JPH10245695A - 浸漬用耐食性コンダクタロール - Google Patents

浸漬用耐食性コンダクタロール

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JPH10245695A
JPH10245695A JP5139397A JP5139397A JPH10245695A JP H10245695 A JPH10245695 A JP H10245695A JP 5139397 A JP5139397 A JP 5139397A JP 5139397 A JP5139397 A JP 5139397A JP H10245695 A JPH10245695 A JP H10245695A
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JP
Japan
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alloy
roll
cermet
layer
coating
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Withdrawn
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JP5139397A
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English (en)
Inventor
Satoru Midorikawa
川 悟 緑
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JFE Steel Corp
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Kawasaki Steel Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】溶射層のWC脱落がなく、皮膜硬度が高いコン
ダクタロールを提供する。 【解決手段】ロール表面に、WC70〜85%残部Ni
−Cr合金からなるWCサーメット溶射層を厚み100
μm以上有する浸漬用耐食性コンダクタロール。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、耐食、耐摩耗性に
優れ、ローコスト化をはかった浸漬用耐食性コンダクタ
ロールに関し、例えば電気メッキライン用のコンダクタ
ロールとして有用である。
【0002】
【従来の技術】従来、錫などの電気めっき装置に使用さ
れるコンダクタロールには胴部にCrめっきが施された
ロールが使用されていたが、寿命が短く、また時として
存在する微細なフラックからめっき液が侵入して母材を
腐食させ、皮膜剥離トラブルが発生することがあった。
そこで、本発明の発明者らは先に特公昭61−2132
0号公報に記載されるコンダクタロールを提案した。
【0003】このコンダクタロールは胴部に金属炭化物
粉末10〜90重量%含有のNi−Cr系自溶合金粉末
を溶射後、再溶融処理(フュージング)して皮膜を形成
したロールである。ここで用いられるNi−Cr系合金
は、自溶合金と呼ばれ、一般的にはNiまたはNi−C
r基にB、Siを添加したもの、またはこのような添加
物がなくとも溶射時またはその後の再溶融により、溶射
粒子が互いに溶着すると同時に素地金属と相互拡散し
て、その中間に合金層を形成して密着性が強化されると
いう特徴を持つものである。これに対し一般の金属溶射
被覆は、多孔性であり、素地材料と機械的に密着してい
るにすぎないため剥離しやすく、耐食性にも劣る。自溶
合金を用いた溶射層は、特公昭61−21320号公報
に示されるようにNi−Cr系合金が一体化してマトリ
ックスを形成していることが特徴である。すなわち、基
地がNi−Cr系合金であるが故に耐食性が良好であ
り、Ni−Crマトリックス皮膜中に分散した金属炭化
物粒子により比較的耐摩耗性に優れ、Crめっきロール
の数倍の耐久性が得られた。しかしながら、ある程度使
用すると金属炭化物粒子の脱落が起こり、脱落後のピッ
トに錫が付着し、被めっき鋼板に押し傷を発生させると
いう問題が発生した。
【0004】この問題に対し、さらに本発明者らは特開
