JP2000129415A - 溶融金属めっき装置 - Google Patents
溶融金属めっき装置Info
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- JP2000129415A JP2000129415A JP10301235A JP30123598A JP2000129415A JP 2000129415 A JP2000129415 A JP 2000129415A JP 10301235 A JP10301235 A JP 10301235A JP 30123598 A JP30123598 A JP 30123598A JP 2000129415 A JP2000129415 A JP 2000129415A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 溶融金属と濡れ性が良く、かつ溶融金属に侵
されにくい特性を兼ね備えたロール軸受で、溶融金属を
潤滑剤とした低摩擦、低摩耗の溶融金属めっき装置を提
供する。 【解決手段】 めっき浴７中で軸受に支持されて回転す
るロール４（５，６）の軸部の摺動面及び軸受部の摺動
面をセラミックスとし、かつ少なくとも一方の摺動面を
硼化鉄セラミックスとする。
されにくい特性を兼ね備えたロール軸受で、溶融金属を
潤滑剤とした低摩擦、低摩耗の溶融金属めっき装置を提
供する。 【解決手段】 めっき浴７中で軸受に支持されて回転す
るロール４（５，６）の軸部の摺動面及び軸受部の摺動
面をセラミックスとし、かつ少なくとも一方の摺動面を
硼化鉄セラミックスとする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は溶融金属めっき装置
に係り、特に溶融金属による腐食及びロール軸からの荷
重による摩耗に対して優れた特性を有した溶融金属めっ
き装置に関するものである。
に係り、特に溶融金属による腐食及びロール軸からの荷
重による摩耗に対して優れた特性を有した溶融金属めっ
き装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の溶融金属めっき装置のロール軸部
及び軸受部には耐食性に優れたステンレス鋼、高クロー
ム鋼、超硬、サーメット等の材料が、スリーブや肉盛溶
接の形で用いられてきた。しかし、これらの材料でも溶
融金属、例えば、亜鉛めっき浴中で回転させると一週間
程度で摩耗が進み、ロール軸と軸受間にガタが生じ、そ
れに伴いロールやめっき装置が振動し、めっき特性を著
しく低下させると云う問題があった。その原因として
は、高クローム鋼、超硬、サーメット等の比較的耐食性
の優れた材料でも溶融金属による腐食を皆無にすること
は難しく、そのため、めっき装置の稼働時のロール軸受
には機械的摩擦による摩耗と同時に溶融金属による腐食
摩耗が生じて摩耗量を増大させていることがわかった。
特に、腐食がある程度進行するとロール軸及び軸受の摺
動面には腐食ピットが生じ、摩耗を加速することもわか
った。
及び軸受部には耐食性に優れたステンレス鋼、高クロー
ム鋼、超硬、サーメット等の材料が、スリーブや肉盛溶
接の形で用いられてきた。しかし、これらの材料でも溶
融金属、例えば、亜鉛めっき浴中で回転させると一週間
程度で摩耗が進み、ロール軸と軸受間にガタが生じ、そ
れに伴いロールやめっき装置が振動し、めっき特性を著
しく低下させると云う問題があった。その原因として
は、高クローム鋼、超硬、サーメット等の比較的耐食性
の優れた材料でも溶融金属による腐食を皆無にすること
は難しく、そのため、めっき装置の稼働時のロール軸受
には機械的摩擦による摩耗と同時に溶融金属による腐食
摩耗が生じて摩耗量を増大させていることがわかった。
特に、腐食がある程度進行するとロール軸及び軸受の摺
動面には腐食ピットが生じ、摩耗を加速することもわか
った。
【０００３】従って、これらロール軸及び軸受の摩耗を
少なくするには、溶融金属に対する耐食性に優れた材料
を選定する必要がある。その点セラミックスの中には溶
融金属にほとんど腐食を受けないものがあり、そのよう
なセラミックスは溶融金属めっき用ロール軸受として最
適材料と云える。溶融金属に対する耐食性に優れたセラ
ミックス製の摺動材料としては、特開平３−２５３５４
７号公報、実開平１−９８１５６号公報などに記載され
たものがある。特開平３−２５３５４７号公報では、ロ
ール軸部に耐熱、耐摩耗性金属（Ｃｏ−Ｃｒ−Ｗ）の溶
射膜もしくは肉盛り材を、軸受部にセラミックス（窒化
珪素）を使用する。実開平１−９８１５６号公報は、シ
ンクロールの軸受け構造に関し、セラミックス製の軸部
材をパッキンを介して固定する軸受け構造を開示する。
また、特開平６−１４５９３５号公報及び特開平９−１
