(57)【要約】      （修正有）【課題】ゴム補強用線材の熱拡散合金めっき装置および同方法を提供する。【解決手段】ゴム補強用線材の巻出し装置１と、めっき前処理装置２と、２種以上の金属を個別にめっきする複数の電気めっき槽３,５と、めっき後処理装置と、熱拡散加熱装置７と、ゴム補強用線材巻き取り装置８と、をこの順で連続的に具備するゴム補強用線材の熱拡散合金めっき装置である。熱拡散加熱装置７に隣接してエネルギー分散型蛍光Ｘ線分析装置９が配置され、エネルギー分散型蛍光Ｘ線分析装置９が、予め目的とするめっき付着量および合金組成比の値を入力したコンピュータ１０を介して熱拡散加熱処理装置７の熱拡散加熱条件制御手段に接続され、エネルギー分散型蛍光Ｘ線分析装置９より検知しためっき付着量および合金組成比の値と、予め目的とするめっき付着量および合金組成比の値と、の偏差に応じて熱拡散加熱装置における熱拡散加熱条件が自動制御される。【選択図】図１
2014185856.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゴム補強用線材の巻出し装置と、めっき前処理装置と、２種以上の金属を個別にめっきする複数の電気めっき槽と、めっき後処理装置と、熱拡散加熱装置と、ゴム補強用線材巻き取り装置と、をこの順で連続的に具備するゴム補強用線材の熱拡散合金めっき装置において、
前記熱拡散加熱装置に隣接してエネルギー分散型蛍光Ｘ線分析装置が配置され、該エネルギー分散型蛍光Ｘ線分析装置が、予め目的とするめっき付着量および合金組成比の値を入力したコンピュータを介して前記熱拡散加熱処理装置の熱拡散加熱条件制御手段に接続され、前記エネルギー分散型蛍光Ｘ線分析装置より検知した前記巻き取り装置で巻き取る前のゴム補強用線材のめっき付着量および合金組成比の値と、予め目的とするめっき付着量および合金組成比の値と、の偏差に応じて前記熱拡散加熱装置における熱拡散加熱条件が自動制御されてなることを特徴とするゴム補強用線材の熱拡散合金めっき装置。
【請求項２】
前記ゴム補強用線材を含む水平面内において、前記エネルギー分散型蛍光Ｘ線分析装置の蛍光Ｘ線発生器と半導体検出器とを結ぶ方向が、前記ゴム補強用線材の走行方向に対して±５°以内である請求項１に記載のゴム補強用線材の熱拡散合金めっき装置。
【請求項３】
前記巻出し装置が複数本のゴム補強用線材を巻き出すことが可能であり、前記エネルギー分散型蛍光Ｘ線分析装置が、ゴム補強用線材の走行方向に直交する方向に移動可能に配置され、複数本のゴム補強用線材のめっき付着量および合金組成比が順次測定可能である請求項１または２記載のゴム補強用線材の熱拡散合金めっき装置。
【請求項４】
ゴム補強用線材を巻出し装置から巻き出す巻出し工程と、巻き出されたゴム補強用線材にめっき前処理を施す前処理工程と、前処理を施されたゴム補強用線材に２種以上の金属を個別に電気めっきするめっき工程と、得られたゴム補強用線材に後処理を施す後処理工程と、後処理が施されたゴム補強用線材に熱拡散処理を施す熱拡散工程と、熱拡散処理されたゴム補強用線材を巻き取る巻取り工程と、をこの順で有するゴム補強用線材の熱拡散合金めっき方法において、
前記熱拡散工程の後に、エネルギー分散型蛍光Ｘ線分析装置にてめっき付着量および合金組成比を測定し、得られためっき付着量および合金組成比の値と、目的とするめっき付着量および合金組成比の値と、の偏差を算出し、得られた偏差に応じて前記熱拡散工程における熱拡散加熱条件を制御することを特徴とするゴム補強用線材の熱拡散合金めっき方法。
【請求項５】
前記ゴム補強用線材を含む水平面内において、前記エネルギー分散型蛍光Ｘ線分析装置の蛍光Ｘ線発生器と半導体検出器とを結ぶ方向を、前記ゴム補強用線材の走行方向に対して±５°以内とする請求項４記載のゴム補強用線材の熱拡散合金めっき方法。
【請求項６】
