JPH04128355A - 溶融金属めっき浴用部材 - Google Patents

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、溶融亜鉛、熔融アルミニウム等の溶融金属に
対して優れた抵抗性を示す溶融金属めっき浴用部材、例
えば溶融亜鉛めっき浴のジンクロール、ガイドロール、
およびそれらの支持アームに関する。

（従来の技術） 自動車や建築用の資材として用いられている溶融金属め
っき鋼板は、被めっき材である銅板を溶融亜鉛のような
溶融金属中に連続的に浸漬し、鉄とその金属との反応に
よって鋼板の表面に被覆層を生成させて製造される。

ここで、便宜上溶融金属めっき浴として溶融亜鉛めっき
浴を例とすると、まず、溶融亜鉛めっき浴内には、浴中
に導かれた銅帯の進路を垂直上向きに変更するためのジ
ンクロール、めっき後の鋼板をガイドするためのガイド
ロール等のロールがある。

これらのロールは、高温の溶融亜鉛めっき浴中に浸漬さ
れているか、熔融金属が付着した高温の鋼板と接触して
いるため次のような性能が要求される。

（１）溶融金属による侵食が起こりにくいこと。

（２）鋼板との接触による摩耗が少ないこと。

（３）付着した溶融金属が剥離しやすいこと。

（４）保守点検が容易なこと。

（５）寿命が長いこと。

（６）低コストであること。

これらの要求性能に対し、以下のような被覆層を表面に
形成したロールがこれまでにも提案されている。

（１）ロール表面にＪＩＳ　１（８３０３（１９７６）
制定の自溶合金を溶射した溶射被覆層。

（２）ロール表面に設けたＺｒＯ□とＡＱｚ（ｈからな
るセラミンク被覆層（特開昭６１−１１７２６０号公報
参照）。

（３）ロール表面に設けたＷＣ、ＣｒＣ、ＴｉＣの１種
または２種以上で残部が熱間耐食性金属またはその酸化
物からなる０、１〜２．４１１Ｉｍ厚さの溶射被覆層（
特公昭５８−３７３８６号）。

しかしながら、上記（１）、（２）の被覆層を設けたロ
ールでは、表面被覆層のない以前のロールに比べると寿
命が長くなるものの、自溶合金皮膜やセラミンク被覆層
が局部的に剥離し、めっき鋼板表面に変色模様として転
写される結果、商品価値を甚だしく低下させるという欠
点があった。

また、（３）の溶射被覆層を設けたロールでは札、Ｃｒ
Ｃ、ＴｉＣなどの炭化物は溶融金属に対し、すぐれた耐
侵食性を示すものの半溶融状の粉体を吹き付ける溶射法
においては炭化物だけでは粉体同士が接合せず、被覆層
を形成できないため、一種のパイングーとしてこれと共
存させる金属の種類によって甚だしく性能が低下する。

ただし、上述のような炭化物にＣＯを混合させたサーメ
ット材料の場合には、溶融金属に対して良く耐えるが、
０．１ｍｍ以上の膜厚を必要とするため、高温の溶融金
属中ではロール基材の鉄鋼材料と被覆層の熱膨張差から
大きな内部応力が発生し、やはり、被覆層が剥離すると
いう懸念があった。

これらの表面被覆ロールの欠点である耐剥離性を改善す
る提案として特開平１−２２５７６１号公報に開示され
ている以下の構成からなるロールが知られている。

すなわち、Ｃｏを５〜２８−１％混合して成る一Ｃ−Ｃ
。

系サーメット材料から構成され、気孔率を１．８％以下
とした溶射被覆層を設けた溶融金属めっき浴用部材、例
えばロールである。このときの溶射被覆層の厚さは０．
０４０〜０．１０ｍｍ未満と比較的薄くすることができ
る。

（発明が解決しようとする課８） 上記特開平１−２２５７６１号公報に記載によれば、被
覆層の気孔率が余り高いと溶融金属がこの気孔を通して
内部に侵入し、母材である鉄鋼材料と冶金反応を起こし
て体積を膨張させ、溶射皮膜を下部から剥離させること
から、気孔率を１．８％以下に制限するというのである
。

