JPH10237573A

JPH10237573A - めっき用通電ロール

Info

Publication number: JPH10237573A
Application number: JP4333897A
Authority: JP
Inventors: Tatsuya Tomioka; 達也冨岡; Takeo Hisada; 建男久田; Masahiro Hirata; 雅裕平田; Masanobu Shinagawa; 政信品川
Original assignee: Daido Steel Co Ltd; Nippon Steel Corp
Current assignee: Daido Steel Co Ltd; Nippon Steel Corp
Priority date: 1997-02-27
Filing date: 1997-02-27
Publication date: 1998-09-08

Abstract

(57)【要約】【課題】安定して長い再研磨寿命を持つめっき用通電
ロールとその製造方法を提供する。【解決手段】通電ロール表面を、化学組成が質量％
で、Ｃ：０．０１％以下、Ｓｉ：２％以下、Ｃｒ：１８
〜３７％、Ｍｏ：３〜１５％、（Ｎｂ＋Ｔａ）：３％未
満、Ａｌ：１．０％以下、Ｔｉ：１．０％以下、Ｎ：
０．０２％以下、Ｏ：０．０２％以下、残部Ｎｉおよび
不可避的不純物からなり、かつ、（Ｃｒ＋Ｍｏ＋Ｎｂ＋
Ｔａ）≦４０％の関係を満足する金属粉末焼結体とす
る。Ｃｒ含有率を２５〜３７質量％としたもの、金属粉
末焼結体の硬さを２５〜４５Ｈｓとしたもの、金属粉末
焼結体を冷間加工して２５〜４５Ｈｓの硬さとしたもの
はビードマークの発生に対する抵抗性も高い。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、亜鉛、すず、鉛等
の金属および合金を鋼板等の金属材料の表面に連続的に
電気めっきするのに用いるめっき用通電ロールに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】鋼板の表面に連続的に電気めっきを施す
技術としては、例えば図１に示すように、めっき浴容器
１の内部に金属めっき溶液例えば亜鉛めっき溶液２が充
満されており、この亜鉛めっき溶液２中に鋼板５を搬送
するためのロール３、４が浸漬されている。このロール
３、４が矢印の方向に回転することによって鋼板５が図
示矢印方向に搬送される。この鋼板の搬送時に、亜鉛め
っき溶液２中において、鋼板５に対向して亜鉛電極６を
設置して正極とし、ロール３または４を介して、鋼板５
を負極として通電することにより鋼板５の表面に連続的
に亜鉛被膜を形成する技術が広く知られている。

【０００３】このようなロール３、４（通電ロール）に
は優れた耐食性と耐摩耗性を有する鋳造材、鍛造材、粉
末焼結材などが用いられている。しかし、鋼板５がロー
ル３、４に接触している通電部は、鋼板５がロール３、
４に接触していない非通電部よりも腐食摩耗が著しいた
めに通電部と非通電部との境界には明瞭な段差（板道と
呼ぶ）が生じる。

【０００４】板道が生じたロール３、４を用いて板道の
幅よりも広幅の鋼板５を処理した場合には、ロール３、
４と鋼板５との電気的導通が不安定となるので鋼板５の
めっき状態が不均一となる。このような板道による製品
品質の劣化を避けるために、通常、ロールに板道が生じ
たら順次板幅の狭い製品へと生産移行することが行われ
る。

【０００５】途中で広幅製品を製造したいときには、板
道の生じたロール３、４等の通電ロールセットを更新す
るとか、再研磨する等して板道のないロールにする必要
があり、著しく生産性を害するため随時必要な幅のめっ
き鋼板を製造することは困難であった。上記のような生
産上の不都合を軽減するために、ロール３、４をめっき
処理中に研磨して板道境界部の段差を無害化しようとす
るいわゆるインライン研磨が行われているが、ロール材
料の研削性が悪く、その効果は十分ではなかった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の現状
に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、イ
ンライン研磨によって板道を除去し得る、優れた研削性
を有するめっき用通電ロールを提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のめっき用通電ロールは、（１）少なくとも通電ロール表面が金属粉末焼結体であ
って、該金属粉末焼結体の化学組成が質量％で、Ｃ：
０．０１％以下、Ｓｉ：２％以下、Ｃｒ：１８〜３７
％、Ｍｏ：３〜１５％、（Ｎｂ＋Ｔａ）：３％未満、Ａ
ｌ：１．０％以下、Ｔｉ：１．０％以下、Ｎ：０．０
２％以下、Ｏ：０．０２％以下、残部Ｎｉおよび不可
避的不純物からなり、かつ、（Ｃｒ＋Ｍｏ＋Ｎｂ＋Ｔａ）≦４０％の関係を満足することを特徴とする。（２）上記（１）記載の通電ロールにおいて、上記金属
粉末焼結体の化学組成のうちＣｒ含有率が２５〜３７質
量％であることを特徴とする。（３）上記（１）記載の通電ロールにおいて、上記金属
粉末焼結体の硬さが２５〜４５Ｈｓであることを特徴と
する。（４）上記（１）記載の通電ロールにおいて、上記金属
粉末焼結体は冷間加工され、かつ、２５〜４５Ｈｓの硬
さを有することを特徴とする。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明のめっき用通電ロールは、
その少なくとも表面（通電ロール表面の一部もしくは全
部、あるいは通電ロールの一部もしくは全部等）が金属
粉末の焼結体で構成される。金属粉末の焼結体とするこ
とによって、化学成分の偏析の生成を低減し、通電ロー
ル表面にアバタ状の腐食やピット状の腐食などの局所的
に深い腐食痕が生じることを防ぐことができる。金属粉
末としては単一金属の粉末、合金粉末およびそれらの混
合物のいずれであってもよい。