前記巻出し工程において、複数本のゴム補強用線材を巻き出し、前記エネルギー分散型蛍光Ｘ線分析装置をゴム補強用線材の走行方向に直交する方向に移動させて、複数本のゴム補強用線材のめっき付着量および合金組成比を順次測定する請求項４または５記載のゴム補強用線材の熱拡散合金めっき方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ゴム補強用線材（以下、単に「線材」とも称す）の熱拡散合金めっき装置（以下、単に「めっき装置」とも称す）およびゴム補強用線材の熱拡散合金めっき方法（以下、単に「めっき方法」とも称す）に関し、詳しくは、めっき品質が高度に保証されたゴム補強用線材を製造することができるゴム補強用線材の熱拡散合金めっき装置およびゴム補強用線材の熱拡散合金めっき方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
タイヤの補強材であるスチールコードや高圧ホース等に用いられるホースワイヤなどゴム補強用線材においては、そのめっき品質がゴムとの接着性およびめっき後の伸線性に大きな影響を及ぼす。ゴム補強用線材へのめっきは、一般的に、２種以上の金属を個別に電気めっきして、次いで熱拡散処理を行うことにより合金化される。最も一般的には、銅（Ｃｕ）と亜鉛（Ｚｎ）を個別めっきし、次いで熱拡散処理によってブラス合金化されるが、ここで、めっき品質として管理されるのは、めっき付着量、合金組成比（ＣｕとＺｎの質量比率）およびブラス結晶構造比（α相とβ相の比率）である。
【０００３】
これら管理項目を測定、分析するにあたっては、従来は、めっき線材をサンプリングし、オフラインにて蛍光Ｘ線分析や原子吸光分析等を行っていた。しかし、この方法で得られる分析値は、線材全長のごく一部を代表する値にすぎず、また、分析に長時間を要するといった問題があった。また、この種のめっきラインは、連続的にかつ多数本の同時処理を行うので、オフラインでの分析結果が出る時には、既に多くの製品が処理された後であり、歩留り悪化を招くという問題もある。そこで、これらの対策として、操業中に得られた分析結果を逐次フィードバックできるよう、オンラインでのめっき分析が検討されてきた。
【０００４】
例えば、特許文献１では、２種以上の金属を個別にめっきして熱拡散させるめっき法について、めっき後処理装置と熱拡散加熱装置との間の所定位置に蛍光Ｘ線分析装置を配置することにより、リアルタイムでめっき条件へのフィードバックを可能にするゴム補強用線材の熱拡散合金めっき装置が提案されている。また、特許文献２では、２種以上の金属を個別にめっきして熱拡散させた後、拡散後後処理装置を配置したゴム補強用線材の熱拡散合金めっき装置について、拡散後後処理装置と線条体巻取装置との間に蛍光Ｘ線分析装置を配置することにより、めっき条件制御を行う装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平４−３１８１９４号公報
【特許文献２】特開平２−１３８４９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１で提案された装置では、オンラインでのめっき分析およびリアルタイムでのめっき条件制御が可能であり、一定の効果が発揮されると考えられる。しかしながら、オンラインめっき分析の後に熱拡散を実施するために、最終的に得られるめっき品質を保証することにはならない。すなわち、熱拡散条件によって大きく変化するブラス結晶構造比の管理や条件制御ができないため、サンプリングによるオフラインでのめっき品質確認が必要となる。
【０００７】
