JPH10110253A

JPH10110253A - 電気めっき用コンダクターロールおよびその製造方法

Info

Publication number: JPH10110253A
Application number: JP26469496A
Authority: JP
Inventors: Yoshio Harada; 良夫原田; Kenichi Hara; 謙一原; Atsushi Yamamoto; 厚山本
Original assignee: Tocalo Co Ltd
Current assignee: Tocalo Co Ltd
Priority date: 1996-10-04
Filing date: 1996-10-04
Publication date: 1998-04-28
Anticipated expiration: 2016-10-04
Also published as: JP3042836B2

Abstract

(57)【要約】【課題】低通電抵抗を示し、耐食性と耐磨耗性との両方
の特性に優れる炭化物サーメット溶射皮膜つきコンダク
ターロールを開発すること。【解決手段】金属製ロールの表面に、WCとTiC, NbCおよ
びTaC のうちから選ばれるいずれか１種以上の炭化物の
複合炭化物に、Cr, Ni, Cr−Ni合金, Cr−Co合金のうち
から選ばれるいずれか１種以上の金属成分を添加してな
る複合炭化物サーメットの粉末材料を溶射熱源中で秒速
250ｍ以上の飛行速度条件で溶射皮膜を形成したことを
特徴とする電気めっき用コンダクターロール。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鋼板などの連続電
気めっき装置に用いられるコンダクターロールにかか
り、とくに耐食性と耐磨耗性の両方の特性に優れる電気
めっき用コンダクターロールと、その製造方法に関する
ものである。本発明にかかる上記コンダクターロール
は、水溶液や溶融塩などを電解質とする電解洗浄、陽極
酸化、電解スケール処理、電解研磨などの電気化学工業
の分野で用いられるコンダクターロールにも適用可能で
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来、電気めっき装置に用いられるコン
ダクターロールとしては、(1) 特開昭58−102838号公
報、特開昭58−133398号公報、特開昭62−6756号公報な
どに見られるような通電性に優れた銅および銅合金、ハ
ステロイＣ合金のような耐食性に優れた材料を使うも
の、(2) 特開昭51−28511 号公報、特開昭58−221298号
公報などに見られるような、ロール表面にCu, Ni−Ｗ合
金、Ni−Ｐ合金などの電気めっき皮膜もしくは無電解め
っき皮膜を形成したもの、(3) 特開昭60−46395 号公報
に開示のように、ロール表面にCuまたはCu合金の電気め
っき皮膜を形成した後、その上にCo−Mo−Cr合金の溶射
皮膜を形成したり、また、特開平４−346693号公報のよ
うにロール表面にNiおよびその合金、もしくはCoおよび
その合金の電気めっき皮膜を処理した後、その上に２〜
20wt％Co−80〜92wt％WCサーメット溶射皮膜を形成する
ことにより、電気めっき皮膜と溶射皮膜を積層すること
によって耐食性と耐磨耗性を付与したもの、(4) 特開平
１−198460号公報、特開平２−4952号公報などに見られ
るように、ロール表面に耐食性および耐磨耗性材料を、
実質的に酸素を含まない雰囲気中で溶射して皮膜形成し
たもの、(5) その他、特開平１−177389号公報のように
耐食性合金を溶接肉盛りしたロール、特開平１−208406
号公報のように耐食性, 耐磨耗性合金粉末を用いてロー
ル本体を形成した後、これをＨＩＰ処理 (熱間静水圧加
圧処理) したもの、などが使用されている。

