JP2000273614A - Roll for molten glass manufacturing equipment, and its manufacture - Google Patents

Roll for molten glass manufacturing equipment, and its manufacture

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JP2000273614A
JP2000273614A JP11084136A JP8413699A JP2000273614A JP 2000273614 A JP2000273614 A JP 2000273614A JP 11084136 A JP11084136 A JP 11084136A JP 8413699 A JP8413699 A JP 8413699A JP 2000273614 A JP2000273614 A JP 2000273614A
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JP
Japan
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roll
undercoat
molten glass
zro
top coat
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Japanese (ja)
Inventor
Yoshio Harada
良夫 原田
Kazumi Tani
和美 谷
Hiroyuki Kitaaki
廣幸 北秋
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Tocalo Co Ltd
Original Assignee
Tocalo Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent deterioration in the quality of flat glass products caused by the build-up of fused tin and its oxide liable to occur at the surface of a lift-out roll, a lehr roll or the like, which are used for molten glass manufacturing equipment and also to prolong the service life of a film formed on the surface. SOLUTION: The surface of a base material for roll is provided with a hot- melt-splay-coating of two-layer structure prepared by thermal spraying executing, as an undercoat, a cermet having excellent adhesion and heat resistance and consisting of chromium carbide containing Cr3C2 as a principal component and a heat resistant alloy containing two or more metals selected from Co, Ni, and Cr and further forming, as a topcoat, a ZrO2 type ceramic coating on the above undercoat; or is provided with a composite hot-melt-splay-coating of three-layer structure prepared by providing an internal coat of a heat resistance alloy containing two or more metals selected from Co, Ni, Cr, Al, Y, Ta, and Si to the intermediate part between the undercoat and the topcoat.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、フロート法などに
より製造される溶融板ガラスなどを溶融すず浴から引き
上げるためのリフトアウトロールや、溶融板ガラスを徐
冷窯に搬送するための搬送ロール等に用いて好適な溶融
ガラス製造設備用ロールおよびその製造方法に関するも
ので、成型後のガラス製品を熱処理するロールとしても
適用できる。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a lift-out roll for pulling a molten glass sheet or the like manufactured by a float method or the like from a molten tin bath and a transport roll for transporting the molten glass sheet to a slow cooling kiln. The present invention relates to a roll for molten glass production equipment and a method for producing the same, which can be applied as a roll for heat-treating a glass product after molding.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、フロート法などによる溶融板ガラ
スの製造工程においては、溶融板ガラスを溶融すず浴か
ら引き上げるためのリフトアウトロールや、溶融板ガラ
スを徐冷窯に搬送するためのレアーロール等の搬送ロー
ルが用いられている。こうした搬送ロールの例として
は、(1) Cr−Ni鋼等の合金鋼製ロールの表面に、Co系合
金等からなる耐熱合金を溶射被覆した搬送ロール(特開
平4−260629号公報、特開平8−175828号
公報参照)、(2) Cr−Ni鋼等の合金鋼製ロールの表面
に、アスベスト系材料を被覆した搬送ロール、(3) Cr−
Ni鋼等の合金鋼製ロールの表面に、酸化物セラミックス
やセラミックスと金属の混合物を溶射被覆した搬送ロー
ル(特開平4−260622号公報、特開平4−260
623号公報)、等が開発され、使用されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, in a manufacturing process of a molten sheet glass by a float method or the like, a transport roll such as a lift-out roll for lifting the molten sheet glass from a tin bath or a layer roll for transporting the molten sheet glass to an annealing furnace. Is used. Examples of such transport rolls include (1) transport rolls in which a heat-resistant alloy made of a Co-based alloy or the like is spray-coated on the surface of a roll made of an alloy steel such as Cr-Ni steel (JP-A-4-260629, JP-A-4-260629). (See JP-A-8-175828), (2) a transport roll in which an asbestos-based material is coated on the surface of a roll made of an alloy steel such as Cr-Ni steel;
Transport rolls in which oxide ceramics or a mixture of ceramics and metal is spray-coated on the surface of a roll of alloy steel such as Ni steel (JP-A-4-260622, JP-A-4-26062)
No. 623) has been developed and used.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかし、これらの従来
技術は、いずれも溶融板ガラス搬送ロールとしては十分
に満足できるものではない。例えば、上記の従来技術
(1) は、高温環境下での機械的強度およびロール自体の
形状維持に効果が認められるものの、溶融すず浴から溶
融板ガラスの下面に付着して持ち出される溶融すず成分
が、このガラス板が徐冷される際に、雰囲気中に存在す
る酸素によって酸化され、硬質の異物となってロール表
面に固着する。このような固着物は、一般にビルドアッ
プとも呼ばれ、ロール表面に多数、点状に付着した突起
物として存在することから、ロール上を通過するガラス
製品に表面傷を発生させる原因ともなっていた。また、
上記従来技術(2) は、700 ℃近傍での強度劣化、アスベ
スト自体の環境汚染問題等の改善課題がある。そして、
上記従来技術(3) は、前述した溶融すず成分が酸化物と
なって固着するという欠点は防止できるものの、基材金
属ロールの熱伝導率が大きいため、溶融板ガラスが過度
の冷却遍歴を受け、しばしばガラス品質に悪影響を与え
るという問題があった。しかも、この従来技術(3) は、
被覆層であるセラミックス材の熱膨張係数が基材金属の
熱膨張係数に比較して小さいため、ロールを交換すると
き等に見られるロール表面温度の急な変化に対し、耐ス
ポーリング性(耐剥離性)が低下したり、微細な亀裂が
発生する等して、耐用寿命の著しい低下を招いていた。
However, none of these prior arts is sufficiently satisfactory as a roll of molten glass transport. For example, the above prior art
In (1), although the effect of maintaining the mechanical strength and the shape of the roll itself in a high-temperature environment is recognized, the molten tin component adhered to the lower surface of the molten sheet glass from the molten tin bath and brought out is gradually reduced by the glass sheet. When cooled, it is oxidized by oxygen present in the atmosphere and becomes hard foreign matter and adheres to the roll surface. Such a fixed substance is generally called a build-up, and is present as a large number of point-like projections on the roll surface, thereby causing a surface scratch on a glass product passing on the roll. Also,
The prior art (2) has problems to be solved, such as strength deterioration at around 700 ° C. and environmental pollution of asbestos itself. And
In the above prior art (3), although the above-mentioned drawback that the molten tin component is fixed as an oxide and fixed can be prevented, the thermal conductivity of the base metal roll is large, so that the molten sheet glass undergoes excessive cooling history, There has often been the problem of adversely affecting glass quality. Moreover, this prior art (3)
Since the thermal expansion coefficient of the ceramic material, which is the coating layer, is smaller than the thermal expansion coefficient of the base metal, the spalling resistance (spatter resistance) against sudden changes in the roll surface temperature, such as when changing rolls, is observed. (Removability), and fine cracks are generated, resulting in a remarkable reduction in the service life.

