JP3464632B2 - 連続溶融金属めっき装置用軸受 - Google Patents
連続溶融金属めっき装置用軸受Info
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- JP3464632B2 JP3464632B2 JP24114199A JP24114199A JP3464632B2 JP 3464632 B2 JP3464632 B2 JP 3464632B2 JP 24114199 A JP24114199 A JP 24114199A JP 24114199 A JP24114199 A JP 24114199A JP 3464632 B2 JP3464632 B2 JP 3464632B2
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は連続溶融金属めっき
装置用の軸受に係り、より詳しくは連続溶融金属めっき
装置に設けられるシンクロールあるいはサポートロール
の軸受として用い、軸受摺動部の機能を向上させること
で鋼板の品質向上並びに軸寿命延長が可能な連続溶融金
属めっき装置用軸受に関する。
装置用の軸受に係り、より詳しくは連続溶融金属めっき
装置に設けられるシンクロールあるいはサポートロール
の軸受として用い、軸受摺動部の機能を向上させること
で鋼板の品質向上並びに軸寿命延長が可能な連続溶融金
属めっき装置用軸受に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、連続溶融金属めっき装置におけ
るシンクロールやサポートロールなどのように溶融めっ
き浴中で使用される部品は、溶融金属であるめっき浴に
より溶損する。特にそれらロールの軸受などのように摺
動部を有する部品は、その摺動部が固液2相混合潤滑下
の溶融めっき浴中にあるため摩耗・損耗も大きく、激し
く溶損する。摺動部が溶損すると振動や、摺動部へのス
ラッジなどの巻き込みが激しくなり、また摩擦係数も変
動することから、不均一摩耗等によりめっき板の品質を
劣化させ、また軸寿命も短くなる。
るシンクロールやサポートロールなどのように溶融めっ
き浴中で使用される部品は、溶融金属であるめっき浴に
より溶損する。特にそれらロールの軸受などのように摺
動部を有する部品は、その摺動部が固液2相混合潤滑下
の溶融めっき浴中にあるため摩耗・損耗も大きく、激し
く溶損する。摺動部が溶損すると振動や、摺動部へのス
ラッジなどの巻き込みが激しくなり、また摩擦係数も変
動することから、不均一摩耗等によりめっき板の品質を
劣化させ、また軸寿命も短くなる。
【0003】そしてこのことは一般的に耐食鋼とされて
いるステンレス鋼でさえも溶融めっき浴によれば簡単に
溶損してしまうほどのものであり、またそれ以上の耐食
性のセラミックスでさえもそれら同士を固液2相混合状
態にある溶融めっき浴中で潤滑摺動した場合には両方の
摺動面が互いに傷を付け、またドロスの巻き込みによっ
て局部強圧等を受けることによりクラックが生じてして
しまうといったことが上記問題の解決を非常に困難とし
ていた。
いるステンレス鋼でさえも溶融めっき浴によれば簡単に
溶損してしまうほどのものであり、またそれ以上の耐食
性のセラミックスでさえもそれら同士を固液2相混合状
態にある溶融めっき浴中で潤滑摺動した場合には両方の
摺動面が互いに傷を付け、またドロスの巻き込みによっ
て局部強圧等を受けることによりクラックが生じてして
しまうといったことが上記問題の解決を非常に困難とし
ていた。
【0004】それに対し特開平7−42562号公報に
見られるように、単にセラミックスの摩擦係数を低める
ことを目的として濡れ性の良い炭化物、酸化物系セラミ
ックスを用いた場合には、長時間の使用で溶損が進むこ
とになり軸受としての寿命が不十分となっていた。
見られるように、単にセラミックスの摩擦係数を低める
ことを目的として濡れ性の良い炭化物、酸化物系セラミ
ックスを用いた場合には、長時間の使用で溶損が進むこ
とになり軸受としての寿命が不十分となっていた。
【0005】そこで上記問題を解決するため従来より取
られてきたいくつかの方法として、まずその1つに特開
平3−177552号公報に見られるようにサイアロン
と炭素繊維強化黒鉛構造とを組み合わせることで、摩擦
係数の安定化と耐摩耗性を向上させるといった方法があ
る。
られてきたいくつかの方法として、まずその1つに特開
平3−177552号公報に見られるようにサイアロン
と炭素繊維強化黒鉛構造とを組み合わせることで、摩擦
係数の安定化と耐摩耗性を向上させるといった方法があ
る。
【0006】また他に、特開平7−138721号公報
に見られるように、軸スリーブと軸受ブッシュのいずれ
か一方が炭化物、窒化物、酸化物より選ばれたセラミッ
クス焼結体から構成され、他方が金属とホウ化物からな
る焼結体、具体的な例としてホウ化モリブデンとニッケ
ルとからなる混合焼結体から構成された場合には、耐食
性、耐摩耗性に優れたセラミックスと耐食性、耐摩耗
性、潤滑特性に優れた金属とのホウ化からなる焼結体と
を組み合わせた構成となるためロールの円滑な回転およ
び軸受の長寿命化が多少は向上したように見られた。
に見られるように、軸スリーブと軸受ブッシュのいずれ
か一方が炭化物、窒化物、酸化物より選ばれたセラミッ
クス焼結体から構成され、他方が金属とホウ化物からな
る焼結体、具体的な例としてホウ化モリブデンとニッケ
ルとからなる混合焼結体から構成された場合には、耐食
性、耐摩耗性に優れたセラミックスと耐食性、耐摩耗
性、潤滑特性に優れた金属とのホウ化からなる焼結体と
