JP3438695B2 - クロムめっきロールの製造方法 - Google Patents

クロムめっきロールの製造方法

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【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明はクロムめっきロール
の製造方法に関し、特に、クロムめっき皮膜の耐剥離性
に優れ、焼鈍・表面処理インラインスキンパス用ワーク
ロール等のプロセスロールとして好適なクロムめっきロ
ールの製造方法に関する。 【0002】 【従来の技術】一般に、スキンパス用ワークロールやテ
ンションメータ、デフロール等のプロセスロールとし
て、その耐磨耗性を向上し、また、これを用いて表面光
沢に優れる鋼板を得るためにクロムめっきロールが使用
されている。 【0003】ところで、通常、ワークロールのクロムめ
っきは、表面研磨および下地処理後、図4に示すごと
く、電流密度30A/dm2 で240秒間、逆電解によ
りエッチング処理した後、サージェント浴にて、電流密
度を0から30A/dm2 まで30秒(スローアップ時
間)ほどで上昇させ、約3分(ストライク時間)ほど保
持した後、所望のめっき厚みに応じた時間だけ電流密度
を25A/dm2 に一定保持してクロムめっきを行なう
工程で行われている。このとき、鉄濃度が7.0g/d
3 以下のめっき浴を用いると良好な結果が得られるこ
とが知られているが、後述する問題がある。 【0004】また、有機スルフォン酸等の特殊な添加剤
を用いたクロムめっきでは、例えば、図5に示すごと
く、電流密度30A/dm2 で240秒間逆電解エッチ
ング処理した後、被めっきロールを陰極としてめっき浴
にて0から30A/dm2 まで180〜300秒かけて
電流密度を徐々に上昇させた後、電流密度を一定に保持
してめっきを行う方法が採用されている。 【0005】しかしながら、図4に示すめっき方法で鉄
濃度が7.0g/dm3 以下のめっき浴によるめっき方
法では、表面の断面曲線における山の部分、すなわち、
凸部にめっき金属が付着し、断面曲線の谷の部分、すな
わち、凹部にめっき金属が付着しにくい。そのため、均
一にめっき皮膜が形成されず、甚だしい場合には谷部に
未めっき部が存在するようになる。このような未めっき
部が1ヶ所でも存在していると湿潤環境下においては腐
食によるめっき剥離が進展するという問題があった。 【0006】また、鉄濃度が7.0g/dm3 付近のめ
っき浴を使用するめっきでは、図6に概念的に示すよう
に、表面にめっき特有の粒子(以下、「魚卵」という)
61が連続して発生して、大きな群62を形成するとと
もに、非常に脆い皮膜となる。そのため、圧延等に用い
て高い負荷が加わると、めっき皮膜が剥離する問題があ
った。めっき皮膜が剥離したロールを用いて圧延を続け
ると、得られる鋼板の表面品質を著しく低下させる。そ
のため、めっき皮膜が剥離したときには、速やかにロー
ルを交換せざるを得ず、圧延作業の中断およびロールの
補修等を要し、生産性の低下、コストの増大の原因とな
る問題があった。 【0007】また、図5に示すような特殊添加剤を用い
ためっきを用いた場合、めっきの不均一がかなり改善さ
れるものの十分ではなく、逆に添加剤を含むめっき液の
管理が非常に煩雑となるため液原単位が高くなり、ま
た、ロール表面に生じる魚卵の密度が高くなる。そのた
め、このロールを用いて圧延すると、得られる鋼板の光
沢を低下させ、圧延鋼板の光沢品質を一定に保持するの
が困難であるという問題を抱えていた。 【0008】 【発明が解決しようとする課題】本発明は、クロムメッ
キ皮膜の耐剥離性に優れ、圧延作業等に用いた場合、得
られる鋼板の表面光沢の向上に有効なクロムめっきロー
ルを得ることができる方法を提供することを目的とす
