[发明专利]回火胎圈钢丝表面化学镀高锡青铜镀液及其化学浸镀方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种化学置换镀青铜技术中控制镀层含锡量和镀层重量的方法，具体涉及稳定控制回火胎圈钢丝镀层含锡量为8-12%的镀液成分配比，及其在Φ0.90-1.80 mmHT回火胎圈钢丝表面化学镀高锡青铜中的应用。

背景技术

胎圈钢丝是表面镀有均匀一致的紫铜、黄铜或青铜的高碳钢丝，具有强度高、韧性好、疲劳性能优和良好的直线性，其与橡胶有较强的粘合力，主要用于轮胎边缘作为增强用骨架材料，广泛应用于轮胎生产中。自“九五”末，国际标准化组织ISO/TC17/SC17项目要求胎圈钢丝的表面镀层以锡青铜为主，锡青铜镀层具有良好的耐腐蚀性能和耐热老化性能，能更好地满足高性能子午线轮胎的要求。

国内胎圈钢丝表面镀青铜技术主要有电镀法和化学浸镀法(置换法)。铜与锡的还原电位相差较大(铜的还原电位为+0.337 V，锡的还原电位为-0.136 V)。电镀法多使用焦磷酸盐、柠檬酸-锡酸盐，只能得到低含锡量的青铜镀层。若要电镀高锡镀层，则必须使用氰根离子作为络合剂，以拉近铜和锡之间的电位差，铜锡才能共沉积在钢丝表面。然而，由于氰化物为剧毒物质，在电镀过程中，氰化物对人体的危害不可忽视，且污水处理成本较高，同时镀高锡青铜阴极电流效率低，能耗大，且电镀设备比化学镀设备占地大，一次性投入大。化学浸镀法(置换法)具有沉积速度快，工艺简单等特点，成为胎圈钢丝生产的主要方向。然而化学镀法难以控制镀层含锡量，特别是镀高锡青铜，所以目前国内胎圈钢丝厂家主要生产低锡胎圈钢丝，对高锡产品的生产热情不高。国家知识产权局公开了CN1359769一种无氰电镀低锡青铜回火胎圈钢丝的生产工艺，包括放线、矫直、铅浴回火，①电解酸洗：将铅浴回火后的钢丝置入酸槽，在酸槽中进行无触点变电极性电解酸洗，以剥离钢丝表面的氧化膜，酸洗液的浓度为硫酸200±20g/l，酸洗温度20～40℃，电流50～100A/根，电压8～10V，酸洗后的钢丝经水洗除去表面的酸；②电解碱洗：水洗去酸后的钢丝进入电解碱洗槽，将钢丝接通电解液的阳极或阴极，利用电极的极化作用，降低油溶液界面的表面张力，以便于清除油污，该工序的工艺参数为：NaOH 40g/l Na2CO3 40g/l Na3PO4 30g/l，温度50～60℃，电流50～100A/根(可调)，电压6～10v；再经热水洗和水洗，得到洁净的钢丝基体；③电镀：将上述钢丝基体置入电镀槽中电镀，电镀液包括焦磷酸钾、焦磷酸铜、络合剂D、络合剂DH1、添加剂DS组成，电镀液中P2O74+180～210g/l，Cu+219～22g/l，氨水2g/l，有效锡0.12～0.4g/l，DH12～4ml/，DS1～2ml/l，D1～2ml/l PH8.8～9.4，其电镀温度为20～40℃，该工序中铜锡合金共同析出，形成含锡≤3％的青铜镀层；④复膜：回火胎圈钢丝电镀后，经过水洗清除表面的槽液，进入复膜处理，在钢丝表面附着一层有机薄膜，再经热水洗，牵引，引线，包装，即得产品。

高锡胎圈钢丝与低锡胎圈钢丝相比，含锡量大幅提高，达到钢丝与橡胶的最佳粘合，能增强钢丝与橡胶的抽出力，在轮胎里不易老化，提高轮胎的质量，延长轮胎的使用寿命。因此需要开发一种能稳定控制化学镀高锡青铜中镀层含锡量的方法。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种能够稳定控制回火胎圈钢丝化学镀锡青铜镀层中含锡量高达8-12%的镀液及其化学浸镀方法。

本发明是通过如下技术方案来实现的：

回火胎圈钢丝表面化学镀高锡青铜镀液，由主盐、15-65g/L稳定剂、0.01-10 g/L络合剂和溶剂组成，所述的主盐为10-40g/L五水硫酸铜和0.6-1.5g/L硫酸亚锡，所述的稳定剂为98%浓硫酸，所述的络合剂至少含有一种基于有络合金属离子作用的有机配位体，所述的溶剂为去离子水。主盐提供胎圈钢丝表面镀青铜镀层所需的二价铜离子和二价锡离子。Cu/Sn比值可根据需要得到的含锡量和镀层重量的要求通过调整主盐浓度来确定。所述稳定剂为98%浓硫酸，其含量为15-65g/L，能提高溶液的电导率，提供大量的氢离子，维持镀液的pH值，防止铜离子的水解生成氧化亚铜或其他碱式盐类沉淀，对锡离子的水解也有一定的抑制作用。络合剂用以减小铜离子、锡离子的有效浓度，降低铜离子的还原电位，使青铜镀层的结晶细致。所述溶剂为去离子水，纯净、不含其它杂质以保证镀液的稳定性。

所述的络合剂为硫代酰胺类化合物和单、双、三和/或多羟基羧酸。

所述的络合剂为硫脲、氨基硫脲、乙烯基硫脲、丙烯基硫脲、乙二胺四乙酸、草酸、柠檬酸、酒石酸和/或一种其衍生物。