激光冲击与化学镀锡青铜结合处理钢丝表面的方法技术

技术编号:17794569 阅读:31 留言:0更新日期:2018-04-25 18:00
本发明专利技术涉及一种激光冲击与化学镀锡青铜结合处理钢丝表面的方法,其特征是,包括以下步骤:(1)预处理:选取回火处理后的钢丝,进行清洗、烘干及风冷却;(2)激光冲击强化:进行激光冲击强化处理,将激光对准钢丝表面,并采用流水为约束层,吸收层采用铝箔;(3)酸洗:在化学镀锡青铜前,需进行混合酸洗,采用普通酸洗和电解酸洗混合酸洗;(4)化学镀:清洗干净,烘干之后,将钢丝置入化学镀液中进行化学镀,在表面形成一层铜层,并用清水冲洗后烘干。本发明专利技术不仅钢丝的机械性能提高了,而且钢丝的耐蚀性也得到了加强,再结合化学镀青铜的方法进一步提高钢丝耐蚀性,又保留了钢丝与橡胶的粘合力;有效保证了胎圈钢丝在轮胎中的使用质量。

Laser shock processing combined with electroless tin bronze for surface treatment of steel wire

The invention relates to a method of combining laser shock and electroless tin bronze to treat a steel wire surface, which includes the following steps: (1) preprocessing: selecting steel wire after tempering, cleaning, drying and wind cooling; (2) laser shock strengthening: laser shock strengthening treatment and laser alignment of steel wire table Surface, and using water as a constraint layer, the absorption layer uses aluminum foil; (3) pickling: before the chemical tin plating bronze, the need for mixed acid washing, the use of ordinary acid washing and electrolysis acid washing mixed acid washing; (4) chemical plating: after cleaning, drying, the steel wire into a chemical plating bath to form a layer of copper layer on the surface. And then rinse with clean water and dry it. The invention not only improves the mechanical properties of the steel wire, but also strengthens the corrosion resistance of the steel wire. The corrosion resistance of the steel wire is further improved by the method of electroless plating bronze, and the adhesive force of the steel wire and rubber is retained, and the use quality of the bead wire in the tire is effectively guaranteed.

