JPH08209388A - ゴムとの接着性の良好なブラスめっき鋼線 - Google Patents

ゴムとの接着性の良好なブラスめっき鋼線

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明はゴム補強用鋼線のゴムとの接着性を
改善する技術に関し、特にめっき最表層部のFe含有量
を規制することによるゴムとの接着性に優れたブラスめ
っき鋼線を提供する。 【構成】 鋼線にCu,Znを主体とするブラスめっき
後、伸線加工を行って使用する極細鋼線において、ブラ
スめっき層にFeを含有し、ブラスめっき最表層部のF
e濃度比がFe/(Cu+Zn+Fe)=2〜50%で
あることを特徴とするゴムとの接着性に良好なブラスめ
っき鋼線であり、前記ブラスめっき最表層部は、めっき
表面より0.01〜0.03μmである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はゴム補強用鋼線のゴムと
の接着性を改善する技術に関し、特にめっき最表層部の
Fe含有量を規制することによるゴムとの接着性に優れ
たブラスめっき鋼線に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、ゴムにめっき鋼線を補強用とし
て複合化する技術は、自動車用タイヤ、高圧ゴムホー
ス、コンベアベルト等広く産業上利用されている。特
に、自動車用タイヤコードはゴムとの接着性の要求が高
度であり、最近においてもさらなる改善が成されてい
る。この接着性を向上させるには、表面にブラスめっき
を施した鋼線をゴムに埋め込む工程での加硫処理におい
て、ゴム中のSとめっき成分であるCuを結合させ、そ
の界面に接着を強固にする働きがあるCuX S化合物を
いかに多く生成させ存在させるかが重要となる。
【0003】このゴムと金属の接着機構については、ゴ
ムに関する検討として、いかに接着界面の反応層を強固
にするか、また、金属面との直接接触を防止する検討が
なされ、この点からも接着反応とゴム物性の両面より今
後さらに検討すべきとの結論に止まっている。しかし、
その中で一般的な説として、ゴムに活性促進剤を添加す
ると、Sがゴムと速く反応してしまい、ゴム中の遊離の
Sが減少し、CuSからCu2 Sへの反応が終り、その
後において界面では酸化が生じて、むしろ接着が低下す
ることが報告されている。このことからCuSからCu
2 Sへの反応を加硫処理の間持続することが接着性にと
って重要となることが理解される。(例えば、日本ゴム
協会誌、第45巻(1972)第10号、P920-931参照)
【0004】その他、極細鋼線とゴムとの接着性を改善
させるためにブラスめっき最表面元素を規定する公知技
術として、例えば、特開昭54−4250号公報では厚
さ10オングストローム最外表面層のCu濃度を約20
〜50重量%に規定した。特公平5−21990号公報
ではCu,Zn,Niの3元系ブラスめっきの最表面の
Niが4重量%未満、最表面から50オングストローム
の深さまでは徐々に増加し、それより深いところでは4
〜14重量%の範囲内に入るようにした。特開昭57−
56110号公報ではCu,Zn,Coの3元系ブラス
めっきの最表層約500オングストロームにCo濃度勾
配を有するようにした技術が開示されている。
【0005】上記従来技術ではゴムとの接着性に重要な
ブラスめっき最表層のCu濃度の規定、およびNi,C
oなどの添加とその濃度規定を行ったものである。ゴム
との接着に最も寄与するCu濃度の規定は効果はあるも
のの、伸線加工を行った場合はCuとZnは深さ方向に
必ずしもきれいな濃度勾配はできないため、Cu濃度の
調節は容易ではない。また、Ni,Co添加めっき材に
ついてはコスト的に不利である。
【0006】また、実際の製造プロセスでは、接着状況
は伸線後のめっきの残存状況およびめっき自体の特性、
ならびに他の工程要因によって大きく影響を受ける。そ
のため、安定した良好な接着性を得るには、製造工程管
理およびめっき管理はかなりの労力と費用を要してい
る。
【0007】さらに最近では、めっき技術においても、
公害の問題から拡散めっきが主流となっており、この拡
散熱処理によって生ずる相互拡散によるブラスめっき中
のCu、Zn成分の濃度勾配の発生があり、そのためそ
れら合金濃度を、拡散めっきによって調整して接着性の
最適化をはかるには、その工程管理がさらに煩瑣にな
