JPH0317887B2

JPH0317887B2 -

Info

Publication number: JPH0317887B2
Application number: JP59222558A
Authority: JP
Inventors: Toshiaki Ishii; Arata Komitsu; Akio Kuhara
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 1984-10-22
Filing date: 1984-10-22
Publication date: 1991-03-11
Also published as: JPS6199650A

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕本発明は、電気めつき設備等に使用される通電
ロール用合金に関する。〔従来技術と問題点〕連続電気亜鉛めつき等の電気めつき設備におけ
る通電ロールは、所要の通電性のほか、酸性溶液
から成るめつき浴に対する腐食抵抗と、めつき浴
中を連続的に通過する被めつき鋼板（通板材）と
の接触に耐える摩耗抵抗を備えていなければなら
ない。従来より、そのロール胴部（ロールシエル）の
構成材料として、通電性と、めつき浴に対する耐
食性の点から、SCS−14やSUS−316等のニツケ
ル含有ステンレス合金が専ら使用され、これらの
合金の鋳造品や鍛造品の溶体化処理材から成るス
リーブをロール胴部とする通電ロールが用いられ
てきた。しかしながら、これらの従来ロールは、耐食性
および耐摩耗性が十分でなく、通電中におけるめ
つき浴による腐食や通板材による摩耗に起因して
比較的短期間に胴部表面に肌荒れが生じ易い。ことに、昨今の高速めつき法においては、ライ
ンの高速度化、大通電量化、およびめつき浴組成
の低PH化等、通電ロールの使用環境が苛酷化して
おり、かかるめつき操業に使用される通電ロール
は、例えば1000〜50000Aの高電流通電状態のも
とに、PH１〜３の強酸性めつき浴（しかも、その
浴温は50〜70℃と高温である）による腐食と、
150〜200ｍ／分の高速度通板材の接触による摩耗
とが複雑に相乗して作用する。このため、ロール胴部の肌荒れによる耐用寿命
の低下が著しく、それに伴いロールの取替え頻度
が増大し、その都度めつきラインの操業中断を余
儀なくされると共に、ロールを再生使用するため
の再研磨加工に膨大な費用が必要となつている。〔発明の課題〕上記通電ロールの使用条件の苛酷化に対処し、
電気めつき操業能率の向上、メインテナンスコス
トの削減、およびめつき品質の向上を図るには、
通電性を損なわずに通電ロールの胴部表面の安定
性・耐久性を高めることが必要である。本発明は、かかる観点から通電ロールの胴部表
面の安定性・耐久性を高めるための、耐食性およ
び耐摩耗性のすぐれた通電ロール用合金を提供す
るものである。〔技術的手段および作用〕本発明に係る通電ロール用合金は、Ｃ：0.15％
以下、Si：2.0％以下、Mn：2.0％以下、Cr：15.0
〜30.0％、Mo：4.0〜10.0％、Al：0.5％を越え、
1.5％以下、Nb：0.1％以上、1.0％未満、Fe：
10.0％以下、およびTi：0.05〜1.0％、Ｖ：0.01〜
0.5％、Ｂ：0.001〜0.1％のいづれか１種または２
種以上を含み、残部は実質的にNiからなる。な
お、本明細書中、％は、特記なき限り、重量％を
意味する。本発明合金の成分限定理由は次のとおりであ
る。Ｃ：0.15％以下Ｃ含有量は、耐食性の点からは少い程有利であ
るが、耐摩耗性の点からは多い程有利である。耐
食性を損なわないためには0.15％を越えてはなら
ない。また、単純な摩耗現象に対処するための摩
耗抵抗を確保するには少くとも0.005％を必要と
するが、本発明合金の対象とする通電ロールのよ
うに高電流通電状態下に腐食と摩耗が相乗作用す
る使用条件に対しては、Ｃ量の下限を特に規定す
る必要はない。従つて、Ｃ量は0.15％以下とす
る。好ましくは、0.10％以下である。 Si：2.0％以下 Siは、合金溶製時の脱酸、および鋳造時の湯流
れ性等の鋳造性改善等のために適量加えられる
が、その含有量は2.0％をこえる必要はない。 Mn：2.0％以下 MnはSiと同様に、合金溶湯の脱酸、鋳造性改
善等のために適量加えられる。その量は2.0％を
こえる必要はない。 Cr：15.0〜30.0％ Crは、Ni、Mo及びAlとの金属間化合物の析
出により硬度を高める作用をなす。また、強固な
不動態化皮膜を形成せしめ耐食性の向上に奏効す
る。これらの効果を得るには少くとも15.0％の含
有を必要とする。含有量の増加とともに上記効果
は強められるが、過度に含有すると、材料の靭性
の低下をみるので、30.0％を上限とすべきであ
る。より好ましく含有量は15.0〜25.0％である。 Mo：4.0〜10.0％ Moは、耐酸性、殊に硫酸系、塩酸系等の非酸
化性の酸溶液（電気めつき浴はこの系統の溶液で
ある）に対する耐食性の向上に著効を奏する。ま
た、硬度向上・耐摩耗性の改善効果を有する。こ
れらの効果を発揮させるには少くとも4.0％の含
有を必要とする。含有量を増すにつれ、その効果
も増加する。しかし、10.0％をこえると、含有量
の増加の割に効果の向上は少くなり、高価なMo
を多量に使用することの経済的不利が増大する。
また、靭性が低下する。従つて、10.0％を上限と
する。より好ましくは、6.0〜10.0％に規定され
る。 Fe：10.0％以下 Feは硬度を高める効果を有する。含有量が10.0
％までは耐食性に対する悪影響は特にない。経済
性の点からは、高価なNiの量を節減し、Feを増
量することが有利であるが、耐食性の点から10.0
％を上限とする。好ましくは、4.0〜10.0％に規
定される。 Al：0.5％を越え、1.5％以下 Alは通常脱酸剤として最大0.1％程度まで添加
される元素であるが、本発明合金においては、
Alの添加により通電状態における耐食性および
耐摩耗性、ことに腐食液中での摩耗抵抗（耐腐食
摩耗性）を高めたこと、またAlを後記Nbおよび
Ti、Ｖ、Ｂ、等の元素と複合添加することによ