【0004】以上説明したように、従来技術は、溶融す
ず浴から溶融板ガラスの下面に付着して持ち出される溶
融すずやその酸化物に起因する、製品ガラスの不良品の
増加、皮膜の耐スポーリング性低下による使用期間の短
縮、皮膜の冷却速度の過大によるガラス品質の低下など
の種々の問題を抱えていた。そこで、近年ではこうした
ロールの胴部を溶融シリカにて形成し、これに金属製の
軸材を装着した搬送用ロールなども実用化され、高温環
境下における機械的特性の向上が認められている。しか
しながら、このような搬送ロールは、耐ビルドアップ性
に改善の余地が残されているとともに、高品質ガラスの
製造に供するためのロールとしては表面機能および実用
面では不十分で、溶融板ガラスの搬送ロールとして十分
な能力を発揮できない。
[0004] As described above, the prior art is based on the problem that the number of defective glass products increases due to the molten tin and its oxides attached to the lower surface of the molten glass from the molten tin bath and the spalling resistance of the film. There have been various problems such as shortening of the use period due to the decrease and deterioration of the glass quality due to the excessive cooling rate of the film. Therefore, in recent years, the roll body of such a roll is formed of fused silica, and a transport roll or the like having a metal shaft mounted thereon has been put to practical use, and improvement in mechanical properties under a high temperature environment has been recognized. . However, such a transport roll has room for improvement in build-up resistance, and is insufficient in surface function and practicality as a roll for producing high-quality glass. Insufficient ability as a roll.

【0005】そこで、本発明は、従来技術が抱えている
前述した課題を解決するためになされたもので、表面特
性に優れたロールを得ることを主たる目的とする。本発
明の他の目的は、耐ビルドアップ性に優れ、かつ皮膜の
密着力が大きく耐久性に優れるロールを提供することに
ある。
Therefore, the present invention has been made to solve the above-mentioned problems of the prior art, and has as its main object to obtain a roll having excellent surface characteristics. It is another object of the present invention to provide a roll having excellent build-up resistance, and having a large film adhesion and excellent durability.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は、次に示すような技術的手段を採用した。
すなわち、溶融ガラスと接するロール基材の表面に、炭
化クロム系サーメット溶射皮膜からなるアンダーコート
と、その上に施工するZrO2系セラミックス溶射皮膜から
なるトップコートとの2層からなる複合溶射皮膜を、形
成したことを特徴とする溶融ガラス製造設備用ロールで
ある。
In order to achieve the above object, the present invention employs the following technical means.
That is, on the surface of the roll substrate in contact with the molten glass, a composite thermal spray coating consisting of two layers, an undercoat made of a chromium carbide cermet thermal spray coating and a top coat made of a ZrO 2 ceramic spray coating applied thereon, , A roll for a molten glass manufacturing facility.

【0007】また、本発明は、溶融ガラスと接するロー
ル基材の表面に、炭化クロム系サーメット溶射皮膜から
なるアンダーコートと、その上に施工するCo, Ni, Cr,
Al,Y,TaおよびSiから選ばれた2種以上の金属からな
る耐熱合金の溶射皮膜からなるインターナルコートと、
そして、さらにその上に施工するZrO2系セラミックス溶
射皮膜からなるトップコートとの3層からなる複合溶射
皮膜を、形成したことを特徴とする溶融ガラス製造設備
用ロールである。
Further, the present invention provides an undercoat made of a chromium carbide-based cermet sprayed coating on a surface of a roll substrate in contact with the molten glass, and Co, Ni, Cr,
An internal coat consisting of a thermal sprayed coating of a heat-resistant alloy consisting of two or more metals selected from Al, Y, Ta and Si;
A roll for molten glass production equipment, characterized in that a composite sprayed coating composed of three layers of a ZrO 2 ceramic sprayed coating and a top coat formed thereon is further formed thereon.

