JPH0617172A

JPH0617172A - 電気メッキ用通電ロール

Info

Publication number: JPH0617172A
Application number: JP17675092A
Authority: JP
Inventors: Yoshio Hara; 良雄原; Masakatsu Nishida; 正克西田; Marechika Tanaka; 希親田中; Shuichi Sakashita; 修一坂下; Kazuo Akazawa; 和夫赤沢; Masahiko Kai; 正彦甲斐; Kikuo Sawai; 菊雄澤井; Masahiro Kato; 昌宏加藤
Original assignee: Mitsubishi Steel Mfg Co Ltd; Nippon Steel Corp
Current assignee: Mitsubishi Steel Mfg Co Ltd; Nippon Steel Corp
Priority date: 1992-07-03
Filing date: 1992-07-03
Publication date: 1994-01-25
Anticipated expiration: 2012-08-13
Also published as: JP2641365B2

Abstract

(57)【要約】【目的】自動車用表面処理鋼板の表面処理を行う連続
電気メッキ装置の陰極である電気メッキ用通電ロールと
して、極めて遅い腐食溶解速度と、優れた不動態化皮膜
とを有するものを得ること。【構成】 Ni-CrMoのマトリックスにTi及びCuを複合添
加することにより、腐食溶解速度を遅くし、優れた不動
態化皮膜を与え、また、Reを添加することにより、不動
態化皮膜の再生能を持たせるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動車用表面処理鋼板
の表面処理を行う連続電気メッキ装置の陰極である電気
メッキ用通電ロールに関するものである。近年、この種
の表面処理鋼板に対する要求が厳しくなって来ており、
サビ止め性能に優れていることは当然のこととして、プ
レス加工性や、溶接性が良く、しかも、価格が低廉であ
ると言う多様な要求が、なされているのが現状である。
このような多様な要求に答えるために、種々の多層合金
メッキ鋼板が開発されて来ている。

【０００２】また、この種の多層合金メッキ鋼板の製造
原価を低下させるために、この鋼板を製造するために使
用される連続電気メッキ装置のメッキラインの速度が向
上されると共にこれに使用される電気メッキ用通電ロー
ルに対する電流密度、メッキ溶液の種類、その濃度など
のメッキ条件が、苛酷となることは、止むを得ないとこ
ろである。

【０００３】既に、このような要求に答える電気メッキ
用通電ロールとして、種々の多層合金ロールが開発され
て来ているが、本出願人も、既に、このような苛酷な使
用条件に耐える電気メッキ用通電ロールとして、「電気
メッキ用通電ロール」（特願昭５６−９１９０４号）
（昭和５５年７月５日特許出願）（特開昭５７−１９８
５０号公報）の発明を提案しており、このロールは、ロ
ールの基材としてＮｉ−Ｍｏ−Ｃｒ系の耐食合金を使用
することを特徴とするものであるが、この提案を契機と
して、この基材であるＮｉ−Ｍｏ−Ｃｒ系の耐食合金
が、種々提案されるようになって来ている。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ことは、当業界において広く知ら
れているとこころであるが、この耐食合金においても、
特に、多層合金メッキ用通電ロールとして使用する場合
に、酸化性の強い条件下においては、時として、腐食に
よる損耗が、比較的多くなることが発見された。この結
果、ロール表面に生ずる欠陥を修正するために、ロール
表面を再研磨することが必要となり、このためにロール
の寿命が短くなる外、ロールの組み換えが増加し、メッ
キラインの生産性が低下し、これが、延いては、表面処
理鋼板の原単価を上昇する結果ともなっていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明は、既
に本出願人により提案されているものを改良し、従来の
亜鉛メッキ鋼板は無論のこと、多層合金メッキ鋼板の表
面処理を行う連続メッキ装置用としても好適である電気
メッキ用通電ロールを得ることを、その課題とするもの
である。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、この課題を解
決するために、〔１〕重量％でＣ０．０５以下Ｓｉ１．０以下Ｍｎ１．０以下Ｃｒ２０．０以上２５．０以下Ｍｏ６．０以上１２．０以下Ｔｉ３．０越え５．５以下Ｃｕ２．０以下を含み、残部Ｎｉ及び不可避的不純物から成ることを
特徴とする電気メッキ用通電ロール〔２〕追加して、重量％でＣａ０．０５以下Ｍｇ０．０５以下Ｒｅ（希土類元素のミッシュメタル、Ｃｅ、Ｌａなど）０．１Ｎｂ＋Ｔａ２．０以下Ａｌ２．０以下Ｚｒ０．１以下Ｖ１．０以下Ｗ３．０以下Ｆｅ３．０以下の一種又は二種以上を含んでいる電気メッキ用通電ロー
ルを提案するものである。

