JPH02101135A - 電気メッキ用高硬度通電ロール - 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】 廉ｍμＪＬＩＬガ 本発明は、耐磨耗性及び耐食性に優れた電気メツキ用高
硬度通電ロールに関するものである。

良来例弦藩 近年、電気メツキ用通電ロールとして、本出願人により
出願された特開昭５７−１９３５０号公報や、特開昭５
７−６００４４号公報に開示されている［電気メツキ用
通電ロールＪを契機として、このロールの基材とされて
いる旧−Ｍｏ−Ｃｒ系の耐食合金が、種々提案されてい
る。

これらの耐食合金は、電気メツキ用通電ロールとして、
真に優れた効果を発揮しているが、これらのロールを実
際のメツキ作業に長時間に渡り使用した結果として生ず
る種々の表面欠陥を修正するために必要とされる再研磨
の主な原因としては、表面摩耗、特に、ロール両端部の
、被メツキ金属帯板の耳部に相当する部分の局部的な摩
耗が挙げられる。

が　゛　しようと　る そこで、本発明は、現在使用されている上記のＮｉ−Ｎ
ｏ−Ｃｒ系耐食合金における局部的摩耗という共通の欠
点を解消することが可能である、高い耐摩耗性を有する
と共に高い耐食性を有する電気メツキ用高硬度通電ロー
ルを得ることを、その課題とするものである。

＝　を　パ　るための 本発明者は、この課題を解決するために種々の実験を重
ねた結果、現在使用されている上記のＮＮｏ−Ｃｒ系耐
食合金に対する局部的摩耗という共通の欠点を解消する
ためには、強度を大きくすることは無論のこと、硬度を
高くすることによっても、得られることを見いだした。

すなわち、本発明は、この実験結果から得られた知見に
基づいて、マトリックスをＮｉとＣｒとにより構成し、
ａ　（Ｃｒ−ｒｉｃｂ）と、７　（Ｎｉ−ｒｉｃｈ）と
の２相組織とし、これにＮｏ、Ｃｕ、Ｎｂなどを添加す
ることにより。

極めて安定した組織と、耐食性とを得ることができ、ま
た、このα相の析出硬化によりＩＩｓ　４０以上の硬度
とすることにより、高い耐摩耗性を有すると共に高い耐
食性を有する電気メツキ用高硬度通電ロールを得ること
ができたものである。

すなわち、具体的には、本発明は １）重量％で ＣＯ，１０以下 Ｓｉ　　　１．０以下 Ｍｎ　　　１．０以下 Ｆ　ｅ　　　５　、　Ｏ以下 Ｃｒ　　　３５．０〜６０．０ Ｍｏ　　　１０．０以下 Ｎｂ　　　３．０以下 Ｃｕ　　　１０．０以下 Ｎ　　　　Ｏ，１５以下 を含み、残部が実宵的にＮｉから成る耐磨耗性及び耐食
性に優れたＩｔｓ　４０以上の硬度を有する電気メツキ
用高硬度通電ロール 及び ２）重量％で ＣＯ，１０以下 Ｓｉ　　　１．０以下 Ｍｎ　　　１．０以下 Ｆｅ　　　５．’Ｏ以下 Ｃｒ　　　　３５．０〜６０．Ｏ Ｎｏ　　　１０．０以下 Ｎｂ　　　３．０以下 Ｃｕ　　　１０．０以下 Ｎ　　　　Ｏ，１５以下 を含み、更に Ｚｒ　　　２．０以下 Ｔａ　　　３．０以下 Ｔｉ　　　１．５以下 ＾１　１，０以下 −６，０以下 ｖ　　　　ｉ、ｏ以下 希土類元素　１．０以下 の内の１種文は２種以上を含み、残部が実質的に旧から
成る耐磨耗性及び耐食性に優れたＨｓ　４０以上の硬度
を有する電気メツキ用高硬度通電ロールを特徴とするも
のである。

夫□電−１ 以下、本発明を、その実施例などについて、詳細に説明
をする。

本発明による電気メツキ用通電ロールは、その化学成分
及びそれぞれの範囲が、上記のように規定されているが
、まず、最初に、本発明において、このような化学成分
を選択し、各ｆヒ学成分の範囲を上記のように決定した
理由を説明する。

