JP3136502B2 - 耐溶融金属反応性粉末組成物の利用方法及び利用物 - Google Patents
耐溶融金属反応性粉末組成物の利用方法及び利用物Info
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- JP3136502B2 JP3136502B2 JP05115073A JP11507393A JP3136502B2 JP 3136502 B2 JP3136502 B2 JP 3136502B2 JP 05115073 A JP05115073 A JP 05115073A JP 11507393 A JP11507393 A JP 11507393A JP 3136502 B2 JP3136502 B2 JP 3136502B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は連続溶融金属メッキライ
ン、特に溶融亜鉛メッキラインにおいて溶融亜鉛浴に浸
漬または接して使用される部材を対象に、この部材表面
に優れた耐溶融金属反応性、耐食・耐摩耗性を持つコー
ティングを形成するための粉末組成物を用いたコーティ
ングの形成方法及びこれによりコーティングされた部材
に関する。
ン、特に溶融亜鉛メッキラインにおいて溶融亜鉛浴に浸
漬または接して使用される部材を対象に、この部材表面
に優れた耐溶融金属反応性、耐食・耐摩耗性を持つコー
ティングを形成するための粉末組成物を用いたコーティ
ングの形成方法及びこれによりコーティングされた部材
に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に鋼板等に亜鉛等の金属を連続で溶
融メッキする装置は、図８に示す如く、鋼板１を溶融亜
鉛浴２に浸漬した後、方向を変化させ亜鉛浴外へ出すた
めのシンクロール３及び鋼板の通過位置を安定させメッ
キ付着厚みを平準化するためのサポートロール４からな
る。
融メッキする装置は、図８に示す如く、鋼板１を溶融亜
鉛浴２に浸漬した後、方向を変化させ亜鉛浴外へ出すた
めのシンクロール３及び鋼板の通過位置を安定させメッ
キ付着厚みを平準化するためのサポートロール４からな
る。
【０００３】溶融亜鉛メッキ設備のシンクロール及びサ
ポートロールの材質としては、このロールが５００℃程
度の亜鉛浴中で使用されるため、耐熱性に優れるステン
レス鋼が使用される。しかしながら、溶融亜鉛はステン
レス鋼の主成分であるＦｅ、Ｃｒ、Ｎｉを始めとして、
一般に金属との合金化反応による浸食作用が強いため鋼
板との接触・すべり作用との相乗効果により、ロールの
鋼板と接触する部分すなわち板道部を短期間で摩耗させ
る。ロールが摩耗すると浴中の高温下でロールと接触し
ている鋼板は、ロール形状に倣おうとして形状が悪化す
るので、通常２週間程度の短周期でのロールの取替えを
余儀なくされることになり、生産性低下・整備費用増大
につながり、大きな問題であった。
ポートロールの材質としては、このロールが５００℃程
度の亜鉛浴中で使用されるため、耐熱性に優れるステン
レス鋼が使用される。しかしながら、溶融亜鉛はステン
レス鋼の主成分であるＦｅ、Ｃｒ、Ｎｉを始めとして、
一般に金属との合金化反応による浸食作用が強いため鋼
板との接触・すべり作用との相乗効果により、ロールの
鋼板と接触する部分すなわち板道部を短期間で摩耗させ
る。ロールが摩耗すると浴中の高温下でロールと接触し
ている鋼板は、ロール形状に倣おうとして形状が悪化す
るので、通常２週間程度の短周期でのロールの取替えを
余儀なくされることになり、生産性低下・整備費用増大
につながり、大きな問題であった。
【０００４】この対策として、当該ステンレス鋼ロール
表面を溶融亜鉛と反応しにくくかつ硬度の高い耐食・耐
摩耗材料で溶射コーティングする方法が提案され、実施
されている。例えば、特開昭５９−１５３８７５号公報
ではＣｏ基自溶性合金で溶射する方法が、また特開平１
−２２５７６１号公報ではＷＣ−Ｃｏサーメットの溶射
が提案されている。これら溶射でコーティングされたロ
ールは、従来のＦｅがベースであるステンレス鋼のまま
のロールに比べ溶融亜鉛との反応が弱く、また高温での
硬度が高いため、優れた耐食・耐摩耗性を発揮し、ロー
ルの寿命延長に大きく寄与してきた。
表面を溶融亜鉛と反応しにくくかつ硬度の高い耐食・耐
摩耗材料で溶射コーティングする方法が提案され、実施
されている。例えば、特開昭５９−１５３８７５号公報
ではＣｏ基自溶性合金で溶射する方法が、また特開平１
−２２５７６１号公報ではＷＣ−Ｃｏサーメットの溶射
が提案されている。これら溶射でコーティングされたロ
ールは、従来のＦｅがベースであるステンレス鋼のまま
のロールに比べ溶融亜鉛との反応が弱く、また高温での
硬度が高いため、優れた耐食・耐摩耗性を発揮し、ロー
ルの寿命延長に大きく寄与してきた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】以上のように溶射コー
ティングにより当該ロールの耐食・耐摩耗性は大きく向
上したが、従来からあった問題の一つであるロール板道
部の両外側のドロス巻きの現象（図９参照）は解消され
ず依然として残っていた。このドロス巻き５のミクロメ
カニズムは未だ解明されてはいないが、基本的には下記
のように考えられている。
ティングにより当該ロールの耐食・耐摩耗性は大きく向
上したが、従来からあった問題の一つであるロール板道
部の両外側のドロス巻きの現象（図９参照）は解消され
ず依然として残っていた。このドロス巻き５のミクロメ
カニズムは未だ解明されてはいないが、基本的には下記
のように考えられている。
【０００６】溶融亜鉛メッキ設備の亜鉛浴の組成は亜鉛
が大半であるが、鋼板のメッキ層の厚み・組成等品質を
制御するためにアルミニウムが若干添加されている。ロ
ール表面は最初にこの溶融亜鉛及びアルミニウムと反応
して合金層を作る。一方、メッキ浴には、浴の成分であ
る亜鉛、アルミニウムと被メッキ鋼板から溶出した鉄成
分が反応して、鉄−アルミニウム、鉄−亜鉛、あるいは
鉄−アルミニウム−亜鉛の金属間化合物、すなわちドロ
スが生成し、固相状態で存在し浴中を漂っている。この
ドロスがロール表面に既に形成された合金層と反応し付
着する。ドロスはロールの板道部では鋼板との接触すべ
りの機械的作用のため殆ど付着せず、この機械的作用の
ない板道の両外側で付着・成長する。前記溶射、例えば
ＷＣ−Ｃｏでコーティングしたロールは溶融亜鉛・アル
ミニウムとの反応が抑制されるので、このドロス巻きの
現象も非溶射ステンレス鋼ロールに比べれば低減はされ
た。しかし、反応が弱められたとはいえ当該溶射コーテ
ィング層はサーメットであり、その中に存在する金属成
分すなわちＣｏの合金化作用は残るため、ドロス付着を
完全に防止することは難しく、ライン条件によってドロ
ス発生の多いラインでは付着成長したドロスは、２週間
程度で１ｍｍに近い厚みになり、ロールの板道部の直径
