JPH0261019A - 高強度電気メッキ用通電ロール - 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】 り裏上立■皿±１ 本発明は、高強度を有する電気メッキ用通電ロール及び
その製造方法に関するものである。

良末塁韮屑 近年、電気メッキ用通電ロールとして、本出願人により
出願された特公開昭５７−１９３５０号公報や、特公開
昭５７−６００４４号公報に開示されている「電気メッ
キ用通電ロール」を契機とし、このロールの基材とされ
ているＮｉ−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、電気メッ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
際のメッキ作業に長時間に渡り使用した結果、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
メッ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。

光　が　゛　しようと　る　題 そこで、本発明は、高い耐摩耗性を有すると共に高強度
で高耐食性を有する電気メッキ用通電ロール及びその製
造方法を得ることを、その課題とするものである。

を　゛　るための 本発明者は、この課題を解決するために種々実験を重ね
た結果、現在使用されている上記のＮｉ−Ｍｏ−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
るためには、その強度を高くすることが、必要であるこ
とを見いだした。

すなわち、本発明は、この知見に基づき、上記の旧−Ｍ
ｏ−Ｃｒ系耐食合金の強度レベルが、一般的に、Ｔｓ　
６（１〜８０　ｋｇ／ｍａ＋２級であるのを、このＮｉ
−Ｍｏ−Ｃｒマトリックスの中にＮｉ３（＾ＩＴｉ）の
析出相を析出させることにより、強度レベルをＴｓ　１
００〜１４０ｋｇ／ｎ＋ｍ２級とすることができ、これ
により、じん性の向上を図ると共に硬度をＲｃ　３４以
上とすることにより、耐食性と共に高強度及び高耐摩耗
性を有する電気メッキ用通電口〜ルを特徴とするもので
ある。

一層具体的には、本発明においては、中空円筒状の内層
の外面に、中空円筒状の外層を一体的に形成して成る電
気メッキ用通電ロールにおいて、（１）外層を、重量２
で Ｃ０．０５以下 Ｓｉ　　０．５以下 Ｍｎ　　１．０以下 Ｃｒ　　１５以上２３以下 Ｍｏ　　　９以上２３以下 Ｆｅ　　　６．０以下 Δｌ　　３，０以下 Ｔｉ　　　４．０以下 を含み、残部が実質的に旧から成り立ち、微細なＮｉ−
Ｍｏ−Ｃｒ７トリツクスの中にＮ１−（八１Ｔｉ）相　
を均一に析出させた硬度Ｒｃ　３４以上の強度を有する
高強度電気メッキ用通電ロール （２）外層を１重Ｆｉｚで Ｃ０．０５以下 Ｓｉ　　０．５以下 Ｍｎ　　１．０以下 Ｃｒ　　１５以上２３以下 Ｍｏ　　　９以上２３以下 Ｆｅ　　　６．０以下 Ａｌ　３．Ｏ以下 Ｔｉ　　　４．０以下 を含み、更に Ｃｕ　　　３．０以下 −６，０以下 Ｎｂ　　　５．０以下 Ｖ　　　ｔ、Ｏ以下 Ｂ　　Ｏ１１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
ら成り立ち、微細なＮｉ−Ｍｏ−Ｃｒマトリックスの中
にＮｉ、（ＡｌＴｉ）相を均一に析出させた硬度Ｒｃ３
４以上の強度を有する高強度電気メッキ用通電ロール を特徴とするものである。

また、この高強度電気メッキ用通電ロールの製造方法と
して、ロールの内層を、金属の遠心鋳造、引き抜き、溶
接などにより中空管状に形成し、ロールの外層を、上記
（１）又は（２）に記載の化学成分から成る合金粉末を
、内層の外表面の上に、熱間等方加圧技術（ＩＩＩＰ）
により被覆拡散接合させるようにすることを、特徴とす
るものである。

及−益一り 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。

本発明によるロールの外層は、上記のような化学成分か
ら成ること及び上記のような製造方法により製造される
ことを特徴とするものであるが、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、各化学成分の
範囲を特定の範囲に決定した理由を説明する。

Ｎｉ：この元素は、本発明ロールの外層の基本成分とし
て、マトリックスをオーステナイト組織γとして安定化
する０本発明が、特徴とすることは、上記のように、Ａ
ｌ及びＴｉを含有することにあるが、これらの元素は、
オーステナイト組織のマトリックス中に、析出硬化処理
により、Ｎ１ｚ（ＡｌＴｉ）のγ゛相を析出させること
であるが、微細に均一に析出させ、しかも、金属間化合
物（ＮｉＦｅＣｏ）ｔ　（ＭｏＷＣｒ）６の無いものと
して、γ相との間の腐食電位差を最小限に留とめるもの
である１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、不動悪化
能を有している。なお、Ｎｉの中の不純分として含有さ
れるＣｏ、ｌｉは、２．５重量２以下は、許容される。