本発明によるロールの＃１′Ｉ織は、鋳放しの状態にお
いては、Ｎ１−ｒｉｃｈの固溶体であるγ相と、その中
に析出しなＣｒ−ｒｉｃｂの固溶体であるα相とから成
り立っている。これに６５０〜８５０℃の温度において
時効処理を施すことにより、更に、γ・相中にα相が析
出し、硬度の著しい」−昇が見られる。

特に、本発明合金の特徴とするところは、上記のような
７トリツクスの耐食性を向上させ、これを維持さぜるた
めにＭｏをき有させることにある。

このために、α相の析出が多くなり、析出硬化に伴う延
性の劣化が生ずる。しかし、この延性の劣化は、Ｃｕ及
びＮｂを複合添加することにより、防止することができ
るだけではなく、かえって、これを向上させることもて
きるものである。また、ＣｕとＮｂとの複合添加は、耐
食性の向上に対しても、著しい効果がある。

更に、このＣｕとＮｂとの複合添加に加えて、ｚｒをも
添加することにより、延性は一層改善され、また、合金
の安定化を図ることもてきる。

次に、本発明において、上記のような化学成分を選択し
、各化学成分の範囲を特定な範囲に決定した理由を説明
する。

Ｎｉ：この元素は、Ｃｒと共に本発明合金のＮ１−ｒｉ
ｃｈγ相と、Ｃｒ−ｒｉｄ＋α相のマトリックスを構成
する基本元素であり、このマトリックスを安定化させる
。

本来、Ｎｉそのものは、金属の電位列から責であるので
、腐食溶解速度は、小さく、シかも、腐食生成皮膜は、
ち密であるので、保護作用は大きく、不動態化能を有し
ている。なお、Ｎｉ中の不純分として含有されるＣｏ量
は、２．５重量２以下は、許容される。

Ｃｒ：この元素は、Ｎｉと同様に、本発明合金の旧−ｒ
ｉｃｈγ相と、Ｃｒ−ｒｉｃｌ＋α相とのマトリックス
を構成する基本元素であり、この７トリツクスを硬化さ
せる役割を果たしている。

本発明合金においては、Ｃｒ量が時効硬化を支配してお
り、ＣｒＪｌか３５５重量２以下おいては、時効硬化能
が少なく、また、６０重量２以上となると、もろくなる
（ぜい化する）ので、３５〜６０重量２に選択する。

Ｍｏ：この元素は、α相量を増加させ、時効硬化能を増
加させる。この含有量の増加に伴って腐食溶解速度が小
さくなり、不動態化能を増し、耐食性を著しく改善する
か、その含有量が１０重量２を越えると、合金のぜい弱
化が著しくなるので、１０重量２をその上限とする。

Ｃ１この元素は、添加の必要は無い。また、この添加に
より、合金の耐食性の低下と共にぜい化が生ずる。しか
しながら、１重量％以下は、許容可能である。

Ｓｉ　　この元素は、本発明によるロールの製造上、脱
酸と渦流れとの点から必要であるが、増量するに従って
、時効硬化後の延性の低下があるので、１重量２を上限
とする。

Ｍｎ・この元素は、脱酸及びＳを固定するのに効果があ
るが、その」１限を１重量２とする。

Ｎｂ、この元素は、α相中の窒素をＮｂＮとすることに
より、α相中の窒素の固着によるぜい化の防止に役立つ
と共に粒界反応型の層状のα層を粒状化して合金の延性
を高める。更に、不動態化皮膜の強化に寄与し、耐食性
を高めるが、この能力は３重量％で飽和する。

Ｔａ：この元素は、Ｎｂと同様の効果を発揮し、α層中
の窒素をＴａＮとすることによりα相中の窒素の固着に
よるぜい化の防止に役立つと共に粒界反応型の層状のα
相を粒状化して合金の延性を高める。

しかし、その効果は、３重量２で飽和する。

Ｃｕ：この元素は−Ｎｂと共存することにより、Ｎｂの
効果によりα相中の粒界反応型の層状のα層を粒状化し
たものを更に微細化し、これにより、延性を著しく高め
る。また、不動態度皮膜の強化に寄与し、著しく耐食性
を向上させる。しかしながら、その含有量が、７重量２
を越えると、徐々にぜい化するので、１０重量２を上限
とする。