は使用開始時のままでその両外側が太った、あたかも図
９の如き直径の異なる段付形状ロール３になったかの様
相を呈する。
が大半であるが、鋼板のメッキ層の厚み・組成等品質を
制御するためにアルミニウムが若干添加されている。ロ
ール表面は最初にこの溶融亜鉛及びアルミニウムと反応
して合金層を作る。一方、メッキ浴には、浴の成分であ
る亜鉛、アルミニウムと被メッキ鋼板から溶出した鉄成
分が反応して、鉄−アルミニウム、鉄−亜鉛、あるいは
鉄−アルミニウム−亜鉛の金属間化合物、すなわちドロ
スが生成し、固相状態で存在し浴中を漂っている。この
ドロスがロール表面に既に形成された合金層と反応し付
着する。ドロスはロールの板道部では鋼板との接触すべ
りの機械的作用のため殆ど付着せず、この機械的作用の
ない板道の両外側で付着・成長する。前記溶射、例えば
ＷＣ−Ｃｏでコーティングしたロールは溶融亜鉛・アル
ミニウムとの反応が抑制されるので、このドロス巻きの
現象も非溶射ステンレス鋼ロールに比べれば低減はされ
た。しかし、反応が弱められたとはいえ当該溶射コーテ
ィング層はサーメットであり、その中に存在する金属成
分すなわちＣｏの合金化作用は残るため、ドロス付着を
完全に防止することは難しく、ライン条件によってドロ
ス発生の多いラインでは付着成長したドロスは、２週間
程度で１ｍｍに近い厚みになり、ロールの板道部の直径
は使用開始時のままでその両外側が太った、あたかも図
９の如き直径の異なる段付形状ロール３になったかの様
相を呈する。
【０００７】一方連続メッキラインにおいて製造する鋼
板は、前工程である冷間圧延の圧延ロールの摩耗の制約
上、板幅が広幅から狭幅へとある一定時間間隔で周期的
に変化する。従って、最初の一周期の中では広幅から狭
幅へと生産が移行する過程で、狭幅鋼板の板道の外側に
おいてロールにドロスが付着成長しても問題にはならな
い。しかしながら、次の２周期目の広幅鋼板の生産に入
ろうとすると、その鋼板の板道範囲の中でロールが段付
形状になっているため、鋼板形状の崩れ及び疵の問題が
発生してしまう。オンラインでの連続使用を少しでも長
引かせるために、この付着ドロスを操業中に除去する作
業が行われる。その方法は人間が浴外から、先端にへら
のついたステンレス鋼製の棒を回転中のロール胴部に押
し当てながら、ロール軸方向に移動していくことで除去
を行う。しかしながら、この方法は溶融亜鉛浴直近での
極めて不安全な好ましからざる作業であり、またドロス
の付着力が強いためこの方法では十分ではなく、ライン
条件によっても異なるが、実際には１〜２周期の生産が
終わるとロールを取替えざるを得ないというのが実態で
ある。従って、多周期に亘り長期間ロールを連続で使用
させるためには、このドロス巻きを起こさない極難反応
性の溶射コーティングを持つロールが是非必要となる。
板は、前工程である冷間圧延の圧延ロールの摩耗の制約
上、板幅が広幅から狭幅へとある一定時間間隔で周期的
に変化する。従って、最初の一周期の中では広幅から狭
幅へと生産が移行する過程で、狭幅鋼板の板道の外側に
おいてロールにドロスが付着成長しても問題にはならな
い。しかしながら、次の２周期目の広幅鋼板の生産に入
ろうとすると、その鋼板の板道範囲の中でロールが段付
形状になっているため、鋼板形状の崩れ及び疵の問題が
発生してしまう。オンラインでの連続使用を少しでも長
引かせるために、この付着ドロスを操業中に除去する作
業が行われる。その方法は人間が浴外から、先端にへら
のついたステンレス鋼製の棒を回転中のロール胴部に押
し当てながら、ロール軸方向に移動していくことで除去
を行う。しかしながら、この方法は溶融亜鉛浴直近での
極めて不安全な好ましからざる作業であり、またドロス
の付着力が強いためこの方法では十分ではなく、ライン
条件によっても異なるが、実際には１〜２周期の生産が
終わるとロールを取替えざるを得ないというのが実態で
ある。従って、多周期に亘り長期間ロールを連続で使用
させるためには、このドロス巻きを起こさない極難反応
性の溶射コーティングを持つロールが是非必要となる。
【０００８】尚、特開平４−１１６１４７号公報には炭
化物系サーメットあるいは硼化物による溶射コーティン
グロールを用いる一方、溶融亜鉛浴中のアルミニウム添
加量を多くすることにより、ロールの溶射コーティング
層の表面に高濃度のアルミニウムと亜鉛からなる合金バ
リアー層を形成せしめコーティング層内部への溶融亜鉛
の浸透を抑え、コーティング層の浸食を防止するという
提案がなされている。しかしながら、本発明者らの研究
では当該合金バリアー層そのものが、ドロス巻きの引き
金になることが分かった。すなわち、それまでサーメッ
トでありドロスとの反応性の低かったコーティングが、
その表面が合金化されてしまうため、ドロスの付着成長
が起こりやすくなるためであり、この提案はロールの浸
食損耗はゼロにできても、ドロス巻きという点では効果
がない訳である。
化物系サーメットあるいは硼化物による溶射コーティン
グロールを用いる一方、溶融亜鉛浴中のアルミニウム添
加量を多くすることにより、ロールの溶射コーティング
層の表面に高濃度のアルミニウムと亜鉛からなる合金バ
リアー層を形成せしめコーティング層内部への溶融亜鉛
の浸透を抑え、コーティング層の浸食を防止するという
提案がなされている。しかしながら、本発明者らの研究
では当該合金バリアー層そのものが、ドロス巻きの引き
金になることが分かった。すなわち、それまでサーメッ
トでありドロスとの反応性の低かったコーティングが、
その表面が合金化されてしまうため、ドロスの付着成長
が起こりやすくなるためであり、この提案はロールの浸
食損耗はゼロにできても、ドロス巻きという点では効果
がない訳である。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は前記の溶融亜鉛
浴中におけるロールのドロス巻き現象をなくして、被メ
ッキ鋼板の品質を悪化させることなくロールの長期連続
使用を可能にし、ロール取替えのための休止時間及び整
備費を削減し、かつオンラインでの不安全な付着ドロス
除去作業を解消すべくなされたもので、該目的を達成す
べく研究の結果、安定化ジルコニアと珪酸ジルコニウム
との混合粉末組成物から形成された溶射コーティングを
具備する部材、たとえばシンクロール、サポートロール
等が、溶融亜鉛及び溶融亜鉛メッキ浴中の他の金属と極
めて反応しにくい特性を示すことを見出し、本発明に到
達した。
浴中におけるロールのドロス巻き現象をなくして、被メ
ッキ鋼板の品質を悪化させることなくロールの長期連続
使用を可能にし、ロール取替えのための休止時間及び整
備費を削減し、かつオンラインでの不安全な付着ドロス
除去作業を解消すべくなされたもので、該目的を達成す
べく研究の結果、安定化ジルコニアと珪酸ジルコニウム
との混合粉末組成物から形成された溶射コーティングを
具備する部材、たとえばシンクロール、サポートロール
等が、溶融亜鉛及び溶融亜鉛メッキ浴中の他の金属と極
めて反応しにくい特性を示すことを見出し、本発明に到
