와의 접착성이 떨어졌다.
이 이유는, 브라스 도금층 중의 Cu와, 고무 중의 S가 과잉으로 반응하고, 고무와 도금 강선의 사이에 두꺼운 Cu 황화물층이 형성되었기 때문이라고 생각된다.
실시예의 도금 강선에 비해서, 브라스 도금층의 평균 두께가 180nm 미만인 비교예 7의 도금 강선은, 부식 피로 특성 및 고무와의 접착성이 떨어졌다.
이 이유는, 브라스 도금층의 평균 두께가 지나치게 얇기 때문에, 도금 강선 중의 피도금 강선의 일부가 노출되거나, 또는, 브라스 도금층의 일부에 두께가 지나치게 얇은 영역이 발생했기 때문이라고 생각된다. 그 결과, 피도금 강선의 일부에 철 녹이 발생하고, 이 철 녹이, 부식 피로 특성 및 고무와의 접착성을 저하시켰다고 생각된다.
또한, 브라스 도금층의 평균 두께가 180nm 미만인 비교예 7에서는, 신선 가공성도 열화되었다. 이 이유는, 도금 강선 중의 피도금 강선의 일부가 노출되거나, 또는, 브라스 도금층의 일부에 두께가 지나치게 얇은 영역이 발생했기 때문에, 다이스와 도금 강선 사이의 윤활 성능이 저하되었기 때문이라고 생각된다. 또한, 비교예 7에서는, 역장력비가 지나치게 높았기 때문에, 제2 도금 강선에 대한 부하가 커져, 단선이 발생하기 쉬워졌다고도 생각된다.
브라스 도금층의 평균 두께가 2000nm 초과인 비교예 6의 도금 강선은, 고무와의 접착성(특히, 고무 복합체의 내구성)이 떨어졌다.
이 이유는, 브라스 도금층의 평균 두께가 지나치게 두껍기 때문에, Cu의 절대량이 과잉으로 되고, 경시에 의해, Cu 황화물층이 두꺼워지고, 또한 결정의 조대화가 발생했기 때문이라고 생각된다.
2016년 12월 19일에 출원된 일본 출원2016-245267의 개시는 그 전체가 참조에 의해 본 명세서에 원용된다.
본 명세서에 기재된 모든 문헌, 특허 출원, 및 기술 규격은, 개개의 문헌, 특허 출원, 및 기술 규격이 참조에 의해 원용됨이 구체적이고도 개별적으로 기재된 경우와 동일 정도로, 본 명세서 중에 참조에 의해 원용된다.

Claims (6)

  1. 피도금 강선과,
    상기 피도금 강선의 외주면을 피복하고, Cu, Zn, Al 및 불순물로 이루어지고, Cu, Zn 및 Al의 합계를 100질량%로 한 경우에, Cu의 함유량이 60질량% 이상 70질량% 미만이고, Al의 함유량이 5.5질량% 이상 15질량% 미만이고, 평균 두께가 180nm 내지 2000nm인 브라스 도금층
    을 구비하는 도금 강선.
  2. 제1항에 있어서,
    선 직경이, 0.10mm 내지 0.40mm인 도금 강선.
  3. 제1항 또는 제2항에 기재된 도금 강선을 제조하는 방법이며,
    상기 피도금 강선, 상기 브라스 도금층, 상기 도금 강선을, 각각, 제1 피도금 강선, 제1 브라스 도금층, 및 제1 도금 강선으로 한 경우에,
    제2 피도금 강선과, Cu, Zn, Al 및 불순물로 이루어지고, Cu, Zn 및 Al의 합계를 100질량%로 한 경우에, Cu의 함유량이 60질량% 이상 70질량% 미만이고, Al의 함유량이 5.5질량% 이상 15질량% 미만이고, 상기 제2 피도금 강선의 외주면을 피복하는 제2 브라스 도금층을 구비하는 제2 도금 강선을 준비하는 공정과,
    상기 제2 도금 강선에 대해서 신선 가공을 실시함으로써, 상기 제1 피도금 강선과 상기 제1 브라스 도금층을 구비하는 상기 제1 도금 강선을 얻는 공정
    을 갖는 도금 강선의 제조 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 신선 가공은, 논 슬립 방식의 습식 신선 가공이며, 또한 상기 제2 도금 강선에 작용하는 역장력이 상기 제2 도금 강선의 파단 하중에 대해서 5% 내지 20%로 되는 조건의 습식 신선 가공인 도금 강선의 제조 방법.
  5. 제1항 또는 제2항에 기재된 도금 강선을 포함하는 스틸 코드.
  6. 제1항 또는 제2항에 기재된 도금 강선 또는 제5항에 기재된 스틸 코드와, 고무를 포함하는 고무 복합체.
KR1020197017616A 2016-12-19 2017-12-19 도금 강선, 도금 강선의 제조 방법, 스틸 코드, 및 고무 복합체 KR20190087505A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2016-245267 2016-12-19
JP2016245267 2016-12-19
PCT/JP2017/045606 WO2018117124A1 (ja) 2016-12-19 2017-12-19 めっき鋼線、めっき鋼線の製造方法、スチールコード、及びゴム複合体

