JPH02267257A - ゴム補強用スチールワイヤーの多元合金メッキの拡散方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は主としてゴム補強金属コード製造用のワイヤー
への多元合金めっき拡散方法に関するものであるゆ 〔従来の技術とその技術的課題〕 自動車タイヤなどのゴム製品補強用スチールコードは径
の小さい複数のワイヤー（素線）を撚り合わせて構成さ
れ、耐食性、ゴムとの接着性をよくするため、通常、ワ
イヤーの段階で複数層のめっきを施し、次いで熱拡散に
より合金化する方法が採られる。この方法として従来一
般に、ライン上に数個の通電ロールを配し、それら通電
ロールを介してめっきワイヤーに電流を流す通電加熱方
式が採用されていた。

しかしながら、この方法は、通電ロールとワイヤーとの
接触が不安定なことや、空気の流れ、気温などの外部環
境の影響をうけやすいことにより拡散温度が不安定とな
り、ワイヤー温度を正確に一定温度に維持しがたく、ま
た、拡散進行中にめっき表面と給電部ロールが接触する
ため、めっき表面がダメージを受け、傷が生じやすい問
題があった。このため、ワイヤーを撚合したコードの品
質特性ことに伸線性、ゴム接着性、引張り強さ、切断強
度などの重要な特性をバランスよく安定して得ることが
困離であった。伸線性とは多元めっき後のワイヤーの表
面を活性化するためダイスにより冷間線引きする場合の
パラメータであり、ダイス穴寸法変化度合いにより表さ
れる。

また、上記通電加熱方式では、たとえば４．５　Ｖとい
うような高電圧を印加するため、感電の危険が付きまと
い、作業の安全性の面でも問題がある上、ライン速度を
６０ｍ／分以上の高速にするとワイヤーの振動が大とな
り、通電ロールとワイヤーとの接触部で接触不良が生じ
、スパークが発生する。このため前段のめつき工程まで
を高速化できるにもかかわらずこのめっき拡散工程で速
度アップが制限されるため、ライン全体を高速化し得ず
、めっきワイヤーの生産性向上が阻害されるという問題
があった。

本発明は前記のような問題点を解消するために創案され
たもので、その目的とするところは、伸線性にすぐれ、
またゴム接着性、切断強度などの品質特性の安定性にす
ぐれた多元合金めっき鋼線を高速で簡易に得ることがで
きる方法を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため本発明者は、直接通電加熱方式
に代わる種々の方法を模索し、試みに固体粒子を加熱し
流動状にした中に多層めっきしたスチールワイヤーを通
してみた。この方法は、加熱温度が安定しているものの
、常識的にはめつき層が固体粒子で擦過されるため、め
っき層が除去されたり、表面キズが多発したりすると考
えられた。ところが実際には、温度条件と浸漬時間とを
適正な範囲内に設定すると、上記問題をうまく回避しな
がら所期の目的を達成できることがわかった。

本発明は二メ姐見から創案されたもので、その基本的特
徴とするところは、鋼線に多層めっきを施し、次いでこ
の鋼線を連続的に加熱してめっき金属を拡散し合金化す
る方法において、合金と反応性がなく表面浸透を起さな
い砂を収容し、これを高温に保持した流動床中に多層め
っき鋼線を通過させることにある。

前記多数めっき層がＣｕ−Ｚｎ２１１Ｆめっきでかつ鋼
線径が０．７ａｍφ〜２．０＋＋ａφの場合、流動床の
保持温度は４７０〜５５０℃、浸漬時間は３秒以上でか
つ線径の増加に応じて長くすることが好適である。

流動床としては、流動用エアと燃焼ガスをラジアントチ
ューブから噴出させて砂の流動と加熱を行う方式、又は
整流板を用いこれの上に砂を配し、上方からバーナで加
熱する一方、流動用エアを整流板の下方から送り込む方
式のいずれでもよい。

これらにおいて、砂は代表的にはＺｒＯ，、Ａ１０、が
用いられる。いずれの場合も、浸漬時間は線径ｄ（ｍφ
）に対し、３．４４　ｄ　〜４．４１　ｄの関係とする
ことが好適である。

流動床を通過し多元合金めっきが施された鋼線は、引続
き水槽中を通過することにより冷却と表面洗浄が行われ
る。この処理は好ましくは超音波を利用して行われる。

本発明は特にタイヤコード類のためのＣｕ−Ｚｎめっき
の合金化に好適であるほか、Ｃｕ−Ｚｎ−Ｎｉ、Ｃｕ−
Ｚｎ−Ｇｏ等のＣｕベースの多元合金めっき鋼線の熱拡
散処理にも適用し得ることは言うまでもない。

以下本発明を添付図面に基いて具体的に説明する。

第１図は本発明を適用しためっきワイヤー製造工程を示
すもので、１はサプライ部、２は加熱・焼入部、３は水
冷部、５は前処理部、６は第１めっき部、７は水洗部、
８は第２めっき部、９は水洗部、１０は湯洗部である。

