JPH08158030A - 電気めっきライン用コンダクタロ−ル及びその製造方法 - Google Patents

電気めっきライン用コンダクタロ−ル及びその製造方法

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JPH08158030A
JPH08158030A JP33035894A JP33035894A JPH08158030A JP H08158030 A JPH08158030 A JP H08158030A JP 33035894 A JP33035894 A JP 33035894A JP 33035894 A JP33035894 A JP 33035894A JP H08158030 A JPH08158030 A JP H08158030A
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崎 伸 公 高
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川 悟 緑
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 金属炭化物粒子を含むNi-Cr系の自溶合
金等の溶射を施して形成する電気めっきライン用コンダ
クタロ−ルにおいて、再溶融処理を施すことなく、溶射
したままの状態で従来の再溶融処理品に匹敵する性能を
溶射皮膜に具備させたロ−ル及びその製造方法を提供す
る。 【構成】 電気めっきライン用コンダクタロ−ルにおい
て、ロ−ル胴部1の表面に直接に、またはロ−ル胴部表
面に金属炭化物を含まない合金から成る下地溶射層を設
けて該下地溶射層の上に、WCとNi-Cr系合金から
成る混合粉末を溶射し、粒子3が固結した目地中に、偏
平状に分散したWC粒子2が散りばめられた組織を形成
した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は電気めっきライン用のコ
ンダクタロ−ルに係り、特に耐食性と耐摩耗性に優れた
前記コンダクタロ−ルとその製造方法に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】従来から、亜鉛,錫等の電気めっき装置
に使用されるコンダクタロ−ルには、ロ−ルとしての寿
命を長くするために、めっき液による浸食が起こりにく
く、且つ耐摩耗性に優れる等の条件が要求されている。
【0003】これらの要求に応えられる電気めっき処理
用のコンダクタロ−ルとして、本発明の発明者らは先に
特公昭61-21320号公報に記載されたコンダクタロ−ルを
提案した。このコンダクタロ−ルは、ロ−ルの胴部表面
に、金属炭化物粉末10〜90重量%、残部がNi-Cr系
自溶合金粉末から成る混合粉末を溶射し再溶融処理して
被覆させることを要件として製造されるもので、前記溶
射により形成された皮膜はNi-Cr系合金中に球状の
金属炭化物粒子がランダムに分散した組織である。
【0004】上記コンダクタロ−ルは、ロ−ル表面皮膜
が、Ni-Cr系合金を目地としている故に耐食性が良
好であり、加えて、皮膜中に分散した金属炭化物粒子に
よって高い耐摩耗性の電気めっきライン用コンダクタロ
−ルに形成された。このロ−ルは、Crめっきが施され
た従来のコンダクタロ−ルと比べて、5倍以上に耐久し
た。然し乍ら、長時間使用すると金属炭化物粒子の脱落
が起こり、脱落後のピットに異物が付着し、被めっき鋼
鈑に対して押し傷を発生させるという問題のあることが
判明した。
【0005】このような問題点を解決するため、本発明
者らはさらに、特開平5-9699号公報に記載された電気め
っきライン用のコンダクタロ−ルを提案した。このコン
ダクタロ−ルは、Ni-Cr系自溶合金粉末にWCを20
〜80重量%の範囲で混合した粉末を、WC粒子が楕円状
に変形し、且つ、該WC粒子の長径が皮膜層と平行に配
列されるように溶射し、更に、これを適切な加熱温度で
再溶融処理することによって、WC粒子の脱落による問
題が生じにくい皮膜層を形成させたものであり、これに
