JPS6199651A - 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
摩耗性が十分でなく、通電中におけるめっき浴による腐
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、大通電量化、およびめっき浴組成の低ｐＨ化等、
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〜
５０，０ＯＯＡの高電流通電状態のもとに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、１５０〜２００　ｍ７分の高
速度通板材の接触による摩耗とが７ｊｌ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〕 １　　　　　　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％、Ｍ　Ｏ：　
４−０　〜１０．０％、Ａ１　：０．５〜３．０％、Ｆ
　ｅ　：　１０．０％以下、残部実質的に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
な摩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ｏ、ｏｏｓ％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、ｃｌの下限を特
に規定する必要はない。従って、Ｃｆｆ１は０．１５％
以下とする。

好ましくは、０．１０％以下である。

Ｓｉ：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、鋳造性改善等の
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Ａｌ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−ヒに奏効する。これらの
効果を得るには少くとも、１５．０％の含をを必要とす
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。より好ましい含有量は１５
．０〜２５．０％である。

Ｍ　ｏ　：　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（ｉｔ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
耗性の改善効果ををする。これらの効果を発揮させるに
は少（とも４．０％の含有を必要とする。含有量を増す
につれ、その効果も増加する。しかし、１０．０％をこ
えると、含有量の増加の割に効果の向上は少（なり、高
価なＭ。

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
。

Ａｌ：Ｑ、５〜３．０％ Ａｌは通常脱酸剤として最大０．１χ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、通電状態での
耐食性および耐腐食摩耗性を共に満足させる元素として
Ａｌが極めて有効であるとの知見を得、これを０．５〜
３．０％含有せしめた点に最も特徴を有す。０．５％を
下限とするのは、それより少ないと、上記特性改善効果
が不十分であるからである。含有量の増加に伴いその効
果も増大するが、多量に含有すると、Ｎｉとの金属間化
合物が析出し、耐食性および靭性が低下するとともに、
溶接性も悪くなるので、３．０％を上限とする。より好
ましい含有量は０．５〜２．５％である。

Ｆ　ｅ　：　１０．０％以下 Ｆｅは硬度を高める効果を有する。含有量が１０．０％
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、Ｆｓ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、４．０〜１０．０％に規定
される。

なお、残部を成すＮｉは、２．５％以下のＣｏを含有し
ていてもよい。

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
が施される。溶体化処理は、温度１１００−１２００℃
に加熱保持（好ましい例として、１１５０℃ｘ２Ｈｒ）
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、常法に従って円筒体を曲げ加工し、突合せ面を溶接
接合して板状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
造により鋳造管（外径１４０龍、肉厚２５顛、長さ２８
０　ｍｍ）を得た。表中、賦香１〜８は本発明例、賦香
１０１〜１１０は比較例である。比較例のうち、賦香１
０１〜１０８は本発明に規定する各成分元素をすべて含
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、賦香
１０９と１１０は、それぞれ５Ｃ５−１４およびＳ　Ｕ
　Ｓ−３１６材に相当する従来材である。なお、賦香１
１０のＳ　Ｕ　Ｓ−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℃Ｘ　
２　Ｈｒ−水冷の溶体化処理を施したのち、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。

〔■〕１７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３０朋）に５　
ｋｇ　／　ｃ＋ｄの負荷で押付け、２日間連続摩耗させ
たのち、その摩耗による重量減少！（ｇ／ｍ）を測定し
た。

（ｉ）試験片寸法：直径１５■×長さ１００　ｎ（ｉｉ
）めっき浴：硫酸亜鉛４００ｇ／ｊ！、塩化亜鉛３０ｇ
／ｆ（硫酸でｐＨ＝１．ｓに調整）。浴温：室温。

（ｎ）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ち
、腐食による試験片の重量減少量（ｇ／ｄ）を測定した
。