【０００９】前記焼結体は、高温静水圧処理（ＨＩ
Ｐ）、粉末を直接鍛造するなどの方法によって焼結・高
密度化するか、焼結後鍛造するなどの方法によって得ら
れる。好ましくは前記焼結体の空孔率は０．０１％以下
とする。ここに空孔率とは、前記焼結体の断面において
該焼結体に存在する空孔の断面が占める面積率とする。
本発明のめっき用通電ロールは、化学組成の調整によ
り、通電ロールとして基本的に必要な耐食性、耐摩耗性
等の諸特性を得るとともに、インライン研磨によって板
道の生成を排除することができる優れた研削性を得てい
る。以下、本発明のめっき用通電ロール金属粉末焼結体
を構成する各化学成分とその含有率の限定理由について
説明する。（以下、化学成分の含有率は質量％とする）Ｃ：０．０１％以下、Ｎ：０．０２％以下Ｃ、Ｎは、オーステナイト結晶粒界に炭窒化物として優
先析出する傾向があり、Ｃ、Ｎを過剰に含有すると、こ
の炭窒化物が結晶粒界に網状に析出し、著しく耐食性を
損う。それゆえ、含有率の上限を、それぞれＣは０．０
１％、Ｎは０．０２％とする。

【００１０】Ｓｉ：２％以下Ｓｉは、溶湯の脱酸元素として有効な元素であり、粉末
の酸素含有率を低減するほか、溶湯の流動性を向上して
安定した粉末の製造に有効である。しかし、過剰に含有
すると、溶湯の噴霧時にノズル閉塞を生じやすくし、ま
た、粉末形状を不規則とし、高温静水圧処理（ＨＩＰ処
理）時の安定した作業を阻害する。それゆえ、Ｓｉ含有
率の上限は２％とする。

【００１１】Ｃｒ：１８〜３７％Ｃｒは、主に合金耐全面腐食性向上のための基本元素で
あり、また合金の硬さを高める。Ｃｒの含有率の下限を
１８％としたのは、本発明における金属粉末焼結体に必
要な耐全面腐食性を維持するためには１８％以上のＣｒ
が必要であることによる。

【００１２】Ｃｒ含有率の増加に伴って金属粉末焼結体
の硬さが上昇するが、過大となると金属粉末焼結体の研
削性を損い、インライン研磨によって板道の生成を阻止
することができなくなる。また、σ相の析出が顕著とな
り金属粉末焼結体の脆化が著しくなる。そのためＣｒ含
有率の上限を３７％とする。Ｍｏ：３〜１５％Ｍｏは、金属粉末焼結体の耐孔食性を向上するために添
加する。そのためには３％以上必要である。しかし１５
％を超えて含有してもそれ以上耐孔食性向上の効果が挙
がらないので、含有率の上限は１５％とする。

【００１３】（Ｎｂ＋Ｔａ）：３％未満ＮｂおよびＴａは、いずれもＣ、Ｎを固定し、金属粉末
焼結体の耐全面腐食性を向上し、パルス通電時の耐食性
を改善する元素である。また、金属粉末焼結体の硬さを
高める。しかし（Ｎｂ＋Ｔａ）として３％以上を含有す
ると高硬度の化合物を形成し、金属粉末焼結体の研削性
を損い、例えロール硬さが４５Ｈｓ以下であってもイン
ライン研磨によって板道の生成を阻止することができな
くなる。それゆえ、（Ｎｂ＋Ｔａ）含有率は３％未満と
する。

