JPH08188860A - 連続溶融金属めっき装置 - Google Patents
連続溶融金属めっき装置Info
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- JPH08188860A JPH08188860A JP7001703A JP170395A JPH08188860A JP H08188860 A JPH08188860 A JP H08188860A JP 7001703 A JP7001703 A JP 7001703A JP 170395 A JP170395 A JP 170395A JP H08188860 A JPH08188860 A JP H08188860A
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- metal plating
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- metallic inorganic
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Abstract
(57)【要約】
【目的】本発明の目的はロール軸及び軸受の耐食／耐摩
耗性を向上させ、溶融金属浴用ロール軸及び軸受の長寿
命化を図り、ダウンタイムを減らし、生産性の向上及び
鋼板の不良を削減させることが可能な連続溶融金属めっ
き装置を提供することである。 【構成】溶融金属中で軸受に支持されて回転するロール
を備えた溶融金属めっき装置で、ロールの軸及び軸受が
鉄基金属であり、その表面に複数の機能を有する非金属
質無機材料を形成する。 【効果】溶融金属めっき浴中で使用されるロール軸及び
軸受の低摩擦・摩耗、高信頼性が得られる。本発明をシ
ンクロール及びサポートロールに適用することによりロ
ール交換頻度の減少、生産性の向上，不良の低減効果が
ある。
耗性を向上させ、溶融金属浴用ロール軸及び軸受の長寿
命化を図り、ダウンタイムを減らし、生産性の向上及び
鋼板の不良を削減させることが可能な連続溶融金属めっ
き装置を提供することである。 【構成】溶融金属中で軸受に支持されて回転するロール
を備えた溶融金属めっき装置で、ロールの軸及び軸受が
鉄基金属であり、その表面に複数の機能を有する非金属
質無機材料を形成する。 【効果】溶融金属めっき浴中で使用されるロール軸及び
軸受の低摩擦・摩耗、高信頼性が得られる。本発明をシ
ンクロール及びサポートロールに適用することによりロ
ール交換頻度の減少、生産性の向上，不良の低減効果が
ある。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、連続溶融金属めっき装
置に係り、特に溶融金属による腐食及びめっき鋼板に張
力をかけるために圧縮力を受けながら回転するロールの
軸と軸受との摩擦・摩耗に対して優れた特性を有する連
続溶融金属めっき装置に関する。
置に係り、特に溶融金属による腐食及びめっき鋼板に張
力をかけるために圧縮力を受けながら回転するロールの
軸と軸受との摩擦・摩耗に対して優れた特性を有する連
続溶融金属めっき装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、連続溶融金属めっき用ロール軸及
び軸受材としては、金属材料が用いられ、一般に耐食性
に優れた鋳鉄、ステンレス鋼、高クロム鋼などの鉄鋼材
料が用いられて来たが、これらの材料も長期間使用する
と溶融金属による腐食作用と摩擦による摩耗が生じる。
すなわち、ロールの稼働中には摺動摩耗と共に溶融金属
による腐食摩耗が生じ、ロール軸及び軸受の摩耗は急速
に進むことが判った。従って、種々の耐食性金属，サー
メット，セラミックス等を溶射法，化学蒸着法や物理蒸
着法を利用して金属の表面を被覆し、耐食性や耐摩耗性
を向上させることが試みられている。例えば、特開昭61
−37955 号に見られる如くセラミックスをプラズマ溶射
することにより、耐食性，耐熱性，耐摩耗性などに優れ
た溶融金属用ロールを製造する技術、また、特開昭62−
127457号には金属母材の表面に形成されたセラミックス
やサーメットの被膜をレーザ光線で照射して部分溶融さ
せることにより、金属母材の高温耐食性を向上させるこ
とが試みられている。しかし、上記の表面処理技術で
は、サーメットやセラミックス等の表面処理被膜には細
孔が存在するため、その孔を通して溶融金属が浸入し、
母材を腐食することが判った。更に、サーメットやセラ
ミックスはマトリックスである鉄基金属材料と物理的性
質や機械的性質が大きく異なるため表面処理被膜は剥離
を生じ、非常に不安定で信頼性に乏しいことが判った。
そこで近年、ロール軸には特開平2−30310号や特開平5
−44002号に見られる如くセラミックスやサーメットの
スリーブを嵌合して摺動部に使用するという試みがなさ
れている。しかし、ロールの軸が鉄系の金属であり、そ
れにセラミックスやサーメットのスリーブを嵌合して摺
