Состав латуни

Влияние состава латуни на адгезию резины к металлокорду и ее сохранение изучалось многими исследователями и производителями металлокорда и автомобильных шин. На БМЗ также неоднократно исследовался этот вопрос для разных типов конструкций металлокорда и в комбинации с другими факторами технологического процесса. Имеется достаточно большая база данных, позволяющая утверждать:

Низкое содержание меди в покрытии (63,5 ± 2,5 %) предпочтительнее для подавляющего числа составов компаунда, чем высокое содержание меди (67,5 ± 2,5 %).

Таблица 11 Потеря адгезии после старения (отечественный компаунд, конструкции металлокорда, используемые на ОАО «Нижнекамскшина»), %

Метало-корд

4х0,265

2+7х0,23

3х0,15+ 6х0,265

3х0,20+ 6х0,35НТ

2+7х0,22 +0,15

3х5х0,18

7х4х0,18

Продолжение таблицы 11

63,5 ± 2,5		13; 19
67,5 ± 2,5	-						-

Причиной «предпочтительного» поведения латунного покрытия с низкой долей меди является меньшая скорость образования Cu_2-xS, что позволяет упорядочить возникающие при этом сульфидные связи между компаундом и поверхностью корда. Толщина сульфидного слоя, в общем, немного увеличивается. Это приводит к тому, что первоначальная адгезия, в общем, несколько ниже, чем у корда с покрытием с высоким содержанием меди, но данные «упорядоченные» сульфидные связи меньше подвержены вредному воздействию влаги при паровом и солевом старении.

Влияние состава компаунда на сохранение адгезии на нашем заводе изучено еще недостаточно. В одной из исследовательских работ были получены интересные результаты, демонстрирующие положительное влияние компаунда на сохранение адгезионных свойств при старении (рисунок 7).

Влияние состава компаунда на сохранение адгезии

Рисунок 7 Влияние состава компаунда на сохранение адгезии

В некоторых работах проводилось изучение влияния параметров резиновой смеси на сохранение адгезии. В работе W. Coppens изучено влияние ускорителя на адгезию и ее сохранение для корда с покрытием с высокой и низкой медью. Определено положительное влияние ускорителя сульфенамида N,N-дициклогексил-2-бензотиазола (DCBS) на первоначальную адгезию в сравнении с

ускорителем сульфенамид N-циклогексил-2-бензотиазола (CBS) для покрытий с низкой массой латуни и низкой долей меди в покрытии. Отрицательное влияние оказывает увеличение количества ускорителя на все типы покрытий (высокая и низкая медь, высокая и низкая масса покрытия), особенно для CBS. При этом отмечается, что после парового старения уменьшение адгезии покрытия с высокой медью настолько сильное, что количество ускорителя уже не играет роли. Для покрытий с низкой медью в настоящее время большинство производителей использует ускоритель сульфенамид N-третбутил-2-бензотиазола (TBBS).

Кратко остановимся на способе нанесения покрытия. Нанесение покрытия возможно в одну стадию (нанесение сплава Cu + Zn) и в две стадии (меднение, цинкование) с последующей термодиффузией. В обоих случаях первоначальная адгезия к покрытию выше или находится на одном уровне для одностадийного процесса. Адгезия после старения сильно зависит от композиции резины, адгезия выше или находится на одном уровне для двустадийного процесса.

Двустадийный процесс приводит к увеличению образования ZnO в поверхностных слоях. При этом из-за условий образования скорость реакции очень высокая, что приводит к образованию оксида цинка с кристаллической

решеткой, имеющей множество дефектов и включений оксидов меди. Ионы Zn²⁺ по дефектам решетки диффундируют из латуни в поверхностные слои и в присутствии влаги подвергаются коррозии с образованием пленки ZnO и Zn(OH)₂.

Окислы меди и цинка, образовавшиеся в результате термодиффузии удаляют травлением проволоки в фосфорной кислоте. Очень важен выбор режимов травления. Неполное удаление оксида цинка приводит к тому, что при дальнейшем волочении он частично проникает вглубь покрытия и уменьшает начальную реакционную способность металлокорда. Дефектность кристаллической решетки позволяет при паровом старении увеличить толщину слоя оксидов, сульфидов и гидроксидов цинка и, соответственно, значительно уменьшить адгезию после старения. Избыточное травление приводит к уменьшению концентрации атомов цинка в поверхностных слоях и, т.к. во взаимодействие с резиной вступает только верхний слой атомов латуни толщиной 10-20 мкм, то связь резина-металлокорд ведет себя в соответствии с поведением покрытий с высокой медью, как уже было рассмотрено выше

Использование фосфорного травления для удаления оксида цинка приводит к увеличению реакционной способности корда только при оптимально подобранных режимах травления (рисунок 8).

Исследование параметров фосфорного травления и их влияние на сохранение адгезии

Рисунок 8 Исследование параметров фосфорного травления и их влияние на сохранение адгезии

В результате исследовательской работы на БМЗ были определены параметры технологии производства латунированной проволоки: температура проволоки на входе в фосфорнокислое травление, температура электролита травления, концентрация фосфорной кислоты.

После полного удаления оксидов цинка и меди с поверхности латуни в ванне травления идет образование пленки нерастворимых фосфатов на поверхности заготовки. Данный процесс должен иметь не много времени, т.к. излишне толстый слой пленки фосфатов негативно сказывается при дальнейшей переработке (дополнительный фактор загрязнения эмульсии на тонком волочении).

Слой фосфатов затрудняет диффузию кислорода и влаги к поверхности и препятствует окислению цинка в поверхностных слоях. При волочении пленка фосфатов в основном удаляется и поверхность проволоки покрывается пленкой остаточной смазки для волочения или пленкой смазки для облегчения свивки металлокорда. После свивки металлокорда в течение суток упаковывается в герметичный мешок. Таким образом, на всех стадиях технологического процесса идет контролируемый процесс образования пленки оксида цинка на поверхности латунного покрытия в условиях затрудненного доступа кислорода и влаги, что приводит к образованию пленки оксида цинка с равномерной кристаллической решеткой небольшой толщины. Этим достигается сохранение адгезии после старения.

Дата добавления: 2015-03-29