平5−9699号公報に記載されたコンダクタロールを
提案した。このロールは胴部にWCを20〜80重量%
含有のNi−Cr系自溶合金粉末を溶射後、再溶融処理
(フュージング)して皮膜を形成させたロールである。
図4、5に示すように特開平5−9699号公報の方法
で得られた皮膜はNi−Cr自溶合金マトリックス中に
WC粒子が楕円状に変形し、且つ該WC粒子の長径が皮
膜層と平行に配列するように溶射されているためWC粒
子の脱落による問題は生じにくくなり、先に述べた特公
昭61−21320号公報に記載されたコンダクタロー
ルの2倍以上の寿命延長が可能となった。しかしなが
ら、再溶融処理を行なうことが必要で、ロール母材が劣
化したり、変形が生じる傾向があり、その対策に多大な
コストを要するという難点があった。
【0005】そこで、本発明者らはさらに特開平8−1
58030号公報に記載されたコンダクタロールを提案
した。このロールは胴部に金属炭化物粉末含有のNi−
Cr系自溶合金粉末を溶射して再溶融処理を施すことな
く、従来の再溶融処理品に匹敵する性能を有した皮膜を
形成させたロールであり、図1、2に示すようにNi−
Cr系合金3の粒同士がマトリックスとして一体化した
緻密な目地を形成しており、該目地中に偏平状に分散し
たWC粒子2が表面に平行に配位して分散した組織とな
っている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】これによりコストダウ
ンは達成できたものの、WC粒子の脱落は100%防止
できていないため、長期間使用により品質トラブルが発
生することが判明した。また、この特開平8−1580
30号公報では粉末粒度を40〜90μmと従来より小
さくするため、WC粒子脱落による脱落部(ピット)へ
の錫付着は少なくなった(被めっき鋼板に押し傷を発生
させるほどの付着はなくなった)ものの、ロール周方向
においてWC粒子の微妙な脱落差によりロール表面に凸
状で光沢のある部分(脱落の少ない部分)と凹状で灰〜
黒色をしている部分(脱落の多い部分)とがほぼ交互に
ロール表面上に生じ、あたかもロール軸方向に縞状の多
角形模様(縦縞模様)が発生し、これが被めっき鋼板に
転写されるという品質トラブル(問題)があった。
【0007】以上のように自溶合金を用いてそのマトリ
ックスを形成する方法に対し、特開平4−346693
号公報には、ロール材の表面にNi系又はCo系のマト
リックスメッキ皮膜を耐食下地薄膜層として形成し、こ
の上層にサーメット系皮膜中の特定の組成からなる耐摩
耗、耐食溶射皮膜を被覆させた電気メッキ用コンダクタ
ロールも開示されている。ところがサーメット溶射皮膜
として例示される2〜20%Co−80〜98%WC
は、本発明者等の追試によればこれ単独ではコンダクタ
ロールとしての耐食性を満たすことができないので、耐
食性は主としてNi系などのマトリックスメッキ皮膜に
よることが理解される。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は前記問題点を解
決するために、鋭意研究した結果、従来金属とセラミッ
クスを成分とする材料を用いて行う溶射はサーメット皮
膜を形成し、この皮膜は自溶合金とは異なり多孔性であ
り、浸漬液が浸透し易いので耐食性に劣ると考えられて
いたが、以下の本発明の構成とすれば、従来の考えとは
全く逆に非常に高い耐食性が得られセラミック粒子の脱
落もないことを知見し本発明を完成した。
【0009】すなわち本発明は、ロール表面に、WC7
0〜85%残部Ni−Cr合金からなるWCサーメット
溶射層を厚み100μm以上有することを特徴とする浸
漬用耐食性コンダクタロールを提供するものである。
【0010】また、ロール表面に、耐食性の自溶性合金
の溶射層を有し、その上層にWC70〜85%残部Ni
−Cr合金からなるWCサーメット溶射層を50μm以
上有することが好ましい。また、サーメット溶射層に封
孔処理を施すのが好ましい。
【0011】
【発明の実施の形態】本発明は、鉄等の金属製のロール
表面にWC重量%を70〜85にし、残りをNi−Cr
合金から成るWCサーメット粉末を溶射すると、従来の
自溶合金系粉末による皮膜よりより緻密化し再溶融処理
が不要となり、また図1、2に示すような従来法ではN
