專利名稱：：適用于胎圈鋼絲表面化學置換鍍高錫青銅鍍層的鍍液的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種適用于胎圈鋼絲表面化學置換鍍高錫青銅鍍層的鍍液。屬于子午線輪胎胎圈鋼絲生產(chǎn)領(lǐng)域。(二)
背景技術(shù)：
：胎圈鋼絲具有強度高、韌性好、疲勞性能優(yōu)以及良好的直線性，主要用于輪胎邊緣作為增強用骨架材料，通常由高碳鋼盤條拉拔而成。為了進一步提高胎圈鋼絲的防銹性能、抗熱老化性能以及與橡膠之間的結(jié)合力，胎圈鋼絲表面通常需要進行鍍覆處理。胎圈鋼絲國際標準(IS0/TC17/SC17)中提出了三種鍍層成分，包括紫銅、低錫青銅(錫含量<3%)和高錫青銅(錫含量>3%)。其中由于錫青銅鍍層具有更好的性能而逐漸取代紫銅鍍層。目前國內(nèi)胎圈鋼絲表面鍍青銅技術(shù)主要有電鍍法和化學置換鍍法。其中化學置換鍍錫青銅方法具有沉積速度快，與橡膠粘合力好，工藝簡單等特點，成為銅胎圈鋼絲生產(chǎn)的主要方向。但是化學置換鍍錫青銅時，由于鍍液中存在Sn2+離子的氧化和水解問題，使得鍍液容易出現(xiàn)偏錫酸鹽渾濁而過早失效，導致鍍層性能不穩(wěn)定、表面質(zhì)量差以及生產(chǎn)成本的增加，并且這種問題隨著鍍液中Sn2+含量越大而越嚴重。目前文獻報道的化學置換鍍錫青銅方法主要是針對低錫青銅胎圈鋼絲生產(chǎn)，存在鍍液穩(wěn)定性較低宋為，王寶玉?；冨a青銅回火胎圈鋼絲生產(chǎn)工藝技術(shù)。金屬制品，2002，28(2):17-19;回火胎圈鋼絲化學鍍錫青銅工藝研究，李曉煜，王寶玉，李居強，岳劍平，陶善龍。金屬制品，2002，26(6):5-8;胎圈鋼絲化鍍錫青銅工藝研究，仝奎，竇光聚，金屬制品，2002，28(6)4-6；化學置換鍍錫青銅工藝研究。馮紹彬，馮麗婷，金屬制品，2000，26(6):7-9和鍍液成分復雜且成本高何明威，李文娟，劉輕輕。一種鍍青銅添加劑及其制備方法和在胎圈鋼絲鍍青銅中的應(yīng)用，ZL200310116690.9等問題，因此需要開發(fā)出一種高穩(wěn)定性、低成本、鍍層表面均勻光滑質(zhì)量高的且適合于胎圈鋼絲化學置換度高錫青銅的鍍液配方，從而滿足胎圈鋼絲生產(chǎn)需要。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于克服上述不足，提供一種能抑制Sn2+離子的氧化和水解、鍍層表面均勻光滑、質(zhì)量高的適用于胎圈鋼絲表面化學置換鍍高錫青銅鍍層的鍍液。本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的一種適用于胎圈鋼絲表面化學置換鍍高錫青銅鍍層的鍍液，其特征在于所述鍍液由主鹽、活化劑、穩(wěn)定劑、輔助劑和水五部分所組成主鹽主鹽是用來提供在胎圈鋼絲表面沉積錫青銅鍍層所需的Cu2+、Sn2+離子，由五水硫酸銅和硫酸亞錫兩種硫酸鹽組成為了控制鍍層重量及錫含量，其中五水硫酸銅含量為1030g/L，硫酸亞錫為520g/L，并且五水硫酸銅與硫酸亞錫質(zhì)量之比保持在1.02.5范圍內(nèi)?；罨瘎┗罨瘎┦怯脕砘罨摻z表面，利于Cu2+、Sn2+離子通過置換反應(yīng)沉積在胎圈鋼絲表面。為了配合主鹽成分特點以及抑制Cu2+、Sn2+離子水解，使用98%濃硫酸，其含量為100-160g/L。穩(wěn)定劑穩(wěn)定劑是用來阻止或延緩Sn2+離子發(fā)生水解，從而提高鍍液穩(wěn)定性。采用異煙酸、天冬氨酸、酒石酸、檸檬酸和抗壞血酸五種成分按(0.10.2)(0.51)(0.51)(0.51)(0.010.05)質(zhì)量之比混合而成，其含量為20-40g/L。穩(wěn)定劑五種成分均為酸性，可進一步提高整個體系的酸度，從而抑制水解；另外，可以與Sn2+離子形成絡(luò)合物，降低可被氧化的Sn2+離子的數(shù)量。