JPH07178573A - 異種金属複合板の製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】中間層の鉛板の両面に異種金属を圧延圧着する
のに、その圧延圧着を良好におこないながら、製造装置
を簡素化し、小型化し、連続的に製造する製造装置にお
いて有利にする。 【構成】中間層の鉛板１の片面に第１金属板２を、他面
に第２金属板３を圧延圧着する異種金属複合板の製造装
置である。第１金属板２を連続して供給する第１供給手
段４と、供給される第１金属板２の片面に溶融鉛ー錫合
金を溶融めっきする第１溶融めっき手段５と、第２金属
板３を連続して供給する第２供給手段６と、供給される
第２金属板３の片面に溶融鉛ー錫合金を溶融めっきする
第２溶融めっき手段７と、鉛板１を連続的に供給する鉛
板供給手段８と、各々片面に溶融鉛ー錫合金が溶融めっ
きされた第１金属板２及び第２金属板３の溶融めっき面
が対向されるとともにこれら第１金属板２及び第２金属
板３間に鉛板１を挿入して圧延固着する圧着手段９とを
備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、異種金属複合板の製造
装置に関し、詳しくは中間層の鉛板の両面に異種金属板
を圧延圧着するのに、その圧着強度を高めながら、製造
装置を簡素化し、小型化し、工場設備において有利にな
そうとする技術に係るものである。

【０００２】

【従来の技術】耐食性、耐候性、外観等の異なる特性を
有する二種の金属板を中間層の金属板の表裏に複合する
異種金属複合板においては、第１層目にニッケル系電気
めっき、第２層目に鉛系電気めっきを有する二種の金属
板の中間に鉛板を挿入し、圧延圧着して製造されるもの
であり、かかる異種金属複合板としては、特開平３ー８
２５２９号公報及び特開平４ー８９２３９号公報等のも
のが提案されている。

【０００３】ところで、上記異種金属複合板において
は、中間層の鉛板と両面の異種金属板との親和性を向上
させるために、各々の金属板に上述のように湿式電気め
っきを二層形成し、しかも二層目を鉛系めっきとするも
のである。そして、このように第１めっき層及び第２め
っき層を形成するのに、第１めっき層と第２めっき層
間、第２めっき層と鉛板間の界面密着力の確保が不十分
になりがちで、異種金属複合板を大きく変形させる厳し
い成形加工や苛酷な環境での使用において密着不良が生
じやすくなり、長期耐久性が不足しがちになるものであ
る。つまり、第１層のニッケル系めっきは、第２層の鉛
系めっき層と表面材の鋼板素地との密着力確保のために
おこなうのであり、その際、ニッケル系めっき後、表面
が乾燥するとニッケル層表面は僅かであるが酸化され、
第２層の鉛系めっき層との界面密着力に悪影響を及ぼす
という問題がある。

【０００４】このため、第１層と第２層めっきは同一ラ
インで連続的におこなうのが望ましいものである。図３
（ａ）において、第１層をニッケル系電気めっき層と
し、第２層を鉛系電気めっき層とする連続めっきライン
を示していて、このようなめっきラインにおいては、例
えばステンレス鋼板をペイオフリールのような供給手段
４ａから連続的に供給し、脱脂イ→水洗ロ→電解酸洗ハ
→水洗ニ→ニッケルめっきホ→水洗ヘ→鉛めっきト→水
洗チ→湯洗リ→エアーブラスト（ヌ）→乾燥ル→巻取り
オがおこなわれる。そして、バッチ式にて銅板へとコイ
ル交換をおこない、上述と同様な工程にて、第１層をニ
ッケル系電気めっき層とし、第２層を鉛系電気めっき層
とするのである。このように、二層メッキがおこなわれ
た第１金属板２と第２金属板３との間に鉛板１を挿入し
て、圧延圧着をおこなうのである。図３（ｂ）はクラッ
ド（圧延圧着）工程を示していて、三者の金属板１ａ，
２ａ，３ａを圧延機１７ａにて冷間圧延をおこない、シ
ャーリング２０にて長さ方向の切断をおこない、そし
て、スリッター２１にて幅方向の切断をおこない、巻取
りロール２２に巻取りをおこなうのである。ところで、
連続めっき設備で二層めっきされた異種金属板を、鉛板
を中間層として圧延圧着する際に、鉛系めっき層と鉛板
との密着力確保に問題を残すものである。即ち、鉛系め
っき層の表面は圧延時まで保管されている間に薄い酸化
膜で被われ、この酸化膜は密着力に悪影響を及ぼすから
である。

