JPH0925583A - セラミックス被覆溶融亜鉛浴中ロール - Google Patents
セラミックス被覆溶融亜鉛浴中ロールInfo
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 この発明の目的は、耐摩耗性、耐食性に優れ
た溶融亜鉛浴中ロールを提供するものである。 【構成】 ロール基材にＷＣを８５ｗｔ％以上含む炭化
物を溶射し、さらにその表面に、Ｔｉ、Ａｌ、Ｈｆ、Ｚ
ｒの窒化物または炭窒化物の少なくとも１種からなるセ
ラミックス皮膜を成膜した。このようなセラミックス皮
膜は、溶融亜鉛と溶射皮膜中のＣｏ、Ｎｉ等の合金成分
との直接接触を妨げ、反応物生成を防止し、ロールの寿
命延長に効果がある。また、このセラミックス皮膜は、
プラズマを媒体とし、金属蒸気あるいは金属蒸気とガス
をイオン化し成膜するイオンプレーティング法によって
得られる。本発明の溶融亜鉛浴中ロールは、耐摩耗性と
耐食性に優れ、従来より長時間、高性能のままで使用す
ることができる。
た溶融亜鉛浴中ロールを提供するものである。 【構成】 ロール基材にＷＣを８５ｗｔ％以上含む炭化
物を溶射し、さらにその表面に、Ｔｉ、Ａｌ、Ｈｆ、Ｚ
ｒの窒化物または炭窒化物の少なくとも１種からなるセ
ラミックス皮膜を成膜した。このようなセラミックス皮
膜は、溶融亜鉛と溶射皮膜中のＣｏ、Ｎｉ等の合金成分
との直接接触を妨げ、反応物生成を防止し、ロールの寿
命延長に効果がある。また、このセラミックス皮膜は、
プラズマを媒体とし、金属蒸気あるいは金属蒸気とガス
をイオン化し成膜するイオンプレーティング法によって
得られる。本発明の溶融亜鉛浴中ロールは、耐摩耗性と
耐食性に優れ、従来より長時間、高性能のままで使用す
ることができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、溶融亜鉛メッキ
ラインの浴中ロール、特にセラミックス被覆浴中ロール
に関する。
ラインの浴中ロール、特にセラミックス被覆浴中ロール
に関する。
【０００２】
【従来の技術】溶融亜鉛メッキラインの浴中ロールとし
てＷＣを主体とする合金が溶射され使用された例はある
が、溶射皮膜中の合金成分が溶融亜鉛と反応し、反応生
成物が鋼板を傷つける問題があった。
てＷＣを主体とする合金が溶射され使用された例はある
が、溶射皮膜中の合金成分が溶融亜鉛と反応し、反応生
成物が鋼板を傷つける問題があった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ＷＣを主体とする炭化
物が溶射されたロールは、使用開始時には溶融亜鉛浴中
での耐摩耗性に優れている。しかし数十日の使用で、溶
射皮膜の焼結に不可欠な成分であるＣｏ、Ｎｉ等の焼結
助剤が表面に拡散し、これと溶融亜鉛と反応する。この
反応生成物が鋼板を傷つけることがわかった。溶射皮膜
中の焼結助剤と溶融亜鉛とが直接接触して反応しないよ
うにすることが本発明の課題である。すなわち、本発明
の目的は耐摩耗性、耐食性に優れた溶融亜鉛浴中ロール
を提供することにある。
物が溶射されたロールは、使用開始時には溶融亜鉛浴中
での耐摩耗性に優れている。しかし数十日の使用で、溶
射皮膜の焼結に不可欠な成分であるＣｏ、Ｎｉ等の焼結
助剤が表面に拡散し、これと溶融亜鉛と反応する。この
反応生成物が鋼板を傷つけることがわかった。溶射皮膜
中の焼結助剤と溶融亜鉛とが直接接触して反応しないよ
うにすることが本発明の課題である。すなわち、本発明
の目的は耐摩耗性、耐食性に優れた溶融亜鉛浴中ロール
を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明に係る溶融亜鉛メ
ッキラインの浴中ロールは、ロールの表層にＷＣを８５
ｗｔ％以上含む炭化物を溶射し、さらにその表面に、Ｔ
ｉ、Ａｌ、Ｈｆ、Ｚｒの窒化物または炭窒化物の少なく
とも１種からなるセラミックス皮膜を成膜してなること
を特徴とする。
ッキラインの浴中ロールは、ロールの表層にＷＣを８５
ｗｔ％以上含む炭化物を溶射し、さらにその表面に、Ｔ
