JPS63157828A

JPS63157828A - 電気めつき用通電ロ−ル

Info

Publication number: JPS63157828A
Application number: JP30171186A
Authority: JP
Inventors: Junichi Morita; 順一森田; Motohiro Nakayama; 元宏中山; Susumu Isobe; 磯部　晋; Toshiharu Noda; 俊治野田
Original assignee: Daido Steel Co Ltd; Nippon Steel Corp
Current assignee: Daido Steel Co Ltd; Nippon Steel Corp
Priority date: 1986-12-19
Filing date: 1986-12-19
Publication date: 1988-06-30

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】「発明の目的」（産業上の利用分野）本発明は、金属薄板の表面に亜鉛めっき（亜鉛単体めっ
きのほか、亜鉛−鉄系、亜鉛−ニッケル系、その他各種
亜鉛合金系めっきを含む。）、錫めっき、クロムめっき
、銅めっきおよび鉄めっき等を電気的に施す際に利用さ
れる電気めっき用通電ロールの改良に関するものである
。

（従来の技術）近年、例えば亜鉛めっき鋼板の製造に、電気めっきが多
用されるようになってきた。この電気亜鉛めっき鋼板は
横型ラインで製造されることが多く、その際亜鉛イオン
の存在するめっき液中に浸漬された通電ロールに薄板を
接触させながら通過させることによって行なうものであ
る。

すなわち、この電気めっきの際には、めっき液中で走行
する薄板に対向するように設けられた自溶性または不溶
性の陽極から直流電流が供給され、薄板９通電ロールを
介する回路を形成することになる。このとき、高生産性
を達成するため。

めっき電流密度は、設備技術、操業技術、めっきされた
鋼板の品質等の観点より許容される範囲内で、できるだ
け高く設定されることになるので、この通電ロールは、
通電下のめっき液中において、高速で通過する薄板と接
触することとなり、高い耐摩耗性と耐食性とが同時に要
求される。

従来、この種の通電ロールの素材としては、ＳＵＳ　３
１６やＮｉ基合金、あるいはＮｉ　−Ｃｒ−Ｍｏ合金、
　Ｎ　ｉ　−Ｃｒ−Ｍｏ−Ｎ　ｂ合金などのＮｉ−Ｃｒ
系合金（例えば、特開昭５７−６００４４号）が使用さ
れてきた。

（発明が解決しようとする問題点）しかしながら、５ＵＳ３１６やＮｉ基合金は耐食性およ
び耐摩耗性が不十分であって、たとえば７日間程度の短
期間の使用でロール表面に著しい肌荒れが生じ、再研磨
の必要があるという問題点を有している。

一方、旧式の低速縦型の電気亜鉛めっき設備用ならば上
記の如き問題点は生じがたいが、高速（通板速度Ｌｏｏ
ｍ／分程度以上）横型の設備用には不適である。

他方、上記従来のＮｉ−Ｃｒ系合金ではより長期にわた
って使用できるが、とくにＭｏおよびＮｂなどの高価な
元素を多量に含む組成のものでは、通電ロールが著しく
高価なものになるという問題点があった。

（発明の目的）本発明者らは、ＭＯを含むＮ　ｉ　−Ｃｒ系合金の耐食
耐摩耗性を低下させることなく、高価なＭ。

の使用量を低減した電気めっき用の通電ロールを開発す
ることを目的として鋭意研究した結果、従来のものより
もＣｒを増量しかつＭＯをある程度以上添加すると共に
、若干のＴｉ、Ａｆｉを添加することにより上記の目的
が達成でき、しかも従来よりすぐれた耐食耐摩耗性が得
られることを見出して本発明に至った。

［発明の構成］（問題点を解決するための手段）本発明による電気めっき用通電ロールは、重量比で、Ｃ
：０．１０％以下、Ｓｉ　：２．０％以下、Ｍ　ｎ　：
　２　、０％以下、Ｃｒ：３０％超過４０％未満、ＭＯ
＝４％以上１２％以下、Ａｎ：３．０％以下、Ｔｉ：３
．０％以下、Ｆｅ：５．０％以下、残部実質的にＮｉよ
りなるＮｆ−Ｃｒ系合金を少なくとも表面に用いたこと
を特徴としているものである。