【技术实现步骤摘要】
激光冲击与化学镀锡青铜结合处理钢丝表面的方法
本专利技术涉及一种激光冲击与化学镀锡青铜结合处理钢丝表面的方法,属于金属表面改性

技术介绍
胎圈钢丝的主要失效形式—疲劳及腐蚀均始源于钢丝表面,因此,钢丝的表面状态直接影响钢丝的综合性能。而工业上针对金属的表面保护普遍采用的方法就是利用物理、化学或电化学法来形成保护层,包括有:金属的磷化处理、金属涂层与非金属涂层等。其中,金属涂层的形成包括:电镀、化学镀、热浸镀等。目前,化学镀铜层因其具有一定的抗氧化性和耐腐蚀性及与橡胶之间的粘合力且此法的沉积速率快、工艺简单等优势被普遍用于胎圈钢丝的生产中。胎圈钢丝生产中的化学镀铜原理是钢基Fe与硫酸铜中的铜离子置换,铁在酸液中快速溶解,铜在钢丝表面快速沉积而形成的铜层。而这一过程会因表面清洗或镀液的工艺控制等因素,导致生成的置换铜层间隙较大;并且整个化镀过程时间较短,生成的镀层厚度也较薄。镀铜层间隙较大与镀铜层的厚度较薄这两者会共同导致大气环境下一些腐蚀介质或者氧气等很容易接触到钢丝基体,发生腐蚀反应致使整个镀层的耐蚀性相对较差,钢丝表面易生成铁锈或腐蚀坑。腐蚀坑及铁锈的存在不仅影响钢丝产品的外观更是影响轮胎的质量。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术中存在的不足,提供一种激光冲击与化学镀锡青铜结合处理钢丝表面的方法,通过激光冲击技术不仅钢丝的机械性能提高了,而且钢丝的耐蚀性也得到了加强,再结合化学镀青铜的方法进一步提高钢丝耐蚀性,又保留了钢丝与橡胶的粘合力;有效保证了胎圈钢丝在轮胎中的使用质量。按照本专利技术提供的技术方案,所述激光冲击与化学镀锡青铜结合处理钢丝表面的方法,其特征是,包括以下步骤:(1)预处理:选取回火处理后的钢丝,进行清洗、烘干及风冷却;(2)激光冲击强化:进行激光冲击强化处理,将激光对准钢丝表面,并采用流水为约束层,吸收层采用铝箔;(3)酸洗:在化学镀锡青铜前,需进行混合酸洗,采用普通酸洗和电解酸洗混合酸洗;(4)化学镀:清洗干净,烘干之后,将钢丝置入化学镀液中进行化学镀,在表面形成一层铜层,并用清水冲洗后烘干。进一步地,所述钢丝直径规格为0.9-2.0mm。进一步地,所述步骤(2)采用的激光器的波长为1064nm,脉宽为20ns,能量为2J,有效光斑直径为3mm-10mm,激光光斑采用无间隔连续重叠排列,相邻光斑覆盖率为50%。进一步地,所述混合酸洗的普通酸洗为硫酸洗,硫酸浓度为150-250g/L,酸温为45-55℃,酸洗时间为2-3.1s;电解酸洗为硫酸电解酸洗,硫酸浓度为180-260g/L,酸温为30-50℃,电压为3-6V,电解酸洗时间为1.5-2s。进一步地,所述化学镀液由五水硫酸铜、硫酸亚锡、浓硫酸、稳定剂和辅助剂组成,五水硫酸铜的浓度为10-30g/L,硫酸亚锡的浓度为5-20g/L,浓硫酸的浓度为120-160g/L,稳定剂的浓度为20-40g/L,辅助剂的浓度为5g/L,化学镀液温度为5-60℃。进一步地,所述化学镀的时间为1-6秒。进一步地,所述化学镀后的烘干温度为140℃。本专利技术所述激光冲击与化学镀锡青铜结合处理钢丝表面的方法,采用激光冲击与化学镀相结合,能够同时提高钢丝的机械性能和耐蚀性能,并获得一定抗氧化性、耐腐蚀性及与橡胶之间的良好的粘合力。两种工艺的结合能够进一步提高钢丝的耐蚀性,获得比单一化镀更好的耐蚀性,保护钢丝不受锈蚀;又有效提高了钢丝的耐疲劳与耐摩擦等机械性能,保证了胎圈钢丝的使用质量。附图说明图1为激光冲击时钢丝内部受力图。图2为结束激光冲击后的钢丝内部受力图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术作进一步说明。激光冲击强化技术是一种能有效提高金属材料的抗疲劳、耐磨损和抗腐蚀能力的高新技术,且具有非接触、无热影响区、可控性强以及强化效果显著等突出优点。其原理是利用强激光束产生的等离子冲击波,将金属表层的残余拉应力转变为高幅值的残余压应力,残余压应力会降低交变载荷中的拉应力水平,使平均应力水平下降,从而降低疲劳裂纹的萌生;激光冲击的脉冲能量较高,能有效细化金属表层晶粒,提高金属的耐腐蚀能力;表层压应力及晶粒的细化能有效减少磨损坑的数量。实施例一:一种激光冲击与化学镀锡青铜结合处理钢丝表面的方法,包括以下步骤:(1)预处理:选取回火处理后的钢丝,钢丝直径规格为1.55mm,进行清洗、烘干及风冷却;(2)激光冲击强化:进行激光冲击强化处理,将激光对准钢丝表面,并采用流水为约束层,吸收层采用铝箔,激光器采用波长λ=1064nm,脉宽τ=20ns,能量Q=2J,有效光斑直径为3mm-10mm,激光光斑采用无间隔连续重叠排列,相邻光斑覆盖率为50%;如图1、图2所示为激光冲击及结束激光冲击后的钢丝内部受力图,当激光冲击时,产生高压冲击波,作用于金属表面并向内部传播产生拉应力;而激光结束后钢丝内部产生压应力,有效缓解疲劳和提高耐蚀性能;(3)酸洗:在化学镀锡青铜前,需进行混合酸洗,采用普通酸洗和电解酸洗混合酸洗;所述混合酸洗的普通酸洗为硫酸洗,硫酸浓度为150g/L,酸温为45℃,酸洗时间为2s;电解酸洗为硫酸电解酸洗,硫酸浓度为180g/L,酸温为30℃,电压为3V,电解酸洗时间为1.5s;(4)化学镀:清洗干净,烘干之后,将钢丝置入化学镀液中进行1秒的化学镀,在表面形成一层铜层,并用清水冲洗后烘干,烘干温度为140℃;所述化学镀液由五水硫酸铜、硫酸亚锡、浓硫酸、稳定剂和辅助剂组成,五水硫酸铜的浓度为10g/L,硫酸亚锡的浓度为5g/L,浓硫酸的浓度为120g/L,稳定剂的浓度为20g/L,辅助剂的浓度为5g/L,化学镀液温度为5℃。通过以上方法处理过的直径1.55mm的胎圈钢丝的抗疲劳和耐磨损性能显著提高,且耐蚀性能也较单一化学镀锡青铜有大幅度提升。实施例二:一种激光冲击与化学镀锡青铜结合处理钢丝表面的方法,包括以下步骤:(1)预处理:选取回火处理后的钢丝,钢丝直径规格为1.83mm,进行清洗、烘干及风冷却;(2)激光冲击强化:进行激光冲击强化处理,将激光对准钢丝表面,并采用流水为约束层,吸收层采用铝箔,激光器采用波长λ=1064nm,脉宽τ=20ns,能量Q=2J,有效光斑直径为3mm-10mm,激光光斑采用无间隔连续重叠排列,相邻光斑覆盖率为50%;如图1、图2所示为激光冲击及结束激光冲击后的钢丝内部受力图,当激光冲击时,产生高压冲击波,作用于金属表面并向内部传播产生拉应力;而激光结束后钢丝内部产生压应力,有效缓解疲劳和提高耐蚀性能;(3)酸洗:在化学镀锡青铜前,需进行混合酸洗,采用普通酸洗和电解酸洗混合酸洗;所述混合酸洗的普通酸洗为硫酸洗,硫酸浓度为220g/L,酸温为50℃,酸洗时间为3.1s;电解酸洗为硫酸电解酸洗,硫酸浓度为200g/L,酸温为42℃,电压为5V,电解酸洗时间为2s;(4)化学镀:清洗干净,烘干之后,将钢丝置入化学镀液中进行4.5秒的化学镀,在表面形成一层铜层,并用清水冲洗后烘干,烘干温度为140℃;所述化学镀液由五水硫酸铜、硫酸亚锡、浓硫酸、稳定剂和辅助剂组成,五水硫酸铜的浓度为30g/L,硫酸亚锡的浓度为20g/L,浓硫酸的浓度为160g/L,稳定剂的浓度为40g/L,辅助剂的浓度为5g/L,化学镀液温度为33℃。本文档来自技高网...
激光冲击与化学镀锡青铜结合处理钢丝表面的方法