【０００３】しかし、上記の各先行技術については、以
下に示すような欠点や課題があり、その解決策が望まれ
ている。のロール材質に関しては、銅およびその合金は通電性
は良好であるが、耐食性, 耐磨耗性に乏しく、また、耐
食性に優れたNi基合金 (例えば、ハステロイＣ合金：16
Cr−４Ｗ−５Fe−17Mo−残Ni) は、高価であるうえ軟質
(ビッカース硬さ200 前後) で耐磨耗性が悪いという問
題点がある。のロール表面にNiまたはCr電気めっきを施したもの
は、膜厚が薄いうえ、酸性のめっき液に腐食されやすい
という問題点がある。のNiおよびその合金やCoおよびその合金を電気めっき
した後、その上に耐磨耗性を有する硬質の炭化物サーメ
ット (WC−Co系) を溶射被覆したものは、耐磨耗性は優
れているものの、溶射皮膜の気孔部を通して侵入した酸
性のめっき液によって、アンダーコートの電気めっき膜
が腐食されるため、長期間の使用に耐えないという問題
点がある。の実質的に酸素を含まない雰囲気中で溶射する方法で
は、溶射皮膜の貫通気孔が著しく減少するため、皮膜材
料が保有する耐食性および耐磨耗性を比較的良く発揮さ
せることができる利点がある。しかし、実質的に酸素を
含まない雰囲気を構成する装置が高価であり、また装置
の大きさに制約があるため、大型ロールに対し成膜でき
ないなどの問題点がある。の耐食性、耐磨耗性合金の肉盛溶接は、肉盛ビードの
形状が鋼板のめっき面に転写され易く、製品の不良率が
増加する欠点がある。その他、ＨＩＰ処理ロールは、製
造コストが高く、実用化が困難であるなどの問題点が知
られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
各従来技術が抱えている下記の欠点、問題点を解消でき
る技術を開発することにあり、とくに普通の炭化物のサ
ーメットを溶射した従来のコンダクターロールの上述し
た技術的課題、即ち、耐食性と耐磨耗性のいずれかが劣
るという欠点を克服することにある。また、本発明の目
的は、新規な溶射技術の適用によって低通電抵抗皮膜を
確実に施工するための方法を提案することにある。すな
わち、 (1) ロール表面に形成した、WC, Cr₃C₂, TiC, NbC, TaC
などの炭化物とCo, Ni, Crなどの金属を混合 (含両成分
を焼成後粉砕) した炭化物サーメットの皮膜は、めっき
液に対して炭化物特有の化学的安定性と硬度とを示すこ
とから、耐磨耗性, 耐食性皮膜としての性能を発揮する
ことが期待できる。しかしながら、昨今の電気めっき処
理は、生産性の向上のため、めっき液に大電流を流す必
要から、低ｐＨ化の傾向がある。そのために、めっき液
の腐食度が非常に強く、従来の単一の炭化物からなる普
通の炭化物サーメット溶射皮膜では十分な耐食性が維持
できなくなっている。 (2) また、従来の方法によって大気中で成膜された炭化
物サーメット溶射皮膜は、多数の貫通気孔が存在してい
るため、めっき液が内部に侵入することによってロール
母材の腐食が進行し、その結果として、溶射皮膜と母材
との結合力がなくなって皮膜の剥離が起こる。 (3) 上記(2) の腐食現象を防止するため、アンダーコー
トとして耐食性を有する電気めっきを施工し (例えば、
特開昭60−46395 号公報、特開平４−346693号公報) 、
その上に溶射皮膜を被覆する方法があるが、プロセスの
異なる表面処理皮膜を重ねることはコストアップとなる
ほか、電気めっき皮膜面に溶射皮膜を直接形成すること
が困難になるために、実施するブラスト処理によっては
電気めっき皮膜に多数の欠陥が発生する。従って、電気
めっきを施しても十分な耐食性を発揮することができな
い。 (4) その上、アンダーコートとして電気めっき皮膜を形
成したり、また、耐食合金を溶射皮膜することは、通電
抵抗の増加を招くこととなるので、好ましいものではな
い。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、前述したよう
な単体の炭化物サーメットを溶射した従来のコンダクタ
ーロールが抱えている技術的課題を、次のような考え方
の下に開発した解決手段の採用によって解決するもので
ある。 (1) 金属製基材ロール表面に溶射するための炭化物サー
メット溶射材料として、WCとTiC , NbC およびTaC のう
ちから選ばれるいずれか１種以上の炭化物との複合炭化
物粉と、Cr, Ni, Cr−Co, Cr−Niから選ばれる１種以上
の金属・合金からなる耐食性と耐磨耗性の両方の特性に
優れる複合炭化物サーメット溶射材料を用いる。 (2) 溶射は、大気中で熱源としては可燃性ガスの燃焼炎
または爆発エネルギーを用い、前記複合炭化物サーメッ
トの溶射材料粒子を大気中において熱源中の飛行速度が
240m/sec以上になる条件の下で溶射し、焼成することに
よって、めっき液の侵入径路となる気孔のない緻密な溶
射皮膜を形成させる。 (3) 溶射粒子の飛行速度を240m/sec以上に調整して形成
した溶射皮膜は、多数の炭化物粒子がロール母材表面に
突きささるため、通電抵抗が小さく、大電流による生産
性向上が容易となる。 (4) WCをTiC, NbCおよびTaC と共存させることによっ
て、WCの高硬度による耐磨耗性の向上、TiC, NbC, TaC
の高耐食性の両者の特徴を都合よく利用することができ
る。