【0008】本発明において、上記アンダーコートの炭
化クロム系サーメットは、Cr3C2, Cr7C3およびC23C6
ら選ばれた1種以上の炭化クロムを45〜95wt%、Co, Ni
およびCrから選ばれた2種以上の金属からなる耐熱合金
を5〜55wt%含有するものである。
In the present invention, the undercoat chromium carbide cermet contains 45 to 95 wt% of one or more chromium carbides selected from Cr 3 C 2, Cr 7 C 3 and C 23 C 6 , and Co, Ni
And 5 to 55 wt% of a heat-resistant alloy composed of two or more metals selected from Cr and Cr.

【0009】また、本発明において上記トップコート
は、Y2O3, CaO, MgO, CeO2, SiO2などから選ばれた1種
以上の結晶安定化成分を5〜40wt%含むZrO2系セラミッ
クスである。
In the present invention, the top coat is a ZrO 2 -based ceramic containing 5 to 40% by weight of at least one crystal stabilizing component selected from Y 2 O 3, CaO, MgO, CeO 2 , SiO 2 and the like. It is.

【0010】上記の本発明に係るロールは、鋼鉄製また
は非金属製ロール基材の表面に、プラズマ溶射法または
高速フレーム溶射法によって、炭化クロム系サーメット
のアンダーコートを30〜300 μm の厚さに形成し、次い
で、そのアンダーコートの上に、上記のいずれかの溶射
法によってZrO2系セラミックスのトップコートを50〜50
0 μm の厚さに形成して、複合溶射皮膜を形成すること
により製造することができる。
The roll according to the present invention has a chromium carbide-based cermet undercoat having a thickness of 30 to 300 μm on the surface of a steel or nonmetallic roll base material by a plasma spraying method or a high-speed flame spraying method. Then, a top coat of ZrO 2 ceramics is applied on the undercoat by any one of the above-mentioned thermal spraying methods.
It can be manufactured by forming a composite sprayed coating having a thickness of 0 μm.

【0011】また、本発明に係る他の製造方法は、鋼鉄
製または非金属製ロール基材の表面に、プラズマ溶射法
または高速フレーム溶射法によって、炭化クロム系サー
メットのアンダーコートを30〜300 μm の厚さに形成
し、次いで、そのアンダーコートの上に、上記のいずれ
かの溶射法によってCo, Ni, Cr, Al, Y,TaおよびSiか
ら選ばれた2種以上の金属からなる耐熱合金のインター
ナルコートを30〜300 μm の厚さに形成し、その後、上
記いずれかの溶射法によって、最上層部のトップコート
として、ZrO2系セラミックスを50〜500 μm の厚さに形
成して、複合溶射皮膜を形成することを特徴とする溶融
ガラス製造設備用ロールの製造方法である。
In another manufacturing method according to the present invention, an undercoat of a chromium carbide-based cermet is formed on a steel or nonmetallic roll base material by a plasma spraying method or a high-speed flame spraying method. A heat-resistant alloy composed of at least two metals selected from Co, Ni, Cr, Al, Y, Ta, and Si on the undercoat by any of the above thermal spraying methods. An internal coat of 30 to 300 μm in thickness is formed, and then a ZrO 2 ceramic is formed to a thickness of 50 to 500 μm as a top coat of the uppermost layer by any of the above thermal spraying methods. A method for producing a roll for molten glass production equipment, which comprises forming a composite thermal spray coating.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】本発明に係る溶融ガラス製造設備
用ロール (以下、これを単に「搬送ロール」という) の
詳細とその製造方法について、製造工程に併せて説明す
る。 (1) 炭化クロムサーメット材料によるアンダーコートの
施工 金属製もしくは非金属製の、いわゆる、溶融ガラスに接
する搬送ロール基材の表面を、脱脂し、清浄化した後、
Al2O3 粒子を吹き付けて粗面化処理を行い、次いで、プ
ラズマ溶射法または高速フレーム溶射法によって、Cr3C
2 を主成分として含む炭化クロムサーメット材料を、ア
ンダーコートとして、30〜300 μm の厚さに施工する。
このアンダーコートの役割りは、ロール基材と炭化クロ
ム溶射皮膜との良好な密着力を確保するとともに、その
上に形成されるZrO2系セラミックス溶射皮膜との結合力
を確保することにある。即ち、炭化クロム系サーメット
溶射材料のロール基材に対する密着力は、従来技術の耐
熱合金皮膜 (Ni−Cr, Ni−Al, MCrAlX) に比べると、
はるかに大きく、また、この炭化クロム系サーメットの
アンダーコート上に施工する耐熱合金やZrO2系セラミッ
クスの溶射皮膜とも優れた密着性を示す。従って、かか
るアンダーコートを用いる限り、通常の溶融ガラスの搬
送等の処理条件下ではこのアンダーコートがロール基材
から剥離することはない。その上、Cr3C2 を主成分とす
る炭化クロム系サーメット(以下は、単に「Cr3C2サー
メット」という)のアンダーコートというのは、良好な
耐熱性を示すため、アンダーコートとしての特性を長時
間にわたって維持することができる。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The details of a roll for a molten glass manufacturing facility according to the present invention (hereinafter simply referred to as a "conveying roll") and a manufacturing method thereof will be described together with a manufacturing process. (1) Construction of undercoat with chromium carbide cermet material Metal or non-metallic, so-called, the surface of the transfer roll substrate in contact with the molten glass, after degreasing and cleaning,
Roughening treatment is performed by spraying Al 2 O 3 particles, and then Cr 3 C by plasma spraying or high-speed flame spraying.
Apply a chromium carbide cermet material containing 2 as a main component as an undercoat to a thickness of 30 to 300 μm.
The role of the undercoat is to ensure good adhesion between the roll base material and the chromium carbide sprayed coating, and to secure bonding strength with the ZrO 2 ceramic sprayed coating formed thereon. That is, the adhesion of the chromium carbide cermet sprayed material to the roll base material is higher than that of the conventional heat-resistant alloy coating (Ni-Cr, Ni-Al, MCrAlX).
It is much larger and also exhibits excellent adhesion to heat-resistant alloys and thermal sprayed ZrO 2 ceramics applied on this chromium carbide cermet undercoat. Therefore, as long as such an undercoat is used, the undercoat does not peel off from the roll substrate under ordinary processing conditions such as conveyance of molten glass. In addition, a chromium carbide cermet containing Cr 3 C 2 as a main component (hereinafter simply referred to as “Cr 3 C 2 cermet”) is an undercoat because of its good heat resistance, Can be maintained for a long time.

