JP2001295020A - 通電性を有するロール - Google Patents

通電性を有するロール

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JP2001295020A
JP2001295020A JP2000112330A JP2000112330A JP2001295020A JP 2001295020 A JP2001295020 A JP 2001295020A JP 2000112330 A JP2000112330 A JP 2000112330A JP 2000112330 A JP2000112330 A JP 2000112330A JP 2001295020 A JP2001295020 A JP 2001295020A
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roll
thermal spray
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coating
phase
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Yasushi Kurisu
泰 栗栖
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Nippon Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 耐腐食性、耐磨耗性に優れ、スパークが発生
しても損傷が少なく、安定して通電が行えるロールを提
供すること。 【解決手段】ロール母材の表面に、Ni及びMoからな
る金属相の溶射被膜を有する通電ロール。また、ロール
母材の表面に、W,Cr,Ti,Mo及びNiの1種又
は2種以上の金属のホウ化物,窒化物及び炭化物の1種
又は2種以上からなるセラミックス相と、Ni及びMo
からなる金属結合相で構成されるサーメットの溶射被膜
を有する。更に、溶射被膜が前記セラミックス相を10
〜90質量%含有し、前記金属結合相を90〜10質量
%含有することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば導電性材料
に通電加熱するための通電ロールや鋼板などの連続電気
めっきに使用されるコンダクターロールに使用すること
ができる通電性を有するロールに関する。
【0002】本発明のロールをコンダクターロールとし
て使用する際には、水平型の電気メッキラインにも垂直
型の電気メッキラインにも使用できるものである。又、
めっき種についてもZn,Sn,Cr,その他の金属に
ついても、特に限定するものではなく、電気メッキが可
能な金属であれば何れも適用できる。
【0003】
【従来の技術】従来、例えば冷延鋼板の連続焼鈍炉内に
おける加熱方式として、特開平5−345930号公報
に耐磨耗性に優れ、スパークの発生もなく、安定して通
電が可能な通電ロールを提供することを目的として、ロ
ール本体のシェルをカーボン質材料から構成し、該カー
ボンロール質材料の外表面に導線性材料若しくは非導電
性材料を被覆した通電用カーボンロールが開示されてい
る。具体的には、カーボンスリーブの表面に高硬化材を
溶射処理した被膜として、高炭素鋼、WC,SiC,T
iC,Mo2 C、Cr3 2 等に加え、セラミック又は
金属の含浸処理による被膜が開示されている。
【0004】また、電気めっき用コンダクターロールと
して、特開平10−110252号公報に耐食性と耐磨
耗性に優れるWC及びCr3 2 からなる複合炭化物と
Cr,Cr−Co合金及びCr−Ni合金の中から選ば
れる1種又は2種以上の金属・合金からなる複合炭化物
サーメットの溶射材料を溶射熱源中で溶射被膜を形成し
たコンダクターロールが開示されている。
【0005】また、各種産業機械や治工具等の金属製品
の耐磨耗性、耐熱性、耐溶融金属性などを向上させるた
めに、特開平8−104969号公報にFe,Ni及び
Coの1種以上とMo及び/又はWとの複合ホウ化物を
主体とするセラミックス相と、Fe,Ni及びCoの1
種以上を主体とする金属結合相とで構成される粒子から
なる溶射用セラミックス・金属複合粉末が開示されてい
る。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】導電性材料に通電加熱
する場合、不安定接触によりスパークが発生することが
あり、スパークが発生しても損傷が少なく、安定して通
電が行えるロールが望まれる。しかし、特開平5−34
5930号公報に記載されたカーボンロールでは、高炭
素鋼を溶射した場合にはスパークが発生したとき、金属
相に損傷が発生し安定した通電が行えなくなることがあ
り、WC,SiC等の炭化物を溶射した場合には、被膜
がポーラスなため金属相に比べ単位面積当たりの電流量
が高くなり、電圧が大きくなるという問題がある。
【0007】また、電気メッキラインにおいて鋼板に通
電するコンダクタロールでは、電位付加状態でめっき液