【０００６】このように、本発明においては、ロールの
基材として、Ｎｉ−Ｍｏ−Ｃｒ系にＴｉを添加してマト
リックスを構成し、これにＣｕを添加して構成されたこ
とを特徴とするものである。このように、Ｎｉ−Ｍｏ−
Ｃｒ系の基材に、ＴｉとＣｕとを複合して添加すること
により、腐食溶解速度を遅くし、不動態化皮膜に優れた
保護作用を与えることが出来るものである。更に、本発
明においては、この基本構成を有するロール材に、選択
元素として、Ｃａ、Ｍｇ、Ｒｅ（希土類元素のミッシュ
メタル、Ｃｅ、Ｌａなど）、Ｎｂ、Ｔａ、Ａｌを添加す
る外、Ｃｒの多いものにはＺｒ、その外に選択元素とし
て、Ｗ、Ｖをも添加するものである。これらの元素の
内、脱酸に対しては、Ｃａ、Ｍｇ、Ｒｅ、Ａｌ、Ｔｉ
が、また、脱窒に対しては、Ｚｒ、Ａｌ、Ｔｉが有効で
あり、このようにして、原子間元素であるＯ、Ｎを、こ
れらの元素の存在により低減することにより、溶体化処
理（１，１８０℃×４ｈの水冷）の効果を最大とし、可
能な限りオーステナイト（γ）一相の組織とするもので
ある。

【０００７】また、Ａｌ、Ｔｉは、不動態化皮膜に優れ
た保護作用を与え、特に、Ｒｅは、不動態化皮膜を速や
かに且つ強固に生成する再生能を発揮するものである。

【０００８】以上のように、本発明の特徴は、Ｃｒの含
有量を２２．５±２．５重量％とし、これにＴｉとＣｕ
とを複合添加し、更に、Ｎｂを添加することにより耐食
性を与え、原子間元素であるＯ、Ｎを低減させることに
より、微細な且つ均一なオーステナイト一相の組織を
得、更に、Ｒｅの添加により、不動態化皮膜に迅速な再
生性能を持たせたことにあるものである。

【０００９】また、本発明による電気メッキ用通電ロー
ルの製造に当たっては、その円筒状のロール素材は、配
合元素を不活性ガス・脱ガス・真空環境の下において溶
解し、あるいは、エレクトロスラグ溶解法（ＥＳＲ溶解
法）により溶解し、これを鋳造し、又は、遠心鋳造した
後、鍛造による伸鍛、あるいは、ガス噴射法（ガスアト
マイズ法）により粉状とし、これを高温ガス圧成形法
（ＨＩＰ）などによることが出来るものである。

【００１０】連続メッキ装置においては、添付図面の図
１に示すように、通電ロールの表層には、その表層と、
被メッキ鋼帯（ストリップ）とが、ある圧力により押し
付けられることにより、電流が流れる活性域と、被メッ
キ鋼帯との接触の無い不活性域とが連続的に交互に現れ
ることとなる。この場合、活性域においては、この表面
の不動態化皮膜を通して電流が流れ、あるいは、その一
部を通電腐食することにより電気が流れ、あるいは、擦
過摩耗により破壊することにより電流が流れるが、これ
らの破壊部分は、通電ロールが不活性域に到達した時
に、不動態化皮膜再生能により、不動態化皮膜を再生す
る。このような過程が、ロールの回転と共に繰り返し行
われるものである。

【００１１】本発明によると、たとえ、通板中に、ロー
ル表面の不動態化皮膜が破壊され、あるいは、剥離する
ことがあっても、不活性域において、ＴｉとＣｕとの複
合添加の効果により、腐食速度が遅く、また、Ｃｒの２
２．５±２．５重量％の含有並びにＴｉ及びＣｕの複合
添加による不動態化皮膜により、優れた保護作用が与え
られる。更に、Ｒｅの添加により、速やかに不動態化皮
膜を強固に生成する再生能を発揮するものである。この
ように、本発明による電気メッキ用通電ロールは、従来
考えられていなかった新規な構想による構成を有してい
るものである。

