JPH0513725B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はチタン材の冷間圧延方法に関し、かつ
特に経済性に勝れかつ生産性の高いチタン材、特
にチタン板やチタン箔を得るための冷間圧延方法
に関する。

（従来の技術） チタン材、特にチタン板の冷間圧延は、通常、
ステンレス鋼板の冷間圧延設備、即ちゼンジマー
ミルと言われる小径多段ロールの圧延機によつて
行われており、圧延用潤滑剤として鉱油を主成分
とした低鹸化値のものがニート油又は水分散型の
エマルジヨンで用いられている。

チタン板の圧延にゼンジマーミルが用いられる
理由は、チタンの加工硬化特性がステンレス鋼の
それに類似していることと、チタン板が圧延時に
ワークロールに極めてビルドアツプ（焼付き）し
易い性質を有し、このビルドアツプが生じると摩
擦係数が大幅に上がるために、一般に鋼の圧延に
用いられる大径ロールのタンデムミルやリバース
ミルでチタン板を冷間圧延することが不可能であ
ることとにある。

しかしながら、チタン板をゼンジマーミルで冷
間圧延する場合でも、チタン板のワークロールへ
のビルドアツプし易い性質のため、１ロールパス
当りの圧下率を高く設定することが困難であり、
またチタン板を比較的低い圧下率で圧延する場合
でも、高速度圧延が不可能であり、このためチタ
ン板の冷間圧延は、ゼンジマーミルで行う場合で
も、１ロールパス当り15％以下及び圧延速度100
ｍ／min以下の条件で行われなければならず、ス
テンレス鋼の圧延の場合に較べて著しく生産性が
低く、特に仕上げ厚さが0.1mm以下の極めて薄い
チタン板、即ちチタン箔を圧延により得る場合に
は膨大な工数を必要とする。

これらの問題に対処するために、(1)チタン板を
加熱してその表面に薄い酸化膜を形成し、チタン
板のワークロールへのビルドアツプを防止する方
法、(2)圧延用の潤滑剤の鹸化値を高くする方法、
(3)圧延用の潤滑剤にグラフアイト等の固体潤滑剤
を分散させる方法等が提案されている。しかしな
がら、上記(1)の方法は酸化膜の延びに対する追随
性が悪く、高い圧下率の圧延に耐えることができ
ず、また(2)及び(3)の方法はビルドアツプを防止す
る効果が低く、このためいずれの方法も実用化に
至つていない。

（発明が解決しようとする問題点） そこで、本発明は、上記した従来の技術の問題
点を解決するためになされたものであり、チタン
材の冷間圧延においてワークロールへのチタン材
のビルドアツプを防止し、摩擦係数を大幅に低減
し、優れた潤滑性を発揮するチタン材の冷間圧延
方法を提供することを目的とする。

（問題点を解決するための手段） 即ち、本発明によるチタン材の冷間圧延方法
は、圧延されるチタン材の表面に銅メツキを施し
てチタン材の表面に厚さ0.2〜2μｍの範囲の銅皮
膜を形成する段階と、銅皮膜の表面に銅以外の金
属のメツキを厚さ0.5〜3μｍの範囲で施して該金
属の皮膜を銅皮膜の表面に形成する段階と、銅皮
膜及び銅以外の金属皮膜を形成したチタン材を圧
延用の潤滑剤の存在下で冷間圧延する段階とを有
する。

チタン材の表面に銅皮膜を形成する段階で行わ
れる銅メツキには、いろいろなメツキ方法を適用
することができるが、チタン母材への密着性の良
い銅皮膜を得るためには電気銅メツキ法が好まし
く、特にマーシヤル法と言われている電気銅メツ
キ法が適している。このマーシヤル法によれば、
(a)まず圧延しようとするチタン板等のチタン材の
表面を軽石、エメリー研磨紙、バフ等の研磨剤を
用いて研磨する工程、(b)次にチタン材表面を水酸
化ナトリウム、オルソ珪酸ソーダ等の強アルカリ
液の洗浄液で洗浄する工程、(c)次にチタン材を水
洗する工程、(d)次にチタン材表面を塩化白金酸を
少量添加した濃塩酸のエツチング液でエツチング
する工程、(e)その後直ちにチタン材表面を酒石酸
カリウムナトリウム液の洗浄液で洗浄する工程、
(f)次にチタン材表面を硫酸銅、酒石酸カリウムナ
トリウム及び水酸化ナトリウムのメツキ溶液中で
低電流密度で電気銅メツキする工程、(g)この電気
銅メツキしたチタン材を水洗する工程を経て、チ
タン材表面に銅メツキ皮膜を形成する。この場
合、銅メツキ皮膜は銅皮膜がチタン母材の表面に
かなり強固に付着しかつ塑性変形を加えても容易
に剥離しない程度の厚さを有するように形成され
る必要があり、このため銅メツキ皮膜の厚さは一
般的には約0.2〜2μｍの範囲に調節されることが
好ましく、0.2μｍより小さいと銅メツキ皮膜がチ
タン材の表面を完全に覆いきれず、後述する銅以
外の金属のメツキが不完全となる危険があり、ま
た2μｍより大きくしてもそれ以上の効果は得ら
れず、不経済である。