ｉ、Ａｌ、Ｈｆ、Ｚｒの窒化物または炭窒化物の少なく
とも１種からなるセラミックス皮膜を成膜してなること
を特徴とする。
【０００５】溶融亜鉛浴中ロールは、溶融亜鉛浴中での
耐摩耗性、耐食性を持ち、かつ使用中に表面の機械的特
性や表面粗度の変化が少ないことが必要である。ＷＣを
８５ｗｔ％以上含む合金溶射皮膜は、表面硬度も高く、
溶融金属中での成品板との接触摩耗を少なくする。溶射
は、粉末フレーム溶射やプラズマ溶射で可能である。Ｗ
Ｃを主体とする皮膜では、焼結助剤としてＣｏ、Ｎｉが
不可欠であり、皮膜を構成する粒子間の密着強度を上げ
る成分である。溶射皮膜の厚さは溶融金属に対する腐食
時間を長くするために、１０μｍ以上と比較的厚くする
ことが好ましい。しかし、厚すぎると剥離し易くなるの
で、５００μｍ以下が望ましい。
耐摩耗性、耐食性を持ち、かつ使用中に表面の機械的特
性や表面粗度の変化が少ないことが必要である。ＷＣを
８５ｗｔ％以上含む合金溶射皮膜は、表面硬度も高く、
溶融金属中での成品板との接触摩耗を少なくする。溶射
は、粉末フレーム溶射やプラズマ溶射で可能である。Ｗ
Ｃを主体とする皮膜では、焼結助剤としてＣｏ、Ｎｉが
不可欠であり、皮膜を構成する粒子間の密着強度を上げ
る成分である。溶射皮膜の厚さは溶融金属に対する腐食
時間を長くするために、１０μｍ以上と比較的厚くする
ことが好ましい。しかし、厚すぎると剥離し易くなるの
で、５００μｍ以下が望ましい。
【０００６】溶融亜鉛浴中では、上記ＷＣを主体とする
溶射皮膜の耐摩耗性、耐食性は優れているが、使用時間
が数十日と長くなると、ＣｏやＮｉが溶射皮膜表面に拡
散する。これが溶融亜鉛と反応し合金を生成し、ロール
表面粗度を著しく悪化させる。極端な場合、合金生成に
よって溶射皮膜中に亀裂が生じ溶射皮膜が剥離すること
もある。このように、合金生成がなければＷＣ溶射皮膜
は優れた耐摩耗性、耐食性を示すが、溶融亜鉛と溶射皮
膜中の焼結助剤が合金を生成するようになるとロール寿
命に達する。
溶射皮膜の耐摩耗性、耐食性は優れているが、使用時間
が数十日と長くなると、ＣｏやＮｉが溶射皮膜表面に拡
散する。これが溶融亜鉛と反応し合金を生成し、ロール
表面粗度を著しく悪化させる。極端な場合、合金生成に
よって溶射皮膜中に亀裂が生じ溶射皮膜が剥離すること
もある。このように、合金生成がなければＷＣ溶射皮膜
は優れた耐摩耗性、耐食性を示すが、溶融亜鉛と溶射皮
膜中の焼結助剤が合金を生成するようになるとロール寿
命に達する。
【０００７】この合金形成を防止するため、溶射皮膜の
表面にＴｉ、Ａｌ、Ｈｆ、Ｚｒの窒化物または炭窒化物
の少なくとも１種からなる緻密なセラミックス皮膜を成
膜する。その皮膜のポロシティーが１ｖｏｌ％以下であ
り、膜厚が１μｍ以上１０μｍ以下であるセラミックス
皮膜が好ましい。ポロシティーが高いと皮膜中に溶融亜
鉛が入り、反応に関わる表面積が増加するので、ポロシ
ティーが１ｖｏｌ％以下に抑えることが好ましい。さら
に、ポアの大きさは、０．１μｍ以下であることが好ま
しい。皮膜の厚さは、１μｍより薄いと耐摩耗性が十分
でなく、１０μｍより厚いと成膜処理時間が長くなるう
えに、皮膜剥離といった問題を引き起こすことから１μ
ｍ以上１０μｍ以下が望ましい。
表面にＴｉ、Ａｌ、Ｈｆ、Ｚｒの窒化物または炭窒化物
の少なくとも１種からなる緻密なセラミックス皮膜を成
膜する。その皮膜のポロシティーが１ｖｏｌ％以下であ
り、膜厚が１μｍ以上１０μｍ以下であるセラミックス
皮膜が好ましい。ポロシティーが高いと皮膜中に溶融亜
鉛が入り、反応に関わる表面積が増加するので、ポロシ
ティーが１ｖｏｌ％以下に抑えることが好ましい。さら
に、ポアの大きさは、０．１μｍ以下であることが好ま
しい。皮膜の厚さは、１μｍより薄いと耐摩耗性が十分
でなく、１０μｍより厚いと成膜処理時間が長くなるう
えに、皮膜剥離といった問題を引き起こすことから１μ
ｍ以上１０μｍ以下が望ましい。
【０００８】これらセラミックス皮膜は、プラズマを媒
体とし、金属蒸気あるいは金属蒸気とガスをイオン化し
成膜するイオンプレーティング法によって得られる。イ
