JPH0499240A - 銅箔表面処理用給電ロール合金 - 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、銅箔の表面処理における給電ロールの構成材
料として使用される耐食合金に関する。

〔従来の技術〕

銅箔製造ラインにおいて、コンダククロール表面に電着
形成されコイルに巻取られた銅箔は、そのま−では不均
質な粗表面を呈しているので、次工程として、その表面
を良好な平滑面に仕上げるための表面処理が行われる。

第２図はその表面処理工程を示している。（５゜５、・
・・）は、処理液が収容されたセル（セル数は約１５基
前後に及ぶ）であり、銅箔（Ｆ）は、浴中および浴外に
配置された搬送ロール（６，６，・・・）により一定の
速度（例えば２０ｍ／分）で、各セル（５，５，・・・
）の浴液中を順次通過しつつ所定の処理をうける。多数
のセル（５，５，・・・）のうち、いくつかのセルにお
いては、浴中のロールを給電ロール（陰極）として銅箔
（Ｆ）に通電しながら箔表面に銅を電析させる処理が行
われる。そのセルの浴液は、Ｃｕ”イオン濃度的１０ｇ
／ｊ１！。

５Ｏ４−イオン濃度約１０ｇ／ｆ、ｐＨ約０．７前後に
調節された強酸性の硫酸銅溶液（液温：約４０℃）であ
る。

上記給電ロールの胴部および軸の構成材料として、従来
より純銅または、５ＵＳ３１６ステンレス１ｉＪ（Ｃ：
０．０８％以下、Ｎｉ１Ｏ〜１４％、Ｃｒ；１６〜１８
％、Ｍｏ：２〜３％、Ｂａｌ：Ｆｅ）が専ら使用されて
いる。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記給電ロールは、その胴部が高度に平滑で美麗な表面
を安定に保持し得るものであることを要する。胴部表面
に、Ｆ！ｌ擦や腐食等による表面の劣化を生しると、銅
箔表面に疵や模様として転写され、箔の表面品質が著し
く損なわれてしまうからである。

しかるに、純銅ロールは極めて軟質（Ｈｖ：約８０）で
あるため、表面に疵を生し易く安定な使用を期し難い。

他方、５ＵＳ３１６ステンレス鋼は、耐摩耗性等に問題
はないもの・、腐食（全面腐食、孔食）による表面劣化
を生し易い。５ｔＪＳ３１６ステンレス鋼は、表面の不
働態皮膜の保護作用により硫酸銅溶液と長時間接触して
も表面変化を殆ど生しない安定性を有しているはずであ
るに拘らず、上記給電ロールの使用においては短時間で
腐食による表面劣化を生しる。これは、実使用時の給電
ロールが、胴部周面の一部のみ銅箔と接触した状態にあ
り（全周面のうち中心角９０°をなすＸ周面の領域に接
触し、残余の表面領域は非接触。第２図）、その領域間
に電位差（銅箔接触領域が負電位となる）を生しるため
、領域境界部付近の不働態皮膜が活性化され、その膜面
に損傷を生じるからである（ｆＪ箔逆送給下ロール回転
に伴い膜面損傷は全周面に亘って生じる）。このため、
ロール胴部はわずか１日の使用で腐食（全面腐食と孔食
）による表面劣化をきたし、１日毎のロール取替を余儀
なくされているのが実情である。

本発明は銅箔表面処理用給電ロールに関する上記問題を
解決するために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］本発明の銅箔
表面処理用給電ロール合金は、Ｃｒ：］３〜３５％１Ｍ
ｏ：１３〜３５％、Ｃｒ十Ｍｏ：５０％以下、Ｆｅ：１
０％以下、Ｓｉ：０．５％以下、Ｍｎ：０．５％以下、
Ｃ：０．０３％以下、残部は実質的にＮｉからなり、所
望により、Ｆｅの一部が、Ｗ　：　０．５〜５％、Ｎｂ
：０．５〜５％、Ｔｉ：０．１〜１％、ｌ！：０．１〜
１％、Ｖ：Ｏ，Ｘ〜１％の群から選ばれる１種ないし２
種以上の元素を以て置換された化学組成を有することを
特徴としている。