このようにしてチタン材の表面に形成された銅
メツキ皮膜の表面に銅以外の金属のメツキを施し
て銅メツキ皮膜の表面に銅以外の金属皮膜を形成
する段階では、そこで用いられる銅以外の金属と
して、銅以外の殆ど全ての金属を用いることがで
きるが、鋼と凝着し難い金属、例えば亜鉛、錫、
ニツケル、クロム又はそれらの合金等を用いるこ
とが好ましく、かつ特に亜鉛が潤滑皮膜としての
性能及びコストの点を考慮すると最も好ましい。
この場合、銅以外の金属メツキ皮膜の厚さは約
0.5〜3μｍの範囲に調節されることが好ましい。
また、この場合には、チタン材の表面に直接にメ
ツキする場合と異なり、強固な酸化膜が存在しな
い銅皮膜の表面にメツキするので、通常一般的に
知られているメツキ方法を採用することができる
が、電気メツキ方法を採用することが好ましい。

また、冷間圧延段階で用いられる圧延用の潤滑
剤は、ゼンジマーミルでステンレス鋼を圧延する
場合に用いられる圧延油と同じ種類の液体を使用
することができる。即ち、鉱物油を主成分とし、
これに少量のエステルを添加した低鹸化価低粘度
の液体である。これを適用する方法は水に分散し
たエマルジヨンでも又はニート油でもよいが、苛
酷な冷間圧延をする場合には多量の熱を発生する
ので、冷却効率を上げるために水分散エマルジヨ
ンを用いることが望ましい。なお、圧延用の潤滑
剤は上述したように低鹸化価で低粘度の液体を用
いることが望ましいが、これに限定する必要はな
い。

（作用） 前述したように、チタン材を冷間圧延する場
合、チタンはワークロールに極めてビルドアツプ
し易い性質を有している。これはチタンが鋼製の
ワークロールと直接に接触し、高い面圧が加わつ
た時に凝着し易い性質を有するためであり、これ
はいかなる圧延用の潤滑剤を使用しても完全に防
げるものではない。

本発明方法は、圧延されるチタン材の表面に銅
メツキ皮膜を形成しかつ更にその上に銅以外の金
属のメツキ皮膜を形成し、この金属メツキ皮膜が
チタン材の冷間圧延段階においてワークロールと
の間に介在するので、チタンと鋼の直接接触を妨
げてビルドアツプの発生を防止する。また、比較
的軟質でありかつ剪断抵抗が小さい銅皮膜及び亜
鉛等の金属皮膜の存在によつて、冷間圧延の際の
ロールバイト内での摩擦抵抗を緩和し、チタン材
の塑性変形を容易にする作用をする。しかしなが
ら、金属の作用だけで摩擦抵抗を下げることには
限度があり、これを補うために前述した圧延用の
潤滑剤が用いられ、潤滑剤は金属メツキ皮膜とワ
ークロールとの間に液膜を形成して冷間圧延時の
ロールバイト内に低い摩擦係数を確保し、たとえ
液膜の局部的な切れが作業中に生じても、上記し
た金属の作用によつて摩擦係数の大きな上昇を生
じることはなく、更に潤滑剤の冷却作用によつて
冷間圧延中に発生した熱を除去することができ
る。

（実施例） 例 １ 幅20mm、長さ200mm及び厚さ1.28mmの純チタン
板（JIS1種）を用意し、このこのチタン板に、前
述した(a)工程〜(g)工程を含む電気銅メツキ方法で
厚さ1μｍの銅メツキ皮膜を形成した。この場合、
(a)工程における研磨としてスコツチブライトによ
るバフ研磨を採用し、(b)工程では洗浄液としてフ
アインクリーナ4360（日本パーカライジング社製）
を20ｇ／を含む温度90℃の洗浄液を調製し、そ
の中にチタン板を約15分間浸漬し、(d)工程では塩
化白金酸0.05ｇ／を含有する比重1.18の塩酸を
調製し、その中にチタン板を常温で約30分間浸漬
し、(e)工程では酒石酸カリウムナトリウム50ｇ／
を含む洗浄液を調製し、その中にチタン板を常
温で約10秒間浸漬し、更に(f)工程ではメツキ溶液
として硫酸銅60ｇ／、酒石酸カリウムナトリウ
ム160ｇ／、水酸化ナトリウム50ｇ／を含む
メツキ溶液を調製し、その中でチタン板を電流密
度0.4A／ｄm²で常温において約10分間電気銅メ
ツキしてチタン板の表面に厚さ1μｍの銅メツキ
皮膜を形成した。

