Исследование химического состава латунного покрытия стальной проволоки для производства металлокорда

Целью исследования являлось выявление переходных диффузионных слоев в системе стальная проволока – латунное покрытие. Латунированная проволока задействована в производстве металлокорда. В работе использовалась латунированная проволока, произведенная из стали 80 путем сухого волочения, двухстадийного нанесения латунного покрытия (медь + цинк) и последующего диффузионного отжига. Химический состав определен с помощью растрового электронного микроскопа TESCAN Vega3 SBH с приставкой для микрорентгеноспектрального анализа (МРСА) Oxford Instruments. Для получения карт распределения элементов применялось наложение полученных кадров. При исследовании химического состава латунного покрытия стальной проволоки под металлокорд по спектрам определен градиент концентрации меди, выявлено содержание железа в покрытии и содержание меди в стальном сердечнике. Авторы определили наличие переходного диффузионного слоя от латунного покрытия к стальному сердечнику на проволоке под мокрое волочение диаметрами 1,67 и 1,85 мм на двух участках с различной толщиной латунного покрытия на противоположных участках (максимум и минимум). Статья содержит карту поэлементного распределения Fe, Cu и Zn, а также общую карту наложения содержания Fe, Cu и Zn. Представлены графики содержания элементов по двум исследуемым поперечным сечениям. Переходный диффузионный слой имеет градиентный переход по концентрациям элементов Fe, Cu и Zn, что характеризует хорошее соединение латунного покрытия со сталью. Изучен диффузионный слой латунного покрытия стальной проволоки диаметром 0,30 мм, произведенной путем мокрого волочения стальной проволоки диаметром 1,67 мм. Получено изображение покрытия путем наложения кадров. Толщина покрытия вместе с диффузионным слоем имеет среднее значение 1,4 мкм при видимой толщине покрытия 0,5 мкм.

1. Алексеев Ю.Г., Кувалдин Н.А. Металлокорд для автомобильных шин. Москва: Металлургия, 1992. 192 с.

2. Угасте Ю.Э., Коденцов А.А., Ф. Ван Лоо. Перераспределение концентрации компонентов в процессе взаимной диффузии в системе Cu–Fe–Ni // Физика металлов и металловедение. 2012. Т. 113. № 12. С. 1251–1262.

3. Nechaykina T., Molotnikov A., Estrin Y., Nikulin S., Rozhnov A., Zavodchikov S. Proving the viability of manufacturing of multi-layer steel/vanadium alloy/steel composite tubes by numerical simulations and experiment // Journal of Nuclear Materials. 2018. Vol. 503. P. 178–190. https://doi.org/10.1016/j.jnucmat.2018.02.043

4. Нечайкина Т.А., Никулин С.А., Рогачев С.О., Турилина В.Ю., Баранова А.П. Сопротивление разрушению переходной зоны трехслойного материала сталь – ванадиевый сплав – сталь после деформационно-термической обработки // Известия вузов. Черная металлургия. 2018. Т. 61. № 6. С. 447–453. https://doi.org/10.17073/0368-0797-2018-6-447-453

5. Андрианов Н.В., Савенок А.Н., Кравцов А.А., Леднева А.А. Адгезия резины к металлокорду и ее сохранение // Литье и металлургия. 2005. № 2(34). С. 36–44.

6. Шмурак И.Л., Матюхин С.А., Дашевский Л.И. Технология крепления шинного корда к резине. Москва: Химия, 1993. 129 с.

7. Кувалдин Н.А. Гальванотермическое латунирование проволоки для металлокорда: Автореферат диссертации ... кандидата технических наук: 02.00.05. Днепропетровск, 1992. 25 с.

8. Москалев Д.Н., Цыганов И.А., Мочалин И.М. Исследование неравномерности толщины латунного покрытия проволоки под металлокорд // Гальванотехника и обработка поверхности. 2020. № 1. Т. 28. С. 11–19. http://dx.doi.org/10.47188/0869-5326_2020_28_1_11

9. Защитные покрытия: Учебное пособие / М.Л. Лобанов, Н.И. Кардонина, Н.Г. Россина, А.С. Юровских. Екатеринбург: Издательство Уральского университета, 2014. 200 с.

10. Гегузин Я.Е. Очерки о диффузии в кристаллах: 2-е издание, переработанное и дополненное. Москва: Наука, 1974. 254 с.

11. Гирин О.Б., Ковенский И.М. Особенности образования дефектов кристаллического строения электроосаждаемых металлов // Восточно-Европейский журнал передовых технологий. 2012. Т. 2. № 5(56). С. 44–47.

12. Поветкин В.В., Ковенский И.М. Структура электролитических покрытий. Москва: Металлургия, 1989. 136 с.

13. Tashiro H., Tarui T. State of the art for high tensile strength steel cord // Nippon Steel Technical Report. 2003. No. 88. P. 87–91.

14. Винокуров Е.Г., Кандырин К.Л., Бондарь В.В. Моделирование состава раствора и исследование электроосаждения сплава Cu–Zn // Журнал прикладной химии. 2010. Т. 83. № 4. С. 606–610.

15. Михедова Е.В., Яскельчик В.В., Черник А.А., Жарский И.М. Электрохимическое осаждение желтой латуни в условиях импульсного электролиза // Известия национальной академии наук Беларуси. Серия химических наук. 2014. № 3. C. 48–52.

16. Денисова А.Г., Грызунова Н.Н., Викарчук А.А., Шафеев М.Р., Бекин В.В., Грызунов А.М. Особенности морфологии и фазового состава медь-цинковых покрытий, полученных электролитическим способом // Известия РАН. Серия физическая. 2017. T. 81. № 11. С. 1500–1504. https://doi.org/10.7868/S0367676517110126

17. Saadatmand M., Sadeghpour S., Aghazadeh Mohandesi J. Optimisation of brass plating condition in plating of patented steel wire // Surface Engineering. 2011. Vol. 27. No. 1. P. 19–25. https://doi.org/10.1179/026708410X12459349719972

18. Москалев Д.Н., Цыганов И.А. Разнотолщинность латунного покрытия тонкой проволоки диаметром 0,30 мм // Материалы областного профильного семинара «Школа молодых ученых» по проблемам технических наук, 19 ноября 2021. Липецк: Издательство Липецкого государственного технического университета. 2021. С. 20–22.