一种胎圈钢丝及制造方法与流程

1.本发明涉及橡胶制品技术领域，具体涉及一种胎圈钢丝及制造方法。


背景技术：

2.子午线轮胎一般由胎冠、胎侧、胎圈构成，胎圈箍紧在轮辋上，给轮胎胎体提供了支撑点，承载着胎体的外向膨胀压力和轮胎转弯行驶中的横向作用力。胎圈由钢丝圈和胎圈包布等组成，用于制作钢丝圈的钢丝即为胎圈钢丝。胎圈钢丝要求具有高强度、粘合性能优异等特性。胎圈钢丝有圆形截面、矩形截面、多边形截面等，其中圆形截面的胎圈钢丝较为常见。胎圈钢丝表面一般需要覆盖锡青铜镀层，也有覆盖黄铜镀层或锌层等，以提高胎圈钢丝和橡胶的粘合力。胎圈钢丝也会在表面涂覆树脂涂层，来进一步提高胎圈钢丝和橡胶的粘合力。胎圈钢丝与橡胶的粘合性能不仅取决于钢丝，与橡胶配方也有着密切关系。当橡胶配方一定时，通常通过胎圈钢丝表面状况、镀层成分、镀层厚度、涂层成分的控制来保证和提高粘合力。然而，高性能轮胎仍然需要更高的粘合性能的胎圈钢丝。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种粘合性能良好的胎圈钢丝及制造方法。
4.为实现上述目的，本发明公开了一种胎圈钢丝，所述胎圈钢丝的基体表层的碳含量是基体的碳含量的1.01～1.50倍。
5.所述胎圈钢丝的基体表层的碳含量由外至内呈梯度递减分布。
6.其中，胎圈钢丝的基体表层指的是在镀层或涂层以下，从钢丝表面到大约0.1μm深度的区间。基体表层以下为基体内层。基体包括基体表层和基体内层。由于基体表层的区间占基体的比例很小，因此基体的碳含量近似等于基体内层的碳含量。
7.胎圈钢丝的基体表层的碳含量低于基体碳含量的1.01倍，对钢丝与橡胶的粘合性能的影响不明显。胎圈钢丝的基体表层的碳含量高于基体碳含量的1.50倍，会影响镀层与钢丝基体的结合，从而不利于钢丝与橡胶粘合。
8.作为优选方案，所述胎圈钢丝的基体材料的碳含量为0.60～1.00wt％。基体材料的碳含量低于0.60％，会减弱基体表层的碳含量增加的效果，同时会使得胎圈钢丝的强度偏低。基体材料的碳含量高于1.00％，会导致胎圈钢丝的塑性变差。
9.作为优选方案，所述胎圈钢丝的基体表面覆盖有铜合金镀层。铜合金镀层包括锡青铜镀层、黄铜镀层等。
10.作为优选方案，所述铜合金镀层的厚度为0.05～0.20μm。镀层的厚度低于0.05μm，会使得镀层对增强钢丝与橡胶的粘合性能的作用会被减弱。镀层的厚度高于0.20μm，会阻碍基体表层的碳元素与橡胶反应。
11.本发明还公开了一种制造所述胎圈钢丝的制造方法，包括：
12.s1:对钢丝加工得到预定线径；
13.s2:对钢丝进行回火处理；
14.s3:对钢丝进行表面增碳处理，使得钢丝的基体表层的碳含量是基体的碳含量的1.01～1.50倍；
15.s4:对钢丝清洗后再镀覆镀层得到成品胎圈钢丝；
16.其中s3的步骤也可以在s2之前进行。
17.作为优选方案，s3步骤中的表面增碳处理为电化学酸洗。电化学酸洗通过钢丝表层的铁与酸反应，洗去钢丝表层的铁，从而使得钢丝表层的碳含量高于钢丝基体的碳含量。
18.作为优选方案，s3步骤中的表面增碳处理为表面渗碳处理，所述表面渗碳处理的温度不高于250℃。表面渗碳处理的温度高于250℃，会导致胎圈钢丝强度大幅降低。
19.本发明的有益效果：通过表面增碳处理，本发明的胎圈钢丝具有更高的粘合力。
附图说明
20.图1是本发明的胎圈钢丝的截面示意图；