また、特許文献２では、上記問題に対応するため、熱拡散加熱装置の下流側に蛍光Ｘ線分析装置を設けている。加えて、熱拡散加熱装置の後に拡散後後処理装置を配置し、これにより熱拡散工程で生じる酸化亜鉛を除去し、次の工程である湿式伸線での伸線性改善を図っている。しかしながら、酸化被膜の除去はめっきの歩留り悪化をもたらすため、本来は、温度、時間および雰囲気の最適化によって熱拡散加熱条件を管理し、酸化被膜を必要以上に生成させないことが重要である。また、特許文献１と同様に、ブラス結晶構造比を決める熱拡散加熱条件を制御していないため、やはり合金化されためっきの最終品質を保証することができない。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、めっき品質が高度に保証されたゴム補強用線材を製造することができるゴム補強用線材の熱拡散合金めっき装置およびゴム補強用線材の熱拡散合金めっき方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、上記課題を解消するために鋭意検討した結果、熱拡散加熱条件を適正に制御することにより、ゴム補強用線材のめっき品質を高度に保証することができることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１０】
すなわち、本発明のゴム補強用線材の熱拡散合金めっき装置は、ゴム補強用線材の巻出し装置と、めっき前処理装置と、２種以上の金属を個別にめっきする複数の電気めっき槽と、めっき後処理装置と、熱拡散加熱装置と、ゴム補強用線材巻き取り装置と、をこの順で連続的に具備するゴム補強用線材の熱拡散合金めっき装置において、
前記熱拡散加熱装置に隣接してエネルギー分散型蛍光Ｘ線分析装置が配置され、該エネルギー分散型蛍光Ｘ線分析装置が、予め目的とするめっき付着量および合金組成比の値を入力したコンピュータを介して前記熱拡散加熱処理装置の熱拡散加熱条件制御手段に接続され、前記エネルギー分散型蛍光Ｘ線分析装置より検知した前記巻き取り装置で巻き取る前のゴム補強用線材のめっき付着量および合金組成比の値と、予め目的とするめっき付着量および合金組成比の値と、の偏差に応じて前記熱拡散加熱装置における熱拡散加熱条件が自動制御されてなることを特徴とするものである。
【００１１】
本発明のゴム補強用線材の熱拡散合金めっき装置においては、前記ゴム補強用線材を含む水平面内において、前記エネルギー分散型蛍光Ｘ線分析装置の蛍光Ｘ線発生器と半導体検出器とを結ぶ方向が、前記ゴム補強用線材の走行方向に対して±５°以内であることが好ましく、また、前記巻出し装置が複数本のゴム補強用線材を巻き出すことが可能であり、前記エネルギー分散型蛍光Ｘ線分析装置が、ゴム補強用線材の走行方向に直交する方向に移動可能に配置され、複数本のゴム補強用線材のめっき付着量および合金組成比が順次測定可能であることも好ましい。
【００１２】
また、本発明のゴム補強用線材の熱拡散合金めっき方法は、ゴム補強用線材を巻出し装置から巻き出す巻出し工程と、巻き出されたゴム補強用線材にめっき前処理を施す前処理工程と、前処理を施されたゴム補強用線材に２種以上の金属を個別に電気めっきするめっき工程と、得られたゴム補強用線材に後処理を施す後処理工程と、後処理が施されたゴム補強用線材に熱拡散処理を施す熱拡散工程と、熱拡散処理されたゴム補強用線材を巻き取る巻取り工程と、をこの順で有するゴム補強用線材の熱拡散合金めっき方法において、
前記熱拡散工程の後に、エネルギー分散型蛍光Ｘ線分析装置にてめっき付着量および合金組成比を測定し、得られためっき付着量および合金組成比の値と、目的とするめっき付着量および合金組成比の値と、の偏差を算出し、得られた偏差に応じて前記熱拡散工程における熱拡散加熱条件を制御することを特徴とするものである。
【００１３】
本発明のゴム補強用線材の熱拡散合金めっき方法においては、前記ゴム補強用線材を含む水平面内において、前記エネルギー分散型蛍光Ｘ線分析装置の蛍光Ｘ線発生器と半導体検出器とを結ぶ方向を、前記ゴム補強用線材の走行方向に対して±５°以内とすることが好ましく、また、前記巻出し工程において、複数本のゴム補強用線材を巻き出し、前記エネルギー分散型蛍光Ｘ線分析装置をゴム補強用線材の走行方向に直交する方向に移動させて、複数本のゴム補強用線材のめっき付着量および合金組成比を順次測定することも好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、めっき品質が高度に保証されたゴム補強用線材を製造することができるゴム補強用線材の熱拡散合金めっき装置およびゴム補強用線材の熱拡散合金めっき方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明のゴム補強用線材の熱拡散合金めっき装置の一例を示す概略構成図である。