動部に使用する場合、使用温度が高いので一般に行われ
ている嵌合法を採用することは出来ない。そこで考えら
れるのは軸とスリーブとの間に隙間を設けておき温度が
上昇したときに適切な締め代で嵌合がなされるようにす
る方法である。しかし、溶融金属浴中で使用する場合に
は溶融金属が隙間に入り込みロール軸の金属と反応して
合金層を形成したり、腐食したりするため適切な締め代
で嵌合がなされなければスリーブの割れや緩みが問題と
なる。従って、特開平3−177552 号に見られる如く、ロ
ール軸とスリーブの間に塑性変形可能な中間材を挿入し
て嵌合することにより実用化が試みられている。一方、
ロール軸受には、特開平1−316443号や特開平5−222499
号に見られる如く円形や半円形のセラミックスを取り
付けたもので実用化も試みられている。しかし、それら
の方法はいずれも複雑であり組立て費用が高く工業的に
は不向きである。
び軸受材としては、金属材料が用いられ、一般に耐食性
に優れた鋳鉄、ステンレス鋼、高クロム鋼などの鉄鋼材
料が用いられて来たが、これらの材料も長期間使用する
と溶融金属による腐食作用と摩擦による摩耗が生じる。
すなわち、ロールの稼働中には摺動摩耗と共に溶融金属
による腐食摩耗が生じ、ロール軸及び軸受の摩耗は急速
に進むことが判った。従って、種々の耐食性金属，サー
メット，セラミックス等を溶射法，化学蒸着法や物理蒸
着法を利用して金属の表面を被覆し、耐食性や耐摩耗性
を向上させることが試みられている。例えば、特開昭61
−37955 号に見られる如くセラミックスをプラズマ溶射
することにより、耐食性，耐熱性，耐摩耗性などに優れ
た溶融金属用ロールを製造する技術、また、特開昭62−
127457号には金属母材の表面に形成されたセラミックス
やサーメットの被膜をレーザ光線で照射して部分溶融さ
せることにより、金属母材の高温耐食性を向上させるこ
とが試みられている。しかし、上記の表面処理技術で
は、サーメットやセラミックス等の表面処理被膜には細
孔が存在するため、その孔を通して溶融金属が浸入し、
母材を腐食することが判った。更に、サーメットやセラ
ミックスはマトリックスである鉄基金属材料と物理的性
質や機械的性質が大きく異なるため表面処理被膜は剥離
を生じ、非常に不安定で信頼性に乏しいことが判った。
そこで近年、ロール軸には特開平2−30310号や特開平5
−44002号に見られる如くセラミックスやサーメットの
スリーブを嵌合して摺動部に使用するという試みがなさ
れている。しかし、ロールの軸が鉄系の金属であり、そ
れにセラミックスやサーメットのスリーブを嵌合して摺
動部に使用する場合、使用温度が高いので一般に行われ
ている嵌合法を採用することは出来ない。そこで考えら
れるのは軸とスリーブとの間に隙間を設けておき温度が
上昇したときに適切な締め代で嵌合がなされるようにす
る方法である。しかし、溶融金属浴中で使用する場合に
は溶融金属が隙間に入り込みロール軸の金属と反応して
合金層を形成したり、腐食したりするため適切な締め代
で嵌合がなされなければスリーブの割れや緩みが問題と
なる。従って、特開平3−177552 号に見られる如く、ロ
ール軸とスリーブの間に塑性変形可能な中間材を挿入し
て嵌合することにより実用化が試みられている。一方、
ロール軸受には、特開平1−316443号や特開平5−222499
号に見られる如く円形や半円形のセラミックスを取り
付けたもので実用化も試みられている。しかし、それら
の方法はいずれも複雑であり組立て費用が高く工業的に
は不向きである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来の鉄基金属材料を
用いたロール軸及び軸受は摩耗損傷が大きいため、シン
クロールを例にとると、溶融アルミニウムめっき浴中で
は４日、溶融亜鉛めっき浴中では７日ほど連続運転する
とロール軸及び軸受の摩耗によりロール軸と軸受間のが
たが大きくなり、振動が発生して均一なめっき鋼板が得
られなくなる。従って、一旦めっき作業を中止して、ロ
ール軸及び軸受を交換しなければならない。このため生
産性は低下し、ライン停止による不良鋼板の増加や交換
費用などコスト高の原因となっていた。また、その他の
金属浴中部品でもシンクロールと同様の現象が見られ
る。
用いたロール軸及び軸受は摩耗損傷が大きいため、シン
クロールを例にとると、溶融アルミニウムめっき浴中で
は４日、溶融亜鉛めっき浴中では７日ほど連続運転する
とロール軸及び軸受の摩耗によりロール軸と軸受間のが
たが大きくなり、振動が発生して均一なめっき鋼板が得
られなくなる。従って、一旦めっき作業を中止して、ロ
ール軸及び軸受を交換しなければならない。このため生
産性は低下し、ライン停止による不良鋼板の増加や交換
費用などコスト高の原因となっていた。また、その他の
金属浴中部品でもシンクロールと同様の現象が見られ
る。
【０００４】上記従来技術は、適切な材料やプロセス技
術の選定に関して十分な配慮がなされておらず、その結