本発明の給電ロール用合金の成分限定理由は次のとおり
である。

Ｃｒ：１３〜３５％ Ｃｒは、耐食性の確保に重要な元素であり、少なくとも
１３％を必要とする。添加増量に伴って耐食性の向上を
みる。しかし、あまり多くなると、Ｍｏとの量的バラン
スの関係から、金属間化合物（Ｎ　ｉ、　Ｆ　ｅ）　：
＋　（Ｃｒ、　Ｍｏ、　Ｗ）、の生成量が増大する。

上記金属間化合物が生成すると、その周囲近傍のマトリ
ックスの耐食元素の濃度が低下することに伴い、腐食抵
抗性を滅じ、孔食等が生じ易（なる。

このためＣｒ量は３５％を上限とする。

Ｍｏ＋１３〜３５％ Ｍｏは、Ｃｒと同じく耐食性の確保に不可欠の元素であ
り、特に孔食抵抗性の強化に有効である。

Ｃｒ量とのバランスの関係から、１３％以上でその効果
があられれる。しかし、過度の増量は、金属間化合物（
Ｎｉ、　Ｆｅ）３（Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ）ｚの多量の生成と
それに伴う耐食性の低下を生じる原因となるので、３５
％をこえてはならない。

上記ＣｒとＭＯは、金属間化合物の生成とそれに伴う耐
食性の低下を抑制しつつ両元素の耐食作用を効果的に発
現させるために、両者の合計量［Ｃｒ（％）　＋Ｍｏ（
％）］を５５％以下とする制限が付加される。

Ｓ　ｉ　：　０．５％以下 Ｓｉは合金溶製時の脱酸剤として添加される元素である
。その添加量は０，５％まで）゛十分である。

Ｍｎ：０．５％以下 Ｍｎは、Ｓｉと同様に脱酸剤として添加される元素であ
る。その量は０．５％まで）十分で、それ以上の添加を
必要としない。

Ｃ：　０．０３％以下 Ｃは、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、その他の耐食元素と結合してそ
の作用を減じるので少ない程望ましいが０．０３％をこ
えなければ、本発明の趣旨が損なわれることはない。よ
って０．０３％以下とする。

Ｆｅ：１０％以下 Ｆｅは、特に必要とする元素ではないが、１０％をこえ
ない範囲内であれば、耐食性等の合金特性に実質的な悪
影響をきたすことはないので、経済性の点から、１０％
以下の存在を許容することとした。

Ｗ　：０．５〜５％ Ｗは、組織基地の固溶強化による耐摩耗性の向上、並び
に酸に対する不働態化を促進する。この効果は０．５％
以上の添加により現れ、添加増量に伴って効果を増し、
また耐摩耗性の向上にも寄与するが、多量の添加は金属
間化合物（Ｎｉ、Ｆｅ）３（Ｃｒ、　Ｍｏ、　Ｗ）　ｚ
の生成を助長するので、５％を上限とする。

Ｎｂ＋ｏ、ｓ〜５％ Ｎｂは、前記Ｗと同しく基地の固溶強化および不働態化
の促進に奏効する。この効果を得るには少なくとも０．
５％を必要とし、その増量に従って効果を増し、耐摩耗
性も向上する。しかし５％をこえるとその効果はは・飽
和するので、５％を上限とする。

Ｔｉ：０．１〜１％ Ｔｉは、不働態皮膜を強化し腐食抵抗性を高める。この
効果は０．１％以上の添加により得られるが、多量の添
加に伴い、酸化物や窒化物等の非金属介在物の生成量が
増大し、耐食性、特に孔食抵抗性を損なうので１％をこ
えてはならない。

Ａｆ：０．１〜１％ Ａ／２は前記Ｔｉと同様に、不働態皮膜の強化に奏効す
る。この効果を得るには少なくとも０．１％の添加を必
要とするが、多量の添加は酸化物、窒化物等の非金属介
在物の生成による耐食性、特に孔食抵抗性の低下をきた
すので１％を上限とする。