21.其中：10-胎圈钢丝，11-镀层或涂层，12-基体表层，13-基体内层。
具体实施方式
22.下面结合具体实施例对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
23.发明人发现，胎圈钢丝基体表层有一定量的碳含量富集，可以显着提高胎圈钢丝与橡胶的粘合性能。基于此，本发明提供了一种胎圈钢丝。
24.如图1所示，一种胎圈钢丝10，包括基体，所述基体包括胎圈钢丝的基体内层13和胎圈钢丝的基体表层12。
25.基体表层12的深度大约为0.1μm。由于基体表层12的区间占基体的比例很小，因此基体的碳含量近似等于基体内层13的碳含量。
26.其中，胎圈钢丝的基体表层12的碳含量是基体的碳含量的1.01～1.50倍。
27.胎圈钢丝的基体表层12的碳含量由外至内呈梯度递减分布。
28.胎圈钢丝的基体材料的碳含量为0.60～1.00wt％。
29.如图1所示，胎圈钢丝的基体表面还覆盖有镀层或涂层11，例如铜合金镀层。铜合金镀层的厚度为0.05～0.20μm。
30.通过钢丝表面增碳处理，可以增加胎圈钢丝基体表层12的碳含量。增碳处理包含但不限于电化学酸洗、低温表面渗碳处理等方式。
31.实施例1-3
32.实施例1-3为1.65mm胎圈钢丝，其制造流程为，把碳含量为0.72wt％的5.50mm盘条拉拔为1.65mm，然后在中频炉采用20kw功率进行回火处理，再采用50a/dm2电流的电解硫酸洗进行钢丝基体表层增碳处理，最后镀覆锡青铜镀层。胎圈钢丝的基体的碳含量为0.72wt％，通过调整不同的电解硫酸洗时间，得到不同的基体表层碳含量的样品。其中实施例1的基体表层的碳含量为0.85wt％，基体表层的碳含量是基体的碳含量的1.18倍；实施例2的基体表层的碳含量为0.75wt％，基体表层的碳含量是基体的含量的1.04倍；实施例3的基体表层的碳含量为1.05wt％，基体表层的碳含量是基体的含量的1.46倍。
33.对于制造相同规格的比较例1的1.65mm胎圈钢丝，基体表层和基体的碳含量均为
0.72wt％。实施例1-3和现有技术的对比例进行比较试验，试验结果见表1。
34.表1
[0035][0036]
从表1可以看出，本实施例1-3与比较例1相比具有更高的粘合力。
[0037]
实施例4
[0038]
实施例4为2.00mm胎圈钢丝，其制造流程为，把碳含量为0.82wt％的5.50mm盘条拉拔为2.00mm，然后在150℃进行表面渗碳处理，再在中频炉采用25kw功率进行回火处理，最后镀覆锡青铜镀层。胎圈钢丝的基体的碳含量为0.82wt％，基体表层的碳含量为1.15wt％，基体表层的碳含量是基体的碳含量的1.40倍。
[0039]
对于制造相同规格的比较例2的2.00mm胎圈钢丝，基体表层和基体的碳含量均为0.82wt％。本实施例和现有技术的对比例进行比较试验，试验结果见表2。
[0040]
表2
[0041][0042]
从表2可以看出，本实施例4与比较例2相比具有更高的粘合力。
[0043]
通过以上实施例可以看出，通过表面增碳处理，本发明的胎圈钢丝具有更高的粘合力。
[0044]
本发明的胎圈钢丝可以应用于橡胶制品，包括轮胎、胶管等。
[0045]
以上已以较佳实施例公布了本发明，然其并非用以限制本发明，凡采取等同替换或等效变换的方案所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。