【０００６】すなわち、本発明は、金属製ロールの表面
に、WCとTiC, NbCおよびTaC のうちから選ばれるいずれ
か１種以上の炭化物の複合炭化物に、Cr, Ni, Cr−Ni合
金,Cr−Co合金のうちから選ばれるいずれか１種以上の
金属成分を添加してなる複合炭化物サーメットの溶射皮
膜を形成したことを特徴とする電気めっき用コンダクタ
ーロールである。

【０００７】本発明において、上記複合炭化物サーメッ
トは、複合炭化物の含有量が96〜70wt％で、金属成分の
含有量が４〜35wt％のものであることが好ましい。

【０００８】本発明において、上記複合炭化物サーメッ
トの溶射皮膜中における複合炭化物は、WCが97〜60wt
％、TiC, NbCおよびTaC のうちから選ばれるいずれか１
種以上の炭化物が 1.5〜35wt％の割合で構成したものを
もちいることが好ましい。

【０００９】本発明において、金属製ロールの表面に形
成する複合炭化物サーメット溶射皮膜は、この皮膜中に
Crまたはその合金を含む場合には、サーメット溶射材料
の製造工程中もしくは溶射熱源環境中において生成す
る、Cr₃C₂, Cr₂₃C₆, Cr₇C₃などの炭化クロム系化合物を
含むことを特徴とする。

【００１０】本発明において、上記複合炭化物中には、
溶射材料の製造工程あるいは溶射熱源中において生成す
る、W₂C, W₆C_2.54, Co₃W₃C, Co₆W₆Cおよび Co₂W₄C のい
ずれか１種以上の炭化物の他、Cr₃C₂やCr₂₃C₆, Cr₇C₃
などの炭化クロム化合物を含有することを特徴とする。

【００１１】本発明において、上記複合炭化物中には、
溶射材料の製造工程中あるいは溶射熱源中において、WC
の分解によって生成するW₂C, W₆C_2.54を含むことを特徴
とする。

【００１２】次に、本発明は、金属製ロールの表面に対
し、実質的にWCとTiC およびTaC のうちから選ばれるい
ずれか１種以上の炭化物との複合炭化物に、Cr, Ni, Cr
−Co合金、Cr−Ni合金から選ばれるいずれか１種または
２種以上の金属成分を添加してなる複合炭化物サーメッ
トの溶射材料粒子 (３〜60μｍ) を、可燃性ガスの燃焼
炎もしくは可燃性ガスの爆発エネルギー熱源を用いて、
該粒子の飛行速度が秒速で240m以上になるような溶射条
件の下で溶射することを特徴とする耐食性および耐磨耗
性に優れる電気めっき用コンダクターロールの製造方法
を提案する。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明にかかる電気めっき
用コンダクターロールの表面に形成する耐食性と耐磨耗
性の両方の特性が共に優れ、かつ低通電抵抗の緻密質複
合炭化物サーメットの溶射皮膜の作用機構およびその成
膜方法について説明する。

【００１４】(1) WCとTiC, NbCおよびTaC のうちから選
ばれるいずれか１種以上の炭化物との複合炭化物；一般
に、溶射材料としての炭化物には、TiC, ZrC, HfC,VC,
NbC, WC, BC, SiC, Cr₃C₂ などがある。しかしながら、
これらの炭化物は、単独では多孔質で密着性に乏しい皮
膜しか形成できない。従って、特殊な例を除き、Co, C
r, Niなどの金属と混合した, いわゆる炭化物サーメッ
トとして成膜しているものが大部分である。一般に、炭
化物は硬質で耐磨耗性に優れているが、金属等と共存さ
せたサーメットの溶射皮膜の場合、硬さが炭化物単独の
ものと比較すると軟質化する傾向にある。発明者らの実
験によると、溶射熱源や溶射条件にもよるが、大気中で
形成した皮膜の中では、WC−Coサーメットが最も硬く、
ビッカース硬さで1000〜1300、Cr₃C₂−Ni−Crサーメッ
ト皮膜で 700〜900 の範囲にあり、それぞれの炭化物単
独の硬さに比較するとかなり低い値を示している。ただ
し、どの炭化物サーメット溶射皮膜も、金属溶射皮膜や
ロール母材に比較するとなお高硬質で、耐磨耗性は良好
であると言える。

【００１５】しかし、このような炭化物も耐食性につい
ては、まさに炭化物の種類によっても大きな差異はある
が、いずれも不十分である。例えば、１種の炭化物のみ
と金属からなる従来の炭化物サーメットでは耐食性が悪
く、従って、従来の炭化物サーメットに耐食性と耐磨耗
性を兼備させることは困難である。

