轮胎防滑钉的制作方法

轮胎防滑钉
1.本发明涉及由具有含ni金属粘结剂的硬质合金制成的轮胎防滑钉，所述轮胎防滑钉减少了路面磨损。


背景技术：

2.在北欧国家，冬季广泛使用装有防滑钉的轮胎。本领域中早已知道由硬质合金制成的轮胎防滑钉用于冬季轮胎中以实现防滑性能。硬质合金材料以其耐磨性和高硬度而闻名并用于许多应用，如金属切削、耐磨零件等。
3.设有防滑钉的冬季轮胎的问题之一是它不仅对冰造成磨损，而且对下面的路面也会造成磨损。这导致不同的国家已经通过法律来管控装有防滑钉的轮胎的使用，以避免过早磨损道路。另一个问题是由道路磨损引起的空气传播排放物，这可能导致健康问题。
4.使用以co作为粘结剂的传统硬质合金的另一个问题是co被视为具有负面的环境和健康影响，将来可能会限制co的使用。轮胎防滑钉也会磨损，co因此被释放到环境中。
5.利用co粘结剂且加入少量ni的硬质合金轮胎防滑钉是本领域已知的。
6.在cn103014394中，硬质合金轮胎防滑钉具有基于co并加入了一些ni的金属粘结剂。这导致强度和冲击韧性增加。
7.本发明的目的在于减少对路面的磨损以及减少粒子排放量。
8.本发明的目的还在于减少释放到环境中的co的量。


