用于改进用于车辆轮胎结构的钢丝的方法，所述方法的特征在于具有以下步骤： 提供一段钢丝，其具有处于第一碳水平的碳含量， 提供至少第一渗碳剂， 提供至少第一橡胶粘合试剂， 使至少第一渗碳剂和至少第一橡胶粘合试剂与所述钢丝接触， 提供用于加热所述一段钢丝的加热设备， 可操作地将所述加热设备与所述一段钢丝结合， 将所述一段钢丝加热到第一温度，其中所述第一温度在大约９５０℃和１３５０℃之间，和 在大约第一温度下加热所述一段钢丝，直到所述一段钢丝的碳含量处于第二碳水平，其中第二碳水平高于第一碳水平。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及钢渗碳的方法，特别地涉及渗碳工艺中提高轮胎结构中所用低碳钢丝的碳含量、同时改善钢丝的耐腐蚀性和橡胶粘合性的方法。
技术介绍
在车辆轮胎中引入钢带来层大大提高了强度、耐久性和性能。这类带束层通常由结构化的钢丝层组成，这些钢丝包埋在橡胶配混物中形成带束层。由于轮胎中存在高应力，因此对带束层中引入的钢丝的物理性能、包括钢丝的延展性、拉伸和冲击强度进行严格控制，以便生产为在轮胎中使用而进行优化的带束层。除了上面提到的钢丝的物理性能之外，用于轮胎中的钢丝的其他物理性能，包括耐腐蚀性和与相关橡胶配混物粘合的能力同样是重要的。粘合特性对于保证在带束层中钢丝不与相关橡胶分离是尤其重要的。影响钢丝物理性能的一种钢的组分是所含的碳。通常，具有高含碳量的钢丝被用于制造轮胎的带束层。高碳钢具有高强度的有利性能，这使得它对于在轮胎应用中使用是优选的。“高碳钢”是指具有大约0.6％到1.5％碳含量的钢。钢丝的粘合性可以通过在钢丝中引入粘合性改进剂例如钴、铜或者黄铜而得到改进，然而，通过引入这些试剂来改进钢丝，一般涉及购买较昂贵的预先加工的钢丝，或者对钢丝实施附加的加工步骤。为了避免对钢丝进行附加的加工，轮胎制造商可以选择地将粘合性改进剂引入相关的橡胶，而非引入钢丝。这种方法虽然改进了钢对橡胶的粘合性，但是也导致了分散在橡胶中的粘合性改进剂的浪费，这些粘合性改进剂没有完全到达钢丝和橡胶的接触点。虽然高碳钢对于在轮胎应用中使用是优选的，但是其与相当的低碳钢相比是较昂贵的。此外，用于轮胎工业中的钢丝通常通过将钢丝拉伸到其最终直径来生产。与低碳钢相比，高碳钢的钢丝通常相对难以被拉伸成适当尺寸的丝，这导致生产费用增加。此外，这种丝目前需要分开地加工，以便施加为了获得提高的耐腐蚀性和橡胶粘合性所必需的涂料或者其他试剂，由此增加了附加的加工步骤。为了满足轮胎的技术规范，轮胎制造商需要承担这些附加的费用；然而，为了生产高含碳量、耐腐蚀、能够粘合到橡胶上的钢丝，优选的是从廉价的低碳钢丝开始并在单一加工步骤中提高碳含量以及获得耐腐蚀性和提高的橡胶粘合性。这样，材料成本、加工时间和加工步骤数目能够被减少，而不牺牲按照现有方法加工的高碳钢丝的益处。本专利技术通过提出用于制造用于有用的应用的高碳钢丝的新方法和工艺而解决了这一问题，该方法通过将低碳钢丝渗碳以提高钢丝的碳含量，并且在相同的加工期间中，在用于提高耐腐蚀性和橡胶粘合性的适当试剂存在下将钢丝渗碳来进行。这样，借助于一种工艺，能够将廉价的低碳钢丝转化为有用的、高含碳量的、耐腐蚀的、能够粘合到橡胶上的钢丝，后者可用于各种应用。
技术实现思路
按照本专利技术的一个方面，在渗碳剂存在下将低碳钢渗碳，产生高碳钢丝。按照本专利技术的另一个方面，使用固体渗碳剂将低碳钢丝渗碳，形成高碳钢。按照本专利技术的又一个方面，使用液体渗碳剂将低碳钢丝渗碳，形成高碳钢。按照本专利技术的另一个方面，使用气体渗碳剂将低碳钢丝渗碳，形成高碳钢。按照本专利技术的另一个方面，在添加剂存在下将低碳钢丝渗碳，得到具有提高的耐腐蚀性的高碳钢丝。按照本专利技术的另一个方面，在添加剂存在下将低碳钢丝渗碳，得到具有提高的橡胶粘合性的高碳钢丝。按照本专利技术的另一个方面，在大约1200℃到1350℃的温度下将低碳钢丝渗碳。按照本专利技术的另一个方面，将渗碳钢丝迅速地淬火和退火，以生产可用于制造车辆轮胎的钢丝。在阅读和理解了以下详细说明之后，本领域技术人员能够更清楚本专利技术的其他益处和优点。