根據(jù)少量多元的添加原則，多組分協(xié)同添加要比單一組分添加效果更為顯著，而且可以減少單一組分的添加量。輔助劑采用十二烷基苯磺酸鈉、對苯二酚、鄰苯二酚、間苯二酚和聚乙二醇4000五種成分按(0.51)(0.050.1)(0.050.1)(0.050.1)(0.10.2)質(zhì)量之比混合而成，其含量為l-10g/L。輔助劑是用來調(diào)節(jié)Cu2+、Sn2+離子沉積速度，抑制三維晶核形成及長大，獲得均勻光滑的高質(zhì)量鍍層，同時也能起到進一步提高鍍液穩(wěn)定性的作用。根據(jù)少量多元的添加原則，多組分協(xié)同添加要比單一組分添加效果更為顯著，而且可以減少單一組分的添加量。與以往的胎圈鋼絲表面化學置換鍍高錫青銅鍍層的鍍液相比，本發(fā)明的有益效果是1、能抑制Sn2+離子的氧化和水解，提高鍍液的穩(wěn)定性，可以防止鍍液出現(xiàn)偏錫酸鹽渾濁而出現(xiàn)過早失效問題。2、可獲得均勻光滑的高質(zhì)量鍍層。3、本發(fā)明鍍液使用的各組分市場上易于購得，成本較低，能夠滿足胎圈鋼絲生產(chǎn)需要。圖1為按實施例1生產(chǎn)的胎圈鋼絲表面掃描電鏡照片。圖2為對應(yīng)圖1的能譜面分析圖。具體實施例方式實施例表1所示為目前國內(nèi)部分輪胎企業(yè)對鍍高錫青銅胎圈鋼絲涂層的性能要求。表1目前部分鍍高錫青銅胎圈鋼絲產(chǎn)品的鍍層性能要求<table>tableseeoriginaldocumentpage4</column></row><table>穩(wěn)定劑由異煙酸、天冬氨酸、酒石酸、檸檬酸、抗壞血酸按0.10.80.80.80.02質(zhì)量之比配制。輔助劑由十二烷基苯磺酸鈉、對苯二酚、鄰苯二酚、間苯二酚、聚乙二醇4000按0.80.080.080.080.15質(zhì)量之比配制。實施例1將五水硫酸銅、硫酸亞錫、98%濃硫酸、穩(wěn)定劑及輔助劑按表2比例加水配置成5m3槽液，槽液溫度控制在30士3°C范圍內(nèi)。表2鍍液成分<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>將直徑為0.95mm鋼絲的預鍍胎圈鋼絲經(jīng)堿洗、酸洗及水洗后，以380m/min速度在鍍槽中進行施鍍，施鍍時間約為1.9s。經(jīng)清洗后，按照行業(yè)標準方法測試鋼絲鍍層性能如表3。表3胎圈鋼絲鍍層性能鋼絲直徑放線速度施鍍時間附膠率粘合力鍍層重Sn含量(mm)(m/min)⑷(%)(N)量(g/kg)(%)0.953801.9857700.466.3另取該鍍液5L，置于30士3°C車間環(huán)境內(nèi)，鍍液能在60天內(nèi)保持清澈，且仍具有鍍覆能力，表明鍍液具有良好的穩(wěn)定性。實施例2將五水硫酸銅、硫酸亞錫、98%濃硫酸、穩(wěn)定劑及輔助劑按表4組成加水配置成5m3槽液，槽液溫度控制在30士3°C范圍內(nèi)。表4鍍液成分五水硫酸銅硫酸亞錫98%濃硫酸穩(wěn)定劑輔助劑—“20g/L15g/L120g/L20g/L5g/L將直徑為1.55mm鋼絲的預鍍胎圈鋼絲經(jīng)堿洗、酸洗及水洗后，以220m/min速度在鍍槽中進行施鍍，施鍍時間約為3.3s，經(jīng)清洗，按照行業(yè)標準方法測試鋼絲性能如表5所7J\ο表5胎圈鋼絲鍍層性能<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>另取該鍍液5L，置于30士3°C車間環(huán)境內(nèi)，鍍液能在60天內(nèi)保持清澈，且仍具有鍍覆能力，表明鍍液具有良好的穩(wěn)定性。實施例3將五水硫酸銅、硫酸亞錫、98%濃硫酸、穩(wěn)定劑及輔助劑按表6組成加水配置成5m3槽液，槽液溫度控制在30士3°C范圍內(nèi)。