技术实现要素：

9.本发明涉及一种由硬质合金制成的轮胎防滑钉，所述硬质合金包含至少50重量％wc和3重量％至25重量％之间的量的金属粘结剂。其中所述金属粘结剂包含至少30重量％ni和少于50重量％co。
10.轮胎防滑钉在本文中意指用于轮胎的任何类型的防滑钉。它可以具有本领域常见的任何形状。
11.硬质合金在本文中意指包含至少50重量％wc晶粒作为硬质相并且其中所述wc晶粒嵌在金属粘结剂中的材料。
12.所述轮胎防滑钉包含至少50重量％、优选至少60重量％、更优选至少70重量％的量的wc。优选地，所述wc晶粒的平均晶粒度为0.3μm至20μm之间，更优选为0.5μm至10μm之间。平均晶粒度可以用不同的方式测量，例如对硬质合金微观结构的sem图像使用平均线性截距法。
13.所述硬质合金中的金属粘结剂的量适宜为3重量％至25重量％之间，优选为5重量％至15重量％之间。
14.根据本发明，所述金属粘结剂包含至少30重量％ni，优选至少50重量％ni。
15.在本发明的一个实施方式中，所述金属粘结剂包含至少90重量％ni，优选至少95重量％ni。
16.根据本发明的金属粘结剂中的co含量适宜占所述金属粘结剂的少于50重量％，优
选少于30重量％，更优选少于15重量％。
17.在本发明的一个实施方式中，所述硬质合金适宜不含co。这在本文中意指在制造轮胎防滑钉期间没有加入co作为原料。然而，可能仍存在少量的钴，因为硬质合金制造期间的一些设备、例如磨机中的研磨介质通常由具有钴粘结剂的硬质合金制成。不含co的硬质合金在本文中意指硬质合金含有少于1重量％co，优选少于0.5重量％co。
18.在本发明的一个实施方式中，所述金属粘结剂适宜包含至少5重量％fe，优选至少10重量％fe。
19.在本发明的一个实施方式中，所述金属粘结剂包含fe和ni，使得fe+ni的总量占所述金属粘结剂的至少80重量％，优选为至少85重量％的量。
20.在本发明的另一个实施方式中，所述金属粘结剂包含80重量％至90重量％之间的ni和10重量％至20重量％之间的fe。
21.在本发明的一个实施方式中，所述金属粘结剂还包含占所述金属粘结剂1重量％至25重量％之间、优选占所述金属粘结剂10重量％至15重量％之间的量的cr。为了防止腐蚀，一定量的cr是有益的。
22.根据本发明的轮胎防滑钉中的硬质合金还可以包含硬质合金领域中常见的其它元素，例如ti、nb、ta、v等。这些元素在烧结期间会在一定程度上溶解在金属粘结剂中。除了作为粘结剂元素加入的元素以外，所述金属粘结剂通常还含有其它元素如cr、co等，因为其它金属元素容易溶解在金属粘结剂中。
23.在本发明的一个实施方式中，可以使用来自回收的硬质合金废料的粉末。然后对硬质合金废料进行处理，例如使用zn法。可以用作原料的回收的硬质合金的量取决于其组成。由于回收的硬质合金还含有粘结金属如co，因此必须调节回收的硬质合金的量，以便获得所期望的轮胎防滑钉中的硬质合金组成。
24.根据本领域已知的用于制造硬质合金的常规技术来制造所述轮胎防滑钉。将粉末原料如wc、ni和fe粉与研磨液体(通常是水/乙醇混合物)和有机粘结剂如聚乙二醇(peg)混合，从而形成浆料。然后将浆料在磨机(例如球磨机或磨碎机)中研磨数小时。然后将研磨的浆料干燥成颗粒。在制造中，这使用喷雾干燥技术进行，但当制造较小批量时，也可以使用盘式干燥。将干燥的粉末压成轮胎防滑钉形状的生坯。然后将生坯烧结以形成最终的轮胎防滑钉。
附图说明
25.图1和图2描述了从实施例2中的试验中收集粒子的过滤器。图1示出了试验现有技术防滑钉时的过滤器，而图2示出了试验根据本发明的防滑钉时的过滤器。
26.图3和图4描述了从实施例3中的试验中收集粒子的过滤器。图3示出了试验现有技术防滑钉时的过滤器，而图4示出了试验根据本发明的防滑钉时的过滤器。
27.实施例1
28.由如表1所述的原料的量制造轮胎防滑钉。根据本发明的包含nife粘结剂的轮胎防滑钉在本文中表示为发明1，而含有co粘结剂的轮胎防滑钉购自市面并表示为比较1。发明1和比较1之间金属粘结剂的量不同，因为目标是轮胎防滑钉的硬度相同。
29.表1
[0030] wc(重量％)ni(重量％)fe(重量％)co(重量％)cr(重量％)发明1余量9.071.720.06-比较1余量0.22-10.850.08
[0031]
通过将所有粉末原料与水/乙醇研磨液体混合在一起来制造轮胎防滑钉。然后将浆料研磨50小时，随后进行喷雾干燥。然后对所述材料进行压制操作，从而形成轮胎防滑钉形状的生胚。然后在真空中在1410℃烧结生胚。
[0032]
表2
[0033] hv30密度(g/cm3)发明1117314.45比较1117714.46
[0034]
实施例2
[0035]
然后通过销盘法研究不同的轮胎防滑钉导致的路面磨损。使用了三种不同的石材，即石材1、石材2和石材3。
[0036]
将防滑钉安装在设备中，并将代表路面的石板(80mm
×
80mm
×
15mm)连接到转子。当试验装有防滑钉的轮胎样品时，防滑钉的取向垂直于滑动方向，与真实轮胎道路接触相同。
[0037]
石板的转速为45rpm，轮胎防滑钉的总滑动距离为50m，该试验重复了4次。
[0038]
将销盘机放在密封腔中以避免污染。室内空气通过风扇抽吸，并通过过滤器进入所述腔。然后通过光学粒子分析仪tsi光学粒度仪3330分析从所述腔出来的空气中的粒子。
[0039]
测量总粒子浓度/滑动距离(#/cm3/m)。
[0040]
结果示于表3中，其中各值是4次试验的平均值。
[0041]
表3
[0042] 石材1石材2石材3发明156.947.060.9比较187.857.092.7
[0043]
还测量了质量损失/滑动距离(g/m)。这通过在试验前后对石板进行称重来进行的。结果示于表4中，其中各值是4次试验的平均值。
[0044]
表4
[0045] 石材1石材2石材3发明115.210.213.7比较119.712.720.3
[0046]
当进行销盘实施例时，还通过在密封腔的出口处放置过滤器来检测粒子。所述过滤器收集不同尺寸的粒子，分别为1μm、2.5μm和10μm。图1示出了试验根据现有技术的防滑钉(比较1)时从所有三种石材类型积累的粒子。图2示出了试验根据本发明的防滑钉(发明1)时从所有三种石材类型积累的粒子。可清楚地看出，根据本发明的防滑钉产生的粒子比现有技术防滑钉少得多。
[0047]
实施例3
[0048]
然后通过摆锤试验装置研究了由不同的轮胎防滑钉造成的路面磨损。
[0049]
本试验中使用了与实施例1所述的相同类型的轮胎防滑钉。将所述轮胎防滑钉安装到轮胎上。从轮胎上切出各自包含两个防滑钉的片。
[0050]
布置所述设备，使得当安装了带有防滑钉的轮胎片的摆锤从水平位置释放时，它将以恒定的速度撞击石材。试验了两种类型的石材，即实施例2的石材2和第四种类型即石材4。
[0051]
防滑钉安装在所述设备中的摆锤的尖端，代表路面的石板(80mm
×
80mm
×
15mm)安装在所述设备的底部。撞击石材200次，每次距离为0.125m，总距离为25m。
[0052]
将摆锤试验装置放在密封腔中以避免污染。室内空气通过风扇抽吸，并通过过滤器进入所述腔。然后以与实施例2相同的方式分析从所述腔出来的空气中的粒子。
[0053]
将试验重复3次，那些试验的平均值如表5和表6所示，表5示出了总粒子浓度/滑动距离(#/cm3/m)，表6示出了质量损失/滑动距离(g/m)。
[0054]
表5
[0055] 石材2发明139比较151
[0056]
表6
[0057] 石材2石材4发明18.2e-050.00092比较10.000330.0015
[0058]
如同实施例2，当进行摆锤试验时，还通过在密封腔的出口处放置过滤器来检测粒子。所述过滤器收集不同尺寸的粒子，分别为1μm、2.5μm和10μm。图3示出了在根据现有技术的防滑钉(比较1)的情况下从两种石材类型积累的粒子。图4示出了试验根据本发明的防滑钉(发明1)时从两种石材类型积累的粒子。显而易见，根据本发明的防滑钉产生的粒子比现有技术防滑钉少得多。

