JPH03115599A

JPH03115599A - 電気めっき用通電ロール

Info

Publication number: JPH03115599A
Application number: JP25298289A
Authority: JP
Inventors: Toshiaki Ishii; 利明石井; Atsushi Funakoshi; 淳船越; Takahiro Gama; 隆弘蒲
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 1989-09-27
Filing date: 1989-09-27
Publication date: 1991-05-16

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、電気めっき用通電ロール、詳しくは胴部表面
の耐食性および耐摩耗性の改良された通電ロールに関す
る。

〔従来の技術〕

連続電気亜鉛めっき等の電気めっきに使用される通電ロ
ールは、ロール胴部スリーブ（その周面に被めっき鋼板
が接触する）の両端に、給電部材であるロールエンドが
焼嵌め等により嵌着された構造を有する。

通電ロールの胴部表面は、通電状態下でのめっき液に対
する腐食抵抗性と、被めっき鋼板の搬送に耐える摩耗抵
抗性等が要求される。

従来より、その胴部スリーブとして、「ハステロイＣ」
合金（１６Ｃｒ−１６Ｍｏ　−４Ｗ−Ｎｉ）または「イ
ンコネル６２５」合金（２０Ｃｒ−１０Ｍｏ−４ＮｂＮ
１）等に代表されるＮｉ基合金からなる遠心鋳造管、ま
たは鍛造加工管が使用されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

近時の電気めっき操業条件は、めっきラインの生産性の
向上、めっき鋼板の要求品質の多様化・高度化等の要請
から、例えば、めっき液組成の低ｐＨ化、Ｚｎ−Ｆｅめ
っき等の合金めっき化、高張力鋼板の採用等が進められ
て、また高通電量化、通板速度の高速化が行われる等、
通電ロールの使用条件は多様化・苛酷化の傾向にある。

前述した従来のニッケル基合金からなるロール胴部は、
高度な耐食性を有し、また比較的硬質（Ｈｖ：約２００
前後）であるけれども、上記のめっき操業条件の多様化
・苛酷化に十分に対処し得す、腐食・摩耗による肌あれ
の早期進展に伴う耐用寿命の低下、ロールメンテナンス
の増大等が大きな問題となり、胴部材料の高級化と、適
切な胴部製造方法の開発が強く要請されている。

本発明は上記要請に応えるべくなされたものである。

（課題を解決するための手段および作用〕本発明の電気
めっき用通電ロールは、その胴部が、Ｃｒ：２５〜３５
％、　Ｍｏ：１５〜２５％、Ｓｉ：０．１〜２％。

残部実質的にＮ１（Ｎｉの一部は１０％以下のＦｅで置
換されてよい）である焼結合金からなる表面層を有する
ことを特徴としている。

本発明の通電ロールの胴部表面層を形成する焼結合金は
、所望によりそのＮｉの一部が下記（ａ）および（ｂ）
のいずれか一方または両方の群から選ばれる元素を以て
置換された化学組成が与えられる。

（ａ）Ｗ：０．１〜５％、Ｃｕ：０．１〜５％、Ｎｂ：
０．１〜５％、Ｖ：０．１〜５％のいずれか１種ないし
２種以上の元素。但し、２種以上の元素が選択される場
合の合計量は５％を上限とする。

（ハ）Ｔｉ：０．１〜２％、Ａｌ：０．１〜２％、　Ｃ
ｏ：０．１〜５％のいずれか１種ないし２種以上の元素
。但し、ＴｉおよびＡＩが同時に選択される場合の両者
の合計量は２％を上限とする。

本発明の通電ロールの胴部表面層を形成する焼結合金の
成分限定理由は次のとおりである。

Ｃｒ：２５〜３５％Ｃｒは基地に固溶して耐食性を高め、殊に耐硫酸腐食性
の向上に著効を示す。その効果は、２５％以上の添加に
より現れる。また、耐食性改存効果にとどまらず、金属
間化合物（ＮｉｔＭｏｈ等）の生成を助長し、その微細
分散効果として耐摩耗性の向上に寄与する。添加増量に
よりその効果は増大するが、３５％をこえる多量添加は
、金属間化合物の過剰生成に伴う脆弱化を招き、焼結後
の冷却過程における割れを生じ易くなるので３５％を上
限とする。