を組み合わせた構成となるためロールの円滑な回転およ
び軸受の長寿命化が多少は向上したように見られた。
【0007】また他に、Jounal of the Ceramic Societ
y of Japan, 105[2](1997),136〜140頁,「亜鉛めっき
浴中におけるTiB2/SiAlON複合セラミックス
の摩擦・摩耗特性」および特開平8−48985号公報
には、軸スリーブと軸受ブッシュのいずれか一方が濡れ
性のよいホウ化チタンに焼結助材として高強度のサイア
ロンを混合して焼結した複合セラミックス(TiB2/
SiAlON)から構成され、他方がサイアロンから構
成された場合には亜鉛めっき浴中において良好な摩擦・
摩耗特性が得られることが開示されている。
y of Japan, 105[2](1997),136〜140頁,「亜鉛めっき
浴中におけるTiB2/SiAlON複合セラミックス
の摩擦・摩耗特性」および特開平8−48985号公報
には、軸スリーブと軸受ブッシュのいずれか一方が濡れ
性のよいホウ化チタンに焼結助材として高強度のサイア
ロンを混合して焼結した複合セラミックス(TiB2/
SiAlON)から構成され、他方がサイアロンから構
成された場合には亜鉛めっき浴中において良好な摩擦・
摩耗特性が得られることが開示されている。
【0008】そして上記以外で溶融めっき浴用のシンク
ロール、サポートロール軸受の材質として従来より一般
的に使用されてきたものとしては、軸スリーブと軸受ブ
ッシュのいずれか一方がセラミックス、セラミックス溶
射、サーメット溶射、他方がステンレス、黒鉛系セラミ
ックス、セラミックス溶射の組み合わせで使用されるも
のとなっていた。
ロール、サポートロール軸受の材質として従来より一般
的に使用されてきたものとしては、軸スリーブと軸受ブ
ッシュのいずれか一方がセラミックス、セラミックス溶
射、サーメット溶射、他方がステンレス、黒鉛系セラミ
ックス、セラミックス溶射の組み合わせで使用されるも
のとなっていた。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら特開平3
−177552号公報に記載のように、サイアロンと炭
素繊維強化黒鉛構造の組み合わせを用いた場合におい
て、長時間使用することで炭素繊維強化黒鉛構造側が摩
耗してしまい、鋼板の振動、摺動面へのスラッジの巻き
込み等が発生することから大幅に改善するには至らなか
った。
−177552号公報に記載のように、サイアロンと炭
素繊維強化黒鉛構造の組み合わせを用いた場合におい
て、長時間使用することで炭素繊維強化黒鉛構造側が摩
耗してしまい、鋼板の振動、摺動面へのスラッジの巻き
込み等が発生することから大幅に改善するには至らなか
った。
【0010】また、特開平7−138721号公報に記
載のように一方が炭化物、窒化物、酸化物より選ばれた
セラミックス焼結体から構成され、他方が金属とのホウ
化物からなる焼結体から構成された場合においては、本
来耐食性の高い金属とされているニッケルとホウ化物で
あるホウ化モリブデンとの混合焼結体は、組織的には金
属結合にあるサーメットとなるため、めっき浴(特に亜
鉛めっき浴)に対しては溶損の大きいものとなり、した
がって耐食性が著しく低下することになるため長寿命化
の向上はまだ不十分なものとなっていた。
載のように一方が炭化物、窒化物、酸化物より選ばれた
セラミックス焼結体から構成され、他方が金属とのホウ
化物からなる焼結体から構成された場合においては、本
来耐食性の高い金属とされているニッケルとホウ化物で
あるホウ化モリブデンとの混合焼結体は、組織的には金
属結合にあるサーメットとなるため、めっき浴(特に亜
鉛めっき浴)に対しては溶損の大きいものとなり、した
がって耐食性が著しく低下することになるため長寿命化
の向上はまだ不十分なものとなっていた。
【0011】また、文献「亜鉛めっき浴中におけるTi
B2/SiAlON複合セラミックスの摩擦・摩耗特
性」および特開平8−48985号公報に記載のように
一方が濡れ性のよいホウ化チタンと高強度のサイアロン
との混合焼結体(TiB2/SiAlON)から構成さ
れ、他方がサイアロンから構成された場合においては、
低強度、低固体潤滑性、高製造コストが欠点としてあ
る。詳しくは、上記従来技術の中でも最も有効とされて
いたTiB2/SiAlONが強度的にサイアロンの2
分の1〜3分の1と低く、必要とする低摩擦係数(0.
1程度)が得られるTiB2含有率80%以上に至って
は曲げ強度が後述する必要最低強度の400Mpaを下
回るものとなり、また大気中における摩擦係数はサイア
ロン同士で摺動した場合と同程度に高く、すなわち固体
潤滑性としてはかなり低いものにあるため、めっき浴中
であっても摺動面が接触した場合には激しく摩耗するこ
ととなり、またTiB2/SiAlONは常圧焼結でき
ないためホットプレスにより加圧しての焼結となり製造
コストが高くなるといったことから、溶融めっき浴用の
シンクロール、サポートロールの軸スリーブ、軸受ブッ
シュの材質として全く最適であると言えるものではなか
った。
B2/SiAlON複合セラミックスの摩擦・摩耗特
性」および特開平8−48985号公報に記載のように
一方が濡れ性のよいホウ化チタンと高強度のサイアロン
との混合焼結体(TiB2/SiAlON)から構成さ
れ、他方がサイアロンから構成された場合においては、
低強度、低固体潤滑性、高製造コストが欠点としてあ
る。詳しくは、上記従来技術の中でも最も有効とされて
いたTiB2/SiAlONが強度的にサイアロンの2
分の1〜3分の1と低く、必要とする低摩擦係数(0.
