JPS6250446A - 電気めつき用通電ロ−ル合金 - 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、電気めっき用通電ロール合金に関する。

〔従来の技術〕

連続電気亜鉛めっき等の電気めっきに使用される通電ロ
ールは、所要の通電性のほかに、強酸性液であるめっき
液（通常、ｐＨ１〜２）に対する腐食抵抗、およびめっ
き液中を連続移行する被めっき鋼板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。

また、通電ロールは、使用中に被めっき鋼板と同じ（陰
極となり、その胴部周面にも亜鉛等のめっき金属がめっ
きされるので、その付着しためっき金属を取り除き、胴
部表面を常時清浄な状態に保つことが必要である。胴部
表面にめっき金属が付着したままめっき操業を行うと、
これに当接する被めっき鋼板の表面に疵が付き、めっき
品質が損なわれるからである。その付着しためっき金属
の除去処理は、胴部表面に砥石等を摺り付けることによ
り行われるので、胴部表面は砥石等に対する研磨摩耗抵
抗にもすぐれていなければならない。

従来、この電気めっき用通電ロールとしては、ＪＩＳ　
　５ＵＳ３１６、または５Ｃ５Ｉ４等のオーステナイト
系ステンレス鋼をロール胴部構成材料とするものが使用
されている。

〔解決しようとする問題点〕

しかるに、上記従来の通電ロールは、めっき液に対する
腐食抵抗およびその腐食環境での耐摩耗性が十分でなく
、めっき液による溶損、被めっき鋼板との接触による摩
耗（特に鋼板のエッヂが当接する部分の摩耗）が生じ、
更に付着しためっき金属を除去するための砥石摺り付け
による摩耗が加わることにより、胴部表面の肌荒れが進
み易い。

胴部表面の肌荒れは、被めっき鋼板に転写され、めっき
品質を損なう原因となる。

このため、従来の通電ロールは、短期間、例えば約１カ
月の周期で、胴部表面を修復するための再研磨加工を必
要としており、従って頻繁なロール取替えと、そのため
の操業中断を余儀なくされると共に、ロールの再研磨加
工に多大のコスト負担を強いられている。

本発明は上記問題点を解決するための改良された電気め
っき用通電ロール合金を提供しようとするものである。

〔問題点を解決するための手段および作用〕本発明の電
気めっき用通電ロール合金は、Ｃ：０．１％以下、Ｓｉ
：２〜６％、Ｍｎ：２％以下、Ｃｒ：２０〜３０％、Ｎ
ｉ：４〜１０％、ＭＯ：２〜６％、Ｃｏ：０．５〜４％
、Ｎ：０．１〜０．３％、および所望により上記諸元素
と共にＷ　：　０．５〜３％、Ｎｂ：０．２〜２％のい
ずれか１種もしくは２種を含有し、残部は実質的にＦｅ
からなる成分組成を有し、かつフェライト相が３０〜７
０％（面積率）であるフエライトーオーステナイト二相
組織を有することを特徴とする。

以下、本発明合金の成分限定理由について説明する。成
分含有量を示す％はすべて重量％である。

Ｃ：Ｏ，ｔ％以下 Ｃは耐摩耗性の改善に有効であるが、反面耐食性の低下
を招く。本発明では、耐食性を確保するために、０．１
％を上限とする。耐食性をより良好ならしめるには、０
．０３％以下に規制することが望ましい。

Ｓｉ：２〜６％ Ｓｉは脱酸元素であるが、本発明では、それにとどまら
ず、耐食性および耐摩耗性の改善のために添加される。

その効果は、添加量２％からあられれろ。添加量の増加
に伴ってその効果も増大するが、６％を越えると合金の
脆弱化を招き、溶接性が悪くなるので、６％を上限とす
る。

Ｍｎ：２％以下 Ｍｎは脱酸元素であり、また鋳造性を高める効果を有す
る。その添加量は２％までで十分である。

Ｃｒ　：２０〜３０％ Ｃｒは緻密で強固な保護皮膜を形成することにより合金
表面を不働態化し、めっき液に対する腐食抵抗を高める
。そのための添加量は少な（とも２０％であることを要
する。添加量の増加に伴って耐食性は増強され、またク
ロム炭化物の基地中の分散析出により腐食環境下での摩
耗抵抗が高められる。しかし、３０％を越えると、Ｃｒ
−Ｎ、Ｃｒ−Ｆｅ等の金属間化合物が析出し易くなるこ
とに伴って、耐食性の低下および脆弱化が生じるので、
３０％を上限とする。