これらは公知のライン及び工程と同じであり、所定の径
に線引きされたワイヤーはサプライ部１から加熱部２を
通ることで加熱、焼入れされ、次いで冷却された後、Ｈ
ｃｌ＋ＮａＯＨ等により化成処理され、第１めっき部６
でたとえばＣｕめっきされ、第２めっき部８でたとえば
Ｚｎめっきされることで母地表面に連続的に多層めっき
が施される。

本発明においては、めっき工程後のラインに、第１図及
び第１ａ図のように、流動床拡散炉１１を設け、これに
続き、後処理手段としてたとえば超音波発振機構１２０
を備えた水洗部１２．湯洗部１５、乾燥部１６を設け、
これらに連続的に多層めっきワイヤーＷを通過させ、最
終的に巻取り部１７で巻取するものである。

これにより多層めっきワイヤーＷは、流動床の中を通過
することで加熱され、めっき層は熱拡散により合金化さ
れ、水洗部１２を通過することで冷却と表面洗浄が行わ
れ、その後湯洗部１５、乾燥部１６を通過し、洗浄、乾
燥される。

第２図と第３図は本発明で用いられる流動床拡散炉１１
の一例を示しており、粒度の細かい砂１１４を充填した
トンネル状の炉体１１０に、所定の間隔で多数のラジア
ントチューブ１１１を配置し、各ラジアントチューブ１
１１またはそれらを集合させたヘッダ一部に炭化水素系
ガスたとえばブタンの燃焼バーナ１１２と流動用エア供
給部１１３とを設けたものであり、高温燃焼ガスと流動
用エアはラジアントチューブ１１１から砂層に噴出し、
これにより砂層は高温に保持されつつエアレーションに
より流動する。

第４図と第５図は流動床拡散炉１１の別の例を示してお
り、この場合には、炉体１１０は整流板１１６により内
部が上室１１７ａと下室１１７ｂに区画されている。そ
して、上室１１７ａには砂１１４が収容されると共に、
天井部ないし側壁部に設けた加熱バーナ１１８により加
熱されるようになっており、下室１１７ｂには流動用エ
アの導入配管１１９が配置され、流動用エアは整流板１
１６にに存在する無数のメツシュを通って砂層に噴出さ
れる。

なお、炉体１１０にはいつ流した砂を上室１１７ａに戻
すリカバリー装置１２１が設けられている。

前記砂はめっきや合金と化学反応性がなく、表面浸透が
生じない材質のものが用いられ、その代表的なものとし
てはＺｒＯ２、Ａ　Ｉ　Ｏ３が挙げられる。

いずれの流動床構造においても、前記多層めっきワイヤ
ーＷは、炉体１１０の出口側と入口側に配したガイド１
２４，１２５を介して高温に保持されている砂層中を通
過される。この場合、前工程でのめっきは、めっき組成
（Ｃｕ％）６２〜６７％、めっき量３〜６　ｇ／ｋｇの
条件となるように作業し、 β ような拡散条件とすべきである。

本発明による流動床拡散方式を採用した場合、多層めっ
きワイヤー径が常用範囲すなわち０．７ｍｍφ以上にお
いて、流動床は４７０〜５５０℃の範囲とし、かつ保持
時間（浸漬時間）は少なくとも３秒を越え、上限はワイ
ヤ径（ｄ）の太さの増加に応じて好ましくは３．４４〜
４．４１　ｄに設定すべきである。たとえば、多層めっ
きワイヤーが０．９３ｎｍ＋φの場合には、ラジアント
チューブ方式では保持時間３〜４．５秒、同じ＜　１．
３５ｍｎ＋φの場合には４〜６秒、同じ＜　１．６５■
φの場合には５．５〜７．５秒が最適条件である。これ
よりも高温かつ長時間保持の条件では表面の脱亜鉛が著
しく、ゴムとの接着性が劣化する。一方、低温かつ短時
間側ではβ相が多くなり、伸線性等の機械的特性に問題
が生ずる。また、高温かつ短時間保持あるいは低温かつ
長時間保持の条件では、めっき及び熱処理条件が適正範
囲から外れ、インラインでの拡散処理が困難となる。

上記拡散条件は本発明者が実験により知見したもので、
ワイヤー径１　、３５ｍｎ＋φを例にとって拡散条件と
多元合金めっきワイヤー特性との関係を示すと下記第１
表のごとくである。

第１表 この第１表から、前記温度条件と保持時間が必須条件で
あることがわかる。

上記のような拡散条件を実現するための流動床側の条件
は、流動床がラジアントチューブ方式の場合、たとえば
流動用条件として２４０〜７６ＯＮｒｎ’／ｈ、圧力１
０００〜１５００ｍｍＨ２Ｏ、燃焼用ガス（ブタンの場
合）条件として、流量１９０〜６５０　Ｎ　ｍ　／　ｈ
、圧力２０〜１３０１ｍｍ！（２０、燃焼ガス／（流動
用エア＋燃焼ガス）２０〜７０％の範囲から適宜設定す
ればよい、また、整流板方式の場合には、流動用エア条
件として、１２００〜１８０ＯＮ　ｍ’　／　ｈ、圧力
３０００〜３５００ｍｍＨ，０、燃焼用ガス（ブタンの
場合）条件として、流量７００〜１１００　Ｎ　ｒｒｌ
’　／　）ｉ、圧力６５０〜７５０ｍｍＨ２Ｏ、混合比
（ガス：エア）１：（１２〜１５）の範囲から適宜設定
すればよい。