Ｍｏ：この元素をＮｉに加えると、その含有量の増加に
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ことができる。

Ｃｒ：この元素は、腐食溶解速度が小さく、シかも、不
動態化能を持ち合わせなＮｉ及びＭＯとマトリックスを
構成することにより、強固な保護皮膜を形成する。

これらの３元素、すなわち、Ｎｉ、Ｍｏ及びＣｒから成
る三元合金Ｎｉ−Ｍｏ−Ｃｒのマトリックスにおいては
、ＭｏとＣｒとの相間関係では、ＭＯを９重ＮＺから２
３重量％に増加させるに従って、Ｃｒを２３重量％から
１５重量２に減少させることにより、（ＮｉＦｅＣｏ）
７（ＭｏＷＣｒ）＝の金属間化合物の析出を抑制するこ
とができる。　Ｎ。

９〜１３重量％でも、Ｃｒ２３〜１９重量２と多量に含
有されていることから、溶解速度が遅く、比較的により
大きな耐食性を示す。なお、本発明によるロールの外層
においては、Ｍｏ及びＣｒの中心含有及は、各１６重量
２である。

八ｌ、Ｔｉ：これらの元素は、本発明によるロールの主
要元素であり、旧−Ｍｏ−Ｃｒ三元合金マトリックス中
に旧、（ＡｌＴｉ）のγ゛相を析出させることにより、
合金の機械的性質を強化し、耐摩耗性を付与する。この
ためには、Ａｌは、３．０重量２以下、Ｔｉは、４．（
ｊＪ景ｚ以下の含有は必要である。

Ｃ：この元素は、強度を得るために必要な元素であるが
、本発明が特徴とするＮ１ｚ（ＡｌＴｉ）相の析出硬化
温度で、炭化物（Ｃｒｔ３Ｃｓなど）が、結晶粒界に析
出し、結晶粒界を強化するが、結晶粒界周辺のＣｒなど
の含有量を減らし、枯渇させることになるので、結晶粒
界の耐食性を劣化させることとなる。

従って、本発明における強化は、Ｃに依存すること無く
、可能な限り、少ない方が良い、それ故、本発明におい
ては、Ｃの含有量は、０．０５重Ｊｌｚ以下とする。

しかしながら、この過剰のＣを安定化するためには、Ｔ
ｉの添加が有効であるが、この効果を発揮させるために
は、Ｔｉ≧５ＸＣの含有が必要であるが、本発明におい
ては、Ｎ１ａ（ＡｌＴｉ）を析出させるために、この必
要量のＴｉは含有されている。

Ｓｉ：この元素は、＾Ｌ、Ｔｉとの複合添加により、更
に、Ｎｉ−Ｍｏ−Ｃｒ系合金のμ相として現れる三方晶
系の金属間化合物（ＮｉＦｅＣｏ）　（ＭｏＷＣｒ）ｓ
の析出を促す。

一般のＮｉ−Ｍｏ−Ｃｒ系三元合金状態図（１，２００
℃）にμ相の析出が示されていない組成範囲において、
Ｓｉが特に＾ｌ、Ｔｉと共存することにより、著しくμ
相の析出を促し、支配することを発見した。このために
、Ｓｉの含有は、できる限り含有しない方が望ましいが
、特に製造上の渦流れの上から、上限を０．５重Ｊｌｚ
とした。

Ｆｅ：この元素については、６．０重要２以下であれば
、耐食性の多少の劣化はあるものの、その影響は著しく
は無い。

Ｍｎ・この元素の効果は、それ程にはｍ著では無いが、
γ相領域を広げ、Ｓを固定するのに効果がある。その旦
は、１．０重層ｚ以下である。

Ｃｕ：この元素の効果は、不動態化皮膜の強化に寄与し
、著しい耐食性の向上である。しかしながら、この効果
は、その含有量が、３．０重量２を超過すると飽和する
ので、３．０重量％以下に限定する。

圓、この元素の効果は、ＭＯと同様に、耐食性を改善し
、強度を向上させ、耐摩耗性を改善することにある。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Ｊｉｇを越えると、金属間化合物を容易に析出し
、かえって、耐食性を劣化させるようになる。従って、
その大有量は、６．０重量２以下に限定する。

Ｎｂ；この元素の効果は、結晶粒の微細化に寄与し、更
に、不動態化皮膜の強化に寄与することにある外、過剰
のＣを安定化することにも寄与する。この効果を朋待す
るためには、５．０重量２以下の含有が必要である。