【０００５】これを回避するには、鉛系めっきの直後に
圧延圧着すればよいが、前処理として二種の金属板に二
層のめっきを施すので、いずれの表面材にとってもめっ
き直後の状態で鉛板と圧着するためには湿式二層連続め
っき装置を二ライン有する必要があり、これを工場設備
において実現するには膨大な設備になり、実用上不可能
に近い。従って、少なくとも両者のうちいずれかの金属
板にとっては鉛系めっき後、圧着までの間の保管時にお
いて表面酸化の起こることが避けられない。ところで、
薄い酸化膜の悪影響を避けるには、圧着直前に機械的な
研磨で該酸化膜を完全除去すればよいが、鉛系めっき層
は電気めっきで付与した薄いめっき層なので、ごく表面
の薄い酸化膜だけ除去することは実際上不可能なもので
ある。このため、鉛系電気めっき層と鉛板間の完全な密
着力確保は非常に困難で、本来親和性の高い鉛系めっき
層と鉛板界面に得られるはずの密着力をある程度犠牲に
せざるを得ないわけで、用途上、成形加工時に高強度の
密着が要求される場合には問題となる。あるいは、長期
間、苛酷な環境（たとえば海洋構造物や海浜建築物の屋
根等）にさらされる場合には耐久性が懸念されることに
なるのである。

【０００６】そして次の問題は、製品をそのまま裸で使
用する場合、外観は商品価値として重要だが、美麗な外
観の確保が困難なことである。すなわち、第１層及び第
２層の湿式めっきの際にエッジマスク等の防止手段を施
しても、反対面への電流の漏洩は避けられず、湿式めっ
きで片面めっきをおこなうのは実際は大変難しいもので
ある。たとえ可能になったとしても、非めっき面側も酸
性のめっき液に浸漬される結果、該金属の有していた美
麗な外観が損なわれることになるのである。

【０００７】更に、製造装置においては次のような問題
がある。前述のごとく、二層めっきを連続で実施するに
は脱脂、水洗、酸洗、水洗、ニッケル系電気めっき、水
洗、鉛系電気めっき、水洗、乾燥を連続的におこなうこ
とが必要で設備は長大となるのである。そして、このよ
うなめっき手段で得た二種類の金属板を別の圧延設備で
圧着することになり、上述のように、保管状態での酸化
防止対策も必要となる。

【０００８】また、湿式めっきの前処理として脱脂、酸
洗、そして後処理として十分な水洗が当然必要となるた
め、ユーティリティ費用は高くなる。しかも、ニッケル
系めっき液は勿論、殊に鉛系めっき液の排水処理設備は
大型で、処理費用が高くならざるを得ないものである。
加えて、金属板の種類に応じて酸洗液は変更せざるを得
なく、しかも、この酸洗廃液には酸洗された金属板から
溶出する有害な重金属イオンが含有される上、酸洗液自
体のｐＨはめっき液より低く、排水処理はめっき液以上
に大変である。