【００１６】そこで、本発明では、サーメットの主成分
となる炭化物について、それを１種だけに限定して用い
るのではなく、WCとTiC, NbCおよびTaC などの炭化物と
共存させた複合炭化物を用いることに着目した。それ
は、例えばWC単体では高硬度で耐磨耗性に優れているも
のの、耐食性に乏しいという欠点に対し、もしTiC や N
bC, TaC などのように良好な耐食性を示す炭化物と複合
化させることができれば、単独のものでは得られない予
期できない効果が得られるからである。すなわち、発明
者らは、WCだけでは不足する耐食性をTiC などとの複合
化によって補償する一方、TiC やNbC, TaC単独では耐磨
耗性がやや劣る点をWCの複合化によって対処し、これら
を複合炭化物として用いることにより、めっき液に対し
て卓越した性能を示す溶射皮膜を形成させることに成功
したのである。なお、金属成分としては、Coは単独では
耐食性に乏しく、CrやNiなどの金属やCr−Co合金, Cr−
Ni合金を使用することによって、耐食性と耐磨耗性とを
兼備したサーメット溶射皮膜を得ることができる。

【００１７】本発明において用いる上記複合炭化物は、
主としてWCとTiC, NbCおよびTaC のうちのいずれか１種
以上の炭化物とからなり、他は不可避混入不純物だけで
ある。従って、WCとTiC や NbC, TaC などの炭化物から
なる複合炭化物のサーメットとは、遊離状態の炭素を含
むWC粒子とTiC, NbC, TaC 粒子との混合物中に、Cr,Ni,
Cr−Ni合金, Cr−Co合金などの粉末を添加混合した
後、900 ℃以上の高温で焼結し、その焼結品を粉砕する
ことによって得られるものであり、これを溶射用粉末材
料としたものである。

【００１８】なお、焼結条件や金属成分の種類、さらに
その添加量によっては、生成する炭化物は、例えばCrを
含有する場合、Cr₃C₂, Cr₂₃C₆, Cr₇C₃などが生成する
が、いずれの炭化物も本発明の目的に適うものであっ
て、使用可能である。この意味において、本発明におい
て炭化クロム化合物とは、Cr₂₃C₆, Cr₇C₃の化学式を有
する炭化クロムをも含むものである。

【００１９】同様に、サーメット中に金属質としてCr−
Co合金を含む場合には、WCと反応して生成する金属間化
合物：Co₃W₃CやCo₆W₆C, Co₂W₄Cなど、さらにはWCが分解
したW₂C, W₆C₂₅などが生成するが、これらの炭化物は、
本発明の複合炭化物を製造する工程中において生成する
ことが多いので、これらの化合物も本発明の範囲であ
り、事実、これらの化合物を生成含有させることによっ
て、一面において本発明の効果が発生しているとも言え
る。なお、上記の各種炭化物は、溶射熱源中においても
生成することがあるが、これらは本発明の目的に何ら支
障を及ぼすものではない。

【００２０】次に、本発明の上記複合炭化物の組成につ
いて説明する。この複合炭化物は、WC：98.5〜70wt％に
対しTiC, NbC, TaC などからなる炭化物を 1.5〜35wt％
の割合で混合したものがよく、特に、TiC などの炭化物
は 3〜20wt％の範囲が好適である。その理由は、TiC な
どが1.5 wt％より含有量が少ないと耐食性に乏しく、一
方35wt％より多いと耐磨耗性が低下する傾向にあるため
好ましくないからである。

【００２１】一方、上記複合炭化物に加えるCr, Ni, Cr
−Co合金, Cr−Ni合金などの金属・合金は、それぞれ単
独または２種以上を４〜35wt％の範囲で含有するように
添加混合する。特に、10〜25wt％が好適である。この理
由は、金属成分の含有量が４wt％よりも少ないサーメッ
ト溶射皮膜は、溶射粒子の相互結合力および密着性が低
いほか、気孔率が高くなる。一方、この金属成分の含有
量が35wt％よりも多く含む溶射皮膜は硬さが低下し、耐
磨耗性に劣る傾向があるので好ましくない。