（ｉ）試験片寸法：直径１５ｗｍＸ長さ５０額（ｉｉ）
めっき浴：硫酸亜鉛４００ｇ／ｌ、塩化亜鉛３０ｇ／ｊ
！（硫酸でｐＨ＝１．５に調整）。浴温ニア０℃。

（ＩＩＩ）試験結果 （１１本発明例Ｎ００１と比較例Ｎｏ、１０１（Ｃ過剰
）との比較から、Ｃ■が上限値を越えると、耐食性が大
きく低下することがわかる。なお、耐摩耗性も低下して
いるが、ごく軽微である。

本発明例Ｎ００２および３と、比較例Ｎｏ、１０２（Ｃ
ｒ不足）およびＮ　ｏ、１０３　（Ｃｒ過剰）とからＣ
ｒの効果が明らかであり、Ｃｒが下限値に満たないと、
耐食性および耐摩耗性のいずれにも劣る。なお、比較例
Ｎｏ、１０３にみられるように、Ｃｒ量が上限値を越え
ても、耐食性、耐摩耗性に問題はない。しかし、靭性の
低下が実験的に認められており、構造（Ａ料として問題
がある。

本発明例ＮＯ，ｌＩおよび５と、比較例Ｎｏ、１０１０
４（不足）および１０５　　（Ｍｏ過剰）とからＭＯの
添加効果が明らかである。すなわち、ＭＯは耐食性の向
上に大きな効果を有し、含有量が下限値に満たないと、
耐食性が大幅に低下する。なお、Ｍｏ量が上限値を越え
ても耐食性、耐摩耗性に問題はないが、材料靭性や経済
性の面での不利が生じる。

本発明例Ｎ０９６および７と、比較例Ｎｏ、１０６ＣＡ
Ｎ不足）およびＮ　ｏ　、１０７　（Ａ　Ｉ！、過剰）
とはＡｌの添加効果を示している。ＡＩ！は耐食性およ
び耐摩耗性の点で最も顕著な効果を示す成分であり、含
有、！１１が下限値に満たないと、耐食性、耐摩耗性の
いづれも低（，１−に耐摩耗性の不足が著しい。

含有量が上限値を越えても、耐摩耗性は良好であリ、ま
た耐食性は若干の低下をみるが、それ程問題とはならな
い。しかし、材料靭性や溶接性等が低下する。

本発明例Ｎｏ、８と、比較例Ｎ　ｏ、１０８　（Ｆ　ｅ
過剰）の比較はＦｅの効果を示す。Ｆｅ量が上限値を越
えても、それほど顕著な性能低下が生じるものではない
が、本発明の目的とする高水準の耐食性および耐摩耗性
を確保するには、上限値が規定されるべきことがわかる
。

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、単なる耐食性よりも、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
点から上記本発明例の各合金をみると、賦香７の合金が
最も優れていると評価することができる。この賦香７の
合金はｔ、　　　　　　　Ａ　ｆを比較的多量に含有す
る合金であり・ＡＩの添加効果を如実に示している。

（２）本発明例の合金の耐食性３、耐摩耗性を従来材で
ある５Ｏ５−１４相当材（比較例Ｎｏ、１０！１１＞お
よびＳ　Ｕ　Ｓ−３１６相当材（比較例Ｎｏ、１１０）
と比較すると、耐食性については、従来材の腐食量が約
７６ｇ１ｒｄ前後であるのに対し、本発明例では、最大
１．３２　ｇ　／　ｒｒｒであるから、耐食性は約５７
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　／　ｒｄ前後であるのに対し、本発明例では最
大０．１４ｇ／ｍであるから、約１７０倍以上の耐摩耗
性を有していると言える。

前記のように、電気めっき用通電ロールの性能をより適
切に近似して表す特性は、腐食環境下での耐摩耗性であ
り、この点から本発明合金は、従来材の約１７０倍以上
の耐用寿命を期待することができる。

〔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ｌし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け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：０．５〜３．０％、Ｆｅ：
   １０．０％以下、残部実質的に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用合金。