JPH0730437B2 - 溶融金属めっき浴浸漬部材の補修方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、溶融金属めっき浴浸
漬部材の補修方法に関するもので、特に溶融亜鉛、溶融
アルミニウム、溶融錫、溶融亜鉛アルミニウム合金に対
して優れた耐侵食性を有する溶融金属めっき浴浸漬部材
の補修方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、耐食性、溶接性および塗装性に優
れた溶融金属めっき鋼板等の表面処理鋼板は、自動車
用、土木、建築用あるいは家電用等の用途の需要が急速
に拡大している。この表面処理鋼板の製造法としては、
主として連続溶融亜鉛めっき法、連続溶融アルミニウム
めっき法等の連続溶融金属めっき法が採用されている。
連続溶融金属めっき法は、図１に示すとおり、連続炉に
おいて機械的性質の調整ならびに表面を清浄、活性化さ
れた鋼帯１は、スナウト２を介して溶融金属槽３中に浸
漬され、浴中のシンクロール４によって進行方向が転換
され、サポートロール５、６を経由して溶融金属槽３か
ら引上げられたのち、ワイピングノズル７から気体を噴
射して過剰のめっき液を絞取ってめっき付着量を調整さ
れためっき鋼帯１は、トップロール８を経由してその後
常温まで冷却される。

【０００３】上記連続金属めっき法の溶融金属槽中に浸
漬され、あるいは溶融金属の飛散し易い場所で使用され
るシンクロール４、サポートロール５、６等の溶融金属
めっき浴浸漬部材は、溶融金属との直接接触あるいは溶
融金属が付着した高温のめっき鋼帯１と接触する。この
ため、溶融金属めっき浴浸漬部材としては、溶融金属に
よる侵食が発生し難く、めっき鋼帯との接触による摩耗
が少なく、部材表面に浴中に浮遊するＦｅ−Ｚｎ合金で
あるドロス成分などの合金層が付着、生成し難く、付着
した溶融金属の剥離ならびに保守点検が容易で、部材と
しての寿命が長く低コストで、しかも高温の溶融金属中
に浸漬した際の熱衝撃によく耐えることなどの性能が要
求される。

【０００４】上記要求に応えられるめっき浴浸漬部材と
しては、表面にＪＩＳ Ｈ８３０３（１９７６）に制定
のＣｏ基自溶合金を溶射したロール、１０％以上のＷＣ
あるいはＣｒＣ、ＴｉＣの一種または二種以上で残部が
熱間耐食性金属、その酸化物あるいはこれらの二種以
上、または不可避的不純物からなる０．１〜２．４ｍｍ
の厚さの表面被覆層を有する有する部材（特公昭５８−
３７３８６号公報）、表面にＺｒＯ₂：２０〜６０重量
％と残部Ａｌ₂Ｏ₃からなるセラミック被覆層を施した部
材（特公平２−４３８１９号公報）、表面にサーメット
の被覆層を有する部材において、上記被覆層を、Ｃｏ５
〜２８ｗｔ％を含むＷＣ−Ｃｏ系サーメット材料による
気孔率が１．８％以下の溶射被覆層とした部材（特公平
２−５５５０２号公報）、あるいは酸化物または炭化物
を主成分とするセラミック溶射皮膜を形成した鋼鉄製ロ
ールの溶射皮膜表面に、化学的緻密化処理皮膜を形成し
たロール（実開平３−６３５６５号公報）等多くの提案
が行われている。

【０００５】また、溶融金属めっき浴中ロール表面に付
着巻付いた合金層の除去方法としては、溶融金属めっき
浴中ロールの表面にドクターブレードを押付け、該ブレ
ードのロール表面への押付け力をトルクセンサーによっ
て検出し、該検出値によりドクターブレードの押付け力
を調整する方法（特公昭６１−１３３３６９号公報）、
該方法により除去した異物をドクターブレードの下端を
管状帯とし、該管状帯と連結した電磁ポンプを介してめ
っき浴外へ排出する方法（特公昭６１−１３９６５８号
公報）等が提案されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術のＣｏ基
自溶合金を溶射したロールおよび特公平２−４３８１９
号公報に開示の部材は、それ以前の表面無処理ロールに
比較すると、めっき浴浸漬部材として長寿命を有してい
るものの、２週間程度使用すると溶射皮膜中の皮膜成分
の一部が溶融金属と反応して部材表面に合金層を生じた
り、あるいは皮膜内に存在する微細間隙や気孔に溶融金
属が浸入することによって部材表面の皮膜が局部的に剥
離し、部材基材が露呈して溶融金属と反応して合金層を
形成する。また、健全皮膜部であってもめっき浴中に浮
遊するＦｅ−Ｚｎ合金であるドロス成分が表面に局部的
に付着する結果、周囲健全部とめっき鋼帯に対するめっ
き特性が異なり、めっき鋼帯に不均一模様を生じたり、
付着生成物による押込み疵を生じるため、めっき鋼板の
表面品質を著しく低下させる。

