JPS6199650A - 通電ロ−ル用合金 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、電気めっき設備等に使用される通電ロール用
合金に関する。

〔従来技術と問題点〕

連続電気亜鉛めっき等の電気めっき設備における通電ロ
ールは、所要の通電性のほかに、酸性溶液から成るめっ
き浴に対する腐食抵抗と、めっき浴中を連続的に通過す
る被めっき鋼板（通板材）との接触に耐える摩耗抵抗を
備えていなければならない。

従来より、そのロール胴部（ロールシェル）の構成材料
として、通電性と、めっき浴に対する耐食性の点から、
５Ｏ３−１４やＳ　Ｕ　Ｓ−３１６等のニッケル含有ス
テンレス合金が専ら使用され、これらの合金の鋳造品や
鍛造品の溶体化処理材から成るスリーブをロール胴部と
する通電ロールが用いられてきた。

しかしながら、これらの従来ロールは、耐食性および耐
１７耗性が十分でなく、通電中におけるめっき浴による
座食や通板材による摩耗に起因して比較的短期間に胴部
表面に肌荒れが生じ易い。

ことに、昨今の高速めっき法においては、ラインの高速
度化、大１１１１電１化、およびめっき浴組成の低ｐ　
ＩＩ化等１１通電ロールの使用環境が苛酷化しており、
かかるめっき操業に使用される通電ロールは、例えば１
　、０００〜５０　、０００　Ａの高電流通電状態のち
とに、ｐＨ１〜３の強酸性めっき浴（しかも、その浴温
は５０〜７０℃と高温である）による腐食と、１５０〜
２００ｍ／分の高速度通板材の接触による摩耗とが複雑
に相乗して作用する。

このため、ロール胴部の肌荒れによる耐用寿命の低下が
著しく、それに伴いロールの取替え頻度が増大し、その
都度めっきラインの操業中断を余儀なくされると共に、
ロールを再生使用するための再研磨加工に膨大な費用が
必要となっている。

〔発明の課題〕

上記通電ロールの使用条件の苛酷化に対処し、電気めっ
き操業能率の向上、メインテナンスコストの削減、およ
びめっき品質の向上を図るには、通電性を損なわずに通
電ロールの胴部表面の安定性・耐久性を高めることが必
要である。

本発明は、かかる観点から通電ロールの胴部表面の安定
性・耐久性を高めるための、耐食性およ：　　　　　　
び耐摩耗性のすぐれた通電ロール用合金を提供するもの
である。

〔技術的手段および作用〕

本発明に係る通電ロール用合金は、Ｃ：０．１５％以下
、Ｓｉ：２．０％以下、Ｍｎ：２．０％以下、Ｃｒ　　
：　１５．０〜３０．０％、１ｖＩｏ　　：　４．０　
〜１０．０％、Δｅ　：０．２　〜２．０　　％、Ｎ　
ｂ　　：　０．１　〜３．０　　％、　Ｆ　ｃ　　：　
１０．０％以下、およびＴ　ｉ　：　０．０５〜１．０
％、Ｖ：０．０１〜０．５％、Ｂ　：　０．００１〜０
．１％のいづれか１種または２種以上を含み、残部は実
質的にＮｉからなる。

なお、本明細書中、％は、特記なき限り、重量％を意味
する。

本発明合金の成分限定理由は次のとおりである。

Ｃ：０．１５％以下 Ｃ含有量は、耐食性の点からは少い程有利であるが、耐
摩耗性の点からは多い程有利である。耐食性を損なわな
いためには０．１５％を越えてはならない。また、単純
なｇ耗現象に対処するための摩耗抵抗を確保するには少
くとも０．００５％を必要とするが、本発明合金の対象
とする通電ロールのように高電流通電状態下に腐食と摩
耗が相乗作用する使用条件に対しては、（Ｊｌの下限を
特に規定する必要はない。従って、Ｃｌは０．１５％以
下とする。