【０００９】以上の理由により、めっき設備は長大なも
のとなり設備費用、所要スペースは莫大なものとなる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような問
題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところ
は、中間層の鉛板の両面に異種金属を圧延圧着するの
に、その圧着強度を高めながら、製造装置を簡素化し、
小型化し、工場設備において十分に有利になすことがで
きる異種金属複合板の製造装置を提供しようとするにあ
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、中間層の鉛板
１の片面に第１金属板２を、他面に第２金属板３を圧延
圧着する異種金属複合板の製造装置であって、第１金属
板２を連続して供給する第１供給手段４と、供給される
第１金属板２の片面に溶融鉛ー錫合金を溶融めっきする
第１溶融めっき手段５と、第２金属板３を連続して供給
する第２供給手段６と、供給される第２金属板３の片面
に溶融鉛ー錫合金を溶融めっきする第２溶融めっき手段
７と、鉛板１を連続的に供給する鉛板供給手段８と、各
々片面に溶融鉛ー錫合金が溶融めっきされた第１金属板
２及び第２金属板３の溶融めっき面が対向されるととも
にこれら第１金属板２及び第２金属板３間に鉛板１を挿
入して圧延圧着する圧着手段９とを備えて成ることを特
徴とするものである。

【００１２】

【作用】鉛板１の両側に配される異種の第１金属板２と
第２金属板３において、中間層の鉛板１に対向する圧延
圧着面に溶融鉛ー錫合金を溶融めっきし、これら第１金
属板２及び第２金属板３を中間層の鉛板１に圧延圧着し
て、異種金属複合板を得るのである。かかる場合、溶融
鉛ー錫合金の溶融めっきだから電気めっき手段に比して
めっき層の厚さを十分にとることが容易であり、中間層
の鉛板１に対する圧延圧着強度を十分に高めるのであ
る。従って、成形加工性や耐久性に格段に優れ、苛酷な
環境における使用にも十分に耐えることができ、異種金
属複合板の商品価値を高めるのである。そして、その設
備においては、従来のように二層に電気めっき層を形成
する長大となる電気めっき設備を回避し、溶融鉛ー錫合
金を溶融めっきする手段でよく、電気めっきに比し片面
だけの鉛系めっきを簡素な設備でおこなえ、電気めっき
設備に比べてその設備を大幅に簡素化して、簡易な連続
生産設備にでき、工場設備に多大の有利さをもたらすの
である。

【００１３】

【実施例】以下本発明の実施例を図面に基づいて詳述す
る。まず、異種金属板としては、Ｆｅ、Ａｌ、Ｎｉ、モ
ネル、キュプロニッケル、銅合金、Ｚｎ、Ｓｎ、ＳＵＳ
板などがあり、その巾や厚みは限定されないが、０．５
ｍｍ厚、幅５００ｍｍのオーステナイト系ステンレス
鋼、ＳＵＳ３０４（１８Ｃｒー８Ｎｉ系）、０．２ｍｍ
厚、幅５００ｍｍの純銅板を採用できる。そして、建材
としては、１０００ｍｍ〜１２００ｍｍ程度の広巾のも
のが好適なものである。

【００１４】４５℃、５％オルソ珪酸ソーダ中でブラッ
シングしながら浸漬洗浄した素材を、ＳＵＳ３０４の場
合にはフラックス（塩素含有量３０％、ｐＨ０．８の
無機水溶性塩酸系）、純銅の場合にはフラックス（塩
素含有量０．３％、ｐＨ２．０の無機水溶性）をそれぞ
れ片面にハケで塗布した。塗布後、表面温度が約３００
℃程度になるようにプレヒートした。この操作でフラッ
クスの活性強化及び過剰な希釈液の除去をおこなう。プ
レヒート後ただちに、Ｓｎ６３％ーＰｂ３７％半田浴
（温度２５０℃）で片面にのみ半田めっきａを施した。
鉛ー錫の組成比は特に定める必要はない。あまり鉛の組
成が高いとめっき層の脆性が高くなるので、注意と確認
を要する。一方、錫の比が高くなるにつれてコスト高と
なる。中間材の鉛板１との親和性は鉛の比が高い方が有
利なので、強度、脆性等を考慮しても上記の一般的組成
で十分である。そして、片面のみに溶融めっきを施すた
め、半田浴槽内下部より溶融半田を吹出しノズルで吹出
し、このため浴表面は流動し盛り上がって対流している
ので、このように盛り上がって流動している面に接触さ
せてめっきする。めっき量は約５０ｇ／ｍ² （厚さ換算
で約７μｍ程度）とした。めっきの目的は第１及び第２
金属板２，３の素地金属を完全に被覆し、鉛板１との親
和性を高め、改質するのが目的なので厚すぎる必要はな
いが、素地の凹凸、めっきの均一性等を考慮すると、５
〜１０μｍの厚さが適当である。めっき後ただちに表面
は温水洗浄する。強酸性のフラックス液が少量でも残存
すると密着に悪影響を及ぼすからである。特に、長期使
用中に強酸が界面を腐食し、複合材の剥離事故を起こす
原因となるので十分に洗浄した後、乾燥する。本発明の
技術においては、強力なフラックスで金属板表面の酸化
膜が除去され、素地金属と溶融鉛ー錫めっき層の間に溶
融めっき時金属間化合物が形成されることが特徴であ
る。