【００２２】(2) 溶射粒子の高速飛行速度化による高密
度, 低通電抵抗皮膜の形成上述した複合炭化物サーメッ
ト粉末を用いて、耐食性と耐磨耗性の両方に優れるコン
ダクターロール用溶射皮膜を形成するには、それに適し
た溶射方式と溶射条件の選択が必要である。本発明にお
いて、その溶射方式としては、可燃性ガス (含液体燃
料) を熱源とする高速フレーム溶射法もしくは爆発溶射
法が適している。この点、プラズマ溶射法は、熱源温度
が高いため複合炭化物中のWC粒子の酸化が激しく、形成
される溶射皮膜中にWC酸化物が混在することとなり、こ
れが気孔率を上げ、めっき液の内部侵入を助けるので適
当でない。この点、高速フレーム溶射法や爆発溶射法
は、可燃性ガスの燃焼フレームの温度が2000〜2700℃の
範囲にあり、3000℃以上となることはないので、WCも過
度に加熱されず、酸化物の生成量が実用上許容し得る程
度に抑制されるので好ましいと言える。

【００２３】上記の高速フレーム溶射法などにおいて
は、溶射材料の粒径の大きさを制御することも大切であ
る。それは、溶射粒子の加熱による温度上昇の程度は、
粒子の大きさ, すなわち粒径によって変化するからであ
る。本発明の目的に適合する溶射材料の粒径は３〜60μ
m の範囲にあるのが好ましく、特に８〜40μm の粒径が
最適である。この理由は、粒径が３μm より小さいと粉
末の流動性が悪いために、溶射ガンへの安定した供給が
困難なうえ、高速フレーム中においてもフレームの中心
からはなれて飛散され易いので適当でない。一方、粒径
が60μm より大きい場合には、高速フレーム中で粒子の
内部にまで加熱することができず、したがってこのよう
な粒子の多い皮膜では多孔質となる欠点がある。

【００２４】次に、本発明では、適当な粒径に調整され
た上記複合炭化物サーメット溶射材料を用い、高速フレ
ーム中の粒子 (３〜60μｍ) の飛行速度が240m/sec以上
の速度となるように、被溶射体 (ロール表面) に吹きつ
けて皮膜を形成させる。このように複合炭化物サーメッ
ト粒子を高速度で吹きつけると、以下に詳しく説明する
ような現象によって、緻密で密着性がよく、そのうえ通
電抵抗の小さい溶射皮膜を形成することができる。

【００２５】高速度で吹き付けられた複合炭化物サ
ーメット粒子の多くは、ロール母材に深く突き刺さった
ような状態となり、その上にサーメット粒子が堆積して
皮膜を形成することとなる。このため、ロールと溶射粒
子は、アンダーコートなどの通電抵抗の増大を招くよう
な皮膜がなくとも密着性のよい皮膜が形成されるうえ、
両者が直接強く接触しているため、通電抵抗の小さい皮
膜となる。上述のように高速吹付けを行うことから、ロール表
面に達する複合炭化物サーメットの粒子はその表面に多
数突きささった状態となる (図１参照) 。すなわち、溶
射材料の粒子がロール基材の表面に多数突きささる一
方、この粒子の中には粒子が突きささったまま破壊され
た状態を示しているものもある。ここで、図中の11はロ
ール母材、12は複合炭化物サーメット粒子がロール母材
に突きささっている状態、13は複合炭化物サーメット粒
子が突きささった後破壊されロール母材中にめり込んだ
部分が残留している状態を示すものである。このような
状態で溶射されたロール表面は、母材の露出部が殆んど
なくなり、たとえ多少の貫通気孔を有する複合炭化物サ
ーメット溶射皮膜がこの上に形成されたとしても、めっ
き液と直接に接触するようなことがなく、良好な耐食性
を発揮することとなる。

【００２６】以上の現象は溶射粒子の飛行速度、すなわ
ちロール表面に衝突する運動エネルギーと密接な関係が
ある。粒子の飛行速度が240m/sec以上では、前記の現
象が適切に再現され、240m/sec以下では粒子の突きささ
りが不十分であるため、皮膜の形成ができても皮膜の気
孔部を通して内部へ侵入しためっき液によってロール母
材が腐食されることとなるので不適である。

【００２７】図２は、このような不適切な溶射を行った
状態の皮膜を模式的に示したもので、ロール母材21の表
面には溶射粒子が突きささったり22、これが破壊されて
一部がロール母材中にめり込んでいるもの23の他、さら
にはロール表面に付着しているもの24が不連続に存在す
るため、ロール表面の露出部25が多くなっている。

【００２８】なお、フレーム中を飛行する溶射粒子の飛
行速度は、レーザストロボを用いて設定された距離を飛
行する時間を測定することによって行い、測定値を１秒
間当たりの速度に換算したものである。ただ、この方法
においても、秒速450m/sec以上の速度の測定は困難であ
ったため、本発明の溶射粒子適用飛行速度は240m/sec以
上と規定した。