達した。
【００１０】本発明で用いる粉末組成物は、ＣａＯ、Ｙ
2 Ｏ3 、ＭｇＯ、ＣｅＯ2 及びＨｆＯ2 からなる群から
選択された酸化物で安定化もしくは部分安定化されたジ
ルコニア粒子を珪酸ジルコニウムの粒子と混合したもの
から成り、溶射技術により被覆されて、Ｘ線相解析によ
って確認できる付着状態がＺｒＯ2 ・ｘ（ｘはＣａＯ、
Ｙ2 Ｏ3 、ＭｇＯ、ＣｅＯ2 及びＨｆＯ2 からなる群か
ら選択される酸化物の少なくとも１種）とＺｒＳｉＯ4
及び／またはその分解生成物（ＺｒＯ2 及びＳｉＯ2 ）
とからなるコーティング層を形成する。粉末組成物の主
成分は好ましくは、４０重量％以上の部分安定化ジルコ
ニアと最大６０％までに制限された珪酸ジルコニウムと
からなるものである。
2 Ｏ3 、ＭｇＯ、ＣｅＯ2 及びＨｆＯ2 からなる群から
選択された酸化物で安定化もしくは部分安定化されたジ
ルコニア粒子を珪酸ジルコニウムの粒子と混合したもの
から成り、溶射技術により被覆されて、Ｘ線相解析によ
って確認できる付着状態がＺｒＯ2 ・ｘ（ｘはＣａＯ、
Ｙ2 Ｏ3 、ＭｇＯ、ＣｅＯ2 及びＨｆＯ2 からなる群か
ら選択される酸化物の少なくとも１種）とＺｒＳｉＯ4
及び／またはその分解生成物（ＺｒＯ2 及びＳｉＯ2 ）
とからなるコーティング層を形成する。粉末組成物の主
成分は好ましくは、４０重量％以上の部分安定化ジルコ
ニアと最大６０％までに制限された珪酸ジルコニウムと
からなるものである。
【００１１】コーティングの形成方法はＣａＯ、Ｙ2 Ｏ
3 、ＭｇＯ、ＣｅＯ2 及びＨｆＯ2からなる群から選択
される酸化物で少なくとも部分安定化あるいは完全安定
化されたジルコニアの粉末粒子を、珪酸ジルコニウムの
粒子と混合して粉末組成物を調合する工程と、該粉末組
成物を基材上に溶射して、ＺｒＯ2 ・ｘ（ｘは前記安定
化用酸化物の１種）とＺｒＳｉＯ4 及び／またはその分
解生成物（ＺｒＯ2 及びＳｉＯ2 ）とからなる付着状態
のコーティングを形成する工程とから通常成り、必要に
応じて該粉末組成物を溶射する前に、Ｃｏ−Ｃｒ−Ａｌ
−Ｔａ−ＹからなるＣｏ基金属とＡｌ2 Ｏ3 とからなる
サーメット溶射材料、またはＣｏ基自溶性合金溶射材
料、またはＷＣ、ＴｉＣ、Ｃｒ3 Ｃ2 、ＮｂＣ、Ｚｒ
Ｃ、ＴａＣ、ＭｏＣ、ＶＣ等の金属炭化物、ＣｒＢ2 、
ＴｉＢ2 、ＺｒＢ2 、ＭｏＢ2 等の金属硼化物、Ｍｏ
Ｎ、ＴｉＮ等の金属窒化物の内の１種以上のセラミック
ス成分とＣｏ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗの内の１種以上の
金属成分とからなるサーメット溶射材料によるアンダー
コートを形成する工程を加えることもできる。
3 、ＭｇＯ、ＣｅＯ2 及びＨｆＯ2からなる群から選択
される酸化物で少なくとも部分安定化あるいは完全安定
化されたジルコニアの粉末粒子を、珪酸ジルコニウムの
粒子と混合して粉末組成物を調合する工程と、該粉末組
成物を基材上に溶射して、ＺｒＯ2 ・ｘ（ｘは前記安定
化用酸化物の１種）とＺｒＳｉＯ4 及び／またはその分
解生成物（ＺｒＯ2 及びＳｉＯ2 ）とからなる付着状態
のコーティングを形成する工程とから通常成り、必要に
応じて該粉末組成物を溶射する前に、Ｃｏ−Ｃｒ−Ａｌ
−Ｔａ−ＹからなるＣｏ基金属とＡｌ2 Ｏ3 とからなる
サーメット溶射材料、またはＣｏ基自溶性合金溶射材
料、またはＷＣ、ＴｉＣ、Ｃｒ3 Ｃ2 、ＮｂＣ、Ｚｒ
Ｃ、ＴａＣ、ＭｏＣ、ＶＣ等の金属炭化物、ＣｒＢ2 、
ＴｉＢ2 、ＺｒＢ2 、ＭｏＢ2 等の金属硼化物、Ｍｏ
Ｎ、ＴｉＮ等の金属窒化物の内の１種以上のセラミック
ス成分とＣｏ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗの内の１種以上の
金属成分とからなるサーメット溶射材料によるアンダー
コートを形成する工程を加えることもできる。
【００１２】プラズマ溶射による付着、爆発銃溶射によ
る付着及び高速酸素燃料溶射による付着を含め、従来か
らの溶射技術がコーティングの形成に使用できる。上記
粉末組成物の最適の配合は、使用される溶射技術の違い
により当然異なる。プラズマアーク溶射プロセスによる
付着コーティング組成物はその相当する出発材料組成物
に実質上均等となる。材料を被覆するのに爆発銃を使用
する場合には、出発材料成分のうちジルコンの蒸発が生
じるために、出発材料と被覆された状態のコーティング
における組成とは若干異なる。従って、粉末配合物組成
はプラズマ溶射の場合には少なくとも６５重量％の安定
化ジルコニアと残部がジルコン、爆発銃溶射の場合に
は、少なくとも４０重量％の安定化ジルコニアと残部が
ジルコンとするのが好ましい。尚、安定化剤はジルコニ
ア成分の２〜２０重量％の範囲とすべきである。ジルコ
ニアは完全あるいは部分安定化のいずれでもよいが、部
分安定化ジルコニアが好ましい。
る付着及び高速酸素燃料溶射による付着を含め、従来か
らの溶射技術がコーティングの形成に使用できる。上記
粉末組成物の最適の配合は、使用される溶射技術の違い
により当然異なる。プラズマアーク溶射プロセスによる
付着コーティング組成物はその相当する出発材料組成物
に実質上均等となる。材料を被覆するのに爆発銃を使用
する場合には、出発材料成分のうちジルコンの蒸発が生
じるために、出発材料と被覆された状態のコーティング
における組成とは若干異なる。従って、粉末配合物組成
はプラズマ溶射の場合には少なくとも６５重量％の安定
化ジルコニアと残部がジルコン、爆発銃溶射の場合に
は、少なくとも４０重量％の安定化ジルコニアと残部が
ジルコンとするのが好ましい。尚、安定化剤はジルコニ
ア成分の２〜２０重量％の範囲とすべきである。ジルコ
ニアは完全あるいは部分安定化のいずれでもよいが、部
分安定化ジルコニアが好ましい。
【００１３】付着状態のコーティング中の成分酸化物の
濃度は、結晶構造と関係なく少なくとも４０重量％の安
定化されたジルコニアと６０重量％までのＺｒＳｉＯ4
及び／またはその分解生成物（ＺｒＯ2 及びＳｉＯ2 ）
とからなるものとすべきである。好ましくは、５５〜８
５重量％の安定化ＺｒＯ2 と、１５〜４５重量％のＺｒ
ＳｉＯ4 及び／またはその分解生成物（ＺｒＯ2 及びＳ
ｉＯ2 ）の範囲、最適なのは７０〜８５重量％の安定化
ＺｒＯ2 と１５〜３０重量％のＺｒＳｉＯ4 及び／また
はその分解生成物（ＺｒＯ2 及びＳｉＯ2 ）の範囲であ
る。
濃度は、結晶構造と関係なく少なくとも４０重量％の安
定化されたジルコニアと６０重量％までのＺｒＳｉＯ4
及び／またはその分解生成物（ＺｒＯ2 及びＳｉＯ2 ）
とからなるものとすべきである。好ましくは、５５〜８
５重量％の安定化ＺｒＯ2 と、１５〜４５重量％のＺｒ
ＳｉＯ4 及び／またはその分解生成物（ＺｒＯ2 及びＳ
ｉＯ2 ）の範囲、最適なのは７０〜８５重量％の安定化
ＺｒＯ2 と１５〜３０重量％のＺｒＳｉＯ4 及び／また
はその分解生成物（ＺｒＯ2 及びＳｉＯ2 ）の範囲であ