1程度)が得られるTiB2含有率80%以上に至って
は曲げ強度が後述する必要最低強度の400Mpaを下
回るものとなり、また大気中における摩擦係数はサイア
ロン同士で摺動した場合と同程度に高く、すなわち固体
潤滑性としてはかなり低いものにあるため、めっき浴中
であっても摺動面が接触した場合には激しく摩耗するこ
ととなり、またTiB2/SiAlONは常圧焼結でき
ないためホットプレスにより加圧しての焼結となり製造
コストが高くなるといったことから、溶融めっき浴用の
シンクロール、サポートロールの軸スリーブ、軸受ブッ
シュの材質として全く最適であると言えるものではなか
った。
【0012】そして以上のように今日までめっき装置用
のロール軸受に最適かつ合理的な材質の組み合わせを多
数模索してきたが、根本的な解決、即ち摺動部(軸スリ
ーブ、軸受ブッシュ)の高強度、長時間耐溶損、耐摩
耗、低摩擦係数の安定化を同時得るに至っていない。ま
た前述したように摩擦係数が大きく変動することから摺
動部に耐摩耗性のある高硬度のセラミックスを同時に使
用した例は無く一方を犠牲にしているのが現実である。
のロール軸受に最適かつ合理的な材質の組み合わせを多
数模索してきたが、根本的な解決、即ち摺動部(軸スリ
ーブ、軸受ブッシュ)の高強度、長時間耐溶損、耐摩
耗、低摩擦係数の安定化を同時得るに至っていない。ま
た前述したように摩擦係数が大きく変動することから摺
動部に耐摩耗性のある高硬度のセラミックスを同時に使
用した例は無く一方を犠牲にしているのが現実である。
【0013】本発明の目的は高強度・高耐摩耗性としな
がらも安定した低摩擦係数が得られ、さらにめっき浴中
において摺動面が接触しても低い摩擦係数が確保できる
よう良好な固体潤滑性を有することで長寿命化およびめ
っき板品質の向上を可能とし、また常圧焼結による低コ
ストでの製造をも可能とする連続溶融金属めっき装置用
軸受を提供することにある。
がらも安定した低摩擦係数が得られ、さらにめっき浴中
において摺動面が接触しても低い摩擦係数が確保できる
よう良好な固体潤滑性を有することで長寿命化およびめ
っき板品質の向上を可能とし、また常圧焼結による低コ
ストでの製造をも可能とする連続溶融金属めっき装置用
軸受を提供することにある。
【0014】(1)上記の目的を達成するために、本発
明は、ロールを有して連続的に鋼帯表面に溶融めっきを
施す連続溶融金属めっき装置用の軸受において、前記ロ
ールの軸受を構成する軸スリーブと軸受ブッシュのうち
少なくとも一方の材質をホウ化物を主成分とし炭素系物
質を焼結助材として含むホウ化物含有セラミックスと
し、前記ホウ化物含有セラミックスに含まれるホウ化物
がTiB 2 であり、その含有率が80%〜98%である
ものとする。
明は、ロールを有して連続的に鋼帯表面に溶融めっきを
施す連続溶融金属めっき装置用の軸受において、前記ロ
ールの軸受を構成する軸スリーブと軸受ブッシュのうち
少なくとも一方の材質をホウ化物を主成分とし炭素系物
質を焼結助材として含むホウ化物含有セラミックスと
し、前記ホウ化物含有セラミックスに含まれるホウ化物
がTiB 2 であり、その含有率が80%〜98%である
ものとする。
【0015】このようにホウ化物含有セラミックスに炭
素系物質を焼結助材とした共有結合セラミックスを用い
ることにより、低摩擦係数にありながら溶融金属めっき
浴中における軸受として必要な強度を備え、かつめっき
浴中において摺動面が接触しても低い摩擦係数が確保で
きるよう良好な固体潤滑性を有し、耐食性、耐摩耗性の
高い軸受が得られる。また常圧焼結による低コストでの
製造が可能となる。ホウ化物含有セラミックスに含まれ
るホウ化物をTiB 2 とし、その含有率を80%〜98
%とすることにより、特に軸受構造部材として必要な濡
れ性と強度が同時に得られる。
素系物質を焼結助材とした共有結合セラミックスを用い
ることにより、低摩擦係数にありながら溶融金属めっき
浴中における軸受として必要な強度を備え、かつめっき
浴中において摺動面が接触しても低い摩擦係数が確保で
きるよう良好な固体潤滑性を有し、耐食性、耐摩耗性の
高い軸受が得られる。また常圧焼結による低コストでの
製造が可能となる。ホウ化物含有セラミックスに含まれ
るホウ化物をTiB 2 とし、その含有率を80%〜98
%とすることにより、特に軸受構造部材として必要な濡
れ性と強度が同時に得られる。
【0016】(2)また上記の目的を達成するために、
本発明は、ロールを有して連続的に鋼帯表面に溶融めっ
きを施す連続溶融金属めっき装置用の軸受において、前
記ロールの軸受を構成する軸スリーブと軸受ブッシュの
一方の材質をホウ化物を主成分とし炭素系物質を焼結助
材として含むホウ化物含有セラミックスとし、他方の材
質を窒化物セラミックスとし、前記ホウ化物含有セラミ
ックスに含まれるホウ化物がTiB 2 であり、その含有
率が80%〜98%であるものとする。
本発明は、ロールを有して連続的に鋼帯表面に溶融めっ
きを施す連続溶融金属めっき装置用の軸受において、前
記ロールの軸受を構成する軸スリーブと軸受ブッシュの
一方の材質をホウ化物を主成分とし炭素系物質を焼結助
材として含むホウ化物含有セラミックスとし、他方の材
質を窒化物セラミックスとし、前記ホウ化物含有セラミ
ックスに含まれるホウ化物がTiB 2 であり、その含有
率が80%〜98%であるものとする。
【0017】これにより、上記(1)で述べた作用に加
え、特に軸受に強度を必要とする場合には好適な形態と
なる。
え、特に軸受に強度を必要とする場合には好適な形態と
なる。
【0018】
【0019】
【0020】(3)また上記の目的を達成するために、