Ｎｉ：４〜１０％ Ｎｉは、オーステナイトフォーマとして、前記Ｃｒとの
量的バランスにより二相組織におけるフェライトｆｆｉ
を決定する元素の１つであり、また耐食性改善作用を有
する元素である。添加量が４％に満たないと、フェライ
ト量が過剰となり、また耐食性の不足をきたす。一方、
１０％を越えると、フェライト量を３０〜７０％（面積
率）に調整することが困難となり、経済性も損なう。よ
って、Ｎｉ量は４〜１０％とする。

ＭＯ：２〜６％ ＭＯは、Ｃｒと同様に不働態を安定化する効果を有して
おり、耐食性の改善に重要な元素である。

めっき液に対する腐食抵抗を確保するには、少なくとも
２％を必要とする。添加量の増加に伴い、耐食性の向上
をみるが、６％を越えると、その効果はほぼ飽和し、ま
たＭｏ−Ｆｅ、Ｍｏ−Ｎ　ｉ等の金属間化合物が析出し
易くなるため、脆弱化する。従って、６％を上限とする
。

Ｃｏ：０．５〜４％ Ｃｏは、耐食性および腐食環境での耐摩耗性の改善に有
効な元素である。０．５％以上の添加によりその効果が
あられれ、添加量の増加に伴い、その効果は増大する。

しかし、４％を越える添加は、経済性を損なうだけでな
く、Ｃｒ　％　Ｎ　ｉ等との量的バランスがくずれるこ
とにより、安定な二相組織を形成することが困難となる
ので、４％を上限とする。

Ｎ：０．１〜０．３％ Ｎは局部耐食性改善効果を有する元素であり、特にＣβ
−イオンを含む酸性腐食環境に対して有効に作用する。

この効果は０．１％以上の添加によりあられれる。但し
、０．３％を越えると、基地中に固溶せずに窒化物（Ｃ
ｒＮ等）を形成し、却って耐食性が悪くなるので、０．
３％を上限とする。

本発明合金は、上記諸元素のほかに、材質の改善を目的
として所望により添加されるＷおよびＮｂのいずれか１
種または２種の元素を含有する。

Ｗ　：　０．５〜３％ Ｗは、前記Ｃｒ、Ｍｏと同様に不働態を安定にし、めっ
き液に対する腐食抵抗を高める元素である。また、基地
中に炭化物として析出し、硬度を高めることにより腐食
環境での耐摩耗性の向上に寄与する。その効果は、０．
５％以上の添加により得られ、添加量の増加に伴って増
大するが、３％を越えると、材料の脆弱化に伴い、溶接
性が悪化するので、３％を上限とする。

Ｎｂ：０．２〜２％ Ｎｂはオーステナイト相中のＣを安定化し、耐食性の改
善に寄与する。その効果は、０．２％以上の添加により
あられれ、添加量が増すに伴って増大する。但し、２％
を越えると効果はほぼ飽和するので、２％を上限とする
。

本発明合金は前記のように、フエライトーオーステナイ
ト二相組織を有する。フェライト相はめっき液の酸性腐
食環境における摩耗抵抗を高める。

その効果は、フェライト相が面積率で３０％以上を占め
ることによりあられれる。イ旦し、７０％をこえると、
耐食性が低下する。従って、本発明ではフェライト量を
３０〜７０％とする。

ところで、通電ロールは、第１図に示すように、ロール
胴部をなす中空円筒体（１０）と、その両端に嵌着され
た給電部材を兼ねる軸部材（２０，２０）とを基本構成
部材として組み立てられる。なお、（３１）は冷却水流
路であって、胴部の中空円筒体（１０）の中空孔内に、
これと同心円状に環装される筒体（３０）によってロー
ル胴部の内側に画成されており、軸部材（２０，２０）
に設けられた流路（２１）と連通している。

