JPS6250433A - 電気めつき用通電ロ−ル合金 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、耐食性、耐摩耗性等にすぐれ、かつ胴部表面
に付着するめっき金属の剥離性の良好な電気めっき用通
電ロール合金に関する。

〔従来の技術〕

連続電気亜鉛めっき等の電気めっき装置における通電ロ
ールは、所定の通電性のほかに、強酸性液であるめっき
浴（通常ｐＨ１〜２）に対する腐食抵抗や、めっき浴中
を連続通過する被めっき鋼板（通板材）との接触に耐え
る摩耗抵抗を備えていることが必要である。

また、通電ロールは、使用中、被めっき鋼板と同じく陰
極となり、その胴部表面にも亜鉛等のめっき金属がめっ
きされるので、その付着しためっき金属を胴部表面から
除去しなければならない。

胴部表面にめっき金属が付着したままめっき操業を行う
と、これに当接する被めっき鋼板の表面に疵が付き、め
っき品質が損なわれるからである。

その付着しためっき金属の除去処理は、胴部表面に砥石
等を摺り付けることにより行われるので、胴部表面は砥
石等の摺接に対する耐研磨摩耗性をも備えていることが
要求される。

従来、この電気めっき用通電ロールとして、その胴部が
、ニッケル基合金「ハステロイＣ」、または高ニツケル
ステンレス鋼であるＳＵＳ　　３１６等の合金からなる
ものが賞月されている。

〔解決しようとする問題点〕

しかるに、上記従来の通電ロールは、耐食性、耐摩耗性
等に一長一短を有し、またその胴部表面に付着しためっ
き金属の除去処理に問題がある。

すなわち、ニッケル基合金「ノ１ステロイＣ」を胴部材
料とする通電ロールは、耐食性の点では全く問題がない
反面、硬度がＨｓ２５〜３０程度と低く、耐摩耗性が十
分でないため、胴部表面、特に被めっき鋼板エッヂの当
接部分に疵が付き易い。

その疵は被めっき鋼板表面に転写され、めっき品質低下
の原因となる。加えて、その胴部表面は著しくめっき金
属が付着し易く、それを除去するには胴部表面に絶えず
砥石等を強く摺り付けていなければならないため、胴部
表面が疵付き易く、かつ摩耗し易い。

一方、５ｔＪＳ　　３１６ステンレス鋼を胴部材料とｔ
　ル１ｌｌｌ　！ロールについても、硬度がＨｓ２０〜
２５程度と低く、耐摩耗性に乏しいうえに、胴部表面に
めっき金属が付着し易いという点で、上記／’ｔステロ
イＣからなる通電ロールと同様の問題があり、これに加
えてめっき浴に対する腐食抵抗性の点にも問題が残され
ている。

このため、従来の通電ロールは、ロール胴部表面の損耗
・劣化の進みが速く、短期間、例えば約１カ月の周期で
、胴部表面を修復するだめの研だ加工を必要としており
、従って頻繁なロール取替と、そのための操業中断を余
１義なくされると共に、ロールの再研磨加工に多大のコ
スト負担を強いられている。

本発明は上述の問題点を解決するための、改良された電
気めっき用通電ロール合金を提供しようとするものであ
る。

〔問題点を解決するための手段および作用〕本発明の電
気めっき用通電ロール合金は、Ｃ：０．２〜３％、Ｓｉ
：０．５〜５％、Ｍｎ　：　２％以下、Ｃｒ：２０〜３
５％、Ｍ　ｏ　：　２〜１０％、不純物であるＦｅ：１
０％以下、残部実質的にＮｉからなり、必要に応じて更
にＷ：６％以下を含有する成分組成を有する。

本発明合金からなる通電ロールは、めっき浴に対するす
ぐれた腐食抵抗を有すると共に、その腐食環境における
摩耗抵抗（以下、「耐腐食摩耗性」とも言う）にすぐれ
ている。しかも、その胴部表面にめっき金属が付着して
も、胴部表面に対する付着力が弱いので、砥石等により
容易に除去することができ、従って砥石等による胴部表
面の疵・摩損の発生も極めて少ない。

なお、電気めっき用通電ロールの耐食性、耐腐食摩耗性
およびその表面に付着するめっき金属の剥離除去の難易
性は、表面に関する問題であるから、ロール胴部の全体
を本発明合金で形成する必要はない。すなわち、ロール
胴部の芯体となる円筒体を他種材料で形成し、その表面
に、例えば肉盛溶接により、本発明合金からなる被覆層
（表層部）を形成することにより通電ロールに仕上げる
こともできる。本発明合金の成分組成は、かかる点をも
考慮して定められたものである。