に浸漬されるためロール表面が腐食・磨耗するため、腐
食・磨耗が少なく、安定して通電が行えるコンダクター
ロールが望まれる。しかし、特開平10−110252
号公報に記載されたコンダクターロールでは、WCの高
硬度による耐磨耗性の向上とCr3 2 による高耐食性
を実現できるが、表面に生成する酸化被膜の導電性が十
分ではないため、電位が上昇し腐食・磨耗が激しくな
り、早期に通電が行えなくなるという問題がある。
【0008】また、特開平8−104969号公報に記
載された溶射用セラミックスは耐磨耗性、耐熱性、耐溶
融金属性を向上させるために発明されたものであり、ホ
ウ化物を主体とするセラミックス相と金属結合相を必須
とし、スパークが発生しても損傷が少なく、安定して通
電が行えるロールのための溶射被膜については何も記載
されていない。また、ホウ化物を主体とするセラミック
ス相と金属結合相を必須としたサーメット相が導線性が
良好であることも、その溶射被膜の酸化膜は導電性が良
好であることも記載されてない。
【0009】本発明は、耐腐食性、耐磨耗性に優れ、ス
パークが発生しても損傷が少なく、安定して通電が行え
るロールを提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】係る課題を解決するた
め、本発明の要旨とするところは、(1)ロール母材の
表面に、Ni及びMoからなる金属相の溶射被膜を有す
る通電性を有するロール、(2)ロール母材の表面に、
W,Cr,Ti,Mo及びNiの1種又は2種以上の金
属のホウ化物,窒化物及び炭化物の1種又は2種以上か
らなるセラミックス相と、Ni及びMoからなる金属結
合相で構成されるサーメットの溶射被膜を有する通電性
を有するロール、(3)前記溶射被膜が前記セラミック
ス相を10〜90質量%含有し、前記金属結合相を90
〜10質量%含有することを特徴とする前記(2)記載
の通電性を有するロール、(4)溶射被膜の少なくとも
最表層1μmの範囲が前記溶射被膜の酸化物で被覆され
ていることを特徴とする前記(1)〜(3)の何れか1
項に記載の通電性を有するロール、(5)ロール母材と
前記溶射被膜の中間にNi−Cr、Ni−Cr−Co−
Al−Yの中間層を有することを特徴とする前記(1)
〜(4)の何れか1項に記載の通電性を有するロール、
にある。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、本発明について詳細に説明
する。前記(1)に係る発明において、Mo及びNiか
らなる金属相の溶射被膜が好ましいのは、金属相の溶射
被膜自体だけでなく、溶射被膜の酸化物も導電性があ
り、緻密で耐熱性が良好でスパークが発生しにい被膜が
得られるからである。
【0012】溶射被膜の厚みは特に制限することなく本
発明の効果を得ることができるが、10μm未満だと摩
耗による寿命が短く、1000μm超だと剥離しやすく
なるので、この範囲にすることが好ましい。又、溶射は
プラズマ溶射法や高速フレーム溶射法が適用できるが、
プラズマは温度が極めて高いためセラミックスを併用す
る場合には、セラミックスの成分が分解することもある
ので、高速フレーム溶射法を用いることが好ましい。ロ
ール母材の成分はSNCM,SUS316,SCM,鉄
系金属ロール,カーボンロール等を使用することができ
る。
【0013】前記(2)に係る発明において、W,C
r,Ti,Mo及びNiの1種又は2種以上の金属のホ
ウ化物,窒化物及び炭化物の1種又は2種以上からなる
セラミックス相とNi及びMoからなる金属結合相で構
成されるサーメットの溶射被膜に限定した理由は、溶射
被膜自体だけでなく溶射被膜の酸化物も導電性があり、
またこれらのセラミックス相を含有すると、耐摩耗性に
優れるためである。
【0014】前記(3)に係る発明において、W,C
r,Ti,Mo及びNiの1種又は2種以上の金属のホ
ウ化物,窒化物及び炭化物の1種又は2種以上からなる
セラミックス相の含有量の合計が10質量%未満だと、
耐摩耗性向上の効果がなく、90質量%超だと被膜に気
孔が多くなり摩耗しやすくなるので、この範囲に限定す
る。
【0015】また、Ni及びMoからなる金属結合相の
合計が90質量%超だと、耐摩耗性向上の効果がなく、
10質量%未満と被膜に気孔が多くなり摩耗しやすくな
るので、この範囲に限定する。Ni,Moの他に耐摩耗
性向上のため、Cr,Taを合計で50質量%以下含有
しても良い。
【0016】前記(4)に係る発明において、溶射被膜
の酸化物を最表層1μm以上含有する理由は、溶射被膜
の酸化物に通電性があるので、通電ロール又はコンダク
ターロール等の通電性を有するロールとして使用するこ
とができ、最表層1μm以上含有すれば耐磨耗性に優
れ、腐食・磨耗も少なく、スパークが発生しても損傷が
少ないからである。最表層の被膜厚みの測定は、例え
ば、EPMAにより測定することができる。
【0017】前記(5)に係る発明において、ロール母
材と溶射被膜の剥離強度を向上させるため、ロール母材
と前記溶射被膜の中間にNi−Cr、Ni−Cr−Co