【図２】線材を含む水平面における、蛍光Ｘ線発生器と半導体検出器とを結ぶ方向と線材の走行方向とがなす角度と、めっき層厚の測定値のバラツキの関係を示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明のめっき装置を図面を用いて詳細に説明する。
図１は、本発明のゴム補強用線材の熱拡散合金めっき装置の一例を示す概略構成図である。図示例においては、本発明のめっき装置は、所定径に伸線された線材ｗを巻き出す巻出し装置１と、巻出し装置１から巻き出された線材ｗに対して前処理を施すめっき前処理装置２と、２種以上の金属を個別にめっきする複数の電気めっき槽として、銅めっき槽３と、水洗槽４ａと、亜鉛めっき槽５と、水洗槽４ｂとが直列に配置され、その後、乾燥装置６と、熱拡散加熱装置７と、熱拡散加熱装置７にて銅めっきおよび亜鉛めっきがブラス合金化された線材ｗを巻き取る巻取り装置８をこの順で備えている。
【００１７】
本発明のめっき装置は、熱拡散加熱装置７と巻取り装置８との間に、エネルギー分散型蛍光Ｘ線分析装置９を備えている。このエネルギー分散型蛍光Ｘ線分析装置９は、蛍光Ｘ線発生器９ａと半導体測定装置９ｂとを備えており、熱拡散加熱装置７を経た線材ｗの表面のブラスめっきのめっき付着量および合金組成比を測定する。エネルギー分散型蛍光Ｘ線分析装置９は、予め目的とするめっき付着量および合金組成比の値を入力したコンピュータ１０を介して熱拡散加熱装置７の熱拡散加熱条件制御手段に接続されている。また、コンピュータ１０では、エネルギー分散型蛍光Ｘ線分析装置９が検知しためっき付着量および合金組成比の値と、予め目的とするめっき付着量および合金組成比の値とが比較される。その後、コンピュータ１０により、その偏差に応じて熱拡散加熱装置７における熱拡散加熱条件、例えば、電流値をどのように変更すべきかが定量的に演算され、それに応じた制御信号が熱拡散加熱装置７にリアルタイムでフィードバックされて、適正な熱拡散加熱条件が制御される。
【００１８】
本発明のめっき装置において、熱拡散加熱装置７の後にエネルギー分散型蛍光Ｘ線分析装置９を配置して、このエネルギー分散型蛍光Ｘ線分析装置９より検知しためっき付着量および合金組成比の値に基づき熱拡散加熱条件の制御を行うのは、ブラス結晶構造比が次工程の伸線性に大きな影響を与えるためであり、このブラス結晶構造比を決定する熱拡散加熱条件の適正値は、めっき付着量および合金組成比の値により変化するからである。また、熱拡散加熱装置７における熱拡散加熱条件によっては、ブラス結晶構造比の変動のみならず、線材ｗの表面の酸化被膜の生成に影響する。この酸化被膜は伸線性に悪影響を及ぼす場合もあり、熱拡散加熱条件の制御は極めて重要であるからである。
【００１９】
例えば、Ｃｕ量とＺｎ量の組成比において、Ｃｕ量が目的より少ない場合、熱拡散加熱条件としては加熱温度を高くする、または加熱時間を長くする、といった条件変更が必要となる。そこで、本発明のめっき装置においては、エネルギー分散型蛍光Ｘ線分析装置９で検知しためっき付着量および合金組成比の値を基に、予め設定した適正な加熱温度や加熱時間等の熱拡散加熱条件となるよう制御している。
【００２０】