本発明合金は通電ロールの胴部材料として好適である。

その胴部をなす中空円筒体は遠心力鋳造法により容易に
製造される。もっとも、通電ロールの胴部の耐食性およ
び耐摩耗性は表面に関する問題であるから、ロール胴部
の肉厚の全体に本発明合金を適用する必要は必ずしもな
く、その表層部（１２）のみを本発明合金で形成し、内
側部分（芯体部分）　（１１）は他種材料（例えば、炭
素鋼等）で形成してもよい。

このような多層構造のロール胴部（１０）を形成するに
は、遠心力鋳造法を利用し、鋳型内にまず本発明合金の
溶湯を鋳込んで、表層部（１２）となるべき中空円筒体
を鋳造し、ついでその内部に他種の金属溶湯を注入して
芯体部分（１１）を鋳造すればよい。また、別法として
、芯体部材（１１）を鋳造または塑性加工により製作し
、その外周面に溶接肉盛等により本発明合金からなる表
層部（１２）を形成する方法、あるいは鋳造や塑性加工
により表層部（１２）となるべき中空円筒体を本発明合
金にて製作し、これを別途準備された芯体部材（１１）
に焼き嵌め、その他の方法で嵌着一体化することにより
ロール胴部を形成することもできる。

〔実施例〕

第１表および第２表に示す成分組成および二相組織を有
する各合金について、腐食試験および腐食条件下での摩
耗試験および溶接性試験を行い、それぞれ各表右欄に示
す結果を得た。

第１表に示す賦香（Ｎｕ）　　１〜２３は本発明例、第
２表に示す隘１０１〜１１５は比較例であり、比較例隘
１０１〜１１５のうち、階１０１　は従来材であるＪＩ
Ｓ　　５ＵＳ３１６相当材、患１０２は従来材であるＪ
ＩＳ　　５Ｃ３１４相当材であり、Ｎ１１Ｌ１０３〜１
１５は、本発明合金に類する成分組成を有しているが、
いずれかの元素の含有量（表中、下線付）が本発明の規
定から逸脱している例である。

各試験条件は次のとおりである。但し、各供試材は、い
ずれも熱処理として、「１１００’ｃ　ｘ　２　Ｈｒ−
水冷」の溶体化処理を施した。

ＣＩ）腐食試験 （Ａ）５％硫酸溶液腐食試験： 板状試片（２０’　Ｘ３０ＬＸ　５　ｔ、龍）を、沸騰
５％■Ｉ　、　Ｓ　Ｏ、溶液中、６時間浸漬し、その腐
食減量（ｇ／ｍｈ）を測定。

（Ｂ）塩素イオン含有５％硫酸溶液腐食試験板状試片（
２０’　Ｘ３０ＬＸ　５ｔ、朋）を、沸騰５％Ｈ，Ｓ　
Ｏ４＋　ＣＱ−１０’　ｐ　ｐ　ｍ’ｒ容液中、６時間
浸漬し、その腐食減量（ｇ　／　ｍ　ｈ　）を測定。

（ＩＩ）腐食摩耗試験 棒状試片（１５φＸ　１００’　、龍）を、下記組成の
亜鉛めっき液（液温：６０℃）中、３６０ｒｐｍで回転
させながら、これに相手材として５ＧＰ５０Ａ（幅３ｆ
ｂｍ）を５　ｋｇ　／　ｃｒＡの荷重で押しつけ２日間
連続負荷後の重量減少量（ｇ／ｍ）を測定。

めっき液組成：　Ｚ　ｎ　Ｓ　０４４００ｇ／　（１、
ＺｎＣｌ２３０ｇ／β、Ｈ２ＳＯ４３０ｇ／β。

（Ｉｌｌ）溶接性試験 各供試合金からなる棒状フィラーメタル（断面４龍φ、
長さ２００〜２５０■■）を用い、ＴＩＧ溶接法により
、平板状基材（ＳＵＳ３０４相当材、予熱温度６００℃
）の表面に肉盛溶接を行い、ビード長さ１００　ｍ璽、
ビード幅２０龍の肉盛層を形成した。

上記肉盛溶接後、その基材を、ビードの長手方向に２０
鶴の間隔をおいて、合計５個所で、ビード長手方向に対
し直角方向に切断し、肉盛層の切断面における割れの有
無を液体浸遇探傷試験により判定し、溶接性の良否を評
価した。表中、「溶接性」欄の「○」は割れ無し、「×
」は割れ有り、を意味する。