【００１４】Ａｌ：１．０％以下、Ｔｉ：１．０％以下ＡｌおよびＴｉはそれぞれ溶湯の脱酸、脱窒に有効な元
素であるが、過剰に含有すると溶湯の噴霧時にノズル閉
塞を生じやすくなるので、含有率の上限をそれぞれ１．
０％とする。Ｏ：０．０２％以下Ｏは、主に粉末表面に酸化膜として存在し、粉末の焼結
固化後の合金では、この酸化物は旧粉末粒界に沿って網
状に分布する。通電ロールとして使用時には酸化物の周
囲が優先的に腐食され、金属粉末焼結体の耐食性を損
う。それゆえ、Ｏ含有率の上限を０．０２％とする。

【００１５】（Ｃｒ＋Ｍｏ＋Ｎｂ）：４０％以下Ｃｒ、Ｍｏ、Ｎｂの個々の効果は上述の通りであるが、
（Ｃｒ＋Ｍｏ＋Ｎｂ）の値が増すと特にパルス通電時の
腐食による減量が少なくなる。しかし（Ｃｒ＋Ｍｏ＋Ｎ
ｂ）値が４０％を超えると合金中にフェライト相が出現
し、通電ロールの使用中にこのフェライト相が優先腐食
することによりロール表面の肌あれの原因となる。ま
た、腐食面は白色を呈し、亜鉛めっき作業時に生じる亜
鉛まき事故との鑑別が困難であって、操業上にも不都合
である。それゆえ（Ｃｒ＋Ｍｏ＋Ｎｂ）の含有率の合計
は４０％以下に限定する。

【００１６】本発明のめっき用通電ロールの少なくとも
表面を構成する金属粉末の焼結体は上記成分を含み、残
部Ｎｉおよび不可避的不純物からなる。鋼板のめっき時
には、しばしば溶接によって鋼板を接合し、長尺化する
ことがおこなわれる。このとき溶接ビードが突起してい
ると、該突起がロール面に転写されてビードマークを生
成し、さらにこれがめっき製品に再転写されてめっき製
品の表面品質を損うことがある。

【００１７】上記のごときビードマークの生成を防止す
る必要がある場合には、前記金属粉末焼結体の硬さを２
５Ｈｓ以上とすることが好ましい。この為には本発明の
めっき用通電ロールの化学組成において、Ｃｒ含有率を
２５％以上とすることが好ましい。これによって上記の
ごときビードマークの生成を防止することができる。し
かし、硬さが４５Ｈｓを超えると前記金属粉末焼結体の
研削性が劣化し、インライン研磨によって板道の生成を
阻止することができなくなる。それゆえ、硬さの上限は
４５Ｈｓとする。

【００１８】さらに、本発明のめっき用通電ロールは、
冷間加工によって金属粉末焼結体の硬さを少なくとも２
５Ｈｓ以上とすることもできる。これによって通電ロー
ルの表面におけるビードマークの形成を防止することが
できる。しかし、冷間加工された金属粉末焼結体の硬さ
が４５Ｈｓを超えるとインライン研磨によって板道を無
害化することが困難となる。そのため冷間加工された金
属粉末焼結体の硬さの上限は４５Ｈｓとする。

【００１９】

【実施例】アルゴンを用いたガスアトマイズ法によっ
て、粒度５００μｍ以下の合金粉末を得た。軟鋼製の中
空円筒状カプセルの中心部にＳＵＳ３０４よりなる円筒
状ロール基体を同心円状に配置し、前記軟鋼製の中空円
筒状カプセルと円筒状ロール基体との間に形成された環
状の空間部分に前記合金粉末を充填し、脱気して合金粉
末の間隙部分に存在するガス成分を除去したのち封止し
て粉末充填体を製作し、これに熱間静水圧プレスによっ
て１２００℃、１０００ｋｇｆ／ｃｍ²の条件で５ｈｒ
のＨＩＰ処理を行ってロール形状に形成・焼結・高密度
化した合金粉末焼結体を得た。

【００２０】上記のようにして得た合金粉末焼結体の化
学組成を表１に示す。

【００２１】

【表１】

【００２２】実施例６、７および比較例４、５の焼結体
については、前記軟鋼製の中空円筒状カプセルを被着し
たままの状態で、常温においてタップ金型を用いて、プ
レスにより合金粉末焼結体の直径方向に冷間加工を加え
た。ここに、冷間加工前における軟鋼製中空円筒状カプ
セル部の半径方向厚さｔと合金粉末焼結体の半径方向厚
さＴとの比ｔ／Ｔは０．３以上となるようにした。これ
によって合金粉末焼結体の厚さ全体にわたって均一に加
工を施すことができた。