本発明合金の成分限定理由は次のとおりである。

Ｃ：０．２〜３％ Ｃの存在は、耐食性の点から好ましくないが、反面Ｃｒ
、Ｗ等と結合し炭化物を形成することにより硬度を高め
、耐摩耗性の改善に寄与する。本発明では、耐食性につ
いては、Ｃｒ　、、Ｗ　、Ｍ　ｏ等で確保することとし
、耐摩耗性の点から、Ｃ量を少なくとも０．２％含有す
ることとする。ｃｌの増加に伴って硬度が増し、耐摩耗
性の向上をみるが、３％を越えると、その効果は飽和し
、加えて材質の脆化に伴って溶接性が悪化し、溶接肉盛
時の割れ発生傾向が大きくなる。従って、３％を上限と
する。

Ｓｉ：０．５〜５％ Ｓｉは脱酸元素であるが、本発明においては、脱酸のみ
ならず、硬度および耐食性の改善のために添加される。

この効果を得るには、少なくとも０．５％を必要とする
。但し、５％を越えると、硬化能はほぼ飽和し、また溶
接時の割れ発生傾向が大きくなるので、５％を上限とす
る。

Ｍｎ：２％以下 Ｍｎは脱酸・脱硫作用を有する元素であり、その量は２
％までで十分である。

Ｃｒ：２０〜３５％ Ｃｒは、クロムカーバイトとして基地中に分散析出する
ことにより、耐摩耗性を大きく高める。

また、Ｃｒは、めっき液に対する腐食溶解速度が小さく
、かつＣｏ、Ｎｉ、Ｆｅ等と共にマトリックスを構成し
、緻密で強固な保護皮膜を形成することにより不働態化
をもたらす。この効果を得るには、少なくとも２０％の
Ｃｒを必要とする。Ｃｒ量の増加に伴ってその効果は増
大するが、３５％を越えると、材質が脆化し、溶接性に
問題が生じるので、３５％を上限とする。

Ｍｏ＝２〜１０％ ＭｏはＣｒと同様にめっき液に対する腐食溶解速度の小
さい元素であり、耐食性の改善に著効を奏する。この効
果は２％からあられれ、含有量の増加に伴って増大する
が、１０％を越えると、脆化が生じ、溶接性が悪化する
。よって、２〜１０％とする。

Ｗ：６％以下 Ｗは、前記Ｃｒ、Ｍｏと同様にめっき液に対する耐食性
の改善効果を有する。加えて、Ｃｒと同じように炭化物
を形成し°ぐｌ”−！“入を高め、摩耗抵抗の改善に寄
与する。但し、添加量が６％を越えると、合金が脆化す
るので、６％を上限とすべきであり、好ましくは、０．
５〜６％である。

Ｆｅ：１０％以下 Ｆｅは、本発明合金の必要成分ではなく、１０％までの
混在が許容される不純分元素である。１０％を許容上限
値とするのは、それを越えると、Ｆｅ−Ｃｒ等の金属間
化合物が析出し、耐食性が低下するほか、通電ロールと
しての実使用において、胴部表面に対するめっき金属の
付着力が強くなり、その剥離除去が困難となるからであ
る。なお、Ｆｅが不純物として、混在量が厳しく制限さ
れる場合は、溶解原料の選別および精錬工程でのＦｅ分
の除去等のために製造コストの増加を伴うが、本発明合
金においては、Ｆｅはそれ程、有害な存在ではなり、１
０％もの比較的多量の混在が許されるので、経済的に有
利である。

Ｎｉ：残部 Ｎｉは本発明合金の基本成分であり、マトリ・ノクスを
オーステナイト組織として安定化すると共に、その硬度
を高める。また、Ｎｉは、イオン化傾向が貴であり、腐
食性皮膜は緻密で安定性に冨むので、すぐれた不働態化
能を有しており、めっき液に対するすぐれた腐食抵抗を
もたらす。

更に、Ｎｉを基本成分とする本発明合金の重要な点は、
通電ロールとして良好な通電性を有していると同時に、
胴部表面の被めっき性が低く、その表面にめっき金属が
付着しても、付着力が弱く剥離し易い、ということであ
る。従って、付着しためっき金属を除去するための砥石
等の摺り付けに起因するロール胴部表面の疵・摩損が効
果的に軽減されるという利点を有している。

ところで、電気めっき用通電ロールは、第１図に示すよ
うに、ロール胴部をなす中空円筒体（１０）と、その両
端に嵌着された給電部材を兼ねる軸部材（２０）とを基
本構成部材とする。なお、（３１）は冷却水流路であっ
て、胴部の中空孔内に、これと同心円状に嵌装された筒
体（３０）によって胴部内側に画成され、軸部材（２０
）に穿設された流路（２１）と連通している。