つて、Al単独、またはNb単独の添加に比し、更
に一段と耐腐食摩耗性等を向上せしめた点に最も
特徴を有する。Alはこの複合効果を得るための
基本的に有効な元素であり、0.5％を越える含有
量において十分な効果が得られる。含有量の増加
に伴つて効果が増すが、あまり多く含有すると、
Nb等との組合せにおいて非金属介在物（酸化物）
量の増加に因り合金の品質が損なわれ、またロー
ル等の構造材料として必要な靭性や溶接性の低下
をみるので、1.5％を上限とする。 Nb：0.1％以上、1.0％未満 NbはAlと複合して耐食性、耐摩耗性、特に耐
腐食摩耗性の向上に奏効する。この結果を得るに
は少なくとも0.1％を必要とする。含有量の増加
に伴つて上記効果の向上をみるが、反面靭性や溶
接性の低下が大きいので、ロールの構造材料とし
て望まれる十分な靭性・溶接性を確保するために
1.0％未満とする。本発明合金は、上記各元素のほか、更に下記の
Ti、Ｖ、およびＢから選ばれるいづれか１種ま
たは２種以上の元素を含有する。 Ti：0.05〜1.0％ AlとNbとの複合下に、Tiを添加すると、耐食
性、耐摩耗性、殊に耐腐食摩耗性が高められる。
この結果は、AlとNbの共存下でのTiによる鋳造
組織の微細化作用によりもたらされるものであ
る。このTi添加を有効ならしめるには、少なく
とも0.05％が必要である。含有量の増加に伴つて
効果は増大するが、あまり多くなると、Ti酸化
物量の増加に伴う合金の清浄度の低下により品質
が損なわれる。従つて、1.0％を越えるべきでは
ない。好ましい含有量は0.08〜0.7％である。Ｖ：0.01〜0.5％Ｖは、AlとNbとの複合下にあつて、鋳造組織
の微細化作用を果し、これにより耐食性、耐摩耗
性、とくに耐腐食摩耗性の向上に大きく寄与す
る。この効果を得るには、少なくとも0.01％を必
要とする。含有量の増加により効果は増大する
が、0.5％をこえると、効果はほぼ飽和する。従
つて、0.5％を上限とする。より好ましい含有量
は、0.05〜0.3％である。Ｂ：0.001〜0.1％ AlとNbとの複合下にあつて、Ｂの添加は、鋳
造組織の微細化作用をなすと共に、耐食性、耐摩
耗性、特に耐腐食摩耗性の向上に大きく寄与す
る。この効果を得るには少なくとも0.001％が必
要であり、含有量の増加に伴い効果は増大する。
しかし、多量に添加すると、耐摩耗性等には問題
ないものの、溶接性が悪化するので、0.1％を上
限とすべきである。より好ましい含有量は0.005
〜0.08％である。本発明合金は、その材質的特徴である耐摩耗性
および耐食性を十分に発揮させるために、好まし
くは溶体化処理が施される。溶体化処理は、温度
1100〜1200℃に加熱保持（好ましい例として、
1150℃×2Hr）の後、急冷（好ましくは、水冷）
することにより達成される。なお、本発明合金からなる通電ロールの胴部
（シエル）は、常法に従つて板状体を曲げ加工し、
突合せ面を溶接接合して円筒体として製作する
か、あるいは、別法として遠心力鋳造法による鋳
造管として製作することができる。〔実施例〕第１表に示す成分組成を有する各合金を用いて
遠心力鋳造により鋳造管（外径140mm、肉厚25mm、
長さ280mm）を得た。表中、試番No.１〜８は本発
明例であり、No.101〜110は比較例である。比較例
No.103はTi、ＶおよびＢのいづれも含有していな
い例、その他の比較例（No.101、102、104〜108）
は、本発明に規定する各成分元素をすべて含有し
ているが、いづれかの元素の含有量（表中、下線
施付）が本発明の規定から逸脱しているものであ
り、No.109と110はそれぞれSCS−14およびSUS−
316材に相当する従来材である。なお、No.110の
SUS−316材は市販の板材（板厚20mm）を使用し
た。各供試材から試験片を採取し、それぞれ1150℃
×2Hr→水冷の溶体化処理を施したのち、下記の
摩耗試験および腐食試験に付し、第１表に示す結
果を得た。〔〕摩耗試験円柱状試験片をめつき浴中、360rpmで回転さ
せながら、これを相手材（SGP50A、幅30mm）に
５Kg／cm²の負荷で押付け、２日間連続摩耗させた
のち、その摩耗による重量減少量（ｇ／m²）を測
定した。 (i) 試験片寸法：直径15mm×長さ100mm (ii) めつき浴：硫酸亜鉛400ｇ／、塩化亜鉛30
ｇ／（硫酸でPH＝1.5に調整）。浴温：室温。〔〕腐食試験円柱状試験片をめつき浴中に18日間連続浸漬し
たのち、腐食による試験片の重量減少量（ｇ／
m²）を測定した。 (i) 試験片寸法：直径15mm×長さ50mm (ii) めつき浴：硫酸亜鉛400ｇ／、塩化亜鉛30
ｇ／（硫酸でPH＝1.5に調整）。浴温：70℃。〔〕試験結果 (1) 比較例No.101〜108に示されるように、Alと
Nbを含有するが、Ti、Ｖ、Ｂを複合含有しな
い場合、あるいはAlおよびNbとTi、Ｖ、また
はＢを複合していても、いづれかの含有量が本
発明の規定から逸脱すると、耐摩耗性および耐
食性が十分でないのに対し、所定量のAlおよ
びNbと、Ti、Ｖ、Ｂ等を複合含有する本発明
例の合金は、摩耗量および腐食量ともに少な
く、良好な耐摩耗性と耐腐食性とを兼備してい
る。 (2) 本発明例の合金は従来材であるSUS−14相
当材（比較例No.109）、およびSUS−316相当材
（比較例No.110）と対比すると、耐食性について
は、従来材の腐食量が約76ｇ／m²前後であるの
に対し、本発明例では、最大0.68ｇ／m²である
から、耐食性は約100倍以上に及ぶ。また、耐摩耗性についてみると、従来材の摩
耗量が約25ｇ／m²前後であるのに対し、本発明
例では最大0.06ｇ／m²であるから、約400倍以
上の耐摩耗性を有していると言える。電気めつき用通電ロールにあつては、実用
上、通板材による摩耗と、めつき浴による腐食
とが重複して作用するので、実用上の性能の評
価は、単なる耐食性よりも、腐食環境での耐摩
耗性を指標とするのが適切であり、この点から
みると本発明合金は、上記摩耗試験での摩耗量
の比較から、従来材の約400倍以上の耐用寿命
を期待し得ることがわかる。