しかしながら、このような溶射被覆層を設けたロールに
おいても、被覆層の耐剥離性及び耐摩耗性は充分なもの
とは言えず、より耐剥離性の高い被覆ロールの開発が望
まれていた。特に、今日のように高速操業が一般的とな
るなど操業条件がますます厳しくなっている状況下では
、さらに−層耐剥離性及び耐摩耗性の優れた溶融金属め
っき浴用部材の開発が求められている。

したがって、本発明の目的は、耐剥離性及び耐摩耗性に
優れる溶融金属めっき浴用被覆ロール等の溶融金属めっ
き浴用部材を提供することにある。

（課題を解決するための手段） 本発明者らは、従来の溶射被覆ロールがなぜ耐剥離性及
び耐摩耗性が不充分であるのかを調査し、以下のような
知見を得た。

（１）特開平１−２２５７６１号公報においては、ＣＯ
でも−Ｃに比べれば侵食され易いので添加量を２８重量
％に制限するとともに気孔率を１．８％以下に制限すれ
ばよいとしているが、その後の本発明者らの研究結果に
よれば、今日の操業に見られるようなより苛酷な条件下
では、仮に気孔率をそのように制限したとしてもＣｏが
存在する限り、耐剥離性及び耐摩耗性の劣化は免れない
。

（２）シかし、溶射被覆層を利用する限り、結合相とし
てのＣｏの存在は必須であり、ＣＯから成る結合相が存
在することによって初めて、上述のような気孔率１．８
％以下というＷＣ’／Ｂ射層が形成されるのである。

（３）一方、ＷＣまたは−それ自体は、上述のようなよ
り苛酷な操業条件下でも溶融金属に対して極めて優れた
抵抗性を示すことが判明し、その結果−または−〇のみ
から成る表面被覆層を設けることが考えられる。

（４）通常、表面被覆層を設ける手段としては、溶射性
以外にも、溶融めっき、電気めっき、ＣＶＤ　、さらに
は真空めっきなどが考えられるが、ＷＣまたは−の被覆
層であることを考えると、ＣＶＤあるいは真空めっき（
例：真空蒸着、スパンタリング、イオンブレーティング
）が可能性ある方法として考えられる （５）ところで、溶射被覆層の厚さについては上記公開
公報においては特に限定していないが、例えば厚さ０．
０４０ｍｍより薄くすると気孔率が１．８％より大きく
なってしまうことが考えられることから、ある程度の厚
さの被覆層を設ける必要がある。

（６）上述のようなＣＶＤあるいは真空めっきはめっき
皮膜が極く薄いことを特徴としており、−船釣には例え
ば１０００°Ｃ程度の処理温度では高々４０μｍ程度で
あり、ジンクロールのような大形部材に果たして適用し
てその効果があるか否かは全く不明であった。

（７）シかしながら、予想外にも−または−ＣのＣＶＤ
を行ったところ、４０μ輪より薄い皮膜を設けただけで
、前述の従来技術の表面皮膜と比較して溶融金属に対し
てはるかに優れた抵抗性を示すことが判明した。なお、
真空めっきではそのような作用効果は発揮されなかった
。これはＣＶＤの場合溶射被覆層と母材の界面には拡散
層が存在し緻密な構造であるのに対し、真空めっきでの
界面構造の粗さにより溶融金属が侵入しやすくなったた
めと考えられる。

以上のことから本発明者らは、さらに実験を重ねること
によって、表面被覆層の耐剥離性を向上するには、−ま
たは−〇のＣＶＤを行うことが最も効果的であることを
見出し、本発明を完成した。

