BE1003683A3 - Staalsubstraat voor het versterken van elastomeren. - Google Patents

Staalsubstraat voor het versterken van elastomeren. Download PDF

Info

Publication number
BE1003683A3
BE1003683A3 BE9000160A BE9000160A BE1003683A3 BE 1003683 A3 BE1003683 A3 BE 1003683A3 BE 9000160 A BE9000160 A BE 9000160A BE 9000160 A BE9000160 A BE 9000160A BE 1003683 A3 BE1003683 A3 BE 1003683A3
Authority
BE
Belgium
Prior art keywords
steel
sep
nickel
layer
wire
Prior art date
Application number
BE9000160A
Other languages
English (en)
Inventor
Raemdonck Walther Van
Ignace Lefever
Original Assignee
Bekaert Sa Nv
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 Bekaert Sa Nv filed Critical Bekaert Sa Nv
Priority to BE9000160A priority Critical patent/BE1003683A3/nl
Priority to PCT/EP1991/000255 priority patent/WO1991012359A1/en
Priority to AU72107/91A priority patent/AU7210791A/en
Application granted granted Critical
Publication of BE1003683A3 publication Critical patent/BE1003683A3/nl

Links

Classifications

    • 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
    • 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
    • C25D5/605Surface topography of the layers, e.g. rough, dendritic or nodular layers
    • C25D5/611Smooth layers
    • 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
    • C25D5/12Electroplating with more than one layer of the same or of different metals at least one layer being of nickel or chromium
    • 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
    • C25D5/623Porosity of the layers

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Ropes Or Cables (AREA)

Abstract

De uitvinding betreft een staalsubstraat, in het bijzonder een staaldraad en staalkoord voor het versterken van elastomeervoorwerpen. Het substraat (1) met verbeterde corrosievermoeiingsweerstand is voorzien van een samengestelde metaaldeklaag (2) die koper, zink, nikkel en ijzer omvat met een gewichtsverhouding Ni/Cu + Zn tussen 0,5 en 1 en waarbij de nikkel niet gediffundeerd is in het staaloppervlak. Het nikkelgehalte is hoogst onder de oppervlakteschil van de deklaag.

Description


   <Desc/Clms Page number 1> 
 



  STAALSUBSTRAAT VOOR HET VERSTERKEN VAN ELASTOMEREN De uitvinding betreft een staalsubstraat zoals een staaldraad of staalkoord voor versterking van elastomere voorwerpen zoals voertuigbanden, slangen, transportbanden en de aldus versterkte voorwerpen. 



  Het is bekend dat staaldraad of staalkoord voor de versterking van elastomeervoorwerpen een behoorlijke corrosievermoeiingsweerstand moeten bezitten. Er werden reeds talrijke pogingen ondernomen om hieraan tegemoet te komen. Het Britse octrooi 1 352 761 bijv. beschrijft het aanbrengen op het staalsubstraat van een al dan niet in het staaloppervlak gediffundeerde nikkeldeklaag met een aanzienlijk gewicht van meer dan 5g Ni per kg draad. Over deze nikkeldeklaag wordt dan bijv. een koper-of messingdeklaag aangebracht om de adhesie te verzekeren met de gevulkaniseerde rubber en de aldus beklede draad wordt door koudvervormen verstevigd.

   Deze bekende techniek heeft het nadeel dat een relatief grote hoeveelheid nikkel moet afgezet worden, hetgeen de productiekost   opdrijft.   Indien daarenboven nog een diffusieproces voor de nikkellaag in het staaloppervlak overwogen wordt zal dit op het halfproduct gebeuren voor het austenitiseren hetgeen het productieproces kan compliceren. 



  Het is tevens bekend dat de aanwezigheid van drukrestspanningen op het oppervlak van een koudvervormd staaldraadsubstraat zijn mechanische vermoeiingsweerstand verbetert. Hiertoe wordt verwezen naar het US octrooi 4 481 996 van aanvraagster waarin tevens een   dusdanig   vermessingd draad en koord voor rubberversterking is beschreven. Afgezien van het feit dat deze mechanische vermoeiingsweerstand niet eenduidig correleert met een corrosievermoeiingsweerstand werd ondervonden dat eerstgenoemde moeilijker te verwezenlijken is bij zeer 

 <Desc/Clms Page number 2> 

 hoge treksterkten, bijv. boven 3 500 N/mm2. Het probleem van mechanische en corrosievermoeiing is evenwel bijzonder acuut geworden door het steeds toenemend gebruik van staaldraad met deze zeer hoge treksterkten.