２５２１６号公報には、ロール軸受にセラミックスと固
体潤滑剤を使用する例が示されている。また、鉄鋼材料
の表面にセラミックス膜を形成する方法は溶射法、気相
法（ＣＶＤ法、ＰＶＤ法）、溶融塩法（ＴＤ法）などの
多くの方法が開発されている。
少なくするには、溶融金属に対する耐食性に優れた材料
を選定する必要がある。その点セラミックスの中には溶
融金属にほとんど腐食を受けないものがあり、そのよう
なセラミックスは溶融金属めっき用ロール軸受として最
適材料と云える。溶融金属に対する耐食性に優れたセラ
ミックス製の摺動材料としては、特開平３−２５３５４
７号公報、実開平１−９８１５６号公報などに記載され
たものがある。特開平３−２５３５４７号公報では、ロ
ール軸部に耐熱、耐摩耗性金属（Ｃｏ−Ｃｒ−Ｗ）の溶
射膜もしくは肉盛り材を、軸受部にセラミックス（窒化
珪素）を使用する。実開平１−９８１５６号公報は、シ
ンクロールの軸受け構造に関し、セラミックス製の軸部
材をパッキンを介して固定する軸受け構造を開示する。
また、特開平６−１４５９３５号公報及び特開平９−１
２５２１６号公報には、ロール軸受にセラミックスと固
体潤滑剤を使用する例が示されている。また、鉄鋼材料
の表面にセラミックス膜を形成する方法は溶射法、気相
法（ＣＶＤ法、ＰＶＤ法）、溶融塩法（ＴＤ法）などの
多くの方法が開発されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来技術は、セラミッ
クスの材料及びその組合せの点について配慮がなされて
おらず、セラミックス同志の摺動時に生ずる焼き付き、
片当り等によるクラック、割れ等の問題があった。つま
り、セラミックスは溶融金属に耐する耐食性に優れる反
面、溶融金属との濡れ性に劣るため、セラミックスを溶
融金属めっき浴中のロール軸受の摺動部材として用いた
場合には、摺動面において溶融金属による潤滑はほとん
どなく、乾式摩擦になっていることがわかった。耐食
性、耐摩耗性に優れるセラミックスについて亜鉛浴中で
摩擦係数を測定した結果、炭化珪素（ＳｉＣ）、窒化珪
素（Ｓｉ3Ｎ4）、サイアロン（Sialon）同志の摩擦係数
は摺動部材として用いるには非常に高く、かじりにより
セラミックスにクラック、割れ等が発生することがわか
った。
クスの材料及びその組合せの点について配慮がなされて
おらず、セラミックス同志の摺動時に生ずる焼き付き、
片当り等によるクラック、割れ等の問題があった。つま
り、セラミックスは溶融金属に耐する耐食性に優れる反
面、溶融金属との濡れ性に劣るため、セラミックスを溶
融金属めっき浴中のロール軸受の摺動部材として用いた
場合には、摺動面において溶融金属による潤滑はほとん
どなく、乾式摩擦になっていることがわかった。耐食
性、耐摩耗性に優れるセラミックスについて亜鉛浴中で
摩擦係数を測定した結果、炭化珪素（ＳｉＣ）、窒化珪
素（Ｓｉ3Ｎ4）、サイアロン（Sialon）同志の摩擦係数
は摺動部材として用いるには非常に高く、かじりにより
セラミックスにクラック、割れ等が発生することがわか
った。
【０００５】また、溶射法での被膜には小さなピンホー
ルが存在するため、ピンホールを通して溶融金属が浸入
し、母材を腐食するばかりではなく、表面被膜の剥離が
生じて不安定である。また、気相法、溶融塩法での被膜
は膜厚が非常に薄く、耐摩耗性には信頼性に乏しい。本
発明の目的は、溶融金属中で軸受に支持されて回転する
ロールを備えた溶融金属めっき装置において、溶融金属
と濡れ性が良く、かつ溶融金属に侵されにくい特性を兼
ね備えたロール軸受で、溶融金属を潤滑剤とした低摩
擦、低摩耗の溶融金属めっき装置を提供することにあ
る。
ルが存在するため、ピンホールを通して溶融金属が浸入
し、母材を腐食するばかりではなく、表面被膜の剥離が
生じて不安定である。また、気相法、溶融塩法での被膜
は膜厚が非常に薄く、耐摩耗性には信頼性に乏しい。本
発明の目的は、溶融金属中で軸受に支持されて回転する
ロールを備えた溶融金属めっき装置において、溶融金属
と濡れ性が良く、かつ溶融金属に侵されにくい特性を兼
ね備えたロール軸受で、溶融金属を潤滑剤とした低摩
擦、低摩耗の溶融金属めっき装置を提供することにあ
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的は、溶融金属中
で軸受に支持されて回転するロールを有する溶融金属め
っき装置において、ロールの軸部及び軸受部の少なくと
も一方の摺動面を硼化鉄セラミックスとすることにより
達成される。他方の摺動面はサーメット等の耐食性に優
れた材料とすることができるが、硼化鉄セラミックスあ
るいは他のセラミックスとするのが特に好ましい。すな
わち、上記目的は、また、溶融金属中で軸受に支持され
て回転するロールを有する溶融金属めっき装置におい