る。 【0009】 【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記課題
を解決するために、鋭意研究の結果、ロール基材の表面
をエッチング処理した後、鉄濃度を5g/dm3 未満で
あるめっき浴にてロール基材を陰極として電流密度を0
から25〜35A/dm2 まで10〜30分間(スロー
アップ時間)で徐々に上昇させ数分間保持した後、所定
の膜厚になるまで一定の電流密度でめっきを行うことに
より、めっき皮膜の耐剥離性に優れるクロムめっきロー
ルを得ることができ、このロールを用いれば、得られる
鋼板の表面光沢の向上に有効であることを知見し、本発
明に想到した。 【0010】すなわち、本発明は、鋼ロール基材の表面
にクロムめっきを施してクロムめっきロールを製造する
方法において、電解液中でロール基材を陽極として電解
処理した後、鉄濃度が5g/dm3 未満であるクロムめ
っき浴中で、ロール基材を陰極として10〜30分間で
電流密度を0から25〜35A/dm2 まで上昇させ、
2〜3分間前記電流密度を保持した後、電流密度を下げ
20〜30A/dm2に保持してクロムめっきを行う工
程を有するクロムめっきロールの製造方法を提供するも
のである。 【0011】本発明のクロムめっきロールの製造方法
(以下、「本発明の方法」という)において、クロムめ
っきを施すロール基材は、鋼ロールである。鋼ロールは
鋼製のロールであるが、鍛鋼ロールが好ましい。鍛鋼ロ
ールとしては、5質量%Crの鍛鋼からなるものが好ま
しく、特に3質量%Crの鍛鋼からなるものが好まし
い。 【0012】本発明の方法において、ロール基材は、脱
脂、洗浄、乾燥等の通常の前処理を施した後、ロールを
陽極とする逆電解処理およびクロムめっきが行われる。
脱脂、洗浄および乾燥処理は、常法に従って行うことが
でき、特に制限されない。例えば、脱脂は、下記のアル
カリ液浴中でロール基材を陰極とし、浴槽(鉄)を陽極
として電流密度約10A/dm2 で1〜2分間電解し、
さらにロール基材を陽極として10〜30秒間電解する
ことによって行うことができる。 アルカリ液浴(a)オルソケイ酸ソーダ 30〜50g/dm3 無水炭酸ソーダ 15〜20g/dm3 苛性ソーダ 20〜30g/dm3 界面活性剤 1〜2g/dm3 温度 約60℃ アルカリ液浴(b)無水炭酸ソーダ 30〜45g/dm3 三リン酸ソーダ 15〜30g/dm3 苛性ソーダ 7.5〜15g/dm3 界面活性剤 1〜2g/dm3 温度 90℃以上 【0013】本発明の方法において、逆電解処理は、ロ
ールを陽極として、酸液またはクロムめっき液中で電解
する常法にしたがって行うことができる。例えば、逆電
解処理は、120〜450g/dm3 のクロム酸溶液中
またはクロムめっき液中で、10〜40A/dm2 の電
流密度で3〜5分間電解することが好ましい。 【0014】次に、本発明の方法においては、クロムめ
っき浴にてロールを陰極として電流密度を0から25〜
35A/dm2 まで10〜30分間、好ましくは10〜
20分間で徐々に上昇させるスローアップ処理を行う。
スローアップ時間が10分未満であると、均一にめっき
皮膜が形成されず、30分を超えると、めっき皮膜が脆
くなる。このとき、浴温は、45〜55℃程度である。
スローアップ処理後、前記電流密度に2〜3分間保持す
る。これにより基材へのめっきのつきまわりを安定させ
る。2分未満であると、均一にめっきのつきまわりがな
されず、めっき終了後にめっき不良となり、3分を超え
ると、つきまわりが大き過ぎてめっきが剥離し易くな
る。 【0015】次に、電流密度を下げ20〜30A/dm
2 に保持してクロムめっきを行う。電流密度を下げるこ
とにより、均一なめっき皮膜を形成することができる。
ここで、スローアップ後に保持する電流密度に対して2
〜8A/dm2 程度下げることが好ましい。電流密度が
20A/dm2 未満では、めっき不良が発生し、30A
