回火胎圈鋼絲表面化學鍍高錫青銅鍍液及其化學浸鍍方法
2023-05-16 17:28:01
回火胎圈鋼絲表面化學鍍高錫青銅鍍液及其化學浸鍍方法
【專利摘要】本發明公開了一種回火胎圈鋼絲表面化學鍍高錫青銅鍍液及其化學浸鍍方法，該鍍液由主鹽、15-65g/L穩定劑、0.01-10g/L絡合劑和溶劑組成，按照該鍍液成分比例配置化學浸鍍液並按本發明化學浸鍍方法對回火胎圈鋼絲施鍍後，能穩定控制回火胎圈鋼絲化學鍍青銅鍍層厚度為1.5-2.5μm、鍍層與回火胎圈鋼絲的質量百分比為0.15-0.80g/kg、鍍層中含錫量高達8-12%，無需使用電鍍，操作簡單，容易控制，成本低，且鍍液有一定的抗氧化性，不易渾濁，不產生酸霧，減少維護費用，鍍層效果佳。
【專利說明】回火胎圈鋼絲表面化學鍍高錫青銅鍍液及其化學浸鍍方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種化學置換鍍青銅技術中控制鍍層含錫量和鍍層重量的方法，具體涉及穩定控制回火胎圈鋼絲鍍層含錫量為8-12%的鍍液成分配比，及其在Φ0.90-1.80mmHT回火胎圈鋼絲表面化學鍍高錫青銅中的應用。
【背景技術】
[0002]胎圈鋼絲是表面鍍有均勻一致的紫銅、黃銅或青銅的高碳鋼絲，具有強度高、韌性好、疲勞性能優和良好的直線性，其與橡膠有較強的粘合力，主要用於輪胎邊緣作為增強用骨架材料，廣泛應用於輪胎生產中。自「九五」末，國際標準化組織IS0/TC17/SC17項目要求胎圈鋼絲的表面鍍層以錫青銅為主，錫青銅鍍層具有良好的耐腐蝕性能和耐熱老化性能，能更好地滿足高性能子午線輪胎的要求。
[0003]國內胎圈鋼絲表面鍍青銅技術主要有電鍍法和化學浸鍍法(置換法)。銅與錫的還原電位相差較大(銅的還原電位為+0.337 V，錫的還原電位為-0.136 V)。電鍍法多使用焦磷酸鹽、檸檬酸-錫酸鹽，只能得到低含錫量的青銅鍍層。若要電鍍高錫鍍層，則必須使用氰根離子作為絡合劑，以拉近銅和錫之間的電位差，銅錫才能共沉積在鋼絲表面。然而，由於氰化物為劇毒物質，在電鍍過程中，氰化物對人體的危害不可忽視，且汙水處理成本較高，同時鍍高錫青銅陰極電流效率低，能耗大，且電鍍設備比化學鍍設備佔地大，一次性投入大。化學浸鍍法(置換法 )具有沉積速度快，工藝簡單等特點，成為胎圈鋼絲生產的主要方向。然而化學鍍法難以控制鍍層含錫量，特別是鍍高錫青銅，所以目前國內胎圈鋼絲廠家主要生產低錫胎圈鋼絲，對高錫產品的生產熱情不高。國家知識產權局公開了 CN1359769一種無氰電鍍低錫青銅回火胎圈鋼絲的生產工藝，包括放線、矯直、鉛浴回火，①電解酸洗:將鉛浴回火後的鋼絲置入酸槽，在酸槽中進行無觸點變電極性電解酸洗，以剝離鋼絲表面的氧化膜，酸洗液的濃度為硫酸200±20g/l，酸洗溫度20~40°C，電流50~100A/根，電壓8~10V，酸洗後的鋼絲經水洗除去表面的酸；②電解鹼洗:水洗去酸後的鋼絲進入電解鹼洗槽，將鋼絲接通電解液的陽極或陰極，利用電極的極化作用，降低油溶液界面的表面張力，以便於清除油汙，該工序的工藝參數為:NaOH 40g/l Na2C03 40g/l Na3P04 30g/l，溫度50~60°C，電流50~IOOA/根(可調)，電壓6~IOv ;再經熱水洗和水洗，得到潔淨的鋼絲基體；③電鍍:將上述鋼絲基體置入電鍍槽中電鍍，電鍍液包括焦磷酸鉀、焦磷酸銅、絡合劑D、絡合劑DHl、添加劑DS組成，電鍍液中P2074+180~210g/l，Cu+219~22g/l，氨水 2g/l，有效錫 0.12 ~0.4g/l，DH12 ~4ml/，DSl ~2ml/l，Dl ~2ml/l PH8.8 ~9.4，其電鍍溫度為20~40°C，該工序中銅錫合金共同析出，形成含錫< 3%的青銅鍍層；④復膜:回火胎圈鋼絲電鍍後，經過水洗清除表面的槽液，進入復膜處理，在鋼絲表面附著一層有機薄膜，再經熱水洗，牽引，引線，包裝，即得產品。