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20190087505A true KR20190087505A (ko) 2019-07-24

Family

ID=62627372

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020197017616A KR20190087505A (ko) 2016-12-19 2017-12-19 도금 강선, 도금 강선의 제조 방법, 스틸 코드, 및 고무 복합체

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20190322138A1 (ko)
EP (1) EP3561157B1 (ko)
JP (1) JP6729722B2 (ko)
KR (1) KR20190087505A (ko)
CN (1) CN110100049A (ko)
WO (1) WO2018117124A1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200129100A (ko) * 2018-03-07 2020-11-17 스미토모덴키고교가부시키가이샤 도금막 및, 도금 피복 부재

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111979568B (zh) * 2020-07-09 2022-08-12 江苏兴达钢帘线股份有限公司 一种一步法电镀黄铜钢丝镀后处理方法
US11776714B2 (en) 2020-11-13 2023-10-03 E-Wireligner Co., Ltd. Device for coating a wire with polymer fibers and method thereof
KR102493973B1 (ko) * 2020-11-13 2023-02-06 이와이어라이너 주식회사 와이어 코팅 방법

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016033235A (ja) 2014-07-31 2016-03-10 株式会社ブリヂストン ゴム物品補強用スチールワイヤおよびこれを用いたタイヤ
JP2017128756A (ja) 2016-01-19 2017-07-27 新日鐵住金株式会社 めっき鋼線及びそれを用いたゴム複合体並びにめっき鋼線の製造方法

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS52119691A (en) * 1976-03-03 1977-10-07 Toyo Tire & Rubber Co Ltd Adhesion of steel cords to rubber
GB8424086D0 (en) * 1984-09-24 1984-10-31 Bekaert Sa Nv Steel cord
JP2572177B2 (ja) * 1990-11-19 1997-01-16 新日本製鐵株式会社 撚り線加工性に優れた高強度極細鋼線及びその製造方法
US5240520A (en) * 1990-11-19 1993-08-31 Nippon Steel Corporation High strength, ultra fine steel wire having excellent workability in stranding and process and apparatus for producing the same
US5344315A (en) * 1993-12-02 1994-09-06 Hamilton Ortho Inc. Multi-strand orthodontic arch wires and methods for use thereof
JPH07164163A (ja) * 1993-12-10 1995-06-27 Nippon Steel Corp シーム溶接用ワイヤ及びシーム溶接方法
JPH09109609A (ja) * 1995-10-18 1997-04-28 Kobe Steel Ltd タイヤゴム補強用スチールコード及びタイヤ
JP4313623B2 (ja) 2003-07-16 2009-08-12 東京製綱株式会社 スチール・コード撚り線,スチール・コード撚り線を備えたベルトおよびタイヤ
US20070209348A1 (en) * 2004-03-31 2007-09-13 Toshiyuki Yamauchi Filamentous Material for Rubber Reinforcement Having Excellent Corrosion Resistance, and a Composite Material of the Filamentous Material for Rubber Reinforcement and a Rubber
JP4563235B2 (ja) * 2004-03-31 2010-10-13 トクセン工業株式会社 耐食性に優れたゴム補強用線条体、および該ゴム補強用線条体とゴムとの複合体
JP5121192B2 (ja) * 2006-09-06 2013-01-16 株式会社ブリヂストン ゴム物品補強用ブラスめっき鋼線とその製造方法
JP5333331B2 (ja) * 2010-04-13 2013-11-06 新日鐵住金株式会社 ゴムとの接着性に優れた極細めっき鋼線
JP2015021184A (ja) * 2013-07-24 2015-02-02 株式会社ブリヂストン ゴム物品補強用金属ワイヤの製造方法、ゴム物品補強用金属ワイヤ、これを用いた空気入りタイヤ、およびゴム物品補強用金属ワイヤの製造装置
JP6183037B2 (ja) * 2013-07-31 2017-08-23 新日鐵住金株式会社 耐海水性耐擦過性に優れた牡蠣養殖用めっき鋼線
WO2015070130A1 (en) * 2013-11-11 2015-05-14 Arcanum Alloy Design Inc. Anti-fouling stainless steel compositions
CN105862592B (zh) * 2016-04-13 2017-08-11 江苏法尔胜缆索有限公司 一种热挤聚乙烯锌铝合金镀层钢丝拉索的制作方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016033235A (ja) 2014-07-31 2016-03-10 株式会社ブリヂストン ゴム物品補強用スチールワイヤおよびこれを用いたタイヤ
JP2017128756A (ja) 2016-01-19 2017-07-27 新日鐵住金株式会社 めっき鋼線及びそれを用いたゴム複合体並びにめっき鋼線の製造方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200129100A (ko) * 2018-03-07 2020-11-17 스미토모덴키고교가부시키가이샤 도금막 및, 도금 피복 부재