【技术保护点】
一种激光冲击与化学镀锡青铜结合处理钢丝表面的方法,其特征是,包括以下步骤:(1)预处理:选取回火处理后的钢丝,进行清洗、烘干及风冷却;(2)激光冲击强化:进行激光冲击强化处理,将激光对准钢丝表面,并采用流水为约束层,吸收层采用铝箔;(3)酸洗:在化学镀锡青铜前,需进行混合酸洗,采用普通酸洗和电解酸洗混合酸洗;(4)化学镀:清洗干净,烘干之后,将钢丝置入化学镀液中进行化学镀,在表面形成一层铜层,并用清水冲洗后烘干。

【技术特征摘要】
1.一种激光冲击与化学镀锡青铜结合处理钢丝表面的方法,其特征是,包括以下步骤:(1)预处理:选取回火处理后的钢丝,进行清洗、烘干及风冷却;(2)激光冲击强化:进行激光冲击强化处理,将激光对准钢丝表面,并采用流水为约束层,吸收层采用铝箔;(3)酸洗:在化学镀锡青铜前,需进行混合酸洗,采用普通酸洗和电解酸洗混合酸洗;(4)化学镀:清洗干净,烘干之后,将钢丝置入化学镀液中进行化学镀,在表面形成一层铜层,并用清水冲洗后烘干。2.如权利要求1所述的激光冲击与化学镀锡青铜结合处理钢丝表面的方法,其特征是:所述钢丝直径规格为0.9-2.0mm。3.如权利要求1所述的激光冲击与化学镀锡青铜结合处理钢丝表面的方法,其特征是:所述步骤(2)采用的激光器的波长为1064nm,脉宽为20ns,能量为2J,有效光斑直径为3mm-10mm,激光光斑采用无间隔连续重叠排列,相邻光斑覆盖率为50%。4.如权利要求1所述的激光冲击与化学...

【专利技术属性】
技术研发人员:张晓燕陆海周黄山
申请(专利权)人:江苏胜达科技有限公司
类型:发明
国别省市:江苏,32

网友询问留言 已有0条评论
  • 还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。

1