果として所要の寿命を得ることが出来なかったり、セラ
ミックスやサーメットのような耐食性に優れた材料も実
用化にいたっていない現状である。従って、鉄基金属材
料である軸や軸受に溶融金属中で耐食・耐摩耗性に優
れ、剥離しない安定な表面被膜を如何にして付けるかが
工業的に重要な課題である。しかし、一般にロールとし
て用いられている鉄鋼材料をセラミックスやサーメット
で被覆することは難しい。すなわち、これらの課題を解
決するためには材料の特性を考慮し、信頼性の高い表面
被覆法が必要となる。
術の選定に関して十分な配慮がなされておらず、その結
果として所要の寿命を得ることが出来なかったり、セラ
ミックスやサーメットのような耐食性に優れた材料も実
用化にいたっていない現状である。従って、鉄基金属材
料である軸や軸受に溶融金属中で耐食・耐摩耗性に優
れ、剥離しない安定な表面被膜を如何にして付けるかが
工業的に重要な課題である。しかし、一般にロールとし
て用いられている鉄鋼材料をセラミックスやサーメット
で被覆することは難しい。すなわち、これらの課題を解
決するためには材料の特性を考慮し、信頼性の高い表面
被覆法が必要となる。
【０００５】本発明の目的はロール軸及び軸受の耐食／
耐摩耗性を向上させ、溶融金属浴用ロール軸及び軸受の
長寿命化を図り、ダウンタイムを減らし、生産性の向上
及び鋼板の不良を削減することが可能な連続溶融金属め
っき装置を提供することにある。
耐摩耗性を向上させ、溶融金属浴用ロール軸及び軸受の
長寿命化を図り、ダウンタイムを減らし、生産性の向上
及び鋼板の不良を削減することが可能な連続溶融金属め
っき装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めには、溶融金属浴中で軸受に支持されて回転するロー
ルを備えた溶融金属めっき装置において、前記ロールの
軸及び軸受の摺動部が溶融金属に対して耐食性があり、
しかも溶融金属に濡れて摩擦係数が低い材料あるいは、
固体潤滑性の有る材料を用いることが必要となる。これ
らの課題を解決するための手段として固体潤滑性の有る
セラミックスや金属とセラミックスを混ぜ合わせたサー
メットが有力である。しかし、セラミックスやサーメッ
トは金属に比較して熱膨張係数が小さいため、一般に溶
融金属めっきロールとして用いられている鉄鋼材料の表
面を直接被覆することは難しい。従って、鉄基金属材料
と接する部分には物理的性質の類似した金属質無機材料
が必要である。傾斜機能材料の概念は多くの文献に紹介
されている［例えば、下田信之：傾斜機能材料，Ｎo.７
（１９８９）１，新野正之ほか：傾斜機能材料の生い立
ちと成長，月刊ニューセラミックス，２（１９８９），
５］が、溶融金属中で滑り軸受として使用可能な構造の
ものは見当らない。従って、上記の課題は、鉄基の金属
であるロール軸部の表面を複数の機能を有する無機材料
で被覆したロールを備えた連続溶融金属めっき装置によ
って達成される。
めには、溶融金属浴中で軸受に支持されて回転するロー
ルを備えた溶融金属めっき装置において、前記ロールの
軸及び軸受の摺動部が溶融金属に対して耐食性があり、
しかも溶融金属に濡れて摩擦係数が低い材料あるいは、
固体潤滑性の有る材料を用いることが必要となる。これ
らの課題を解決するための手段として固体潤滑性の有る
セラミックスや金属とセラミックスを混ぜ合わせたサー
メットが有力である。しかし、セラミックスやサーメッ
トは金属に比較して熱膨張係数が小さいため、一般に溶
融金属めっきロールとして用いられている鉄鋼材料の表
面を直接被覆することは難しい。従って、鉄基金属材料
と接する部分には物理的性質の類似した金属質無機材料
が必要である。傾斜機能材料の概念は多くの文献に紹介
されている［例えば、下田信之：傾斜機能材料，Ｎo.７
（１９８９）１，新野正之ほか：傾斜機能材料の生い立
ちと成長，月刊ニューセラミックス，２（１９８９），
５］が、溶融金属中で滑り軸受として使用可能な構造の
ものは見当らない。従って、上記の課題は、鉄基の金属
であるロール軸部の表面を複数の機能を有する無機材料
で被覆したロールを備えた連続溶融金属めっき装置によ
って達成される。
【０００７】上記の課題はまた、鉄基金属材料と接触す
る部分は非金属質無機材料で緻密質の高強度機能、溶融
金属と接触する部分は非金属質無機材料で多孔質の高潤
滑機能を有することによっても達成される。
る部分は非金属質無機材料で緻密質の高強度機能、溶融
金属と接触する部分は非金属質無機材料で多孔質の高潤
滑機能を有することによっても達成される。
【０００８】上記の課題はまた、溶融金属と接する多孔
質部分に溶融金属中で低摩擦である潤滑剤を含浸させた
ことによっても達成される。
質部分に溶融金属中で低摩擦である潤滑剤を含浸させた
ことによっても達成される。
【０００９】上記の課題はまた、非金属質無機材料のマ
トリックスがアルミナ，ジルコニア，炭化珪素，窒化珪
素，窒化硼素，窒化アルミ及びサイアロンの少なくとも