本発明は、ロールを有して連続的に鋼帯表面に溶融めっ
きを施す連続溶融金属めっき装置用の軸受において、前
記ロールの軸受を構成する軸スリーブの材質をサイアロ
ンとし、軸受ブッシュの材質を炭素系物質を焼結助材と
して含むTiB2含有セラミックスであり、TiB 2 の
含有率が80%〜98%であるものとする。
本発明は、ロールを有して連続的に鋼帯表面に溶融めっ
きを施す連続溶融金属めっき装置用の軸受において、前
記ロールの軸受を構成する軸スリーブの材質をサイアロ
ンとし、軸受ブッシュの材質を炭素系物質を焼結助材と
して含むTiB2含有セラミックスであり、TiB 2 の
含有率が80%〜98%であるものとする。
【0021】これにより、上記(1)および(2)で述
べた作用に加え、特に強度を必要とする軸スリーブの材
質を高強度のサイアロンとすることで構造的にも好適な
形態となる。
べた作用に加え、特に強度を必要とする軸スリーブの材
質を高強度のサイアロンとすることで構造的にも好適な
形態となる。
【0022】(4)また上記(1)または(2)または
(3)のいずれかにおいて、好ましくは、前記焼結助材
としての炭素系物質はSiC、B4C、Cの組み合わせ
であるものとする。
(3)のいずれかにおいて、好ましくは、前記焼結助材
としての炭素系物質はSiC、B4C、Cの組み合わせ
であるものとする。
【0023】これにより、上記(1)および(2)およ
び(3)で述べた作用が得られる。
び(3)で述べた作用が得られる。
【0024】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
参照しながら説明する。
参照しながら説明する。
【0025】まず図1は本発明の軸受を使用した連続溶
融金属めっき装置の一例の断面図である。
融金属めっき装置の一例の断面図である。
【0026】この図1において、シンクロール5はめっ
き浴槽2に満たした溶融めっき浴1中に浸漬されてお
り、シンクロール軸5aは本発明の軸受6によって回転
自在に支持されている。そしてスナウト4より送出され
る鋼板ストリップ3を支持して上方に方向転換させてい
る。そして上方に向かう鋼板ストリップ3はその方向を
2つのサポートロール7に挟持されて溶融めっき浴1よ
り送出される。サポートロール軸7aは本発明の軸受8
により回転自在に支持されている。
き浴槽2に満たした溶融めっき浴1中に浸漬されてお
り、シンクロール軸5aは本発明の軸受6によって回転
自在に支持されている。そしてスナウト4より送出され
る鋼板ストリップ3を支持して上方に方向転換させてい
る。そして上方に向かう鋼板ストリップ3はその方向を
2つのサポートロール7に挟持されて溶融めっき浴1よ
り送出される。サポートロール軸7aは本発明の軸受8
により回転自在に支持されている。
【0027】このような作動構成の場合シンクロール軸
5aは上方に、また2本のサポートロール軸7aは相互
に離間する方向に荷重が付加される。そのためそれら軸
受6、8は図2、図3に示すようにロール軸11に嵌合
する円筒形型の軸スリーブ12(先端の押さえリング1
3と溶接止め14で固定)と、サポート6(又は8)に
はめ込む半円筒形型の軸受ブッシュ15との組み合わせ
で構成する場合が一般的である。
5aは上方に、また2本のサポートロール軸7aは相互
に離間する方向に荷重が付加される。そのためそれら軸
受6、8は図2、図3に示すようにロール軸11に嵌合
する円筒形型の軸スリーブ12(先端の押さえリング1
3と溶接止め14で固定)と、サポート6(又は8)に
はめ込む半円筒形型の軸受ブッシュ15との組み合わせ
で構成する場合が一般的である。
【0028】そして本発明は、後述する摩擦試験および
曲げ強度試験の結果から判明した知見に基づき上記構成
の軸受に炭素系物質を焼結助材としたホウ化物含有セラ
ミックス(炭素系物質とホウ化物との共有結合セラミッ
クス)を適用するものである。
曲げ強度試験の結果から判明した知見に基づき上記構成
の軸受に炭素系物質を焼結助材としたホウ化物含有セラ
ミックス(炭素系物質とホウ化物との共有結合セラミッ
クス)を適用するものである。
【0029】その理由として、もとよりホウ化物を主体
とした共有結合セラミックスは他の金属結合材料及びイ
オン結合材料等に比較して高温結合が強固にあり、また
亜鉛、アルミ浴中に浸漬した状態で特に濡れ性が良いに
もかかわらず耐浸食性に優れ、また後述する流体潤滑条
件を満たしていることにより耐摩耗性、低摩擦、耐ドロ
ス性といった効果を有していることに加え、さらに炭素
系物質を焼結助材として含むことにより、低摩擦係数に
ありながら軸受として必要とされるより高い強度を備え
るものとなり、かつめっき浴中において摺動面が接触し
ても低い摩擦係数が確保できるよう良好な固体潤滑性を
有し、耐食性、耐摩耗性の高い材質が得られることによ
るものである。
とした共有結合セラミックスは他の金属結合材料及びイ
オン結合材料等に比較して高温結合が強固にあり、また
亜鉛、アルミ浴中に浸漬した状態で特に濡れ性が良いに
もかかわらず耐浸食性に優れ、また後述する流体潤滑条
件を満たしていることにより耐摩耗性、低摩擦、耐ドロ
ス性といった効果を有していることに加え、さらに炭素
系物質を焼結助材として含むことにより、低摩擦係数に
ありながら軸受として必要とされるより高い強度を備え
るものとなり、かつめっき浴中において摺動面が接触し
ても低い摩擦係数が確保できるよう良好な固体潤滑性を
有し、耐食性、耐摩耗性の高い材質が得られることによ
るものである。
【0030】具体的には上記ホウ化物含有セラミックス
は軸受構造材としての濡れ性、必要強度からTiB2含