【０００７】また、特公昭５８−３７３８６号公報に開
示の部材は、ＷＣ、Ｃｒ₃Ｃ₂、ＴｉＣなどの炭化物を使
用するため、めっき金属に対する耐食性に優れている
が、この炭化物のみでは部材基材に対する密着性などの
機械的強度に乏しく、共存する金属成分の添加が不可欠
となる。しかし、添加金属の種類によっては、めっき金
属と冶金、拡散反応をおこして侵食されることがある。
金属酸化物や金属炭化物は、物性として溶融めっき金属
に対し耐食性を有するが、部材表面保護を目的として溶
射皮膜ののような被覆層を形成して実用に供すると、被
覆層そのものが耐溶融亜鉛性を持つと同時に、溶融めっ
き金属に対する環境遮断性を有し、部材を溶融めっき金
属から保護するよう機能する必要がある。しかし従来技
術における溶融金属浴浸漬部材保護皮膜は、皮膜成分に
金属を含有するか、あるいは皮膜内に溶融めっき金属が
侵入するに十分な気孔が存在するため、皮膜構成化学成
分の特性で耐溶融めっき金属性に優れているとしても、
その機能を十分に発揮できる状態にないのが実情であ
る。さらに、耐溶融めっき金属性に優れている特公平２
−５５５０２号公報の部材においても、微小なドロス成
分の局部的な付着があってこれがめっき鋼帯に転写さ
れ、高度な表面均一性を要求されるめっき鋼板製造用途
に対しては十分でない。

【０００８】さらに実開平３−６３５６５公報に開示の
部材は、特公昭５８−３７３８６号公報および特公平２
−５５５０２号公報に開示の部材よりも合金層付着性を
改善したものであるが、やはり低アルミニウムめっき浴
においては、軽微な合金層巻付きを生じ、問題の解決に
至らないのが実態である。さらにまた、特公昭６１−１
３３３６９号公報、特公昭６１−１３９６５８号公報に
開示の方法は、溶融金属めっき浴中での部材表面の付着
異物の除去手段であって、あくまでも一時的措置に過ぎ
ず、そのまま継続使用すると再び合金層付着が生じるこ
ととなる。

【０００９】そして合金層の付着した浸漬部材は、溶融
金属めっき浴中から引上げられ、再使用すべく補修を行
うのであるが、付着した合金層をロール表面より除去す
るのがはなはだ困難であり、その処置に窮しているのが
実態である。その理由は、部材表面に形成した溶射皮膜
が酸洗に弱く、皮膜剥離等の不具合を生じるため酸洗が
困難であること、また、付着異物の除去を機械加工によ
り実施すると、付着異物のみの除去が困難で、刃物によ
り溶射皮膜を損傷するためである。

【００１０】この発明の目的は、溶融金属めっき浴中に
浸漬使用した表面に合金層巻付きや異物付着が生じた部
材を、溶射皮膜の剥離等の不具合を生じることなく、付
着異物のみを除去したのち、再使用できるよう補修でき
る溶融金属めっき浴浸漬部材の補修方法を提供すること
にある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記目的
を達成すべく鋭意試験研究を行った。その結果、酸化物
または炭化物のセラミックスと金属とを主成分とするサ
ーメットの溶射皮膜を形成した部材の表面に、酸化クロ
ムのセラミックスコーティング層からなる化学的緻密化
処理皮膜を形成した浸漬部材は、所定期間使用したのち
溶融金属めっき浴から引上げ、部材表面に付着した溶融
めっき金属等を耐熱布等を利用してある程度拭き取った
のち、部材表面の付着溶融めっき金属が除去できる程度
の軽度の酸洗および水洗を施し、必要に応じてバフ研磨
等の機械的表面調整の前処理を行ったのち、再度前記化
学的緻密化処理を行うことによって、部材表面の溶射皮
膜の剥離等の不具合を生じることなく、常に新作時と同
様の部材表面状態に保持できることを究明し、この発明
に到達した。

