JPS63199892A

JPS63199892A - 電気めつき用通電ロ−ル

Info

Publication number: JPS63199892A
Application number: JP3026687A
Authority: JP
Inventors: Toshiaki Ishii; 利明石井
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 1987-02-12
Filing date: 1987-02-12
Publication date: 1988-08-18

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、腐食および摩耗に対する抵抗性にすぐれ、か
つ高導電性を有する電気めっき用通電ロールに関する。

〔従来の技術〕

連続電気亜鉛めっき等に使用される通電ロールは、基本
的には、第４図に示すように、ロール胴部をなすスリー
′プ（１０）と、その両端に給電部材として嵌着された
ロールエンド（２０，２０）とからなる。

上記通電ロールの胴部表面は、強酸性腐食液であるめっ
き液に対する腐食抵抗性が要求される。

その腐食は、通電量との相関が強く、通電量が増加する
につれて顕著となる通電腐食である。また、ロール胴部
は、その表面に接触してめっき液中を走行する被めっき
鋼板（通板材）との摩擦に耐える摩耗抵抗性を備えたも
のでなければならない。

従来、上記通電ロールとして、ＳＵＳ　　３１６等のオ
ーステナイト系ステンレス鋼、または「ハステロイＣ」
や「ハステロイＣ−２７６Ｊ等のＮｉ基耐食合金をスリ
ーブ（胴部）材料とするものが使用されてきた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

近時、電気めっき条件は、通電量が従来の１０〜１５Ｋ
Ａから４０〜５０ＫＡと高通電量化し、まためっき液は
ｐＨ１〜２と低ｐＨ化し、更に通板速度は従来の１００
　ｍ／分程度の速度から、１５０〜２００　ｍ７分と高
速度化の傾向にある。

このような電気めっき条件の苛酷化に伴い、ＳＵＳ　　
３１６等のオーステナイト系ステンレス鋼をスリーブ材
とする通電ロールでは、めっき液に対する通電腐食抵抗
性が不足し、またその表面硬度もＨＶ１６０程度と低い
ため、腐食および摩耗による表面劣化がはやく進む。他
方、「ハステロイＣ」や「ハステロイＣ−２７６Ｊ等の
Ｎｉ基耐食合金をスリーブ材とする通電ロールは、めっ
き液に対し非常にすぐれた通電腐食抵抗性を有し、また
その表面硬度もＨＶ１９０〜２１０と比較的高いけれど
も、近時の高速通板条件には十分に対応しきれず、殊に
高張力鋼板（Ｈｖ：２００〜２５ｏ）などの硬質の通板
材と接触する場合には、通板材のエツジ部との当接部に
疵がつき易い。

このため、従来の通電ロールは、１〜２週間の短い周期
でロール胴部表面の再研磨加工を行わねばならず、その
ロールの取替えと再研磨加工に多大の労力とコストを費
やしているのが実情である。

また、上記通電ロールは電気抵抗が高く、特にＮｉ基耐
食合金の電気比抵抗は一般に１００〜１３０μΩ・備と
高いため、電気エネルギのロスが大きい。

本発明は上記問題を解決するための改良された通電ロー
ルを提供するものである。

〔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は、そのロール胴部が、銅もしく
は銅合金スリーブと、該スリーブ表面を被覆するニッケ
ル被膜と、該ニッケル被膜を中間層として積層された複
合層とからなり、該複合層は、Ｎｉ基耐食合金マトリッ
クスと該マトリックスに分散相として混在する１０〜７
０重量％の炭化物系セラミック粒子とからなる複合組織
を有することを特徴としている。

第１図は、本発明通電ロールを示している。そのロール
胴部（１０）は、銅もしくは銅合金製スリーブ（以下、
「スリーブ基材Ｊ　）（１１）　、ニッケル被膜（１２
）および複合層（１３）からなる積層構造を有している
。

スリーブ基材（１１）は、銅、または、銅合金からなる
。

スリーブ基材（１１）の表面にニッケル被膜（１２）を
設けるのは、スリーブ基材（銅または銅合金）の溶融点
が約１０００℃前後と低いため、溶接肉盛法等により複
合層（１３）を直接スリーブ基材（１１）表面に形成し
たのでは、複命層（１３）への母材金属＜ｍまたは銅合
金）の溶は込みが大きくなり、複合層（１３）の特性（
通電腐食抵抗性、耐摩耗性）が損なわれるからであり、
その溶は込みを防止するためにニッケル被膜（１２）を
設けるのである。また、ニッケルは、銅もしくは銅合金
、およびＮｉ基耐食合金とセラミック粒子からなる複合
層に対して良好な濡れ性を有するので、スリーブ基材（
１１）と複合層（１３）との密着性を高め、両者の強固
な結合関係を形成する中間層としての機能を併せ有する
。