【００１５】一方、二段冷間圧延機１７（ロール径１２
０ｍｍ、幅１０００ｍｍ）を用い、それぞれ片面鉛ー錫
めっきを施したＳＵＳ板と純銅板の間に鉛板１を挿入
し、三枚同時に圧延機１７に挿入する。圧延機１７は中
間の鉛板１のみを圧延できるだけの出力を有していれば
よく、三段以上の圧延機でも勿論問題ない。本発明の技
術においては、より軟質で薄い金属板の入側挿入角度を
水平に対して出来るだけ大きくとること、及び鉛板１は
入側では表裏の金属板に接触させないで浮かせた状態で
挿入した方がよい。圧延においては、展延されるのは中
間層の鉛板１のみであり、圧延によって表面に露出する
鉛板１の鉛の新生面が相対する異種金属（ただし、表面
は同種の鉛ー錫めっき層になっている）のバインダーと
しての機能を果たすのである。圧延されて薄くなった鉛
板１が表裏の第１金属板２及び第２金属板３より相対的
には圧延方向に対し後方に残る形となるため、鉛板１と
第１金属板２及び第２金属板３が入側で重なっていては
鉛板１が逃げにくくなるので鉛板１は空間に浮かせて後
方よりブレーキをかけた状態で界面に供給するようにす
る方がよい。そして、鉛板１のみの圧延率〔（入側鉛板
厚−出側鉛板厚）／入側鉛板厚×１００％〕で表現する
と、３０％以上９５％以下でよい。圧延率が９５％を越
えると、鉛板１が引きちぎられることになり、部分的に
中間に鉛板１が存在しない部分、すなわち接着力の弱い
部分が生じることになる。圧延率が３０％未満である
と、鉛板１の新生面を露出させることができないので全
体に密着力が低下することになる。

【００１６】圧延率は、圧下力、圧延ロール径、圧延速
度等により適正範囲は異なることが予想されるが、鉛板
１自身がＳＵＳ及びＣｕに比し柔らかい材料のため、実
際にはＳＵＳ及びＣｕは殆ど圧延されることなく、見掛
け上鉛板１のみが延ばされる条件で十分な密着が確保さ
れるのが本発明の技術の特徴である。このような条件で
圧延圧着されたＳＵＳーＣｕ複合金属板は十分な実用性
を有することが確認された。