１種を有することによっても達成される。
トリックスがアルミナ，ジルコニア，炭化珪素，窒化珪
素，窒化硼素，窒化アルミ及びサイアロンの少なくとも
１種を有することによっても達成される。
【００１０】上記の課題はまた、非金属質無機材料のマ
トリックス中にマトリックスと異なる非金属質無機材料
の粒子，ウイスカーまたは繊維を分散したことによって
も達成される。
トリックス中にマトリックスと異なる非金属質無機材料
の粒子，ウイスカーまたは繊維を分散したことによって
も達成される。
【００１１】上記の課題はまた、溶融金属に濡れる金属
材料で、かつ、非金属質無機材料のマトリックスの焼結
温度よりも融点が高い粒子，ウイスカーまたは繊維を分
散したことによっても達成される。
材料で、かつ、非金属質無機材料のマトリックスの焼結
温度よりも融点が高い粒子，ウイスカーまたは繊維を分
散したことによっても達成される。
【００１２】上記の課題はまた、鉄基金属材料の表面を
摺動時に自己潤滑性を有する化合物を生成する前駆体を
含有する無機質の材料で被覆したことによっても達成さ
れる。
摺動時に自己潤滑性を有する化合物を生成する前駆体を
含有する無機質の材料で被覆したことによっても達成さ
れる。
【００１３】上記の課題はまた、前駆体としては、Ｔ
ｉ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｖ，Ｔａ，Ｃｒの硼化物または炭化物
の１種以上を用い、摺動時の表面反応により、溶融金属
の酸化物とＴｉ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｖ，Ｔａ，Ｃｒの酸化物
の１種以上の複酸化物である自己潤滑性化合物が生成す
ることによっても達成される。
ｉ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｖ，Ｔａ，Ｃｒの硼化物または炭化物
の１種以上を用い、摺動時の表面反応により、溶融金属
の酸化物とＴｉ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｖ，Ｔａ，Ｃｒの酸化物
の１種以上の複酸化物である自己潤滑性化合物が生成す
ることによっても達成される。
【００１４】上記の課題はまた、溶融金属が、Ｚｎ，Ａ
ｌの１種以上を含有することによっても達成される。
ｌの１種以上を含有することによっても達成される。
【００１５】
【作用】図１は、溶融金属に接する製品及び部品の概略
を示す。すなわち、ストリップに溶融金属めっきを連続
的に施す設備においてはスナウト１を経て供給されるス
トリップ２はめっき浴槽３の中でシンクロール４により
方向を変えられ、サポートロール５によりストリップの
動きが安定させられる。更に、めっき浴６から引き出さ
れたストリップはワイピングノズル７により、めっき厚
みが調整される。溶融金属めっき浴中で使用されるサポ
ートロール及びシンクロールのロール軸８及びロール軸
受９は溶融金属により潤滑されるのでロール軸受は滑り
軸受が最も普及した構造となっている。
を示す。すなわち、ストリップに溶融金属めっきを連続
的に施す設備においてはスナウト１を経て供給されるス
トリップ２はめっき浴槽３の中でシンクロール４により
方向を変えられ、サポートロール５によりストリップの
動きが安定させられる。更に、めっき浴６から引き出さ
れたストリップはワイピングノズル７により、めっき厚
みが調整される。溶融金属めっき浴中で使用されるサポ
ートロール及びシンクロールのロール軸８及びロール軸
受９は溶融金属により潤滑されるのでロール軸受は滑り
軸受が最も普及した構造となっている。
【００１６】一般に、これらのロールは長時間、連続運
転されるので軸や軸受は溶融金属による侵食とストリッ
プに張力が与えられているための荷重による機械的摩耗
が生ずる。侵食や摩耗が進むとロール軸や軸受間のがた
が大きくなり、ストリップ走行中に振動が起こり、安定
した作業が出来なくなる。従って、ロール軸及び軸受間
のがたを防止することは連続的にめっき作業を行うため
の重要な課題である。本発明は、鉄基金属材料の軸及び
軸受の少なくとも何れかの摺動部の表面を複数の機能を
有する無機材料で被覆したことを特徴とするロールを備
えた連続溶融金属めっき装置である。本発明の第１の基
本概念を図２に示す。すなわち、鉄基金属材料との接触
部近傍には強度機能をになう緻密質の非金属質無機材
料、溶融金属と接する部分には潤滑機能を有する非金属
質無機材料とすることであり、これにより信頼性の高い
低摩擦・低摩耗の浴中摺動材が得られる。また、本発明
の第２の基本概念を図３に示す。すなわち、鉄基金属材
料の表面を摺動時に自己潤滑性を有する化合物を生成す
る非金属質無機物の前駆体を含有する非金属質無機材料
で被覆することであり、前駆体は摺動面で溶融金属と反
応して自己潤滑性有する化合物を生成する。前駆体は高
強度材であるため、１つの層内に実質的に２つの機能を
有する非金属質無機材料が存在することにより信頼性の