【００１２】次ぎに、本発明によるロールを構成する主
要構成元素について、その選択理由及び含有量の限定理
由を説明する。Ｃ：Ｃは、出来る限り少量が含有されることが、望ま
しい。その含有により、炭化物が析出し、耐食性の劣化
があるので、０．０５重量％以下に限定する。Ｓｉ：Ｓｉは、金属間化合物の析出を促す働きがある
ので、可能な限り少ない方が良い。しかしながら、製造
方法によっては、脱酸、湯流れを良好にする必要があ
る。従って、１．０重量％以下に限定する。Ｍｎ：Ｍｎは、脱酸及び脱硫の効果がある。製造方法
によっては、必要である。従って、１．０重量％以下に
限定する。Ｎｉ：Ｎｉは、基本成分として、マトリックスをオー
ステナイト組織として安定化し、更に、Ｎｉそのもの
は、金属のイオン化傾向から貴であるので、腐食溶解速
度は遅く、しかも、不動態化皮膜は緻密であるので、保
護作用が大きく、優れた不動態化能を持たせるものであ
る。Ｃｏ、Ｆｅ：不純分として含まれるものは、いずれも
含まれない方が良い。しかしながら、不純分として最小
限に止めることが必要である。いずれも不動態化皮膜を
剥離し易くする。いずれの元素も、原料の不純分などか
らの混入物として、３．０重量％以下までの含有は、ど
うにか許容される。Ｍｏ：Ｍｏの増量に伴って、腐食溶解速度は遅くな
り、不動態化能を増し、耐食性を改善する。Ｃｒの増量
に伴ってＭｏを増量すると、金属間化合物б相あるいは
ρ相を析出する可能性が出て来るので、６．０重量％以
上１２．０重量％以下に限定する。

【００１３】Ｃｒ：Ｃｒは、著しい不動態化能を有し
ている。特に、酸化性の強い溶液では、２０重量％以上
の含有により、効果が現れる。また、Ｔｉ、Ｃｕとの共
存で、不動態化皮膜を一層強靭にする。更に、完全に固
溶する限度以下のＡｌ、Ｎｂの添加により、一層強化さ
れ、これにＲｅ（希土類元素のミッシュメタル、Ｃｅ、
Ｌａなど）を添加することにより、著しい不動態皮皮膜
の再生能を有するようになる。しかし、２５重量％以上
の含有では、この効果が飽和し、金属間化合物б相ある
いはρ相の析出の恐れが出るので、Ｃｒの含有量は２
０．０重量％以上２５．０重量％以下に限定する。Ｎｂ（Ｔａ）：Ｃｒ、Ｔｉ、Ｃｕと共存することによ
りマトリックスの中に固溶し、腐食速度を著しく遅くす
ると共に不動態化皮膜を強靭にする外、Ｃを固定する効
果もある。しかし、２．０重量％以上ではもろくなる。
そこで、２．０重量％以下に限定する。Ｃｕ：Ｔｉ並びにＮｂと共存することにより、マトリ
ックスの中に固溶し、腐食溶解速度を著しく遅くすると
共に不動態化皮膜を強靭にする。しかしながら、２重量
％を越えると、これらの効果は飽和する一方、メッキ溶
液に悪影響を与える。そこで、Ｃｕの含有量は、２重量
％以下に限定する。

【００１４】Ａｌ、Ｔｉ：本組成では、Ｔｉを３重量
％を越え５．５重量％以下含有させ、完全に固溶させる
ことにより、マトリックスの腐食溶解不動態化皮膜の強
靭化に役立てさせている。Ａｌも、同様に、１．０重量
％以下の添加により、不動態化皮膜の強靭化に一役を担
っている。いずれの元素も、脱酸及び脱窒の効果があ
る。原子間化合物であるＯ、Ｎを除くことにより、溶体
化処理における拡散が容易となる。Ｒｅ（希土類元素のミッシュメタル、Ｃｅ、Ｌａな
ど）：Ｒｅは、脱酸、脱硫に著しい効果がある。原子
間元素であるＯを除くことにより、溶体化処理による拡
散を容易にすると共にＳを除くことにより、靭性の向上
がある。また、殊に、著しい酸化性を有しているので、
不動態化皮膜に再生能を与えることが出来る。しかしな
がら、その含有量が０．１重量％を越えると、ぜい化す
る。Ｃｅの場合には、Ｎｉ₅Ｃｅ相を析出する。そこ
で、この元素は、０．１重量％以下に限定する。

【００１５】Ｃａ、Ｍｇ：これらの元素は、脱酸及び
脱硫に著しい効果がある。原子間元素であるＯを除くこ
とにより、溶体化処理における拡散を容易にすると共に
Ｓを除くことにより靭性の向上がある。しかしながら、
０．０５重量％を越えると、ぜい化するので、これらの
元素の含有量は、０．０５重量％以下に限定する。Ｚｒ：脱窒の効果がある。すなわち、Ｎを固着するこ
とにより、ぜい化の防止に役立つ。しかしながら、その
効果は、１．０重量％を越えると、低下するので、その
含有量は、１．０重量％以下に限定する。Ｖ：結晶粒を微細化するが、その添加は、１．０重量
％以下の添加で十分であるので、その含有量は１．０重
量％以下と限定する。Ｗ：腐食溶解速度を遅くし、不動態化能を増す。しか
しながら、３重量％ｗｏ越えると、ρ相の生成を促す作
用がある。