有量が80%以上98%以下として残りはSiC、B4
C、C粉等の炭素系焼結助材との焼結体からなる高硬度
セラミックスとすることが望ましく、より望ましくはT
iB2含有量を95%以下として曲げ強度を500Mp
a以上とする。またこの場合、コストの高いホットプレ
スを用いた高圧焼結によらずとも常圧での焼結が可能で
あるため従来と比較した製造コストの大幅な抑制が可能
となる。
は軸受構造材としての濡れ性、必要強度からTiB2含
有量が80%以上98%以下として残りはSiC、B4
C、C粉等の炭素系焼結助材との焼結体からなる高硬度
セラミックスとすることが望ましく、より望ましくはT
iB2含有量を95%以下として曲げ強度を500Mp
a以上とする。またこの場合、コストの高いホットプレ
スを用いた高圧焼結によらずとも常圧での焼結が可能で
あるため従来と比較した製造コストの大幅な抑制が可能
となる。
【0031】そして上記のように構成することによって
本発明のホウ化物含有セラミックスは硬さがHv200
0〜3000で濡れ角度も60°以下となり、めっき浴
中においては溶融めっきが常に付着する状態となる。摺
動面の表層に付着した溶融金属のせん断抵抗値が高くな
るため粘性により引き込まれた溶融金属の圧力が高ま
り、軸受ブッシュ15と軸スリーブ12間の隙間に安定
した液膜を形成させ、円滑な潤滑、即ち良好な流体潤滑
条件が得られる構成となる。
本発明のホウ化物含有セラミックスは硬さがHv200
0〜3000で濡れ角度も60°以下となり、めっき浴
中においては溶融めっきが常に付着する状態となる。摺
動面の表層に付着した溶融金属のせん断抵抗値が高くな
るため粘性により引き込まれた溶融金属の圧力が高ま
り、軸受ブッシュ15と軸スリーブ12間の隙間に安定
した液膜を形成させ、円滑な潤滑、即ち良好な流体潤滑
条件が得られる構成となる。
【0032】また上記本発明のセラミックスは炭素成分
を含有するため摺動面間における十分な固体潤滑をも得
られるものとなり、仮にめっき浴中において摺動面同士
が接触したとしても潤滑性が確保され、安定した摺動が
可能となる。
を含有するため摺動面間における十分な固体潤滑をも得
られるものとなり、仮にめっき浴中において摺動面同士
が接触したとしても潤滑性が確保され、安定した摺動が
可能となる。
【0033】そして以下に今回本発明の元となる知見を
見出すに至っためっき浴中での摩擦試験および曲げ強度
試験について説明する。
見出すに至っためっき浴中での摩擦試験および曲げ強度
試験について説明する。
【0034】まず図4は軸スリーブ12と軸受ブッシュ
15の摩擦係数を検証するためにめっき浴中で行った試
験装置の概略を示す図である。図4において、軸スリー
ブ12に見立てた円板形状の回転側試験片21(φ60
mm×20mm)の回転側面に軸受ブッシュ15に見立
てた略立方体形状の固定側試験片22(10mm×10
mm×10mm)を加圧接触させ、面圧2MPa、すべ
り速度40m/minの試験条件で、470℃の亜鉛め
っき浴と700℃のAlめっき浴の2通りのめっき浴中
に浸漬させた。
15の摩擦係数を検証するためにめっき浴中で行った試
験装置の概略を示す図である。図4において、軸スリー
ブ12に見立てた円板形状の回転側試験片21(φ60
mm×20mm)の回転側面に軸受ブッシュ15に見立
てた略立方体形状の固定側試験片22(10mm×10
mm×10mm)を加圧接触させ、面圧2MPa、すべ
り速度40m/minの試験条件で、470℃の亜鉛め
っき浴と700℃のAlめっき浴の2通りのめっき浴中
に浸漬させた。
【0035】そして両試験片にはTiB2含有セラミッ
クスを使用し、その形成・焼結については、まず炭素系
焼結助材としてのSiC、B4C、C粉の混合物にTi
B2粉を混合したものでTiB2の含有量を変えたものを
用意し、それぞれにアセトンを加えて、ボールミルで混
合したのち、乾燥して成形用粉末を得た。そしてこの粉
末を金型に入れて加圧成形し、できた加圧体を真空雰囲
気中で焼結(2100℃×1h)して共有結合セラミッ
クスとし、その後所定寸法に仕上げるよう加工形成し
た。検証対象である摩擦係数については回転側試験片2
1から測定した回転トルクから算出した。
クスを使用し、その形成・焼結については、まず炭素系
焼結助材としてのSiC、B4C、C粉の混合物にTi
B2粉を混合したものでTiB2の含有量を変えたものを
用意し、それぞれにアセトンを加えて、ボールミルで混
合したのち、乾燥して成形用粉末を得た。そしてこの粉
末を金型に入れて加圧成形し、できた加圧体を真空雰囲
気中で焼結(2100℃×1h)して共有結合セラミッ
クスとし、その後所定寸法に仕上げるよう加工形成し
た。検証対象である摩擦係数については回転側試験片2
1から測定した回転トルクから算出した。
【0036】そして図5は上記試験の測定結果から試験
片中のTiB2含有量に対する摩擦係数の関係を示すグ
ラフである。このグラフにおいて、網掛け1で示す棒表
示が470℃亜鉛めっき浴の場合であり、網掛け2で示
す棒表示が700℃Alめっき浴の場合の測定表示とな
る。なお各測定点における棒表示の長さは繰り返し計測
・算出した結果の摩擦係数のバラツキを示すものであ
る。
片中のTiB2含有量に対する摩擦係数の関係を示すグ
ラフである。このグラフにおいて、網掛け1で示す棒表
示が470℃亜鉛めっき浴の場合であり、網掛け2で示
す棒表示が700℃Alめっき浴の場合の測定表示とな
る。なお各測定点における棒表示の長さは繰り返し計測
・算出した結果の摩擦係数のバラツキを示すものであ
る。
【0037】このグラフから分かるように両方のめっき
浴ともにTiB2含有量が80%を越えると摩擦係数及