Ｖ：０．１〜１％ ■は、組織の微細化、およびＣの固定（ＶＣ形成）によ
り耐食性の向上に寄与する。この効果は０．１％以上の
添加により現れる。しかし１％をこえると、その効果は
は・飽和するので、１％を上限とする。

Ｎ　ｉ　：　Ｂａ１ａｎｃｅ Ｎ１は、組織基地の主構成元素であり、Ｆｅ。

Ｃｒ、Ｍｏ等と共に、酸に対する腐食溶解速度の小さい
安定な基地を形成する。

第１図は給電ロールの組立構造の例を示している。（１
）は胴部、（２）は軸体であり、胴部（１）はハブ材（
３，４）を介して軸体（２）に固定されている。胴部の
表面は通常０．３Ｓ程度の表面あらさに仕上げられる。

本発明の耐食合金は、胴部（１）のほか、その軸体（２
）の構成材料としても使用し得ることは言うまでもない
が、銅箔の表面品質に直接関係するのは胴部（１）であ
るから、胴部（１）のみ本発明合金を適用すれば十分で
あり、軸体（２）は５ＵＳ３１６ステンレス鋼等であっ
て差し支えない。

本発明の耐食合金からなるロール胴部は、遠心力鋳造さ
れた中空円筒体を溶体化処理し、適宜の研摩を施すこと
により製造される。なお、溶体化処理は１２００〜１２
５０°Ｃに適当時間加熱保持することにより行えばよい
。

〔実施例〕

実１１■− 第１表に示す化学組成を有する供試材について通電腐食
試験および硬度測定を行い、同表右欄の結果を得た。試
験片はいずれも溶体化処理材（１２００°ＣＸ３Ｈｒ）
である。腐食試験条件は次のとおりである。

通電腐食試験 第３図（１）に示すように、円板状試験片（外径１５ｍ
ｍ、肉厚５ｍｍ）を円環状ホルダに取付けて陰極とし、
白金を陽極として腐食試験液に浸漬する。

試験片はホルダから露出した中央部円形領域（面積１ｄ
。表面粗さ０．３３）を試験面とした。腐食試験液は、
Ｃｕ”：Ｌｏｇ／４２，５ｏ４−：Ｌｏｇ／ｌ、ｐＨ：
０．１．液温：４０°Ｃである。また、給電ロールの実
使用を模擬するために、同図（ＩＴ）に示すように、Ｉ
Ａ／ｃ−ｆｆｌの電流の通電と、通電停止（通電０．５
秒、停止１．５秒）を反復した。

上記腐食試験条件により２４時間経過後の試験片の腐食
減量（ｇ／％Ｈｒ）を測定すると共に、試験片表面の孔
食発生状況を５０倍の拡大鏡を用いて観察した。なお、
耐孔食性は、ＡＳＴＭ　Ｇ４６の孔食評価標準マツプに
準拠して孔食発生密度（／が）を次の５段階（Ａ−Ｅ）
の基準で表示した。

Ａ　：　２．５ＸｌＯ’／Ｍ以下、Ｂ　：　Ｉ　ＸＩＯ
’／ボ以下、Ｃ：　５　ＸＩＯ’／ｎ（以下、Ｄ　：　
Ｉ　ＸＩＯ’／ｒｒ？以下、Ｅ　：　５　ＸＩＯ３／ｎ
（以上。

従来材では孔食が顕著に発生しているのに対し、発明例
における孔食の発生は極めて軽微であり、両者の差異は
歴然である。また、発明例の硬度（Ｈν）は、従来材Ｎ
ｏ、１１０のそれより高く耐摩耗性の点でも十分である
ことがわかる。なお、他の比較例Ｎα１０１〜１０９は
、ＮＯ，１１０に比し改良された腐食抵抗性を示してい
るが、いずれも発明例が有する高度の腐食抵抗性には及
ばない。

第１表中、Ｎα１〜１４は発明例、Ｎα１０１〜１１０
は比較例である。比較例Ｎα１０１〜１１０のうち、Ｎ
α１０１〜１０９は本発明に類似する化学組成を有して
いるが、いずれかの元素（下線付）が本発明の規定から
はずれている例、Ｎｏ、１１０は従来材である５ＵＳ３
１６ステンレス鋼である。