【００１６】

【実施例】次に、本発明による電気メッキ用通電ロール
の実施例と、これを従来のロール材と比較するために行
われた実験結果とを説明する。本実験の供試材は、真空
高周波溶解炉により溶解し、次いで、遠心鋳造法により
ロールスリーブを作成し、これを１，１８０℃×４ｈの
水冷による溶体化処理を施し、これをロール状に切削
し、試験ロールとした。

【００１７】このようにして作成された試験ロールを、
図２に略図により示すような試験装置により試験を行っ
た。この試験装置は、図２に示すように、容器１の中に
ＰＨ≒１．０の３０％ＺｎＳＯ₄＋３％Ｈ₂ＳＯ₄＋０．５％Ｆｅの溶液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、下部に押さえロール７を、圧力２
０ｋｇ／ｃｍにより密着させた。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の斜め下方に、そ
の軸心に平行に且つその表面から間隔を置いて陽極５を
配置することにより、構成されている。このような試験
装置により、試験ロール２の試験を実施する際には、被
メッキ帯鋼である軟鋼ストリップ６を、ロール３→ロー
ル２→ロール４の順に、それらの表面を矢印Ｘの方向に
通し、この場合、ストリップ６には一定の張力を加え、
陽極５から試験ロール２に溶液Ｆを経て５０Ａ／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の耐食・耐摩耗性の測定を行った。なお、耐食・耐摩
耗性試験は、５日間通電使用の後の試験ロール２の腐食
摩耗量を、試験ロール２の半径の減耗量として、最大減
耗深さ、最小減耗深さ、平均減耗深さにより測定した。

【００１８】すなわち、最大減耗深さは、試験ロール２
の表面の軟鋼ストリップ６の耳部の通板部の位置におい
て、また、最小摩耗深さは、軟軟鋼ストリップ６の幅方
向の中央部の通板部において、それぞれ、測定した。更
に、平均減耗深さは、試験ロール２の全長に渡って減耗
深さを測定し、その平均値を採った。更に、この測定値
は、従来品の最大摩耗深さを１．０とし、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として各供試試験ロール２の最大減耗量
の割合から、それぞれの寿命比を求めた。

【００１９】

【表１】

【００２０】

【表２】

【００２１】試験結果が、表１及び表２に示されている
が、表１には、供試験材の化学成分が示されており、本
発明ロールは、Ｉ−１〜Ｉ−１５に示すように、Ｃｒを
２０．０重量％以上２５．０重量％以下まで増量するに
従って、Ｍｏを１２．０重量％以下６．０重量％以上ま
で、更に、Ｔｉを５．５重量％以下３．０重量％越えま
で減量させて変化させた。更に、Ｎｂ＋Ｔａ、Ａｌ、Ｃ
ｅ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｖ、Ｚｒ、Ｗ、Ｆｅを単独、あるい
は、複合添加したものを示す。また、従来品と、比較ロ
ール用合金Ｃ−１〜Ｃ−７との化学成分も、示されてい
る。なお、Ｆｅについては、極力含まれないようにした
が、Ｉ−ＩＩについては、特に、これを添加した。

【００２２】次に、表２には、従来品、本発明ロール用
合金及び比較ロール用合金の通電電気耐食・耐摩性及び
機械的性質が示されている。この表２から明らかである
とおり、寿命比については、本発明ロール用合金は、従
来品の１．０００に対して、１．２１８〜１．４２５と
なっており、２０％強〜４５％弱の増となっている。特
に、Ｉ−４，Ｉ−５，Ｉ−７，Ｉ−８，Ｉ−９が優れて
いる。機械的性質は、いずれも十分な引張り強さ及び伸
びを示しており、製造中における割れの心配も無く、極
めて容易に製造することが出来ることが、判断されると
ころである。