   Zoals verder uit de beschrijving zal blijken werd overigens ondervonden dat bij een klassiek vermessingd draad drukrestspanningen zonder meer geen afdoende bescherming waarborgen tegen corrosievermoeiing. 



  De vinding heeft dus tot doel een staalsubstraat te verschaffen voor versterking van elastomeren hetwelk een samengestelde koudvervormde metaaldeklaag bezit en met een bevredigende mechanische vermoeiings- en corrosievermoeiingsweerstand waarbij bovengenoemde nadelen van een relatief dikke nikkelgrondlaag, en een eventuele diffusiebewerking daarop vermeden worden. Overigens heeft ze tot doel een dergelijk staalsubstraat te verschaffen met een hoge treksterkte, d. i. boven 2800 N/mm2 en zelfs boven 3300 N/mm2. Het substraat kan een ronde, rechthoekige of andere polygonale doorsnede bezitten. 



  De vinding beoogt ook een dergelijk staalsubstraat-in het bijzonder een staaldraad - te verschaffen zonder ingrijpend het vervaardigingsproces, bijv. het totaal aan te brengen deklaaggewicht en/of het draadtrekproces te moeten wijzigen. De deklaag heeft in hoofdzaak tot doel een voldoende en duurzame adhesie te verzekeren met het omringende elastomeer. Om economische redenen zal men natuurlijk nastreven aan deze eis te voldoen met een zo laag mogelijk deklaaggewicht. Dunne deklagen zijn overigens meestal gunstiger voor adhesie dan dikkere. 



  Het staalsubstraat dat volgens de vinding aan deze doelstellingen beantwoordt is aan zijn oppervlak voorzien van een samengestelde, koudvervormde metaaldeklaag die koper, zink, 

 <Desc/Clms Page number 3> 

 nikkel en ijzer omvat. Het nikkelgehalte is daarbij het hoogst in de zone onder de buitenste oppervlakteschil. Er werd overigens vastgesteld dat de nikkel niet via een expliciet thermisch diffusieproces in het staalsubstraat mag gediffundeerd zijn. Dit is vermoedelijk omdat een hierdoor gevormde   ijzerjnikkel-legeringslaag   de corrosieaantasting zou kunnen in de hand werken en een afdoende bedekkingsgraad door nikkel in het gedrang brengen. 



  De gewichtsverhouding nikkel t. o. v. de som van koper en zink in de deklaag moet merkelijk hoger liggen dan in de conventionele bekende ternaire Cu/Zn/Ni-deklagen zoals bv. beschreven in de Britse octrooiaanvrage 2 039 580, en de Europese octrooiaanvragen 8201 en 9846. De verhouding Ni/Cu+Zn moet namelijk liggen tussen 0. 50 en   l.   



  Teneinde evenwel niet enkel een voldoende mechanische vermoeiingsweerstand maar ook een voldoende corrosievermoeiingsweerstand te kunnen verwezenlijken is volgens de uitvinding gebleken dat het staaldraadoppervlak zich bij voorkeur tegelijk nog onder mechanische drukspanning moet bevinden, zelfs voor draden met zeer hoge treksterkten boven 3 500   Njmm2.   



  Er werd ook gevonden dat in genoemde zone onder de oppervlakteschil het ijzergehalte bij voorkeur gemiddeld lager zal liggen dan het nikkelgehalte. 



  Op de samengestelde deklaag kan overigens nog een additionele metaallaag, bijv. een cobaltlaagje aangebracht worden om de adhesie aan rubbers te verbeteren. De deklaag zal bij voorkeur een gewicht hebben van ten hoogste 10   9   per kg substraat en zelfs zal vaak een gewicht van ten hoogste 6   g/kg   draad volstaan. 

 <Desc/Clms Page number 4> 

 



  Zoals verder zal blijken kan samengevat gesteld worden dat volgens de vinding een staalsubstraat,   i. h. bijz.   een hoog-koolstof staaldraad (0. 6 tot 1% gew. C) met een diameter tussen 0. 05 mm en 1. 20 mm verschaft wordt met een gebruike-   lijke   metaaldeklaagdikte, doch waarin een hoog nikkelgehalte, gecombineerd met drukrestspanningen in het oppervlak waar-   schijnlijk   de corrosieneiging van het aanwezige ijzer terugdringt. De nikkel zorgt overigens wellicht voor een relatief hard, compact en glad oppervlak, dat minder smeerresten draagt en minder snel oxydeert. Bovendien wordt de adhesie aan elastomeren niet nadelig beïnvloed en is ze zelfs duurzamer (beter adhesieretentie) dan bij afwezigheid van Ni in de deklaag. 



