專利名稱：用于彈簧的鍍鎳高碳鋼絲及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于彈簧的鍍鎳高碳鋼絲，特別是這樣一種制造鍍鎳高碳鋼絲的方法，它通過保持鍍鎳層的硬度為一恒定水平，能夠改善該高碳鋼絲的耐蝕性，本發(fā)明還涉及按此方法制造的高碳鋼絲。
常規(guī)條件下，通常已經(jīng)使用不銹鋼絲作為制造彈簧的鋼絲。不銹鋼絲因其優(yōu)越的耐腐蝕和有光澤而被廣泛的應(yīng)用。近來，不銹鋼絲已經(jīng)由高碳鋼絲代替，因它具有極好的耐久性和易成型性，同時顯示出在形成螺旋彈簧時，幾乎沒有尺寸偏差，就像沒有長度限制或類似的那樣。
然而，由于用于彈簧的高碳鋼絲表面顏色為黑色，因此其外觀不良。還有，由于高碳鋼絲因其在耐蝕方面相對較差，甚至在很低的濕度條件下也容易生銹。
為了克服上述缺點，已開發(fā)出了鍍鎳高碳鋼絲，以得到良好的外觀和好的耐蝕性。雖然高碳鋼絲在耐蝕性方面相對較差，鍍鎳的高碳鋼絲在光澤和耐蝕性上，具有與不銹鋼絲相同的性質(zhì)。因而對鍍鎳高碳鋼絲的需求有所增加。
這種高碳鋼絲公開在日本專利公報No Sho 52-30214之中。其中在用于彈簧的高碳鋼絲上進行鍍鎳，并隨后進行拉拔，以制成螺旋彈簧，接著進行烤藍處理。在此，鍍鎳鋼絲因其表面特性具有潤滑性，這有利于彈簧成型和降低裝置的磨損。還有，該螺旋彈簧是完全干餾的，從而該善了鍍層的附著力。
同樣，日本專利公報No Sho 52-150755公開了一種技術(shù)，其中采用了在螺旋彈簧表面上進行特殊的拋光處理工藝，以提高其耐蝕性。
然而上述的鍍鎳高碳鋼絲具有以下問題。即其鍍鎳層有數(shù)微米的厚度，在拉拔時有可能產(chǎn)生裂紋，它可能導(dǎo)致在高碳鋼絲上形成鐵銹。具體地說，如果剝離和裂紋出現(xiàn)在鍍鎳層，那么鍍鎳層下高碳鋼中就迅速生銹。所以，就不再有鍍鎳所應(yīng)有的效果。與以上問題有關(guān)，通過適當(dāng)控制鍍鎳層的硬度而防止裂紋產(chǎn)生是需要解決的關(guān)鍵問題。
為了防止成品拉拔高碳鋼絲鍍鎳層中的裂紋，本發(fā)明的目的是提供一種利用通過控制成品拉拔鋼絲的鍍鎳層的硬度以防止裂紋或剝離，從而制造鍍鎳高碳鋼絲的方法。
本發(fā)明的另一個目的是提供由上述方法制造的鍍鎳高碳鋼絲。
因此，為了達到第一目的，提供一種方法用來制造鍍鎳高碳鋼絲，該方法包括步驟在鍍鎳溶液中對高碳鋼絲表面電鍍的過程中，通過控制電流密度和加入到鍍鎳溶液中的拋光劑含量，在高碳鋼絲的表面上形成具有維氏硬度120-350的鍍鎳層；并且通過對帶有鍍鎳層的鋼線材進行拉拔，使該鍍鎳層的硬度保持在這種硬度值，制造出成品鋼絲。
在形成鍍鎳層的步驟中，最好電流密度為5-13A/dm2，拋光劑含量為0-6g/l。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供按權(quán)利要求1所述方法制造的高碳鋼絲，其表面上具有維氏硬度為120-350的鍍鎳層。
本發(fā)明的上述目的和優(yōu)點，通過參照附圖對優(yōu)選實施例的詳細說明，將變得更為明顯，附圖中