る。
【００１４】上記安定化ジルコニアとジルコンからなる
粉末組成物を金属基材上に直接コーティングしてもよい
が、基材との適合性があり溶融亜鉛・アルミニウムに浸
食されにくい、Ｃｏ−Ｃｒ−Ａｌ−Ｔａ−ＹからなるＣ
ｏ基金属とＡｌ2 Ｏ3 とからなるサーメット溶射材料、
またはＣｏ基自溶性合金溶射材料、またはＷＣ、Ｔｉ
Ｃ、Ｃｒ3 Ｃ2 、ＮｂＣ、ＺｒＣ、ＴａＣ、ＭｏＣ、Ｖ
Ｃ等の金属炭化物、ＣｒＢ2 、ＴｉＢ2 、ＺｒＢ2 、Ｍ
ｏＢ2 等の金属硼化物、ＭｏＮ、ＴｉＮ等の金属窒化物
の内の１種以上のセラミックス成分とＣｏ、Ｎｉ、Ｃ
ｒ、Ｍｏ、Ｗの内の１種以上の金属成分とからなるサー
メット溶射材料をアンダーコートとして形成しておくと
完璧な結果が得られる。
粉末組成物を金属基材上に直接コーティングしてもよい
が、基材との適合性があり溶融亜鉛・アルミニウムに浸
食されにくい、Ｃｏ−Ｃｒ−Ａｌ−Ｔａ−ＹからなるＣ
ｏ基金属とＡｌ2 Ｏ3 とからなるサーメット溶射材料、
またはＣｏ基自溶性合金溶射材料、またはＷＣ、Ｔｉ
Ｃ、Ｃｒ3 Ｃ2 、ＮｂＣ、ＺｒＣ、ＴａＣ、ＭｏＣ、Ｖ
Ｃ等の金属炭化物、ＣｒＢ2 、ＴｉＢ2 、ＺｒＢ2 、Ｍ
ｏＢ2 等の金属硼化物、ＭｏＮ、ＴｉＮ等の金属窒化物
の内の１種以上のセラミックス成分とＣｏ、Ｎｉ、Ｃ
ｒ、Ｍｏ、Ｗの内の１種以上の金属成分とからなるサー
メット溶射材料をアンダーコートとして形成しておくと
完璧な結果が得られる。
【００１５】
【作用】本発明の溶射コーティングは安定化ジルコニア
とジルコン粉末を物理的にブレンドして、溶射吹付けを
行っているので、形成されたコーティングは安定化ジル
コニアの溶融凝固相とジルコンの溶融凝固相の２相組織
となる。基材に衝突し凝固しつつあるＺｒＳｉＯ4 の粉
末粒子は、個々の付着粒子内部に結晶相としてのＺｒＳ
ｉＯ4 及び／あるいは分離した別の結晶相状態での溶融
ＺｒＳｉＯ4 の分解生成物としてのＺｒＯ2 ＋ＳｉＯ2
を含みうる。そして、このＺｒＯ2 及びＳｉＯ2 は粉末
形態では先にＺｒＳｉＯ4 であった各付着粒子内部で緊
密に結合あるいは会合している。ここで結合あるいは会
合とは付着粒子内部でのＺｒＯ2 、ＳｉＯ2 及び／ある
いはＺｒＳｉＯ4 の極めて微細なそして相互に結合した
結晶性組織を意味する。
とジルコン粉末を物理的にブレンドして、溶射吹付けを
行っているので、形成されたコーティングは安定化ジル
コニアの溶融凝固相とジルコンの溶融凝固相の２相組織
となる。基材に衝突し凝固しつつあるＺｒＳｉＯ4 の粉
末粒子は、個々の付着粒子内部に結晶相としてのＺｒＳ
ｉＯ4 及び／あるいは分離した別の結晶相状態での溶融
ＺｒＳｉＯ4 の分解生成物としてのＺｒＯ2 ＋ＳｉＯ2
を含みうる。そして、このＺｒＯ2 及びＳｉＯ2 は粉末
形態では先にＺｒＳｉＯ4 であった各付着粒子内部で緊
密に結合あるいは会合している。ここで結合あるいは会
合とは付着粒子内部でのＺｒＯ2 、ＳｉＯ2 及び／ある
いはＺｒＳｉＯ4 の極めて微細なそして相互に結合した
結晶性組織を意味する。
【００１６】ＺｒＳｉＯ4 は融点が低く十分な溶融状態
でコーティングを形成し、更に上述の如く、付着し皮膜
になる過程でその大半が分解してＺｒＯ2 とガラス質の
ＳｉＯ2 が生成し、このガラス質ＳｉＯ2 がＺｒＳｉＯ
4 から分解生成したＺｒＯ2を緊密に結合あるいは会合
し、更に近接する安定化ジルコニア（ＺｒＯ2 ・ｘ）付
着粒子とも緊密な結合あるいは会合を起こすことによ
り、コーティング層全体を緻密なものにする。
でコーティングを形成し、更に上述の如く、付着し皮膜
になる過程でその大半が分解してＺｒＯ2 とガラス質の
ＳｉＯ2 が生成し、このガラス質ＳｉＯ2 がＺｒＳｉＯ
4 から分解生成したＺｒＯ2を緊密に結合あるいは会合
し、更に近接する安定化ジルコニア（ＺｒＯ2 ・ｘ）付
着粒子とも緊密な結合あるいは会合を起こすことによ
り、コーティング層全体を緻密なものにする。
【００１７】このコーティング材料は浸食性を有する溶
融金属、特に溶融亜鉛及びそれに添加されているアルミ
ニウムと殆ど反応しない。また浴中のドロスとも当然な
がら殆ど反応しないからドロス巻きも発生しない。セラ
ミックスコーティングは今まで、自身の気孔からの溶融
亜鉛の浸透によるロール基材の浸食のために剥離が起き
やすいと言われていたが、本発明コーティングは上記緻
密化効果により気孔が極めて少なく剥離しにくい長寿命
のコーティングを実現する。更に、爆発銃溶射及びその
他の高速吹付けが可能な溶射機を用いることにより、皮
膜がより緻密になり剥離に対し安全となる。また更に万
全を期すなら、アンダーコートとして、Ｃｏ−Ｃｒ−Ａ
ｌ−Ｔａ−ＹからなるＣｏ基金属とＡｌ2 Ｏ3 とからな
るサーメット溶射材料、またはＣｏ基自溶性合金溶射材
料、またはＷＣ、ＴｉＣ、Ｃｒ3 Ｃ2 、ＮｂＣ、Ｚｒ
Ｃ、ＴａＣ、ＭｏＣ、ＶＣ等の金属炭化物、ＣｒＢ2 、
ＴｉＢ2 、ＺｒＢ2 、ＭｏＢ2 等の金属硼化物、Ｍｏ
Ｎ、ＴｉＮ等の金属窒化物の内の１種以上のセラミック
ス成分とＣｏ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗの内の１種以上の
金属成分とからなるサーメット溶射材料等、溶融亜鉛に
対する浸食に比較的強く、基材との密着力の強い合金あ
るいはサーメットの溶射コーティングを形成しておけ
ば、もし微小気孔から溶融亜鉛が浸透しても、前記の基
材腐食による剥離の心配は全くなくなり、長々寿命コー
ティングが実現される。
融金属、特に溶融亜鉛及びそれに添加されているアルミ
ニウムと殆ど反応しない。また浴中のドロスとも当然な
がら殆ど反応しないからドロス巻きも発生しない。セラ
ミックスコーティングは今まで、自身の気孔からの溶融
亜鉛の浸透によるロール基材の浸食のために剥離が起き
やすいと言われていたが、本発明コーティングは上記緻
密化効果により気孔が極めて少なく剥離しにくい長寿命
のコーティングを実現する。更に、爆発銃溶射及びその
他の高速吹付けが可能な溶射機を用いることにより、皮
膜がより緻密になり剥離に対し安全となる。また更に万
全を期すなら、アンダーコートとして、Ｃｏ−Ｃｒ−Ａ
ｌ−Ｔａ−ＹからなるＣｏ基金属とＡｌ2 Ｏ3 とからな
るサーメット溶射材料、またはＣｏ基自溶性合金溶射材
料、またはＷＣ、ＴｉＣ、Ｃｒ3 Ｃ2 、ＮｂＣ、Ｚｒ
Ｃ、ＴａＣ、ＭｏＣ、ＶＣ等の金属炭化物、ＣｒＢ2 、
ＴｉＢ2 、ＺｒＢ2 、ＭｏＢ2 等の金属硼化物、Ｍｏ
Ｎ、ＴｉＮ等の金属窒化物の内の１種以上のセラミック
ス成分とＣｏ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗの内の１種以上の
金属成分とからなるサーメット溶射材料等、溶融亜鉛に
対する浸食に比較的強く、基材との密着力の強い合金あ
るいはサーメットの溶射コーティングを形成しておけ
ば、もし微小気孔から溶融亜鉛が浸透しても、前記の基
材腐食による剥離の心配は全くなくなり、長々寿命コー