  Deze bijkomende voordelen maken de staaldraad dan ook zeer geschikt voor verwerking tot staalkoord waarvoor weerstand tegen corrosievermoeiing en tegen fretting uiterst belangrijk zijn. Teneinde een goede rubberpenetratie te verkrijgen zal het staalkoord, dat een aantal samengetwijnde staaldraden omvat, bij voorkeur tussen de naburige draden helicoidaal verlopende tussenruimten omvatten. 



  Onder verwijzing naar bijgaande figuren zal thans een uitvoeringsvorm van de vinding nader toegelicht worden. Bijkomende voordelen zullen daarbij verduidelijkt worden. 



  Figuur 1 stelt schematisch een draadsectie voor met de samengestelde deklaag. 



  Figuren 2 en 3 geven grafisch de corrosievermoeiingswaarden weer voor een aantal draden na veroudering. 



  Figuur 4 stelt grafisch het verloop (de gradiënt) voor van het nikkelgehalte over de deklaagdikte voor een niet in het 

 <Desc/Clms Page number 5> 

 staalsubstraat gediffundeerde nikkellaag in vergelijking met een wel daarin gediffundeerde nikkellaag. 



  Figuren 5, 6 en 7 geven ter vergelijking gelijkaardige gradiënt-profielen weer voor Cu, Zn, Fe en Ni. 



  Figuur 8 slaat op de oxydatiegraad nabij het draadoppervlak. 



  Figuur 9 illustreert via de   koolstofgradiënt   de aanwezigheid van smeerresten in het draadoppervlak. 



  De staaldraad   1,   getoond in figuur   1,   is aan zijn oppervlak 4 bedekt met een samengestelde metaaldeklaag 2 die koper, zink, ijzer en nikkel omvat. Het nikkelgehalte in deze deklaag is het hoogst in de zone 6 onder de oppervlakteschil 3. Op het deklaagoppervlak 7 kan zich nog een additionele metaallaag 5 bevinden ; bijv. een dunne door plasma-sputteren opgebrachte cobaltlaag. Op het buitenoppervlak van het beklede staalsubstraat (met of zonder cobalt) kan overigens ook een beschermend fosfaatlaagje aangebracht worden overeenkomstig de gegevens bekend uit de Europese octrooiaanvraag 257 667. Een hoeveelheid van 4 tot 30 mg fosfaationen (P04) per m2 substraatoppervlak is geschikt gebleken.

   Het opbrengen van een beschermend   olielaagje,     (i. p. v.   een fosfaatlaagje) bijv. een naftenische olie zoals bekend uit DE 2 824 173 of een zwavelarme olie of een emulsie van roestinhibitoren in oliën is eveneens nuttig als additionele bescherming tegen corrosie en corrosievermoeiing. Deze olies zullen bij voorkeur opgebracht worden tijdens de twistbewerking tot koord. Dit   inoliën   is vooral nuttig voor draden met hoge treksterkten. 



  Het verschijnsel corrosievermoeiing heeft   o. a.   te maken met de gevoeligheid van het staalsubstraatoppervlak voor waterstofdiffusie die aanleiding geeft tot brosse breukvorming 

 <Desc/Clms Page number 6> 

 (zgn.   waterstof-brosheid).   Deze waterstofdiffusie is een gevolg van de omgevingsomstandigheden waaraan de versterkte rubberproducten, bv. voertuigbanden onderworpen zijn gedurende gebruik : voornamelijk vochtigheid en corrosieve milieus, even-   tueel   gecombineerd met een verhoogde bedrijfstemperatuur. Deze bedrijfsvoorwaarden worden via specifieke verouderingsproeven nagebootst teneinde het   corrosievermoeiingsgedrag   van de staalsubstraten te kunnen bepalen.

   Vooral dunne messingbekledingen die geen volledige bedekkingsgraad kunnen waarborgen en draadschendingen (fretting) maken het staalsubstraat gevoelig voor waterstofbrosheid en voor plotse en onvoorspelbare draadbreuken. Ter plaatse namelijk van de schendingen of van insluitsels nabij het draadoppervlak gaat de aantasting door waterstof een degradatie van het staal initiëren en verder aanwreten in de diepte zodat de draaddoorsnede verzwakt. 



  Voorbeeld. 