びそのバラツキが顕著に減少することが分かる。また具
体的にグラフで示してはいないが、回転側試験片21に
Si3N4主体の窒化物(サイアロン)を用いた場合もほ
ぼ同様な結果が得られることが解っている。
浴ともにTiB2含有量が80%を越えると摩擦係数及
びそのバラツキが顕著に減少することが分かる。また具
体的にグラフで示してはいないが、回転側試験片21に
Si3N4主体の窒化物(サイアロン)を用いた場合もほ
ぼ同様な結果が得られることが解っている。
【0038】また図6は上記TiB2含有セラミックス
試験片のTiB2含有量に対する曲げ強度の関係を示す
グラフであり、その試験方法はJISTP4点曲げに準
拠して行ったものである。このグラフにおいては、参照
として表示したサイアロンと比較してやはり多少低い値
にあるものの、98%以下であればどのTiB2含有量
にあっても通常の軸受の曲げ強度として最低限必要とさ
れる400Mpa以上が確保され95%以下であれば軸
受の曲げ強度として望ましい値である500Mpa以上
が確保されることが分かる。つまり、上記図5の検証と
を考え合わせると摩擦係数及びそのバラツキを低くする
ためにTiB2含有率を80%以上に設定してもTiB2
含有率が98%以下であれば強度上問題ないことにな
る。
試験片のTiB2含有量に対する曲げ強度の関係を示す
グラフであり、その試験方法はJISTP4点曲げに準
拠して行ったものである。このグラフにおいては、参照
として表示したサイアロンと比較してやはり多少低い値
にあるものの、98%以下であればどのTiB2含有量
にあっても通常の軸受の曲げ強度として最低限必要とさ
れる400Mpa以上が確保され95%以下であれば軸
受の曲げ強度として望ましい値である500Mpa以上
が確保されることが分かる。つまり、上記図5の検証と
を考え合わせると摩擦係数及びそのバラツキを低くする
ためにTiB2含有率を80%以上に設定してもTiB2
含有率が98%以下であれば強度上問題ないことにな
る。
【0039】比較例として、文献「亜鉛めっき浴中にお
けるTiB2/SiAlON複合セラミックスの摩擦・
摩耗特性」及び特開平8−48985号公報に示される
TiB2/サイアロン複合セラミックスの場合における
TiB2含有率に対する曲げ強度の関係を図7に示す。
この図7から分かるように、TiB2/SiAlON複
合セラミックスではTiB2含有率が80%に達すると
強度は必要最低強度の400Mpaを下回ってしまう。
けるTiB2/SiAlON複合セラミックスの摩擦・
摩耗特性」及び特開平8−48985号公報に示される
TiB2/サイアロン複合セラミックスの場合における
TiB2含有率に対する曲げ強度の関係を図7に示す。
この図7から分かるように、TiB2/SiAlON複
合セラミックスではTiB2含有率が80%に達すると
強度は必要最低強度の400Mpaを下回ってしまう。
【0040】以上のことから本発明においては低くかつ
バラツキの少ない摩擦係数を得るために含有率を80%
以上とした場合でも従来課題となっていた強度問題を十
分解決できることがわかった。
バラツキの少ない摩擦係数を得るために含有率を80%
以上とした場合でも従来課題となっていた強度問題を十
分解決できることがわかった。
【0041】軸受ブッシュ15と軸スリーブ12の組み
合わせとしては一方側のみをホウ化物含有セラミックス
としても、また両方をホウ化物含有セラミックス同士と
してもよく、さらには他方をSi3N4主体の窒化物でも
好適に耐摩耗性、低摩擦が得られる。そのうち特に強度
を必要とする軸受には他方をサイアロンにすることが望
ましい。
合わせとしては一方側のみをホウ化物含有セラミックス
としても、また両方をホウ化物含有セラミックス同士と
してもよく、さらには他方をSi3N4主体の窒化物でも
好適に耐摩耗性、低摩擦が得られる。そのうち特に強度
を必要とする軸受には他方をサイアロンにすることが望
ましい。
【0042】さらに、構造的理由でロール5、7の自重
および鋼板ストリップ3の係止荷重などを直接受ける関
係から特に軸スリーブ12の方が軸受ブッシュ15より
も強度を要求されるため、軸スリーブ12の方の材質を
高強度のサイアロンとする形態が最も望ましい。
および鋼板ストリップ3の係止荷重などを直接受ける関
係から特に軸スリーブ12の方が軸受ブッシュ15より
も強度を要求されるため、軸スリーブ12の方の材質を
高強度のサイアロンとする形態が最も望ましい。
【0043】また本発明によるTiB2含有セラミック
ス部材の硬さはHv2000からHv3000であり、
窒化珪素系セラミックスの硬さはHv1400からHv
1800であり、この組み合わせからめっき浴中のスラ
ッジ・ドロス対策として望ましい流体潤滑条件が得られ
る。
ス部材の硬さはHv2000からHv3000であり、
窒化珪素系セラミックスの硬さはHv1400からHv
1800であり、この組み合わせからめっき浴中のスラ
ッジ・ドロス対策として望ましい流体潤滑条件が得られ
る。
【0044】また上記説明においてホウ化物をTiB2
のみに限定して説明したが、本発明はこれ以外にも炭素
系焼結助材を含んだMoB2等を適用することでもほぼ
近い効果を奏するものとなる。
のみに限定して説明したが、本発明はこれ以外にも炭素
系焼結助材を含んだMoB2等を適用することでもほぼ
近い効果を奏するものとなる。
【0045】また上記説明においてホウ化物含有セラミ
ックスに混合する焼結助材の炭素系物質を特にSiC、
B4C、C粉のみに特定しているが、本発明はこれに限
定することなく、炭素を主成分とする他の物質を組み合
わせて焼結助材とすることでも同等の効果を得ることは