オンプレーティング皮膜は、溶射皮膜に比べ緻密で、１
ｖｏｌ％以下のポロシティーが得られる。例えばＴｉＣ
Ｎを成膜するとき、イオンプレーティング法では電子銃
蒸発源に金属チタンをいれ、これを１×１０−３Ｔｏｒ
ｒ以下の高真空下で電子ビームで溶解する。電子銃蒸発
源の上部に設置されたイオン化電極に正の直流バイアス
をかけ、プラズマを発生させ、基材には負の直流バイア
スをかけ成膜する。この時、基材付近に窒素ガスとアセ
チレンガスを反応ガスとして導入することでＴｉＣＮが
得られる。ロールは、均質な皮膜を得るために回転させ
成膜することが望ましい。成膜時の温度は４００℃程度
で、十分な密着性が得られる。
体とし、金属蒸気あるいは金属蒸気とガスをイオン化し
成膜するイオンプレーティング法によって得られる。イ
オンプレーティング皮膜は、溶射皮膜に比べ緻密で、１
ｖｏｌ％以下のポロシティーが得られる。例えばＴｉＣ
Ｎを成膜するとき、イオンプレーティング法では電子銃
蒸発源に金属チタンをいれ、これを１×１０−３Ｔｏｒ
ｒ以下の高真空下で電子ビームで溶解する。電子銃蒸発
源の上部に設置されたイオン化電極に正の直流バイアス
をかけ、プラズマを発生させ、基材には負の直流バイア
スをかけ成膜する。この時、基材付近に窒素ガスとアセ
チレンガスを反応ガスとして導入することでＴｉＣＮが
得られる。ロールは、均質な皮膜を得るために回転させ
成膜することが望ましい。成膜時の温度は４００℃程度
で、十分な密着性が得られる。
【０００９】Ｔｉ、Ａｌ、Ｈｆ、Ｚｒの窒化物または炭
窒化物からなるセラミックス皮膜は、硬度が高く、溶融
亜鉛とは反応せず、耐摩耗性に優れている。例えば、ビ
ッカース硬度でＴｉＣＮ、ＴｉＡｌＣＮ、ＺｒＮ、Ｈｆ
Ｎはそれぞれ２５００〜４０００、２０００〜２７０
０、２５００〜２７００、２５００〜３１００と工具鋼
基材（ビッカース硬度５００〜７００）に比べると高硬
度である。炭窒化物では、Ｃの含有量が高いほど硬度も
高い。硬度が２０００以上の皮膜は、特に鋼板との耐摩
耗性に優れている。これらイオンプレーティング皮膜の
密着性は、例えば、ＬＥＶＥＴＥＳＴのスクラッチテス
ターで測定した臨界剥離荷重値が２０Ｎ以上であること
が望ましい。
窒化物からなるセラミックス皮膜は、硬度が高く、溶融
亜鉛とは反応せず、耐摩耗性に優れている。例えば、ビ
ッカース硬度でＴｉＣＮ、ＴｉＡｌＣＮ、ＺｒＮ、Ｈｆ
Ｎはそれぞれ２５００〜４０００、２０００〜２７０
０、２５００〜２７００、２５００〜３１００と工具鋼
基材（ビッカース硬度５００〜７００）に比べると高硬
度である。炭窒化物では、Ｃの含有量が高いほど硬度も
高い。硬度が２０００以上の皮膜は、特に鋼板との耐摩
耗性に優れている。これらイオンプレーティング皮膜の
密着性は、例えば、ＬＥＶＥＴＥＳＴのスクラッチテス
ターで測定した臨界剥離荷重値が２０Ｎ以上であること
が望ましい。
【００１０】Ｔｉ、Ａｌ、Ｈｆ、Ｚｒの窒化物または炭
窒化物からなるセラミックス皮膜の中で、Ｔｉの窒化物
または炭窒化物は、成膜効率も良くコストパフォーマン
スが高い。これらの皮膜は多層化することによって耐久
性がさらに向上する。溶射皮膜の上に窒化チタン次いで
炭窒化チタン、さらに最外層に窒化チタンを皮膜した場
合、高い表面硬度で密着性の優れた皮膜が得られる。各
層は１μｍ以上の膜厚が好ましく、多層化したセラミッ
クス皮膜全体で１０μｍ以下とする。
窒化物からなるセラミックス皮膜の中で、Ｔｉの窒化物
または炭窒化物は、成膜効率も良くコストパフォーマン
スが高い。これらの皮膜は多層化することによって耐久
性がさらに向上する。溶射皮膜の上に窒化チタン次いで
炭窒化チタン、さらに最外層に窒化チタンを皮膜した場
合、高い表面硬度で密着性の優れた皮膜が得られる。各
層は１μｍ以上の膜厚が好ましく、多層化したセラミッ
クス皮膜全体で１０μｍ以下とする。
【００１１】
【作用】ＷＣを主体とする溶射皮膜の表面に、Ｔｉ、Ａ
ｌ、Ｈｆ、Ｚｒの窒化物または炭窒化物の少なくとも１
種からなるセラミックス皮膜を施した溶融亜鉛浴中ロー
ルは、溶融亜鉛と反応しにくく、鋼板との耐摩耗性にも