〔発明の効果〕

本発明の通電ロール用合金は、耐食性および耐
摩耗性にすぐれ、殊に強酸性腐食環境下で、従来
材をはるかに凌ぐ摩耗抵抗を有する。本発明合金をロール胴部として構成される電気
めつき用通電ロールは、長期間平滑で美麗な表面
状態に保たれ、従来ロールにまさる耐用命数が保
証される。従つて、従来のような頻繁なロールの
取替の煩わしさやロールの再研磨加工に要する費
用が大幅に軽減され、長期にわたる安定した操業
が維持されると同時に、得られるめつき製品の品
質の向上・安定化がもたらされる。むろん、電気
めつきは、亜鉛めつきに限らず、錫めつき、ニツ
ケルめつき等、各種の電気めつき用通電ロールと
して適用することができ、また電気めつきに限ら
れず、電解化成処理や電解脱脂処理設備等におけ
る通電ロールとしても、従来材にまさる安定性・
耐久性の向上に奏効する。

Claims

【特許請求の範囲】

１Ｃ：0.15％以下、Si：2.0％以下、Mn：2.0％
以下、Cr：15.0〜30.0％、Mo：4.0〜10.0％、
Al：0.5％を越え、1.5％以下、Nb：0.1％以上、
1.0％未満、Fe：10.0％以下、およびTi：0.05〜
1.0％、Ｖ：0.01〜0.5％、Ｂ：0.001〜0.1％のいづ
れか１種または２種以上を含有し、残部は実質的
にNiからなる耐食性および耐摩耗性にすぐれた
通電ロール用合金。