ティングが実現される。
【００１８】また、当該ロールは溶融亜鉛浴中に浸漬す
るかあるいは引き揚げたときに基材との温度差により、
コーティングに熱応力が発生し剥離することがある。本
発明では、上記の如く安定化ジルコニアとジルコンの粉
末組成物の溶射層は２相組織となり、この２相のヤング
率、熱膨張率が適度に異なるため、熱応力を緩和し耐熱
衝撃剥離性に優れたものとなる。また前記請求項記載の
如く、粉末配合物の組成比の最適化及びその結果として
の付着コーティングの組成比の最適化を行うことによ
り、耐熱衝撃剥離性を更に向上させ、熱応力による剥離
の不安をも全くなくした。
るかあるいは引き揚げたときに基材との温度差により、
コーティングに熱応力が発生し剥離することがある。本
発明では、上記の如く安定化ジルコニアとジルコンの粉
末組成物の溶射層は２相組織となり、この２相のヤング
率、熱膨張率が適度に異なるため、熱応力を緩和し耐熱
衝撃剥離性に優れたものとなる。また前記請求項記載の
如く、粉末配合物の組成比の最適化及びその結果として
の付着コーティングの組成比の最適化を行うことによ
り、耐熱衝撃剥離性を更に向上させ、熱応力による剥離
の不安をも全くなくした。
【００１９】尚、本発明コーティングの５００℃におけ
る硬度はヴィッカース硬度でＨｖ６５０で、ＷＣ−Ｃｏ
に比べればやや劣るが自溶性合金溶射と同等以上であ
り、上記極難反応性の効果と相まって板道部の摩耗の心
配は全くない。
る硬度はヴィッカース硬度でＨｖ６５０で、ＷＣ−Ｃｏ
に比べればやや劣るが自溶性合金溶射と同等以上であ
り、上記極難反応性の効果と相まって板道部の摩耗の心
配は全くない。
【００２０】
【実施例】実施例１（耐熱衝撃性評価試験） 先ず、本発明で用いる出発粉末の組成及び付着コーティ
ングの組成を前記の如く、限定した理由について記す。
本発明溶射コーティングは作用の項で記した如く元々耐
熱衝撃剥離性に優れた特徴を持つが、その性能を最大限
に引き出すため実際の使用条件より過酷な条件での熱サ
イクル試験を行い、粉末組成物としての安定化ジルコニ
ア及びジルコンの最適組成比、またコーティングとして
の安定化ジルコニアとジルコン及び／またはその分解生
成物（ＺｒＯ2 及びＳｉＯ2 ）との最適組成比を見極め
た。
ングの組成を前記の如く、限定した理由について記す。
本発明溶射コーティングは作用の項で記した如く元々耐
熱衝撃剥離性に優れた特徴を持つが、その性能を最大限
に引き出すため実際の使用条件より過酷な条件での熱サ
イクル試験を行い、粉末組成物としての安定化ジルコニ
ア及びジルコンの最適組成比、またコーティングとして
の安定化ジルコニアとジルコン及び／またはその分解生
成物（ＺｒＯ2 及びＳｉＯ2 ）との最適組成比を見極め
た。
【００２１】（１）試験方法：溶射試験片の加熱→水中
投下繰り返し熱衝撃試験を行い、耐熱衝撃性をコーティ
ングが剥離を生ずることなく、継続しうる熱サイクル数
を数えることで評価する。尚、部分的なスポーリングで
あっても剥離発生と判定する。 （２）試験片：基材は５０×５０×１０ｍｍのＳＵＳ３
０４ステンレス鋼材として、片側５０×５０面にアンダ
ーコートとしてＷＣ−１２％Ｃｏ材を厚み１００〜１３
０μｍにて形成し、該アンダーコート上に５０％（Ｚｒ
Ｏ2 ・８％Ｙ2Ｏ3 ）＋５０％ＺｒＳｉＯ4 の粉末組成
物を約１００μｍ厚みに溶射した後、３０〜５０μｍ厚
みに研磨した。研磨後の表面粗度はＲａで約１μｍとし
た。溶射法はアンダーコートを爆発銃溶射で、安定化ジ
ルコニア＋ジルコンの粉末組成物の溶射を爆発銃溶射及
びプラズマ溶射の２種のケースで実施した。
投下繰り返し熱衝撃試験を行い、耐熱衝撃性をコーティ
ングが剥離を生ずることなく、継続しうる熱サイクル数
を数えることで評価する。尚、部分的なスポーリングで
あっても剥離発生と判定する。 （２）試験片：基材は５０×５０×１０ｍｍのＳＵＳ３
０４ステンレス鋼材として、片側５０×５０面にアンダ
ーコートとしてＷＣ−１２％Ｃｏ材を厚み１００〜１３
０μｍにて形成し、該アンダーコート上に５０％（Ｚｒ
Ｏ2 ・８％Ｙ2Ｏ3 ）＋５０％ＺｒＳｉＯ4 の粉末組成
物を約１００μｍ厚みに溶射した後、３０〜５０μｍ厚
みに研磨した。研磨後の表面粗度はＲａで約１μｍとし
た。溶射法はアンダーコートを爆発銃溶射で、安定化ジ
ルコニア＋ジルコンの粉末組成物の溶射を爆発銃溶射及
びプラズマ溶射の２種のケースで実施した。
【００２２】（３）試験条件：大気雰囲気加熱炉を用い
て１０００℃まで加熱した後、約２０〜５０℃の水中に
投下する作業を、コーティングに剥離が発生するまで繰
り返した。尚、保持時間は１０００℃で１５分、水中で
１５分とし、これを１サイクルとした。 （４）試験結果：図１に示す如く、プラズマ溶射の場合
には粉末組成物は安定化ジルコニアが少なくとも６５重
量％以上であり、爆発銃溶射の場合には同様に安定化ジ
ルコニアが少なくとも４０重量％以上であるのが好まし
いことが分かった。
て１０００℃まで加熱した後、約２０〜５０℃の水中に
投下する作業を、コーティングに剥離が発生するまで繰
り返した。尚、保持時間は１０００℃で１５分、水中で
１５分とし、これを１サイクルとした。 （４）試験結果：図１に示す如く、プラズマ溶射の場合
には粉末組成物は安定化ジルコニアが少なくとも６５重
量％以上であり、爆発銃溶射の場合には同様に安定化ジ
ルコニアが少なくとも４０重量％以上であるのが好まし
いことが分かった。
【００２３】実施例２（耐熱衝撃性評価試験に用いた試
験片コーティングの安定化ジルコニア／ジルコン及びま
たはその分解生成物の組成比の確認） 溶射コーティングとしての、安定化ジルコニア／ジルコ
ン及びまたはその分解生成物の組成比の最適範囲を確認
するため、前記実施例１で使用した爆発銃溶射による試
験片のコーティングを分析した。
験片コーティングの安定化ジルコニア／ジルコン及びま
たはその分解生成物の組成比の確認） 溶射コーティングとしての、安定化ジルコニア／ジルコ
ン及びまたはその分解生成物の組成比の最適範囲を確認
するため、前記実施例１で使用した爆発銃溶射による試
験片のコーティングを分析した。
【００２４】（１）試験方法：実施例１に示した試験片
の元素濃度分析をＸ線マイクロアナライザーを用いて行
った。 （２）試験結果：表１に示す如く付着コーティングとし
て性能を発揮させるための安定化ジルコニア／ジルコン
及びまたはその分解生成物の組成比の範囲は、好ましく
はＺｒＯ2 ・x が少なくとも４０重量％の量で存在し、
残部がＺｒＳｉＯ4 及び／またはその分解生成物（Ｚｒ
Ｏ2 及びＳｉＯ2 ）であること、更に好ましい比率はＺ
ｒＯ2 ・x が５５〜８５重量％の量で存在し、残部がＺ
ｒＳｉＯ 4 及び／またはその分解生成物（ＺｒＯ2 及び
ＳｉＯ2 ）であること、最適な比率はＺｒＯ2 ・ｘが７
０〜８５重量％の量で存在し、残部がＺｒＳｉＯ4 及び
／またはその分解生成物（ＺｒＯ2 及びＳｉＯ2 ）であ
ることが確認できた。
の元素濃度分析をＸ線マイクロアナライザーを用いて行