て、ロールの軸部の摺動面及び軸受部の摺動面をセラミ
ックスとし、かつ少なくとも一方の摺動面を硼化鉄セラ
ミックスとすることによって、より好適に達成される。
で軸受に支持されて回転するロールを有する溶融金属め
っき装置において、ロールの軸部及び軸受部の少なくと
も一方の摺動面を硼化鉄セラミックスとすることにより
達成される。他方の摺動面はサーメット等の耐食性に優
れた材料とすることができるが、硼化鉄セラミックスあ
るいは他のセラミックスとするのが特に好ましい。すな
わち、上記目的は、また、溶融金属中で軸受に支持され
て回転するロールを有する溶融金属めっき装置におい
て、ロールの軸部の摺動面及び軸受部の摺動面をセラミ
ックスとし、かつ少なくとも一方の摺動面を硼化鉄セラ
ミックスとすることによって、より好適に達成される。
【０００７】他方の摺動面に用いるセラミックスは、は
酸化物、炭化物、窒化物又は硼化物からなるセラミック
スとすることができる。これらのセラミックスとして
は、高温の金属浴中での使用を考えると、Ａｌ2Ｏ3、Ｚ
ｒＯ2等の酸化物、ＳｉＣ、ＴｉＣ等の炭化物、Ｓｉ3Ｎ
4、ＢＮ、Sialon等の窒化物、ＴｉＢ2、ＺｒＢ2、Ｆｅ
Ｂ等の硼化物セラミックス材料が好ましい。また、これ
らを主成分とする複合セラミックスを用いてもよい。ま
た、上記目的はロールの軸部の摺動面を硼化鉄セラミッ
クスとすることによって達成される。
酸化物、炭化物、窒化物又は硼化物からなるセラミック
スとすることができる。これらのセラミックスとして
は、高温の金属浴中での使用を考えると、Ａｌ2Ｏ3、Ｚ
ｒＯ2等の酸化物、ＳｉＣ、ＴｉＣ等の炭化物、Ｓｉ3Ｎ
4、ＢＮ、Sialon等の窒化物、ＴｉＢ2、ＺｒＢ2、Ｆｅ
Ｂ等の硼化物セラミックス材料が好ましい。また、これ
らを主成分とする複合セラミックスを用いてもよい。ま
た、上記目的はロールの軸部の摺動面を硼化鉄セラミッ
クスとすることによって達成される。
【０００８】硼化鉄セラミックスは、鉄鋼材の表面に形
成されたＦｅＢ膜、ＦｅＢとＦｅ2Ｂとが混在する膜、
又はＦｅ2Ｂ膜とすることができる。硼化鉄セラミック
ス膜を形成する方法としては、硼素を含む粉末中に鉄鋼
材を埋設し加熱する方法、該粉末に有機バインダーを添
加したペーストを鉄鋼材の表面に塗布し加熱する方法、
塩浴中に鉄鋼材を埋設する方法などの他に、イオン打ち
込み、ガス拡散、溶射等の方法を用いることができる。
本発明は、シンクロールあるいはサポートロール（スタ
ビライジングロールやコレクトロール）のように溶融金
属中、特に亜鉛浴中で軸受に支持されて回転するロール
に適用される。
成されたＦｅＢ膜、ＦｅＢとＦｅ2Ｂとが混在する膜、
又はＦｅ2Ｂ膜とすることができる。硼化鉄セラミック
ス膜を形成する方法としては、硼素を含む粉末中に鉄鋼
材を埋設し加熱する方法、該粉末に有機バインダーを添
加したペーストを鉄鋼材の表面に塗布し加熱する方法、
塩浴中に鉄鋼材を埋設する方法などの他に、イオン打ち
込み、ガス拡散、溶射等の方法を用いることができる。
本発明は、シンクロールあるいはサポートロール（スタ
ビライジングロールやコレクトロール）のように溶融金
属中、特に亜鉛浴中で軸受に支持されて回転するロール
に適用される。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。ロール軸と軸受との摺動面における摩擦係数が摩
耗に大きく影響するので、亜鉛めっき浴中で摩擦・摩耗
試験による検証を行った。試験法は、回転円盤（回転側
試験片）の側面に試料（固定側試験片）を押し付ける摩
擦・摩耗試験法により行った。比較のために大気中の摩
擦試験も行った。
する。ロール軸と軸受との摺動面における摩擦係数が摩
耗に大きく影響するので、亜鉛めっき浴中で摩擦・摩耗
試験による検証を行った。試験法は、回転円盤（回転側
試験片）の側面に試料（固定側試験片）を押し付ける摩
擦・摩耗試験法により行った。比較のために大気中の摩
擦試験も行った。
【００１０】図７は、試験装置の概略図である。ヒータ
ー２１で加熱されている坩堝２２中には亜鉛浴２３が入
っており、坩堝２２の上部は断熱材２４で覆われてい
る。断熱材２４を貫通する回転軸２５はトルクコンバー
タ２７を介してモータ２８によって回転駆動され、その
回転速度は回転計２９によって検出される。回転軸２５
の先端には回転側試験片２６が固定され、亜鉛浴２３中
で回転している。一方、重り３２によって引っ張られる
カンチレバー式の支持体３０には固定側試験片３１が固
定されており、亜鉛浴２３中に浸漬された固定側試験片
３１は回転側試験片２６に押しつけられる。固定側試験
片３１が回転側試験片２６に押しつけられる力は重り３
２の重さとカンチレバーの支点間距離により算出され
る。また、試験片の寸法変化は、ダイヤルゲージ３３に