/dm2 を超えると粒が大きく魚卵密度が高くなり、光
沢が低下するとともにめっき剥離が生じ易くなる。 【0016】このクロムめっきは、浴温45〜55℃
で、所定の膜厚のめっき皮膜が形成される時間行われ
る。通常、3〜10μmの膜厚のクロムめっき皮膜を形
成する場合は、10〜30分程度である。 【0017】本発明の方法で用いられるクロムめっき浴
は、特に制限されず、常用の組成のものを用いることが
できる。例えば、無水クロム酸と硫酸からなるサージェ
ント浴を用いることができる。特に、めっき浴組成にお
いて、鉄濃度を5g/dm3未満とすることにより、好
ましくは鉄濃度を4g/dm3 以下とすることにより、
めっき皮膜の表面に連続して魚卵が形成されず、個々の
魚卵の粒の大きさも細かくなり、かつめっき皮膜のじん
性が向上して、めっき皮膜の剥離防止と鋼板光沢の向上
に有効である。図1に本発明の方法の一工程例を示す。 【0018】本発明の方法によって得られるクロムめっ
きロールは、CGLに限定されず、連続焼鈍ライン(C
AL)のインラインスキンパスワークロールや一部の精
正ライン(スキンパスライン)のワークロールへも適用
可能である。 【0019】 【実施例】以下に実施例により本発明をさらに詳しく説
明する。 (実施例)13枚の3質量%Crの鍛鋼板(縦50×横
50×厚さ25mm)を、アルカリ脱脂(50℃)し、
洗浄および乾燥した後、サージェントクロムめっき液中
で鍛鋼板を陽極として電流密度30A/dm2 で4分
間、逆電解エッチング処理した。次に、スローアップ、
ストライクおよびクロムめっきの順で処理を行ない、N
o.1〜No.13の13種のクロムめっき試験片を製
造した。このとき、各試験片について、スローアップ時
間、ストライク時間、めっき電流密度およびめっき浴中
鉄濃度の条件は、表1に示すとおりである。 【0020】得られたクロムめっき試験片について、め
っき品質(めっき表面の魚卵状態、未めっき部の有無、
ならびに皮膜割れおよびめっき皮膜の剥離の有無)を、
下記の方法にしたがって評価した。結果を表1に示す。 【0021】めっき表面の魚卵状態、および未めっき部
の有無クロムめっき皮膜の表面を、倍率400倍の光学
顕微鏡で観察し、魚卵の形状、大きさおよび密度を測定
した。魚卵の密度が5/0.01mm2 未満である場合
を「少」とし、30/0.01mm2 以上である場合を
「多」とした。また、同時に、クロムめっき表面を観察
し、未めっき部の有無を調べた。 【0022】皮膜割れおよび剥離の有無 図2に示すように、めっき試験片1上に圧子2を載置
し、その上に載せた加圧板3を上方から荷重3.0tを
3分間加え、めっき試験片1の表面に圧痕を形成するブ
リネル圧痕テストを行なった後、図3に示すように、圧
痕部近傍の断面方向から観察し、めっき皮膜の割れおよ
び剥離の有無を調べた。 【0023】 【表1】【0024】表1に示す結果から、鉄濃度が7.0g/
dm3 のクロムめっき浴を用いてめっきした例であるN
o.11〜13の試験片は、めっき皮膜の表面における
魚卵の形状がどれも連続しており、また大きさも大き
く、皮膜の割れおよび剥離が多数ある。 【0025】また、スローアップ時間を0.5〜8.0
分とした例であるNo.1〜3の試験片は、未めっき部
が存在していた。No.9は、No.1に対してめっき
電流密度を25A/dm2 から30A/dm2 に変更し
た例であるが、得られた試験片は、魚卵の密度が多く、
かつ皮膜の極微小剥離と未めっき部が多少存在してい
る。さらに、No.4〜No.7はスローアップ時間を
10、20、30、40分とした例であるが、No.7
の試験片で微小剥離が存在するものの、その他の試験片
は良好である。 【0026】また、No.10は、No.4におけるめ
っき電流密度を25A/dm2 から35A/dm2 にし
た例であるが、魚卵密度が多くめっき皮膜の剥離が多少