この銅メツキ皮膜の表面に電気亜鉛メツキ方法
で厚さ2μの亜鉛メツキ皮膜を形成した。この場
合のメツキ方法は、硫酸亜鉛60ｇ／及び硫酸ナ
トリウム85ｇ／を含む溶液を調製し、その中に
銅メツキ皮膜を有するチタン板を電流密度2A／
ｄm²で常温において約２分間電気亜鉛メツキして
銅皮膜の表面に厚さ2μｍの亜鉛メツキ皮膜を形
成した。このようにして銅メツキ皮膜及び亜鉛メ
ツキ皮膜を表面に形成したチタン板を、ワークロ
ール系100mm、圧延速度10ｍ／min、ロールパス
回数６回、圧下率5.8〜24.4％（ブランク材で）
の圧延条件で、かつ圧延用の潤滑剤としてフアイ
ンロール704−３（日本パーカライジング社製）を
濃度10％含む潤滑剤を用いて、常温で圧延した。
その結果、良好なチタン板が得られた。

例 ２ 例１における純チタン板と同じ純チタン板を用
意し、このチタン板の表面に、例１で用いた電気
銅メツキ方法の(f)工程におけるメツキ時間を20分
間にした以外は例１での電気メツキ方法と同じメ
ツキ条件で、厚さ2μｍの銅メツキ皮膜を形成し、
かつ更にこの銅メツキ皮膜の表面に、例１で用い
た電気亜鉛メツキ方法で厚さ2μｍの亜鉛メツキ
皮膜を形成した。この同メツキ皮膜及びメツキ皮
膜を形成したチタン板を、例１における圧延条件
と同じ圧延条件で圧延した。その結果、良好なチ
タン板が得られた。

次に、上記した例１及び例２で得たチタン板の
圧延性を従来技術で得たチタン板の比較例と比較
して評価した。比較例は例１で使用した純チタン
板と同じ純チタン板を銅メツキ及び亜鉛メツキの
処理をせずに例１の圧延条件で冷間圧延したもの
である。また、圧延性の評価は次式、 〓％／トン＝各ロールパスでの％／Ｔ（圧下率／単位幅
当りの圧延荷重） を積算した値によつて評価した。

この評価結果を添付図面に示す。この図面から
明らかなように、本発明の例１及び例２で得られ
たチタン板はいずれも比較例に較べて圧延性が大
幅に向上している。特に板厚が薄くなり、加工硬
化する後段のロールパスにおいては、比較例のチ
タン板がロールパス３回目からビルドアツプを起
こして圧延性が著しく悪化しているのに対して、
本発明の例１及び例２のチタン板はいずれも６回
の全ロールパス回数にわたつて全くビルドアツプ
せず、高い圧延性を有することが理解されよう。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明は、圧延されるチ
タン材の表面に銅メツキを施してチタン材の表面
に銅皮膜を形成し、次にこの銅皮膜の表面に銅以
外の金属のメツキを施して該金属の皮膜を銅皮膜
の表面に形成し、次にこの金属皮膜を形成したチ
タン材を圧延用の潤滑剤の存在下で冷間圧延する
ことにより、優れた潤滑性を発揮し、かつ生産性
を大幅に向上させるなど著しい効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の方法で得たチタン材の圧延性を
従来方法で得たチタン材と比較して示したグラフ
である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 圧延されるチタン材の表面に銅メツキを施し
   て該チタン材の表面に厚さ0.2〜2μｍの範囲の銅
   皮膜を形成する段階と、 前記銅皮膜の表面に銅以外の金属のメツキを厚
   さ0.5〜3μｍの範囲で施して該金属の皮膜を前記
   銅皮膜の表面に形成する段階と、 前記銅皮膜及び前記銅以外の金属皮膜を形成し
   たチタン材を圧延用潤滑剤の存在下で冷間圧延す
   る段階と、 を有するチタン材の冷間圧延方法。 ２ 銅皮膜形成段階においてチタン材の表面に厚
   さ0.2〜2μｍの範囲の銅皮膜を電気銅メツキによ
   つて形成する特許請求の範囲第１項記載のチタン
   材の冷間圧延方法。 ３ 銅以外の金属皮膜の形成段階において銅皮膜
   の表面に厚さ0.5〜3μｍの範囲の銅以外の金属皮
   膜を電気メツキによつて形成する特許請求の範囲
   第１項記載のチタン材の冷間圧延方法。 ４ 銅以外の金属が亜鉛、錫、ニツケル、クロム
   又はそれらの合金である特許請求の範囲第１項又
   は第３項に記載のチタン材の冷間圧延方法。 ５ 前記冷間圧延段階で用いられる圧延用潤滑剤
   が水に油を分散させたエマルジヨン又はニート油
   である特許請求の範囲第１項記載のチタン材の冷
   間圧延方法。