好ましくは、０．１０％以下である。

Ｓ　ｉ　：　２．０％以下 Ｓｉは、合金溶製時の脱酸、および鋳造時の湯流れ性等
の鋳造性改善等のために適量加えられるが、その含有量
は２．０％をこえる必要はない。

Ｍｎ：２．０％以下 ＭｎはＳｉと同様に、合金溶湯の脱酸、鋳造性改善等め
ために適量加えられる。その量は２．０％をこえる必要
はない。

Ｃｒ　：　１５．０〜３０．０％ Ｃｒは、Ｎｉ、Ｍｏ及びＡ１との金属間化合物の析出に
より硬度を高める作用をなす。また、強固な不動態化皮
膜゛を形成せしめ耐食性の向上に奏効する。これらの効
果を得るには少くとも１５．０％の含有を必要とする。

含有量の増加とともに上記効果は強められるが、過度に
含有すると、材料の靭性の低下をみるので、３０．０％
を上限とすべきである。より好ましい含”ｂ−ｔは１５
．０〜２５．０％である。

Ｍｏ：４．０〜１０．０％ Ｍｏは、耐酸性、殊に硫酸系、塩酸系等の非酸化性の酸
溶液（電気めっき浴はこの系統の溶液である）に対する
耐食性の向上に著効を奏する。また、硬度向上・耐摩耗
性の改善効果を有する。これらの効果を発揮さ・けるに
は少くとも４．０％の含有を必要とする。含有■を増す
につれ、その効果も増加する。しかし、１０．０％をこ
えると、含を量の増加の割に効果の向上は少くなり、高
価なＭＯを多量に使用することの経済的不利が増大する
。

また、靭性が低下する。従って、１０．０％を上限とす
る。より好ましくは、６．０〜１０．０％に規定される
。

Ｆ　ｅ　：　１０．０％以下 Ｆｅは硬度を高める効果を有する。含有■がｉｏ、ｏ％
までは耐食性に対する悪影響は特にない。

経済性の点からは、高価なＮｉＯ量を節減し、ＦＣを増
量することが有利であるが、耐食性の点から１０．０％
を上限とする。好ましくは、４．０〜ｉｏ、ｏ％に規定
される。

ΔＡ：０．２〜２．０９６ Ａｌは通常脱酸剤としてＩｉｉｏ、１％程度まで添加さ
れる元素であるが、本発明合金においては、ＡＩの添加
により通電状態における耐食性および耐摩耗性、ことに
腐食液中での摩耗抵抗（耐腐食摩耗性）を高めたこと、
またＡｊ２を後記ＮｂおよびＴ１、■、Ｂ、等の元素と
複合添加することによって、Ａｌ単独、またはＮｂ単独
の添加に比し、更に一段と耐腐食摩耗性等を向上せしめ
た点に最も特徴を有する。Ａ１はこの複合効果を得るた
めの基本的に有効な元素であり、少なくとも０．２％の
含有量を必要とする。含を量の増加に伴って効果が増す
が、あまり多く含有すると、Ｎｂ等との組合せにおいて
非金属介在物（酸化物）量の増加に因り合金の品質が損
なわれ、またロール等の構造材料として必要な靭性や溶
接性の低下をみる。

従って、２．０％を越えてはならない。より好ましいＡ
ｅ含有量は、０．５〜１．５％である。

Ｎｂ：０．１〜３．０％ ＮｂはＡｌと複合して耐食性、耐摩耗性、特に耐腐食摩
耗性の向上に奏効する。この効果を得るには少なくとも
０．１％を必要とする。含有量の増加に伴って効果も増
大する。３．０％を越えても、耐食性、耐摩耗性の点で
問題はないが、靭性や溶接性の低下が著しくなり、ロー
ルの構造材料としての適性がＩｎなわれるので、３．０
％を上限とする。

より好ましい含有１ｉ、は０．５〜２．０％である。

本発明合金は、上記各元素のほか、更に下記の”Ｆｉ％
　Ｖ、およびＢから選ばれるいづれか１種または２種以
上の元素を含有する。

Ｔ　ｉ　：　０．０５〜１．０％ ＡｌとＮｂとの複合下に、Ｔｉを添加すると、耐食性、
耐摩耗性、殊に耐腐食摩耗性が高められる。この結果は
、Ａ２とＮｂの共存下でのＴｉによる鋳造組織の微細化
作用によりもたらされるものである。このＴｉ添加を有
効ならしめるには、少なくとも０．０５％が必要である
。含有量の増加に伴って効果は増大するが、あまり多く
なると、Ｔｉ酸化物量の増加に伴う合金の清浄度の低下
により品質が損なわれる。従って、１．０％を越えるべ
きではない。好ましい含有：は０．０８〜０．７％であ
る。