【0013】このようなCr3C2 サーメット溶射材料とし
ては以下のような化学成分のものが用いられる。即ち、
本発明にかかるサーメット溶射材料は、主としてCr3C2
からなる炭化クロムを45〜95wt%、これに添加するバイ
ンダーとなる金属成分として、Co, Ni, Crから選ばれる
2種以上の金属を含む耐熱合金を5〜55wt%の割合で配
合したものであって、これらの混合物を焼結し、粉砕整
粒して粒子径:5〜80μm の範囲に調整した溶射材料粉
末を用いることが望ましい。なお、市販のCr3C2 サーメ
ット溶射材料には、Cr3C2 の他に、少量のCr23C6,Cr7C
3 を含んでいることがあるが、このような材料について
も、本発明のアンダーコート用溶射材料として使用する
ことができ、厳密なCr3C2 化合物のみに限定されるもの
ではない。
As such a Cr 3 C 2 cermet spray material, those having the following chemical components are used. That is,
The cermet sprayed material according to the present invention is mainly composed of Cr 3 C 2
45 to 95 wt% of chromium carbide consisting of a heat-resistant alloy containing two or more metals selected from Co, Ni, and Cr as a metal component to be added as a binder in a ratio of 5 to 55 wt%. It is desirable to use a sprayed material powder obtained by sintering and crushing and sizing these mixtures to adjust the particle diameter to a range of 5 to 80 μm. Note that the commercially available Cr 3 C 2 cermet spraying material, in addition to the Cr 3 C 2, a small amount of Cr 23 C 6, Cr 7 C
3 may be included, but such a material can also be used as the thermal spraying material for the undercoat of the present invention, and is not limited to a strict Cr 3 C 2 compound.

【0014】上記アンダーコートの厚さは、30〜300 μ
m の範囲がよく、30μm より薄いと溶射皮膜の均一性が
劣り、一方、300 μm より厚くても、その作用効果に格
段の向上が期待できないので、経済的に得策でない。な
お、かかるCr3C2 サーメットのアンダーコートは、鋼鉄
製ロール基材以外にも、例えば酸化珪素質性ロール基材
などの非金属製ロールに対しても形成することができ
る。これは、溶射法特有の皮膜形成能によるものであっ
て、良好な密着性は単に鋼鉄製ロール基材だけに限定さ
れるのではない。
The thickness of the undercoat is 30 to 300 μm.
The range of m is good, and if it is thinner than 30 μm, the uniformity of the sprayed coating is inferior. On the other hand, if it is thicker than 300 μm, no remarkable improvement in its function and effect can be expected. The undercoat of Cr 3 C 2 cermet can be formed not only on a steel roll base material but also on a nonmetallic roll such as a silicon oxide roll base material. This is due to the film forming ability peculiar to the thermal spraying method, and the good adhesion is not limited to the steel roll base material alone.

【0015】(2) 耐熱合金によるインターナルコート
(中間層) の形成 このインターナルコートは、Cr3C2 サーメットアンダー
コートの上に、必要に応じて施工されるものであって、
Co, Ni, Cr, Al, Y,TaおよびSiから選ばれる2種以上
の金属からなる耐熱合金を、プラズマ溶射法、または高
速フレーム溶射法によって30〜300 μm の厚さに形成す
る。このインターナルコート上には、その後さらに後述
するZrO2系セラミックストップコートを施工して、3層
構造の複合溶射皮膜とする場合に用いられる。この耐熱
合金による中間層であるインターナルコートは、アンダ
ーコートおよびトップコートの両方に対して良好な密着
性を示すほか、溶融ガラス搬送用ロールとして使用中、
ZrO2系セラミックスのトップコートに存在する微小な亀
裂や気孔部を通して内部へ侵入してくる空気(酸素)に
よるアンダーコートの酸化消耗を防ぐ役割を担う層であ
る。
(2) Internal coat using heat-resistant alloy
Formation of (Intermediate Layer) This internal coat is applied on Cr 3 C 2 cermet undercoat if necessary,
A heat-resistant alloy composed of two or more metals selected from Co, Ni, Cr, Al, Y, Ta and Si is formed to a thickness of 30 to 300 μm by a plasma spraying method or a high-speed flame spraying method. On this internal coat, a ZrO 2 -based ceramic top coat described later is further applied to form a composite sprayed coating having a three-layer structure. The internal coat, which is an intermediate layer made of this heat-resistant alloy, exhibits good adhesion to both the undercoat and the top coat, and is used as a roll for conveying molten glass.
This layer plays a role in preventing the undercoat from being oxidized and consumed by air (oxygen) entering into the inside through minute cracks and pores existing in the ZrO 2 ceramic top coat.