  In volgend voorbeeld werd met behulp van corrosievermoeiingstesten het gedrag van drie reeksen staalkoorden met dezelfde structuur vergeleken. Een eerste reeks (I) betrof staalkoorden met een niet in de draadoppervlakken gediffundeerde nikkelbekleding volgens de vinding. In een tweede reeks (II) was de nikkeldeklaag wel gediffundeerd in het staaloppervlak vooraleer de messinglaag werd opgebracht. De derde reeks (III) had betrekking op staalkoord zonder aanbreng van een nikkellaag onder de messing. Elk staalkoord was opgebouwd uit twaalf in   een   bewerking samengetwiste   draadfilamenten : (compacte   configuratie : kern   3x0. 21   + omhulling 9x0. 19).

   De filamenten hadden voor het samentwisten een hoge treksterkte (Rm) tussen zowat 3600 en 3700 N/mm2 voor de diameters 0. 19 mm en tussen 3250 en 3350 N/mm2 voor de diameters 0. 21 mm. De kabeldiameter bedroeg telkens   0. 83 a 0. 84 mm. De slagtengte   bedroeg 12. 5 mm. 

 <Desc/Clms Page number 7> 

 



  De conventionele electrolytische nikkelbekleding (sulfamaatbad) met een gewicht van   2g   per kg draad werd bij de eerste reeks (I) opgebracht na het austenitiseren en bij de tweede reeks (II) voor het austenitiseren van het halfproduct (diameter 1. 40 mm). De diffusietijd (voor Ni in het staaloppervlak) bij het austenitiseren bedroeg 60 sec bij 9000C. Vervolgens werd een messinglaag (met 63. 5% Cu) aangebracht met een gewicht van 3   9   per kg draad voor de eerste en tweede reeks en van 5 g per kg draad voor de derde reeks. De messing werd gevormd door achtereenvolgens neerslaan van koper en zink gevolgd door een gebruikelijke thermodiffusiebewerking. Bij deze thermodiffusiebewerking diffundeert tevens een deel van het nikkel in de messinglaag zoals verder zal blijken bij de bespreking van figuur 4. 



  Tenslotte werden de bedekte draden natgetrokken tot hun einddiameter waarbij drukrestspanningen in het staaloppervlak werden geïnduceerd. De draden uit de respectievelijke reeksen werden vervolgens samengeslagen tot koord waarbij additionele drukrestspanningen werden ingebracht overeenkomstig de leer en uitleg in   US-octrooi   4 481 996. 



  Per reeks werden draden (b) uit een aantal koorden losgewikkeld. Op deze draden werden vervolgens met een Hunter toestel (US-patent 2435772) corrosievermoeiingstesten uitgevoerd waarbij de draad telkens ondergedompeld was in gedistilleerd water. Details van deze testmethode zijn   o. a.   ook opgenomen onderaan blz. 4 van   EP-A-0   220 766. De resultaten zijn in tabel 1 samengevat en in figuren 2 en 3 grafisch nader geillustreerd voor verouderde draadmonsters. Ter vergelijking werden tevens de corrosievermoeiingsgrenzen (CVG-N/mm2) opgenomen van de draden (a) voor ze verwerkt waren tot koord en voor de üii koord losgewikkelde verouderde draden (c).

   Voor veroudering werden de draden (b) gedurende 1 uur op   1500C   verhit. 

 <Desc/Clms Page number 8> 

 
 EMI8.1 
 Tabel 1 
 EMI8.2 
 
<tb> 
<tb> Greeks <SEP> # <SEP> CVG <SEP> CVG
<tb> draad <SEP> N/mm2) <SEP> I < <SEP> 106 <SEP> cycii <SEP> 
<tb> mm <SEP> # <SEP> 540. <SEP> 000 <SEP> cycli <SEP> 
<tb> draden <SEP> a <SEP> b <SEP> b <SEP> c
<tb> I <SEP> 0. <SEP> 19 <SEP> 825 <SEP> 1100 <SEP> 850 <SEP> 850
<tb> II <SEP> 0. <SEP> 19 <SEP> 625 <SEP> 825 <SEP> 750 <SEP> 700
<tb> III <SEP> 0. <SEP> 19 <SEP> 650 <SEP> 800 <SEP> 650 <SEP> 550
<tb> I <SEP> 0. <SEP> 21 <SEP> 800 <SEP> 1300 <SEP> 950 <SEP> 800
<tb> II <SEP> 0. <SEP> 21 <SEP> 700 <SEP> 1075 <SEP> 800 <SEP> 750
<tb> III <SEP> 0.