よって計測される。試験条件は以下の通りである。
ー２１で加熱されている坩堝２２中には亜鉛浴２３が入
っており、坩堝２２の上部は断熱材２４で覆われてい
る。断熱材２４を貫通する回転軸２５はトルクコンバー
タ２７を介してモータ２８によって回転駆動され、その
回転速度は回転計２９によって検出される。回転軸２５
の先端には回転側試験片２６が固定され、亜鉛浴２３中
で回転している。一方、重り３２によって引っ張られる
カンチレバー式の支持体３０には固定側試験片３１が固
定されており、亜鉛浴２３中に浸漬された固定側試験片
３１は回転側試験片２６に押しつけられる。固定側試験
片３１が回転側試験片２６に押しつけられる力は重り３
２の重さとカンチレバーの支点間距離により算出され
る。また、試験片の寸法変化は、ダイヤルゲージ３３に
よって計測される。試験条件は以下の通りである。
【００１１】 １．回転試験片：外径６０ｍｍ，幅２０ｍｍ ２．固定試験片：外径５ｍｍ，長さ１０ｍｍ ３．面 圧 ：２ＭＰａ ４．すべり速度：４０ｍ／ｍｉｎ ５．試験温度 ：大気（室温） 亜鉛めっき浴（４８０℃） 亜鉛めっき浴の組成（重量％） （Zn:99.40,Pb:0.18,Fe:0.02,Al:0.14）
【００１２】回転側試験片２６には、硼化鉄セラミック
ス被覆材を用いた。素材として構造用炭素鋼（Ｓ４５
Ｃ）を外径６０ｍｍ，内径４２ｍｍ，幅２０ｍｍの円筒
状に加工した後、炭化硼素（Ｂ4Ｃ）を主成分とした硼
化処理粉末に埋設し、アルゴンガス雰囲気中で９００℃
の温度に１０時間加熱保持して、硼素を炭素鋼中に拡散
させた。断面を微小部Ｘ線回折装置で分析した結果、表
面にはＦｅＢとＦｅ2Ｂが混在し、内部に進むにつれて
ＦｅＢは少なくなりＦｅ2Ｂのみになっていることが分
かった。また、表面から２００μｍの内部は母材であっ
た。
ス被覆材を用いた。素材として構造用炭素鋼（Ｓ４５
Ｃ）を外径６０ｍｍ，内径４２ｍｍ，幅２０ｍｍの円筒
状に加工した後、炭化硼素（Ｂ4Ｃ）を主成分とした硼
化処理粉末に埋設し、アルゴンガス雰囲気中で９００℃
の温度に１０時間加熱保持して、硼素を炭素鋼中に拡散
させた。断面を微小部Ｘ線回折装置で分析した結果、表
面にはＦｅＢとＦｅ2Ｂが混在し、内部に進むにつれて
ＦｅＢは少なくなりＦｅ2Ｂのみになっていることが分
かった。また、表面から２００μｍの内部は母材であっ
た。
【００１３】固定試験片は、鉄鋼材として炭素鋼（Ｓ４
５Ｃ）とステンレス鋼（ＳＵＳ３１６）、セラミックス
材としては酸化アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、サイアロン（Ｓ
ｉａｌｏｎ）、硼化ジルコニウム（ＺｒＢ２）と硼化チ
タン（ＴｉＢ2）含有Sialon、硼化鉄セラミックス被覆
材を用いた。Ａｌ2Ｏ3、Sialon、ＺｒＢ2は市販のもの
を用いた。ＴｉＢ2含有Sialonは、Sialon造粒粉２０に
対しＴｉＢ2粉末（平均粒径７μｍ）８０のｍａｓｓ％
で混合し、これにアセトンを加えて、ボールミルで混合
した後、乾燥して成形用粉末を得た。成形用粉末を金型
に入れ、加圧成形した。成形体を窒素ガス雰囲気中でホ
ットプレス焼結（１７００℃×１時間）を行った。
５Ｃ）とステンレス鋼（ＳＵＳ３１６）、セラミックス
材としては酸化アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、サイアロン（Ｓ
ｉａｌｏｎ）、硼化ジルコニウム（ＺｒＢ２）と硼化チ
タン（ＴｉＢ2）含有Sialon、硼化鉄セラミックス被覆
材を用いた。Ａｌ2Ｏ3、Sialon、ＺｒＢ2は市販のもの
を用いた。ＴｉＢ2含有Sialonは、Sialon造粒粉２０に
対しＴｉＢ2粉末（平均粒径７μｍ）８０のｍａｓｓ％
で混合し、これにアセトンを加えて、ボールミルで混合
した後、乾燥して成形用粉末を得た。成形用粉末を金型
に入れ、加圧成形した。成形体を窒素ガス雰囲気中でホ
ットプレス焼結（１７００℃×１時間）を行った。
【００１４】硼化鉄セラミックス被覆材は、素材として
構造用炭素鋼（Ｓ４５Ｃ）を選び外径５ｍｍ，長さ１０
ｍｍの円柱状に加工した後、炭化硼素を主成分とした硼
化処理粉末に埋設し、大気中で９００℃の温度に１０時
間加熱保持して、硼素を炭素鋼中に拡散させた。断面を
微小部Ｘ線回折装置で分析した結果、表面にはＦｅＢと
Ｆｅ2Ｂが混在し、内部に進むにつれてＦｅＢは少なく
なりＦｅ2Ｂのみになっていることが分かった。また、
表面から１５０μｍの内部では母材であった。
構造用炭素鋼（Ｓ４５Ｃ）を選び外径５ｍｍ，長さ１０
ｍｍの円柱状に加工した後、炭化硼素を主成分とした硼
化処理粉末に埋設し、大気中で９００℃の温度に１０時
間加熱保持して、硼素を炭素鋼中に拡散させた。断面を
微小部Ｘ線回折装置で分析した結果、表面にはＦｅＢと