Ｚｒ・この元素は、α相中の窒素をＺｒＮとすることに
より、α相中の窒素の固着によるぜい化の防止に役立つ
と共にγ相とα相との境界にＮｉとの共晶による金属間
化合物（Ｎｉ、Ｚｒ）を形成して境界の延性を著しく向
上させる。特に、溶接割れに対して効果がある。しかし
、この効果は、２重量２を越えると、α相が粗大化し、
かえって、劣化する。それ故、２重量２を上限とする。

なお、上記のＮｂ、Ｃｕを複合添加することにより、そ
れらの効果が著しく増し、Ｃｒの増重と共に更にＺｒを
加えることにより、Ｎｂ、Ｃｕ及びＺｒの複合添加が効
果的となる。

Ｎ：この元素によるＣｒ−ｒｉｃｈのα相の中の窒素の
固着によるぜい化があるので、その量はできるだけ少な
い方が良いが、０．１５重ｉＥｚまでは許容できる。

Ｈ＝この元素は、Ｎｏと同様に耐食性を改善し、また、
固溶体化処理によりマトリックスを強化するが、６．０
重量２を越えると、かえって、ぜい化させる。

従って、その含有量は、６．０重量２以下に限定する。

Ｖ：この元素は、組織の微細化に寄与、することにある
が、このためには、１．０重量２以下の添加が必要であ
る。

Ｔｉ、この元素は、脱酸元素であり、合金中の酸素量の
激減に著しい効果がある。また、ＴｉＮを生成すること
により、α相中の窒素の固着によるぜい化の防止に役立
ち、延性の向上に寄与する。しかし、この元素が、１．
５重量２以上残留すると、逆に、時効硬化後に、金属間
化合物（ＮｉｓＴｉなと）の析出により、ぜい化がある
。

＾１：この元素は、Ｔｉと同様に脱酸元素であり、合金
中の酸素量の激減に著しい効果があり、また、＾ＩＮを
生成することにより、α相中の窒素の固着によるぜい化
の防止に役立ち、延性の向上に寄与する。しかし、この
元素が１．０重量２以上残留すると、逆に、時効効果後
に、金属間化合物（Ｎｉ、＾１など）の析出によるぜい
化がある。

希土類元素、ミツシュ・メタル、Ｃｃ、Ｌｎなどの希土
類元素は、Ｓｉ、＾Ｌ、Ｔｉなどによる脱酸後に添加す
ることにより、著しい脱酸効果が得られ、本合金に欠陥
を与えることのあるぜい性を著しく改善する。

本発明によるロールは、上記のような化学成分及び成分
範囲を有していることを特徴とするものであるが、その
製造に当たっては、空気中がらのＮや０の混入をできる
限りだけ避けるために、溶解・鋳造方法を工夫すること
が好ましい。このために、例えば、ｖＩＮ溶解、ＶＡＲ
溶解、ＥＳＲ溶解などを選択することにより、その目的
を達成することができる。これらの方法によって得られ
たロールは、７００’ＣＸ４〜１００ｈ空冷の析出硬化
処理を行うことにより、高硬度のものを得ることができ
るが、この時間は、目的とする硬度に応じて、選択する
ものとする。