高い低摩擦・低摩耗の浴中摺動材が得られる。
転されるので軸や軸受は溶融金属による侵食とストリッ
プに張力が与えられているための荷重による機械的摩耗
が生ずる。侵食や摩耗が進むとロール軸や軸受間のがた
が大きくなり、ストリップ走行中に振動が起こり、安定
した作業が出来なくなる。従って、ロール軸及び軸受間
のがたを防止することは連続的にめっき作業を行うため
の重要な課題である。本発明は、鉄基金属材料の軸及び
軸受の少なくとも何れかの摺動部の表面を複数の機能を
有する無機材料で被覆したことを特徴とするロールを備
えた連続溶融金属めっき装置である。本発明の第１の基
本概念を図２に示す。すなわち、鉄基金属材料との接触
部近傍には強度機能をになう緻密質の非金属質無機材
料、溶融金属と接する部分には潤滑機能を有する非金属
質無機材料とすることであり、これにより信頼性の高い
低摩擦・低摩耗の浴中摺動材が得られる。また、本発明
の第２の基本概念を図３に示す。すなわち、鉄基金属材
料の表面を摺動時に自己潤滑性を有する化合物を生成す
る非金属質無機物の前駆体を含有する非金属質無機材料
で被覆することであり、前駆体は摺動面で溶融金属と反
応して自己潤滑性有する化合物を生成する。前駆体は高
強度材であるため、１つの層内に実質的に２つの機能を
有する非金属質無機材料が存在することにより信頼性の
高い低摩擦・低摩耗の浴中摺動材が得られる。
【００１７】
【実施例】以下、本発明を実施するに当って行った実験
及び実施例について述べる。
及び実施例について述べる。
【００１８】［実施例１］SUS316L 製の試験用ロール軸
（直径６０mm、長さ５０mm）と半径３０mmの面を有する
軸受を製作し、それぞれの摺動面に減圧プラズマ溶射法
により２層から成る非金属質無機材料被膜を形成した。
第１層を形成する前に、母材との熱膨張係数が近似して
いる金属質無機材料であるＮｉ−１５Ｃｒ−１５Ａｌ2
Ｏ3で下地を減圧プラズマ溶射法で形成した。第１層は
Ａｌ2Ｏ3−５ＳｉＣ(直径０.５μｍの粒子）−１５Ｓｉ
Ｃ（直径０.５μｍ ，長さ１０μｍのウイスカー）で非
金属質無機材料を非金属質無機粒子及び非金属質無機繊
維で高強度化している。第２層はＡｌ2Ｏ3で非金属質無
機材料で１０〜２０μｍの気孔が約２５vol％ 存在する
多孔質材である。これらは、それぞれの粉末を３個のフ
ィーダを有する単一のトーチを用いて送給し、減圧プラ
ズマ溶射法により形成された。下地は１００μｍ、第１
層は１５０μｍ、第２層は２５０μｍの厚みを目標とし
た。また、各層間の約２０μｍは各層の成分が混じり合
い、急激な成分変化が生じないように２個のフィーダか
ら同時に粉末を送給した。更に、ペースト状カーボンの
中に試験片を浸漬し、９.８kg／cm2 の圧力をかけて被
膜に連結して存在する開気孔にカーボンを加圧含浸し
た。評価は４７０℃の溶融亜鉛中で周速度２５ｍ／min
、面圧７kg／cm2 の条件で摺動させた際の軸と軸受間
の摩擦係数及び軸受の摩耗量を測定した。また、比較の
ために、軸はサイアロンセラミックスを用い、軸受側に
母材、第１層まで、第２層まで及び第１層を付けないで
第２層の被膜を形成したがカーボン含浸をしなかったも
のについても測定した。その結果を表１に示す。すなわ
ち、本発明の方法では、低摩擦係数、低摩耗を示し金属
浴中軸受として望ましい特性を示した。しかし、母材で
ある金属は、摩擦係数は小さいが腐食によると思われる
摩耗が多い。また、第１層及び第２層のセラミックスは
摩擦係数が大きく、摩耗も多い。更に、第１層を付けな
いで第２層の被覆を形成したものは被膜に割れ及び剥離
が生じ、母材である金属の腐食摩耗も生じた。従って、
高潤滑性を示す第２層の下に高強度を示す第１層がある
ことは不可欠である。また、被膜の形成方法は異なる
が、マトリックスがアルミナ以外にジルコニア，炭化珪
素，窒化珪素，窒化硼素，窒化アルミ及びサイアロンを
用いても、更に、これらにの材料を混合しても同様の結
果が得られた。
（直径６０mm、長さ５０mm）と半径３０mmの面を有する
軸受を製作し、それぞれの摺動面に減圧プラズマ溶射法
により２層から成る非金属質無機材料被膜を形成した。
第１層を形成する前に、母材との熱膨張係数が近似して
いる金属質無機材料であるＮｉ−１５Ｃｒ−１５Ａｌ2
Ｏ3で下地を減圧プラズマ溶射法で形成した。第１層は
Ａｌ2Ｏ3−５ＳｉＣ(直径０.５μｍの粒子）−１５Ｓｉ
Ｃ（直径０.５μｍ ，長さ１０μｍのウイスカー）で非
金属質無機材料を非金属質無機粒子及び非金属質無機繊
維で高強度化している。第２層はＡｌ2Ｏ3で非金属質無
機材料で１０〜２０μｍの気孔が約２５vol％ 存在する
多孔質材である。これらは、それぞれの粉末を３個のフ
ィーダを有する単一のトーチを用いて送給し、減圧プラ
ズマ溶射法により形成された。下地は１００μｍ、第１
層は１５０μｍ、第２層は２５０μｍの厚みを目標とし
た。また、各層間の約２０μｍは各層の成分が混じり合
い、急激な成分変化が生じないように２個のフィーダか