【0016】また、このインターナルコートのより重要
な役割は、操業条件によって、厚膜の溶射皮膜つきロー
ルが必要となった場合に、このインターナルコートを形
成することによって、トップコートやアンダーコートの
性能を損なうことのない、好適な溶融ガラス搬送ロール
を得ることにある。
A more important role of the internal coat is to form a top coat or undercoat by forming the internal coat when a roll having a thick sprayed coating is required depending on operating conditions. It is an object of the present invention to obtain a suitable molten glass transport roll without impairing its performance.

【0017】本発明において、上記Cr3C2 サーメットア
ンダーコートと耐熱合金のインターナルコートおよびZr
O2系セラミックストップコートのそれぞれの熱膨張係数
は、鋼鉄製基材のそれ (10〜12×10-6/K) といずれも
近似しており、熱変化に伴う応力の発生が小さいので、
耐熱衝撃性にも優れている。
In the present invention, the above Cr 3 C 2 cermet undercoat, an internal coat of a heat-resistant alloy and Zr
The thermal expansion coefficient of each of the O 2 -based ceramic top coats is similar to that of a steel base material (10 to 12 × 10 -6 / K), and the generation of stress due to thermal changes is small.
Excellent thermal shock resistance.

【0018】(3) ZrO2系セラミックスによるトップコー
トの形成 このトップコートは、上述したCr3C2 サーメットアンダ
ーコートの上に、直接的に、または耐熱合金インターナ
ルコートを介して間接的に、基材上に施工形成される。
その施工に当たっては、基材上に、プラズマ溶射法や高
速フレーム溶射法によって、ZrO2系セラミックス溶射材
料粉末を溶射して50〜500 μm の厚さに形成する。一般
に、ZrO2系セラミックスは、卓越した耐熱性を有すると
ともに、溶融すずとも反応せず、また溶融すずが付着し
ても簡単に剥離除去することができるうえ、適当な硬さ
(ビッカース硬さ700 〜850)をもっているため、良好な
耐摩耗性を発揮する。本発明において使用するZrO2系セ
ラミックスとしては、Y2O3, CaO, MgO, CeO2およびSiO2
などから選ばれた1種以上の酸化物からなる結晶安定化
成分を、5〜40wt%含むものがよい。それは、5wt%よ
り少ないと耐スポーリング性に劣り、一方、40wt%より
多いと皮膜が軟質化して傷が付き易くなるほか、ZrO2
高温特性が低下して適当でないので5〜40wt%とした。
(3) Formation of Top Coat of ZrO 2 Ceramics This top coat is formed directly on the above-mentioned Cr 3 C 2 cermet undercoat or indirectly through a heat-resistant alloy internal coat. It is formed on the base material.
In this process, a ZrO 2 ceramic sprayed material powder is sprayed on a base material to a thickness of 50 to 500 μm by a plasma spraying method or a high-speed flame spraying method. In general, ZrO 2 ceramics have excellent heat resistance, do not react with molten tin, can be easily peeled off even if molten tin adheres, and have an appropriate hardness.
(Vickers hardness 700 to 850), so it exhibits good wear resistance. ZrO 2 ceramics used in the present invention include Y 2 O 3, CaO, MgO, CeO 2 and SiO 2
It is preferable to contain 5 to 40% by weight of a crystal stabilizing component composed of one or more oxides selected from the above. It inferior and less than 5 wt% in spalling resistance, whereas, in addition to the film is more than 40 wt% is easily injured by softening, and 5 to 40 wt% because the high temperature properties of the ZrO 2 is not appropriate reduced did.

【0019】[0019]