〔実　施　例〕

次に本発明の実施例を示す。

本発明によりスチールタイヤコード用銅−亜鉛２層メッ
キワイヤー（線径０．９３，１，３５，１．６５ｍ＋ｎ
φ）を第２図と第３図のラジアントチューブ方式の流動
床を用いて熱拡散処理した。

その条件と結果を通電加熱方式による場合と比較して第
２表に示す。また、得られた多元めっきワイヤー冷間引
き抜きしたワイヤー用いて作ったスチールコードの特性
を通電加熱方式による場合と比較して第３表に示す。第
３表中、　０．１７５は０．９３１１１ｍφを伸線した
ものであり、同様に、０．２８は１．３５ｍｍφ、０．
３８は１　、６５ｍｍφの多元合金めっきワイヤーを伸
線したものである。

第３表から明らかなように、本発明による拡散法を採用
した場合、β相のバラツキが少なく、ゴムとの反応性が
安定し、よい接着特性を有すること、また、伸線性が良
好であることがわかる。したがってまた、めっきワイヤ
ーを撚合して得られたスチールコードも、バランスのと
れたバラツキの少ない良好な特性が得られていることが
わかる。

そして、通電拡散では安定生産が不可能であるワイヤ速
度６０ｍ／ｍｉｎ以上の領域でも本発明では、安定生産
をすることができる。

〔発明の効果〕

以上説明した本発明によるときには、ｍｓに多層めっき
を施し１次いでこの鋼線を連続的に加熱してめっき金属
を拡散し合金化する方法において、合金と反応性がなく
表面浸透を起さない砂を高温に保持した流動床中に多層
めっき鋼線を通過させることで合金化するため、拡散温
度を安定かつ一定に保持することができ、しかも、熱伝
達係数が約１０００　ｋｃａｌ／℃・ｍ・ｈｒと高く熱
効率がよいため、めっきのβ相の値が安定し、表面傷も
少なく、伸線性、ゴム接着性、切断荷重などの品質特性
の安定性に優れた鋼線とコードを得ることができる。

また、このように熱効率がよいため１通電加熱力式より
も小さな拡散スペースで足り、通電加熱式のようなスパ
ークの問題も皆無のため、高速化に対応することができ
、感電等の問題もないため、安全性も良好となるなどの
すぐれた効果が得られ４゜

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用した多元合金めっきワイヤー製造
ラインを例示するフロシート、第１ａ図は拡散処理工程
の概略側面図、第２図は本発明の実施に使用する流動床
の一例を示す平面図、第３図はその縦断面図、第４図は
流動床の他の例を示す縦断側面図、第５図は同じくその
縦断正面図である。 ６・・第１めっき部、８・・・第２めっき部、１１・流
動床拡散炉、１２・水洗部

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）鋼線に多層めっきを施し、次いでこの鋼線を連続
   的に加熱してめっき金属を拡散し合金化する方法におい
   て、合金と反応性がなく表面浸透を起さない砂を高温に
   保持した流動床中に多層めっき鋼線を通過させることで
   合金化することを特徴とする鋼線類の多元合金メッキの
   拡散方法。
2. （２）多層めっき層がＣｕ−Ｚｎ２層めっきでかつ鋼線
   径０．７ｍｍφ以上において、流動床の保持温度を４７
   ０〜５５０℃、浸漬時間を３秒以上でかつ線径の増加に
   応じて長くして行う特許請求の範囲第１項記載の鋼線類
   の多元合金メッキの拡散方法。
3. （３）線径ｄｍｍφにおいて、浸漬時間を３．４４ｄ〜
   ４．４１ｄ秒とする特許請求の範囲第２項記載の鋼線類
   の多元合金メッキの拡散方法。
4. （４）線径範囲は０．７〜２．０ｍｍφである特許請求
   の範囲第２項又は第３項記載の鋼線類の多元合金メッキ
   の拡散方法。
5. （５）流動床として、流動用エアと燃焼ガスとを共に砂
   層に噴出させる形式のものを用いる特許請求の範囲第１
   項ないし第４項いずれかに記載の鋼線類の多元合金メッ
   キの拡散方法。
6. （６）流動床として、流動用エアを下方から砂層に噴出
   させ、砂の加熱を砂層外から行う形式のものを用いる特
   許請求の範囲第１項ないし第４項いずれかに記載の鋼線
   類の多元合金メッキの拡散方法。
7. （７）流動床通過後、超音波を重畳して冷却と表面洗浄
   を行う特許請求の範囲第１項ないし第６項いずれかに記
   載の鋼線類の多元合金メッキの拡散方法。