本発明合金を通電ロール材料として適用する場合、図示
のように、胴部の表層部（１２）のみを本発明合金で形
成すれば十分であり、その方が経済的でもある。このよ
うな多層構造の胴部（１０）を形成するには、胴部芯体
（１１）として、適当な他種材料（例えば、ＳＵＳ　　
３０４等のステンレス鋼、３３５Ｃ等の炭素鋼等）から
なる円筒状鋳造品または塑性加工品を準備し、その外周
面に、溶接肉盛法あるいは溶射法等の被覆層形成法を適
用して本発明合金からなる表層部（１２）を適当な層厚
（例えば、１〜１０１１１）に形成すればよい。また、
別法として、本発明合金からなるスリーブ（中空筒体）
を、鋳造または塑性加工等により製作し、これを胴部芯
体（１１）に坑底め、その他の方法で嵌着一体化する方
法、または遠心力鋳造法を利用し、本発明合金からなる
中空円筒体を鋳造し、ついでその中空孔内に他種材料を
鋳造して二層構造のロール胴部を形成する方法を用いる
こともできる。

〔実施例〕

第１表に示す成分組成を有する各合金について、腐食試
験、腐食９耗試験、溶接性試験を行うと共に、硬度、め
っき金属密着強度を測定し、同表右欄に示す結果を得た
。

表中、賦香（階）１〜１２は本発明例、ｌｌｈ　１０１
〜１１０は比較例である。比較例１１ｈ１０１〜１１０
のうち、患１０１は従来材であるＳＵＳ　　３１６相当
、寛１０２は従来材である「ハステロイＣ」相当の例で
あり、１ｋ１０３〜１１０は、本発明合金に類似する成
分組成を有しているが、いずれかの元素の含有量（表中
、下線付）が本発明の規定からはずれている例である。

各測定および試験条件は次ぎのとおりである。

（１）硬度測定 ショア硬さ計により供試材の表面硬さを測定。

〔■〕めっき金属付着強度の測定 （イ）めっき層の形成 板状試片（２０ｍ　Ｘ　３０＋ｍ）　（Ｔ　）の表面を
湿式研磨（＃１０００）　した後、第２図に示すように
リード線（２）を接続すると共に、被めっき面（Ａ）（
２０ｍ×２０１１）を残して樹脂でマスキングし、これ
を陰極とし、亜鉛板を陽極として亜鉛めっきを行う。

めっき液組成：　２０ｇ　／　Ｉ！　ＨｚＳ　Ｏい　１
００ｇ／βＮ　ａ　ｚＳ　００１５０ｇ　／　ｊ！　Ｚ
　ｎ　Ｓ　Ｏｔ（液温５０℃）、電流密度：５０Ａ／ｄ
ｍ、電極間距離：３０＋ｕ（一定）、通電時間；５０分
。

（ロ）めっき層剥離試験 上記めっきの後、被めっき面に、エポキシ樹脂を介して
、第３図に示すようにＬ字状ステンレス鋼板片（板ｒ￥
２ｍｍ）（Ｐ）を接着し、１２０”ＣＸ１時間の硬化処
理を施す。ついで、引張試験機にて、Ｌ字状鋼板片（Ｐ
）の突片（Ｐｌ）と、試験片（Ｔ）の裏面に予め接合し
ていた支持棒（Ｂ）とをチャッキングして破断させ、め
っき層の剥離状況を目視観察し、破断荷重とめっき層の
剥離面積とから、めっき付着強度（ｋｇ　／　ｃａ　）
を求める。

ＣＩ）腐食試験 試験片（２０’Ｘ３０ＬＸ　５　’、　ｗ）を、硫酸酸
性腐食液である亜鉛めっき液中に７日間浸漬した後、試
験片の腐食減量（ｇ／ｍｈ）を測定する。

めっき液組成：２０ｇ／ｊ！Ｈ２ＳＯい］、００ｇ／ｍ
ｌ！Ｎ　ａ　２５０４．１５０　ｇ　／　ｌＺ　ｎ　Ｓ
　Ｏａ、液温＃５０℃ （１’Ｖ）腐食摩耗試験 丸棒状試験片（１５φＸ　１００Ｌ、　＋ｕ）を、亜鉛
めっき液中、３００ｒｐｍで回転させながら、その表面
に相手材として５ＧＰ５０を２　ｋｇの荷重で押付け、
７日間の連続負荷後の摩耗による試験片の重量減少を測
定する。各供試材の摩耗減量は、比較何階１０１（Ｓ　
Ｕ　Ｓ　　３１６相当）の摩耗減量を１００とする重量
比で表した。