ら同時に粉末を送給した。更に、ペースト状カーボンの
中に試験片を浸漬し、９.８kg／cm2 の圧力をかけて被
膜に連結して存在する開気孔にカーボンを加圧含浸し
た。評価は４７０℃の溶融亜鉛中で周速度２５ｍ／min
、面圧７kg／cm2 の条件で摺動させた際の軸と軸受間
の摩擦係数及び軸受の摩耗量を測定した。また、比較の
ために、軸はサイアロンセラミックスを用い、軸受側に
母材、第１層まで、第２層まで及び第１層を付けないで
第２層の被膜を形成したがカーボン含浸をしなかったも
のについても測定した。その結果を表１に示す。すなわ
ち、本発明の方法では、低摩擦係数、低摩耗を示し金属
浴中軸受として望ましい特性を示した。しかし、母材で
ある金属は、摩擦係数は小さいが腐食によると思われる
摩耗が多い。また、第１層及び第２層のセラミックスは
摩擦係数が大きく、摩耗も多い。更に、第１層を付けな
いで第２層の被覆を形成したものは被膜に割れ及び剥離
が生じ、母材である金属の腐食摩耗も生じた。従って、
高潤滑性を示す第２層の下に高強度を示す第１層がある
ことは不可欠である。また、被膜の形成方法は異なる
が、マトリックスがアルミナ以外にジルコニア，炭化珪
素，窒化珪素，窒化硼素，窒化アルミ及びサイアロンを
用いても、更に、これらにの材料を混合しても同様の結
果が得られた。
【００１９】
【表１】
【００２０】［実施例２］SUS316L 製の試験用ロール軸
（直径６０mm，長さ５０mm）と半径３０mmの面を有する
軸受を製作し、それぞれの摺動面に減圧プラズマ溶射法
により２層から成る無機材料被膜を形成した。下地はＮ
ｉ−１５Ｃｒ−１５Ａｌ2Ｏ3（直径５μｍの粒子）で母
材との熱膨張係数が近似している金属質無機材料であ
る。第１層はＡｌ2Ｏ3(直径５μｍの粒子）−５ＳｉＣ
（直径０.５μｍの粒子）−１５ＳｉＣ（直径０.５μｍ
，長さ１０μｍのウイスカー）で非金属質無機材料を
非金属質無機粒子及び非金属質無機繊維で高強度化して
いる。第２層はＡｌ2Ｏ3（直径１０μｍの粒子）−２０
Ｗ（直径１５μｍの粒子）で非金属質無機材料を溶融金
属と濡れ、しかもＡｌ2Ｏ3より高融点のＷ粒子で低摩擦
化を図っている。これらの被膜は、それぞれの粉末を３
個のフィーダを有する単一のトーチを用いて送給し、減
圧プラズマ溶射法により形成された。下地は１００μ
ｍ、第１層は１５０μｍ、第２層は２５０μｍの厚みを
目標とした。また、各層間の約２０μｍは各層の成分が
混じり合い、急激な成分変化が生じないように２個のフ
ィーダから同時に粉末を送給した。
（直径６０mm，長さ５０mm）と半径３０mmの面を有する
軸受を製作し、それぞれの摺動面に減圧プラズマ溶射法
により２層から成る無機材料被膜を形成した。下地はＮ
ｉ−１５Ｃｒ−１５Ａｌ2Ｏ3（直径５μｍの粒子）で母
材との熱膨張係数が近似している金属質無機材料であ
る。第１層はＡｌ2Ｏ3(直径５μｍの粒子）−５ＳｉＣ
（直径０.５μｍの粒子）−１５ＳｉＣ（直径０.５μｍ
，長さ１０μｍのウイスカー）で非金属質無機材料を
非金属質無機粒子及び非金属質無機繊維で高強度化して
いる。第２層はＡｌ2Ｏ3（直径１０μｍの粒子）−２０
Ｗ（直径１５μｍの粒子）で非金属質無機材料を溶融金
属と濡れ、しかもＡｌ2Ｏ3より高融点のＷ粒子で低摩擦
化を図っている。これらの被膜は、それぞれの粉末を３
個のフィーダを有する単一のトーチを用いて送給し、減
圧プラズマ溶射法により形成された。下地は１００μ
ｍ、第１層は１５０μｍ、第２層は２５０μｍの厚みを
目標とした。また、各層間の約２０μｍは各層の成分が
混じり合い、急激な成分変化が生じないように２個のフ
ィーダから同時に粉末を送給した。
【００２１】評価は４７０℃の溶融亜鉛中で周速度２５
ｍ／min，面圧７kg／cm2の条件で摺動させた際の軸と軸
受間の摩擦係数及び軸受の摩耗量を測定した。本試験結
果により得られた摩擦係数は０.１１ で摩耗はほとんど
検出されなかった。また、６２０℃の溶融亜鉛−アルミ
の混合浴及び７２０℃のアルミ浴でも評価したが溶融亜
鉛浴と同様の結果が得られた。更に、Ｗの代わりにＭｏ
を添加しても同様の結果が得られた。
ｍ／min，面圧７kg／cm2の条件で摺動させた際の軸と軸
受間の摩擦係数及び軸受の摩耗量を測定した。本試験結
果により得られた摩擦係数は０.１１ で摩耗はほとんど
検出されなかった。また、６２０℃の溶融亜鉛−アルミ
の混合浴及び７２０℃のアルミ浴でも評価したが溶融亜
鉛浴と同様の結果が得られた。更に、Ｗの代わりにＭｏ
を添加しても同様の結果が得られた。
【００２２】［実施例３］SUS316L 製の試験用ロール軸
（直径６０mm，長さ５０mm）と半径３０mmの面を有する
軸受を製作し、それぞれの摺動面に減圧プラズマ溶射法
により摺動時に自己潤滑性を有する化合物を生成する前
駆体を含有する無機質の材料で被覆した。溶射材として
は平均粒径１７μｍのＡｌ2Ｏ3に表２に示す平均粒径５
μｍの前駆体である非金属無機粒子を２０vol％ 添加
し、メタノール中で湿式混合した。まず、試験用ロール