【００２９】以上説明したような溶射条件で成膜した複
合炭化物サーメット溶射皮膜の厚さは50μm でもロール
母材の露出が認められず、たとえ皮膜に多少の気孔が認
められても優れた耐食性を示すので、本発明の溶射皮膜
の最適厚さは50〜300 μm の範囲にあるのがよい。50μ
m より薄い皮膜では、溶射後表面研磨する必要が生じた
場合、機械工作に長時間を要するので好ましいものでな
い。一方、300 μm 以上の厚膜を形成しても皮膜特性が
劣化することは少ないが、経済的に得策でない。

【００３０】なお、本発明の複合炭化物サーメット溶射
皮膜を被成するロール母材の材質としては、Cuおよびそ
の合金、ハステロイＣなどのNi基合金、SUS304, SUS316
などのステンレス鋼、炭素鋼などの比較的軟質で溶射材
料が効果的に突きささるものであればよく、特に限定さ
れるものではない。

【００３１】

【実施例】

実施例１本実施例では、高速フレーム溶射装置を用い、複合炭化
物サーメット溶射材料の粒子の飛行速度を変化させなが
ら、SS400 鋼板 (幅50mm×長さ100 mm×厚さ５mm) 上
に、厚さ100 μm の皮膜を形成した後、これを塩水噴霧
試験 (JIS Z 2371(1988))に供し、96時間後の外観を観
察することによって赤さびの発生状態を調査した。この
試験は、100 μm 厚程度の溶射皮膜では必ず貫通気孔が
あり、塩水がこの気孔部を通して内部へ侵入し、このと
き、表面(SS 400)鋼板が露出しているとこれと反応して
赤さびを発生する原理を利用したものである。(1) 溶射
材料：75wt%WC-10wt%TiC-15wt%Ni(2) 溶射材料の飛行速
度：120m/sec〜450m/sec

【００３２】表１は、塩水噴霧試験96時間後の溶射試験
片の外観状況を観察した結果を要約したものである。こ
の結果から明らかなように、同質の溶射材料を用いて
も、その飛行速度の小さい比較例の試験片(No.7 〜12)
では多量の赤さびが発生し、皮膜に気孔が存在するとと
もに、侵入した塩水がSS 400鋼板と反応していることが
うかがえる。これに対し、本発明の溶射材料の飛行速度
を大きくし、強い衝突エネルギーで成膜した試験片(No.
1 〜6)では、赤さびの発生は殆んど認められず優れた耐
食性を発揮しているのがわかる。すなわち、本発明にか
かる複合炭化物溶射皮膜では、たとえ気孔が含まれてい
ても、SS 400鋼板の表面は溶射粒子が突きささり、鋼板
の露出部を実用上差し支えない程度に少なくしている効
果が現れている。

【００３３】

【表１】

【００３４】実施例２本実施例では、炭化物としてWCとこれにTiC, NbC, TaC
などを添加した複合炭化物サーメット溶射皮膜の耐食性
について調査した。溶射法、試験片母材、皮膜厚さなど
は実施例１と同様であり、相違する項目のみ下記に示し
た。(1) 溶射材料： (高速フレーム溶射法により成膜) ａ．比較例 92wt%WC-8wt%Co 88wt%WC-12wt%Co 73wt%WC-7wt%Cr-20wt%Ni ｂ．本発明 66wt%WC-15wt%TaC-7wt%Cr-12wt%Ni 75wt%WC-10wt%TiC-15wt%Ni 61wt%WC-8wt%TiC-8wt%TaC-8wt%Cr-15wt%Ni 57wt%WC-18wt%NbC-9wt%Cr-16wt%Ni また、参考のため金属質のみの溶射皮膜も同条件で作製
した。 (2) 溶射材料の飛行速度：比較例は 180〜200m/sec、本
発明は 240〜280m/sec (3) 腐食試験条件：１モルのNa₂SO₄を基本液とし、これにH₂SO₄ を添加
してｐＨ 1.0およびNaOHを用いてｐＨ12に調整した腐食
試験液を準備した。前者のｐＨ1.0 は、強酸性のめっき
液中での耐食性、後者のｐＨ12.0はアルカリ洗浄環境を
考慮したものである。浸漬条件：25℃の試験液中に10日間連続して試験片
を浸漬し、液中に溶出する金属イオンの有無を目視観察
した。すなわち、WCの溶解は水和酸化物 (例えば WO₃・
2H₂O, W₂O₄・2H₂O) を生成してその量に比例した緑色、
Cr₃C₂はCr³⁺イオンの淡緑色を示すことから定性的に判
断することができる。なお、目視による判断ができない
場合は、試験液を化学分析に供して金属イオン量を測定
した。