った。 （２）試験結果：表１に示す如く付着コーティングとし
て性能を発揮させるための安定化ジルコニア／ジルコン
及びまたはその分解生成物の組成比の範囲は、好ましく
はＺｒＯ2 ・x が少なくとも４０重量％の量で存在し、
残部がＺｒＳｉＯ4 及び／またはその分解生成物（Ｚｒ
Ｏ2 及びＳｉＯ2 ）であること、更に好ましい比率はＺ
ｒＯ2 ・x が５５〜８５重量％の量で存在し、残部がＺ
ｒＳｉＯ 4 及び／またはその分解生成物（ＺｒＯ2 及び
ＳｉＯ2 ）であること、最適な比率はＺｒＯ2 ・ｘが７
０〜８５重量％の量で存在し、残部がＺｒＳｉＯ4 及び
／またはその分解生成物（ＺｒＯ2 及びＳｉＯ2 ）であ
ることが確認できた。
【００２５】
【表１】
【００２６】実施例３ （溶融亜鉛浴中ドロスの付着力
確認試験） 本発明コーティングを行えば、溶融亜鉛浴中のドロスの
付着が起こりにくいことを確認するため、従来の非溶射
材（ステンレス鋼）、自溶性合金溶射、ＷＣ−Ｃｏ溶射
と比べながら、以下の試験を行った。 （１）試験方法：実ラインの溶融亜鉛メッキ浴のスペー
スを使って、図２に示すように溶射試験片６を長時間浸
漬しドロスを付着させた後引き揚げて固化させ、その後
コーティング面以外のドロスを除去し、更にコーティン
グ面のドロス表面の凹凸をヤスリで手入れした後、図３
に示すように該ドロス表面に引張治具１１を当てて接着
剤１０で接着して、引張試験機で付着ドロス９が溶射コ
ーティング層８表面から剥離する引張荷重を求め、応力
に換算した。
確認試験） 本発明コーティングを行えば、溶融亜鉛浴中のドロスの
付着が起こりにくいことを確認するため、従来の非溶射
材（ステンレス鋼）、自溶性合金溶射、ＷＣ−Ｃｏ溶射
と比べながら、以下の試験を行った。 （１）試験方法：実ラインの溶融亜鉛メッキ浴のスペー
スを使って、図２に示すように溶射試験片６を長時間浸
漬しドロスを付着させた後引き揚げて固化させ、その後
コーティング面以外のドロスを除去し、更にコーティン
グ面のドロス表面の凹凸をヤスリで手入れした後、図３
に示すように該ドロス表面に引張治具１１を当てて接着
剤１０で接着して、引張試験機で付着ドロス９が溶射コ
ーティング層８表面から剥離する引張荷重を求め、応力
に換算した。
【００２７】（２）試験片：本発明のコーティング試験
片は粉末組成物を５０％（ＺｒＯ2・５％ＣａＯ）＋５
０％ＺｒＳｉＯ4 とし、その他仕様は実施例１と同一と
した。比較コーティングの基材、コーティング厚み、表
面粗度も実施例１に合わせた。 （３）試験条件： 実ライン溶融亜鉛メッキ浴条件 ・組成 Ａｌ ０．２％、残部Ｚｎ ・温度 ４７０℃ 試験片浸漬時間 ３６０時間 引張治具（φ２０鋼）と付着ドロスとの接着剤
エポキシ系接着剤 （４）試験結果：表２に示す如く本発明コーティングに
付着したドロスは手で容易に剥がすことができる程度
で、引張試験機では値がゼロと表示され、極めて反応し
にくいことが実証できた。
片は粉末組成物を５０％（ＺｒＯ2・５％ＣａＯ）＋５
０％ＺｒＳｉＯ4 とし、その他仕様は実施例１と同一と
した。比較コーティングの基材、コーティング厚み、表
面粗度も実施例１に合わせた。 （３）試験条件： 実ライン溶融亜鉛メッキ浴条件 ・組成 Ａｌ ０．２％、残部Ｚｎ ・温度 ４７０℃ 試験片浸漬時間 ３６０時間 引張治具（φ２０鋼）と付着ドロスとの接着剤
エポキシ系接着剤 （４）試験結果：表２に示す如く本発明コーティングに
付着したドロスは手で容易に剥がすことができる程度
で、引張試験機では値がゼロと表示され、極めて反応し
にくいことが実証できた。
【００２８】
【表２】
【００２９】実施例４ （溶融亜鉛浴中に浸漬後の試験
片コーティングの表面観察） 上記実施例３に供した試験片の反応の度合いを調べるた
めに、引張試験後のコーティング表面の元素の相互拡散
度合いをＸ線マイクロアナライザーにより分析した。そ
の結果を図４〜７に示すが、本発明コーティングの溶融
亜鉛浴成分金属及び溶射コーティング成分の相互拡散は
見られなかった（図７）。一方、自溶性合金溶射（図
５）では表面に明確にドロス成分であるＡｌ、Ｆｅが拡
散偏析し、Ｚｎに到っては皮膜内部にまで拡散してい
た。また溶射皮膜のＣｏがＡｌ、Ｆｅと同じ位置にまで
溶出し合金化していた。ＷＣ−Ｃｏ溶射（図６）におい
ては反応は極めて抑制されてはいるが、やはりＡｌ、Ｆ
ｅが拡散偏析する一方で皮膜側から溶出したＣｏが同位
置において合金化していた。この試験の結果から本発明
コーティングが最もドロスと付着しにくいことが確認で
きた。
片コーティングの表面観察） 上記実施例３に供した試験片の反応の度合いを調べるた
めに、引張試験後のコーティング表面の元素の相互拡散
度合いをＸ線マイクロアナライザーにより分析した。そ
の結果を図４〜７に示すが、本発明コーティングの溶融
亜鉛浴成分金属及び溶射コーティング成分の相互拡散は
見られなかった（図７）。一方、自溶性合金溶射（図
５）では表面に明確にドロス成分であるＡｌ、Ｆｅが拡
散偏析し、Ｚｎに到っては皮膜内部にまで拡散してい
た。また溶射皮膜のＣｏがＡｌ、Ｆｅと同じ位置にまで
溶出し合金化していた。ＷＣ−Ｃｏ溶射（図６）におい
ては反応は極めて抑制されてはいるが、やはりＡｌ、Ｆ
ｅが拡散偏析する一方で皮膜側から溶出したＣｏが同位
置において合金化していた。この試験の結果から本発明
コーティングが最もドロスと付着しにくいことが確認で
きた。
【００３０】実施例５ （溶融亜鉛浴中長時間浸漬によ
る剥離試験） コーティングの気孔からの溶融亜鉛の浸透による基材の
腐食によるコーティング剥離がないことを、実際のロー
ルにより近い形状で確認するため、外径１６０ｍｍ、内
径１００ｍｍ、長さ１５０ｍｍの２５Ｃｒ−２０Ｎｉス
テンレス鋼製のリング母材の上に本発明溶射コーティン
グを形成し、実ラインの溶融亜鉛メッキ浴のスペースを
使って、１４４０時間の長時間浸漬を行った後引き揚げ
て、剥離の有無を調べた。尚コーティングは本発明材す
なわちＺｒＯ2 ・５％ＣａＯとＺｎＳｉＯ4 を５０重量
％づつブレンドした粉末を用いて爆発銃溶射し、コーテ
ィングを３０〜５０μｍの厚みに形成しそのまま研磨せ
ずに試験に供した。アンダーコートは有り、無しの２種
類で実施し、材料はＣｏ−Ｃｒ−Ｍｏ−Ｗ系自溶性合金
とし、厚みを１００〜１３０μｍとした。
る剥離試験） コーティングの気孔からの溶融亜鉛の浸透による基材の
腐食によるコーティング剥離がないことを、実際のロー
ルにより近い形状で確認するため、外径１６０ｍｍ、内
径１００ｍｍ、長さ１５０ｍｍの２５Ｃｒ−２０Ｎｉス
テンレス鋼製のリング母材の上に本発明溶射コーティン
グを形成し、実ラインの溶融亜鉛メッキ浴のスペースを
使って、１４４０時間の長時間浸漬を行った後引き揚げ
て、剥離の有無を調べた。尚コーティングは本発明材す
なわちＺｒＯ2 ・５％ＣａＯとＺｎＳｉＯ4 を５０重量
％づつブレンドした粉末を用いて爆発銃溶射し、コーテ
ィングを３０〜５０μｍの厚みに形成しそのまま研磨せ