Ｍｏ　：　１５〜２５％Ｍｏは、前記Ｃｒと同様に基地中に固溶して耐食性を高
める効果を有する。その効果は、特に局部腐食（ピンホ
ール状腐食）の抵抗性改善の点において顕著である。ま
た、金属間化合物（Ｎ　ｉ　ｑ　Ｍ　ｏ　ｂ等）を形成
し、耐摩耗性を高める。これらの効果を得るために少な
くとも１５％の添加を必要とする。

しかし、２５％をこえるとその効果はほぼ飽和し、また
それ以上の添加は、金属間化合物の過剰生成に伴い脆弱
化をきたすので、２５％を上限とする。

Ｓ　ｉ　：　０．１〜２％Ｓｔは金属間化合物の生成を助長し、耐摩耗性の向上に
寄与する。この効果は０．１％の添加により現れ、添加
増量に伴ってその効果を増すが、その反面、金属間化合
物の生成量の増大による脆弱化を招き、また耐食性の低
下をきたす。このため、２％を上限とする。

Ｆｅ：１０％以下ＦｅはＮｉと同等の作用を有する元素であり、　Ｎ　ｉ
の一部をＦｅで置換することができる。Ｆｅの置換によ
り材料コストは低減する。Ｆｅの置換量を増加する程、
コスト的に有利となるが、１０％を越えると、σ相等の
析出に伴い耐食性の低下および脆弱化をみる。このため
、１０％を上限とする。

Ｎｉ　：　Ｂａ１Ｎｊは合金の基地を構成し、耐食性と延靭性の確保を可
能とする基本元素である。そのＮｉは、１０％以下のＦ
ｅと置換してよいことは前述のとおりである。

上記胴部表面層を構成する焼結合金は、所望により、Ｎ
ｉの一部が以下の元素を以て置換された化学組成が与え
られる。

ｗ：ｏ、ｉ〜５％、　　　　Ｃｕ：０．１〜５％Ｎｂ：
０．１〜５％、　　　　Ｖ：０．ｉ〜５％Ｗ、Ｃｕ、Ｎ
ｂおよび■の各元素は、いずれも耐食性の改善に奏効す
る元素であり、その効果はそれぞれ０．１％以上の添加
により得られる。その効果は添加増量に伴って増大する
が、過剰添加は金属間化合物の生成を助長し、脆弱化を
招くと共に、耐食性の低下をきたす原因となる。このた
め各元素とも、上限を５％とし、２種以上の元素を複合
添加する場合の合計量についても５％を上限とする。

Ｔｉ：０．１〜２％、Ａｌ：０．１〜２％Ｃｏ　：　０
．１〜５％ＴｉおよびＡ１はそれぞれ基地を固溶強化し、またσ−
Ｎｉ基地にＮ　ｉ　３　Ｔ　ｉ　、　Ｎ　ｂ　２　Ａ　
１等の極微細金属間化物として析出し耐摩耗性を高める
。その効果は、それぞれ０，１％以上の添加によりあら
れれ、添加増量に伴って効果を増すが、多量添加は、金
属間化合物の過剰生成による脆弱化と耐食性の低下を招
くので、それぞれ２％を上限とし、両元素を同時添加す
る場合の合計量も２％を上限とする。

Ｃｏもまた金属間化合物の生成を助長し耐摩耗性の向上
に寄与する。この効果は０゜１％以上の添加により得ら
れ、添加増量とともに効果を増すが多量の添加は金属間
化合物の過剰生成とそれに伴う脆弱化および耐食性の低
下を誘起するので５％を越えてはならない。好ましくは
４，５％以下とする。

第１図は本発明の通電ロールの胴部スリーブの断面を模
式的に示している。（１１）は胴部スリーブ基材、（１
２）はスリーブ基材（１１）の外周面に積層形成された
焼結合金からなる表面層である。その胴部スリーブは、
好ましくは熱間静水圧加圧焼結プロセスにより製造され
る。第２図はその工程を示す。スリーブ基体（１１）は
、炭素鋼、合金鋼等からなる中空円筒体（例えば遠心鋳
造管材）であり、これにカプセル材（Ｃ）を被せ、カプ
セル空間内に、表面層となる焼結原料として、所定の化
学組成に調製された金属粉末（Ｐ）（粒径：例えば２０
μｍ以下）を充填すると共に、その金属粉末充填層を脱
気（ｖ）シ真空密封する（ＣＩ　）（ＩＴ　）図）。熱
間静水圧加圧焼結における加熱温度は約１０５０〜１２
００’Ｃの範囲であればよく、加圧力は約７００ｋｇｆ
／ｄ以上とするのがよい。その加熱・加圧下に適当時間
（例えば０．５〜５Ｈｒ）保持することにより焼結を達
成する。焼結完了後の冷却は、熱歪みによる割れ防止の
点から約１０〜２０°Ｃ／Ｈｒ）程度の緩和な冷却速度
とするのが好ましい。ついでカプセル材（Ｃ）を機械加
工で除去（〔■〕図）することにより、スリーブ基体（
１１）と焼結合金表面層（１２）とからなる胴部スリー
ブ（１０）を得る。スリーブ基材（１１）と表面層（１
２）との積層界面は、焼結過程で形成された強固な融着
結合関係を有している。その胴部スリーブ（１０）の両
端開口部に別途用意したロール軸体（２０，２０）を嵌
着固定（焼嵌め、溶接等）し、必要ならば更に胴部スリ
ーブ（１０）の表面ｉｉ　（１２）に仕上げ機械加工を
加えることにより目的とする通電ロールに仕上げられる
。