よって、先に述べた特公昭61-21320号公報に記載された
コンダクタロ−ルの2倍以上の寿命での連続使用が可能
となった。
【0006】然し乍ら、上記ロ−ルは溶射後に施す再溶
融処理の処理温度が1100℃前後と高温であるため、ロ−
ル母材が劣化したり、変形が生じる傾向があり、その対
策には多大なコストを要するという難点があった。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の問題
を解決するため、金属炭化物粒子を含むNi-Cr系の
自溶合金等の溶射を施して形成する電気めっきライン用
コンダクタロ−ルにおいて、再溶融処理を施すことな
く、溶射したままの状態で従来の再溶融処理品に匹敵す
る性能を溶射皮膜に具備させることを、課題とするもの
である。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決すること
を目的として鋭意研究の結果なされた本発明電気めっき
用コンダクタロ−ルの構成は、ロ−ル胴部表面に直接
に、またはロ−ル胴部表面に金属炭化物を含まない合金
から成る下地溶射層を設けて該下地溶射層の上に、WC
とNi-Cr系合金から成る混合粉末を溶射し、粒子が
固結した目地中に、偏平状に分散したWC粒子が散りば
められた組織を形成したことを特徴とするものである。
【0009】また、このロ−ルの製造方法の構成は、W
CとNi-Cr系合金から成る混合粉末を溶射してロ−
ル胴部表面に皮膜を形成させる電気めっきライン用コン
ダクタロ−ルの製造方法において、前記粉末に粒度40〜
90μmの粉末を用い、該粉末を10〜20kg/hrで送給すると
共に、溶射機内の燃焼圧力を1.0〜1.5MPaとして溶射粒
子速度500〜1000m/secで溶射を行うことを特徴とするも
のであって、ロ−ル胴部表面に予め金属炭化物を含まな
い合金から成る下地溶射層を設けて、該下地溶射層の上
に上記方法を適用してもよい。
【0010】即ち、本発明の発明者らは、WCとNi-
Cr合金の混合粉末を溶射するに際して、溶射粒子の溶
融度合を、凝固寸前で、溶融相が極少量しか含まれない
流動性が失われかけたレベルとし、該溶射粒子を高速で
対象面に衝突させれば、上記粒子同士が強固に結合して
一体化し、母材にも強く結合した緻密な皮膜が得られる
との着想に基づき、電気めっきライン用コンダクタロ−
ルに対しては、溶射材粒度並びに溶射条件を前記のよう
に限定すれば、所期の耐久性が得られることを知得し
て、本発明を達成したのである。
【0011】而して、本発明に用いる溶射材料は、従来
から知られるWC20〜80重量%と残部Ni-Cr系合金
から成るものでよい。使用条件に応じてWC含量を上記
範囲を目安に選定し、耐食性と耐摩耗性の兼合いを図る
ことによって、総合的に優れた耐久性が得られる。
【0012】溶射材粒度については、40μm以下とする
のは、小粒のものは早く溶融し、本発明に必要な前記溶
融度合を得にくいからである。一方、90μm以上では未
溶融のままで投射される合金粒子が生じてくること、更
にはWC粒子についても前述の使用時の脱粒問題がある
ため、40〜90μmの範囲とする。
【0013】本発明においては、上記溶射材料を通常の
フレ−ム温度2500〜3500℃で溶射するものであるが、こ
の際の溶射条件についても、前記溶融度合を得るため
に、材料の送給量(送給速度)を通常の溶射より大と
し、且つ、溶射材料がフレ−ム中に滞留する時間が長く
なり過ぎないようにする必要がある。一方、送給量が過
大或いは滞留時間が極度に短いと全く溶融しない。従っ
て、供給量を従来好適とされた2〜10kg/hrより大な10
〜20kg/hrのレベルとし、滞留時間に関る粒子速度を従
来の200〜1000m/secに対して500〜1000m/secとした。こ
のように大量でしかも粒度の大な溶射材料を高速で噴射
させるためには、従来の0.2〜0.6MPaを大幅に上回る1.0
〜1.5MPaという大きな燃焼圧力が必要となるのである。
【0014】上記500〜1000m/secの粒子速度は、上述の
