JPH06346286A

JPH06346286A - 耐食・耐摩耗性に優れた電気メッキ用通電ロール

Info

Publication number: JPH06346286A
Application number: JP13810293A
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; 菊雄沢井; Toshiaki Takamatsu; 利明高松
Original assignee: Mitsubishi Steel Mfg Co Ltd; Nippon Steel Corp
Current assignee: Mitsubishi Steel Mfg Co Ltd; Nippon Steel Corp
Priority date: 1993-06-10
Filing date: 1993-06-10
Publication date: 1994-12-20

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、ショアー硬度Ｈｓ４０以上の耐食性・耐摩耗性に
優れたものを得ること。【構成】ロールの基材としてＮｉ-Ｍｏ−Ｃｒ系を採
用し、そのマトリックスの主成分をＣｒ３１．５±４．
５重量％、Ｍｏ１９±３．０重量％とすることにより、
γ相中に金属化合物σ相とρ相とを晶出させること、あ
るいは、α相の析出により高硬度を得、これにＮｂ，Ｃ
ｕを複合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。

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ショ
アー硬度Ｈｓ４０以上の耐食・耐摩耗性に優れた電気メ
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、苛酷となると同時に高寿命化を要求す
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、時として、腐食による損耗は無論のこと、摩耗によ
る損耗が著しく影響していることが発見された。この結
果、ロール表面に生ずる欠陥並びに損耗を修正するため
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耐食
性に優れていると同時に耐摩耗性に優れているショアー
硬度Ｈｓ４０以上の耐食・耐摩耗性に優れた電気メッキ
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Ｃｒ２７．０以上３６．０以下Ｍｏ１６．０以上２２．０以下Ｎｂ及びＴａ０．５未満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
特徴とするショアー硬度Ｈｓ４０以上の耐食・耐摩耗性
に優れた電気メッキ用通電ロール〔２〕追加して、重量％でＴｉ０．１未満Ａｌ０．１未満Ｒｅ（希土類元素のミッシュメタル、Ｃｅ、Ｌａなど）
０．１以下Ｃａ０．０５以下Ｍｇ０．０５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ショ
アー硬度Ｈｓ４０以上の耐食・耐摩耗性に優れた電気メ
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
基材をＮｉ−Ｍｏ−Ｃｒ系とし、そのマトリックスの主
成分をＣｒ３１．５±４．５重量％、Ｍｏ１９±３．０
重量％とすることにより、γ相中に金属間化合物σ相と
ρ相を晶出させること、あるいは、α相の析出により、
高硬度を得たもので、更に、Ｎｂ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。
また、追加して、Ａｌ、Ｔｉを添加し、これに選択元素
としてＲｅ（希土類元素のミッシュメタル、Ｃｅ、Ｌａ
など）、Ｃａ、Ｍｇを添加することにより、Ｏ，Ｓ量を
出来る限り減少して、金属間化合物による脆化を防止
し、靱性を与えたものである。特に、下記のガスアトマ
イズ法による粉末、ＨＩＰ成形法による場合の酸化物の
生成を防止するものである。

【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３１．５±４．５重量％、Ｍｏの含有量を１９±
３．０重量％とし、これにＮｂとＣｕとを複合添加する
ことにより耐食性を与え、原子間元素であるＯを低減さ
せることにより、金属間化合物による脆化を防止し、γ
相中にσ相及びρ相の晶出あるいはα相の析出による微
細な且つ均一な組織を得ることを容易とし、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、
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、Ｎｂ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３
１．５±４．５重量％の含有並びにＮｂ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。特に、本
組成においては、マトリックスの脆化の防止が課題であ
る。Ｍｎは、脱酸は無論のことであるが、脆化の一因と
なるＳを固定し、更に、添加する希土類元素に効果を表
させるために必要である。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。Ｍｏ：Ｍｏは、腐食溶解速度を遅くして、不動態化能
を増し、耐食性を改善する。Ｍｏを増量すると、金属間
化合物б相あるいはρ相を増量し、脆化し、減量する
と、硬度の低下による耐摩耗性の劣化と耐食性の劣化が
あるので、１６．０重量％以上２２．０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。２７．０重量％以上の含有により、硬度が得ら
れ、耐摩耗性が得られると共に耐食性も、安定した効果
が現れる。また、Ｎｂ、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Ａ
ｌ、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、３６．０重量％以上の含有では、金
属間化合物б相あるいはρ相の増量、脆化の恐れが出る
ので、Ｃｒの含有量は２７．０重量％以上３６．０重量
％以下に限定する。Ｎｂ（Ｔａ）：Ｃｒ、Ｃｕと共存することにより効果
が出る。マトリックスの中に固溶し、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、０．５
重量％以上では、マトリックスを脆化すると共に腐食速
度を増すので、０．５重量％未満に限定する。Ｃｕ：Ｃｒ、Ｎｂと共存することによりマトリックス
の中に固溶し、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：Ａｌ、Ｔｉは、脱酸及び脱
窒の効果がある外、原子間化合物であるＯ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。また、不
動態化皮膜の強靭化の一役を担っている。しかしなが
ら、０．１重量％を越えると、介在物の増加及び不動態
化皮膜の電気抵抗を増加し、ロール表面にメッキ皮膜を
作り、作業能率の低下を来す。そこで、これらの元素の
含有量は、０．１重量％未満に限定する。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と共にＳを除くことにより、靭性の向上
があり、割れの発生を防止することが出来、製造歩留り
を向上させる。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、脆化するので、これらの元
素の含有量は、０．０５重量％以下に限定する。