可能である。
ックスに混合する焼結助材の炭素系物質を特にSiC、
B4C、C粉のみに特定しているが、本発明はこれに限
定することなく、炭素を主成分とする他の物質を組み合
わせて焼結助材とすることでも同等の効果を得ることは
可能である。
【0046】以下に本発明のより実際的な利用例を2つ
挙げ、本発明の効果を検証する。
挙げ、本発明の効果を検証する。
【0047】
【実施例】[実施例1]まず、TiB285%、SiC
10%、B4C2%、カーボン(C)3%の比率で混
練、造粒、成形、焼結加工したTiB2含有セラミック
スをそれぞれ図2、図3に示すような軸スリーブ12お
よび軸受ブッシュ15の両方の形状(ただし寸法は軸ス
リーブ12側の外直径が80mm、内直径が60mm、
幅が60mmとなる)に形成し、比較的軽い荷重を受け
る実際のサポートロールのロール軸11にセットして4
70℃の溶融亜鉛めっき浴中で実際に作動させた。
10%、B4C2%、カーボン(C)3%の比率で混
練、造粒、成形、焼結加工したTiB2含有セラミック
スをそれぞれ図2、図3に示すような軸スリーブ12お
よび軸受ブッシュ15の両方の形状(ただし寸法は軸ス
リーブ12側の外直径が80mm、内直径が60mm、
幅が60mmとなる)に形成し、比較的軽い荷重を受け
る実際のサポートロールのロール軸11にセットして4
70℃の溶融亜鉛めっき浴中で実際に作動させた。
【0048】その結果、摩擦係数が従来の構成のものと
比較して大幅に低いものとなり、その変動も少ないこと
が判明した。また摩耗についても2ヶ月間の使用ではほ
とんど見られなかった。
比較して大幅に低いものとなり、その変動も少ないこと
が判明した。また摩耗についても2ヶ月間の使用ではほ
とんど見られなかった。
【0049】[実施例2]次にシンクロール用軸受に適
用した場合の結果について述べる。
用した場合の結果について述べる。
【0050】シンクロールの場合は高い荷重がかかるた
め軸スリーブ12の材質を高強度のサイアロンとし、軸
受ブッシュ15の材質は上記実施例1と同様にTiB2
85%含有セラミックスとして図2、図3と同じ形状
(ただし寸法は軸スリーブ12側の外直径が165m
m、内直径が120mm、幅が150mmとした)に形
成し、シンクロールのロール軸11にセットした。その
他には470℃の溶融亜鉛めっき浴中で荷重1500k
g、軸回転数100rpmの条件下で実作動を行った。
め軸スリーブ12の材質を高強度のサイアロンとし、軸
受ブッシュ15の材質は上記実施例1と同様にTiB2
85%含有セラミックスとして図2、図3と同じ形状
(ただし寸法は軸スリーブ12側の外直径が165m
m、内直径が120mm、幅が150mmとした)に形
成し、シンクロールのロール軸11にセットした。その
他には470℃の溶融亜鉛めっき浴中で荷重1500k
g、軸回転数100rpmの条件下で実作動を行った。
【0051】図8はこの実作動の結果から連続使用日数
に対する全摩耗量の変化を示したグラフであり、その他
従来用いられた材質組み合わせの場合の参照データと併
せて表示したものである。
に対する全摩耗量の変化を示したグラフであり、その他
従来用いられた材質組み合わせの場合の参照データと併
せて表示したものである。
【0052】そしてこのグラフから明らかなように、両
方ステンレス鋼(SUS)である場合やサイアロンと黒
鉛系セラミックスの組み合わせである場合といった従来
の構成と比較して、本実施例の全摩耗量はそれらの10
分の1程度にまで大幅に抑制が可能となり、またその期
間的にも2ヶ月以上持続して使用可能にあり、さらに振
動についても大幅軽減されて非常に良好な結果が得られ
た
方ステンレス鋼(SUS)である場合やサイアロンと黒
鉛系セラミックスの組み合わせである場合といった従来
の構成と比較して、本実施例の全摩耗量はそれらの10
分の1程度にまで大幅に抑制が可能となり、またその期
間的にも2ヶ月以上持続して使用可能にあり、さらに振
動についても大幅軽減されて非常に良好な結果が得られ
た
【0053】
【発明の効果】本発明によれば、連続溶融金属めっき装
置用軸受において、高強度・高耐摩耗性としながらも安
定した低摩擦係数が得られ、さらにめっき浴中において
摺動面が接触しても低い摩擦係数が確保できるよう良好
な固体潤滑性を有することで長寿命化が可能となり、そ
の結果シンクロール、サポートロールの長期連続運転が
可能となり、さらに良好な固体潤滑性によりめっき板品
質の向上が可能となり、また常圧焼結による低コストで
の製造をも可能となる。
置用軸受において、高強度・高耐摩耗性としながらも安
定した低摩擦係数が得られ、さらにめっき浴中において
摺動面が接触しても低い摩擦係数が確保できるよう良好
な固体潤滑性を有することで長寿命化が可能となり、そ
の結果シンクロール、サポートロールの長期連続運転が
可能となり、さらに良好な固体潤滑性によりめっき板品
質の向上が可能となり、また常圧焼結による低コストで
の製造をも可能となる。
【図1】本発明の軸受を使用した形態にある連続溶融金
属めっき装置の一例の断面図である。
属めっき装置の一例の断面図である。
【図2】軸スリーブの構成を示す図である。
【図3】軸受ブッシュの構成を示す図である。
【図4】めっき浴中摩耗試験の概略図である。
【図5】TiB2含有量と摩擦係数の関係を示すグラフ
である。
である。
【図6】TiB2含有量と曲げ強度の関係を示すグラフ
である。
である。
【図7】サイアロン/TiB2複合セラミックスの場合
のTiB2含有率と曲げ強度の関係を示すグラフであ
る。
のTiB2含有率と曲げ強度の関係を示すグラフであ
る。