附图说明在某些部分和部分的排列中，本专利技术可以采取一定的物理形式，在本说明书和作为说明书的一部分的附图中将对其优选实施方案进行详细描述和举例说明，其中图1描绘了用于渗碳的钢丝。图2描绘了在本专利技术的渗碳工艺期间钢丝的横截面。图3是按照本专利技术的方法渗碳的钢丝的微观结构图像。图4是显示按照本专利技术方法渗碳的钢丝的微观结构的另一个图像。图5是按照本专利技术方法渗碳的钢丝的又一个图像。图6描绘了淬火介质中的渗碳钢丝。图7A-7C显示了按照本专利技术中和特别是以下实施例1中教导的方法渗碳的钢丝的微观结构。图7A是渗碳轧制钢丝。图7B是渗碳轧制钢丝表面区域的微观结构。图7C是渗碳钢丝芯部的微观结构。图8A和8B显示了按照本专利技术中和特别是以下实施例2中教导的方法渗碳的钢丝的微观结构。图8A是渗碳淬火和轧制钢丝。图8B是渗碳、淬火、退火和轧制钢丝的表面区域的微观结构。具体实施例方式现在参考附图，其中所显示的仅仅是为了举例说明本专利技术优选实施方案的目的，而不是为了限制本专利技术的目的，图1描绘了按照本文描述的方法进行渗碳的一段钢丝10。在一个实施方案中，所示一段钢丝10是一段低碳钢丝。“低碳钢丝”是指具有低于大约0.25％的碳含量的钢丝。应当注意，按照本专利技术可以使用具有任何碳含量的钢丝10，包括，但不局限于，具有大约0.25％到0.5％的碳含量的钢丝。虽然与使用低碳钢丝相比，在这种较高碳含量的钢丝中借助于渗碳所获得的碳含量增加可能相应地较低，但是按照本文中教导的方法，在抗腐蚀剂22或者橡胶粘合剂23存在下进行渗碳方法，可以在这种钢丝中产生其他益处。钢丝10可以具有大约0.2毫米到大约2.0毫米的直径(d)，虽然根据正确的工程评价可以选择任何直径的钢丝。相对小直径(d)的钢丝10允许对钢丝10进行迅速的加热和冷却，这提高了渗碳工艺可以进行的速度。钢丝10可以是通过模头拉制钢材料、以减小钢材料的直径的产品。然而，钢丝10可以通过根据正确的工程评价选择的任何手段来制造。虽然本专利技术主张对钢丝进行加工，但是应当注意，本专利技术可以在其他形式的薄钢材料上实施，包括，非限制地，具有大约0.2毫米到大约2.0毫米厚度的钢板。继续参考图1，钢丝10可以被放入容器15中。容器15可以被构造成包含渗碳剂20或者含渗碳剂20的载体介质(未显示)。在一个实施方案中，载体介质可以与渗碳剂20相同。容器15的尺寸和材料可以根据正确的工程评价进行选择，并且可以由适于承受与渗碳工艺有关的温度的材料制造(以下进行讨论)。考虑了钢丝10可以比容器15更长。在这种情况下，容器可以具有进口和出口(未显示)，借此钢丝10能够通过进口进入容器15，并且在加工之后，通过出口从容器中出来。钢丝10可以在位于进口附近的卷轴上提供。卷轴可以旋转，使得钢丝10实质上连续地从卷轴喂送，通过进口，进入容器15，在容器15中进行渗碳加工，然后通过出口从容器15中出来。可以在出口附近提供第二个卷轴，用于接收加工的钢丝10。根据正确的工程评价，可以选择任何手段用于将钢丝10进料通过容器15。钢丝10通过容器15的进料速度应该被充分地控制，以使得渗碳工艺按照本专利技术进行。正如以下讨论的，钢丝10可以在渗碳工艺之后、但是在被接收到第二个卷轴上之前被淬火。在图1描绘的实施方案中，渗碳剂20可以是液体渗碳剂。然而，应该理解，本专利技术的渗碳方法可以使用液体渗碳剂、固体渗碳剂或者气体渗碳剂来进行。液体渗碳剂的实例包括石油基油类、盐浴和合成混合物，其在本领域中是众所周知的。固体渗碳剂的实例包括炭黑和粉状石墨。气体渗碳剂的实例包括甲烷、丙烷、乙烯、乙炔和一氧化碳。按照本文公开的方法，可以使用其他固体、液体和气体渗碳剂，这些渗碳剂在本领域中是已知的并且可以根据正确的工程评价进行选择。另外，如上所述，渗碳剂本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：M·G·泽林，
申请(专利权)人：固特异轮胎和橡胶公司，
类型：发明
国别省市：
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