【００２３】Ｚｒについては、特にＣｒの高いものであ
るＩ−１３及びＩ−１５に添加すれば、Ｎの含有量を他
に比較して低くして、充分な伸びを確保することが出来
ることを示しており、このことは、Ｚｒの有効であるこ
とを現すものである。Ｖについては、Ｉ−１，Ｉ−４に
添加しているが、機械的性質は、他よりも多少優れてい
ることから見て、その効果のあることは、確かなところ
である。Ｃａ、Ｍｇについては、Ｉ−２，Ｉ−４，Ｉ−
５，Ｉ−７，Ｉ−８，Ｉ−９，Ｉ−１１，Ｉ−１２，Ｉ
−１５に添加した。これらを添加していないものに比較
し、Ｏの含有量が低いことが分かり、このことから、こ
れらの元素が脱酸に効果があり、溶体化処理による拡散
を容易とすることにより、潜在的な効果の得られること
は、期待することが出来るところである。

【００２４】比較ロール用合金については、Ｃ−１は、
Ｃｒを本発明における上限値以上に添加したものである
が、腐食溶解速度は多少速くなり、耐食性に劣るもので
ある。また、Ｃ−２は、Ｃｒが本発明における下限値を
下回ったものであるが、不動態化皮膜が弱く、耐食性に
劣るものである。Ｃ−３は、Ｍｏを本発明の上限値を越
えているものであるが、不動態化皮膜が弱く、耐食性に
劣るものとなっている。Ｃ−４は、Ｍｏを本発明におけ
る下限を下回ったものであるが、腐食溶解速度が速く、
耐食性に劣るものである。Ｃ−５は、Ｔｉを本発明にお
ける上限を越えるものであるが、Ｎｉ₃Ｔｉを析出し、
耐食性に多少劣るものである。Ｃ−６は、Ｔｉを本発明
における下限を下回ったもので、不動態化皮膜が弱く、
耐食性に劣るものである。Ｃ−７は、Ｃｕが添加されて
いないので、Ｃｒが高く、金属間化合物が析出していな
いのにもかかわらず、腐食溶解速度が速く、不動態化皮
膜も弱く、耐食性に劣るものである。

【００２５】

【発明の効果】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、Ｎｉ−Ｃｒ−Ｍｏのマトリ
ックスに、Ｔｉ及びＣｕを複合添加し、更に、Ｎｂを添
加することにより、腐食速度を極めて遅くすると共に優
れた不動態化皮膜を得ることが出来るものである。ま
た、脱酸及び脱窒を行い、拡散を容易にし、可能な限り
均一で微細なオーステナイト（γ相）一相の組織とし、
また、Ｒｅ（希土類元素のミッシュメタル、Ｃｅ、Ｌａ
など）の添加により、不動態化皮膜の再生能を持たせた
ものである。このように、本発明による電気メッキ用通
電ロールは、従来の亜鉛メッキ鋼板は無論のこと、Ｚｎ
系合金メッキ鋼板と多層合金メッキ鋼板の表面処理を行
う連続メッキ装置用通電ロールとして開発されたもので
あり、ＰＨ０．６〜２．０、電流密度４０Ａ／ｄｍ²
以上の条件の下で、高速に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電気メッキ用通電ロールを
提供するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるロールを装備された連続メッキ装
置を、通板中の被メッキストリップと共に示す略図であ
る。

【図２】本発明によるロールを試験するための試験装置
を示す略図である。

【符号の説明】

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７押えロールＦ溶液

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者田中希親栃木県宇都宮市平出工業団地１番地三菱製鋼株式会社宇都宮製作所内 (72)発明者坂下修一栃木県宇都宮市平出工業団地１番地三菱製鋼株式会社宇都宮製作所内 (72)発明者赤沢和夫東京都江東区東雲一丁目９番31号三菱製鋼株式会社技術開発センター内 (72)発明者甲斐正彦千葉県君津市君津１番地新日本製鐵株式会社君津製鐵所内 (72)発明者澤井菊雄千葉県君津市君津１番地新日本製鐵株式会社君津製鐵所内 (72)発明者加藤昌宏千葉県君津市君津１番地新日本製鐵株式会社君津製鐵所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】重量％でＣ０．０５以下Ｓｉ１．０以下Ｍｎ１．０以下Ｃｒ２０．０以上２５．０以下Ｍｏ６．０以上１２．０以下Ｔｉ３．０越え５．５以下Ｃｕ２．０以下を含み、残部Ｎｉ及び不可避的不純物から成ることを特
徴とする電気メッキ用通電ロール。
【請求項２】追加して、重量％でＣａ０．０５以下Ｍｇ０．０５以下Ｒｅ（希土類元素のミッシュメタル、Ｃｅ、Ｌａなど）０．１以下Ｎｂ＋Ｔａ２．０以下Ａl ２．０以下Ｚｒ０．１以下Ｖ１．０以下Ｗ３．０以下Ｆｅ３．０以下の一種又は二種以上を含んでいる請求項１の電気メッキ
用通電ロール。