表6鍍液成分五水硫酸銅硫酸亞錫98%濃硫酸穩(wěn)定劑輔助齊「~2Qg/LlOg/L120g/L30g/L5g/L將直徑為1.60mm鋼絲的預鍍胎圈鋼絲經(jīng)堿洗、酸洗及水洗后，以190m/min速度在鍍槽中進行施鍍，施鍍時間約為3.6s，經(jīng)清洗，按照行業(yè)標準方法測試鋼絲鍍層性能如表7所示。表7胎圈鋼絲鍍層性能鋼絲直徑放線速度施鍍時間附膠率粘合力鍍層重量Sn含量(mm)(m/min)(s)(>%)(N)(g/kg)(%)1.602003.69218600.318.7另取該鍍液5L，置于30士3°C車間環(huán)境內(nèi)，鍍液能在60天內(nèi)保持清澈，且仍具有鍍覆能力，表明鍍液具有良好的穩(wěn)定性。實施例4將五水硫酸銅、硫酸亞錫、98%濃硫酸、穩(wěn)定劑及輔助劑按表8組成加水配置成5m3槽液，槽液溫度控制在30士3°C范圍內(nèi)。表8鍍液成分五水硫酸銅硫酸亞錫98%濃硫酸穩(wěn)定劑輔助劑30g/L20g/L160g/L40g/L5g/L將直徑為1.83mm的預鍍胎圈鋼絲經(jīng)堿洗、酸洗及水洗后，以160m/min運行速度在鍍槽中進行施鍍，施鍍時間約為4.5s，之后經(jīng)清洗，按照行業(yè)標準方法測試鋼絲性能如表9所示表9胎圈鋼絲鍍層性能鋼絲直徑放線速度施鍍時附膠率粘合力鍍層重量Sn含量(％)(mm)(m/min)間(s)(>%)(N)(g/kg)1.831604.5909700.2911.5另取該鍍液5L，置于30士3°C車間環(huán)境內(nèi)，鍍液能在60天內(nèi)保持清澈，且仍具有鍍覆能力，表明鍍液具有良好的穩(wěn)定性。圖1為按實施例1生產(chǎn)的胎圈鋼絲表面掃描電鏡照片。從圖1可以看出，鍍層表面光滑均勻，質(zhì)量良好。圖2為對應(yīng)圖1的能譜面分析。圖2中出現(xiàn)了對應(yīng)Cu、Sn的特征峰，表明鍍液能夠在胎圈鋼絲表面沉積錫青銅鍍層.權(quán)利要求一種適用于胎圈鋼絲表面化學置換鍍高錫青銅鍍層的鍍液，其特征在于所述鍍液由主鹽、活化劑、穩(wěn)定劑、輔助劑和水五部分所組成主鹽由五水硫酸銅和硫酸亞錫兩種硫酸鹽組成，其中五水硫酸銅含量為10～30g/L，硫酸亞錫為5～20g/L，并且五水硫酸銅與硫酸亞錫質(zhì)量之比保持在1.0～2.5范圍內(nèi)；活化劑使用98％濃硫酸，其含量為100-160g/L；穩(wěn)定劑采用異煙酸、天冬氨酸、酒石酸、檸檬酸和抗壞血酸五種成分按0.1～0.2∶0.5～1∶0.5～1∶0.5～1∶0.01～0.05質(zhì)量之比混合而成，其含量為20-40g/L；輔助劑采用十二烷基苯磺酸鈉、對苯二酚、鄰苯二酚、間苯二酚和聚乙二醇4000五種成分按0.5～1∶0.05～0.1∶0.05～0.1∶0.05～0.1∶0.1～0.2質(zhì)量之比混合而成，其含量為1-10g/L。全文摘要本發(fā)明涉及一種適用于胎圈鋼絲表面化學置換鍍高錫青銅鍍層的鍍液，由主鹽、活化劑、穩(wěn)定劑、輔助劑和水五部分所組成主鹽由五水硫酸銅和硫酸亞錫兩種硫酸鹽組成，其中五水硫酸銅含量為10～30g/L，硫酸亞錫為5～20g/L，并且五水硫酸銅與硫酸亞錫質(zhì)量之比保持在1.0～2.5范圍內(nèi)；活化劑使用98％濃硫酸，其含量為100-160g/L；穩(wěn)定劑采用異煙酸、天冬氨酸、酒石酸、檸檬酸和抗壞血酸五種成分按0.1～0.2∶0.5～1∶0.5～1∶0.5～1∶0.01～0.05質(zhì)量之比混合而成，其含量為20-40g/L；輔助劑采用十二烷基苯磺酸鈉、對苯二酚、鄰苯二酚、間苯二酚和聚乙二醇4000五種成分按0.5～1∶0.05～0.1∶0.05～0.1∶0.05～0.1∶0.1～0.2質(zhì)量之比混合而成，其含量為1-10g/L。本發(fā)明鍍液的穩(wěn)定性高。文檔編號C23C18/48GK101824612SQ20101018305公開日2010年9月8日申請日期2010年5月24日優(yōu)先權(quán)日2010年5月24日發(fā)明者喻杰,徐一銘,徐勝良,程杰,邱利斌,陸海申請人:張家港市勝達鋼繩有限公司