JPH0617174A

JPH0617174A - 電気メッキ用通電ロール

Info

Publication number: JPH0617174A
Application number: JP17675292A
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: 2011-12-11
Also published as: JP2561778B2

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−Ｃｒ−ＭｏのマトリックスにＳｉ及び
Cuを複合添加し、更に、Ｎｂを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Ｓｉ３．０以上６．０以下Ｍｎ１．０以下Ｃｒ２０．０以上２５．０以下Ｍｏ１．５以上５．５以下Ｃｕ１．０未満Ｎｂ及びＴａ２．０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）０．１以下Ａｌ１．０未満Ｔｉ１．０以下Ｚｒ１．０以下Ｆｅ３．０以下の一種又は二種以上を含んでいることを特徴とする電気
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−Ｃｒ−Ｍｏ系にＳｉを添加してマト
リックスを構成し、これに更に、ＣｕとＮｂ＋Ｔａとを
添加することを特徴とするものである。このように、Ｎ
ｉ−Ｃｒ−Ｍｏ系の基材に、Ｓｉ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）、Ｔｉ、Ａｌを添
加する外、Ｃｒの多いものには、Ｚｒをも選択元素とし
て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、ＡＩ、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、上記の元素の存在に
より低減することにより、溶体化処理（１，１８０℃×
４ｈの水冷）の効果を最大とする。

【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Ｓｉ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、Ｓｉ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。Ｆｅ：不純分として含まれるものは、含まれない方が
良いが、しかしながら、不純分として最小限に止めるこ
とが必要であり、不純分として最大限３．０重量％以下
に止める。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。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、金属間化合物を析出する可
能性が出て来るので、１．５重量％以上５．５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、Ｓｉ、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Ｎｂ並びにＡｌ、Ｔｉ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
動態化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
物の析出の恐れが出るので、Ｃｒの含有量は２０．０重
量％以上２５．０重量％以下に限定する。Ｓｉ：Ｓｉは、著しい不動態化能を有している。ただ
し、マトリックスをぜい化するので、添加量について
は、細心の制御が必要である。すなわち、Ｃｒ、Ｍｏの
含有量の調整により著しい金属間化合物の析出を防ぎ、
α相一相とするか、又は、充分に使用に耐える程度の金
属間化合物の析出量であるようにかすることが、必要で
ある。このために、Ｓｉの含有量は、Ｃｒ、Ｍｏとのバ
ランスにおいて、３．０重量％以上６．０重量％以下に
限定する。なお、Ｓｉは、脱酸効果及び湯流れの良好化
の効果のあることも、付け加えて置く。

【００１４】Ｎｂ（Ｔａ）：Ｃｒ、Ｓｉ、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。しかしながら、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：Ｓｉ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、メッキ
溶液に悪影響を与え、１．０重量％を越えると、酸化の
傾向が現れ始めるので、Ｃｕの含有量は、１．０重量％
以下に限定する。Ａｌ、Ｔｉ：本組成では、Ｔｉを１．０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。Ａ
ｌ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。原子間元素であるＯ，Ｎを
除くことにより、溶体化処理による拡散が容易となる。

【００１５】Ｒｅ（希土類元素のミッシュメタル，Ｃ
ｅ、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、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。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。特に、本組成では、
脱窒に対して、重要な役割を果す。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。

【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５．５重量％以下１．５重量％以上ま
で、更に、Ｓｉを６重量％以下３．０重量％以上まで減
量させて変化させた。更に、Ｎｂ＋Ｔａ、Ａｌ、Ｔｉ、
Ｃｅ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｚｒ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−８との化学成分も、示されている。

【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，１．２８５〜１．４０８と
なっており、３０％弱４０％強の増となっている。特
に、Ｉ−６、Ｉ−７、Ｉ−９、Ｉ−１０が優れている。
機械的性質は、いずれも、ある程度の引張り強さ及び伸
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、Ｉ−３、Ｉ−６、Ｉ−
９、Ｉ−１２、Ｉ−１５に添加してある。Ｎの含有量を
他に比較して低くして、伸びを改善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。Ｃａ、Ｍｇについては、Ｉ−１、Ｉ−
３、Ｉ−４、Ｉ−６、Ｉ−７、Ｉ−９、Ｉ−１０、Ｉ−
１２、Ｉ−１３、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、
Ｓｉを本発明における下限値を下回って添加したもので
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、Ｓｉが本発明における上限
値を越えたものであるが、ぜい化し、割れが発生した。
Ｃ−３は、Ｃｒを本発明の下限値を下回ったものである
が、不動態化皮膜が弱く、耐食性に劣るものとなってい
る。Ｃ−４は、Ｃｒを本発明における上限を越えたもの
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、Ｍｏを本発明における下限を下回ったも
のであるが、耐食性に多少劣るものである。

【００２５】Ｃ−６は、Ｍｏを本発明における上限を越
えたものであるが、ぜい化し、割れが発生した。Ｃ−７
は、Ｃｕが添加されていない。腐食速度が速く、不動態
化皮膜も弱く、耐食性に劣るものである。Ｃ−８は、Ｎ
ｂが添加されていない。不動態化皮膜も弱く、耐食性に
劣るものとなっている。

【００２６】

【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、Ｓｉ及びＣｕを複合添加し、更に、Ｎｂを複
合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、均一で微
細なオーステナイト（γ相）一相の組織とし、また、Ｒ
ｅ（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、Ｐ
Ｈ０．６〜２．０、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Ｓｉ３．０以上６．０以下Ｍｎ１．０以下Ｃｒ２０．０以上２５．０以下Ｍｏ１．５以上５．５以下Ｃｕ１．０未満Ｎｂ及びＴａ２．０未満を含み、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Ａｌ２．０以下Ｔｉ２．０以下Ｚｒ１．０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。