次に、本発明による電気メツキ用通電ロールの実施例を
、従来のロール材と比較するために行われた実験結果を
説明する。

まず、この実験のために採用された試験装置の概略を図
示すると、添付図面の第１図のとおりとなる。すなわち
、この試験装置は、同図に示すように、容器１の中に、
ＰＨ４，０ノ３０＄ＺｎＳＯ４＋３１Ｈ２ＳＯ−ノ溶液
Ｆを収容し、この溶液の中に、試験ロール２を水平に回
転自在に浸漬し、また、容器１の外部には、ブレーキロ
ール３と、駆動ロール４とを配置し、更に、容器１の内
部には、試験ロール２の下部に陽極５を配置して構成さ
れており、試験は、これらの各ロールを３→２→４の順
に、軟鋼ストリップ６を矢印Ｘにより示すようにに通し
、ストリップ６に一定の張力を加え、試験ロール２と、
陽極５とに、それぞれ、負及び正の電圧を加え、陽極５
から試験ロール２へ、溶液Ｆを経て４０＾／ｄｍ２の電
流密度で電流が流れるようにして行い、試験ロール２の
耐腐食・耐摩耗性の測定を行った外、ロール合金そのも
のの沸騰５０７１＋２ＳＯ，内の減量、硬度、割れ感受
性などをも測定した。なお、耐腐食・耐摩耗性試験は、
１ｏ日間通電使用後の試験ロール２の腐食摩耗量を、ロ
ールの半径の減耗量により、最大減耗深さ、最小減耗深
さ、平均減耗深さにより判定した。すなわち、最大減耳
深さは、ロールの表面の軟鋼ストリップの耳部の通板部
の位置において、また、最小減耗深さは、軟鋼ストリッ
プの幅方向の中央部の通板部において測定した。平均減
耗深さは、ロールの全長に渡って減耗深さを測定し、そ
の平均を採った。更に、この測定値は、従来品の最大減
耗深さを１．０として、これに対する割合により現し、
更に、寿命比として、従来品の最大減耗量を１．００と
して、各供試酸ロールの最大減耗量の割合から、それぞ
れの寿命比を求めた。

割れ感受性については、供試材を、それぞれ、１個ずつ
インボッＩ・の形状に溶解・鋳造し、これに７００℃ｘ
７２ｂの時効硬化処理を施した。その後、切削加工によ
り、直径３０ｍｍ　Ｘ長さ２００１に加工し、中央部に
Ｕノツチを付けて試験片とした（第２図参照）。

この試験片を７００℃×１１１保持後、これを垂直に２
０℃の水中に浸漬し、水冷した。その後、試験片につい
て、Ｕノッヂ部のき裂をカラーチエツクにより調べた。

なお、各種別について、５個ずつの供試片を作成し、こ
れらについてき裂の発生と、発生率とを調べた。き裂の
発生の多少、大小にかかわらず、き裂の見いだされたも
のは、き裂の発生とみなし、５個の供試片の内の発生し
ていない本数から、発生率を求めた。この方法により、
当然、き裂の発生率ハ、０．２０．４０．６０．８０．
１０ｏｚト分類することが可能であるが、この試験にお
いて、４０π以下のき裂の発生率のあるもの、すなわち
、割れ感受性はあるものの、経験上、製造方案を、適当
な管理の下に置くことにより、ロールを製造することが
できるものと判断をした。

試験結果が、゛表１及び２に示されているが、表１には
、供試融材の化学成分（重量２）が示されており、その
種別欄の実施例は、Ｎｏ、１〜Ｎｏ、２４に示すように
、Ｃｒを３９重量２から５７重量πまで増量するにつれ
、従って、Ｎｏを８重量２から０．５重量２まで減量し
て変化させたものである。更に、これらの組成に、Ｚｒ
を単独に、また、Ｚｒ、Ｔｉ、八ｌ、ＲＥ（希土類元素
）を複合添加したものを示すが、Ｎｏ、７〜Ｎｏ、１２
は、Ｃｒ４７重量％　、Ｎｏ４．５重量２水準のものを
示し、この一部にＴａ、Ｉ’ｌ、Ｖを単独に、あるいは
、複合添加したものを示すものである。

また、表１には、比較合金としてＩ〜Ｖｌの化学成分も
示されている。

次に、表２には、従来合金、本発明合金及び比較合金の
通電電気耐食・耐摩耗性、５０＄ＨｚＳＯ＋沸胱減景、
硬度、割れ感受性などが示されている。

−ｔ°− この表２から明らかであるとおり、寿命比については、
従来ロールの１．０００に対して、１．１００〜１．２
００の値を示しており、１０〜２ｏｚの増となっている
。特に、Ｎｏ、１１及び１２が最良値を示している。し
かし、き裂発生率は、いずれも４０％を示しており、製
造上におけるある管理が必要であることを示している。

製造」二の容易性から見ると、Ｎｏ、４．５．６．８．
９．１０．１５及び１８が、優れた成分と言うことがで
きる。

最大減量からは、Ｎｏ、１からＮｏ、１２までは減少し
、Ｎｏ　。

１２からＮｏ、２４までは増加していることから、耐食
性及び硬度が、最大減量に取っても支配的な要因であり
、それらの間には、相関関係のあることが分かるところ
である。

