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原材料与配方 黄元昌·铜 - 锌 - 钴三元合金涂层钢丝帘线与橡胶的最佳黏合

铜-锌-钴三元合金涂层钢丝帘线与

橡胶的最佳黏合

黄元昌
( 全国橡塑机械信息中心 北京 100143)

摘要 ： 橡胶与钢丝帘线之间的黏合力对橡胶制品的强度、稳定性、均匀性有着举足轻重的影响。为提高黏合力要对钢丝帘线
金属表面和橡胶的性能进行改进。研究了含钴橡胶中标准黄铜镀层钢丝帘线的黏合性能与无钴橡胶与铜 - 锌 - 钴三元合金镀层钢
丝帘线黏合力的性能对比，还研究了两种胶料的动态力学性能。
关键词 ： 钢丝帘线 ；胶料 ；黏合力 ；黄铜 ；镀层 ；铜 - 锌 - 钴三元合金 ；动态力学性能
中图分类号 ： TQ330.16 文章编号 ： 1009-797X(2018)03-0037-05
文献标识码 ： B DOI:10.13520/j.cnki.rpte.2018.03.007

钢丝帘线作为一种增强材已被广泛用于子午线轮 Bekaer 公司在用三元合金镀层钢丝需线（TAWI）
胎、高压水管、橡胶履带及重载传动带，因其可提供 增强轮胎方面取得了突破性的进展，并申请了专利。
轮胎所需要的强度、稳定性和均匀性。橡胶与钢丝帘 而在这个申情的专利中，一种新的钢丝帘线金属镀层
线之间优良的黏合力对轮胎性能十分重要。而优良的 由铜、锌和钴组成，其对轮胎的性能及环境的影响均
黏合力不仅可确保轮胎在各种严峻的公路和环境条件 有改善。TAWI 镀层中所用钴位于钢丝帘线与橡胶的
下 ( 例如，潮湿、咸水等 ) 安全应用，还可以延长轮 界面处，去除了橡胶中的大量钴。这种改进的轮胎帘
胎的使用寿命。为确保钢丝帘线与橡胶之间具有足够 线方案大大减少了轮胎中钴的用量，减少程度可达
的黏合力，则需对金属表面和橡胶性能进行改进，以 80%~90%，处置（再利用等）这样报废轮胎不会对环
期提高橡胶和钢丝帘线之间的黏合力。 境造成严重影响。而且，作为橡胶抑制剂的钴盐的去
将黄铜涂层（63.5%Cu、36.5%Zn）经过电解沉 除，可改善轮胎加工的生态状况，确保工人们的健康。
积在钢表面，是一种黏合剂，其可增强钢丝帘线与相
此外，无钴胶料更耐用，且滞后效应较小。为了能在
邻胶料之间的黏合力。硫磺硫化的橡胶与钢丝帘线的
高温潮湿的条件下获得更好的黏合力，TAWI 可制成
黏附发生在硫化过程中形成的黏合界面层上，其中的 无环境污染的客车和卡车轮胎（如图 1 所示）。采用半
黏附积聚机理可是黄铜涂层中铜与锌发生了氧化 - 硫 定量的方式绘制了无钴轮胎胶料中 TAWI 的突出优点。
化反应，而在界面形成了一层粗糙的 Cu x S 层，随后与
在以往的研究中，通过 X 射线光电子能谱法（XPS）
橡胶发生物理黏附。 证实了 Cu-Zn-Co 三元合金较普通的黄铜脱锌减缓。
为了获得优良的黏合力及减小黏合力的退化，尤 图 2 中将黄铜镀层钢丝帘线在含钴胶料中的黏合机理
其是高温潮湿条件下的老化，可以将钴盐加入到与钢
与 Cu-Zn-Co 三元合金镀层钢丝帘线在无钴胶料中的
丝帘线接触的胶料中。而这一方法已应用超过 60 年了。 黏合机理进行了对比。这两种情况下的橡胶和钢丝帘
但钴盐对硫化胶的物理性能很不利，这是因为硫 丝的黏合，主要指硫化胶的聚合网络和增长的树枝状
化胶中其他助氧剂性质的缘故。所以，钴被认为是橡
Cu x S，同时，硫化物一氧化物界面层中钴的存在也很
胶的抑制剂。另外，钴盐的加入可以在动态载荷下促
重要。相邻硫化胶中钴离子的结合已被证实，说明在
进橡胶裂纹的扩展，从而发生比较明显的滞后效应， Cu x S-ZnS-ZnO 半导体中掺入钴可减少黄铜镀层下的
因此，胶料具有很高的散热能力，可加速硫化胶的老 脱锌，从而保证高温潮湿条件下能长久保持黏合力。
化，增大轮胎的滚动阻力（能量损失等）。另一方面，
钴是一种昂贵的战略物资，在橡胶工业中，钴的用量
作者简介 ：黄元昌（1939-），男，长期从事外文科技资料
达 80% 时是过量的，据估计，黄铜表面只有 20% 的 翻译工作，已发表论文数十篇。
钴是有效黏合增强剂。 收稿日期 ：2017-07-25

2018 第 44 卷 ·37·
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