CN1359769A - 无氰电镀低锡青铜回火胎圈钢丝的生产工艺 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种无氰电镀低锡青铜回火胎圈钢丝的生产工艺,包括拉拔、高温铅浴回火、电解酸洗、电解碱洗、无氰电镀低锡青铜、复膜、电热烘干等工序。本发明的电镀前处理工艺,清除钢丝基体表面的钝化物,使钢丝与镀层结合牢固,从而保证了钢丝与橡胶的粘合力;本发明运用无氰辅料配制电镀槽液,选择合适的络合剂及添加剂,解决了锡离子在槽液中因易与铜离子反应而不能稳定存在的难题,保证了槽液的稳定性,从而实现了铜锡两金属的共沉积,使镀层牢固地结合在钢丝的表面。本发明具有槽液使用寿命长,排放量小,污染小,减少了资源浪费,生产投资小,该工艺生产的产品性能好,粘合力强,生产成本低等优点。

Description

无氰电镀低锡青铜回火胎圈钢丝的生产工艺

本发明属于子午线轮胎胎圈钢丝的生产领域，具体说是一种无氰电镀低锡青铜回火胎圈钢丝的生产工艺。

回火胎圈钢丝是各种机动车辆、飞机等用子午线轮胎的必备金属骨架材料，第一代产品是镀紫铜回火胎圈钢丝，第二代产品是镀低锡青铜回火胎圈钢丝。国外的产品95％以上是低锡青铜镀层，而我国大多是镀紫铜产品，由于镀低锡青铜的回火胎圈钢丝的抗热老化性能、与橡胶的粘合力、抗腐蚀性能等优于镀紫铜产品，故而更新换代工作势在必行。目前低锡青铜回火胎圈钢丝的生产工艺均为浸镀(置换镀)法，存在的不足是：①槽液老化快，需不断更新，不断排放废液；②使用毒性物质，污染较严重；③资源利用率低，特别是铜的浪费较大；④镀液主要由硫酸铜和硫酸亚锡组成，产品镀层多孔；⑤国内无成熟工艺，如引进一条国外生产线需花外汇100万美元，一次性投资高。

本发明的目的在于提供一种无氰电镀低锡青铜回火胎圈钢丝的生产工艺，该工艺进行无氰电镀，环境污染小，产品性能优越，投资小。

本发明的技术构思是：运用无氰辅料作为电镀槽液，采用合理的工艺条件和配方，使电极电位相差较大的铜锡两金属，在适当的络合剂和添加剂的存在下，受不同的极化作用，电沉积时的电极电位相互接近，从而实现铜锡两金属的共沉积，使镀层牢固地结合在钢丝基体上，形成含锡≤3％的青铜镀层。

本发明的技术方案包括放线、矫直、铅浴回火，其特征在于：①电解酸洗：将铅浴回火后的钢丝置入酸槽，在酸槽中进行无触点变电极性电解酸洗，以剥离钢丝表面的氧化膜，酸洗液的浓度为硫酸200±20g/l，酸洗温度20～40℃，电流50～100A/根(可调)，电压8～10V，酸洗后的钢丝经水洗除去表面的酸；

②电解碱洗：水洗去酸后的钢丝进入电解碱洗槽，将钢丝接通电解液的阳极或阴极，利用电极的极化作用，降低油溶液界面的表面张力，以便于清除油污，该工序的工艺参数为：NaOH 40g/l Na₂CO₃ 40g/l Na₃PO₄ 30g/l，温度50～60℃，电流50～100A/根(可调)，电压6～10v；碱洗后再经热水洗和水洗，得到洁净的钢丝基体；

③电镀：将上述钢丝基体置入电镀槽中电镀，电镀液包括焦磷酸钾，焦磷酸铜、络合剂D、络合剂DH₁、添加剂DS组成，电镀液中P₂O₇ ⁴⁺180～210g/l，Ca⁺²19～22g/l，氨水2g/l，有效锡0.12～0.4g/l，DH₁2～4ml/，DS1～2ml/l，D1～2ml/l PH8.8～9.4，其电镀温度为20～40℃，该工序中铜锡合金共同析出，形成含锡≤3％的青铜镀层；

④复膜：回火胎圈钢丝电镀后，经过水洗清除表面的槽液，进入复膜处理，在钢丝表面附着一层有机薄膜，再进行热水洗，牵引，引线，包装，即得产品。

其工艺路线如下图：

放线→矫直→铅浴回火→水洗→电解酸洗→水洗→电解碱洗→热水洗→镀锡青铜→水洗→复膜化→烘干→牵引→收线→包装

在回火胎圈的生产工艺中，钢丝自铅锅出槽，表面呈高温状态，在空气中很快生成了较厚的氧化膜，在本发明的生产工艺中通过电解酸洗以彻底除去钝化薄膜，保证镀层与基体钢丝的牢固结合，增强胎圈钢丝与橡胶的粘合力；酸洗后的钢丝经水洗去除表面的酸，进入电解碱洗(即电化学除油)工艺，由于电极的极化作用，降低油溶液界面的表面张力，电解时，电极上所析出的氢或氧气泡对油膜具有强烈的撕裂作用，能促使油膜迅速转化变为细小的油珠，气泡上升时的机械搅拌作用，进一步强化除油过程，从而除去钢丝在拉拔及酸洗工艺中表面沾附的油污，清除了镀层钢丝表面的杂质，从而提高了钢丝与橡胶的粘合力。因锡离子在槽液中易与铜离子反应而不能稳定存在，本发明的络合剂的选用保证了槽液的稳定性，可使铜离子和锡离子以相同稳定的比例牢固的结合在钢丝的表面，从而达到铜锡结合的镀层状态。本发明复膜化后处理工艺，增强了钢丝的耐腐蚀能力。