ずに試験に供した。アンダーコートは有り、無しの２種
類で実施し、材料はＣｏ−Ｃｒ−Ｍｏ−Ｗ系自溶性合金
とし、厚みを１００〜１３０μｍとした。
【００３１】試験の結果、アンダーコート有り、無しの
２種の溶射リングとも剥離等の異状はなかった。 実施例６ （実ラインシンクロールでの確性） 本発明溶射コーティングを実ラインのシンクロールに使
用した。溶融亜鉛浴の組成は実施例３の通りである。ロ
ールの材質は１３Ｃｒ系ステンレス鋼で寸法は外径４０
０ｍｍ×長さ１５００ｍｍの中空ロールである。このロ
ールにＺｒＯ2・５％ＣａＯとＺｒＳｉＯ4 を５０重量
％づつブレンドした粉末組成物を用いて溶射し、コーテ
ィングを３０〜５０μｍの厚みに形成し、そのまま研磨
せずに使用に供した。アンダーコートはＷＣ−１２％Ｃ
ｏ材とし厚みを１００〜１３０μｍとした。アンダーコ
ートの溶射は爆発銃溶射にて行い、ＺｒＯ2 ・５％Ｃａ
Ｏ＋ＺｒＳｉＯ4 の溶射は爆発銃溶射及びプラズマ溶射
の２種のケースで２本製作した。
２種の溶射リングとも剥離等の異状はなかった。 実施例６ （実ラインシンクロールでの確性） 本発明溶射コーティングを実ラインのシンクロールに使
用した。溶融亜鉛浴の組成は実施例３の通りである。ロ
ールの材質は１３Ｃｒ系ステンレス鋼で寸法は外径４０
０ｍｍ×長さ１５００ｍｍの中空ロールである。このロ
ールにＺｒＯ2・５％ＣａＯとＺｒＳｉＯ4 を５０重量
％づつブレンドした粉末組成物を用いて溶射し、コーテ
ィングを３０〜５０μｍの厚みに形成し、そのまま研磨
せずに使用に供した。アンダーコートはＷＣ−１２％Ｃ
ｏ材とし厚みを１００〜１３０μｍとした。アンダーコ
ートの溶射は爆発銃溶射にて行い、ＺｒＯ2 ・５％Ｃａ
Ｏ＋ＺｒＳｉＯ4 の溶射は爆発銃溶射及びプラズマ溶射
の２種のケースで２本製作した。
【００３２】この２種のロールをそれぞれ、鋼板スピー
ド１００〜１５０ｍｐｍ、鋼板寸法：厚み０．６〜３．
２ｍｍ、幅６００〜１２５０ｍｍのラインにて、６周期
３カ月間づつ計３回（合計９か月間）使用したが、ドロ
ス巻き、剥離、摩耗全てに関し、問題なく極めて良好に
使用できることが実証できた。 実施例７ （実ラインサポートロールでの確性） 本発明溶射コーティングを実ラインのサポートロールに
使用した。溶融亜鉛浴の組成は実施例３の通りである。
ロールの材質はやはり１３Ｃｒ系ステンレス鋼で寸法は
外径２５０ｍｍ×長さ１５００ｍｍの中実ロールであ
る。このロールにＺｒＯ2 ・５％ＣａＯとＺｒＳｉＯ4
を５０重量％づつブレンドした粉末組成物を用いて溶射
し、コーティングは１００μｍ程度に形成した後３０〜
５０μｍの厚みに研磨し、粗度をＲａ０．５μｍに調整
した。アンダーコートはＷＣ−１２％Ｃｏ材とし厚みを
１００〜１３０μｍとした。溶射は爆発銃溶射にて行っ
た。
ド１００〜１５０ｍｐｍ、鋼板寸法：厚み０．６〜３．
２ｍｍ、幅６００〜１２５０ｍｍのラインにて、６周期
３カ月間づつ計３回（合計９か月間）使用したが、ドロ
ス巻き、剥離、摩耗全てに関し、問題なく極めて良好に
使用できることが実証できた。 実施例７ （実ラインサポートロールでの確性） 本発明溶射コーティングを実ラインのサポートロールに
使用した。溶融亜鉛浴の組成は実施例３の通りである。
ロールの材質はやはり１３Ｃｒ系ステンレス鋼で寸法は
外径２５０ｍｍ×長さ１５００ｍｍの中実ロールであ
る。このロールにＺｒＯ2 ・５％ＣａＯとＺｒＳｉＯ4
を５０重量％づつブレンドした粉末組成物を用いて溶射
し、コーティングは１００μｍ程度に形成した後３０〜
５０μｍの厚みに研磨し、粗度をＲａ０．５μｍに調整
した。アンダーコートはＷＣ−１２％Ｃｏ材とし厚みを
１００〜１３０μｍとした。溶射は爆発銃溶射にて行っ
た。
【００３３】このロールをシンクロールと同一ラインに
て、やはり６周期３カ月間づつ計３回（合計９カ月間）
使用し、ドロス巻き、剥離、摩耗全てに関し、問題なく
極めて良好に使用できることを確認した。
て、やはり６周期３カ月間づつ計３回（合計９カ月間）
使用し、ドロス巻き、剥離、摩耗全てに関し、問題なく
極めて良好に使用できることを確認した。
【００３４】
【発明の効果】以上述べたように、本発明コーティング
を溶融亜鉛メッキの浴中ロールに適用することにより、
従来ＷＣ−Ｃｏ等のサーメット系溶射ロールで防止でき
なかったドロス巻き現象を解消し長期連続使用が可能と
なり、生産性が格段に向上するとともに、ロール取替え
のための整備費を大幅に削減できる。
を溶融亜鉛メッキの浴中ロールに適用することにより、
従来ＷＣ−Ｃｏ等のサーメット系溶射ロールで防止でき
なかったドロス巻き現象を解消し長期連続使用が可能と
なり、生産性が格段に向上するとともに、ロール取替え
のための整備費を大幅に削減できる。
【図１】溶射コーティイグの熱衝撃試験による剥離発生
回数と〔安定化ジルコニア／粉末全体〕比率との関係を
示す図である。
回数と〔安定化ジルコニア／粉末全体〕比率との関係を
示す図である。
【図２】実施例３で示したドロスとの反応性を評価する
ために行った浸漬試験の要領を示す図である。
ために行った浸漬試験の要領を示す図である。
【図３】実施例３で示したドロスとの反応性を評価する
ために行った浸漬試験後の付着ドロスの引張試験要領を
示す図である。
ために行った浸漬試験後の付着ドロスの引張試験要領を
示す図である。
【図４】実施例３に供した試験片（２５Ｃｒ−２０Ｎｉ
ステンレス鋼）の引張試験後のコーティング表面の元素
の相互拡散度合いをＸ線マイクロアナライザーで線分析
した結果を示す図である。
ステンレス鋼）の引張試験後のコーティング表面の元素
の相互拡散度合いをＸ線マイクロアナライザーで線分析
した結果を示す図である。
【図５】Ｃｏ−Ｃｒ−Ｍｏ−Ｗ系自溶性合金溶射による
コーテイング表面の元素の相互拡散度合いをＸ線マイク
ロアナライザーで線分析した結果を示す図である。
コーテイング表面の元素の相互拡散度合いをＸ線マイク
ロアナライザーで線分析した結果を示す図である。
【図６】ＷＣ−１２％Ｃｏ溶射によるコーテイング表面
の元素の相互拡散度合いをＸ線マイクロアナライザーで
線分析した結果を示す図である。
の元素の相互拡散度合いをＸ線マイクロアナライザーで
線分析した結果を示す図である。
【図７】本発明コーテイング（５０％（ＺｒＯ2・５％
ＣａＯ）＋５０％ＺｒＳｉＯ4粉末組成物溶射）表面の
元素の相互拡散度合いをＸ線マイクロアナライザーで線
分析した結果を示す図である。
ＣａＯ）＋５０％ＺｒＳｉＯ4粉末組成物溶射）表面の
元素の相互拡散度合いをＸ線マイクロアナライザーで線
分析した結果を示す図である。
【図８】溶融亜鉛メッキ装置の構成を説明する概略側面
図である。
図である。
【図９】溶融亜鉛浴中ロールに発生するドロス巻き現象
を模式的に説明した図である。
を模式的に説明した図である。
１ 鋼板 ２ 溶融亜鉛メッキ浴 ３ シンクロール ４ サポートロール ５ ドロス巻き ６ 溶射試験片 ７ 溶射試験片基材 ８ 溶射コーティング層 ９ 付着ドロス １０ 接着剤 １１ 引張治具 １２ 保持治具