ここに、本発明の要旨とするところは、Ｗまたは−Ｃの
ＣＶＤ層から成る表面被覆層を備えたことを特徴とする
溶融金属めっき浴用部材である。

また、そのＣＶＤ層の厚みが５μ−以上４０μ−以下で
あることを特徴とする溶融金属めっき浴用部材である。

（作用） 以下本発明の上述のような構成に基づく作用について説
明する。

本発明の溶融金属めっき浴用部材は表面被覆層に、Ｃｏ
のような結合相を有しておらず、Ｗまたは一〇だけで被
覆されているため溶融金属によって侵食されることがな
く、被覆層内の気孔も実質上ないため、母材の鉄鋼材料
と溶融金属の冶金反応によって生ずる膨張が原因の被覆
層の剥離は生しない。またＣｏの結合相が存在しないた
め、Ｃｏ相の侵食の結果、粒子間結合力が低下して生ず
る１０粒子の脱落のおそれもないため鋼板との接触時の
耐摩耗性にも優れる。

ここでＣＶＤとはＣｈｅｍｉｃａｌ　Ｖａｐｏｒ　Ｄｅ
ｐｏｓｉｔｉｏｎ、すなわち化学蒸着の略である。

本発明にあって、Ｗ被覆をＣＶＤで行うには、例えば次
の方法がある。

まず、ＷＦ、とＨ２とＡｒ等の不活性ガスから成る気体
と例えばジンクロールである基材とを処理室に入れ５０
０°Ｃ程度まで加熱する。これにより−Ｆｉ＋３Ｈｚ→
−＋６８Ｆの反応が起こり、極めて高純度のＷ被覆を基
材上に形成することができる。

また−Ｃの被覆を形成させるには、例えば上記不活性ガ
ス中に炭化水素を含有させることによっての反応を起こ
させればよい。

すでに述べたように、被覆層の厚みは特に規定するもの
ではないが、ＣＶＤ時のＷまたは−Ｃの付着ムラは２〜
３μｍ程度あるため５μｍ以上とするのが望ましい。ま
た厚くしすぎると、部材の内部と表面の温度差によって
生ずる熱応力で被覆層が剥離するので４０μＭ以下の厚
みが望ましい。一般には、１０〜３０μｍで十分である
。

溶融金属としてはすでに述べたように熔融亜鉛および溶
融アルミニウムを代表例として挙げることができる。

また溶融金属浴用部材は、溶融亜鉛めっき浴を例にとれ
ばジンクロール、ガイドロール等が挙げられるが、溶融
金属に接することのある部材を総称するものである。

ジンクロール等の被処理部材の材質は、従来から使用さ
れている低、中炭素網またはＮ１、Ｃｒ含有綱等の従来
からめっき浴用部材として用いられている鉄鋼材料のい
ずれであってもよい。被覆層であるＷまたは１ＩＩＣと
被覆基材である鋼の界面には、ＦｅとＷ、ＦｅとＣの相
互拡散層が生成し、被覆層の密着性が確保される。

本発明の効果を以下実施例にて説明する。

実施例１ 本例では本発明の効果を確認するために、従来技術によ
る被覆との性能比較を行った。

被覆すべき基材としては直径３１、長さ１００　ｍｍの
軟鋼製の円柱試験片を１！備し、これに本発明例として
−ＣＶＤおよび−ＣＣＶＤ　、従来技術として−Ｃ−Ｃ
０溶射被覆をそれぞれ行ったものを試験片とした。

ＨＣＶＤはＩＩＦ６、Ｈ２、Ａｒのガスを用い、５００
℃で、ＷＣＣＶＤはプロパン、ＷＦ６、Ｈ２、Ａｒのガ
スを用い、５００”Ｃで実施した。

ＷＣ−Ｃｏ溶射はＣｏ含有量が１２−ｔ％のものを用い
た。

まず、気孔率を調べるため、試験片の断面を光学顕微鏡
で写真記録し、空孔部を着色後直像解析装置によって着
色部の占める割合を面積率とし求め、これを気孔率とし
た。

次に、溶融亜鉛浴中での上記被覆層の耐久性を評価する
ため、試験片を４８０°Ｃの溶融亜鉛浴中に１時間浸漬
した後引き上げて室温まで冷却する操作を１工程とし、
この工程を繰り返すことによって被覆の破壊状況を観察
し耐久性を評価した。結果を第１表に示すが気孔率・耐
久性ともに本発明による向上がみられる。