り、多大の困難を伴う。このため、安定した良好なる接
着性を得るための製造工程管理の簡略化を可能とする技
術開発が望まれている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
の問題に鑑み、めっき中の成分としてブラス成分以外の
元素の添加と、その成分の表層部濃度の規制を検討し界
面に生ずるCu2 S(むしろCu1.96S)化合物の生成
を促進し、この反応を加硫処理の間継続して維持し、安
定してCu2 S(むしろCu1.96S)化合物を生成させ
ることによってゴムとの接着性に優れたブラスめっき鋼
線を提供する。本発明の他の目的は、めっき処理の拡散
めっき工程における最適化をはかり、さらに、伸線等の
工程条件の許容差の拡大をはかることによって、接着特
性のバラツキを低減したゴムとの接着性に優れたブラス
めっき鋼線を提供する。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は上記の課題を達
成するものであり、その要旨とするところは、(1)鋼
線にCu,Znを主体とするブラスめっき後、伸線加工
を行って使用する極細鋼線において、該ブラスめっき層
にFeを含有し、該ブラスめっき最表層部のFe濃度比
がFe/(Cu+Zn+Fe)=2〜50%であること
を特徴とするゴムとの接着性に良好なブラスめっき鋼
線、(2)前記ブラスめっき最表層部が、めっき表面よ
り0.01〜0.03μmである(1)記載のゴムとの
接着性に良好なブラスめっき鋼線である。
【0010】
【作用】本発明者等は、ブラスめっき鋼線の伸線加工歪
と表面元素濃度およびゴムとの接着性について詳細に検
討した。その結果、伸線加工において鋼素地からめっき
中に現れるFe濃度が最も制御しやすく、ゴムとの接着
性とも関係が得られることがわかった。図1に、ブラス
めっき層のFe濃度比と初期ゴム接着性との関係を示
す。この分析にはオージェ分光分析器を使用して、ブラ
ス表面上からスパッタして約0.02μmの位置でのF
e濃度比である。そのオージェ分光分析結果の代表例を
図2に示す。この図において、横軸はめっき表面からの
深さであり、各位置での各成分の相対強度を示してい
る。例えば、0.02μm位置でのCu、ZnおよびF
eの濃度比は図中の点線上で示される。
【0011】また、ブラスめっき厚さと伸線加工歪によ
り表面Fe濃度はおよそ決まり、そのときのCu,Zn
濃度は詳細に規定しなくても、めっき時のCu/Zn比
率が、およそ一般的な60/40〜70/30であれば
ほぼ影響ない。また、ゴムとの接着に寄与する部分はめ
っき最表層部0.01〜0.03μm厚さであり、Fe
濃度比はFe/(Cu+Zn+Fe)=2〜50%が最
もゴムとの接着性が良好な範囲である。Feが接着層に
あるとCuとSの過剰な反応が抑えられ、接着界面に強
度の高いCu1.96Sの生成が促進されることによる。す
なわち、めっき最表層部0.01〜0.03μm厚さの
Fe濃度比がFe/(Cu+Zn+Fe)=2〜50%
であればゴムとの接着性が良好な結果が得られる。
【0012】本発明におけるFeを含有させる理由は、
強度の高いCux S、具体的にはCu1.96Sが生成しや
すいとの前述の知見から得られたものである。すなわ
ち、Feがブラス中に存在することが、ブラスめっきと
ゴムとの界面でのCu1.96S生成のための一種の反応促
進剤としての作用を有すると考えられる。また、本発明
の鋼線とゴムとの接着性においては、ブラスめっき伸線
材を何本かを撚った撚り線の状態でタイヤに埋め込み、
約150℃で20〜30分の加硫工程におけるSとの反
応が最も重要である。また、このブラスめっきは、第1
層としてCuめっきし、その上に第2層としてZnめっ
きしてこれを拡散焼鈍して所定のブラス成分に調整する
拡散めっき工程によってめっき処理されている。Feを
含有させるには、第1層のCuめっきの上に、第2層と
してFeとZnの合金をめっきし、これを拡散焼鈍して
所定の3元系ブラス成分に調整する拡散めっき工程によ
ってなされてもよい。また、前述のごとくめっき表層部
に含有させるFeを伸線過程において、一定量の歪みに
調整した伸線により、地の鋼線より、その減面率に見合
った量をブラスめっき層に侵入させる方法によってもよ
く、さらに、これらを組み合わした方法によって、めっ
き層最表層のFe含有量を調整してもよい。これらのい