Ｆｅ2Ｂが混在し、内部に進むにつれてＦｅＢは少なく
なりＦｅ2Ｂのみになっていることが分かった。また、
表面から１５０μｍの内部では母材であった。
【００１５】摩擦係数は、トルクを測定して求めた。摩
擦量は、試験片の寸法の変化を測定して求めた。以上の
試験結果をまとめて、図１及び図２に示す。図１は、定
常状態での摩擦係数を示したものである。亜鉛浴中では
いずれの組合せとも０．０８〜０．２０の範囲にあり、
一般に使用されている亜鉛浴中でのすべり軸受の摩擦係
数とほぼ同等かそれ以下である。大気中での摩擦係数は
０．３５〜０．６５と高い値を示す。亜鉛めっき浴中に
おける摩擦係数が大気中に比べ低くなったのは、溶融亜
鉛の潤滑効果があったものと考えられる。
擦量は、試験片の寸法の変化を測定して求めた。以上の
試験結果をまとめて、図１及び図２に示す。図１は、定
常状態での摩擦係数を示したものである。亜鉛浴中では
いずれの組合せとも０．０８〜０．２０の範囲にあり、
一般に使用されている亜鉛浴中でのすべり軸受の摩擦係
数とほぼ同等かそれ以下である。大気中での摩擦係数は
０．３５〜０．６５と高い値を示す。亜鉛めっき浴中に
おける摩擦係数が大気中に比べ低くなったのは、溶融亜
鉛の潤滑効果があったものと考えられる。
【００１６】図２は、亜鉛めっき浴中における摺動距離
に対する摩耗量をプロットしたものである。摩耗量が少
なく、初期摩耗後は一定となる組合せが耐摩耗性に優れ
ていると評価できる。回転側に硼化鉄セラミックス被覆
鋼材と固定側に鉄鋼材（Ｓ４５Ｃ、ＳＵＳ３１６）との
組合せは、摺動開始から摩耗し摺動距離１ｋｍで０．４
〜０．５ｍｍ、摺動距離２ｋｍで１．２〜１．４ｍｍの
摩耗が認められた。試験後、浴中から試料を取り出し付
着したＺｎを酸洗（２０％ＨＣｌ水溶液）により取り除
き寸法測定を行った。その結果、硼化鉄セラミックス被
覆鋼材には変化はなかったことから、摩耗はＳ４５Ｃ及
びＳＵＳ３１６であることが確認できた。この原因は、
Ｓ４５Ｃ及びＳＵＳ３１６とも溶融亜鉛との反応による
腐食摩耗によるものと考えられる。
に対する摩耗量をプロットしたものである。摩耗量が少
なく、初期摩耗後は一定となる組合せが耐摩耗性に優れ
ていると評価できる。回転側に硼化鉄セラミックス被覆
鋼材と固定側に鉄鋼材（Ｓ４５Ｃ、ＳＵＳ３１６）との
組合せは、摺動開始から摩耗し摺動距離１ｋｍで０．４
〜０．５ｍｍ、摺動距離２ｋｍで１．２〜１．４ｍｍの
摩耗が認められた。試験後、浴中から試料を取り出し付
着したＺｎを酸洗（２０％ＨＣｌ水溶液）により取り除
き寸法測定を行った。その結果、硼化鉄セラミックス被
覆鋼材には変化はなかったことから、摩耗はＳ４５Ｃ及
びＳＵＳ３１６であることが確認できた。この原因は、
Ｓ４５Ｃ及びＳＵＳ３１６とも溶融亜鉛との反応による
腐食摩耗によるものと考えられる。
【００１７】回転側に硼化鉄セラミックス被覆鋼材、固
定側にセラミックス材（Ａｌ2Ｏ3、Sialon、ＺｒＢ2、
ＴｉＢ2含有Sialon、硼化鉄セラミックス被覆鋼材）の
組合せは、摺動開始時に僅かに初期摩耗が生じたが、そ
の後は一定となり摩耗が認められなかった。試験後、浴
中から試料を取り出し摺動面を観察した。その結果、両
者とも薄いＺｎ膜が付着していることから、これが潤滑
剤としての役目をし、焼き付き、かじり等によるセラミ
ックスの割れを防止したものと考えられる。
定側にセラミックス材（Ａｌ2Ｏ3、Sialon、ＺｒＢ2、
ＴｉＢ2含有Sialon、硼化鉄セラミックス被覆鋼材）の
組合せは、摺動開始時に僅かに初期摩耗が生じたが、そ
の後は一定となり摩耗が認められなかった。試験後、浴
中から試料を取り出し摺動面を観察した。その結果、両
者とも薄いＺｎ膜が付着していることから、これが潤滑
剤としての役目をし、焼き付き、かじり等によるセラミ
ックスの割れを防止したものと考えられる。
【００１８】以上の試験結果から、硼化鉄セラミックス
被覆材と溶融金属に対する耐食性に優れたセラミックス
との組合せの軸受は摩耗係数が低く、摩耗も少ないこと
から実用に供されることが確認できた。以下に本発明の
実施例を記載する。
被覆材と溶融金属に対する耐食性に優れたセラミックス
との組合せの軸受は摩耗係数が低く、摩耗も少ないこと
から実用に供されることが確認できた。以下に本発明の
実施例を記載する。
【００１９】〔実施例１〕本発明をシンクロールに適用
した実施例について説明する。図３に、本実施例の連続
溶融金属めっき装置の概略断面図を示す。鋼板（ストリ
ップ）１はスナウト２を経て供給されていき、めっき槽
３の中でシンクロール４により方向を変えられコレクト
ロール５とスタビライジングロール６の間を通してか
ら、めっき浴７から引き出され、ガスワイピングノズル
８により、めっき厚みが調整される。