〔実施例〕

〔１〕供試ロールの製作炭素鋼管をスリーブ基材とし、熱間静水圧加圧焼結法に
よりスリーブ基材の外周面に焼結合金層を形成し、その
表面に機械加工を加えて胴部スリーブを得る。その外径
は１３０ｍｍ、胴長は１５０ｍｍ、焼結体表面層の層厚
は５ＩＩ１１１である。なお、焼結完了後の冷却は、い
ずれも約１５±５　’Ｃ／　Ｈｒの冷却速度とした。

各胴部スリーブの表面層の健全性（割れの有無）を検査
すると共に、硬さを測定した。また、別途準備したロー
ル軸を取付けて供試通電ロールとし、第３図の試験めっ
き装置において、Ｚｎ−Ｆｅ合金電気めっきを行い、胴
部表面層の腐食抵抗性を評価した。試験めっき条件は次
のとおりである。

試験めっき条件第３図において、（１）はめっき浴槽、（３）はめっき
浴液（２）内に設置されたボトムロール、（４）はめっ
き浴上力に設置されたトップゴムロール、（５）　（５
）は陽極（鉛、　１００ｍｍ　Ｘ　１００ｍ１１１）で
ある。（ＴＲ）（ＴＲ）は供試ロール（通電ロール）で
あり、めっき浴面上の左右に配置されている。（力は被
めっき鋼板（ステンレス鋼箔、肉厚０．２ｍｍ）であり
、トップロール（４）、通電ロール（ＴＲ）（ＴＲ）お
よびボトムロール（３）に張架し、通電状態下に一定速
度で走行（矢符）させる。試験後、供試ロール表面層の
被めっき鋼板接触域面の腐食による減肉厚さを表面プロ
ファイル計で測定した（但し、５個所測定データを５μ
ｍピッチで平均化）。

（イ）めっき浴液組成：ＺｎＳ　０４　・７　Ｈ２Ｏ：　１．５０ｇ　／　ｉ！
　、　ＮａｚＳ　Ｏ４：１００ｇ／／２．　　Ｆｅ２（
３０４）＋：ｌｏｇ＃２．　ｐｔｌ：１．２（硫酸で調
整）、液温：６０°Ｃ（ロ）めっき電流電流密度：２０Ａ／ｄｒｒｆのパルス電流（ＯＮ１分間
と０ＦＦ３分間の反復）（ハ）通板速度：４０ｍ／分（ニ）試験時間：２４時間各供試ロールの胴部スリーブ表面の化学組成と測定結果
を第１表に示す、Ｎα１〜１４は発明例、Ｎｏ、　］、
０１〜１１２は比較例である。比較例のうちＮｏ、　Ｉ
　０１は「ハステロイＣ」相当祠、Ｎｏ、１０２は「イ
ンコネル６２５Ｊ相当材（いずれも鋳造材）であり、Ｎ
ｏ、　１０３〜１１２は発明例に類似する化学組成の焼
結合金からなる表面層を有しているが、いずれかの元素
の含有量（下線付）が本発明の規定からはずれている例
である。