かなる方法によっても本発明の主旨は変更されるもので
はない。
【0013】上記のゴム中のSは、めっき中のCuと反
応し、その界面にCux Sを形成するもので、但しこの
xは種々の値をとるがCu1.96Sの時が強度を高く、こ
れを如何に安定して生成させるかが本発明の主題であ
る。Cu比率が低減すればCu 1.96Sへの生成に有利と
なることがわかっており、本発明では、Feの含有によ
ってこのCu比率の低減を成し、さらにCu1.96Sへの
反応促進を同時に達成するものと考えられる。なお、本
発明では、この最表面位置でのFe濃度比が2%以下で
は、Cux Sのうち、強固なCu1.96Sの生成が不十分
で接着力が低下する。また、Fe濃度比が50%以上の
時は、接着に最も寄与するCuが不足して接着不良が起
きる。そのため、2〜50%の範囲に規制した。以下、
本発明について実施例に基づいてさらに詳述する。
【0014】
【実施例】SWRS82A相当の1.2mm径パテンティ
ング処理鋼線を脱スケール、アルカリ中和後、Cuめっ
き、Znめっきを順次施し、熱拡散させる拡散めっき方
法によりブラスめっきを行った。Cuめっき浴はピロリ
ン酸浴、Znめっき浴は硫酸めっき浴による。めっき組
成はCu/Zn=65/35とした。めっき電流値は好
ましくは、電流密度として約10A/dm2 である。ブラス合
金拡散は流動層熱処理炉で500℃×約10s熱処理し
て行った。めっき後約0.9mm径まで乾式潤滑剤により
伸線加工し、その後各段減面率14%で湿式潤滑剤(ス
テアリン酸ナトリウムまたはカルシウム)による伸線加
工を600m/min の速度で行い最終線径を0.20mm径
とし、7本撚り加工し、表1に示す原料から作成したゴ
ムを使用して加硫処理した。加硫条件として150℃x
30minの加硫処理である。
【0015】
【表1】
【0016】また、表層Fe濃度はめっき時のめっき厚
さを変えることにより変化させた。すなわち、前述の一
定の伸線歪みを付与することにより、地のFeをめっき
層に侵入させたものである。ゴムとの接着性試験はAS
TM規格D2229に則って行い、接着強度測定はイン
ストロン型引張試験機によりゴムからコードを引き抜い
た時の最大引抜力とゴム接着率をもって評価した。初期
接着性と耐水接着性(120℃、95%湿度環境で6h
r)の2方法で評価した。その結果を表2に示す。
【0017】
【表2】
【0018】表2から次のことが明らかである。本発明
例1〜4はめっき最表層部約0.02μm厚さのFe濃
度比がFe/(Cu+Zn+Fe)=2〜50%である
のでゴムとの接着性が良好な結果である。比較例1は上
記Fe濃度が2%以下でCu濃度が高いためCux Sの
うち、強固なCu1.96Sの生成が不十分で接着力が弱か
った。比較例2はFe濃度が50%以上のために接着に
最も寄与するCuが不足して接着不良が起きた。
【0019】
【発明の効果】上記の実施例からも明らかな如く、本発
明はFeをブラスめっき層に含有させ、かつその最表層
部の濃度を規制することによって、加硫処理時のCu
1.96Sの生成を促進し、ゴムとの接着を強固とし、初期
接着性と耐水接着性を向上し、さらに処理条件の管理の
緩和、製造コスト低減および工程省略等に寄与し、本発
明によりブラスめっき鋼線のゴムとの接着性は大幅に改
善され、工業的にも利用価値は高い。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るFe濃度比と初期ゴム接着率の関
係を示す図である。
【図2】本発明に係るめっき層のオージェ分光分析の一
例を示すチャートである。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 鋼線にCu,Znを主体とするブラスめ
    っき後、伸線加工を行って使用する極細鋼線において、
    該ブラスめっき層にFeを含有し、該ブラスめっき最表
    層部のFe濃度がFe/(Cu+Zn+Fe)=2〜5
    0%であることを特徴とするゴムとの接着性に良好なブ
    ラスめっき鋼線。
  2. 【請求項2】 前記ブラスめっき最表層部が、めっき表
    面より0.01〜0.03μmである請求項1記載のゴ
    ムとの接着性に良好なブラスめっき鋼線。
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