   <SEP> 21 <SEP> 700 <SEP> 925 <SEP> 750 <SEP> 600
<tb> 
 Uit deze tabel blijkt duidelijk dat de dradenreeks I volgens de vinding behoorlijk betere   CVG-waarden   opleveren dan de reeksen II en III. Overigens blijkt dat de CVG-waarden toenemen als gevolg van het samentwisten tot koord. Zoals uit verdere proefresultaten zal blijken is dit voornamelijk te wijten aan de toename van drukrestspanningen aan het draadoppervlak als gevolg van de twistbewerking. 



  In figuren 2 en 3 is voor verouderde koorddraadmonsters in ordinaat de in het Hunter-testtoestel aangelegde spanning aangegeven en in abscis het aantal in het testtoestel toegepaste rotatiecycli. De curven 8, resp. 11 slaan op de CVG-waarden voor draden volgens de vinding terwijl de curven 9, resp 12 slaan op de draden van reeks II en de curven 10, resp. 13 op de nog lagere CVG-waarden voor de reeks III. De verhoogde corrosievermoeiingsweerstand is daarbij het meest uitgesproken voor de dunnere omtreksfilamenten met diameter 0. 19 mm. 

 <Desc/Clms Page number 9> 

 



  Het corrosievermoeiingsgedrag werd ook nagegaan van de koorden uit reeksen I, II en III, ingebed in een omlopende band uit een standaard-rubbersamenstelling voor voertuigbanden. De over twee evenwijdig opgestelde rollen omlopende rubberband stond daarbij onder   rekspanning   en de band werd vooraf geconditioneerd in een vochtige atmosfeer op verhoogde temperatuur. 



  Na   4xIOexp7   omloopcycli, waarbij voortdurend water werd gesproeid op de band, werd het aantal draadbreuken in de koorden nagegaan alsook de resterende kleefkracht van de rubber aan de koorden. Tabel 2 geeft hiervan een overzicht. 



  Ook de zgn. porositeit van de deklaag werd bepaald op draden die losgewikkeld werden uit het naakte, niet-ingebedde koord. Deze porositeitswaarde is hier relatief bepaald t. o. v. een 100% (*)-waarde voor reeks III en is afgeleid van een bepaling van het ijzergehalte in de metaaldeklaag volgens de gekende salpeterzuurtest. Zie ook tabel 2. 



  Tabel 2 
 EMI9.1 
 
<tb> 
<tb> Reeks <SEP> Breuken <SEP> APR <SEP> (%) <SEP> porositeit
<tb> (# <SEP> = <SEP> 0.19) <SEP> # <SEP> 0.19
<tb> initieel <SEP> na <SEP> test <SEP> (%)
<tb> 1 <SEP> 0 <SEP> 90 <SEP> 90 <SEP> 35 <SEP> 
<tb> II <SEP> 2 <SEP> 90 <SEP> 90 <SEP> 56
<tb> III <SEP> 1 <SEP> 100 <SEP> 30 <SEP> 100* <SEP> 
<tb> 
 

 <Desc/Clms Page number 10> 

 Deze gegevens laten besluiten dat de koorden volgens de vinding het minst breken, een zeer goede adhesieretentie bezitten (APR-waarden) na dynamische belasting onder vochtige omstandigheden en een gevoelig lagere porositeit. Dit laatste zal trouwens worden bevestigd bij de bespreking van figuur 5.

   Zoals bekend worden APR-waarden (appearance rating) bepaald door een visuele appreciatie van de hoeveelheid rubberresten die op het koord overblijven (rubberbedekkingsgraad) na het afpellen van de rubberbekleding (uit de omlopende band) van de ingebedde koorden. Tenslotte werd ook vastgesteld dat het niveau van de drukrestspanningen op het draadoppervlak zeer hoog lag en vergelijkbaar was voor de drie reeksen. Dit niveau was overigens gevoelig gestegen als gevolg van de twistbewerking tot koord. De aanwezigheid van een dunne deklaag van 5g/kg (en wellicht door Ni-toevoeging ook hardere en meer compacte deklaag) verhoogt vermoedelijk de tegenspanning bij het samenslaan tot koord, hetgeen het niveau van de drukrestspanningen en wellicht als gevolg daarvan de CVG-waarden verhoogt. 