技术特征：
1.一种轮胎防滑钉，所述轮胎防滑钉由硬质合金制成，所述硬质合金包含至少50重量％wc和3重量％至25重量％之间的量的金属粘结剂，其中所述金属粘结剂包含至少30重量％ni和少于50重量％co。2.根据权利要求1所述的轮胎防滑钉，其中所述金属粘结剂包含至少50重量％ni。3.根据前述权利要求中任一项所述的轮胎防滑钉，其中所述金属粘结剂包含至少5重量％的量的fe。4.根据前述权利要求中任一项所述的轮胎防滑钉，其中所述金属粘结剂含有少于15重量％co。5.根据前述权利要求中任一项所述的轮胎防滑钉，其中所述硬质合金不含co。6.根据前述权利要求中任一项所述的轮胎防滑钉，其中所述金属粘结剂包含fe和ni，使得fe+ni的总量占所述金属粘结剂的至少80重量％。7.根据前述权利要求中任一项所述的轮胎防滑钉，其中所述金属粘结剂包含80重量％至90重量％之间的ni和10重量％至20重量％之间的fe。9.根据前述权利要求中任一项所述的轮胎防滑钉，其中所述金属粘结剂还包含占所述粘结剂的1重量％至25重量％之间的量的cr。

技术总结
本发明涉及一种由硬质合金制成的轮胎防滑钉，所述硬质合金包含至少50重量％WC和3重量％至25重量％之间的量的金属粘结剂。其中所述金属粘结剂包含至少30重量％Ni和少于50重量％Co。使用根据本发明的轮胎防滑钉减少了路面磨损。面磨损。


技术研发人员：埃里克
受保护的技术使用者：山特维克科洛曼特公司
技术研发日：2021.10.20
技术公布日：2023/6/27