i−Cr系自溶合金マトリックス中に偏平状に分散した
WC粒子2が表面に平行に散りばめられた組織になって
いたが、本発明は図3に示すように、その皮膜組織はW
C粒子2とNi−Cr合金3とが極めて細かく層状に分
布する構造となるのでWC粒子2の脱落が防止でき、し
かも皮膜硬度が1200HV(少なくとも1000H
V)まで得られるので耐摩耗性も向上できる。
【0012】一般的に、金属とセラミックスを成分とす
るサーメット溶射に用いるNi−Cr、WCサーメット
粉末には、残部をNi−Cr合金とするもの(Ni−C
r系)の他、Co系およびCo−Cr系などが代表的で
ある。しかしながら、本発明者らは、これらの中で酸中
での耐食性はNi−Cr系が最も優れ、Co系が量も劣
ることを知見した。とくに、めっき処理に用いる酸を塩
酸とした場合、Co系では到底十分な耐食性を有するこ
とはできなかった。これに対して、WC70〜85%残
部Ni−Cr合金を用いる本発明のサーメット粉末は、
自溶合金ではなく一体のマトリックスを形成しないにも
かかわらず溶射層のみでも充分な耐食性を有することが
わかった。このようなサーメット溶射材中の金属成分の
耐食性への関与機構は不明である。
【0013】70重量%未満であると皮膜組織がWC粒
子の細かく層状に積層した構造になりにくく、図2に示
す構造に近くなりWC粒子の耐脱落性が不十分となる。
また、皮膜硬さも850HV程度しか得られない。85
重量%を超えるとNi−Cr系合金が少なくなりすぎ、
WC粒子間に十分なNi−Cr系合金が満たされないた
め皮膜自体が脆くなり返って硬度が低下しWCも脱落し
やすくなる。したがってWC重量%の範囲は70〜85
重量%、好ましくは、75重量%以上とする。
【0014】なお、従来サーメット被覆は気孔が多いた
め、腐食性の液に浸漬する用途に用いると、液が地鉄と
の界面にまで浸透して腐食し、被覆の剥離を招くとされ
ていた。しかし、本発明者らの知見ではNi−Cr系サ
ーメットを層厚100μm以上形成させた場合は、液の
地鉄への浸食が極めて起こりにくい。層厚の上限はとく
に規定しないが、500μm程度までが好適である。
【0015】さらに、極めて厳しい腐食環境下(例えば
クロムめっき処理液)で十分な耐食性を確保するために
は、サーメット層と地鉄の間に耐食性下地層として自溶
性合金の溶射層を形成しておくことが有効である。ここ
で自溶性合金とは合金属がマトリックスを形成しセラミ
ック成分がマトリックス内に分散しているものをいう。
溶射素材としては、Ni基の耐食性合金粉末、例えば、
JIS H8303−1994で規定されているSFN
iシリーズ、とくにSFNi4またはSFNi5のもの
が好ましく、また、溶射後に1000〜1150℃程度
の再溶融処理を施して緻密化することが好ましい。自溶
性合金層は、100μm以上の厚みが好ましい。100
μm未満では、WCサーメット前の下地処理(ショット
ブラストによる粗面化)の際合金層が損傷しやすく安定
した耐食性が得られにくくなる。耐食性下地層として耐
食性合金のめっき層を形成することも考えられるが、上
記のクロムめっき処理液等では、微小な亀裂から腐食が
地鉄まで進行しやすく、下地層として不十分である。
【0016】なお、耐食性の自溶性合金の溶射層を下地
として用いる場合は、上層のサーメット層の浸透腐食の
防止条件が緩和されるので、サーメット層厚みは50μ
mまで低減することが可能である。ただし、使用する腐
食環境も過酷なものが予想されるので耐食性下地層を有
しない場合と同様、100μm以上が好ましい。溶射法
はいずれの方法でもよく、プラズマ法、高速フレーム
法、ガスフレーム法、HVOF(High Velocity Oxygen
Fuel )法、HPSS(High Power Plasma Spray Syst
em)法等が例示される。
【0017】気孔を塞ぐための封孔処理を加えること
は、さらなる耐地鉄浸食性の向上のために有効である。
封孔処理は、常法に従い、フッ素系樹脂、シリコン系樹
脂等を塗装して気孔を充填すればよい。溶射後封孔処理
する場合は、皮膜内に存在する気孔0.1%(従来法で
は0.5〜1.5%)を極力なくすことができ、鉄芯腐
食による皮膜剥離をさらに一層防止できる。また、使用
環境によっては(摩耗の激しくないところでは)下地層
