(57)【要約】【課題】耐食性に優れ、剥離、割れが起こりにくい溶射皮膜を備えた溶融めっき金属浴用部材を提供することを目的とする。【解決手段】ガリバリウム浴に浸漬される溶融めっき金属浴用部材であって、質量％で、Ｃｒ：１５〜１８％、Ｎｉ：３〜８％、Ｓｉ：１％以下、Ｍｎ：１％以下、Ｃ：０．１％以下、Ｃｕ：３〜５％、Ｎｂ：０．１〜０．５％、残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなる浴用部材本体と、浴用部材本体の表面に溶射される溶射皮膜と、を備えることを特徴とする溶融めっき金属浴用部材。【選択図】なし
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガリバリウム浴に浸漬される溶融めっき金属浴用部材であって、
質量％で、Ｃｒ：１５〜１８％、Ｎｉ：３〜８％、Ｓｉ：１％以下、Ｍｎ：１％以下、Ｃ：０．１％以下、Ｃｕ：３〜５％、Ｎｂ：０．１〜０．５％、残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなる浴用部材本体と、
浴用部材本体の表面に溶射される溶射皮膜と、を備えることを特徴とする溶融めっき金属浴用部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ａｌ成分を多く含有するとともに、浴温が高いガルバリウム浴に使用されるシンクロール、サポートロール等の浴中ロール、浴中ロールの軸受け、軸スリーブ等の浴中部品に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
Ａｌ成分が多く、浴温が約６００℃と高いガルバリウム合金浴に浴中ロールを浸漬し、この浴中ロールを回転動作させながら鋼板を搬送することで、鋼板に皮膜を形成する方法が知られている。ガルバリウム合金浴で用いられる浴中ロールには耐食性が求められる。耐食性に優れた浴中ロールとして、オーステナイト系ＳＵＳ（ＳＵＳ３１６Ｌ系）からなるロールが知られている。また、溶融亜鉛めっき用の浴中ロールとして、１３Ｃｒマルテンサイト系（ＳＵＳ４０３系）ロールも知られている。一方、ロール表面を保護する技術としてロール表面に溶射パウダーを吹き付け、溶射皮膜を形成する方法が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−９０４４１号公報
【特許文献２】特開平１０−２１２５５０号公報
【特許文献３】特開平１０−２１２５５１号公報
【特許文献４】特開平７−２７８７５４号公報
【特許文献５】特開平５−２３０５０５号公報
【特許文献６】特開平５−２７０９２４号公報
【特許文献７】特開平６−３４６２０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、オーステナイト系の浴中ロールは、熱膨張係数が非常に大きく、ロール表面に溶射皮膜を形成すると、溶射皮膜とロール母材との熱膨張係数差により、溶射皮膜に剥離、割れが発生する。したがって、オーステナイト系の浴中ロールには、溶射をすることができない。一方、１３Ｃｒマルテンサイト系の浴中ロールは、ロール母材と溶射皮膜との熱膨張差が小さいため、溶射しても剥離、割れなどが生じにくい。しかしながら、１３Ｃｒマルテンサイト系ロールには、ガルバリウム浴中での耐食性が悪いという欠点がある。【０００５】
そこで、本発明者は、耐食性に優れ、剥離、割れが起こりにくい溶射皮膜を備えた溶融めっき金属浴用部材を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本願発明に係る溶融めっき金属浴用部材は、（１）ガリバリウム浴に浸漬される溶融めっき金属浴用部材であって、質量％で、Ｃｒ：１５〜１７％、Ｎｉ：３〜５％、Ｓｉ：１％以下、Ｍｎ：１％以下、Ｃ：１％以下、Ｃｕ：３〜５％、Ｎｂ：０．１〜０．５％以下、残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなる浴用部材本体と、浴用部材本体の表面に溶射される溶射皮膜と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本願発明によれば、耐食性に優れ、剥離、割れが起こりにくい溶射皮膜を備えた溶融めっき金属浴用部材を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】熱間摩耗試験に用いられる試験装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１は、ガルバリウム合金浴に浸漬される浴中ロール（以下、ＧＬ浴中ロールという）の断面図である。ＧＬ浴中ロール１は、ロール本体（浴用部材本体に相当する）１０と、ロール本体１０の表面に溶射される溶射皮膜２０とを備える。ガルバリウム合金浴とは、ＪＩＳ  Ｇ３３２１に規定されるガルバリウム鋼板を製造するためのＡｌ成分を多く含むとともに、浴温が高い溶融金属浴のことである。より具体的には、Ａｌを５５％含み、残部をＺｎとする、浴温がガルバリウム合金の融点約５７０℃以上の溶融金属浴のことである。なお、ＧＬ浴中ロール１は、シンクロール、サポートロールであってもよい。
