JPS63143250A - 拡散法による鋼線のブラス合金めつき方法 - 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） この発明は、高圧ゴムホースやゴムベルトなどのゴム物
品補強用スチールコードの原材となる鋼線上に施した銅
めっき層と亜鉛めっき層とを熱拡散によりプラス合金化
する方法に関する。

ゴム物品補強用スチールコードは、ゴムとの接着性を十
分に確保するため、鋼線の表面にプラスめっきを施して
いる。近年、スチールコードで補強されたゴム物品の普
及率が高まっている。しかしながら使用時スチールコー
ドが腐食するためゴム接着力が低下しゴム物品の寿命が
短くなる問題があり、ゴム接着力の低下が少ない高品質
のスチールコードの製品化が強く望まれている。

ところでゴムとスチールコードとの間の接着性能は、ス
チールコードに施されたプラスめっき中の銅含有率（以
下Ｃｕ率とよぶ）およびめっき厚さに大きく左右され、
Ｃｕ率が低いほど、かつめっき厚さが薄いほど耐水接着
性は向上する。したがって、プラスめっきは低Ｃｕ率化
、薄めつき化の傾向にある。

（従来の技術） 従来プラスめっきを施す方法としては、シアン浴を用い
て銅、亜鉛を同時電着させる合金めっき法と、銅と亜鉛
を個別に電気めっきした後加熱してプラス合金化する拡
散法とがある。前者の方法はシアン浴を用いる関係から
公害、とくに環境衛生上の欠点があり、さらに拡散法に
よるプラスめっきの方がゴムとの接着性が優れているこ
とから、拡散法が主流の技術となってきている。

拡散法を用いるプラスめっきは例えば特開昭５８−５８
２９７号公報に開示されているように、直接通電加熱が
一般的である。この手法は通常３個の給電プーリーから
成り、銅めっき及び亜鉛めっきを連続的に施した走行線
に直接電気を流すことで加熱しプラス合金化する。すな
わち走行鋼線を前段の加熱ゾーンで、設定拡散温度にま
で急速に加熱し、後段の均熱ゾーンにて一定温度で拡散
を進行させる。したがって拡散度合は均熱ゾーンでの温
度と時間によってほぼ決定される。概して装置の構造上
の制限から、拡散距離が固定され、ラインスピードによ
って拡散時間が決まってしまうため、拡散温度を高精度
にコントロールすることが最も重要となる。しかしなが
ら均熱ゾーンでの鋼線の温度は供給される電流による発
熱と鋼線表面から放散する熱量とのバランス下で保たれ
る。この放熱は大気の温度及び湿度と、その運動状態と
に依存するため、極めて変動しやすく、したがって拡散
温度を高精度で制御するには環境変動に対応できる温度
制御技術が要求される。

そこで、拡散装置全体を空調したり、均熱ゾーンの鋼線
にカバーをする等の対策がなされているが、雰囲気の安
定化には有効であるが、鋼線自体の温度が計測されてい
ないため、精密な温度制御は望めない。

一方赤外線温度計を用い非接触状態で走行線の温度を測
定することが試みられているが、５００℃以下の中低温
範囲では誤差が大きくなり、又プラスの拡散では拡散の
進行に伴う表面の色調の変化や、亜鉛酸化物形成による
放射率の変化から正確な温度の測定は不可能である。他
方接触温度計を用いる方法は短時間の計測には有効であ
って信頼性もあるが、接触部が摩耗するためオンライン
で連続的に温度測定を行うことは困難であって、手動に
よっては測定条件がばらつくため、細かいライン制御は
難しい。

（発明が解決しようとする問題点） そこで拡散処理中の鋼線温度の直接計測に依存しない拡
散温度の制御を実現することによって、ゴム接着性能に
優れたプラス合金めっきを安定に行い得る方法を提供す
ることが、この発明の目的である。

（問題点を解決するための手段） 発明者らは均熱ゾーンにおける走行鋼線の温度（拡散温
度）を接触温度計で測定した値と銅めっき層と亜鉛めっ
き層との拡散度合、具体的にはβプラス量との間に極め
て良い相関性があること、かつこの鋼線温度と走行鋼線
の個有比抵抗との間にも高い相関性があることを見い出
した。