【００１２】すなわちこの発明は、表面に酸化物または
炭化物を主成分とするセラミック部材を溶射被覆したの
ち、該溶射皮膜表面に酸化クロムセラミックスコーティ
ング層からなる化学的緻密化処理皮膜を形成した溶融金
属めっき浴浸漬部材を、所定期間溶融金属めっき浴中に
て使用した後の補修方法において、溶融金属めっき浴か
ら浸漬部材を引上げたのち、酸洗および水洗を施し、再
度化学的緻密化処理を行って溶射皮膜表面に酸化クロム
セラミックスコーティング層の皮膜を形成させるのであ
る。

【００１３】また、溶射皮膜表面に酸化クロムセラミッ
クスコーティング層からなる化学的緻密化処理皮膜を形
成した溶融金属めっき浴浸漬部材を、毎使用毎に溶融金
属めっき浴から引上げたのち、酸洗および水洗を施し、
再度化学的緻密化処理を行って溶射皮膜表面に酸化クロ
ムセラミックスコーティング層の皮膜を形成させるので
ある。

【００１４】

【作用】この発明の溶融金属めっき浴浸漬部材の補修方
法のベースとなる部材は、部材表面に溶射法により酸化
物または炭化物等のセラミックスにＣｏ等の耐熱性、耐
食性に優れた金属を混合または複合化させたサーメット
の溶射皮膜を形成し、ついで溶射皮膜を形成した部材
を、クロム酸を含む水溶液中に浸漬するか、あるいは部
材表面にクロム酸を含む水溶液を噴霧し、部材表面をク
ロム酸水溶液で被覆し、かつ、溶射皮膜中のピンホール
中へもクロム酸を浸透させ、しかるのち該部材を２００
〜５００℃に加熱し、部材の溶射皮膜表面に酸化クロム
のセラミックスコーティング層を形成させたものであ
る。そして該部材は、低アルミニウムの溶融亜鉛めっき
浴中に浸漬して所定期間使用すると、部材表面に化学的
緻密化処理皮膜を形成させても、その皮膜厚さが僅か数
μｍであるため、低アルミニウムの溶融亜鉛との反応を
抑制することは困難であり、酸化クロムセラミックスコ
ーティング層皮膜の一部がめっき鋼帯との摩擦等によっ
て損傷し、溶射皮膜層中のＣｏ等の溶射成分が溶融亜鉛
と反応して溶融亜鉛めっき浴中に溶出し、その部分にＦ
ｅ−Ｚｎ合金等の合金層が巻き付くこととなる。

【００１５】従来、このような合金層の付着した部材の
最も一般的な補修方法としては、硫酸あるいは塩酸の５
〜３０％水溶液中に該部材を１５〜３０時間浸漬して酸
洗する方法が採用されている。しかしながら、前記部材
表面の溶射皮膜は、酸洗により剥離する危険性があるこ
とから、やむを得ず溶融金属めっき浴から引上げ時に、
耐熱布等によって部材表面の合金層を拭き取る程度しか
方策がなく、付着異物の除去が困難であった。

【００１６】この発明においては、部材の溶射皮膜表面
に前記化学的緻密化処理によって酸化クロムセラミック
スコーティング層皮膜を形成したから、この溶射皮膜表
面に形成した酸化クロムセラミックスコーティング層皮
膜は、酸と反応し難いことに着目し、溶融金属めっき浴
から引上げ後部材表面の合金層を耐熱布等で拭き取り、
例えば５〜２５％濃度の硫酸水溶液中に０．５〜１５時
間程度浸漬して部材表面の付着Ｚｎが除去できる程度の
軽度の酸洗を行い、そののち水洗することによって部材
表面に付着した合金層および溶融めっき金属を十分除去
することができる。さらに、必要に応じてバフ等により
残存溶融めっき金属の除去および表面研磨の前処理を行
ったのち、再度前記化学的緻密化処理により部材表面に
酸化クロムセラミックスコーティング層皮膜を再度形成
させることによって、部材表面の溶射層がロール新作時
と同様の状態に近づき、部材の再使用が可能となるので
ある。

【００１７】また、部材表面に形成する溶射皮膜厚さ
は、２０μｍ未満では被覆の効果が認められず、６００
μｍを超えると保護層としての効果が増大せず、経済的
でなくかつ剥離損耗の発生確率が大きくなるため、２０
〜６００μｍとするのが好ましい。さらに、溶射皮膜保
護層表面上および上層部に形成する化学的緻密化処理皮
膜厚さは、０．５μｍ未満では化学的緻密化処理が不十
分で、溶射保護層中に存在するピンホール中にクロム酸
が十分に浸透せず、溶射保護層の表面も完全に被覆でき
ない。また、逆に３０μｍを超えると効果が頭打ちとな
り、コーティング処理に多くの時間と経費を要するので
得策でないため、０．５〜３０μｍとするのが好まし
い。