[0004]高錫胎圈鋼絲與低錫胎圈鋼絲相比，含錫量大幅提高，達到鋼絲與橡膠的最佳粘合，能增強鋼絲與橡膠的抽出力，在輪胎裡不易老化，提高輪胎的質量，延長輪胎的使用壽命。因此需要開發一種能穩定控制化學鍍高錫青銅中鍍層含錫量的方法。
【發明內容】
[0005]本發明的目的在於克服上述不足，提供一種能夠穩定控制回火胎圈鋼絲化學鍍錫青銅鍍層中含錫量高達8-12%的鍍液及其化學浸鍍方法。
[0006]本發明是通過如下技術方案來實現的:
回火胎圈鋼絲表面化學鍍高錫青銅鍍液，由主鹽、15-65g/L穩定劑、0.01-10 g/L絡合劑和溶劑組成，所述的主鹽為10-40g/L五水硫酸銅和0.6-1.5g/L硫酸亞錫，所述的穩定劑為98%濃硫酸，所述的絡合劑至少含有一種基於有絡合金屬離子作用的有機配位體，所述的溶劑為去離子水。主鹽提供胎圈鋼絲表面鍍青銅鍍層所需的二價銅離子和二價錫離子。Cu/Sn比值可根據需要得到的含錫量和鍍層重量的要求通過調整主鹽濃度來確定。所述穩定劑為98%濃硫酸，其含量為15-65g/L，能提高溶液的電導率，提供大量的氫離子，維持鍍液的PH值，防止銅離子的水解生成氧化亞銅或其他鹼式鹽類沉澱，對錫離子的水解也有一定的抑制作用。絡合劑用以減小銅離子、錫離子的有效濃度，降低銅離子的還原電位，使青銅鍍層的結晶細緻。所述溶劑為去離子水，純淨、不含其它雜質以保證鍍液的穩定性。
[0007]所述的絡合劑為硫代醯胺類化合物和單、雙、三和/或多羥基羧酸。
[0008]所述的絡合劑為硫脲、氨基硫脲、乙烯基硫脲、丙烯基硫脲、乙二胺四乙酸、草酸、檸檬酸、酒石酸和/或一種其衍生物。
[0009]所述的五水硫酸銅的濃度為15_35g/L。所述五水硫酸銅濃度可根據所需鍍層重量調節。
[0010]所述的五水硫酸 銅的濃度為20-25g/L。所述硫酸亞錫濃度可根據所需鍍層含錫量調節。
[0011]所述的硫酸亞錫的濃度為0.8-1.5g/L。
[0012]五水硫酸銅和硫酸亞錫的質量之比即Cu/Sn比值，優選為10 ( Cu/Sn比值≤30。
[0013]15 ≤ Cu/Sn 比值≤ 25。
[0014]回火胎圈鋼絲表面化學浸鍍高錫青銅的方法，包括以下步驟:
①、按照權利要求1、2、3、4、5、6或7所述的回火胎圈鋼絲表面化學鍍高錫青銅鍍液成分比例配置化學浸鍍液；
②、將回火胎圈鋼絲完全浸沒於鍍液中以120-300m/min的線速度運行施鍍，施鍍時間為2-5 S，鍍液工作溫度為25-45°C
③、施鍍後的回火胎圈鋼絲從鍍槽中出來後以去離子水衝洗，再烘乾。
[0015]施鍍過程中產生的Fe2+濃度≤30 g/L。
[0016]所述的回火胎圈鋼絲為Φ0.90-1.80 mmHT。
[0017]所述的回火胎圈鋼絲表面鍍層厚度為1.5-2.5 μπι，鍍層與回火胎圈鋼絲的質量百分比為0.15-0.80 g/kg，鍍層中含錫的質量百分比為8-12 %。
[0018]本發明與現有技術相比具有如下有益效果:
本發明提供了一種回火胎圈鋼絲表面化學鍍高錫青銅鍍液及其化學浸鍍方法，按照該鍍液成分比例配置化學浸鍍液並按本發明化學浸鍍方法對回火胎圈鋼絲施鍍後，能穩定控制回火胎圈鋼絲化學鍍青銅鍍層厚度為1.5-2.5 μ m、鍍層與回火胎圈鋼絲的質量百分比為0.15-0.80 g/kg、鍍層中含錫量高達8-12%，無需使用電鍍，操作簡單，容易控制，成本低，且鍍液有一定的抗氧化性，不易渾濁，不產生酸霧，減少維護費用，鍍層效果佳。
【具體實施方式】
[0019]以下對本發明的【具體實施方式】作進一步詳細描述。
[0020]實施例1:
將五水硫酸銅、硫酸亞錫、穩定劑、絡合劑按表1組成與去離子水配製成5 L鍍液於鍍槽中，鍍液工作溫度控制為40±2°C範圍；
【權利要求】
1.回火胎圈鋼絲表面化學鍍高錫青銅鍍液，由主鹽、15-65g/L穩定劑、0.01-10g/L絡合劑和溶劑組成，所述的主鹽為10-40g/L五水硫酸銅和0.6-1.5g/L硫酸亞錫，所述的穩定劑為98 %濃硫酸，所述的絡合劑至少含有一種基於有絡合金屬離子作用的有機配位體，所述的溶劑為去離子水。
2.根據權利要求1所述的回火胎圈鋼絲表面化學鍍高錫青銅鍍液，其特徵在於:所述的絡合劑為硫代醯胺類化合物和單、雙、三和/或多羥基羧酸。
3.根據權利要求2所述的回火胎圈鋼絲表面化學鍍高錫青銅鍍液，其特徵在於:所述的絡合劑為硫脲、氨基硫脲、乙烯基硫脲、丙烯基硫脲、乙二胺四乙酸、草酸、檸檬酸、酒石酸和/或一種其衍生物。
4.根據權利要求1所述的回火胎圈鋼絲表面化學鍍高錫青銅鍍液，其特徵在於:所述的五水硫酸銅的濃度為15-35g/L。
5.根據權利要求4所述的回火胎圈鋼絲表面化學鍍高錫青銅鍍液，其特徵在於:所述的五水硫酸銅的濃度為20-25g/L。
6.根據權利要求1所述的回火胎圈鋼絲表面化學鍍高錫青銅鍍液，其特徵在於:所述的硫酸亞錫的濃度為0.8-1.5g/L。
7.根據權利要求1所述的回火胎圈鋼絲表面化學鍍高錫青銅鍍液，其特徵在於:五水硫酸銅和硫酸亞錫的質量之比即Cu/Sn比值，優選為10 ≤ Cu/Sn比值≤30。
8.根據權利要求7所述的回火胎圈鋼絲表面化學鍍高錫青銅鍍液，其特徵在於:15 ≤Cu/Sn 比值≤ 25。
9.回火胎圈鋼絲表面化學浸鍍高錫青銅的方法，包括以下步驟: ①、按照權利要求1、2、3、4、5、6、7或8所述的回火胎圈鋼絲表面化學鍍高錫青銅鍍液成分比例配置化學浸鍍液； ②、將回火胎圈鋼絲完全浸沒於鍍液中以120-300m/min的線速度運行施鍍，施鍍時間為2-5s，鍍液工作溫度為25-45°C ③、施鍍後的回火胎圈鋼絲從鍍槽中出來後以去離子水衝洗，再烘乾。
10.根據權利要求9所述的回火胎圈鋼絲表面化學浸鍍高錫青銅的方法，其特徵在於:施鍍過程中產生的Fe2+濃度< 30 g/L。
11.根據權利要求10所述的回火胎圈鋼絲表面化學浸鍍高錫青銅的方法，其特徵在於:所述的回火胎圈鋼絲為Φ0.90-1.80 mmHT。
12.根據權利要求11所述的回火胎圈鋼絲表面化學浸鍍高錫青銅的方法，其特徵在於:所述的回火胎圈鋼絲表面鍍層厚度為1.5-2.5 μ m，鍍層與回火胎圈鋼絲的質量百分比為0.15-0.80 g/kg，鍍層中含錫的質量百分比為8-12%。
【文檔編號】C23C18/48GK103924225SQ201410030324
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2014年1月23日 優先權日:2014年1月23日
【發明者】劉錦蘭, 姚利麗, 華欣, 倪自飛, 鄧偉, 王萬林, 董小帥 申請人:江蘇興達鋼簾線股份有限公司