本発明のめっき装置においては、ゴム補強用線材を含む水平面内において、蛍光Ｘ線発生器９ａと半導体検出器９ｂとを結ぶ方向が、線材ｗの走行方向に対して平行の位置から±５°以内であることが好ましい。蛍光Ｘ線発生器９ａと半導体検出器９ｂの位置関係を線材ｗの走行方向に対して平行の位置から±５°以内とするのは、測定対象が曲面を有する線材であっても十分な測定精度を確保することができるからである。蛍光Ｘ線発生器９ａと半導体検出器９ｂとが上記位置関係を満足すれば、線径φが１ｍｍ程度の細径線材であっても、めっき付着量および合金組成比の測定精度を確保することができる。なお、ゴム補強用線材の代表例であるスチールコードの場合、一般的にめっき線径φは１．５〜３．０ｍｍ程度である。
【００２１】
また、本発明のめっき装置においては、エネルギー分散型蛍光Ｘ線分析装置９が、線材ｗの走行方向に直交する方向に移動可能に配置され、複数本のゴム補強用線材のめっき付着量および合金組成比を順次測定可能であることが好ましい。十数本から数十本の線材が同時に処理されるめっき装置においては、電気めっきにおけるアノード／カソード間距離等に起因して、必ずしも個々の線材のめっき品質は均一にはならない。そこで、エネルギー分散型蛍光Ｘ線分析装置９を、線材ｗの走行方向に直交する方向に移動可能に配置し、複数本の線材のめっき品質を順次評価し、個々の線材間におけるめっき品質のバラツキを抑制することも必要となる場合がある。
【００２２】
ここまで、本発明のめっき装置を、線材にブラスめっきを施す場合を例に挙げて説明してきたが、本発明のめっき装置はブラスめっきのめっき処理に限られるものではない。例えば、銅−錫−亜鉛の３元系合金めっきにも適用することができる。この場合、複数の電気めっき浴として、銅めっき浴、錫めっき浴および亜鉛めっき浴を用いればよい。また、複数本の線材に合金メッキを施す場合には、エネルギー分散型蛍光Ｘ線分析装置９を移動可能に配置するだけでなく、線材の本数に応じて複数個の熱拡散加熱装置を用い、個々の線材の熱拡散加熱条件を個別に制御してもよい。さらに、本発明のめっき装置においては、電気めっきに用いるめっき液については特に制限はなく、既知のめっき液を用いればよい。
【００２３】
次に、本発明のめっき方法について詳細に説明する。
本発明のめっき方法は、ゴム補強用線材を巻出し装置から巻き出す巻出し工程と、巻き出されたゴム補強用線材にめっき前処理を施す前処理工程と、前処理を施されたゴム補強用線材に２種以上の金属を個別に電気めっきするめっき工程と、得られたゴム補強用線材に後処理を施す後処理工程と、後処理が施されたゴム補強用線材に熱拡散処理を施す熱拡散工程と、熱拡散処理されたゴム補強用線材を巻き取る巻取り工程と、をこの順で有する。
【００２４】
本発明のめっき方法においては、熱拡散工程の後に、エネルギー分散型蛍光Ｘ線分析装置にてめっき付着量および合金組成比を測定し、得られためっき付着量および合金組成比の値と、目的とするめっき付着量および合金組成比の値と、の偏差を算出し、得られた偏差に応じて熱拡散工程における熱拡散加熱条件を制御する。前述のとおり、熱拡散工程後にエネルギー分散型蛍光Ｘ線分析装置にて、めっき付着量および合金組成比の値に基づき熱拡散加熱条件の制御を行うのは、ブラス結晶構造比が次工程の伸線性に大きな影響を与えるためであり、このブラス結晶構造比を決定する熱拡散加熱条件の適正値は、めっき付着量および合金組成比の値により変化するからである。また、熱拡散工程における熱拡散加熱条件によっては、ブラス結晶構造比の変動のみならず、線材ｗの表面の酸化被膜の生成に影響し、この酸化被膜は伸線に悪影響を及ぼす場合もある。したがって、熱拡散加熱条件の制御は極めて重要であるからである。
【００２５】
前述のとおり、例えば、Ｃｕ量とＺｎ量の組成比において、Ｃｕ量が目的より少ない場合、熱拡散加熱条件としては加熱温度を高くする、または加熱時間を長くする、といった条件変更が必要となる。そこで、本発明のめっき方法においては、エネルギー分散型蛍光Ｘ線分析装置で検知しためっき付着量および合金組成比の値を基に、予め設定した適正な加熱温度や加熱時間等の熱拡散加熱条件となるよう制御する。