めっき液組成：２０ｇ／βＨ２ＳＯ，，１００ｇ／ＩＮ
ａｚＳＯａ、１５０　ｇ／１２　ＺｎＳＯ４液温：５０
℃ （Ｖ）溶接性試験 各供試合金からなる棒状フィラーメタル（断面４龍ψ、
長さ２００〜２５０關）を用い、ＴＩＧ溶接法により、
平板状基材（ＳＵＳ３０４相当材、予熱温度６００°Ｃ
）の表面に肉盛溶接を行い、ビード長さ１００龍、ビー
ド幅２０龍の肉盛層を形成した。

上記肉盛溶接後、その基材を、ビードの長手方向に２０
１ｍの間隔をおいて、合計５個所でビード長手方向に対
し直角方向に切断し、肉盛層の切断端面における割れの
有無を液体浸透探傷試験により判定し５．溶接性の良否
を評価した。表中、「溶接性」欄の「○」は割れ無し、
「×」は割れ有り、を意味する。

第１表に示すとおり、本発明例は、従来材である５ＵＳ
３１６材（賦香１０１）や「ハステロイＣ」（賦香１０
２）に比し、めっき金属の付着強度が小さく、その剥離
性が良好であること、および硬度と摩耗減量との総合比
較から、約３倍以上の摩耗抵抗を有していることがわか
る。また、耐食性は、従来材であるＳＵＳ　　３１６材
と同等以上であれば通電ロールとして問題はないが、本
発明例の腐食減量はＳＵＳ　　３１６材（賦香１０１）
に比し、ごくわずかであり、耐食性も十分に備えている
ことがわかる。

なお、本発明合金に類する成分組成を有する比較例隘１
０３〜１１０についてみると、Ｃｒ量が不足する隘１０
３では硬さおよび耐摩耗性が低く、逆に過剰のＣｒを含
む１１ｈ１０４では、溶接性が悪く、しかもＣｒ量の多
い割には硬度の向上効果がわずかであり、また（Ｊｌの
不足するＮｃｔ１０５では、硬度が低く、摩耗抵抗が不
足しており、一方過剰のＣ量を含む陽１０６では溶接性
が悪くなっており、いずれも本発明例に及ばない。更に
、Ｍ　ａ　ｉｌが不足するＩＶｈ１０７は耐食性が低く
、逆にＭｏを過剰に含む１１ｈ１０８では溶接性に問題
があり、またＳｉを過剰に含む１１ｈ１０９およびＷを
過剰に含む隘１１０はともに溶接性が悪い点で、いずれ
の比較例も本発明例に及ばない。

〔発明の効果〕

本発明の通電ロール合金は、めっき液の腐食環境におけ
る耐食性、耐腐食摩耗性にすぐれていることに加えて、
被ぬ−、き性が低く、めっき金属の付着強度が小さい。

本発明合金からなる表層部を有する電気めっき用通電ロ
ールは、めっき液による腐食、および被めっき鋼板の接
触による腐食摩耗量が少なく、かつ表面に付着しためっ
き金属を除去するための砥石等の摺り付けに起因する疵
・摩損の発生も軽微であるので、長期にわたって平滑美
麗な表面状態が保持される。従って、従来のような頻繁
なロール取替の煩わしさやロール発生のための研磨加工
に要する費用が大幅に軽減されると共に、安定した連続
めっき操業が維持され、しかもめっき製品の品質向上・
安定化の効果が得られる。

なお、本発明合金は、前記例示の亜鉛めっきに限られず
、錫めっき、ニッケルめっき等、各種の電気めっき用通
電ロール合金として有用であり、更には溶融めっきにお
いて、被めっき鋼板をめっき浴中に通板させる案内ロー
ルであるジンクロール等の材料としても有用である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明合金にて胴部表層部を形成する場合の
通電ロールの層構造の例を示す一部切欠正面図、第２図
ＣＩ）および（ＩＩ）は実施例関係の試験片の形態を示
す斜視説明図である。 １０：ロール胴部、１１：胴部芯体、１２：胴部表層部
、Ｔ：試験片。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｃ：０．２〜３％、Ｓｉ：０．５〜５％、Ｍｎ：
   ２％以下、Ｃｒ：２０〜３５％、Ｍｏ：２〜１０％、不
   純物であるＦｅ：１０％以下、残部実質的にＮｉからな
   る電気めっき用通電ロール合金。
2. （２）Ｃ：０．２〜３％、Ｓｉ：０．５〜５％、Ｍｎ：
   ２％以下、Ｃｒ：２０〜３５％、Ｍｏ：２〜１０％、Ｗ
   ：６％以下、不純物であるＦｅ：１０％以下、残部実質
   的にＮｉからなる電気めっき用通電ロール合金。