【００３５】表２は、溶射皮膜の試験液中への溶出量を
取りまとめたものである。比較例の皮膜 (No.1, 2, 3)
は、酸性液でもアルカリ液に対してもWCの溶解が認めら
れた。これに対し、WCにTiC, NbC, TaC などの炭化物を
添加した本発明の複合炭化物サーメット皮膜の溶出は極
めて少なく、比較例の10〜30％程度にとどまっており、
優れた耐食性を示すことが判明した。なお、金属成分と
してはCoの耐食性が最も劣り、Niはアルカリ性に強いが
酸性液では若干溶出し、Crは両液に対し平均した耐食性
を示すことがうかがわれた。

【００３６】

【表２】

【００３７】実施例３本実施例では、複合炭化物サーメット溶射皮膜の低ｐＨ
の腐食液が存在する環境下で摩耗試験を行い、皮膜の耐
腐食摩耗性を調査した。 (1) 試験装置図３は、供試皮膜の摩耗試験に用いたテーバ試験機にお
ける試験部の概要を示したものである。直径120 mm、厚
さ5 mmのSS 400鋼板製の円板31を母材とし、この上面に
各種の供試皮膜32を100 μm 厚に施工した。円板上の供
試皮膜には、SiC 製の円板型砥石33が二対配設され、そ
れぞれ1 kgの荷重で皮膜面へ押しつけられるようになっ
ている。この状態で鋼製円板は右回転 (毎分30回) する
一方、砥石自身は左回転しつつ運転することによって、
供試皮膜は砥石によって強制的に摩擦されるようになっ
ている。本実施例では、１モルのNa₂SO₄を含む液を硫酸
によってｐＨを1.0 に調整したものを腐食液とし、これ
を１分間に50〜60滴供試皮膜面に滴下させることによっ
て腐食作用と摩耗作用が共存するように工夫した。この
ような試験装置を用い、鋼製円板の回転数と供試皮膜の
重量減少量を測定することによって、耐腐食摩耗性を評
価した。 (2) 供試溶射皮膜 (溶射法は高速フレーム溶射法) 88wt%WC-12wt%Co (比較例) 61wt%WC-8wt%TiC-8wt%TaC-8wt%Cr-15wt%Ni (本発
明) 59wt%WC-8wt%TiC-8wt%NbC-5wt%Cr-10wt%Ni-10wt%Co
(本発明)

【００３８】表３は、鋼製円板を3000回回転させた後の
重量減少量を比較したものである。この結果から明らか
なように、比較例のWC−Coサーメット皮膜(No.1)は、腐
食液のない条件下では優れた耐磨耗性を示し、重量減少
量は最も少ない。しかし、pH10の腐食液が滴下されてい
る環境では重量減少量が大きく、耐腐食磨耗性に乏しい
ことがわかる。これに対し、本発明の皮膜は、乾燥状態
の非腐食性環境では比較的摩耗量は多いが、腐食液が存
在するところでは皮膜の耐食性が有利に作用するため、
比較例の皮膜より格段に摩耗量が少なくなっており、電
気めっき用コンダクターロールのような環境において優
れた耐食, 耐磨耗性を発揮することが期待できる。

【００３９】

【表３】

【００４０】実施例４本実施例では、実際の連続電気めっき装置のコンダクタ
ーロール (寸法：直径200 mm, 長さ1000mmのハステロイ
Ｃ製ロール) に、下記の溶射皮膜を200 μm 厚に形成し
たものを連続1000時間使用して実用性を評価した。 (1) 溶射材料 (高速フレーム溶射法によって 240〜270m
/secの飛行速度で成膜) 88wt%WC-12wt%Co (比較例) 61wt%WC-8wt%TiC-8wt%TaC-8wt%Cr-15wt%Ni (本発
明) (2) 電気めっき条件めっき液：硫酸亜鉛 400g/l, 硫酸ナトリウム70g/
l pH：1.2 〜1.3 温度：50℃ 電流密度：20Ａ／dm²

【００４１】連続1000時間陰極用コンダクターロールと
して使用した後の皮膜表面を観察したところ、比較例の
WC−Coサーメット皮膜は、めっき液の腐食作用によって
表面が荒れ、部分的に溶射粒子の欠落によると見られる
小さなピットが確認された。これに対し、本発明の複合
炭化物サーメット溶射皮膜は、全面にわたって光沢は減
少しているものの、溶射粒子の欠落は全く認められず、
健全な状態を維持していた。