【図8】実施例2における実作動試験の結果を示すグラ
フである。
フである。
1 溶融めっき浴
2 めっき浴槽
3 鋼板ストリップ
4 スナウト
5 シンクロール
5a シンクロール軸
6 シンクロール軸受
7 サポートロール
7a サポートロール軸
8 サポートロール軸受
11 ロール軸
12 セラミックススリーブ
13 押さえリング
14 溶接止め
15 セラミックスブッシュ
21 回転側試験片
22 固定側試験片
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 露木 明
千葉県君津市君津1番地 新日本製鐵株
式会社 君津製鉄所内
(56)参考文献 特開 平7−138721(JP,A)
特開 平6−345534(JP,A)
(58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名)
C23C 2/00 - 2/40
C04B 35/58 105
C22C 29/14
Claims (4)
- 【請求項1】ロールを有して連続的に鋼帯表面に溶融め
っきを施す連続溶融金属めっき装置用の軸受において、 前記ロールの軸受を構成する軸スリーブと軸受ブッシュ
のうち少なくとも一方の材質をホウ化物を主成分とし炭
素系物質を焼結助材として含むホウ化物含有セラミック
スとし、前記ホウ化物含有セラミックスに含まれるホウ
化物がTiB 2 であり、その含有率が80%〜98%で
あることを特徴とする連続溶融金属めっき装置用軸受。 - 【請求項2】ロールを有して連続的に鋼帯表面に溶融め
っきを施す連続溶融金属めっき装置用の軸受において、 前記ロールの軸受を構成する軸スリーブと軸受ブッシュ
の一方の材質をホウ化物を主成分とし炭素系物質を焼結
助材として含むホウ化物含有セラミックスとし、他方の
材質を窒化物セラミックスとし、前記ホウ化物含有セラ
ミックスに含まれるホウ化物がTiB 2 であり、その含
有率が80%〜98%であることを特徴とする連続溶融
金属めっき装置用軸受。 - 【請求項3】ロールを有して連続的に鋼帯表面に溶融め
っきを施す連続溶融金属めっき装置用の軸受において、 前記ロールの軸受を構成する軸スリーブの材質をサイア
ロンとし、軸受ブッシュの材質を炭素系物質を焼結助材
として含むTiB2含有セラミックスであり、TiB 2
の含有率が80%〜98%であることを特徴とする連続
溶融金属めっき装置用軸受。 - 【請求項4】請求項1、2、3のいずれか1項記載の連
続溶融金属めっき装置用軸受において、 前記焼結助材としての炭素系物質はSiC、B4C、C
の組み合わせであることを特徴とする連続溶融金属めっ
き装置用軸受。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24114199A JP3464632B2 (ja) | 1999-08-27 | 1999-08-27 | 連続溶融金属めっき装置用軸受 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24114199A JP3464632B2 (ja) | 1999-08-27 | 1999-08-27 | 連続溶融金属めっき装置用軸受 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001064758A JP2001064758A (ja) | 2001-03-13 |
| JP3464632B2 true JP3464632B2 (ja) | 2003-11-10 |
Family
ID=17069892
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24114199A Expired - Fee Related JP3464632B2 (ja) | 1999-08-27 | 1999-08-27 | 連続溶融金属めっき装置用軸受 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3464632B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003080536A1 (en) * | 2002-03-27 | 2003-10-02 | Nippon Steel Corporation | Titanium boride based sintered product and method for producing the same, and liner using the same |
| JP5828387B2 (ja) * | 2011-09-02 | 2015-12-02 | 日立金属株式会社 | 溶融金属めっき浴用軸受 |
| CN121889360A (zh) * | 2023-10-04 | 2026-04-17 | 日本制铁株式会社 | 陶瓷烧结体 |
| CN119351922B (zh) * | 2024-12-23 | 2025-04-15 | 安徽马钢表面技术股份有限公司 | 一种锌锅轴套轴瓦、制备方法及其应用 |
-
1999
- 1999-08-27 JP JP24114199A patent/JP3464632B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2001064758A (ja) | 2001-03-13 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
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