【実施例】(1) 実施例1 この実施例では、基材として、幅50mm×長さ100mm ×厚
さ5mmのステンレス鋼(SUS410)試験片を用い、その表面
に、プラズマ溶射法および高速フレーム溶射法によっ
て、各種の合金、酸化物系セラミックス、炭化クロム系
サーメットを形成した後、得られた溶射皮膜についてそ
れの密着性と熱衝撃特性を調べた。表1は、この試験結
果を要約したものである。表1に示すように、Al2O3, C
r2O3皮膜 (No. 1,2)は、密着力が小さいだけでな
く、加熱と冷却の繰返しによって容易に剥離した。ま
た、WC−12Co皮膜 (No. 5,6)は強力な密着力を有す
るものの、耐高温酸化性に乏しいため、皮膜が甚しく酸
化消耗した。この点、本発明の条件に適合するCr3C2
ーメット溶射皮膜 (No. 7,8)は、基材との密着性、
耐熱衝撃性ともに優れた性能を発揮し、この傾向はトッ
プコートであるZrO2系セラミックスを溶射形成した場合
についても (No. 9〜12)、全く同じ傾向を示してい
た。
EXAMPLES (1) Example 1 In this example, a stainless steel (SUS410) test piece having a width of 50 mm, a length of 100 mm and a thickness of 5 mm was used as a base material, and a plasma spraying method and a high-speed flame were applied to the surface thereof. After forming various alloys, oxide ceramics, and chromium carbide cermets by the thermal spraying method, the adhesion and thermal shock characteristics of the obtained thermal sprayed coatings were examined. Table 1 summarizes the test results. As shown in Table 1, Al 2 O 3 , C
The r 2 O 3 film (Nos. 1 and 2) not only had low adhesion but also easily peeled off by repeated heating and cooling. Further, although the WC-12Co film (Nos. 5 and 6) has strong adhesion, the film was significantly oxidized and consumed due to poor high-temperature oxidation resistance. In this regard, the Cr 3 C 2 cermet sprayed coating (Nos. 7 and 8) that meets the conditions of the present invention has good adhesion to the substrate,
Excellent performance was exhibited in both thermal shock resistance, and the same tendency was observed in the case where the ZrO 2 -based ceramic as the top coat was formed by thermal spraying (Nos. 9 to 12).

【0020】なお、溶射皮膜の密着性試験としては、JI
SH8666規定のセラミックス溶射皮膜の密着性試験方法に
準拠して行ったが、試験片No. 6〜8の皮膜は、強い密
着力を示し容易に剥離しなかったため、そのまま負荷を
続け皮膜と接着剤(エポキシ樹脂)の界面から剥離した
ときの荷重により評価したものである。
In addition, the adhesion test of the thermal sprayed film was performed according to JI
The test was performed in accordance with the method for testing the adhesion of ceramic sprayed coatings specified in SH8666. However, the coatings of test pieces Nos. 6 to 8 showed strong adhesion and did not peel off easily. (Epoxy resin) It evaluated by the load at the time of peeling from the interface.

【0021】[0021]

【表1】 [Table 1]

【0022】(2) 実施例2 この実施例では、ZrO2系セラミックストップコートの表
面に、溶融すずが接触した場合の固着性について実験室
的に調査した。試験用の皮膜は、実施例1と同じような
方法で製作し、700 ℃に加熱溶融したすずを滴下し、凝
固付着、機械的強制除去、再滴下を繰返して評価した。
表2は、このときの試験結果を示したものである。1回
目の滴下試験では、溶射皮膜の種類に関係なく、溶融す
ずの濡れが悪く、凝固後も容易に剥離できるが、滴下回
数を重ねるにしたがって、炭化物サーメット系の皮膜
(No. 5〜7)では、固化後の滴下すずの剥離が困難に
なるとともに、剥離後の皮膜表面が粗くなっていること
が確認された。これに対し、酸化物系セラミックス皮膜
(No. 1〜4)は、5回滴下を繰返しても、固化した溶
融すずが容易に剥離できるとともに、剥離後の表面も平
滑であった。なお、Al2O3 (No.4) 皮膜は、実施例1で
実施した熱衝撃試験結果が十分でないので、本発明の適
合例から除外した。
(2) Example 2 In this example, the adhesion of molten tin in contact with the surface of the ZrO 2 -based ceramic top coat was experimentally investigated. A test film was produced in the same manner as in Example 1, and tin heated and melted at 700 ° C. was dropped, and solidification and adhesion, mechanical forced removal, and re-dropping were repeated and evaluated.
Table 2 shows the test results at this time. In the first drop test, regardless of the type of thermal spray coating, the molten tin has poor wettability and can be easily peeled off after solidification. However, as the number of drops increases, the carbide cermet-based coating
In (Nos. 5 to 7), it was confirmed that peeling of the dropped tin after solidification became difficult, and that the film surface after peeling was rough. In contrast, oxide ceramic coatings
(Nos. 1 to 4) showed that the solidified molten tin could be easily peeled off even after the dropping was repeated 5 times, and the surface after peeling was smooth. The Al 2 O 3 (No. 4) film was excluded from the applicable examples of the present invention because the results of the thermal shock test performed in Example 1 were not sufficient.

【0023】[0023]

【表2】 [Table 2]