に耐食性の合金粉末を溶射するようにしたので、その分
最表面のWCサーメット溶射層の皮膜厚みをうすくして
コストダウン化をはかることができる。
【0018】含浸封孔剤は、珪酸エチルのような金属ア
ルコキシドをアルコールに溶解したゾル、ゲル法による
薄膜形成、クロム酸塗布によるCr2 3 薄膜形成など
が例示される。また多成分系のアルコキシド・アルコー
ル溶液で、複合酸化物を充填することも可能である。ま
たこれらの含浸剤は、多くの場合酸化物形成のために焼
成が必要となるが、その温度は数百℃以下で十分であ
る。
【0019】
【実施例】以下に示す実施例は本発明の効果を示すため
であって本発明はこの実施例に限定されるものではな
い。ハロゲン法(HCl浴)錫電気メッキラインのコン
ダクタロールとして以下のNo.1〜No.6のロール
を作成した。ロール寸法は全てφ254×1320Lと
した。No.1〜No.6のロールをハロゲン法(HC
l浴)錫電気メッキラインのコンダクタロールとして用
い以下の評価を行い結果を表1に示した。 1)硬さ 同一条件で(同時に)溶射処理した平板サンプルを用
い、溶射皮膜の硬さを測定した。測定はマイクロビッカ
ースにて行い、負荷は300gとした。 2)寿命比 サンドペーパー等を用いたポリッシュによっても解消し
ない表面荒れが発生するまで使用した時の合計時間を寿
命とし、No.1のロールを100%として相対値で示
した。 3)WC脱落による多角形模様の発生。 寿命後のロール、表面を顕微鏡により10〜30倍に拡
大して観察し、脱落が見出されるか否かを判断した。表
1の結果から明らかなように、No.3、5の本発明の
ロールではWC脱落も、またそれによる多角形模様の発
生もなく、さらに寿命も従来より長く、しかも製作費も
安価にできることが確認された。
【0020】なお、本発明例1の溶射皮膜と鉄下地との
間にさらに自溶合金溶射層(組成、SFNi4、厚さ3
00μm)を有する本発明例3のロールは、WCサーメ
ット溶射皮膜50μmで、本発明例1と同様の寿命比と
WC脱落なしを示した。
【0021】
【表1】
【0022】
【発明の効果】本発明のコンダクタロールは溶射層のW
C脱落がなく、皮膜硬度が高いのでWC粒子脱落部への
錫付着によるロール不良としての多角形模様を防止で
き、また耐摩耗性が向上してロール寿命が延長できるよ
うになった。また、皮膜厚みを薄くできるからロール製
作費を安価にするという効果も得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 特開平8−158030号公報の方法により
形成した溶射皮膜の一例を示す模式図である。
【図2】 図1の皮膜の部分拡大図である。
【図3】 本発明例1のロールの溶射層の表面状態を3
0倍の顕微鏡で観察した模式図である。
【図4】 特開平5−9699号公報の方法により形成
した溶射皮膜の一例を示す模式図である。
【図5】 図4の皮膜の部分拡大図である。
【符号の説明】
1 ロール胴部芯金 2 金属炭化物粒子(WC) 3 Ni−Cr系合金 4 皮膜 5 Ni−Cr系自溶合金マトリックス

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ロール表面に、WC70〜85%残部Ni
    −Cr合金からなるWCサーメット溶射層を厚み100
    μm以上有することを特徴とする浸漬用耐食性コンダク
    タロール。
  2. 【請求項2】ロール表面に、耐食性の自溶性合金の溶射
    層を有し、その上層にWC70〜85%残部Ni−Cr
    合金からなるWCサーメット溶射層を50μm以上有す
    ることを特徴とする浸漬用耐食性コンダクタロール。
  3. 【請求項3】前記サーメット溶射層に封孔処理を施した
    ことを特徴とする、請求項1または2に記載の浸漬用耐
    食性コンダクタロール。
JP5139397A 1997-03-06 1997-03-06 浸漬用耐食性コンダクタロール Withdrawn JPH10245695A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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Effective date: 20040511