ようにして溶融度合が調整された固体に近い性状の粒子
を高速でロ−ル表面に衝突させて、粒子同士或いは母材
との間の結合一体化を行わせるための速度条件としても
適切であることを確認している。
【0015】上記諸条件を特定するために、テストピ−
スを用いて行ったフレ−ム溶射の実験結果を表1に示
す。表1に見られるとおり、10〜20kg/hrで送給した溶
射材料に500〜1000m/secの粒子速度を与えることによっ
て、好ましい皮膜性状が得られると共に、大量に投射さ
れた粒子がよく定着し、溶射効率の面でも優れていた。
また、上記のように送給される溶射材料に上記粒子速度
を付与するのに適した燃焼圧力は1.0〜1.5MPaの範囲に
あることが判った。
【0016】
【表1】
【0017】上述のように構成した本発明においても、
溶射材料中のWCが多くなると、母材との結合力が低く
なる傾向にあるため、このような場合には、WCなどの
金属炭化物を含まない合金粉末による下地溶射を施すこ
とにより、良好な皮膜が得られる。この下地溶射につい
ても、WCを含む材料に関する前述の溶射条件によるこ
とが望ましい。
【0018】
【作用】特開平5-9699号公報に記載された従来の溶射法
では、図3,図4に示すように、溶射されてロ−ルの胴
部1に形成された皮膜層4は、溶融した溶射材料を投射
することにより偏平粒2,3(金属炭化粒子2とNi-
Cr系合金3)が積層された組織となっている。即ち、
皮膜形成時にも溶融相がかなり残存し、充分な流動性を
有していたために偏平化したものであり、従って、積層
時の反力も小さいことから、偏平粒2,3同士は完全に
一体化しているわけではなく、微視的には粒間に間隙が
存在している。また、皮膜には上記溶融相の凝固収縮に
よる引張応力が残存して、付着力・粒子間結合力とも弱
く、溶射のままでは使用に耐えない。
【0019】そこで、上記従来方法においては、この皮
膜に再溶融処理を施すことにより、皮膜を溶融凝固し、
図5,図6に示すような緻密化皮膜が得られるようにし
ている。然し乍ら、この再溶融処理は、処理温度が1100
℃前後と高温のため、母材の劣化や寸法変化が問題とな
り、また、この対策のためコスト高を引き起こしてしま
うという難点のあることは先に述べた通りである。
【0020】これに対して、本発明においては、2500〜
3500℃の通常のフレ−ム温度の下で、溶射材料粉末の粒
度並びに該粉末の送給量を前述のように規制することに
よって、溶射粒子の溶融度合を、凝固寸前の、溶融相が
極少量しか含まれず、流動性が失われかけたレベルと
し、更に、該溶射粒子を前記高速でロ−ル胴部に衝突さ
せることによって、上記衝突時に粒子間或いは粒子母材
間に相互に圧縮し合う力が生じ、しかも、これが極少量
とは言え、結合剤の役割を果す溶融金属の共存下で起る
ため、加圧焼結と同様の固結状態並びに母材との強固な
結合が生起されるのである。
【0021】このようにして得られた皮膜は、図1,2
に示すように、Ni-Cr系合金3が、粒同士が一体化
した緻密な目地を形成しており、該目地中に、前記衝突
時の強い圧縮力によって偏平状に分散したWC粒子2が
表面に平行に配位して散りばめられた組織となってい
る。しかも、皮膜内で起る凝固は、極少量しか含まれな
い溶融金属が最終的に凝固するだけであって、有意な収
縮は起らず、一方、前述の強い相互圧縮力の作用下で母
材と接触することにより、母材の大きな熱容量に起因し
て、上記極小量溶融相の凝固はほぼ瞬時に完了するた
め、上記圧縮力が凍結され、ショットピ−ニングに類似
した圧縮応力が残留する。
【0022】即ち、本発明においては、溶射材料粉末の
粒度,溶射材料の送給量(送給速度),溶射粒子速度及
びこれらを実現するための燃焼圧力のそれぞれについて
の規制が相俟って、前記作用が得られるものであり、例
えば、上記送給量が本発明における下限を下回ると、粒
子の溶融が進み過ぎて、前記皮膜が得られないばかりで
なく、衝突時に粒子が飛散するなどの不具合が生じるこ
とになる。
【0023】
【実施例】而して、本発明の実施例は表2に示すとおり