圖1是一個與鍍鎳層的硬度相對應(yīng)的鐵銹生成時間的曲線圖，在按照本發(fā)明的方法制造的高碳鋼絲上進行鹽霧試驗而畫出。
為了制造根據(jù)本發(fā)明的鍍鎳高碳鋼絲，對高碳鋼線棒材實施初步拉拔而得到中間線材。作為線棒材，最好使用含有重量為0.8％以上碳的高碳鋼絲。通過初步拉拔使線棒材的直徑減小到小于或等于1.8mm。
然后，將該中間線材浸入鍍鎳溶液池中進行電鍍，一般，鍍鎳溶液中含有氨基磺酸鎳，且該鍍鎳溶液可以包含硼酸、鹽酸等類似的物質(zhì)。
鍍鎳的中間線材經(jīng)過成品拉拔最終得到具有所需直徑的鋼絲。通常，鍍鎳高碳鋼絲的面積壓縮率為40-95％。根據(jù)本發(fā)明的特點，成品拉拔后的高碳鋼絲的鍍鎳層的硬度控制在具有120-350的維氏硬度范圍。本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，為了防止在鍍鎳高碳鋼絲上產(chǎn)生裂紋或剝離，成品拉拔后高碳鋼絲的鍍鎳層的硬度必須保持在上述范圍之內(nèi)。
同樣，本發(fā)明人已發(fā)現(xiàn)，鍍鎳層的硬度是由在高碳鋼絲鍍鎳時的電鍍條件決定的，特別地，在電鍍過程中，電流密度和應(yīng)用的拋光劑對確定鍍鎳層的硬度很重要。為了使鍍鎳層保持在120-350的維氏硬度(Hv)之間，在電鍍過程中最好采用5-13A/dm2的電流密度和0-6g/l的拋光劑。其中，拋光劑最好采用以萘基拋光劑。
也就是說，在根據(jù)本發(fā)明對高碳鋼絲鍍鎳的過程中，在電鍍期間，通過控制電流密度和加入的拋光劑的量，將高碳鋼絲的鍍鎳層硬度保持在維氏硬度120-350，從而防止鍍鎳層的裂紋和剝離。
本發(fā)明的操作和效果，通過以下例子可以清楚地了解。例子直徑為5.5mm、重量成分為C:0.81％,Si:0.28％,Mn:0.68％,P:0.018％,S:0.005％的高碳鋼線棒材，經(jīng)過酸洗和磷酸鋅電鍍，并隨后拉拔到直徑為1.8mm的線材，預(yù)制出中間線材。然后，該中間線材在550℃下鉛浴淬火，以調(diào)整金屬組織。隨后進行酸洗、電解沉淀鍍鎳和鍍鎳。在此，用于鍍鎳的鍍鎳溶液成分和電鍍條件概括如下氨基磺酸鎳480g/l(克/升)硼酸40g/l鹽酸7.9g/l溫度50℃電流密度5-19A/dm2萘基拋光劑0-8g/l即通過調(diào)節(jié)電流密度和拋光劑含量，同時，保持鍍鎳溶液的成分不變，制造了一組不同電鍍層的鋼絲。
下一步，得到的鍍鎳中間線材通過一個九級連續(xù)拔絲機拉拔，從而完成應(yīng)用于彈簧的具有所需的0.6mm直徑的成品鍍鎳高碳鋼絲。在此，前6級的拉拔使用干的拋光劑進行，而最后3級拉拔使用濕的拋光劑進行。
然后，對如此這般制造的鋼絲，觀察裂紋的產(chǎn)生并測量其對應(yīng)的硬度。該鋼絲的裂紋產(chǎn)生的觀察通過從該高碳鋼絲縱向的6個截面的位置，用×200倍的光學(xué)顯微鏡進行。硬度的測量采用帶有1gr(格令)負載的微型維氏硬度試驗機在鋼絲的表面上進行。此外還實施了鹽霧試驗以觀察直至產(chǎn)生紅銹所經(jīng)過的時間。其結(jié)果示于下表之中
表