ｖ　：　ｏ、ｏｔ〜０．５％ ■は、ＡＮとＮｂとの複合下にあって、鋳造組織の微細
化作用を果し、これにより耐食性、耐摩耗性、とくに耐
腐食摩耗性の向上に大きく寄与する。この効果を得るに
は、少なくとも０．０１％を必要とする。含有量の増加
により効果は増大するが、０．５％をこえると、効果は
ほぼ飽和する。従って、０．５％を上限とする。より好
ましい含有量は、０．０５〜０．３％である。

Ｂ　：　０．００１〜０．１％ Ａ２とＮｂとの複合下にあって、Ｂの添加は、鋳造組織
の微細化作用をなすと共に、耐食性、耐摩耗性、特に耐
腐食摩耗性の向上に大きく寄与する。この効果を得るに
は少なくとも０．００１％が必要であり、含有量の増加
に伴い効果は増大する。

しかし、多量に添加すると、耐摩耗性等には問題ないも
のの、溶接性が悪化するので、０．１％を上限とすべき
である。より好ましい含有量は０．００５〜０．０８％
である。

なお、残部をなすＮｉは、２．５％以下のＣＯを含有し
ていてもさしつかえない。

本発明合金は、その材質的特徴である耐摩耗性および耐
食性を十分に発揮させるために、好ましくは溶体化処理
がＪｏｂされる。溶体化処理は、温度ｔｉｏ０〜１２０
０℃に加熱保持（好ましい例として、１１５０℃Ｘ２Ｈ
ｒ）の後、急冷（好ましくは、水冷）することにより達
成される。

なお、本発明合金からなる通電ロールの胴部（シェル）
は、常法に従って板状体を曲げ加工し、突合せ面を溶接
接合して円筒体として制作するか、あるいは、別法とし
て遠心力鋳造法による鋳造管として制作することができ
る。

〔実施例〕

第１表に示す成分組成を有する各合金を用いて遠心力鋳
造によりＶ？造管（外径１４０　朋、肉厚２５絹、長さ
２８（］　ｍ目）・を１Σトた。表中、賦香Ｎｏ、１〜
１１は本発明例であり、Ｎｏ、１０１〜１１０は比較例
である。比較例Ｎｏ、１０３は、Ｔｉ、ＶおよびＢのい
づれも含有していない例、その他の比較例（Ｎｏ。

１０１　、１０２．１０４〜１０８）は、本発明に規定
する各成分元素をすべて１１有しているが、いづれかの
元素の含有量（表中、下線飾付）が本発明の規定から逸
脱しているものであり、ＮＯ，１０９と　１１０はそれ
ぞれ５Ｏ３−１４およびＳ　Ｕ　Ｓ−３１６材に相当す
る従来材である。なお、ＮＯ，１１０の５ＵＳ−３１６
材は市販の板材（板厚２０龍）を使用した。

各供試材から試験片を採取し、それぞれ１１５０℃ｘ２
Ｈｒ−水冷の溶体化処理を施したのぢ、下記の摩耗試験
および腐食試験に付し、第１表に示す結果を得た。

〔１〕摩耗試験 円柱状試験片をめっき浴中、３６０ｒｐｍで回転させな
がら、これを相手材（ＳＧＰ５０Ａ、幅３（ｈ璽）に５
ｋｇ／ｃａｔの負荷で押付け、２日間連続摩耗させたの
ぢ、その摩耗による重量減少量（ｇ／ｎ（）を測定した
。

（ｉ）試験片寸法：直径１５鶴×長さ１００　ｍｔ　　
　　　　　　（ｉｉ　）めっき浴：硫酸亜鉛４００ｇ／
ｌ、塩化亜鉛３０ｇ／６（硫酸でｐＨ＝１．５に調整）
。浴温：室温。