【００１０】
ロール本体１０は、質量％で、Ｃｒ：１５〜１７％、Ｎｉ：３〜５％、Ｓｉ：１％以下、Ｍｎ：１％以下、Ｃ：０．１％以下、Ｃｕ：３〜５％、Ｎｂ：０．１〜０．５％、残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなる。ロール本体１０の成分の限定理由について説明する。
【００１１】
Ｃｒが１５％未満になると、ガルバリウム合金浴中での耐食性の不足という問題が発生する。またＮｉ：３〜５％の条件下において、Ｃｒが１８％超になるとフェライト相が支配的となり靱性が低下するという問題が発生する。
【００１２】
Ｎｉが３％未満になると、ガルバリウム合金浴中での耐食性の不足いう問題が発生する。Ｎｉが５％超になるとオーステナイト相が誘起され、熱膨張係数が大きくなるという問題が発生する。
【００１３】
Ｓｉは耐熱性および強度を向上させるが、１％超になると靱性が低下するという問題が発生する。
【００１４】
Ｍｎが１％超になるとオーステナイト相を誘起するとともに、耐食性を低下させるという問題が発生する。
【００１５】
Ｃが０．１％超になるとオーステナイト相を誘起するとともに、粒界に必要以上の炭化物が析出し、耐食性が低下するという問題が発生する。
【００１６】
Ｃｕは耐食性を向上させるとともに時効効果によりＣｕ富化層が析出し、強度が向上するが３％未満ではその効果が十分でなく、５％超としても析出硬化による強度向上効果が飽和し、靱性の低下が問題となるため、５％を上限とする。
【００１７】
Ｎｂは微小量の添加によりＣ、Ｎとの化合物を生成して靱性を向上させるとともに耐食性を向上させるため０．１％以上を添加することとするが、０．５％超になるとＣｒと同様に過剰なフェライト相を誘起し、靱性が低下するという問題が発生する。
【００１８】
上述の組成を有するロール本体１０は、オーステナイト相、マルテンサイト相及びフェライト相からなる組織、或いはマルテンサイト相及びフェライト相からなる組織によって構成される。そして、上述の組織を備えたロール本体１０の熱膨張係数は１１〜１３×１０−６／Ｋである。
【００１９】
溶射皮膜１１の熱膨張係数は、一般的に６〜１０×１０−６／Ｋであるため、ロール本体１０と溶射皮膜１１との熱膨張係数差を７×１０−６／Ｋ以下に制限することにより、溶射皮膜１１の割れ及び剥離の発生を抑止することができる。
【００２０】
さらに、本発明者が確認したところ、上述の組成を有するロール本体１０は、溶射皮膜１１との熱膨張係数差が小さいことに加えて、ＳＵＳ３１６Ｌ系に準じた高い耐食性を備えていることがわかった。
【００２１】
溶射皮膜１１には浴中ロールにおいて一般的に用いられる組成の溶射用材料を広く用いることができる。例えば、ＷＣ、Ｃｒ２Ｃ３、ＣｒＢ２、ＷＢの内１種類以上の炭化物及び硼化物とＣｏ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｗ、Ｆｅ、Ｓｉの内１種類以上からなる金属または合金のサーメット溶射材料を用いることができる。
【００２２】
次に、実施例を示して本発明についてより具体的に説明する。複数銘柄の金属からなるテストピースを準備し、個々の耐食性を評価した。テストピースとして直径（Φ）３０ｍｍのロール材を使用した。比較例１ではロール材としてＳＵＳ３１６Ｌを使用した。比較例２ではロール材としてＳＵＳ３０４を使用した。比較例３ではロール材としてＳＵＳ４３１を使用した。比較例４ではロール材としてＳＵＳ４３０を使用した。比較例５ではロール材としてＳＵＳ４０３を使用した。実施例１ではロール材の組成を質量％でＣｒ：１６．５０％、Ｎｉ：４．５４％、Ｓｉ：０．５３％、Ｍｎ：０．４７％、Ｃ：０．０３％、Ｃｕ：３．３３％、Ｎｂ：０．３２％、残部をＦｅ及び不可避的不純物とした。比較例１ではロール材の組成を質量％でＣｒ：１８．０％、Ｎｉ：１２．０％、Ｓｉ：０．５％、Ｍｎ：１．０％、Ｃ：０．０３％、Ｍo：２．５％、残部をＦｅ及び不可避的不純物とした。比較例２ではロール材の組成を質量％でＣｒ：１８．０％、Ｎｉ：８．０％、Ｓｉ：０．５％、Ｍｎ：０．５％、Ｃ：０．０３％、残部をＦｅ及び不可避的不純物とした。比較例３ではロール材の組成を質量％でＣｒ：１６．０％、Ｎｉ：２．０％、Ｓｉ：０．５％、Ｍｎ：０．５％、Ｃ：０．１０％、残部をＦｅ及び不可避的不純物とした。比較例４ではロール材の組成を質量％でＣｒ：１８．０％、Ｓｉ：０．５％、Ｍｎ：０．５％、Ｃ：０．０６％、残部をＦｅ及び不可避的不純物とした。比較例５ではロール材の組成を質量％でＣｒ：１３．０％、Ｓｉ：０．５％、Ｍｎ：０．５％、Ｃ：０．０７％、残部をＦｅ及び不可避的不純物とした。