上表示出，為了防止在成品拉拔鍍鎳鋼絲的鍍鎳層上產(chǎn)生裂紋，必須保持鍍鎳層的硬度小于或等于維氏硬度350。因此很明顯，一個具有維氏硬度小于120的超軟鍍層，實際上是不可能得到的。結(jié)果，不會因拉拔而破裂的鍍鎳層硬度范圍限定在維氏硬度120-350。
由本發(fā)明人通過試驗所發(fā)現(xiàn)的是，為了滿足以上要求的硬度，電流密度和拋光劑含量在鍍鎳過程中，應(yīng)分別保持在5-13A/dm2和0-6g/l范圍內(nèi)。進一步觀察到，鍍鎳溶液和成分不同于電流密度和拋光劑含量，對鍍鎳層硬度幾乎沒有影響。
此外，鍍鎳層的硬度顯示，其在電鍍后和拉拔后的時間幾乎不變，而且鍍鎳層不因拉拔而顯著硬化。所以，控制成品拉拔鋼絲的硬度相對要容易。
根據(jù)本發(fā)明人進行的試驗，在高碳鋼絲上的鍍鎳層的厚度與其硬度無關(guān)。
鹽霧試驗的結(jié)果示于圖1之中，參照上表和圖1，在鍍鎳層的維氏硬度為120-350的條件下，直至產(chǎn)生紅銹經(jīng)過的時間要相當(dāng)長。然而，假如維氏硬度超過350，將產(chǎn)生裂紋。所以，在鍍鎳層下面的高碳鋼絲上，鐵銹的產(chǎn)生非常迅速。可以理解，沒有鍍鎳的常規(guī)高碳鋼絲的生銹時間也要更短一些。
此外，在小于350維氏硬度時，有一些不均勻分布的數(shù)據(jù)，這顯然是因為在鍍鎳層厚度之間的差異所產(chǎn)生的。
在根據(jù)本發(fā)明的鍍鎳高碳鋼絲中，通過控制成品拉拔鍍鎳層的硬度，將其保持在維氏硬度120-350之間，能夠防止裂紋的產(chǎn)生。而且，甚至在具有腐蝕作用的環(huán)境中，如鹽水中，也能得到優(yōu)良的耐蝕性能。
另外，本發(fā)明可以廣泛地應(yīng)用于彈簧用鋼琴線、彈簧用高碳鋼絲等產(chǎn)品的制造中。
權(quán)利要求
1．一種用于制造鍍鎳高碳鋼絲的方法，該方法包括以下步驟在鍍鎳溶液中對高碳鋼線材表面鍍鎳時，通過控制電鍍電流密度和加入到鍍鎳溶液中的拋光劑含量，在高碳鋼線材的表面上形成具有維氏硬度120-350的鍍鎳層；及通過對帶有鍍鎳層，且該鍍鎳層的硬度保持在這種硬度值的鋼線材進行拉拔，制造出成品鋼絲。
2．根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，在形成鍍鎳層的步驟中，電流密度為5-13A/dm2，拋光劑含量為0-6g/l。
3．被權(quán)利要求1所述方法制造的高碳鋼絲，其表面上具有維氏硬度為120-350的鍍鎳層。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于制造鍍鎳高碳鋼絲的方法,該方法包括了在鍍鎳溶液中對高碳鋼絲表面鍍鎳的期間,通過控制電鍍電流密度和加入到鍍鎳溶液中的拋光劑含量,在高碳鋼絲的表面上形成具有維氏硬度120－350的鍍鎳層,并且通過對帶有鍍鎳層的鋼線材進行拉拔,使該鍍鎳層的硬度保持在這種硬度值從而制造出成品鋼絲的步驟。
文檔編號B21C1/00GK1320721SQ0010596
公開日2001年11月7日 申請日期2000年4月21日 優(yōu)先權(quán)日2000年4月21日
發(fā)明者樸珠煥, 山岡幸男 申請人:高麗商社株式會社