  Zoals blijkt uit figuren 10 is het te verwachten dat zich bij het austenitiseren van een nikkel-bedekt halfproduct een   ijzer/nikkel-legeringslaag   23 zal vormen met daar bovenop (eventueel) een nikkelrestlaagje 24. Wordt evenwel de nikkellaag 24 opgebracht na austenitiseren, zoals geschetst in figuur 11, dan treedt geen diffusie op in het onderliggende ijzer. Er blijft dus in dit tweede geval op het halfproduct een veel dikkere vrije-nikkellaag 24 ter beschikking om in de later op te brengen Cu/Zn-laag te diffunderen dan in het geval van een onderliggende   Fe/Ni-legeringslaag   23. De punt-streeplijnen 27 in figuur 10 en 11 suggereren de diffusierichting voor koper terwijl de streeplijnen 26 de diffusie van ijzer illustreren en de volle lijnen 28 de diffusie van nikkel.

   De relatieve lengteverschillen in de pijlen suggereren daarbij benaderend (indicatief) het te verwachten verschil in 

 <Desc/Clms Page number 11> 

 intensiteit (of hoeveelheid) van diffusie die optreedt tijdens de messingvorming (door diffusie). 



  Er werd inderdaad ondervonden dat, na de thermodiffusiebewerking voor de opgebrachte Cu/Zn-laag 25 en na het verder nattrekken en verwerken tot koord, het onderliggende ijzer uit de Fe/Ni-legeringslaag 23 (reeks II, figuur 6) sterker doorheen de messing gediffundeerd was naar het deklaag-buitenoppervlak 7 dan de nikkel. Dit valt   o. m.   af te leiden uit de profielen van   eoneentratiegradiënten   van de metalen doorheen de deklaagdiepte als getoond in figuren 5 en 6 waarin de puntlijn 17 het verloop van het ijzergehalte voorstelt. De curven 16 in figuren 5,6, en 7 slaan op het verloop van het kopergehalte terwijl de   punt-streep-lijnen   18 het verloop van het zinkgehalte illustreren.

   Figuur 5 betreft draden met niet gediffundeerde nikkel-onderlaag volgens de vinding (reeks I) terwijl figuur 6 slaat op filamenten uit reeks II en figuur 7 op de referentiemonsters volgens reeks   111     (zonder nikkel).   



  Het verloop van de   nikkelgehalten   doorheen de deklaagdikten in reeks I, resp. II zijn voorgesteld door de curven 14, resp. 15 in de figuren 4,5, en 6. Uit figuur 4 blijkt duidelijk dat in de uitvoering volgens de uitvinding het nikkelgehalte (curve 14) het hoogst ligt vlak onder de oppervlaktelaag van zowat 0. 04 micron dik. Dit leidt tot het besluit dat de intensere nikkeldiffusie volgens de vinding het ijzergehalte, en derhalve de zgn. porositeit van de deklaag vlak onder haar oppervlak terugdringt.

   Het kan in dit verband aangewezen zijn, voorafgaand aan de thermodiffusiebewerking voor de messing, de gelaagde draadbekleding Ni/Cu/Zn enigszins te compacteren op het halfproduct, bijv. door een kleine trekpas of door walsen teneinde een goede bedekkingsgraad (d. i. gelijkmatige deklaagspreiding en gesloten deklaag, dus wezenlijk vrij van poriën) te bevorderen. 

 <Desc/Clms Page number 12> 

 Als gevolg van het terugdringen van dit ijzergehalte kan ook een lagere oxydatieneiging verwacht worden van het deklaagoppervlak. Dit bevestigt zich inderdaad wanneer men het zuurstofprofiel, zoals weergegeven in figuur 8 nagaat. Curve 19 slaat op het profiel voor een draad uit reeks II en curve 20 op het profiel voor een draad volgens de vinding uit reeks I. Het chemisch edeler karakter van Ni (t. o. v. ijzer) draagt hiertoe waarschijnlijk bij.

   Statische corrosietesten   (d. i.   het verloop van de corrosiepotentiaal door de tijd in gedemineraliseerd water) bevestigen dit. De corrosiepotentiaal stabilseert op een niveau van-0. 42 Volt na 16 min voor een referentiekoord (reeks III) terwijl dit voor een nikkelbehandeld koord stabiliseert op-0. 35 V na dezelfde tijdspanne. 



  De lagere hoeveelheid smeerresten aan het draadoppervlak komt tot uiting via het lager koostofgehalte aan het draadoppervlak. Curve 22 in figuur 9 slaat op het C-profiel voor een draad volgens de vinding (reeks I) en curve 21 voor een draad uit reeks II. Een uitleg hiervoor is wellicht dat het relatief hoge nikkelgehalte nabij het draadoppervlak zorgt voor een harder oppervlak waarin tijdens het draadtrekken de smeerresten minder sterk ingewalst worden. Een zeer goede smering is in elk geval aangewezen teneinde verhoogde treksteensleet te vermijden. De curve 21 geldt trouwens ook voor de niet met nikkel bedekte draden uit reeks III. 