【００４２】

【発明の効果】以上説明したように、高速フレーム溶射
法によってWCとTiC などの炭化物との複合炭化物サーメ
ットを秒速 240ｍ以上の速度でロール表面に形成した溶
射皮膜は、電気抵抗が小さくかつ溶射粒子がロール表面
に突きささるようにしてその表面を被覆するので、電気
めっき液への露出面がなくなり、複合炭化物中のWCによ
る耐磨耗性およびTiC などによる耐食性の両方を発揮す
る。従って、長期間にわたって良好な耐食性と耐磨耗性
を発揮する。このため、連続電気めっき製品の品質を向
上するばかりか、生産性の向上をはかり、低コスト化に
も貢献しているところが大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】高速度で飛行した溶射粒子がロールの表面に突
きささり、粒子によって金属面が被覆されている状態を
示した図である。

【図２】240m/sec未満の飛行速度でロール表面に衝突し
た溶射粒子の状態を模式的に示した図である。

【図３】溶射皮膜の摩耗試験機の概略図である。

【符号の説明】

11, 21 ロール母材 12, 22 複合炭化物サーメット粒子が突き刺さっている
状態 13 ロールに突きささった後、上部が破壊されて消失し
ているが、下部が残留している複合炭化物サーメット粒
子 23 ロール母材中にめり込んでいる粒子 24 ロール表面に付着している粒子 25 ロール表面の露出部 31 鋼製円板母材 32 供試皮膜 33 SiＣ製の円板型砥石

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】金属製ロールの表面に、WCとTiC, NbCお
よびTaC のうちから選ばれるいずれか１種以上の炭化物
の複合炭化物に、Cr, Ni, Cr−Ni合金, Cr−Co合金のう
ちから選ばれるいずれか１種以上の金属成分を添加して
なる複合炭化物サーメットの溶射皮膜を形成したことを
特徴とする電気めっき用コンダクターロール。
【請求項２】上記複合炭化物サーメットは、複合炭化
物の含有量が96〜70wt％で、金属成分の含有量が４〜35
wt％のものであることを特徴とする請求項１に記載の電
気めっき用コンダクターロール。
【請求項３】上記複合炭化物サーメットの溶射皮膜中
における複合炭化物は、WCが97〜60wt％、TiC, NbCおよ
びTaC のうちから選ばれるいずれか１種以上の炭化物が
1.5〜35wt％の割合で構成したものであることを特徴と
する請求項１に記載の電気めっき用コンダクターロー
ル。
【請求項４】金属製ロールの表面に形成する複合炭化
物サーメット溶射皮膜は、この皮膜中にCrまたはその合
金を含む場合には、サーメット溶射材料の製造工程中も
しくは溶射熱源環境中において生成する、Cr₃C₂, Cr₂₃C
₆, Cr₇C₃などの炭化クロム系化合物を含むことを特徴と
する請求項１に記載の電気めっき用コンダクターロー
ル。
【請求項５】上記複合炭化物中には、溶射材料の製造
工程あるいは溶射熱源中において生成する、W₂C, W₆C
_2.54, Co₃W₃C, Co₆W₆Cおよび Co₂W₄C のいずれか１種以
上の炭化物の他、Cr₃C₂やCr₂₃C₆, Cr₇C₃などの炭化ク
ロム化合物を含有することを特徴とする請求項１記載の
電気めっき用コンダクターロール。
【請求項６】上記複合炭化物中には、溶射材料の製造
工程中あるいは溶射熱源中において、WCの分解によって
生成したW₂C, W₆C_2.54を含むことを特徴とする請求項１
に記載の電気めっき用コンダクターロール。
【請求項７】金属製ロールの表面に対し、実質的にWC
とTiC, NbCおよびTaC のうちから選ばれるいずれか１種
以上の炭化物との複合炭化物に、Cr, Ni, Cr−Co合金、
Cr−Ni合金から選ばれるいずれか１種または２種以上の
金属成分を添加してなる複合炭化物サーメットの溶射材
料粒子 (３〜60μｍ) を、可燃性ガスの燃焼炎もしくは
可燃性ガスの爆発エネルギー熱源を用いて、該粒子の飛
行速度が秒速で240m以上になるような溶射条件の下で溶
射することを特徴とする耐食性および耐磨耗性に優れる
電気めっき用コンダクターロールの製造方法。