した実施例について説明する。図３に、本実施例の連続
溶融金属めっき装置の概略断面図を示す。鋼板（ストリ
ップ）１はスナウト２を経て供給されていき、めっき槽
３の中でシンクロール４により方向を変えられコレクト
ロール５とスタビライジングロール６の間を通してか
ら、めっき浴７から引き出され、ガスワイピングノズル
８により、めっき厚みが調整される。
【００２０】図４は、本実施例のシンクロールのロール
軸部の概略断面図を示したものである。ロール軸９は耐
食性に優れたステンレス鋼（ＳＵＳ３１６）を機械加工
により製作した。ロール軸部に硼化鉄セラミックス被覆
スリーブ１０を嵌合し固定した。硼化鉄セラミックス被
覆スリーブ１０は、素材として構造用炭素鋼（Ｓ４５
Ｃ）を外径１６５ｍｍ，内径１２０ｍｍ，長さ１５０ｍ
ｍの円筒状に加工した後、炭化硼素を主成分とした硼化
処理粉末に埋設し、アルゴンガス雰囲気中で９００℃の
温度に１０時間加熱保持して、硼素を炭素鋼中に拡散さ
せた。摺動面の表面粗さはＲａ０．５μｍとした。
軸部の概略断面図を示したものである。ロール軸９は耐
食性に優れたステンレス鋼（ＳＵＳ３１６）を機械加工
により製作した。ロール軸部に硼化鉄セラミックス被覆
スリーブ１０を嵌合し固定した。硼化鉄セラミックス被
覆スリーブ１０は、素材として構造用炭素鋼（Ｓ４５
Ｃ）を外径１６５ｍｍ，内径１２０ｍｍ，長さ１５０ｍ
ｍの円筒状に加工した後、炭化硼素を主成分とした硼化
処理粉末に埋設し、アルゴンガス雰囲気中で９００℃の
温度に１０時間加熱保持して、硼素を炭素鋼中に拡散さ
せた。摺動面の表面粗さはＲａ０．５μｍとした。
【００２１】図５は、軸受の概略断面図を示したもので
ある。金属製の受メタル１１は、前述のロール軸と同じ
ステンレス鋼（ＳＵＳ３１６）を機械加工により製作し
た。受メタル１１に硼化鉄セラミックス被覆ブロック１
２を溶接し固定した。硼化鉄セラミックス被覆ブロック
１２は、素材として構造用炭素鋼（Ｓ４５Ｃ）を幅３０
ｍｍ，厚さ２０ｍｍ，長さ１２０ｍｍの半円形状に加工
した後、炭化硼素を主成分とした硼化処理粉末に埋設
し、大気中で９００℃の温度に１０時間加熱保持して、
硼素を炭素鋼中に拡散させた。摺動面の表面粗さはＲａ
０．５μｍである。
ある。金属製の受メタル１１は、前述のロール軸と同じ
ステンレス鋼（ＳＵＳ３１６）を機械加工により製作し
た。受メタル１１に硼化鉄セラミックス被覆ブロック１
２を溶接し固定した。硼化鉄セラミックス被覆ブロック
１２は、素材として構造用炭素鋼（Ｓ４５Ｃ）を幅３０
ｍｍ，厚さ２０ｍｍ，長さ１２０ｍｍの半円形状に加工
した後、炭化硼素を主成分とした硼化処理粉末に埋設
し、大気中で９００℃の温度に１０時間加熱保持して、
硼素を炭素鋼中に拡散させた。摺動面の表面粗さはＲａ
０．５μｍである。
【００２２】前記ロール軸及び軸受を取り付けたシンク
ロールを用いて７日間亜鉛の連続めっきを行った時のロ
ール軸と軸受の摩耗を調べた。めっき条件は、亜鉛めっ
き浴の組成（重量％）Ｚｎ：９９．４０，Ｐｂ：０．１
８，Ｆｅ：０．０２，Ａｌ：０．１４、亜鉛めっき浴の
温度４７０℃、鋼板の搬送速度８０〜１００ｍ／ｍｉｎ
である。従来法の軸受の摩耗が６ｍｍであったのに対
し、本実施例ではロール軸及び軸受の摩耗は認められな
かった。
ロールを用いて７日間亜鉛の連続めっきを行った時のロ
ール軸と軸受の摩耗を調べた。めっき条件は、亜鉛めっ
き浴の組成（重量％）Ｚｎ：９９．４０，Ｐｂ：０．１
８，Ｆｅ：０．０２，Ａｌ：０．１４、亜鉛めっき浴の
温度４７０℃、鋼板の搬送速度８０〜１００ｍ／ｍｉｎ
である。従来法の軸受の摩耗が６ｍｍであったのに対
し、本実施例ではロール軸及び軸受の摩耗は認められな
かった。
【００２３】〔実施例２〕本発明をサポートロール（コ
レクトロール）に適用した実施例について述べる。ロー
ル軸スリーブは実施例１と同じ硼化鉄セラミックス被覆
スリーブを用い、スリーブの最終仕上げ寸法は外径８０
ｍｍ，内径６０ｍｍ，長さ５０ｍｍで摺動面の表面粗さ
はＲａ０．５μｍである。軸の構造は実施例１と同様で
ある。図６は、軸受の概略断面図を示したものである。
金属製の受けメタル１１の内周面に半円形状のＴｉＢ2
含有Sialonブロック１３が装着されている。受メタル１
１は、ステンレス鋼（ＳＵＳ３１６）を機械加工により
製作した。ＴｉＢ2含有Sialonブロック１３が装着でき
るよう半円形の溝を有する。
レクトロール）に適用した実施例について述べる。ロー
ル軸スリーブは実施例１と同じ硼化鉄セラミックス被覆
スリーブを用い、スリーブの最終仕上げ寸法は外径８０
ｍｍ，内径６０ｍｍ，長さ５０ｍｍで摺動面の表面粗さ
はＲａ０．５μｍである。軸の構造は実施例１と同様で
ある。図６は、軸受の概略断面図を示したものである。
金属製の受けメタル１１の内周面に半円形状のＴｉＢ2