優れている。Ｔｉ、Ａｌ、Ｈｆ、Ｚｒの窒化物または炭
窒化物の少なくとも１種からなるセラミックス皮膜は、
溶融亜鉛と溶射皮膜中のＣｏ、Ｎｉ等の合金成分との直
接接触を妨げ、反応物生成を防止し、ロールの寿命延長
に効果がある。本発明の溶融亜鉛浴中ロールは、耐摩耗
性と耐食性に優れ、従来より長時間、高性能のままで使
用することができる。
ｌ、Ｈｆ、Ｚｒの窒化物または炭窒化物の少なくとも１
種からなるセラミックス皮膜を施した溶融亜鉛浴中ロー
ルは、溶融亜鉛と反応しにくく、鋼板との耐摩耗性にも
優れている。Ｔｉ、Ａｌ、Ｈｆ、Ｚｒの窒化物または炭
窒化物の少なくとも１種からなるセラミックス皮膜は、
溶融亜鉛と溶射皮膜中のＣｏ、Ｎｉ等の合金成分との直
接接触を妨げ、反応物生成を防止し、ロールの寿命延長
に効果がある。本発明の溶融亜鉛浴中ロールは、耐摩耗
性と耐食性に優れ、従来より長時間、高性能のままで使
用することができる。
【００１２】
【実施例】ロール表面にＷＣを主体とする溶射を施し、
その表面にＴｉの窒化物及び炭窒化物からなるセラミッ
クスを被覆した。これを溶融亜鉛に浸漬し、表面性状変
化及び耐久寿命を調査した。ロール基材はＳＵＳ３１６
を使用した。溶射皮膜は、ＷＣ８８ｗｔ％で残部Ｎｉ及
びＣｏよりなる合金を１５μｍ厚さに高速ガス溶射法で
吹き付けた。表面を研磨した後、さらに、イオンプレー
ティング法によりＴｉＮ次いでＴｉＣＮ、さらにＴｉＮ
を成膜した。イオンプレーティングは、金属蒸発源にＴ
ｉを使い、電子銃で溶解し、これを直流プラズマ中で活
性化させた。反応ガスとして窒素、アセチレンを使っ
た。コーティング中、いずれもバイアスは３００Ｖの直
流バイアスを印加し、圧力は４×１０−４Ｔｏｒｒで行
なった。ＴｉＣＮの組成は、ＴｉＣ０．６Ｎ０．４とし
た。
その表面にＴｉの窒化物及び炭窒化物からなるセラミッ
クスを被覆した。これを溶融亜鉛に浸漬し、表面性状変
化及び耐久寿命を調査した。ロール基材はＳＵＳ３１６
を使用した。溶射皮膜は、ＷＣ８８ｗｔ％で残部Ｎｉ及
びＣｏよりなる合金を１５μｍ厚さに高速ガス溶射法で
吹き付けた。表面を研磨した後、さらに、イオンプレー
ティング法によりＴｉＮ次いでＴｉＣＮ、さらにＴｉＮ
を成膜した。イオンプレーティングは、金属蒸発源にＴ
ｉを使い、電子銃で溶解し、これを直流プラズマ中で活
性化させた。反応ガスとして窒素、アセチレンを使っ
た。コーティング中、いずれもバイアスは３００Ｖの直
流バイアスを印加し、圧力は４×１０−４Ｔｏｒｒで行
なった。ＴｉＣＮの組成は、ＴｉＣ０．６Ｎ０．４とし
た。
【００１３】このようにセラミックス皮膜を有するロー
ルを７日ごとに大気中に取り出し、表面を観察した。１
４日間浸漬試験後の被覆部材断面の写真を図１に示す。
被覆がない場合は、表面の損耗がみられるが、本発明の
如く被覆を施した場合には、被覆層が健全に残っている
ことが確認された。皮膜のない場合に比較して、約３倍
に使用可能期間が延長した。
ルを７日ごとに大気中に取り出し、表面を観察した。１
４日間浸漬試験後の被覆部材断面の写真を図１に示す。
被覆がない場合は、表面の損耗がみられるが、本発明の
如く被覆を施した場合には、被覆層が健全に残っている
ことが確認された。皮膜のない場合に比較して、約３倍
に使用可能期間が延長した。
【００１４】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、耐
摩耗性、耐食性に優れた溶融亜鉛浴中ロールを得ること
ができる。
摩耗性、耐食性に優れた溶融亜鉛浴中ロールを得ること
ができる。
【図１】本発明に係る浴中ロールを、１４日間溶融亜鉛
浴中に浸漬した後におけるセラミックス被覆部材断面の
光学顕微鏡写真を示す。下に凸状になったＺｎ層は、溶
融したＺｎが付着し固化したものであり、Ｚｎと接して
いるＴｉＮ皮膜は健全で浸食されていないことがわか
る。
浴中に浸漬した後におけるセラミックス被覆部材断面の
光学顕微鏡写真を示す。下に凸状になったＺｎ層は、溶
融したＺｎが付着し固化したものであり、Ｚｎと接して