さらに両者の関係から接触温度計を使用することなく、
鋼線の比抵抗に基づいて拡散温度を高精度に制御し得る
ことも知見した。

すなわちこの発明は、鋼線上に連続して亜鉛めっき及び
銅めっきを交互に施した後、該鋼線を通電加熱し熱拡散
によってめっき層をプラス合金化するに当り、上記通電
加熱の際の電流及び電圧を測定し、該測定値から算出し
た鋼線の比抵抗値が予め設定した値と一致するように加
熱電力を調節し、所定温度での拡散を実現することを特
徴とする拡散法による鋼線のプラス合金めっき方法であ
る。

さて第１図に、この発明に従う鋼線のプラス合金めっき
方法の要領を示す。

図中１は通電用プーリー、２は定電圧装置、３は電流測
定用クランプ、４は電流測定器、５は電位測定用ブーＩ
Ｊ−１６は電位測定器、７は演算、制御装置、そして８
は走行する鋼線である。

鋼線８にはすでに亜鉛めっき及び銅めっきを施してあり
、それぞれ１又は複数のめっき層をそなえ、最外層を銅
めっき層としている。

該めっき済の鋼線８を通電加熱した際の電流及び電圧を
それぞれ電流測定器４及び電位測定器６にて測定する。

次いで該測定値から比抵抗値を算出し、予め設定した比
抵抗値との差に応じて電力を制御し、所定の拡散温度を
確保する。

ここで鋼線の比抵抗ρ（Ω・ｃｍ）　　は次式（１）で
表わされる。

ここでＤは鋼線径（ａｍ）、Ｅは均熱ゾーン内の鋼線の
長さβ（ｃｍ）間の電圧、■は均熱ゾーン内の線に流れ
る電流（Ａ）である。

したがって比抵抗ρは鋼線径が一定であれば、電流■お
よび長さ２間の電位Ｅを測定することによって容易に算
出することが出来る。

一般的には電源として交流定電圧装置を用いる場合が多
く、この場合多少誤差は出るが、高精度に測定できる交
流クランプメーターにより電流（１）を測定し、設定電
圧（Ｅ）から比抵抗を算出することによって、均熱ゾー
ン内の鋼線の平均的拡散温度を制御可能である。より望
ましくは一定長さｌを有しかつ、２個の接触ローラーを
有する電位測定器を均熱ゾーン内に間隔をおいて複数配
置し、算出される比抵抗の平均値をもって制御する手法
が正確である。

さらに拡散温度を自動制御するためには測定される電流
、電圧およびＣｕ率、めっき厚、線径等の条件を演算、
制御装置７に入力し、変動した比抵抗値を設定比抵抗値
に修正するように電源にフィードバックすることで高精
度の制御を行う。

なお用いる電流は直流および交流の定電力、定電圧、定
電流のいずれも使用可能であるが、好ましくは非接触で
正確に電流が測定できること、および加熱温度が線径変
動の影響を受けにくいこさ、Ｑ観点から交流定電圧が望
ましい。

尚拡散装置全体もしくは均熱ゾーン部分をカバーし、空
調あるいは不活性ガスを導入することで環境を安定化す
ることが望ましい。

（作　用） ところでプラス合金は第２図に示す銅−亜鉛相平衡ライ
ン（Ｉ）から明らかなように、Ｃｕ率が６２％以下にな
ると加工性が著しく乏しいβプラス相の生成が始まり、
Ｃｕ率５５％に至ってβプラス率は１００　％となる。

一般に実用上のＣｕ率は６２％以下とすることはなく、
銅、亜鉛を同時電着させる合金めっき法においてはβプ
ラス相を含有することばないので、伸線加工上全く問題
はない。