【0024】(3) 実施例3 この実施例では、溶融ガラスの搬送用ロールに本発明の
複合溶射皮膜を施工した場合の効果について説明する。
直径192mm 、面長3718mmの鋼鉄製ロールに対し、その表
面を脱脂、ブラスト処理した後、Cr3C2 −20wt%Ni−5
wt%Crのサーメットを高速フレーム溶射法によって 150
μm の厚さに施工し、その上に、8wt%Y2O3・ZrO2をプ
ラズマ溶射法によって350 μm の厚さに形成した。その
後、8wt%Y2O3・ZrO2溶射皮膜(トップコート)の表面
を人造ダイヤモンド砥石を用いて円筒研削し、皮膜厚さ
250 μm±50μm 、算術平均粗さRa≦3μm に仕上げ
た。この他、同寸法のロールを用いて、Cr3C2 −20wt%
Ni−5wt%Crのアンダーコート100 μm の上に25Cr−10
Ni−7Al−5Ta−1Y −残Co (wt%) の耐熱合金をイン
ターナルレイヤーとして、プラズマ溶射して形成し、さ
らに最上層部に、24wt% MgO・ZrO2を300 μm の厚さに
プラズマ溶射してトップコートとし、そのトップコート
の表面を研削仕上げしたロールも同時に製造した。
(3) Embodiment 3 In this embodiment, the effect of applying the composite sprayed coating of the present invention to a roll for conveying molten glass will be described.
The surface of a steel roll having a diameter of 192 mm and a surface length of 3718 mm was degreased and blasted, and then Cr 3 C 2 -20 wt% Ni-5
Cermet of wt% Cr is sprayed by high-speed flame spraying to 150
8 μm Y 2 O 3 .ZrO 2 was formed thereon to a thickness of 350 μm by plasma spraying. Thereafter, the surface of 8wt% Y 2 O 3 · ZrO 2 sprayed coating (top coat) and cylindrical grinding using a synthetic diamond grindstone, coating thickness
Finished to 250 μm ± 50 μm, arithmetic average roughness Ra ≦ 3 μm. In addition, using rolls of the same dimensions, Cr 3 C 2 -20wt%
Ni-5wt% Cr undercoat 100μm on top of 25Cr-10
Ni-7Al-5Ta-1Y - a heat-resistant alloy of the remaining Co (wt%) as the internal layer, formed by plasma spraying, further on the uppermost layer portion, plasma 24wt% MgO · ZrO 2 with a thickness of 300 [mu] m A roll was formed by spraying to form a top coat, and the surface of the top coat was ground and finished.

【0025】このようにして製作した各ロールを、溶融
ガラス製造プロセスにおいて用いられるリフトアウトロ
ールならびにレアロールとして適用したところ、いずれ
のロールも溶融すずおよびその酸化物のビルドアップが
極めて少なく、高品質板ガラスの製造を長期間にわたっ
て維持することができた。
When each of the rolls manufactured in this manner was applied as a lift-out roll and a rare roll used in a molten glass production process, both rolls had very little build-up of molten tin and its oxides, and were high quality sheet glass. Could be maintained for a long time.

【0026】なお、本発明は、上述した溶融板ガラスを
搬送するための搬送用ロールおよびその製造方法に限定
されず、高温搬送物を搬送するために広く一般に用いら
れる搬送用ロールにも適用が可能であり、その用途、用
法は問わない。
The present invention is not limited to the above-described transport roll for transporting the molten glass sheet and the method of manufacturing the same, but can also be applied to a transport roll widely used for transporting a high-temperature transport object. The use and usage are not limited.

【0027】[0027]

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
炭化クロム系サーメットのアンダーコートと、その上に
直接もしくは間接的に施工されたZrO2系セラミックス溶
射皮膜とからなる複合皮膜を形成したので、基材に対し
ての付着力が大きく、耐熱衝撃性にも優れ、しかも溶融
すずやその酸化物のビルドアップ現象も極めて少なく、
長期間にわたって、高品質の板ガラスを安定して製造す
ることができる。それ故に、ロールの取替え頻度が少な
くなって生産性が向上し、製品コストの低減にも大きな
効果が期待できる。
As described in detail above, according to the present invention,
A composite coating consisting of a chromium carbide cermet undercoat and a ZrO 2 ceramic spray coating applied directly or indirectly on it has a large adhesion to the substrate and a high thermal shock resistance Excellent build-up phenomena of molten tin and its oxides,
High quality sheet glass can be stably manufactured for a long period of time. Therefore, the frequency of replacing the rolls is reduced, the productivity is improved, and a great effect can be expected to reduce the product cost.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 北秋 廣幸 兵庫県神戸市東灘区深江北町4丁目13番4 号 トーカロ株式会社内 Fターム(参考) 4K031 AA02 AA04 AA08 AB03 AB04 AB08 AB09 CB21 CB22 CB26 CB27 CB32 CB42 CB45 DA01 DA04  ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Inventor Hiroyuki Kitaaki 4-13-4 Fukae Kitamachi, Higashinada-ku, Kobe City, Hyogo Prefecture F-term (reference) 4K031 AA02 AA04 AA08 AB03 AB04 AB08 AB09 CB21 CB27 CB26 CB27 CB32 CB42 CB45 DA01 DA04