第１表および第２表に示すように、本発明例は、従来材
である５ＵＳ３１６材（ＮＩＩＩＯＩ）や５Ｃ３Ｉ４材
（嵐１０２）に比し、耐食性および腐食環境での耐摩耗
性が極めて高い。また、溶接性も良好である。

一方、本発明合金に類する成分組成を有する比較例嵐１
０３〜１１５についてみると、過剰のＣを含む患１０３
は腐食抵抗が低く、Ｓｉの不足する階１０４では耐摩耗
性に乏しく、逆にＳｉが過剰のＮｏ、１０５は析出物の
生成により耐食性が低（なっている。

また、Ｃｒ量の不足しているｍ　１０６は耐食性と耐摩
耗性のいずれも低く、逆にＣｒを過剰に含む隘１０７で
は耐摩耗性は良好であるが、金属間化合物が生成するた
め耐食性に乏しい。更に、Ｍｏ量に過・不足のある階１
０８および１０９は、いずれも耐食性が不足している。

Ｍｏが過剰の場合に耐食性が低下しているのはＭｏが金
属間化合物として析出するからである。また、Ｎｉに過
・不足のあるＮｎ１ｌＯ、Ｎｎ１ｌｌのいずれも耐食性
に問題がある。

Ｎ　星が過剰の場合に耐食性の低下をみるのは、窒化物
が生成するからである。ＣＯについては、その量が不足
すると、寛１１２の例のように耐食性が低（、またＣｏ
を過剰に添加しても、隘１１３に示すように、添加量の
割に、耐食性向上効果は少なく、経済的に無駄であるこ
とがわかる。

更に、ｔｌｈｌ１４に示すように、過剰のＷを含むと溶
接性が悪く、また、過剰のＮｂを含有しても、患１１５
に示すように、添加量の多い割には、耐食性改善効果は
少なく、経済性に無駄であることがわかる。

なお、フエライｌｔが不足すると、摩耗抵抗が低く、逆
に過剰であると、腐食抵抗が低下することも上記試験結
果に示すとおりであるつ〔発明の効果〕 本発明合金からなるロール胴部を有する電気めっき用通
電ロールは、めっき液による腐食、および被めっき鋼板
の接触による腐食摩耗量が少なく、かつ表面に付着した
めっき金属を除去するための砥石等の摺り付けに起因す
る疵・摩１員の発生も軽微であるので、長期にわたって
平滑美麗な表面状態が保持される。従って、従来のよう
な頻繁なロール取替の煩わしさやロール再生のための研
磨加工に要する費用が大幅に軽減されると共に、安定し
た連続めっき操業が維持され、しかもめっき製品の品質
の向上・安定化の効果が得られる。

なお、本発明合金は、前記例示の亜鉛めっきに限られず
、錫めっき、ニッケルめっき等、各種の電気めっき用通
電ロール合金として有用であり、更には溶融めっきにお
いて、被めっき鋼板をめっき浴中に通板させる案内ロー
ルであるジンクロール等の材料としても有用である。

【図面の簡単な説明】

第１図は電気めっき用通電ロールの例を示す一部切欠正
面図である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｃ：０．１％以下、Ｓｉ：２〜６％、Ｍｎ：２％
   以下、Ｃｒ：２０〜３０％、Ｎｉ：４〜１０％、Ｍｏ：
   ２〜６％、Ｃｏ：０．５〜４％、Ｎ：０．１〜０．３％
   、残部実質的にＦｅからなり、フェライト相が３０〜７
   ０％（面積率）を占めるフェライト−オーステナイト二
   相組織を有する電気めっき用通電ロール合金。
2. （２）Ｃ：０．１％以下、Ｓｉ：２〜６％、Ｍｎ：２％
   以下、Ｃｒ：２０〜３０％、Ｎｉ：４〜１０％、Ｍｏ：
   ２〜６％、Ｃｏ：０．５〜４％、Ｎ：０．１〜０．３％
   、およびＷ：０．５〜３％、Ｎｂ：０．２〜２％のいず
   れか１種もしくは２種、残部実質的にＦｅからなり、フ
   ェライト相が３０〜７０％（面積率）を占めるフェライ
   ト−オーステナイト二相組織を有する電気めっき用通電
   ロール合金。