Ｖ：この元素の効果は、組織のｍｓ化に寄与することに
あるが、このためには、１０重量２以下の添加が・２・
要である。

Ｂ；この元素の効果は、結晶粒相互の結合力を改善する
ことにあるが、その添加蛋としては、０．１重量２以下
である。

本発明によるロールの外層は、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ものでるが、次
に、このような化学成分をがら成る外層を有している本
発明によるロールの製造方法を、説明する。

まず、本発明による中空円筒状の内層と、その外表面上
に一体に形成された外層とから成る電気メッキ用通電ロ
ールは、その外層の化学成分及びそれぞれの範囲は、上
記のように規定されているが、これから分かるように、
このロールの外層は、Ｎｉを主要成分とし、これにＣｒ
及びＭｏを含有させ、微細なＮｉ−Ｍｏ−Ｃｒのマトリ
ックスの中に均一にＮｉ、（ＡＩＴｉ）相　を析出させ
たことを特Ｉ′Ｉｉとするものであるが、この場合、問
題となることは、耐食性を損なうこと無しにＮｉ、（Ａ
ＩＴｉ）相　を析出させることであり、このためには、
結晶を微細にし、この中にＮ１ｚ（八１Ｔｉ）相を均一
に析出させ、腐食の電位差を小さくすることである。こ
のなめには、鍛造により沖鍛し、結晶を微細とすること
はできるが、本発明による化学成分範囲においては、１
部の範囲を除いては、鍛造による伸鍛による結晶粒の微
細化は、困難である。

そこで、本発明による製造方法においては、アトマイズ
法による合金粉末の微細な組織に着目し、上記の各範囲
の化学成分から成る合金を粉末とし、この合金粉末を、
金属の遠心鋳造、引き抜き、あるいは、溶接などにより
中空円筒状に形成した内層の外表面の上に、熱間等方加
圧（ＩＩＩＰ）技術により外層として被覆拡散接合し、
このようにして得られる複合円筒状素材に、ＩＪ７０℃
ｘ４ｈの水冷の溶体化処理を行い、更に、これに７６０
℃×１６ｈの空冷の析出硬化処理を施し、これにより、
γ相中にＮ１５（八１Ｔｉ）相を析出させ、ｍｓで且つ
均一な組織を得ることを特徴とするものである。

次に、本発明による電気メッキ用通電ロールの実施例を
、従来のロール材と比鮫するために行われた実験結果ど
共に説明する。

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、添付図面のとおりとなる。すなわち、この試
験装置は、図に示すように、容器１の中４１：　、ＰＨ
”１．０ノ３０＄Ｚｎ５Ｏ＜　＋　３％）＋２Ｓ０．の
溶液を収容し、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＾／ｄｎ”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
ものの通電性（電気抵抗）μΩＣ１ｌ＋及び機械的性質
及び沸騰５０＄　１１２Ｓ０．内の減量などをも測定し
た。なお、耐腐食・耐摩耗性試験は、１０日間通電使用
後の試験ロール２の腐食摩耗旦を、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、最大減耗深さは、ロールの
表面の軟鋼ストリップの耳部の通板部に位置において、
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。

また、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、また、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。

試験結果が、表１及び２に示されているが、表１には、
供試駒材の化学成分（重量ｓ＞が示されており、その種
別欄の実施例のＭｏ、１〜Ｍｏ、６は、Ｃｒを２２重量
２から１５重量２まテ、Ｍｏを１０重量１がら２１，５
重ｊＬ＄、まで、それぞれ、変化させたものであり、Ｍ
ｏ、４は、それらの中心組成を示すものである。また、
Ｍｏ、７〜Ｍｏ、１３は、Ｎｂ、Ｗ、Ｃｕ、Ｂ、Ｖを、
中心組成に添加したものである。

更に、表２には、゛通電電気耐食・耐摩耗性、通電性、
５０　＄　ＩＩ□Ｓし沸ａ減量及び機械的性質などが示
されている。

この表２から明らかであるとおり、従来品のＮｉ　−Ｍ
ｏ−Ｃｒ系鋳造品に比べ、本発明によるロールの実施例
は、寿命比で、１．０９３〜１．２５０となり、優れて
いる。これは、最大減耗深さである軟鋼ストリップの耳
部の通板部における最大減耗深さが、実施例Ｍｏ、１・
〜Ｍｏ、１２においては、従来品に比較して優れている
ことに起因するものである。ただし、平均減耗深さは、
従来品は、実施例Ｍｏ、１〜Ｍｏ、１２よりも優れてい
る。これは、従来品が、本発明の実施例の場合よりも、
５０＄Ｈ，Ｓ０．沸騰減量ｇ／ｃｍ２／ｄａｙに示すよ
うに、耐食性に優れていることによるものである。