  Teneinde een goede corrosievermoeiingsweerstand te bereiken zal het steeds belangrijk zijn,   niettegenstaande   de lage nikkelhoeveelheid (voorbeeld : 2g/kg) een zo homogeen mogelijke en volledige bedekkingsgraad te bereiken (vrij van oxyderesten). Deze   nikkelbarrière   is het makkelijkst te verwezenlijken als diffusie in het ijzeroppervlak vermeden wordt. 



  Draadschendingen, die zouden leiden tot het plaatselijk wegnemen van de   nikkelbarière,   zullen overigens zoveel mogelijk 

 <Desc/Clms Page number 13> 

 vermeden worden door een gepaste koordgeometrie na te streven. 



  Spiraaldraden rond de koorden zijn in dit opzicht zoveel mogelijk te mijden. Koordstructuren die een goede rubberpenetratie toelaten verdienen natuurlijk ook de voorkeur. 



  Daar adhesie, adhesieretentie, corrosie en corrosievermoeiing niet enkel afhangen van de samenstelling van de deklaag op de draden maar ook van de samenstelling van de ermee te   verenigen   elastomeren zal het belangrijk zijn elastomeren te kiezen die zgn. niet vergiftigd worden door nikkel of die niet degraderen door eventuele ongewenste reacties van de nikkel met bestanddelen uit de elastomeren. In principe komt elke staalkoordconstructie in aanmerking die bijv. in voertuigbanden, drijfriemen en hoge-druk slangen toepasbaar is. Ter illustratie worden hierna niet limitatief de constructies opgesomd van het 
 EMI13.1 
 type 2x1, 2x2, 2+2, 3xl, 4xl, 5x1, 1+4, 1+6, 2+7, 3x3, 3+6, 3+9,3x7, 4x4, 3+9+15, 7x7 en 7x19.

   Volgens de vinding behan-   delde   draden en koorden kunnen in het bijzonder ingezet worden als versterking van het loopvlak of de karkas van voertuigbanden met het doel hun levensduur te verbogen als gevolg van de verhoogde weerstand tegen dynamische belastingen in een corrosieve of agressieve omgeving.

Claims (14)

  1. CONCLUSIES : 1. Staalsubstraat (1) voor het versterken van elastomere voorwerpen, dat aan zijn oppervlak voorzien is van een samengestelde koudvervormde metaaldeklaag (2) omvattende koper, zink, nikkel en ijzer met een gewichtsverhouding Ni/Cu+Zn tussen 0. 50 en 1 en waarin het nikkelgehalte het hoogst is in de zone (6) onder de oppervlakteschil (3) en waarbij de nikkel essentieel niet gediffundeerd is in het staaloppervlak.
  2. 2. Staalsubstraat volgens conclusie 1 met het kenmerk dat de oppervlaktezone (4) van het staalsubstraat zieh onder mechanische drukspanning bevindt.
  3. 3. Staalsubstraat volgens conclusie 1 met het kenmerk dat in de genoemde zone (6) het ijzergehalte gemiddeld lager is dan het nikkelgehalte.
  4. 4. Staalsubstraat volgens conclusie 1 met het kenmerk dat op het buitenoppervlak van de deklaag (2) een additionele metaallaag (5) is aangebracht.
  5. 5. Staalsubstraat volgens conclusie 4 met het kenmerk dat de laag (5) een cobaltlaag is.
  6. 6. Staalsubstraat volgens conclusie 1 met het kenmerk dat op het buitenoppervlak van de deklaag (2) of metaallaag (5) een fosfaatlaag is aangebracht met een gewicht van 4 tot 30 mg fosfaationen per m2 substraatoppervak.
  7. 7. Staalsubstraat volgens conclusie 1 met het kenmerk dat op het buitenoppervlak van de deklaag (2) of metaallaag (5) een zwavelarme olie is aangebracht. <Desc/Clms Page number 15>
  8. 8. Staalsubstraat volgens conclusie l onder de vorm van een staaldraad, met het kenmerk dat hij een treksterkte bezit hoger dan 2800 N/mm2.
  9. 9. Staaldraad volgens conclusie 1 met het kenmerk dat de deklaag (2) een gewicht heeft van ten hoogste 10 9 per kg draad.
  10. 10. Staaldraad volgens conclusie 9 met het kenmerk dat de deklaag een gewicht heeft van ten hoogste 6g per kg draad.
  11. 11. Staalkoord omvattende samengetwijnde staaldraden volgens conclusie 1.
  12. 12. Staalkoord volgens conclusie 11, met het kenmerk dat tussen een aantal naburige draden helicoidaal verlopende tussenruimten verlopen.
  13. 13. Elastomeer voorwerp versterkt met een staalsubstraat volgens conclusie 1.
  14. 14. Voorwerp volgens conclusie 13 onder de vorm van een voertuigband met het kenmerk dat loopvlak en/of karkas van de band versterkt zijn met staalkoorden volgens conclusie 11.
BE9000160A 1990-02-13 1990-02-13 Staalsubstraat voor het versterken van elastomeren. BE1003683A3 (nl)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
BE9000160A BE1003683A3 (nl) 1990-02-13 1990-02-13 Staalsubstraat voor het versterken van elastomeren.
PCT/EP1991/000255 WO1991012359A1 (en) 1990-02-13 1991-02-05 Steel substrate for reinforcing elastomers
AU72107/91A AU7210791A (en) 1990-02-13 1991-02-05 Steel substrate for reinforcing elastomers