発明例随１〜１３と従来材Ｎｏ、　１１０　（Ｓ　Ｕ　
Ｓ　３１６ステンレス鋼相当）とを比較すると、発明例
の腐食減量は、従来材のそれに比し著しく少なく、また
実１１吐Ｚ 実施例１の供試合金Ｎｏ、　１および陥、１４の合金か
らなる横型遠心力鋳造による中空円筒体を溶体化処理（
１２００°ＣＸ３Ｈｒ）Ｌ、機械加工を加えて胴部材ａ
（合金Ｎα１）および胴部材ｂ（合金Ｎｏ、１０）を製
作し、これを別途用意した軸体と組合せ給電ロールａ（
胴部材ａ使用）および給電ロールｂ（胴部材す使用）を
組立てた。各供試ロールａおよびｂを、銅箔表面処理工
程の給電ロールとして実機使用に供し、その耐用寿命を
従来ロールＣ（実施例１の供試合金Ｎα１０９の５ＵＳ
３１６ステンレス鋼を胴部とするロール）と比較した。

各供試ロールの胴部サイズはいずれも外径２１０ａａｎ
、肉厚１５　ｍｍ　、胴長１４８０ｍａ＋であり、また
、胴部表面は研摩加工により、表面あらさ０．３Ｓに仕
上げた。

処理浴液：　Ｃｕ”１０ｇ／ＣＳＯ２−Ｌｏｇ／Ｃｐ　
ＨＯ，７，浴温４０゛Ｃ 電流：約５〜ＩＯＡ／ｃｎ ロール回転速度：２０ｍ／分（周速度）試験結果は次の
とおりである。

供試ロール　　　　　　使用結果 ロールＣ（従来例）：１日の使用で孔食発生。

すなわち、従来ロールＣでは１日の使用で腐食による表
面劣化が著しく多数の孔食の発生により使用不能となっ
たのに対し、発明例のロールａおよびロールｂは、２力
月の連続使用時点においても、表面の腐食・摩耗による
表面劣化は軽微であり、なお継続使用が可能な表面状態
を維持していることが観察された。

〔発明の効果］ 本発明の耐食合金は、銅箔表面処理用給電ロールとして
望まれる卓抜した腐食抵抗性を有している。本発明の耐
食合金からなる胴部を有する給電ロールは、従来の給電
ロールに比し、表面劣化を生じにく・、長期に亘る安定
な使用が可能であり、その連続耐用寿命の大幅な向上に
より、ロールメンテナンスの軽減、表面処理工程の効率
化、および銅箔表面品質の高位安定化等の効果が得られ
る。

【図面の簡単な説明】 第１図は給電ロールの組立構造の例を示す軸方向断面図
、第２図は銅箔表面の表面処理工程の説明図、第３図（
Ｉ）および（ＩＩ）は実施例関係の通電腐食試験の説明
図、第４図［Ａ）〜［Ｅ］は孔食評価基準を示す図であ
る。 １：胴部、２：軸体、５：セル、６：ロール。 第４図 ［Ａ］ ［９］ ［Ｃ］

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、Ｃｒ：１３〜３５％、Ｍｏ：１３〜３５％、Ｃｒ＋
   Ｍｏ：５０％以下、Ｆｅ：１０％以下、Ｓｉ：０．５％
   以下、Ｍｎ：０．５％以下、およびＣ：０．０３％以下
   、残部実質的にＮｉからなる銅箔表面処理用給電ロール
   合金。 ２、Ｃｒ：１３〜３５％、Ｍｏ：１３〜３５％、Ｃｒ＋
   Ｍｏ：５０％以下、Ｆｅ：１０％以下、Ｓｉ：０．５％
   以下、Ｍｎ：０．５％以下、Ｃ：０．０３％以下、およ
   びＷ：０．５〜５％、Ｎｂ：０．５〜５％、Ｔｉ：０．
   １〜１％、Ａｌ：０．１〜１％、Ｖ：０．１〜１％の群
   から選ばれる１種ないし２種以上、残部実質的にＮｉか
   らなる銅箔表面処理用給電ロール合金。