軸を７５０℃加熱し、下地としてＮｉ−２０Ｃｒ合金を
約100μｍ溶射した。次に、混合粉を約４００μｍ溶射
した。
（直径６０mm，長さ５０mm）と半径３０mmの面を有する
軸受を製作し、それぞれの摺動面に減圧プラズマ溶射法
により摺動時に自己潤滑性を有する化合物を生成する前
駆体を含有する無機質の材料で被覆した。溶射材として
は平均粒径１７μｍのＡｌ2Ｏ3に表２に示す平均粒径５
μｍの前駆体である非金属無機粒子を２０vol％ 添加
し、メタノール中で湿式混合した。まず、試験用ロール
軸を７５０℃加熱し、下地としてＮｉ−２０Ｃｒ合金を
約100μｍ溶射した。次に、混合粉を約４００μｍ溶射
した。
【００２３】混合粉の溶射層を半径方向断面で観察結
果、下地に均一に形成されており、また、前駆体として
混合した非金属質無機粒子はそのままの形状でＡｌ2Ｏ3
に分散していることを確認した。
果、下地に均一に形成されており、また、前駆体として
混合した非金属質無機粒子はそのままの形状でＡｌ2Ｏ3
に分散していることを確認した。
【００２４】
【表２】
【００２５】評価は４７０℃の溶融亜鉛中で周速度２５
ｍ／min，面圧７kg／cm2の条件で軸、軸受とも同じ材料
の組合せとし、摺動させた際の軸と軸受間の摩擦係数及
び軸受の摩耗量を測定した。本試験結果により得られた
摩擦係数は表２に示す如くで０.０６〜０.１１と小さ
く、また、摩耗はほとんど検出されなかった。更に、摺
動試験後に各々の試験面をＥＰＭＡ及びＸ線回折により
調べた結果、表２に示す低摩擦係数の自己潤滑性化合物
が生成していることを確認した。
ｍ／min，面圧７kg／cm2の条件で軸、軸受とも同じ材料
の組合せとし、摺動させた際の軸と軸受間の摩擦係数及
び軸受の摩耗量を測定した。本試験結果により得られた
摩擦係数は表２に示す如くで０.０６〜０.１１と小さ
く、また、摩耗はほとんど検出されなかった。更に、摺
動試験後に各々の試験面をＥＰＭＡ及びＸ線回折により
調べた結果、表２に示す低摩擦係数の自己潤滑性化合物
が生成していることを確認した。
【００２６】
【発明の効果】本発明によれば溶融金属めっき浴中で使
用されるロール軸及び軸受の表面に低摩擦・摩耗、高信
頼性を有するセラミックス被膜を形成することが出来
る。本発明により鉄鋼製のロール軸及び軸受にセラミッ
クス被膜を形成したシンクロール及びサポートロールを
使用することによりロール交換頻度の減少、生産性の向
上、不良の低減効果がある。
用されるロール軸及び軸受の表面に低摩擦・摩耗、高信
頼性を有するセラミックス被膜を形成することが出来
る。本発明により鉄鋼製のロール軸及び軸受にセラミッ
クス被膜を形成したシンクロール及びサポートロールを
使用することによりロール交換頻度の減少、生産性の向
上、不良の低減効果がある。
【図１】本発明の一実施例である溶融金属めっき装置の
模式図。
模式図。
【図２】本発明の一実施例である非金属質無機材料のマ
トリックスを示す模式図。
トリックスを示す模式図。
【図３】本発明の他の実施例である非金属質無機材料の
マトリックスを示す模式図。
マトリックスを示す模式図。
１…スナウト、２…ストリップ、３…めっき浴槽、４…
シンクロール、５…サポートロール、６…めっき浴、７
…ワイピングノズル、８…ロール軸、９…ロール軸受、
１０…母材（鉄基金属）、１１…高強度非金属質無機材
料、１２…高潤滑性非金属質無機材料、１３…開気孔、
１４…閉気孔、１５…高強度非金属質無機繊維、１６…
高強度非金属質無機粒子、１７…高強度非金属質無機化
合物（前駆体）、１８…自己潤滑性非金属質無機化合
物。
シンクロール、５…サポートロール、６…めっき浴、７
…ワイピングノズル、８…ロール軸、９…ロール軸受、
１０…母材（鉄基金属）、１１…高強度非金属質無機材
料、１２…高潤滑性非金属質無機材料、１３…開気孔、
１４…閉気孔、１５…高強度非金属質無機繊維、１６…
高強度非金属質無機粒子、１７…高強度非金属質無機化
合物（前駆体）、１８…自己潤滑性非金属質無機化合
物。
Claims (9)
- 【請求項１】溶融金属中で軸受に支持されて回転する鉄
基金属材料のロールを備えた溶融金属めっき装置におい
て、前記ロールの少なくとも軸または軸受の摺動部の表
面を高強度及び高潤滑機能を有する非金属質無機材料で
被覆したことを特徴とするロールを備えた連続溶融金属
めっき装置。 - 【請求項２】請求項１に記載の該非金属質無機材料が、
鉄基金属材料と接触する部分は緻密質の高強度機能を有
し、溶融金属と接触する部分は多孔質の高潤滑機能を有
することを特徴とするロールを備えた連続溶融金属めっ
き装置。 - 【請求項３】請求項２に記載の該非金属質無機材料が、
溶融金属と接する多孔質部分に溶融金属中で低摩擦であ
る潤滑剤を含浸させたことを特徴とするロールを備えた
連続溶融金属めっき装置。 - 【請求項４】請求項１から３のいずれかに記載の該非金
属質無機材料のマトリックスがアルミナ，ジルコニア，
炭化珪素，窒化珪素，窒化硼素，窒化アルミ及びサイア