【００２３】以上のようにして製作した各合金粉末焼結
体に仕上加工を施してロール胴部の外径３６０ｍｍ、長
さ１７００ｍｍの試験ロールを製作した。ロール胴部の
表面相当位置から試験片を採取して測定倍率４００倍で
実視野１２００ｍｍ²について空孔率を測定した結果、
空孔率はいずれも０．０１％未満であった。前記試験ロ
ールについて電気亜鉛めっきラインにおいて実機テスト
を行った。インライン研磨は、回転する通電ロールのロ
ール表面に適当な圧力で粒度＃２００で材質ＳｉＣの砥
石を圧接しつつ、通電ロール回転軸に平行に、かつ、該
通電ロール表面の全長にわたって前記砥石を反復移動す
る方法によって行った。

【００２４】実機テストは１５０ｈｒ連続して行い、ロ
ール胴部の腐食状況、板道発生の有無、ビードマーク発
生の有無を観察した。また、試験ロールの表面について
ショアー硬さ計により硬さを測定した。各結果を表２に
示す。

【００２５】

【表２】

【００２６】表２から判るように、本発明の実施例は、
いずれもアバタ状の腐食やピット状腐食などの顕著な腐
食痕を生じることがなく、また、有害な腐食生成物の付
着もなく良好な表面状況を保ち、優れた耐食性を有する
ことを示した。（Ｃｒ＋Ｍｏ＋Ｎｂ＋Ｔａ）含有率が４
０を超える比較例２、３は、ロール表面に肌あれを生
じ、また、亜鉛巻き事故の発生と紛らわしい白色の腐食
が発生した。

【００２７】（Ｎｂ＋Ｔａ）含有率が３％以上の比較例
１、Ｃｒ含有率が３７％を超え硬さが４５Ｈｓを超える
比較例３、硬さが４５Ｈｓを超える比較例２などには板
道の生成が認められた。これに対して、本発明の実施例
においては、いずれも板道の生成は認められなかった。
これより、本発明の実施例は、比較例に比べて板道が生
じ難いことが明らかである。

【００２８】Ｃｒ含有率２５〜３７％を満足する実施例
３、４、５は耐食性が良好であり、板道の生成もない
上、ビードマークの生成も認められなかった。実施例
３、４、５は、硬さ２５〜４５Ｈｓを満足している。Ｃ
ｒ含有率は２５％を下回っても冷間加工を加えることに
より硬度を上げることができる。硬さが２５Ｈｓ以上を
示す実施例２にはビードマークは認められていない。

【００２９】冷間加工を施して硬さを２５〜４５Ｈｓと
した実施例６、７は耐食性が良好であり、板道の生成も
ない上、ビードマークの生成も認められなかった。しか
し、冷間加工を加えて４５Ｈｓを超える硬さとした比較
例４、５では板道の生成が認められた。

【００３０】

【発明の効果】以上のように、本発明のめっき用通電ロ
ールは、使用時にロール表面にアバタ状の腐食やピット
状腐食などの局所的に深い腐食痕が生じ難い優れた耐食
性を有し、かつ、インライン研磨によって板道の生成を
阻止し得る優れた研削性を有する。また、ビードマーク
の発生に対する抵抗性も高い。本発明のめっき用通電ロ
ールによれば、通電ロールセットの更新とか、再研磨等
のために作業を中断することなく、随時必要な幅のめっ
き鋼板を製造することが可能となり、めっき設備の操業
度の向上、納期短縮、通電ロールの維持管理負担の軽減
を実現できるなど著しく優れた経済効果がもたらされ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】通電めっきのロール装置を示す模式的斜視図で
ある。

【符号の説明】

３ロール４ロール

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者平田雅裕愛知県東海市東海町５−３新日本製鐵株式会社名古屋製鐵所内 (72)発明者品川政信愛知県東海市東海町５−３新日本製鐵株式会社名古屋製鐵所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも通電ロール表面が金属粉末焼
結体であって、該金属粉末焼結体の化学組成が質量％
で、Ｃ：０．０１％以下、Ｓｉ：２％以下、Ｃｒ：１８〜３７％、Ｍｏ：３〜１５％、（Ｎｂ＋Ｔａ）：３％未満、Ａｌ：１．０％以下、Ｔｉ：１．０％以下、Ｎ：０．０２％以下、Ｏ：０．０２％以下、残部Ｎｉおよび不可避的不純物からなり、かつ、（Ｃｒ＋Ｍｏ＋Ｎｂ＋Ｔａ）≦４０％の関係を満足することを特徴とするめっき用通電ロー
ル。
【請求項２】上記金属粉末焼結体の化学組成において
Ｃｒ含有率が２５〜３７質量％であることを特徴とする
請求項１記載のめっき用通電ロール。
【請求項３】上記金属粉末焼結体の硬さが２５〜４５
Ｈｓであることを特徴とする請求項１記載のめっき用通
電ロール。
【請求項４】上記金属粉末焼結体は冷間加工され、か
つ、２５〜４５Ｈｓの硬さを有することを特徴とする請
求項１記載のめっき用通電ロール。