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
BE9000160A BE1003683A3 (nl) 1990-02-13 1990-02-13 Staalsubstraat voor het versterken van elastomeren.

Publications (1)

Publication Number Publication Date
BE1003683A3 true BE1003683A3 (nl) 1992-05-19

Family

ID=3884672

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
BE9000160A BE1003683A3 (nl) 1990-02-13 1990-02-13 Staalsubstraat voor het versterken van elastomeren.

Country Status (3)

Country Link
AU (1) AU7210791A (nl)
BE (1) BE1003683A3 (nl)
WO (1) WO1991012359A1 (nl)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1718780A1 (en) * 2004-02-04 2006-11-08 NV Bekaert SA High-carbon steel wire with nickel sub coating
JP5093409B2 (ja) * 2010-08-18 2012-12-12 新日本製鐵株式会社 耐食性に優れた飲料缶用鋼板
CN115702271A (zh) * 2020-06-11 2023-02-14 贝卡尔特公司 表面铁含量增加的黄铜涂层钢丝帘线

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2939207A (en) * 1956-10-04 1960-06-07 Nat Standard Co Reinforcing wire
GB1352761A (en) * 1970-02-12 1974-05-08 Michelin & Cie Steel wires and cords

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2939207A (en) * 1956-10-04 1960-06-07 Nat Standard Co Reinforcing wire
GB1352761A (en) * 1970-02-12 1974-05-08 Michelin & Cie Steel wires and cords

Also Published As

Publication number Publication date
WO1991012359A1 (en) 1991-08-22
AU7210791A (en) 1991-09-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100481742B1 (ko) 타이어용 하이브리드 스틸 코드
US4952249A (en) Intermediate coating of steel wire
US4854032A (en) Method of manufacturing a steel wire with high tensile strength
EP0179517B1 (en) Ferrous substrate with rubber adherent metal coating and method of making the same
AU596281B2 (en) Heavy-load radial tire
US5014760A (en) Steel wire for reinforcing elastomer articles with improved adhesion promoting layer
JP4704091B2 (ja) ワイヤロープおよびコントロールケーブル
JP6729722B2 (ja) 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
BE1003683A3 (nl) Staalsubstraat voor het versterken van elastomeren.
EP2365108B1 (en) A steel wire rope for use in a drive system
US6203932B1 (en) Steel wire for reinforcement of rubber articles, method of manufacturing the same, and steel cord using the same
EP0342492A1 (en) Steel cord with high tensile strength and radial tires reinforced with steel cord
JP6352668B2 (ja) ゴム物品補強用スチールコード
WO2019004393A1 (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
EP0341680A1 (en) Steel cord and radial tires reinforced with steel cord
EP1250198B1 (en) Deformed metal composite wire
WO2002061201A1 (en) Steel rope with double corrosion protection on the steel wires
WO1982003575A1 (en) Implantation of molybdenum disulfide into certain metallic surfaces by mechanical inclusion
KR100342178B1 (ko) 기계 제어용 스틸 와이어 로프
CN115726206A (zh) 一种高耐腐蚀性和耐磨性钢丝绳及其制备方法
CN1132809A (zh) 钢丝绳
JPH09241982A (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
JPH09228273A (ja) ゴム補強用スチールコード及びラジアルタイヤ
JPH1025679A (ja) ゴム補強用スチールコードおよびラジアルタイヤ

Legal Events

Date Code Title Description
RE Patent lapsed

Owner name: S.A. BEKAERT N.V.

Effective date: 19930228