ニッケル被膜は、例えば溶射法により形成することがで
きる。その膜厚は、スリーブの溶は込み防止のために、
２００μｍ以上であることが望ましいが、５００．ｕｍ
をこえて厚くしても、その効果は変わらず、経済性を損
なう。

スリーブ基材の表面を被覆する複合層のマトリックス金
属としては、めっき液に対する通電腐食抵抗性を確保す
るためにＮｉ基耐食合金を用いることとする。そのＮｉ
基耐食合金の好ましい例をあげれば、次のごとくである
。

Ｃｒ：１５〜１８％、Ｍｏ：１６〜１８％、ｗ：３．５
〜５．５％、Ｆｅ：４．５〜７％、Ｃｏ：２．５％以下
、Ｓｉ：１％以下、Ｍｎ：１％以下、Ｃ：　０．１５％
以下、残部Ｎ１（ｒハステロイＣ」相当）、Ｃｒ：１４
〜１７％、Ｍｏ：１５〜１７％、Ｗ：３〜４．５％、Ｆ
ｅ：４〜７％、Ｃｏ：２．５％以下、Ｓｉ：０．０５％
以下、Ｍｎ：１％以下、Ｃ：　０．０２％以下、残部Ｎ
ｉ　　（ｒハステロイＣ−２７６４相当）、Ｃｒ：２０
〜２３％、Ｍｏ：８〜１０％、Ｆｅ：５％以下、Ｎｂ：
３．１５〜４．１５％、Ｃ：０，１％以下、Ｍｎ：０．
５％以下、Ｓｉ：０．５％以下、ＡＩ！：０．４％以下
、Ｔｉ：０．４％以下、残部Ｎｉ　　（ｒインコネル６
２５」相当）、Ｃｒ：４５〜４７％、Ｍｏ：２〜３％、Ｎｂ：１．４〜
１．７％、残部Ｎｉ。

Ｃｒ：２３〜２７％、Ｍｏ：６〜８％、Ｗ：３〜４％、
Ｎｉ：４０〜４２％、残部Ｆｅ。

上記Ｎｉ基耐食合金マトリックスに分散相として混在す
る炭化物系セラミック粒子は、例えば炭化クロム（Ｃｒ
、Ｃ，等）、または炭化ニオブ（Ｎ　ｂ　Ｃ）等である
。その粒径は特に限定されないが、溶接肉盛等による複
合層形成時の粒子の成長粗大化の抑制、粒子分散の均一
性、溶接性等の点から、５０〜２００μｍの範囲が適当
である。

複合層内の炭化物系セラミック粒子の占める割合（混合
比率）は複合層の硬度・耐摩耗性に大きく反映する。第
２図は、セラミック粒子の混合比率（重量％）と複合層
の硬度（Ｈｖ、　ｌＯｋｇ）との関係を示している。供
試複合層は、「ハステロイＣ」合金の粉末と、炭化クロ
ム（ｃｒｚｃｚ）、または炭化ニオブ（Ｎ　ｂ　Ｃ）（
いずれも粒径：５０〜２００μｍ）粉末との粉末混合物
を肉盛溶接材料とし、膜厚３００μｍのニッケル溶射被
膜を有する銅スリーブの周面にプラズマ溶接により形成
した肉盛層である。

図中、（イ）は、分散相が炭化クロムである複合層、（
ロ）は分散相が炭化ニオブである複合層の硬度を示して
いる。

図示のように、複合層の硬度は、セラミック粒子の混合
比率（＆４ｔ％）が増すに従って直線的に増加する。被
めっき鋼板が高張力鋼板（Ｈｖ：約２００〜２５０）等
である場合の高速通板に対する摩耗抵抗性を確保するた
めには、複合層の表面硬度を該通板材のそれと同等以上
にすることが必要である。このために、セラミック粒子
の混合比率を１０重量％以上とする。これにより、複合
層の表面硬度として、Ｈｖ：約３００以上の高硬度が確
保される。摩耗抵抗性の点からは、セラミック粒子量を
多くする程有利であるけれども、約７０重量％を越える
と、複合層の靭性が低く、構造部材としての使用が困難
になり、また複合層の形成工程でクラックが生じ易くな
るので、７０重量％を上限とする。

第３図は、上記と同じ供試複合層の層厚方向の硬度分布
を示している。但し、セラミック粒子の混合比率は３０
重量％であり、肉盛層厚：１０鰭を目標として溶接肉盛
したものである。炭化クロムを分散相とする複合層（イ
）では、外表面から深さ：約８１ｍの領域に恒って、ま
た炭化ニオブを分散相とする複合Ｎ（ロ）では外表面か
ら約１１ｍの深さまでＨｖ　：　３００以上の略均−な
硬度を有していることがわかる。