【００２３】
耐食性は、各テストピースを所定のＧＬ浴に３０日間浸漬させた後に引き上げ、減肉量を調査することで評価した。ＧＬ浴の浴温は６００℃とした。ＧＬ浴の浴成分は、質量％で、Ａｌ：５５％、Ｚｎ：４５％とした。試験結果を表１に示した。
【００２４】
【表１】
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【００２５】
表１に示すように、実施例１は、耐食性に優れるオーステナイト系のロール材（比較例１及び２）よりも更に耐食性が優れていることがわかった。
【００２６】
さらに、本発明者等は、請求項１に記載した数値範囲の意義を確認するために、当該数値範囲の内外で数値を変更した種々のサンプルを準備し、上記耐食性試験を行った。その試験結果を表２に示す。
【００２７】
【表２】
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【００２８】
また、実施例１、比較例１及び比較例５のテストピースに所定のサーメット溶射皮膜を施し、上述のＧＬ浴に浸漬させた後、引き上げ、溶射皮膜の割れを外観目視およびサンプリングによる断面ミクロ組織観察により判断した。サーメット溶射皮膜の熱膨張係数は６．９×１０−６／Ｋであった。試験結果を表３に示した。
【００２９】
【表３】
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【００３０】
表３に示すように、本実施例は溶射皮膜との熱膨張係数差が小さいため、溶射皮膜に割れが発生しなかった。一方、比較例１では、溶射皮膜との熱膨張係数差が大きいため、溶射皮膜に割れが発生した。比較例５では溶射皮膜に割れは発生しなかったが、上述の通り、耐食性が低いため素材露出部における減肉量が大きかった。
【００３１】
さらに、本発明者等は、請求項１に記載した数値範囲の意義を確認するために、当該数値範囲の内外で数値を変更した種々のサンプルを準備し、上記耐割れ性試験を行った。その試験結果を表４に示す。
【００３２】
【表４】
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【００３３】
上述のロール本体は他の溶融めっき金属浴用部品（例えば、軸受け部品、軸スリーブ）にも用いることができる。つまり、軸受け部品等を、質量％で、Ｃｒ：１５〜１７％、Ｎｉ：３〜５％、Ｓｉ：１％以下、Ｍｎ：１％以下、Ｃ：１％以下、Ｃｕ：３〜５％、Ｎｂ：０．１〜０．５％、残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなる素材によって構成し、その表面を溶射皮膜で覆ってもよい。
【符号の説明】
【００３４】
１  ＧＬ浴中ロール
１０  ロール本体
１１  溶射皮膜
【図１】
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【手続補正書】
【提出日】平成28年4月12日(2016.4.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ａｌを５５％含み、残部をＺｎとする、浴温が５７０℃以上のガリバリウム浴に浸漬されるサポートロールであって、
質量％で、Ｃｒ：１５〜１８％、Ｎｉ：３〜８％、Ｓｉ：１％以下、Ｍｎ：１％以下、Ｃ：０．１％以下、Ｃｕ：３〜５％、Ｎｂ：０．１〜０．５％、残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなるロール本体と、
前記ロール本体の表面に溶射され、熱膨張係数が６〜１０×１０−６／Ｋである溶射皮膜と、を備えることを特徴とするサポートロール。
【請求項２】
Ａｌを５５％含み、残部をＺｎとする、浴温が５７０℃以上のガリバリウム浴に浸漬されるシンクロールであって、
質量％で、Ｃｒ：１５〜１８％、Ｎｉ：３〜８％、Ｓｉ：１％以下、Ｍｎ：１％以下、Ｃ：０．１％以下、Ｃｕ：３〜５％、Ｎｂ：０．１〜０．５％、残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなるロール本体と、
前記ロール本体の表面に溶射され、熱膨張係数が６〜１０×１０−６／Ｋである溶射皮膜と、を備えることを特徴とするシンクロール。
【国際調査報告】
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