【００１７】とろこで、本発明の技術においては、二種
類の異種金属板としての第１金属板２及び第２金属板３
の脱脂、溶融鉛ー錫合金の溶融めっき、中間層の鉛板１
との圧延圧着を、別々の設備で非連続的におこなうこと
は勿論可能であるが、第１層目にニッケル系電気めっ
き、第２層目に鉛系電気めっきを有する二種の金属板の
中間に鉛板を挿入し、圧延圧着して製造される異種金属
板（特開平３ー８２５２９号公報及び特開平４ー８９２
３９号公報）等の従来の技術のものに比し、その溶融鉛
ー錫合金の溶融めっき工程において鉛系被膜の形成が非
常に簡素化されるため、全工程を連続化できる点に特徴
を見出すものである。図１に例示する構成のものは、一
実施例にすぎないのは勿論であるが、めっき、圧延圧着
工程が一工程の連続設備で可能となることを示すもので
ある。図１に示すごとく、三種類の金属板の供給手段、
つまり、第１金属板２の第１供給手段４、第２金属板３
の第２供給手段６及び鉛板１の鉛板供給手段８が設けら
れている。具体的にはペイオフリール１０ａ，１０ｂ、
１０ｃを使用するものである。そして、例えば第１金属
板２は上述のようにステンレス鋼板で、第２金属板３は
銅板であり、それぞれ毎分数メートルの速度で供給され
る。そして、ペイオフリール１０ｃより供給される鉛板
１については圧延されて薄くなるので、当然ながら、入
側での供給速度は第１金属板２や第２金属板３に比し低
速となる。ステンレス鋼板及び銅板は、それぞれまず脱
脂槽１１ａ，１１ｂに浸漬され、ゴミや付着油が除去さ
れる。そして水洗槽１２ａ，１２ｂで温水洗され、乾燥
された後、フラックス槽１３ａ，１３ｂでそれぞれに適
したフラックスが塗布され、プレヒート部１４ａ，１４
ｂで３００℃程度に加熱される。ただちに、２５０℃程
度に維持された鉛ー錫合金浴槽１５ａ，１５ｂで片面の
み、溶融鉛ー錫合金めっきされる。片面にのみ溶融鉛ー
錫合金めっきされたステンレス鋼板や銅板はそれぞれデ
フレクターロール１６ａ，１６ｂを介して冷間圧延機１
７の入側に導かれる。一方、中間層となる鉛板１は、ペ
イオフリール１０ｃからステンレス鋼板や銅板の供給速
度に比しより低速でデフレクタロール１６ｃを介して導
かれるが、ペイオフリール１０ｃとデフレクタロール１
６ｃの中間で例えばスコッチブライトロール１８で両面
の酸化膜を除去して活性化される。このような三種類の
金属板２，３，１は、冷間圧延機１７の直前で会合さ
れ、鉛板１だけが３０〜９５％圧延されるような圧下力
で圧延圧着されたのち、出側テンションロール１９に巻
き取られる。

【００１８】このように、鉛板１の両側に配される異種
の第１金属板２と第２金属板３において、中間層の鉛板
１に対向する圧延圧着面に溶融鉛ー錫合金を溶融めっき
し、これら第１金属板２及び第２金属板３を中間層の鉛
板１に圧延圧着して、異種金属複合板を得るのである。
この場合、溶融鉛ー錫合金の溶融めっきだからめっき層
の厚さを容易に十分にとることができ、中間層の鉛板１
に対する圧延圧着強度を十分に高めるのである。従っ
て、成形加工性や耐久性に格段に優れ、苛酷な環境にお
ける使用にも十分に耐えることができ、異種金属複合板
Ａの商品価値を高めるのである。そして、その設備にお
いては、従来のように二層に電気めっき層を形成する長
大となる電気めっき設備を回避して、溶融鉛ー錫合金を
溶融めっきする手段でよく、電気めっき設備に比べてそ
の設備を大幅に簡素化して、簡易な連続生産設備にで
き、工場設備に多大の有利さをもたらすのである。そし
て、鉛板１に対して溶融鉛ー錫合金を溶融めっきした金
属板２，３を圧延圧着するのであり、その親和性が高
く、鉛系の圧延故、圧延荷重が小さくても充分に圧延圧
着がおこなえ、密着力を高め、圧延荷重を低くすること
が可能となるのである。これらの結果、広幅の異種金属
複合板の連続生産がおこなえ、その設備も簡素化できる
ものである。