しかしながら、これらの結果を総合的に比較する時は、
本発明の実施例が従来品に優れていることは、ａ！１［
的性質において、本発明の実施例が、従来品に比較して
優れていることに基づき、最大減量が減少していること
から、うなづけるところであり、耐摩耗性が、耐食性よ
りも、ロールの軟鋼ストリップの耳部の通板部における
部分において支配的な要因となっていることを、示すも
のである。

また、表１及び２から、各化学成分の効果を考察して見
ると、本発明の実施例Ｍｏ、１〜Ｍｏ、６に示すように
、Ｍｏの増量に伴って寿命比が優れていることが分かる
。これは、Ｍｏの増量と共に耐食性（５０＄１１□ｓｏ
４沸騰減量）及び機械的性質の向上することによるもの
である。

また、実施例のＭｏ、７〜Ｍｏ、１３は、前記のように
、中心組成（Ｍｏ、４）に、それぞれ、Ｎｂ、ＪＣｕ、
Ｂ、Ｖを添加したものである。

この結果から、Ｎｂについては、実施例Ｍｏ、７に示す
ように、耐食性に対してはほどんど効果が無いが、機械
的性質の向上が見られる。ＮｂとＣｕとを複合添加した
Ｍｏ、１１は、耐食性の向上はあるものの、Ｎｂ単独の
添加と比較すると、機械的性質の低下がある。

Ｃｕについては、Ｍｏ、９に示すよ゛うに、耐食性の向
上はあるものの、機械的性質の低下がある。

屍については、Ｍｏ　、８が示すように、耐食性の多少
の低下はあるものの、機械的性質の向上が見られ、特に
、ＷとＢとを複合添加したものは、Ｍｏ、１２に示すよ
うに、この効果が一層顕著に見られる。

Ｂについては、耐食性の低下が無く、シがち、機械的性
質の向上が見られる。

■の効果は、機械的性質の多少の向上が見られる。

このように、Ｎｂ、ＪＣｕ、Ｂ、−の添加により、種々
の特性が得られるが、メッキ条件により、これらの添加
元素を適宜に選択し、ロールに希望される特性の向上を
図ることが可能である。

九１■と丸釆 以上に説明をしたように、本発明による電気メッキ用通
電ロールは、微細なＮｉ−Ｍｏ−Ｃｒマトリックス中に
均一にＮｉコ（八１Ｔｉ）相　を析出させることにより
、高強度で、特に、耐摩耗性に優れたロールを提供する
ものである。特に、本発明によると、通電ロールの、被
メッキ鋼ストリップの耳部に相当する通板部における耐
京耗性に優れており、従って、ｆ’ｌＩ　０．６〜１．
８、電流密度３〇八／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ッ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】

図は、本発明によるロールの試験装置を示す略図である
。 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、中空円筒状の内層と、その外表面の上に一体に形成
   された中空円筒状の外層とから成り立っており、外層が
   、重量％で Ｃ０．０５以下 Ｓｉ０．５以下 Ｍｎ１．０以下 Ｃｒ１５以上２３以下 Ｍｏ９以上２３以下 Ｆｅ６．０以下 Ａｌ３．０以下 Ｔｉ４．０以下 を含み、残部が実質的にＮｉから成り立ち、微細なＮｉ
   −Ｍｏ−Ｃｒマトリックスの中にＮｉ＿３（ＡｌＴｉ）
   相を均一に析出させた硬度Ｒｃ３４以上の強度を有して
   いることを特徴とする高強度電気メッキ用通電ロール。 ２、中空円筒状の内層と、その外表面の上に一体に形成
   された中空円筒状の外層とから成り立っており、外層が
   、重量％で Ｃ０．０５以下 Ｓｉ０．５以下 Ｍｎ１．０以下 Ｃｒ１５以上２３以下 Ｍｏ９以上２３以下 Ｆｅ６．０以下 Ａｌ３．０以下 Ｔｉ４．０以下 を含み、更に Ｃｕ３．０以下 Ｗ６．０以下 Ｎｂ２．０以下 Ｖ１．０以下 Ｂ０．１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
   ら成り立ち、微細なＮｉ−Ｍｏ−Ｃｒマトリックスの中
   にＮｉ＿３（ＡｌＴｉ）相を均一に析出させた硬度Ｒｃ
   ３４以上の強度を有していることを特徴とする高強度電
   気メッキ用通電ロール。 ３、中空円筒状の内層と、その外面に一体に形成された
   中空円筒状の外層とから成る電気メッキ用通電ロールの
   製造方法において、内層を金属の遠心鋳造、引き抜き、
   溶接などにより作られた管から形成し、また、ロールの
   外層を、請求項１又は２記載の化学成分から成る合金粉
   末を、熱間等方加圧技術（ＨＩＰ）により内層の外表面
   上に被覆拡散接合することにより形成するようにするこ
   とを特徴とする高強度電気メッキ用通電ロールの製造方
   法。