本発明者は、ＭＯを含むＮ　ｉ　−Ｃｒ系合金において
、パルス通電腐食減量とＣｒ　、　Ｍ　ｏ量との関係を
調べたところ、第１図に示す結果が得られた。すなわち
、第１図に示すように、Ｃｒ含有量を高めることによっ
て相対的に低いＭｏ含有量でも良好な耐食性が得られる
ことを確かめた。この場合、上記の「パルス通電腐食減
量」とは、後述の実施例においても説明しているように
、亜鉛めっき液の模擬液中で通電状態においたときの腐
食減量である。第１図に示すように、Ｃｒ含有量が２７
％のときは、Ｍｏ含有量が１２％と比較的多量であって
もなお腐食減量が大きいが、Ｃｒ含有量が３１〜４２％
のときには、Ｍｏ含有量が４〜８％程度であってもかな
り少ない腐食減量となっていることが明らかである。

また、本発明者は、Ｍｏを含むＮｉ−Ｃｒ系合金におい
て、その硬さに及ぼすＣｒ　、　Ｍ　ｏの影響を調べた
ところ、第２図に示す結果が得られた。

第２図に示すように、Ｃｒ含有量の増加に伴なって硬さ
は上昇し、Ｍｏ含有量が４〜１２％であるときにさらに
硬さが上昇していることが明らかである。

以上に例示した種々の実験結果から、本発明者は上記の
ような成分組成をもつＮ　ｉ　−Ｃｒ系合金を用いた電
気めっき用通電ロールを開発するに至ったのであるが、
以下に、上記の合金組成を選択した理由についてまず基
本組成から説明する。

Ｃ：０．１０％以下Ｃは通電用ロールの硬さを上昇させ、このＣ含有量が増
加するに従って硬さが高くなり、耐摩耗性はよくなるが
、一方では炭化物を形成して耐食性を低下させる傾向が
あるので、０．１０％までとした。

Ｓｉ：２．０％以下Ｓｔは脱酸に有効な元素であるが、このＳｉ含有量が２
．０％を超えると靭延性が劣化するようになるので、２
．０％以下とした。

Ｍｎ：２．０％以下Ｍｎは熱間加工性を向上させる元素であるが、２．０％
を超えると耐食性を損うので、２．０％以下とした。

Ｃｒ　：　３０％超過４０％未満ＣｒはＮｉおよびＭｏとともにマトリックスを構成し、
強固な不動態化皮膜を形成して高い耐食性を実現するの
に有効な元素である。そして、この効果は３０％超過の
Ｃｒ添加によってかなり高くなるが、４０％以上となる
と靭延性が低下し、ロールの製造が著しく困難となるの
で、Ｃｒ含有量は３０％超過４０％未満とした。

ＭＯ：４％以上１２％以下ＭＯは耐食性の向上にとって最も重要な元素であるが、
高価なため、なるべく低い含有量にとどめたいことは前
記のとおりである。本発明による通電ロール素材は、３
０％を超えるＣｒを含有するので、ＭＯの効果は、前述
した第１図および第２図に示したとおり、４％以上の含
有量で得られる。そして、第１図に示したように、耐食
性はＭＯの増加とともに向上するが、１２％前後で飽和
し、かえって靭延性の低下がはじまる。したがって、Ｍ
ｏ含有量は４％以上１２％以下とした。

Ａ文：３．０％以下Ｔｉ：３．０％以下ＡｎおよびＴｉは脱酸剤として役立つとともに、金属間
化合物を形成しロールの硬さを増大して耐摩耗性を向上
させるが、いずれの元素も３．０％を超える添加は耐食
性と靭延性を低下させるので、各々３．０％以下とした
。

Ｆｅ：５．０％以下Ｆｅは耐食性を低下させるので有用な存在ではないが、
５．０％まではさしつかえないので、その上限を５％と
した。

Ｎｉ：残部Ｎｉはマトリックスをオーステナイト組織とし、かつ耐
食性を向上させるために必要であるので残部とした。そ
して、Ｎｉ中には不純物としてＣＯが含有されることが
多いが、このＣＯもＣｕと同様に耐食性を向上させる効
果があるので、５．０％以内は許容される。