−Al−Yの中間層を設ける。中間層の厚みは10μm
以上設けることにより剥離強度は向上し、一方5mmを超
えると効果が飽和するので、前記の範囲とすることが好
ましい。
【0018】
【実施例】[実施例1]ロール径500mm、胴長150
0mmのSUS316製のロールを用いて、表1に示す溶
射被膜を有する通電ロールを作成した。実施例2、4、
6、9及び10は溶射被膜の表面に溶射皮膜の酸化層を
設けた。また、実施例6〜8、13及び14は溶射被膜
ロール母材の中間に表1に示す成分の中間層を設けた。
比較例として、WC−Coからなる溶射被膜を有するロ
ールを作成した。
【0019】これらのロールを実機を模した通電ライン
にて実験を行い磨耗量を調査した。実施例1〜14は何
れも耐摩耗性に優れ、スパークが発生しても損傷が少な
く1年以上にわたって安定して通電できた。一方、比較
例は本発明に規定する被膜を有さないため、磨耗量が多
く1ヶ月で使用不可能となった。
【0020】
【表1】
【0021】[実施例2]ロール径500mm、胴長20
00mmのSNCM製のロールを用いて、表2に示す溶射
被膜を有するコンダクターロールを作成した。実施例
2、4、6、9及び10は溶射被膜の表面に溶射皮膜の
酸化層を設けた。また、実施例6〜8、13及び14は
溶射被膜ロール母材の中間に表1に示す成分のめっき層
を設けた。比較例として、Cr3 2 −NiCrからな
る溶射被膜を有するロールを作成した。
【0022】これらのロールを実機を模した水平型電気
メッキラインにて実験を行い磨耗量を調査した。電気メ
ッキ条件として硫酸亜鉛400 g/l、硫酸ナトリウム7
0 g/l、pH=1.2〜1.3,温度50℃,電流密度
20A/dm2 で行った。実施例1〜14は何れも耐腐食・
摩耗性に優れ、1年以上にわたって安定して電気メッキ
を実施できた。一方、比較例は本発明に規定する被膜を
有さないため、磨耗量が多く1ヶ月で使用不可能となっ
た。
【0023】
【表2】
【0024】
【発明の効果】本発明により、耐腐食性、耐磨耗性に優
れ、スパークが発生しても損傷が少なく、安定して通電
が行えるロールを得ることができる。また、溶射被膜の
最表層に溶射皮膜の酸化層を設けることにより、さらに
耐磨耗性に優れ、スパークが発生しても損傷が少ないロ
ールを得ることができる。また、ロール母材と溶射被膜
の間にめっき層を設けることにより、ロール母材と溶射
被膜の剥離強度を向上させるため、長寿命の通電性を有
するロールを得ることができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C22C 29/14 C22C 29/14 A B 29/16 29/16 Z J L 38/00 301 38/00 301L 302 302E C23C 4/10 C23C 4/10 C25D 7/06 C25D 7/06 K 17/12 17/12 B

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ロール母材の表面に、Ni及びMoから
    なる金属相の溶射被膜を有することを特徴とする通電性
    を有するロール。
  2. 【請求項2】 ロール母材の表面に、W,Cr,Ti,
    Mo及びNiの1種又は2種以上の金属のホウ化物,窒
    化物及び炭化物の1種又は2種以上からなるセラミック
    ス相と、Ni及びMoからなる金属結合相で構成される
    サーメットの溶射被膜を有することを特徴とする通電性
    を有するロール。
  3. 【請求項3】 前記溶射被膜が前記セラミックス相を1
    0〜90質量%含有し、前記金属結合相を90〜10質
    量%含有することを特徴とする請求項2記載の通電性を
    有するロール。
  4. 【請求項4】 溶射被膜の少なくとも最表層1μmの範
    囲が前記溶射被膜の酸化物で被覆されていることを特徴
    とする請求項1〜3の何れか1項に記載の通電性を有す
    るロール。
  5. 【請求項5】ロール母材と前記溶射被膜の中間にNi−
    Cr、Ni−Cr−Co−Al−Yの中間層を有するこ
    とを特徴とする請求項1〜4の何れか1項に記載の通電
    性を有するロール。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006183107A (ja) * 2004-12-28 2006-07-13 Jfe Steel Kk コンダクタロール
JP2012136395A (ja) * 2010-12-27 2012-07-19 Tocalo Co Ltd 溶融ガラス塊成形用金型およびその製造方法
JP2012136396A (ja) * 2010-12-27 2012-07-19 Tocalo Co Ltd 溶融ガラス塊成形用金型およびその製造方法

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Effective date: 20070703