である。この実施例は本発明の効果を確認するためのも
のであって、本発明はこの実施例に限定されるものでは
ない。ここでは、ハロゲン法電気めっきラインのコンダ
クタロ−ルに本発明を適用し、この本発明ロ−ルと、従
来技術により同仕様のロ−ルに皮膜を形成した従来ロ−
ルとを比較した。また、図1は本発明方法により形成し
た溶射皮膜(溶射したまま)の一例の断面図、図2は図
1の皮膜の部分拡大図、図3は従来提案されている溶射
皮膜(溶射したまま)の一例の断面図、図4は図3の皮
膜の部分拡大図、図5は従来提案されている溶射皮膜の
再溶融処理後の断面図、図6は図5の皮膜の部分拡大
図、であり、図において、1はロ−ルの胴部、2は金属
炭化物粒子(WC粒子)、3はNi-Cr系合金、4は
皮膜を示す。
【0024】表2から明らかなように、本発明ロ−ル
は、溶射材料粉末の粒度,粉末送給量,燃焼圧力及び粒
子速度をそれぞれ従来より大ないしは高位レベルとして
溶射皮膜を施したことにより、同一の溶射材質でありな
がら、再溶融処理を行っていないにも拘らず、再溶融処
理を施した従来品と同等の耐久性を示しており、再溶融
処理の省略によるコスト低減効果が顕著である。
【0025】本発明ロ−ルが溶射したままの皮膜によっ
てこのような耐久性を得られたのは、図2に示したよう
な固結した緻密な合金目地中にWC粒子が偏平状に分散
して存在する皮膜形態並びに皮膜中に残留した圧縮応力
によるものと考えられる。
【0026】
【表2】
【0027】
【発明の効果】本発明は上述のとおりであって、従来法
の溶射後、再溶融処理を施したロ−ルと同様な耐食性、
耐摩耗性に優れた電気めっきライン用のコンダクタロ−
ルを、溶射のままで再溶融処理を施すことなく得ること
ができるので、低コストで製造することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明方法により形成した溶射皮膜(溶射した
まま)の一例の断面図。
【図2】図1の皮膜の部分拡大図。
【図3】従来提案されている溶射皮膜(溶射したまま)
の一例の断面図。
【図4】図3の皮膜の部分拡大図。
【図5】従来提案されている溶射皮膜の再溶融処理後の
断面図。
【図6】図5の皮膜の部分拡大図。
【符号の説明】
1 ロ−ルの胴部 2 金属炭化物粒子(WC粒子) 3 Ni-Cr系合金 4 皮膜
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成6年12月27日
【手続補正1】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図7
【補正方法】削除

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ロ−ル胴部表面に直接に、またはロ−ル
    胴部表面に金属炭化物を含まない合金から成る下地溶射
    層を設けて該下地溶射層の上に、WCとNi-Cr系合
    金から成る混合粉末を溶射し、粒子が固結した目地中
    に、偏平状に分散したWC粒子が散りばめられた組織を
    形成したことを特徴とする電気めっきライン用コンダク
    タロ−ル。
  2. 【請求項2】 WCとNi-Cr系合金から成る混合粉
    末を溶射してロ−ル胴部表面に皮膜を形成させる電気め
    っきライン用コンダクタロ−ルの製造方法において、前
    記粉末に粒度40〜90μmの粉末を用い、該粉末を10〜20k
    g/hrで送給すると共に、溶射機内の燃焼圧力を1.0〜1.5
    MPaとして溶射粒子速度500〜1000m/secで溶射を行うこ
    とを特徴とする電気めっきライン用コンダクタロ−ルの
    製造方法。
  3. 【請求項3】 ロ−ルの胴部表面に金属炭化物を含まな
    い合金粉末を溶射して下地溶射層を形成し、該下地溶射
    層の上に請求項2の方法を適用することを特徴とする電
    気めっきライン用コンダクタロ−ルの製造方法。
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