また、最小減量からは、耐食性にほぼ比例しており、Ｎ
ｏ　、　１からＮｏ、２４に至るの従って増加している
ことから、耐食性が支配的要因であることが推測される
ところである。

Ｚｒが、Ｃｒ　４６重量２以上において添加されている
ものに、Ｃ「の同一水準でき裂が発生しているか、ある
いは、その発生率の高いことは、Ｚｒが、き裂の発生防
止に効果の−あることを示しているものである。

Ｃｒ２Ｏ重量２以下においても、Ｚｒが添加されている
ものは、潜在的に、より安定であると考えられる。

更に、Ｔｉ、＾ｌ、ＲＥが添加されたものは、き裂の発
生防止に、著しい効果をしめしている。

−については、硬度を上げることにより寿命を延長させ
ることができるが、割れ感受性を増すので、製造上の管
理が必要となる。

■及びＴａについては、Ｎｏ、１０及びＮｏ、１２が、
寿命比において優れていることから、これらの元素の添
加は、効果があるものと判断されるところである。

次に、比較合金については、本発明合金と比較すること
できるように、Ｃｒ重量２が、４０．４７及び５５重量
２のレベルのものを選択し、いずれも、Ｔｉ、＾ｌ、Ｎ
ｂなとの有効元素を添加して製造したが、いずれも、耐
腐食・耐摩耗性、５０ｆｆ２ＳＯ４沸騰減量において劣
り、更に、割れ感受性においても劣っており、ロールと
しての特性が劣っている上、製造上に困難性があること
が分かるところである。

これらを総合して、本発明におけるＮｂ及びＣｕの複合
添加及びＺｒの添加の効果のあることが分かるところで
ある。

見班圓秀沫 以上に説明をしたように、本発明による電気メツキ用通
電ロールは、マトリックスをＮｉとＣｒとにより構成し
、ａ　（Ｃｒ−ｒｉｃｈ）とγ（Ｎｉ−ｒｉｃｈ）の２
相組織とし、これにＮｏ、Ｃｕ、Ｎｂなどを添加するこ
とにより、極めて安定した組織と、耐食性とを得、この
α相の析出硬化により、高硬度で、特に、耐摩耗性に優
れたロールを提供するものである。

また、本発明によると、通電ロールの、被メツキ鋼スト
リップの耳部に相当する通板部における耐摩耗性に優れ
ており、従って、ＰｌＩ　Ｏ，６〜１，８、電流密度３
０＾／ｄｍ２以上の条件において、ロールと鋼ストリッ
プとの間に大きな圧下刃の下に、高速度で通板させる電
気メツキラインに組み込むことに適している通電ロール
を提供するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明によるロールの試験装置を示す略図、
第２図は、割れ感受性試験用試験片を示す正面図である
。 １・・・容器、２・・・試験ロール、３・・・ブレーキ
ロール、４・・・駆動ロール、５・・陽極、６・・・軟
鋼ストリップ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、重量％で Ｃ０．１０以下 Ｓｉ１．０以下 Ｍｎ１．０以下 Ｆｅ５．０以下 Ｃｒ３５．０〜６０．０ Ｍｏ１０．０以下 Ｎｂ３．０以下 Ｃｕ１０．０以下 Ｎ０．１５以下 を含み、残部が実質的にＮｉから成る耐磨耗性及び耐食
   性に優れたＨｓ４０以上の硬度を有することを特徴とす
   る電気メッキ用高硬度通電ロール。 ２、重量％で Ｃ０．１０以下 Ｓｉ１．０以下 Ｍｎ１．０以下 Ｆｅ５．０以下 Ｃｒ３５．０〜６０．０ Ｍｏ１０．０以下 Ｎｂ３．０以下 Ｃｕ１０．０以下 Ｎ０．１５以下 を含み、更に Ｚｒ２．０以下 Ｔａ３．０以下 Ｔｉ１．５以下 Ａｌ１．０以下 Ｗ６．０以下 Ｖ１．０以下 希土類元素１．０以下 の内の１種又は２種以上を含み、残部が実質的にＮｉか
   ら成る耐磨耗性及び耐食性に優れたＨｓ４０以上の硬度
   を有することを特徴とする電気メッキ用高硬度通電ロー
   ル。