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−135768（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C23C 4/04 C23C 2/00
Claims (12)
- 【請求項１】 ＣａＯ、Ｙ2 Ｏ3 、ＭｇＯ、ＣｅＯ2 及
びＨｆＯ2 からなる群から選択された酸化物で少なくと
も部分安定化されたジルコニア粒子を、珪酸ジルコニウ
ムの粒子と混合して粉末組成物を調合する工程と、該粉
末組成物を金属基材上に溶射して、Ｘ線相解析により確
認される付着状態が、ＺｒＯ2 ・ｘ（ｘはＣａＯ、Ｙ2
Ｏ3 、ＭｇＯ、ＣｅＯ2 及びＨｆＯ2 からなる群から選
択される酸化物の少なくとも１種）とＺｒＳｉＯ4 及び
／またはその分解生成物（ＺｒＯ2 及びＳｉＯ2 ）とか
らなるコーティング層を形成する工程とからなることを
特徴とする耐溶融金属反応性コーティング形成方法。 - 【請求項２】 粉末組成物を溶射する前に金属基材上に
アンダーコートを付着する工程と、ＣａＯ、Ｙ2 Ｏ3 、
ＭｇＯ、ＣｅＯ2 及びＨｆＯ2 からなる群から選択され
た酸化物で少なくとも部分安定化されたジルコニアの粉
末粒子を珪酸ジルコニウムの粉末粒子と混合してなる粉
末組成物を調合する工程と、該粉末組成物を前記アンダ
ーコート上に溶射して、Ｘ線相解析により確認される付
着状態が、ＺｒＯ2 ・ｘ（ｘはＣａＯ、Ｙ2 Ｏ3 、Ｍｇ
Ｏ、ＣｅＯ2 及びＨｆＯ2 からなる群から選択される酸
化物の少なくとも１種）とＺｒＳｉＯ4 及び／またはそ
の分解生成物（ＺｒＯ2 及びＳｉＯ2 ）とからなる付着
状態のコーティング層となるようにする工程とからなる
ことを特徴とする耐溶融金属反応性コーティング形成方
法。 - 【請求項３】 前記粉末組成物が少なくとも４０重量％
の安定化ジルコニア粒子と６０重量％までの珪酸ジルコ
ニウム粒子とからなる請求項１または２記載の耐溶融金
属反応性コーティング形成方法。 - 【請求項４】 前記アンダーコートがＣｏ−Ｃｒ−Ａｌ
−Ｔａ−ＹからなるＣｏ基金属とＡｌ2 Ｏ3 とからなる
サーメット溶射材料、またはＣｏ基自溶性合金溶射材
料、またはＷＣ、ＴｉＣ、Ｃｒ3 Ｃ2 、ＮｂＣ、Ｚｒ
Ｃ、ＴａＣ、ＭｏＣ、ＶＣ等の金属炭化物、ＣｒＢ2 、
ＴｉＢ2 、ＺｒＢ2 、ＭｏＢ2 等の金属硼化物、Ｍｏ
Ｎ、ＴｉＮ等の金属窒化物の内の１種以上のセラミック
ス成分とＣｏ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗの内の１種以上の
金属成分とからなるサーメット溶射材料である請求項２
記載の耐溶融金属反応性コーティング形成方法。 - 【請求項５】 付着状態のコーティング層がプラズマト
ーチを通して粉末組成物を送給することにより形成さ
れ、該粉末組成物は少なくとも６５重量％の安定化ジル
コニア粒子と３５重量％までの珪酸ジルコニウム粒子と
を含む請求項１〜４のいずれかに記載の耐溶融金属反応
性コーティング形成方法。 - 【請求項６】 付着状態のコーティングが爆発銃を通し
て粉末組成物を送給することにより形成され、該粉末組
成物は少なくとも４０重量％の安定化ジルコニア粒子と
６０重量％までの珪酸ジルコニウム粒子とを含む請求項
１〜４のいずれかに記載の耐溶融金属反応性コーティン
グ形成方法。 - 【請求項７】 前記溶融金属が亜鉛を主成分とするもの
である請求項１〜６のいずれかに記載の耐溶融金属反応
性コーティング形成方法。 - 【請求項８】 金属基材と溶射コーティングからなる耐
溶融金属反応性コーティング部材であって、該コーティ
ング部材はＣｏ−Ｃｒ−Ａｌ−Ｔａ−ＹからなるＣｏ基
金属とＡｌ2 Ｏ3 とからなるサーメット溶射材料、また
はＣｏ基自溶性合金溶射材料、またはＷＣ、ＴｉＣ、Ｃ
ｒ3 Ｃ2 、ＮｂＣ、ＺｒＣ、ＴａＣ、ＭｏＣ、ＶＣ等の
金属炭化物、ＣｒＢ2 、ＴｉＢ2 、ＺｒＢ2 、ＭｏＢ2
等の金属硼化物、ＭｏＮ、ＴｉＮ等の金属窒化物の内の
１種以上のセラミックス成分とＣｏ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍ
ｏ、Ｗの内の１種以上の金属成分とからなるサーメット
溶射材料をアンダーコート層とし、その上にＸ線相解析
により確認される付着状態が、ＺｒＯ2 ・ｘ（ｘはＣａ
Ｏ、Ｙ2 Ｏ3 、ＭｇＯ、ＣｅＯ2 、及びＨｆＯ2 からな
る群から選択される酸化物）とＺｒＳｉＯ4 及び／また
はその分解生成物（ＺｒＯ2 及びＳｉＯ2 ）とからなる
層を形成したことを特徴とする耐溶融金属反応性コーテ
ィング部材。 - 【請求項９】 前記コーティング中のＺｒＯ2 ・ｘが少
なくとも４０重量％の量で存在し、残部がＺｒＳｉＯ4
及び／またはその分解生成物（ＺｒＯ2 及びＳｉＯ2 ）
である請求項８記載の耐溶融金属反応性コーティング部
材。 - 【請求項１０】 前記コーティング中のＺｒＯ2 ・ｘが
５５〜８５重量％の量で存在し、残部がＺｒＳｉＯ4 及
び／またはその分解生成物（ＺｒＯ2 及びＳｉＯ2 ）で
ある請求項８記載の耐溶融金属反応性コーティング部
材。 - 【請求項１１】 前記コーティング中のＺｒＯ2 ・ｘが
７０〜８５重量％の量で存在し、残部がＺｒＳｉＯ4 及
び／またはその分解生成物（ＺｒＯ2 及びＳｉＯ2 ）で
ある請求項８記載の耐溶融金属反応性コーティング部
材。 - 【請求項１２】 金属基材が連続溶融亜鉛メッキライン
で使用されるステンレス鋼製の溶融亜鉛浴中ロールであ
る請求項８〜１１のいずれかに記載の耐溶融金属反応性
コーティング部材。
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|---|---|---|---|
| JP05115073A JP3136502B2 (ja) | 1993-05-17 | 1993-05-17 | 耐溶融金属反応性粉末組成物の利用方法及び利用物 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP05115073A JP3136502B2 (ja) | 1993-05-17 | 1993-05-17 | 耐溶融金属反応性粉末組成物の利用方法及び利用物 |
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| JPH06330278A JPH06330278A (ja) | 1994-11-29 |
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-
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| JPH06330278A (ja) | 1994-11-29 |
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