第１表 第１表に示す結果からも明らかなように、従来技術によ
るものは高々１００工程しか使用できないが、一方、本
発明によれば、はぼ五倍以上耐久性が延長されるのであ
る。このことは、例えばジンクロールを例にとって見れ
ば、従来は１０日〜２週間毎にジンクロールの取り替え
を必要としており、その度に操業を停止して約１日かけ
て取り替えていたのが、本発明によれば、−年に２〜３
回行えばよくなることを意味し、これは実用上からは大
きな意義を有することで、今日求められている生産性の
向上に大きく寄与することができる技術であることが分
かる。

なお、真空めっきを行ったロールの場合には、その耐久
性はニガであり、本発明のそれと到底比較できないこと
が判明した。

実施例２ 連続熔融亜鉛めっき装置の浸漬ロールに、各種の被覆を
行い、本発明の実施例とした。また、比較例としてＷＣ
−Ｃｏ溶射の浸漬ロールを準備した。

それぞれの処理条件は実施例１のそれに同一であった。

浸漬ロールは材質１３Ｃｒ鋼、外径６００１、胴長２０
００ｍｍとした。溶融亜鉛浴は、浴温４７０〜４８０′
ｃ、ＡＱ　Ｏ，１０ｗｔ％、Ｐｂ　Ｏ，１０ｗｔ％を含
有させた。

ロール回転は駆動せずに銅帯張力によって行い、板厚０
．６〜１．０ｍｍ（平均０．８　ｍｍ）、板幅８００〜
１６００ｍｍ（平均１２００ｍｍ）、張力８００〜２０
００ｋｇ　（平均１４００Ｊ）であり、ライン速度６Ｃ
１−１５０ｍ／ｍｉｎ　（平均１００ｍ／ｌｌｌ１ｎ）
で約１０００７ｏｎ／日の製造を実施した。

以上の条件で各被覆について連続１４日間の操業をくり
返し行った結果を第２表に示す。従来の被覆では繰り返
しによる亜鉛の侵入のため被覆劣化していくが、本発明
の被覆部材には亜鉛の侵入がないため劣化が生じない。

なお、本例では比較のために真空めっき　（真空原着）
によって表面被覆層を設けたロールについても試験を行
、た。

（以下余白） 第２表 （注）　寧：　１４日間Ｘ　ｌ０００Ｔｏｎ／日を１０
回繰り返す以上の実施例にあっては本発明の作用効果に
ついて溶融亜鉛めっきのジンクロールの場合について説
明してきたが、ガイドロール、これらの支持アーム等地
の部材についても同様な作用効果を示すことは明らかで
ある。また、溶融亜鉛めっき浴用部材としての本発明の
作用効果を述べてきたが、溶融アルミニウムなどの他の
溶融金属の熔融金属浴部材としても同様の作用効果が見
られることは以上の説明からも当業者に明らかであろう
。

（発明の効果） 以上説明してきたように、本発明の熔融金属浴用部材は
、溶融金属の中で使用した際に問題となる溶融金属の侵
入による被Ｎ層の剥離に対して極めて優れた抵抗を示す
ものであって、例えばジンクロール、ガイトロール、こ
れらの支持アーム等の溶融金属めっき浴用部材として、
従来の溶融めっき浴用部材に比べて長期間使用しても極
めて表面劣化が小さく、そのためめっき調板等の表面に
対しても転写模様に対する懸念もなく、安定的にめっき
操業ができる。特に、今日のように操業条件が一層苛酷
になってきている状況下では本発明の優れた作用効果は
実用上からも特筆すべきである。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ＷまたはＷＣのＣＶＤ層から成る表面被覆層を備
   えたことを特徴とする溶融金属めっき浴用部材。
2. （２）上記ＣＶＤ層の厚みが５μｍ以上４０μｍ以下で
   あることを特徴とする請求項１記載の溶融金属めっき浴
   用部材。