〔■〕腐食試験 円柱状試験片をめっき浴中に１８日間連続浸漬したのら
、腐食によイ、試験片の重量減少量（ｇ／＋ｒｒ）を４
！す定した。

い）試験片寸法：直径１５ｍｍｘ長さ５０ｍ。

（ｉｉ）めっき浴：６ｇ酸亜鉛４００ｇ／ｌ、塩化亜鉛
３０ｇ／β　（硫酸てｐＨ＝１．５に調整）。浴温ニア
０°Ｃ０ （Ｉ［［）試験結果 （１）比較例Ｎ　ｏ　、　１０１−１０８に示されるよ
うに、八＃（！：Ｎｂを含有するが、Ｔｉ、■、Ｂを複
合含有しない場合、あるいはＡ１およびＮｂとＴｉ、■
、またはＢを複合していても、いづれかの含有量が本発
明の規定から逸脱すると、耐摩耗性および耐食性が十分
でないのに対し、所定量のＡＮおよびＮｂと、Ｔｉ、Ｖ
、Ｂ等を複合含有する本発明例の合金は、摩耗■および
腐食量ともに少なく、良好な耐摩耗性と耐腐食性とを兼
備している。

（２）本発明例の合金を従来材である５ＵＳ−１４相当
材（比較例Ｎｏ、ｌ０９）　、およびＳ　Ｕ　Ｓ−３１
６相当材（比較例Ｎｏ、１１０）と対比すると、耐食性
については、従来材の腐食量が約７６　ｇ　／　ｒｄ前
後であるのに対し、本発明例では、最大　０．６８　ｇ
　／　ｍであるから、耐食性は約１００倍以上に及ぶ。

また、耐摩耗性についてみると、従来材の摩耗量が約２
５　ｇ　／　ｇ前後であるのに対し、本発明例では最大
０．０６　ｇ　／　ｍであるから、約４００倍以上の耐
摩耗性を有していると言える。

電気めっき用通電ロールにあっては、実用上、通板材に
よる摩耗と、めっき浴による腐食とが重複して作用する
ので、実用上の性能の評価は、華なる耐食性よりも、腐
食環境での耐摩耗性を指標とするのが適切であり、この
点からみると本発明合金は、上記摩耗試験での摩耗量の
比較から、従来材の約４００倍以上の耐用寿命を期待し
得ることがわかる。

〔発明の効果〕

本発明の通電ロール用合金は、耐食性および耐摩耗性に
すぐれ、殊に強酸性腐食環境下で、従来材をはるかに凌
ぐ摩耗抵抗を有する。

本発明合金をロール胴部として構成される電気めっき用
通電ロールは、長期間平滑で美麗な表面状態に保たれ、
従来ロールにまさる耐用命数が保証される。従って、従
来のような頻繁なロールの取替の煩わしさやロールの再
研磨加工に要する費用が大幅に軽減され、長期にわたる
安定した操業が維持されると同時に、得られるめっき製
品の品質の向上・安定化がもたらされる。むろん、電気
めっきは、亜鉛めっきに限らず、錫めっき、ニッケルめ
っき等、各種の電気めっき用通電ロールとして適用する
ことができ、また電気めっきに限られず、電解化成処理
や電解脱脂処理設備等におりる通電ロールとしても、従
来材にまさる安定性・耐久性の向上に奏効する。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｃ：０．１５％以下、Ｓｉ：２．０％以下、Ｍｎ
   ：２．０％以下、Ｃｒ：１５．０〜３０．０％、Ｍｏ：
   ４．０〜１０．０％、Ａｌ：０．２〜２．０％、Ｎｂ：
   ０．１〜３．０％、Ｆｅ：１０．０％以下、およびＴｉ
   ：０．０５〜１．０％、Ｖ：０．０１〜０．５％、Ｂ：
   ０．００１〜０．１％のいづれか１種または２種以上を
   含有し、残部は実質的にＮｉからなる耐食性および耐摩
   耗性にすぐれた通電ロール。