存在する。また、No.8の例は、No.4の例におけ
るストライク時間を2.5分から10.0分に長くした
例であるが、この試験片では魚卵の大きさが15μmと
大きくなり、しかも剥離が多少存在する。以上の結果か
ら、No.4〜No.6の例におけるめっき方法が最適
であり、めっき皮膜の耐剥離性、および圧延対象とする
鋼板の光沢向上に有効なクロムめっきロールが得られる
ことが分かる。 【0027】次に、φ450×1500Lのロール基材
を、上記と同様にして、アルカリ脱脂、洗浄および乾燥
した後、スローアップ時間10.0分、ストライク時間
2.5分、めっき電流密度25A/dm2 、めっき厚み
10μm、およびめっき液鉄濃度3.0g/dm3 の条
件でクロムめっきを施し、クロムめっきロールを製造し
た。このクロムめっきロールを、連続溶融亜鉛めっきラ
イン(CGL)のインラインスキンパスワークロールと
して実機評価を行った。その結果、従来、100kmの
通過距離のところでめっき剥離が発生し、取外しを余儀
なくされていたが、本発明の方法により製造したクロム
めっきロールは磨耗により粗度が極端に低下するまで、
300kmの通過距離まで使用可能であった。 【0028】 【発明の効果】本発明の方法によれば、耐剥離性に優れ
る均一なクロムめっき皮膜が形成され、めっき皮膜の剥
離が防止されるとともに、めっき表面に魚卵が形成され
てもその形状が粒状でしかも小さく、密度も少なくなる
ため、圧延工程に用いた場合、圧延後の鋼板の光沢向上
に有効なクロムめっきロールを製造することができる。
特に、本発明の方法は、ロール基材の表面が大きな表面
粗度を有する場合でも、均一なめっき皮膜が形成され、
めっき皮膜の剥離も防止でき、さらに、鋼板の光沢に影
響を及ぼす魚卵の抑制に有効である。
【図面の簡単な説明】 【図1】 本発明の製造方法の一例を示す工程図であ
る。 【図2】 実施例におけるブリネル圧痕テストを説明す
る概念図である。 【図3】 ブリネル圧痕テストによる圧痕部近傍の断面
形状を説明する模式図である。 【図4】 従来のサージェント浴におけるクロムめっき
工程を説明する工程図である。 【図5】 従来の特殊添加剤を用いためっき浴でのめっ
き工程を説明する工程図である。 【図6】 クロムめっき皮膜の表面に形成される魚卵を
説明する概念図である。 【符号の説明】 1 めっき試験片 2 圧子 3 加圧板 61 魚卵 62 群
フロントページの続き (56)参考文献 特開2000−239888(JP,A) 特開2000−17482(JP,A) 特開 昭60−152694(JP,A) 特開 昭60−56091(JP,A) 特開 昭58−189393(JP,A) 特開 平2−263993(JP,A) 特公 昭49−34570(JP,B1) 実公 昭50−508(JP,Y1) 特表2002−519514(JP,A) 特表 平9−503550(JP,A) 特許127235(JP,C2) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C25D 3/04 C25D 5/26 C25D 7/00

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】鋼ロール基材の表面にクロムめっきを施し
    てクロムめっきロールを製造する方法において、電解液
    中でロール基材を陽極として電解処理した後、鉄濃度が
    5g/dm3 未満であるクロムめっき浴中で、ロール基
    材を陰極として10〜30分間で電流密度を0から25
    〜35A/dm2 まで上昇させ、2〜3分間前記電流密
    度を保持した後、電流密度を下げ20〜30A/dm2
    に保持してクロムめっきを行う工程を有するクロムめっ
    きロールの製造方法。
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