【００２６】
本発明のめっき方法においては、ゴム補強用線材を含む水平面内において、エネルギー分散型蛍光Ｘ線分析装置の蛍光Ｘ線発生器と半導体検出器とを結ぶ方向を、ゴム補強用線材の走行方向に対して±５°以内とすることが好ましい。これは、前述の通り、測定対象が曲面を有する線材であっても十分な測定精度を確保することができるからである。蛍光Ｘ線発生器と半導体検出器とが上記位置関係を満足すれば、線径φが１ｍｍ程度の細径線材であっても、めっき付着量および合金組成比の測定精度を確保することができる。なお、ゴム補強用線材の代表例であるスチールコードの場合、一般的にめっき線径φは１．５〜３．０ｍｍ程度である。
【００２７】
また、本発明のめっき方法においては、エネルギー分散型蛍光Ｘ線分析装置をゴム補強用線材の走行方向に直交する方向に移動させて、複数本のゴム補強用線材のめっき付着量および合金組成比を順次測定することが好ましい。一般に、線材ｗのめっきラインでは、十数本から数十本の線材が同時に処理されるが、前述のとおり、電気めっきにおけるアノード／カソード間距離等に起因して、必ずしも個々の線材のめっき品質は均一でない。そこで、エネルギー分散型蛍光Ｘ線分析装置を、線材ｗの走行方向に直交する方向に移動可能とし、複数本の線材のめっき品質を順次評価し、個々の線材間におけるめっき品質のバラツキを抑制することも必要となる場合がある。
【００２８】
ここまで、本発明のめっき方法を、線材にブラスめっきを施す場合を例に挙げて説明してきたが、本発明のめっき方法はブラスめっきのめっき処理に限られるものではない。例えば、銅−錫−亜鉛の３元系合金めっきにも適用することができる。この場合、複数の電気めっき浴として、銅めっき浴、錫めっき浴および亜鉛めっき浴を用いればよい。また、複数本の線材に合金メッキを施す場合には、エネルギー分散型蛍光Ｘ線分析装置を移動可能に配置するだけでなく、線材の本数に応じて複数個の熱拡散加熱装置を用い、個々の線材の熱拡散加熱条件を個別に制御してもよい。さらに、本発明のめっき方法においては、電気めっきに用いるめっき液については特に制限はなく、既知のめっき液を用いればよい。
【実施例】
【００２９】
以下、本発明を、実施例を用いてより詳細に説明する。
＜実施例＞
図１に示すタイプのめっき装置にて、線材を含む水平面における蛍光Ｘ線発生器と半導体検出器とを結ぶ方向と、線材の走行方向に対する角度を０°、５°、４５°および９０°と変化させて、めっき膜厚を測定した。線材としては、線径φ０．８ｍｍのブラスめっき付鋼線材を用いた。また、コリメーター径φ０．５ｍｍで測定した。得られた結果を図２に示す。なお、従来のサンプリング法によるオフラインでの膜厚測定の結果は０．９９μｍであった。
【００３０】
図２は、線材を含む水平面における、蛍光Ｘ線発生器と半導体検出器とを結ぶ方向と線材の走行方向とがなす角度と、めっき層厚の測定値のバラツキの関係を示したグラフである。これにより、エネルギー分散型蛍光Ｘ線分析装置セット方向は０°に近い方が好ましいことがわかる。また、この平均値およびバラツキ程度は、±５°の範囲では０°と同程度であるが、±５°を超える範囲ではバラツキが拡大することがわかった。
【００３１】
本発明のめっき装置によれば、サンプリングによるオフライン分析をなくして、合金化されためっきの最終品質を高度に保証できることが可能となる。これにより、ゴムとの接着性およびめっき後の伸線性確保が可能であり、中間製品の歩留り向上にも寄与することができる。
【符号の説明】
【００３２】
１  巻出し装置
２  めっき前処理装置
３  銅めっき槽
４ａ、４ｂ  水洗槽
５  亜鉛めっき槽
６  乾燥装置
７  熱拡散加熱装置
８  巻取り装置
９  エネルギー分散型蛍光Ｘ線分析装置
９ａ  蛍光Ｘ線発生器
９ｂ  半導体検出器
１０  コンピュータ
【図１】
2014185856.tif 000003
【図２】
2014185856.tif 000004