次に、上記基本組成のほかに含有させることができる任
意添加元素の役割と組成範囲の限定理由について説明す
る。

Ｎｂ：３．０％以下Ｔａ：３．０％以下ＮｂおよびＴａはいずれも炭化物を形成し、結晶粒界へ
のＣｒ炭化物の析出を防止し、耐食性の向上に寄与する
。また、固溶硬化により耐摩耗性を向上させるためにも
必要な元素である。そして、このような効果は各々３．
０％を超えると飽和するので、いずれも３．０％以下と
した。

Ｗ：３．０％以下Ｖ：３．０％以下ＷおよびＶは前記したＮｂやＴａと同様の作用を有する
が、この場合もその効果は３．０％を越えると飽和する
ので、いずれも３．０％以下とした。

Ｍｇ：０．０５％以下Ｚｒ：０．１％以下ＭｇおよびＺｒはともに脱酸作用を有すると同時に結晶
粒を微細化する効果を有し、熱間加工性を改善する。し
かし、それぞれ０．０５％および０．１％を超える添加
は、それ以上の利益をもたらさない。

Ｂ：０．０１％以下Ｂは前記ＭｇおよびＺｒと同様に結晶粒微細化効果があ
る。しかし、０．０１％を超える添加は、硼化物を形成
して脆化をもたらすので、０．０１％以下とした。

Ｃｕ：２．０％以下Ｃｕは耐食性向上の効果があるが、熱間加工性をそこな
うので、２．０％までの添加とした。

０：ｏ、１％以下Ｏは非金属介在物生成の原因となる元素であって、前記
非金属介在物は孔食の起点となるので、その存在は望ま
しくない。そして、０が０．１％を越えると上記非金属
介在物が多量に発生するため、その上限を０．１％とし
た。

以上に示した合金組成よりなる素材から電気めっき用通
電ロールを製造するには、既知の方法、たとえば鋳造−
熱間鍛造−機械加工によればよい。その際、温間（たと
えば、５００〜８００℃）または冷間の表面加工（プレ
スまたは表面材Ｗ＆）により表面に加工歪みを与え、結
晶粒を微細化して表面硬度を高めるようにすることが好
ましい。そのほか、遠心鋳造やエレクトロスラグ（また
は真空アーク）再溶解を採用して中空ロールを製造する
こともできる。さらには、圧延板材を成形したスリーブ
として用いたり、溶接または溶射によりロール表面を被
覆する構造とすることも可能である。

そして、いずれの製法によっても仕上げ加工を施す必要
があるので、削りしろをとっても上記表面硬度向上の効
果が残るような厚さにすることが望ましい。このとき、
表面の硬化は、耐食性の若干の低下をひきおこすことも
ありうるが、耐摩耗性の向上が著しくなるので、この利
益は耐食性低下の不利益を十分に補うものである。従っ
て、温間または冷間の表面加工は一般に有用なものであ
るということができるが、その採否はロールの使用条件
に応じて決定すればよい。

（実施例）次に、本発明に従って、ＭｏおよびＮｂの使用量を減ら
してコストを低減したロールが、従来のＮｉ−Ｃｒ−Ｍ
ｏ合金に匹敵する耐食性および耐摩耗性を有することを
実施例により比較例とともに示す。

この実施例および比較例では、第１表に示す組成の合金
を溶製し、各供試材について、硬さくロックウェル硬さ
）およびパルス通電腐食試験による腐食減量を測定した
。ここで、パルス通電腐食試験とは、実機ロールの回転
にともなう腐食環境を再現するためのものであり、供試
材に１サイクル０．７ｓｅｃのうち０．２ｓｅｃ間通電
して試験するものである。

この実施例および比較例において、パルス通電腐食試験
は、亜鉛めっき液の模擬液（Ｈ２Ｓ０４：　２２ｇ＋Ｆ
ｅ２　（ＳＯ２）３　：　７５ｇ＋Ｈ２０２１文）中で
、電流密度；　２６０Ａ／ｄｍ２　、腐食時間；２４時
間、液温；５０°Ｃの条件で行ない、試験後における各
供試材の腐食減量を調べた。これらの結果を第２表に示
す。

また、供試材Ｎｏ、８．２２の材料を用いて各々電気亜
鉛めっき用通電ロールを製作し、実機テストとして電気
亜鉛めっきラインで使用し１通板量が７７００ｔｏｎに
達したのち取り出してロール中央部の最大腐食摩耗量を
測定した。この結果をロール材の体積抵抗率とともに第
３表に示す。