【００１８】

【実施例】マルテンサイトステンレス鋼系の耐熱材料か
らなる鋼鉄製ロール表面に、溶射材料としてＣｏ１２重
量％を含むＷＣ−Ｃｏ系サーメット材料を用い、プラズ
マ溶射法により５０〜１５０μｍの厚さの溶射皮膜を形
成せしめ、さらにこの溶射皮膜の上層に前記化学的緻密
化処理によりクロム酸コーティング層を３〜１０μｍの
厚さで生成被覆させた。次に、室温状態にあるこのロー
ルの前記クロム酸コーティング層を４６０℃に加熱し、
酸化クロムセラミックスコーティング層皮膜を形成せし
めた。このような処理を施したロールは、連続溶融亜鉛
めっきラインの溶融亜鉛めっき浴中にて１４日間鋼板の
溶融亜鉛めっき浴浸漬ロールとして使用した。このロー
ルを溶融亜鉛めっき浴中から引上げ、耐熱布を用いてロ
ール表面の付着合金層や亜鉛を拭き取ったのち、皮膜観
察を実施した結果、溶射皮膜の剥離や摩耗等の現象は認
められず健全な溶射皮膜を保持していた。付着合金層や
亜鉛を拭き取ったロールは、濃度２０％の硫酸水溶液中
に約５時間浸漬して軽度の酸洗を行い、ついでロール表
面を十分に水洗した。そしてバフを用いてロール表面に
残存する亜鉛の除去および表面調整を行ったのち、再度
前記と同様に化学的緻密化処理によりロール表面の溶射
層に酸化クロムセラミックスコーティング層皮膜を形成
させて補修した。

【００１９】この補修した該ロールを再度前記連続溶融
亜鉛めっきラインの溶融亜鉛めっき浴にて１４日間鋼板
の溶融亜鉛めっき浴浸漬ロールとして再使用した。補修
したロールの使用状況は、新品時と同様であり、皮膜観
察で溶射皮膜の剥離や摩耗等も認められず、合金層およ
び異物付着等による押込み疵等、めっき鋼板表面品質の
不具合は一度も発生しなかった。さらに、同様の方法に
よって数度に亘り再使用のテストを繰り返したが、いず
れのケースにおいても溶射皮膜の剥離や摩耗等も認めら
れず、合金層および異物付着等による押込み疵等、めっ
き鋼板表面品質の不具合は一度も発生せず、良好に再使
用ができ、ロール寿命の延長を図ることができた。

【００２０】

【発明の効果】以上述べたとおり、この発明の溶融めっ
き金属浴浸漬部材の補修方法を採用すれば、溶融金属め
っき浴浸漬部材表面を常時清浄な状態に保持でき、合金
層および異物付着等による押込み疵等のめっき鋼板表面
欠陥の発生を防止できるだけでなく、溶融めっき金属浴
浸漬部材寿命の延長ならびに浸漬部材の溶射皮膜の巻き
替え費用の節減を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】連続溶融金属めっきラインの概要を示す模式図
である。

【符号の説明】

１ 鋼帯 ２ スナウト ３ 溶融金属槽 ４ シンクロール ５、６ サポートロール ７ ワイピングノズル ８ トップロール

フロントページの続き (72)発明者 谷 和美 兵庫県神戸市東灘区深江北町４丁目13番４ 号 トーカロ株式会社内 (72)発明者 興津 雅行 兵庫県神戸市東灘区深江北町４丁目13番４ 号 トーカロ株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 表面に酸化物または炭化物を主成分とす
   るセラミック部材を溶射被覆したのち、該溶射皮膜表面
   に酸化クロムセラミックスコーティング層からなる化学
   的緻密化処理皮膜を形成した溶融金属めっき浴浸漬部材
   を、所定期間溶融金属めっき浴中にて使用した後の補修
   方法において、溶融金属めっき浴から浸漬部材を引上げ
   たのち、酸洗および水洗を施し、再度化学的緻密化処理
   を行って溶射皮膜表面に酸化クロムセラミックスコーテ
   ィング層の皮膜を形成させることを特徴とする溶融金属
   めっき浴浸漬部材の補修方法。
2. 【請求項２】 溶射皮膜表面に酸化クロムセラミックス
   コーティング層からなる化学的緻密化処理皮膜を形成し
   た溶融金属めっき浴浸漬部材を、毎使用毎に溶融金属め
   っき浴から引上げたのち、酸洗および水洗を施し、再度
   化学的緻密化処理を行って溶射皮膜表面に酸化クロムセ
   ラミックスコーティング層の皮膜を形成させることを特
   徴とする請求項１記載の溶融金属めっき浴浸漬部材の補
   修方法。