含有Sialonブロック１３が装着されている。受メタル１
１は、ステンレス鋼（ＳＵＳ３１６）を機械加工により
製作した。ＴｉＢ2含有Sialonブロック１３が装着でき
るよう半円形の溝を有する。
【００２４】ＴｉＢ2含有Sialonブロック１３は、Sialo
n造粒粉２０に対しＴｉＢ2粉末（平均粒径７μｍ）８０
のｍａｓｓ％で混合し、これにアセトンを加えて、ボー
ルミルで混合した後、乾燥して成形用粉末を得た。成形
用粉末を金型に入れ加圧成形した。成形体を窒素ガス雰
囲気中でホットプレス焼結（１７００℃×１時間）を行
った。ブロックの最終仕上げ寸法は幅１０ｍｍ，厚さ１
０ｍｍ，長さ３０ｍｍの半円形状で摺動面の表面粗さ
は、Ｒａ０．５μｍである。
n造粒粉２０に対しＴｉＢ2粉末（平均粒径７μｍ）８０
のｍａｓｓ％で混合し、これにアセトンを加えて、ボー
ルミルで混合した後、乾燥して成形用粉末を得た。成形
用粉末を金型に入れ加圧成形した。成形体を窒素ガス雰
囲気中でホットプレス焼結（１７００℃×１時間）を行
った。ブロックの最終仕上げ寸法は幅１０ｍｍ，厚さ１
０ｍｍ，長さ３０ｍｍの半円形状で摺動面の表面粗さ
は、Ｒａ０．５μｍである。
【００２５】このロール軸及び軸受を取り付けたコレク
トロールを用いて、亜鉛めっきを４日間非駆動で稼働を
行った時のロール軸と軸受の摩耗を調べた。めっき条件
は、亜鉛めっき浴の組成（重量％）Ｚｎ：９９．４０，
Ｐｂ：０．１８，Ｆｅ：０．０２，Ａｌ：０．１４、亜
鉛めっき浴の温度４７０℃、鋼板の搬送速度８０〜１０
０ｍ／ｍｉｎである。従来法の軸受の摩耗が４ｍｍであ
ったのに対し、本実施例のロール軸及び軸受の摩耗は認
められなかった。
トロールを用いて、亜鉛めっきを４日間非駆動で稼働を
行った時のロール軸と軸受の摩耗を調べた。めっき条件
は、亜鉛めっき浴の組成（重量％）Ｚｎ：９９．４０，
Ｐｂ：０．１８，Ｆｅ：０．０２，Ａｌ：０．１４、亜
鉛めっき浴の温度４７０℃、鋼板の搬送速度８０〜１０
０ｍ／ｍｉｎである。従来法の軸受の摩耗が４ｍｍであ
ったのに対し、本実施例のロール軸及び軸受の摩耗は認
められなかった。
【００２６】
【発明の効果】本発明の溶融金属めっき装置によれば、
長寿命になるため連続稼働が可能となり生産性が向上す
る。また、摩耗係数が低いため非駆動化が可能となり均
一なめっきが出来る。
長寿命になるため連続稼働が可能となり生産性が向上す
る。また、摩耗係数が低いため非駆動化が可能となり均
一なめっきが出来る。
【図１】大気及び亜鉛めっき浴中における摩擦係数を測
定した結果を示す図。
定した結果を示す図。
【図２】亜鉛めっき浴中における摩擦・摩耗試験で摩耗
量を測定した結果を示す図。
量を測定した結果を示す図。
【図３】本発明の実施例の連続溶融金属めっき装置の概
略断面図。
略断面図。
【図４】実施例１及び２で用いたロール軸の概略断面
図。
図。
【図５】実施例１で用いた軸受の概略断面図。
【図６】実施例２で用いた軸受の概略断面図。
【図７】試験装置の概略図。
１…鋼板（ストリップ）、２…スナウト、３…めっき
槽、４…シンクロール、５…コレクトロール、６…スタ
ビライジングロール、７…めっき浴、８…ガスワイピン
グノズル、９…ロール軸、１０…硼化鉄セラミックス被
覆スリーブ、１１…受けメタル、１２…硼化鉄セラミッ
クス被覆ブロック、１３…ＴｉＢ2含有Sialon、２１…
ヒーター、２２…坩堝、２３…亜鉛浴、２４…断熱材、
２５…回転軸、２６…回転側試験片、２７…トルクコン
バータ、２８…モータ、２９…回転計、３０…支持体、
３１…固定側試験片、３２…重り
槽、４…シンクロール、５…コレクトロール、６…スタ
ビライジングロール、７…めっき浴、８…ガスワイピン
グノズル、９…ロール軸、１０…硼化鉄セラミックス被
覆スリーブ、１１…受けメタル、１２…硼化鉄セラミッ
クス被覆ブロック、１３…ＴｉＢ2含有Sialon、２１…
ヒーター、２２…坩堝、２３…亜鉛浴、２４…断熱材、
２５…回転軸、２６…回転側試験片、２７…トルクコン
バータ、２８…モータ、２９…回転計、３０…支持体、
３１…固定側試験片、３２…重り
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 下タ村 修 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立工場内 (72)発明者 川東 民人 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立工場内 (72)発明者 高倉 芳生 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立工場内 Ｆターム(参考） 4K027 AA02 AA22 AB42 AD17
Claims (5)