第　　　２　　　表第３表各表に示す結果より明らかなように、本発男の実施例に
よる電気亜鉛めっき用通電ロールは、高価な従来材を用
いた電気亜鉛めっき用通電ロールにまさるとも劣らない
すぐれた耐食耐摩耗性を有するものにできることが、こ
れらの結果から明らかである。すなわち、Ｃｒ含有量が
実質的にＯである比較倒動、２３は腐食減量が著しく多
く、Ｍｏ含有量が多いときでもＣｒ含有量が少ない比較
倒動、２４．２８なども腐食減量はかなり多いものとな
っている。また、Ｍｏ含有量が少なすぎる比較例Ｎｂ、
２３，２９．３１などは硬さが低いため耐摩耗性が悪く
実用的でないことが認められた。

［発明の効果］以上説明してきたように、本発明による電気めっき用通
電ロールは、重量比で、Ｃ：　ｏ、１０％以下、Ｓｉ：
２．０％以下、Ｍｎ；２．０％以下、Ｃｒ：３０％超過
４０％未満、ＭＯ＝４％以上１２％以下、Ａ文＝３．０
％以下、Ｔｉ：３．０％以下、Ｆｅ：５．０％以下、必
要に応じてＮｂ：３．０％以下、Ｔａ：３．０％以下。

Ｗ：３．０％以下、Ｖ：　３．０％以下の群から選ばれ
る１種または２種以上、同じく必要に応じてＭｇ、：０
．０５％以下、Ｚｒ：０．１％以下。

Ｂ：０．０１％以下の群から選ばれる１種または２種以
上、同じく必要に応じてＣｕ：２．０％以下、Ｃｏ：５
．０％以下の群から選ばれる１種または２種以上を含有
し、残部実質的に不純物よりなるＮ　ｉ　−Ｃｒ系合金
を少なくとも表面に用いた構造をなすものであるから、
高価なＭｏを多量に含まず、硬度が大で腐食減量が少な
く、電気めっきの通電ロールとして使用した場合の耐食
耐摩耗性に著しく優れたものであるという著大なる効果
がもたらされる。

【図面の簡単な説明】

第１図はＭｏを含むＮｉ−Ｃｒ系合金におけるパルス通
電腐食減量とＣｒ　、　Ｍ　ｏ含有量との関係を調べた
結果の一例を示すグラフ、第２図はＭ。を含むＮ　ｉ　−Ｃｒ系合金における硬さとＣｒ。Ｍｏ含有量との関係を調べた結果の一例を示すグラフで
ある。第１図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）重量比で、Ｃ：０．１０％以下、Ｓｉ：２．０％
以下、Ｍｎ：２．０％以下、Ｃｒ：３０％超過４０％未
満、Ｍｏ：４％以上１２％以下、Ａｌ：３．０％以下、
Ｔｉ：３．０％以下、Ｆｅ：５．０％以下、残部実質的
にＮｉよりなるＮｉ−Ｃｒ系合金を少なくとも表面に用
いたことを特徴とする電気めっき用通電ロール。
（２）Ｎｉ−Ｃｒ系合金は、残部Ｎｉ中に、Ｎｂ：３．
０％以下、Ｔａ：３．０％以下、Ｗ：３．０％以下、Ｖ
：３．０％以下の群から選ばれる１種または２種以上を
含有しているものであることを特徴とする特許請求の範
囲第（１）項に記載の電気めっき用通電ロール。
（３）Ｎｉ−Ｃｒ系合金は、残部Ｎｉ中に、Ｍｇ：０．
０５％以下、Ｚｒ：０．１％以下、Ｂ：０．０１％以下
の群から選ばれる１種または２種以上を含有しているも
のであることを特徴とする特許請求の範囲第（１）項ま
たは第（２）項に記載の電気めっき用通電ロール。
（４）Ｎｉ−Ｃｒ系合金は、残部Ｎｉ中に、Ｃｕ：２．
０％以下、Ｃｏ：５．０％以下の群から選ばれる１種ま
たは２種以上を含有しているものであることを特徴とす
る特許請求の範囲第（１）項ないし第（３）項のいずれ
かに記載の電気めっき用通電ロール。
（５）Ｎｉ−Ｃｒ系合金は、不純物中において、０：０
．１％以下に規制したものであることを特徴とする特許
請求の範囲第（１）項ないし第（４）項のいずれかに記
載の電気めっき用通電ロール。