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 溶融ガラスと接するロール基材の表面
に、炭化クロム系サーメット溶射皮膜からなるアンダー
コートと、その上に施工するZrO2系セラミックス溶射皮
膜からなるトップコートとの2層からなる複合溶射皮膜
を、形成したことを特徴とする溶融ガラス製造設備用ロ
ール。
1. A composite comprising two layers: an undercoat made of a chromium carbide cermet sprayed coating and a topcoat made of a ZrO 2 ceramic sprayed coating applied on the surface of a roll base material in contact with the molten glass. A roll for a molten glass manufacturing facility, wherein a sprayed coating is formed.
【請求項2】 溶融ガラスと接するロール基材の表面
に、炭化クロム系サーメット溶射皮膜からなるアンダー
コートと、その上に施工するCo, Ni, Cr, Al,Y,Taお
よびSiから選ばれた2種以上の金属からなる耐熱合金の
溶射皮膜からなるインターナルコートと、そして、さら
にその上に施工するZrO2系セラミックス溶射皮膜からな
るトップコートとの3層からなる複合溶射皮膜を、形成
したことを特徴とする溶融ガラス製造設備用ロール。
2. An undercoat consisting of a chromium carbide-based cermet sprayed coating on the surface of a roll substrate in contact with the molten glass, and selected from Co, Ni, Cr, Al, Y, Ta, and Si to be applied thereon. A composite spray coating consisting of three layers was formed: an internal coat consisting of a sprayed coating of a heat-resistant alloy consisting of two or more metals, and a top coat consisting of a ZrO 2 ceramic sprayed coating applied thereon. A roll for molten glass production equipment, characterized by the above.
【請求項3】 上記アンダーコートの炭化クロム系サー
メットは、Cr3C2, Cr7C3およびC23C6 から選ばれた1種
以上の炭化クロムを45〜95wt%、Co, NiおよびCrから選
ばれた2種以上の金属からなる耐熱合金を5〜55wt%含
有するものである請求項1または2記載の溶融ガラス製
造設備用ロール。
3. The undercoat chromium carbide cermet comprises 45 to 95 wt% of one or more chromium carbides selected from Cr 3 C 2, Cr 7 C 3 and C 23 C 6 , Co, Ni and Cr. 3. The roll for a molten glass production facility according to claim 1, wherein the roll contains a heat-resistant alloy composed of at least two metals selected from the group consisting of 5 to 55 wt%.
【請求項4】 上記トップコートは、Y2O3, CaO, MgO,
CeO2, SiO2などから選ばれた1種以上の結晶安定化成分
を5〜40wt%含むZrO2系セラミックスである請求項1ま
たは2記載の溶融ガラス製造設備用ロール。
4. The top coat according to claim 1, wherein the top coat is Y 2 O 3, CaO, MgO,
3. The roll for a molten glass production facility according to claim 1, wherein the roll is a ZrO 2 -based ceramic containing 5 to 40 wt% of one or more crystal stabilizing components selected from CeO 2 , SiO 2 and the like.
【請求項5】 鋼鉄製または非金属製ロール基材の表面
に、プラズマ溶射法または高速フレーム溶射法によっ
て、炭化クロム系サーメットのアンダーコートを30〜30
0 μm の厚さに形成し、次いで、そのアンダーコートの
上に、上記のいずれかの溶射法によってZrO2系セラミッ
クスのトップコートを50〜500 μm の厚さに形成して、
複合溶射皮膜を形成することを特徴とする溶融ガラス製
造設備用ロールの製造方法。
5. A chromium carbide based cermet undercoat is applied to the surface of a steel or non-metallic roll base material by a plasma spraying method or a high-speed flame spraying method.
A thickness of 0 μm, and then a top coat of ZrO 2 based ceramic is formed on the undercoat by any of the above thermal spraying methods to a thickness of 50 to 500 μm,
A method for producing a roll for molten glass production equipment, comprising forming a composite thermal spray coating.
【請求項6】 鋼鉄製または非金属製ロール基材の表面
に、プラズマ溶射法または高速フレーム溶射法によっ
て、炭化クロム系サーメットのアンダーコートを30〜30
0 μm の厚さに形成し、次いで、そのアンダーコートの
上に、上記のいずれかの溶射法によってCo, Ni, Cr, A
l, Y,TaおよびSiから選ばれた2種以上の金属からな
る耐熱合金のインターナルコートを30〜300 μm の厚さ
に形成し、その後、上記いずれかの溶射法によって、最
上層部のトップコートとして、ZrO2系セラミックスを50
〜500 μm の厚さに形成して、複合溶射皮膜を形成する
ことを特徴とする溶融ガラス製造設備用ロールの製造方
法。
6. A chromium carbide based cermet undercoat is applied to the surface of a steel or nonmetallic roll base material by a plasma spraying method or a high-speed flame spraying method.
0 μm thickness, and then the Co, Ni, Cr, A
An internal coat of a heat-resistant alloy composed of two or more metals selected from l, Y, Ta and Si is formed to a thickness of 30 to 300 μm, and then the uppermost layer is formed by any of the above thermal spraying methods. 50 top ZrO 2 ceramics as top coat
A method for producing a roll for molten glass production equipment, comprising forming a composite thermal spray coating by forming the composite thermal spray coating to a thickness of about 500 μm.
【請求項7】 上記アンダーコートの炭化クロム系サー
メットは、Cr3C2, Cr7C3およびC23C6 から選ばれた1種
以上の炭化クロムを45〜95wt%、Co, NiおよびCrから選
ばれた2種以上の金属からなる耐熱合金を5〜55wt%含
有するものである請求項5または6記載の製造方法。
7. The undercoat chromium carbide cermet comprises 45 to 95 wt% of one or more chromium carbides selected from Cr 3 C 2, Cr 7 C 3 and C 23 C 6 , Co, Ni and Cr. 7. The method according to claim 5, wherein the heat-resistant alloy comprises two or more metals selected from the group consisting of 5 to 55 wt%.
【請求項8】 上記トップコートは、Y2O3, CaO, MgO,
CeO2, SiO2などから選ばれた1種以上の結晶安定化成分
を5〜40wt%含むZrO2系セラミックスである請求項5ま
たは6記載の溶融ガラス製造設備用ロールの製造方法。
8. The top coat according to claim 1, wherein the top coat is Y 2 O 3, CaO, MgO,
The method for producing a roll for a molten glass production facility according to claim 5 or 6, which is a ZrO 2 -based ceramic containing 5 to 40% by weight of one or more crystal stabilizing components selected from CeO 2 , SiO 2 and the like.
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