第１表に示したように、発明例のロール胴部表面は、従
来の代表的ロール胴部材であるＮｏ、１０１（ハステロ
イＣ相当）およびＮｏ、１０２（インコネル６２５相当
）と比べて、その腐食減量は約１／１０以下とすぐれた
耐食性を有している。また、その硬度を比較すると、Ｎ
α１０１（ハステロイＣ相当）およびＮｏ、　１０２（
インコネル６２５相当）の硬さ（ｌ（ｖ）が２００前後
であるのに対し、発明例（Ｎα１〜１４）のそれは３０
０を越え著しく硬質である。この硬度（ｔｌｖ　＞　３
０（１）は、硬質の被めっき鋼板である高張力鋼板（Ｉ
（ｖ　：約１７０〜２５０）を大きく凌いでいる。なお
、比較例Ｎα１０３〜１１２についてみると、Ｎα１０
３　　（Ｓｉ不足）　、Ｎｏ。

１０６　（Ｃｒ不足）およびＮｏ、ＩＯ２（Ｍｏ不足）
は、硬度および耐食性の改善効果が十分でなく、他方Ｎ
ｏ、１０４　（Ｓｉ過剰）　、Ｎａ１０５　（Ｃｒ過剰
）　、Ｎｏ、１０８　（Ｍｏ過剰）、およびｋ１０９　
（Ｆｅ過剰）では、著しく硬質ではあるが、耐食性が低
く、また焼結合金層が脆いため割れを生じている。また
、ＷやＣＯ等の選択元素を過剰に含むＮα１１０〜Ｎα
１１２についても硬度は十分であるが、耐食性が低（、
かつ割れを生じている。

〔発明の効果］本発明の通電ロールの胴部表面はめっき液に対する高耐
食性と、高張力鋼板等の硬質板めっき鋼板を凌ぐ高硬度
を兼ね備えているので、ロール寿命の向上、ロール取替
・再研磨加工等のメンテナンスの軽減、連続電気めっき
操業の生産性向上等の効果が得られ、また平滑美麗な胴
部表面状態が維持されることによりめっき品質の向上・
安定化の効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明通電ロールの胴部スリーブの積層構造を
模式的に示す軸方向断面図、第２図ＣＩ）〜（ＩＩＩ）
は胴部スリーブの製作工程説明図、第３図はめっき試験
要領説明図である。１０：胴部スリーブ、１１ニスリーブ基材、１２：焼結
合金からなる表面層、２０：ロール軸　ＴＲ：通電ロー
ル（供試ロール）、２：めっき浴液、５：陽０．７：被
めっき鋼板。

Claims

【特許請求の範囲】１、ロール胴部の表面層が、Ｃｒ：２５〜３５％、Ｍｏ
：１５〜２５％、Ｓｉ：０．１〜２％、残部実質的にＮ
ｉ（Ｎｉの一部は１０％以下のＦｅで置換されてよい）
である焼結合金からなることを特徴とする耐食・耐摩耗
性にすぐれた電気めっき用通電ロール。２、ロール胴部の表面層が、Ｃｒ：２５〜３５％、Ｍｏ
：１５〜２５％、Ｓｉ：０．１〜２％、およびＷ：０．
１〜５％、Ｃｕ：０．１〜５％、Ｎｂ：０．１〜５％、
Ｖ：０．１〜０．５％のいずれか１種ないし２種以上、
残部実質的にＮｉ（Ｎｉの一部は１０％以下のＦｅで置
換されてよい）である焼結合金からなることを特徴とす
る耐食・耐摩耗性にすぐれた電気めっき用通電ロール。３、ロール胴部の表面層が、Ｃｒ：２５〜３５％、Ｍｏ
：１５〜２５％、Ｓｉ：０．１〜２％、およびＴｉ：０
．１〜２％、Ａｌ：０．１〜２％、Ｃｏ：０．１〜５％
のいずれか１種ないし２種以上、残部実質的にＮｉ（Ｎ
ｉの一部は１０％以下のＦｅで置換されてよい）である
焼結合金からなることを特徴とする耐食・耐摩耗性にす
ぐれた電気めっき用通電ロール。４、ロール胴部の表面層が、Ｃｒ：２５〜３５％、Ｍｏ
：１５〜２５％、Ｓｉ：０．１〜２％、並びにＷ：０．
１〜５％、Ｃｕ：０．１〜５％、Ｎｂ：０．１〜５％、
Ｖ：０．１〜０．５％のいずれか１種ないし２種以上、
およびＴｉ：０．１〜２％、Ａｌ：０．１〜２％、Ｃｏ
：０．１〜５％のいずれか１種ないし２種以上、残部実
質的にＮｉ（Ｎｉの一部は１０％以下のＦｅで置換され
てよい）である焼結合金からなることを特徴とする耐食
・耐摩耗性にすぐれた電気めっき用通電ロール。