一方拡散法では必らず濃度勾配が存在するので、表面層
は必然的に低ＣｕＪ１度となり、したがって拡散法は合
金めっき法に比しゴム接着性が優れている。しかしなが
ら拡散が不十分の場合には、Ｃｕ率が６２％を超えてい
ても、多量のβプラス相が表面層に出現し、伸線加工が
極めて困難になる問題が生じる。そこで拡散法では伸線
加工性を損わない範囲内で精度よく、安定的にβプラス
相を適量形成させることが重要である。特に低Ｃｕ率化
した薄めつき品はより高度の制御が必要である。

次にめっき付着量４．５ｇ／ｋｇ　、　Ｃｕ率６４．５
％にてめっきを施した直径１．　Ｑ４ｍｍφの鋼線に種
々の電圧での拡散処理を行った場合の拡散温度とβプラ
ス率との関係を、第３図に示す。

ここでβプラス率は次の式〔２〕で定義される値で、Ｘ
線回折にて測定した。

ただし　Ｉ　：αプラス（１１１）のＸ線回折ピーク高
さ ■　：βプラス（１１０）のＸ線回折 ピーク高さ また同時に電流及び電圧を測定し、該測定値から算出し
た比抵抗値と拡散温度との関係を調べたところ、第４図
に示す関係が得られた。

したがって第３図及び第４図の関係から、βプラス率と
比抵抗値との間には強い相関があることがわかり、比抵
抗値を所定範囲に保持する制御、すなわち電流又は電圧
を制御することによって所望のβプラス率を１辱ること
ができる。

（実施例） めっき付着量４．５ｇ／ｋｇ　、、Ｃｕ率６４．５％に
て亜鉛めっき及び銅めっきを施した直径１．０４ｍｍφ
の鋼線を拡散処理するに当り、目標βプラス率を１５％
及び３０％とし、該βプラス率に対応する拡散温度４０
０℃及び３６０℃に鋼線温度が保持されるように、比抵
抗値を７．１０　Ｘ　１０−’Ω・ｃｍ及び６．７　Ｘ
　１０−’Ω・ｃｍに設定し、拡散処理中の比抵抗値が
設定値と一致するよう加熱電力を調節した。該制御の下
に１００００ｍの鋼線を拡散処理し、得られた鋼線から
１００ｍ間隔で試料を採取し、それぞれのβプラス率を
測定した。測定したβプラス率の平均値を表１に示す。

また同様の鋼線を比抵抗値に基づく制御なしに定電圧状
態で拡散処理する場合（比較例）についても同様の条件
にてβプラス率を測定し、その測定結果の平均値を表１
に併記する。

表１ 同表から、発明例では目標βプラス率にほぼ等しいβプ
ラス率が得られ、安定したプラス合金化が達成できるこ
とがわかる。

（発明の効果） この発明によれば、プラス合金化を高精度にコントロー
ルできるため、例えばめっき後の伸線加工時のトラブル
が著しく低減されて歩留りが向上し、さらにゴム接着性
能の優れた高品質の鋼線を安定に製造し得る。

【図面の簡単な説明】

第１図はプラス合金化の要領を示す説明図、第２図はＣ
ｕ率とβプラス率との関係を示すグラフ、 第３図は拡散温度とβプラス率との関係を示すグラフ、 第４図は比抵抗値と拡散温度との関係を示すグラフ、で
ある。 １・・・通電用プーリー２・・・定電圧装置３・・・電
流測定用クランプ　　４・・・電流測定器５・・・電位
測定用プーリー６・・・電位測定器７・・・演算、制御
装置　　　　訃・・鋼線第１図 Ｃμ上ヒ（％） 第３図 ＊ａ　湯Ａ　二丁ｏ（’Ｃ） 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、鋼線上に連続して亜鉛めっき及び銅めっきを交互に
   施した後、該鋼線を通電加熱し熱拡散によってめっき層
   をプラス合金化するに当り、 上記通電加熱の際の電流及び電圧を測定し、該測定値か
   ら算出した鋼線の比抵抗値が予め設定した値と一致する
   ように加熱電力を調節し、所定温度での拡散を実現する
   ことを特徴とする拡散法による鋼線のプラス合金めっき
   方法。