- 【請求項１】 溶融金属中で軸受に支持されて回転する
ロールを有する溶融金属めっき装置において、前記ロー
ルの軸部及び軸受部の少なくとも一方の摺動面を硼化鉄
セラミックスとすることを特徴とする溶融金属めっき装
置。 - 【請求項２】 溶融金属中で軸受に支持されて回転する
ロールを有する溶融金属めっき装置において、前記ロー
ルの軸部の摺動面及び軸受部の摺動面をセラミックスと
し、かつ少なくとも一方の前記摺動面を硼化鉄セラミッ
クスとすることを特徴とする溶融金属めっき装置。 - 【請求項３】 請求項２記載の溶融金属めっき装置にお
いて、他方の摺動面を酸化物、炭化物、窒化物又は硼化
物からなるセラミックスとすることを特徴とする溶融金
属めっき装置。 - 【請求項４】 請求項１〜３のいずれか１項記載の溶融
金属めっき装置において、前記ロールの軸部の摺動面を
硼化鉄セラミックスとすることを特徴とする溶融金属め
っき装置。 - 【請求項５】 請求項１〜４のいずれか１項記載の溶融
金属めっき装置において、前記硼化鉄セラミックスは鉄
鋼材の表面に形成されたＦｅＢ膜、ＦｅＢとＦｅ2Ｂと
が混在する膜、又はＦｅ2Ｂ膜であることを特徴とする
溶融金属めっき装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10301235A JP2000129415A (ja) | 1998-10-22 | 1998-10-22 | 溶融金属めっき装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10301235A JP2000129415A (ja) | 1998-10-22 | 1998-10-22 | 溶融金属めっき装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000129415A true JP2000129415A (ja) | 2000-05-09 |
Family
ID=17894416
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10301235A Pending JP2000129415A (ja) | 1998-10-22 | 1998-10-22 | 溶融金属めっき装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000129415A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002294419A (ja) * | 2001-04-02 | 2002-10-09 | Hitachi Metals Ltd | 連続溶融金属めっき浴中ロール用軸受 |
| JP2004027340A (ja) * | 2002-06-28 | 2004-01-29 | Nippon Steel Corp | 冷延鋼板と溶融金属めっき鋼板の兼用設備 |
| JP2007145642A (ja) * | 2005-11-28 | 2007-06-14 | Nippon Steel Corp | 溶融金属めっき浴用浸漬部材およびその製造方法 |
| CN112412966A (zh) * | 2019-08-20 | 2021-02-26 | 宝山钢铁股份有限公司 | 基于混合磨损策略的热镀产线锌锅辊用滑动轴承摩擦副 |
-
1998
- 1998-10-22 JP JP10301235A patent/JP2000129415A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002294419A (ja) * | 2001-04-02 | 2002-10-09 | Hitachi Metals Ltd | 連続溶融金属めっき浴中ロール用軸受 |
| JP4678565B2 (ja) * | 2001-04-02 | 2011-04-27 | 日立金属株式会社 | 連続溶融金属めっき浴中ロール用軸受 |
| JP2004027340A (ja) * | 2002-06-28 | 2004-01-29 | Nippon Steel Corp | 冷延鋼板と溶融金属めっき鋼板の兼用設備 |
| JP2007145642A (ja) * | 2005-11-28 | 2007-06-14 | Nippon Steel Corp | 溶融金属めっき浴用浸漬部材およびその製造方法 |
| CN112412966A (zh) * | 2019-08-20 | 2021-02-26 | 宝山钢铁股份有限公司 | 基于混合磨损策略的热镀产线锌锅辊用滑动轴承摩擦副 |
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