いるＴｉＮ皮膜は健全で浸食されていないことがわか
る。
Claims (3)
- 【請求項１】 ロールの表層に、ＷＣを８５ｗｔ％以上
含む炭化物を溶射し、さらにその表面に、Ｔｉ、Ａｌ、
Ｈｆ、Ｚｒの窒化物または炭窒化物の少なくとも１種か
らなるセラミックス皮膜を成膜してなることを特徴とす
るセラミックス被覆溶融亜鉛浴中ロール。 - 【請求項２】 Ｔｉ、Ａｌ、Ｈｆ、Ｚｒの窒化物または
炭窒化物の少なくとも１種からなるセラミックス皮膜の
ポロシティーが１ｖｏｌ％以下であり、膜厚が１μｍ以
上１０μｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の
セラミックス被覆溶融亜鉛浴中ロール。 - 【請求項３】 セラミックス皮膜が、Ｔｉの窒化物およ
び炭窒化物からなる皮膜であって、溶射皮膜の上に窒化
チタン次いで炭窒化チタン、さらに最外層に窒化チタン
を成膜してなることを特徴とする請求項１又は２記載の
セラミックス被覆溶融亜鉛浴中ロール。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7205017A JPH0925583A (ja) | 1995-07-07 | 1995-07-07 | セラミックス被覆溶融亜鉛浴中ロール |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7205017A JPH0925583A (ja) | 1995-07-07 | 1995-07-07 | セラミックス被覆溶融亜鉛浴中ロール |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0925583A true JPH0925583A (ja) | 1997-01-28 |
Family
ID=16500071
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7205017A Withdrawn JPH0925583A (ja) | 1995-07-07 | 1995-07-07 | セラミックス被覆溶融亜鉛浴中ロール |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0925583A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008126794A1 (ja) | 2007-04-06 | 2008-10-23 | Sanyo Special Steel Co., Ltd. | 溶融亜鉛浴部材の表面被覆用材料、その製造方法、および溶融亜鉛浴部材 |
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1995
- 1995-07-07 JP JP7205017A patent/JPH0925583A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008126794A1 (ja) | 2007-04-06 | 2008-10-23 | Sanyo Special Steel Co., Ltd. | 溶融亜鉛浴部材の表面被覆用材料、その製造方法、および溶融亜鉛浴部材 |
| JP2008303459A (ja) * | 2007-04-06 | 2008-12-18 | Sanyo Special Steel Co Ltd | 溶融亜鉛浴部材の表面被覆用材料とその製造方法並びにその部材 |
| US8927111B2 (en) | 2007-04-06 | 2015-01-06 | Sanyo Special Steel Co., Ltd. | Surface coating material for molten zinc bath member, production method thereof, and molten zinc bath member |
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