【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、金属粉末を製造した。次い
で、ロールスリーブ状の真空密封物として熱間静水圧プ
レスにより圧密化した。これに溶体化処理を施し、これ
を所定寸法に切削し、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通板部内の各位置を測定して最
も減耗している位置の値を採った。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−１０に示すように、Ｃｒを
２７．０重量％以上３６．０重量％以下まで増量するに
従って、Ｍｏを２２．０重量％以下１６．０重量％以上
まで減量させて変化させた。また、Ａｌ，Ｔｉ，Ｃｅ、
Ｃａ、Ｍｇを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−５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、１．７９〜２．２５となっ
ており、Ａｌ，Ｔｉ，Ｃｅ，Ｃａ，Ｍｇ無添加１．７９
〜１．８３に対して、添加は２．１１〜２．２５となっ
ており、これらの添加による効果が著しいことが分か
る。

【００２３】Ａｌ、Ｔｉ、Ｃｅ，Ｃａ、Ｍｇについて
は、Ｉ−２、Ｉ−４、Ｉ−６、Ｉ−８、Ｉ−１０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、上記したように、著しい耐摩耗性・耐食性
の改善があり、高寿命が得られる。更に、テストピース
作成に当たり、添加されていないものの割れ歩留り６０
％に対して、１００％であった。

【００２４】比較ロール用合金については、Ｃ−１は、
Ｃｒを本発明における下限値以下に含有したものである
が、脆化し、耐食性に劣化が認められる。また、Ｃ−２
は、Ｃｒが本発明における上限値を上回ったものである
が、脆化し、耐食性に劣化が認められる。Ｃ−３は、Ｍ
ｏを本発明の下限を下回ったものであるが、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
上限を上回ったものであるが、脆化しており、耐食性に
劣化が認められる。Ｃ−５は、Ｃ−４においてＮｂ、Ｃ
ｕを添加していないものであるが、I−１〜I−１０のグ
ループよりも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、Ｎｂ及びＣｕ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、均一で微細な金属間化合物による
脆化を防止し、γ相中のσ相及びρ相の晶出あるいはα
相の析出による微細な組織を得、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
ているショアー硬度Ｈｓ４０以上の耐食性・耐摩耗性に
優れた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)発明者沢井菊雄君津市君津１番地新日本製鐵株式会社君津製鐵所内 (72)発明者高松利明君津市君津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Ｃｒ２７．０以上３６．０以下Ｍｏ１６．０以上２２．０以下Ｎｂ及びＴａ０．５未満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
徴とするショアー硬度Ｈｓ４０以上の耐食・耐摩耗性に
優れた電気メッキ用通電ロール。
【請求項２】追加して、重量％でＴｉ０．１未満Ａｌ０．１未満Ｒｅ（希土類元素のミッシュメタル、Ｃｅ、Ｌａなど）
０．１以下Ｃａ０．０５以下Ｍｇ０．０５以下の一種又は二種以上を含んでいる請求項１のショアー硬
度Ｈｓ４０以上の耐食・耐摩耗性に優れた電気メッキ用
通電ロール。