ロンの少なくとも１種以上を有することを特徴とするロ
ールを備えた連続溶融金属めっき装置。 - 【請求項５】請求項１から４のいずれかに記載の該非金
属質無機材料のマトリックス中にマトリックスと異なる
非金属質無機材料の粒子，ウイスカーまたは繊維を分散
したことを特徴とするロールを備えた連続溶融金属めっ
き装置。 - 【請求項６】請求項５に記載の連続溶融金属めっき装置
であって、溶融金属に濡れる金属材料で、かつ、非金属
質無機材料のマトリックスよりも融点の高い粒子，ウイ
スカーまたは繊維を分散したことを特徴とするロールを
備えた連続溶融金属めっき装置。 - 【請求項７】鉄基金属材料の表面を摺動時に自己潤滑性
を有する化合物を生成する前駆体を含有する非金属質無
機材料で被覆したことを特徴とするロールを備えた連続
溶融金属めっき装置。 - 【請求項８】請求項７に記載の該前駆体が、Ｔｉ，Ｚ
ｒ，Ｎｂ，Ｖ，Ｔａ，Ｃｒの硼化物または炭化物の１種
以上を用い、摺動時の表面反応により、溶融金属の酸化
物とＴｉ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｖ，Ｔａ，Ｃｒの酸化物の１種
以上の複酸化物である自己潤滑性化合物が生成すること
を特徴とするロールを備えた連続溶融金属めっき装置。 - 【請求項９】請求項１から８のいずれかに記載の該溶融
金属が、Ｚｎ，Ａｌの１種以上を含有することを特徴と
する連続溶融金属めっき装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7001703A JPH08188860A (ja) | 1995-01-10 | 1995-01-10 | 連続溶融金属めっき装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7001703A JPH08188860A (ja) | 1995-01-10 | 1995-01-10 | 連続溶融金属めっき装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08188860A true JPH08188860A (ja) | 1996-07-23 |
Family
ID=11508916
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7001703A Pending JPH08188860A (ja) | 1995-01-10 | 1995-01-10 | 連続溶融金属めっき装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08188860A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011010400A1 (ja) * | 2009-07-22 | 2011-01-27 | 日鉄ハード株式会社 | 耐溶融金属部材および耐溶融金属部材の製造方法 |
| WO2019176586A1 (ja) * | 2018-03-16 | 2019-09-19 | 株式会社シンク・ラボラトリー | シリンダ体メッキ装置用集電部材及びメッキ装置 |
-
1995
- 1995-01-10 JP JP7001703A patent/JPH08188860A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011010400A1 (ja) * | 2009-07-22 | 2011-01-27 | 日鉄ハード株式会社 | 耐溶融金属部材および耐溶融金属部材の製造方法 |
| JP5647608B2 (ja) * | 2009-07-22 | 2015-01-07 | 日鉄住金ハード株式会社 | 耐溶融金属部材および耐溶融金属部材の製造方法 |
| WO2019176586A1 (ja) * | 2018-03-16 | 2019-09-19 | 株式会社シンク・ラボラトリー | シリンダ体メッキ装置用集電部材及びメッキ装置 |
| KR20200110457A (ko) * | 2018-03-16 | 2020-09-23 | 가부시키가이샤 씽크. 라보라토리 | 실린더 바디 도금 장치용 집전부재 및 도금 장치 |
| JPWO2019176586A1 (ja) * | 2018-03-16 | 2020-10-22 | 株式会社シンク・ラボラトリー | シリンダ体メッキ装置用集電部材及びメッキ装置 |
| CN111868309A (zh) * | 2018-03-16 | 2020-10-30 | 株式会社新克 | 缸体镀覆装置用集电构件以及镀覆装置 |
| CN111868309B (zh) * | 2018-03-16 | 2021-06-18 | 株式会社新克 | 缸体镀覆装置用集电构件以及镀覆装置 |
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