【００１９】

【発明の効果】本発明は上述のように、供給される第１
金属板の片面に溶融鉛ー錫合金を溶融めっきする第１溶
融めっき手段と、供給される第２金属板の片面に溶融鉛
ー錫合金を溶融めっきする第２溶融めっき手段と、鉛板
を連続的に供給する鉛板供給手段と、各々片面に溶融鉛
ー錫合金が溶融めっきされた第１金属板及び第２金属板
の溶融めっき面が対向されるとともにこれら第１金属板
及び第２金属板間に鉛板を挿入して圧延圧着する圧着手
段とを備えているから、鉛板の両側に配される異種の第
１金属板と第２金属板において、中間層の鉛板に対向す
る圧延圧着面に溶融鉛ー錫合金を溶融めっきし、これら
第１金属板及び第２金属板を中間層の鉛板に圧延圧着し
て、異種金属複合板を得ることができ、即ち、溶融鉛ー
錫合金の溶融めっきだからめっき層の厚さを十分にとる
ことができ、中間層の鉛板に対する圧延圧着強度を十分
に高めることができ、従って、成形加工性や耐久性に格
段に優れ、苛酷な環境における使用にも十分に耐えるこ
とができ、異種金属複合板の商品価値を高めることがで
きながら、その設備においては、従来のように二層に電
気めっき層を形成する長大となる電気めっき設備を回避
でき、溶融鉛ー錫合金を溶融めっきする手段でよく、電
気めっきに比し片面だけの鉛系めっきを簡素な設備でお
こなえ、電気めっき設備に比べてその設備を大幅に簡素
化でき、簡易な連続生産設備にでき、工場設備に多大の
有利さをもたらすという利点がある。

【００２０】しかも、鉛板に対して溶融鉛ー錫合金をめ
っきした金属板を圧延圧着するから、その親和性が高
く、鉛系の圧延故、圧延圧着荷重が小さくても充分に圧
延圧着がおこなえ、密着力を高め、圧延圧着荷重を低く
することが可能となり、結果として、広幅の異種金属複
合板の連続生産がおこなえ、その設備も簡素化できると
いう利点がある。

【００２１】即ち、本発明においては、鉛板を中間層と
してその表裏に異種金属板を圧延圧着するのに、異種金
属板の片面に溶融鉛ー錫合金を溶融めっきし、引き続い
て圧延圧着することで、圧延圧着を良好におこなえなが
ら、工場設備を簡素化する点に特徴を見出すものであ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の製造装置の概略図である。

【図２】同上の製造装置から得られた異種金属複合板の
概略断面図である。

【図３】従来における工程図を示し、（ａ）は連続めっ
きラインを示し、（ｂ）はクラッド工程を示している。

【符号の説明】

１ 鉛板 ２ 第１金属板 ３ 第２金属板 ４ 第１供給手段 ５ 第１溶融めっき手段 ６ 第２供給手段 ７ 第２溶融めっき手段 ８ 鉛板供給手段 ９ 圧着手段

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 中間層の鉛板の片面に第１金属板を、他
   面に第２金属板を圧延圧着する異種金属複合板の製造装
   置であって、第１金属板を連続して供給する第１供給手
   段と、供給される第１金属板の片面に溶融鉛ー錫合金を
   溶融めっきする第１溶融めっき手段と、第２金属板を連
   続して供給する第２供給手段と、供給される第２金属板
   の片面に溶融鉛ー錫合金を溶融めっきする第２溶融めっ
   き手段と、鉛板を連続的に供給する鉛板供給手段と、各
   々片面に溶融鉛ー錫合金が溶融めっきされた第１金属板
   及び第２金属板の溶融めっき面が対向されるとともにこ
   れら第１金属板及び第２金属板間に鉛板を挿入して圧延
   圧着する圧着手段とを備えて成ることを特徴とする異種
   金属複合板の製造装置。