本発明の通電ロールの製作工程の例を説明すると、まず
スリーブ基材（１１）の表面にニッケル被膜（１２）を
溶射法により形成したうえ、その周面にＮｉ基耐食合金
粉末と炭化物系セラミック粉末との混合粉末を供給しな
がら、プラズマ溶接等を利用した肉盛溶接法により、所
定の層厚を有する複合層（１３）を形成する。複合層の
層厚は、約３〜５酊程度であればよいが、所望により約
１０鶴の厚い層厚を形成することも可能である。複合層
（１３）を形成したのち、スリーブ基材の両端の開口部
に、別途準備したロールエンド（２０，２０）を境域め
し、適所を溶接（Ｗ）により接合したうえ、複合層の外
面に研磨加工を加え、更に仕上げ加工を施すことにより
第１図に示すごとき通電ロールに仕上げられる。

第１表は、「ハステロイＣ」合金粉末と炭化物系セラミ
ック粒子（粒径：５０〜２００μｍ）の粉末混合物を用
いてニッケル溶射被膜（膜厚：３００μｍ）を有する銅
スリーブの表面に溶接肉盛法により形成した複合層につ
いて、耐通電腐食性および耐摩耗性を、従来のロール胴
部材料である「ハステロイＣ」合金および５ＵＳ３１６
ステンレス鋼と対比して示したものである。各特性値の
測定方法は次のとおりである。

（ｉ）耐通電腐食性通電ロールの実使用条件をシミュレートし、加温した強
酸性腐食液（２３ｇ／ｌ　　ＨａｓＯｓ溶液、液温５５
℃）中に、試験片〔被試験面積：１ａａ）を陰極として
、陽極（Ｐｔ）との間に、ＩＡのパルス電流（０，２秒
間通電−０，２秒間通電停止の繰り返し）を通電し、２
４時間経過後の試験片の腐食減量（ｇ／ｒｒｆｈ）を測
定する。

（ｉｉ）耐摩耗性回転輪（ＳＧＰ　　１００Ａ炭素鋼、回転速度４０ｒｐ
ｍ）を相手材とし、その周面に試験片（１５Ｘ　１５　
Ｘ　１０゜鶴〕を、２　ｋｇの押付力で押付けると共に
、その摺接部にめっき液（１５０ｇ／ＩｔＺｎＳＯａ　
　・７Ｈｚ０．１００ｇ／ｊ！　　ＮａｚＳＯａ　、２
３ｇ／ｘＨ＊５Ｏ４）を供給して腐食性湿潤環境とし、
７日間（１６８時間）経過後の試験片の摩耗減量（■）
を測定する。

第　　　１　　　表第１表に示すように、本発明ロールの胴部表面を被覆す
る複合層は、通電腐食抵抗性および摩耗抵抗性ともに卓
抜している。

また、本発明の通電ロールは、銅または銅合金を基材ス
リーブとしているので、ステンレス鋼またはＮｉ基耐食
合金を以て胴部を構成した従来の通電ロールに比し、電
気比抵抗が格段に小さい。

〔発明の効果〕

本発明の通電ロールの胴部は、スリーブ基材の表面に、
Ｎｉ基耐食合金と炭化物系セラミック粒子からなる複合
層がニッケル被膜を介して強固に密着した構造を有する
ので、めっき液に対する通電腐食抵抗性および耐摩耗性
が高く、かつその複合層は容易に剥離することがない。

従って、高通電量・高速通板のめっき操業条件において
、従来のステンレス鋼、または「ハステロイ」合金製ロ
ールを凌ぐすぐれた耐用寿命を保証し、長期に恒って、
平滑美麗な表面状態を保持する。これにより、ロールの
取替え頻度が減少し、ロールの再研磨加エコストが節減
されると共に、安定した連続電気めっき操業を維持する
ことができ、更にはめつき製品の品質向上効果も得られ
る。

また、本発明の通電ロールの胴部は、銅または銅合金を
スリーブ基材として構成されているので、ステンレス鋼
または「ハステロイＣ」合金をロール胴部材料とする従
来の通電ロールに比し、電気比抵抗が格段に小さく、本
発明通電ロールを使用することにより、電力消費量を、
例えば「ハステロイＣ」合金をロール胴部とする通電ロ
ールの場合に比し、約６０％節減することができ、その
省エネルギ効果は大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明通電ロールの一部切欠正面図、第２図は
複合層の炭化物系セラミック粒子混合比率と表面硬さの
関係を示すグラフ、第３図は複合層の層厚方向の硬度分
布を示すグラフ、第４図は従来の通電ロールの一部切欠
正面図である。１０：ロール胴部（スリーブ）、１１：基材スリーブ、
１２：ニッケル被膜、１３：複合層。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ロール胴部が、銅もしくは銅合金スリーブと、該
スリーブ表面を被覆するニッケル被膜と、該ニッケル被
膜を中間層として積層された複合層とからなり、該複合
層は、Ｎｉ基耐食合金マトリックスと該マトリックスに
分散相として混在する１０〜７０重量％の炭化物系セラ
ミック粒子とからなる複合組織を有することを特徴とす
る腐食摩耗抵抗性にすぐれた高導電性電気めっき用通電
ロール。