[发明专利]传动系统中使用的钢丝绳及保护该钢丝绳中的钢丝的方法

说明书

本申请是申请日为2006年12月11日，申请号为200680048997.1，发明名称为“传动系统中使用的钢丝绳及保护该钢丝绳中的钢丝的方法”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及钢丝绳领域，特别是在操作过程中必须具有耐腐蚀环境性能的钢丝绳。可以在许多传动系统中发现所述钢丝绳，仅举几个例子，如：汽车门中的窗升降器，或者横向活动拉门的传动系统，或者帆布篷驱动系统，或者车库门开关驱动系统，或者起重钢绳。本发明提供了一种在保持好的疲劳性能和改善的磨擦性能的同时，具有更好的耐腐蚀性能的钢丝绳。

背景技术

在许多情况下，钢丝绳为优选的工具，用于在低成本下在几米和几千米之间的距离范围下传递力和位移(即功)。通过使用细金属丝直径，该钢丝绳可以被制作得非常柔韧(从而该钢丝绳可以适应小弯曲滑轮)。当由冷成型，冷拉制成的钢丝组合后，钢丝绳的强度得到了增强从而可以传递更大的力。另外，由于其弹性模量与钢的接近，钢绳的延伸率可以被减至最低，从而消除了传动系统的松弛。该钢丝绳可以设计成能经受在传动系统中发生的反复弯曲，扭转或拉伸运动，事实上，由于疲劳极限可以通过模拟钢丝绳的真实使用的测试精确地预测，因此，钢丝绳是可靠的。最后，钢丝绳显示了一个有利的与磨损部件有关的摩擦系数，该性能使得在许多场合允许使用固定导绳器(fixed rope guide)代替弯曲滑轮，从而在传动系统中节省了可观的成本。

遗憾的是，当在增强腐蚀的环境下(如：室外使用、也包括在升降机的内部、或者汽车门的内部)，大部分钢趋向于生锈。在这方面腐蚀是有害的，它会显著减少预期的疲劳级别，从而导致过早的、致命的裂缝。该机理在该领域公知为“腐蚀疲劳”，即，当钢绳的动态加载在腐蚀环境中进行时，所发生的疲劳现象。对于本领域技术人员公知的减少这种腐蚀的几种标准解决方案为：

可以使用具有较小腐蚀倾向的不锈钢(如：AISI 306，AISI 314)。遗憾的是，该钢种常常仅在静态腐蚀应用中表现良好，即，不包括动态时。当钢丝绳在滑轮上重复弯曲时，不锈钢上的氧化层被连续磨损掉，导致了钢丝的过度微振磨损和差的疲劳寿命。

可能最早的解决方案是，使用单独涂覆保护性涂层的钢丝，为了不对该钢丝绳的其它性能产生不利影响，该涂层优选为金属的，在这方面最优选是锌或者锌合金涂层，该锌或者锌合金涂层通过热浸镀法施用到钢丝上。在热浸镀过程中形成的中间合金涂层保证了良好的涂层对钢丝的粘附性，上述涂层对钢提供了牺牲阳极腐蚀保护。

在聚合物中钢绳的封装也是一种公知技术，这样的封装必须能经受住传动系统的动态性，这样才能阻止腐蚀气氛接触钢的表面。WO03/044267中描述了这样的钢丝绳。该解决方案在提供了极好的防腐蚀的同时提供了极好的疲劳性能，但是更严格的说，其不具有良好的摩擦性能同时更加昂贵。

使用抑制腐蚀的油、油脂、浆或者凝胶。所述凝胶必须使钢丝绳具有许多的性能，在许多情况下在不同性能之间是一种折衷(成本，环境，疲劳性能等)，在US6106741中可以找到其实施例。

因此，现阶段的传动系统钢丝绳的技术状态由用润滑剂浸渍的涂覆锌或锌合金钢丝绳为主导。选择锌或锌合金涂层厚度以在腐蚀环境中经受住若干小时。在本领域内上述腐蚀测试广为公知，如ISO9227标准(国家等同标准为ASTM B117或DIN 50021)。在该测试中，从钢丝绳生产商得到的样品悬挂于一封闭室中，该封闭室充满喷雾剂(nebula)。保持在100％相对湿度和35℃的温度下。室中的气氛通过循环喷射包含5wt％NaCl的水达到饱和，到目前为止如ISO9227标准中所描述的一样。

对腐蚀进程进行有规律(如：每24小时)的可视监测，然后进行等级分类(“浅棕色锈斑”，“浅棕色锈点”，“深棕色锈斑”，“深棕色锈点”和“5％表面覆盖有深棕色锈”)。接下来的数个小时内，在本测试中进行盐水喷雾耐腐蚀直到在试样上产生“深棕色锈斑”，目前钢丝绳在汽车工业中采用之前必须能忍耐最少72小时的盐水喷雾。

选择润滑剂是为了优化疲劳寿命，对疲劳寿命的估计可以通过模拟钢丝绳在传动系统中的真实寿命使用的专用测试程序获得。因此，有许多可用来测定该疲劳寿命的适宜的测试装置，一个公开有效的测试标准是MIL-W-83420标准，其以前(和现在)仍旧广泛使用来测试“航空钢丝绳”。