Also Published As

Publication number Publication date
WO2018117124A1 (ja) 2018-06-28
US20190322138A1 (en) 2019-10-24
JP6729722B2 (ja) 2020-07-22
JPWO2018117124A1 (ja) 2019-11-21
CN110100049A (zh) 2019-08-06
EP3561157B1 (en) 2021-10-13
EP3561157A1 (en) 2019-10-30
EP3561157A4 (en) 2020-09-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20190087505A (ko) 도금 강선, 도금 강선의 제조 방법, 스틸 코드, 및 고무 복합체
EP2475818B1 (en) Oval steel cord of the m+n structure comprising at least one oval core wire
JP2000154485A (ja) 被覆金属ワイヤ、被覆金属ワイヤを含むワイヤ強化弾性製品及び製造方法
US20200131700A1 (en) Steel cord for rubber component reinforcement and production method therefor
JP6572783B2 (ja) めっき鋼線及びそれを用いたゴム複合体並びにめっき鋼線の製造方法
JP6352668B2 (ja) ゴム物品補強用スチールコード
JP6248862B2 (ja) ゴムとの接着性に優れた極細めっき鋼線およびそれを用いたゴム複合体
JP4937846B2 (ja) 耐腐食疲労特性に優れたゴム製品補強用鋼線及びその製造方法
EP3575449A1 (en) Plated steel wire, steel cord, and rubber-plated steel wire composite
JP6936059B2 (ja) ゴム物品補強用スチールコード
JP7454499B2 (ja) ゴム物品補強用スチールコード
JPH08284081A (ja) ゴム補強用スチールコード及びラジアルタイヤ
JPH0261184A (ja) スチールコードおよびタイヤ
JP3101757B2 (ja) ゴム補強用スチールコード及びラジアルタイヤ
JP2018119193A (ja) ゴム製品補強用鋼線、ゴム製品補強用スチールコード及びゴム製品補強用鋼線の製造方法
JP2017145449A (ja) 鋼線及び該鋼線を埋設するゴム−金属複合体
JP2906035B2 (ja) ゴム補強用高強度スチールコード及びラジアルタイヤ
JP2992809B2 (ja) ゴム補強用スチールコードおよびラジアルタイヤ
JP6492875B2 (ja) ゴムとの接着性に優れた極細めっき鋼線およびそれを用いたゴム複合体ならびにその製造方法
JPH0718101B2 (ja) スチールコードおよびタイヤ
JPH08284082A (ja) ゴム補強用スチールコード及びラジアルタイヤ
JPH0711111B2 (ja) スチールコードおよびタイヤ
JPH08226086A (ja) 腐食疲労特性および耐食性に優れた極細鋼線
JPH0718100B2 (ja) タイヤ用スチールコードおよびタイヤ

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application