本发明工艺稳定，生产的产品各项指标均高于国际标准，特别是与橡胶的粘合力比紫铜回火胎圈钢丝高出30％左右，克服了紫铜回火胎圈钢丝存在的粘合力低，热老化性差，易爆胎等问题，在高速运行轮胎中能保持相对稳定性，与轮胎橡胶的粘合力较高，保证了轮胎的强度和高速运行的可靠性，延长了轮胎的使用寿命。

本发明的产品与国内外国类产品技术性能的比较

①据湖北省科学技术情报研究所提供的查新报告显示，国内钢丝行业中尚无电镀低锡青铜回火钢丝的生产，本发明的产品与国内的紫铜回火胎圈钢丝性能的比较如下：

项目名称	本发明的产品	国内同类产品
			产品名称	无氰电镀低锡青铜回火胎圈钢丝(Ф0.96)	紫铜回火胎圈钢丝(Ф0.96)
粘合力(N)	960-1100	800-900
			热老化性能	好	一般
耐腐蚀性能	好	比较差

②与国外同类产品的比较：

项目名称	本发明的产品	国外同类产品
			产品名称	无氰电镀低锡青铜回火胎圈钢丝	浸镀(即置换镀)低锡青铜回火胎圈钢丝
槽液寿命及环保	采用电镀法生产，槽液中基本没有其它有害物质、稳定期长，电镀液可实现零排放、重金属排放量微小，污染小，环保治理投入资金少。	采用浸镀法(即置换法)生产，置换出的铁全部进入槽液，使槽液成份很不稳定，造成镀液老化报废，约4-6天需更换槽液，排放量大，污染严重，环保治理难度大。一般治理后仍然会有二次污染。
			镀层质量	好	一般
粘合力，N(直径1.0)	960-1100	850-900

与现有技术相比，本发明具有如下优点：①槽液使用寿命长，排放量极小；②使用无氰辅料作电镀液污染小；③减少资源浪费；④生产投资小；⑤产品性能好，粘合力强；⑥生产成本低等。

实施例：将直径6.5毫米的钢丝首先经过破线，除去表面的锈层及其氧化膜，然后进行酸洗，进一步净化后涂上石灰，通过粗拉，将直径为6.5毫米的钢丝拉至2.5毫米，经过热处理，改善钢丝的性能。再进行涂硼工艺，减少钢丝从直径2.5毫米拉至0.96毫米过程中的阻力，得到直径为0.96毫米的钢丝，通过铅浴回火，回火温度390～420℃，回火后的钢丝置入酸槽，在酸槽中进行无触点变电极性电解酸洗，酸洗液浓度为硫酸200g/l，酸洗温度为30℃，电流100A/根，电压8V；水洗去酸后的钢丝进入电解碱洗槽，将钢丝接通电解液的阳极或阴极进行电解碱洗，工艺参数为：NaOH 40g/l、Na₂CO₃ 40g/l、Na₃PO₄ 30g/l，温度50℃，电流20A/根(可调)，电压10v；再经热水洗和水洗，得到洁净的钢丝基体；将上述钢丝基体置入电镀槽中电镀，电镀液中P₂O₇ ⁴⁺200g/l，Cu⁺²20g/l，氨水2g/l，有效锡0.04g/l，DH₁ 2ml/，DS 1ml/l，D1ml/l PH值为9.0，电镀温度40℃，形成含锡≤3％的镀层厚度为0.10μm的青铜镀层；电镀后的产品，经过水洗清除表面的槽液，进入复膜处理，在钢丝表面附着一层有机薄膜，再经热水洗、牵引、收线即可。

Claims (1)

1. 一种无氰电镀低锡青铜回火胎圈钢丝的生产工艺，包括放线、矫直、铅浴回火，其特征在于：①电解酸洗：将铅浴回火后的钢丝置入酸槽，在酸槽中进行无触点变电极性电解酸洗，以剥离钢丝表面的氧化膜，酸洗液的浓度为硫酸200±20g/l，酸洗温度20～40℃，电流50～100A/根，电压8～10V，酸洗后的钢丝经水洗除去表面的酸；

   ②电解碱洗：水洗去酸后的钢丝进入电解碱洗槽，将钢丝接通电解液的阳极或阴极，利用电极的极化作用，降低油溶液界面的表面张力，以便于清除油污，该工序的工艺参数为：NaOH 40g/l Na₂CO₃ 40g/l Na₃PO₄ 30g/l，温度50～60℃，电流50～100A/根(可调)，电压6～10v；再经热水洗和水洗，得到洁净的钢丝基体；

   ③电镀：将上述钢丝基体置入电镀槽中电镀，电镀液包括焦磷酸钾、焦磷酸铜、络合剂D、络合剂DH₁、添加剂DS组成，电镀液中P₂O₇ ⁴⁺180～210g/l，Cu⁺²19～22g/l，氨水2g/l，有效锡0.12～0.4g/l，DH₁2～4ml/，DS1～2ml/l，D1～2ml/l PH8.8～9.4，其电镀温度为20～40℃，该工序中铜锡合金共同析出，形成含锡≤3％的青铜镀层；

   ④复膜：回火胎圈钢丝电镀后，经过水洗清除表面的槽液，进入复膜处理，在钢丝表面附着一层有机薄膜，再经热水洗，牵引，引线，包装，即得产品。