(57)【要約】【課題】連続溶融金属めっき設備の浸漬ロール等浴用部材に関し、溶融亜鉛等溶融金属に浸漬して溶融金属による侵食を防ぐと共に被覆表面へのドロス付着を防止できるようにするための溶射材料を提供する。【解決手段】ホウ素化物と炭化物を混合した材料からなり、金属成分を含まない溶射材料とする。前記ホウ化物は、ＭｏＢ、Ｍｏ２Ｂ、ＣｒＢ、Ｃｒ２Ｂのいずれか１種以上、前記炭化物は、Ｃｒ３Ｃ２、Ｃｒ２３Ｃ６、ＷＣ、Ｗ２Ｃのいずれか１種以上から成り、前記ホウ化物の割合は１０〜９０ｗｔ％とする。この材料による被覆層の下層にサーメット被膜を施し接着力を高め、あるいは上層に他の酸化物層を形成して耐ドロス付着性を高めることもできる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホウ化物と炭化物を混合した材料からなり、金属成分を含まない溶射材料であることを特徴とする耐溶融金属侵食性に優れる溶射材料。
【請求項２】
前記ホウ化物はＭｏＢ、Ｍｏ２Ｂ、ＣｒＢ，Ｃｒ２Ｂのいずれか１種以上からなり、前記炭化物はＣｒ３Ｃ２、Ｃｒ２３Ｃ６、ＷＣ，Ｗ２Ｃのいずれか１種以上からなる溶射材料であることを特徴とする請求項１記載の耐溶融金属侵食性に優れる溶射材料。
【請求項３】
前記ホウ化物は１０ｗｔ％〜９０ｗｔ％とし、残部が炭化物からなる溶射材料であることを特徴とする請求項１または２に記載の耐溶融金属侵食性に優れる溶射材料。
【請求項４】
請求項１〜３に記載の前記溶射材料によって被覆された溶融金属浴用部材であることを特徴とする溶融金属浴用部材。
【請求項５】
前記溶融金属浴用部材がシンクロールまたはサポートロールであることを特徴とする請求項４記載の溶融金属浴用部材。
【請求項６】
前記溶射材料による被膜層を下層とし、上層に酸化物被膜層を施した浴用部材であることを特徴とする請求項４または５記載の溶融金属浴用部材。
【請求項７】
前記溶融金属浴が、融点７００℃以下の溶融亜鉛浴、溶融亜鉛−アルミニウム合金浴、溶融アルミニウム−錫合金浴および溶融アルミニウム−珪素合金浴のいずれかであることを特徴とする請求項４〜６記載の溶融金属浴用部材。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鋼板の亜鉛めっきなどの溶融金属連続めっき設備の溶融金属浴中に浸漬される当該設備用のシンクロール、サポートロール、軸受け、スピンドル等の溶融金属浴用部材および該浴用部材の被覆に使用される溶射材料に関する。
【０００２】
【従来の技術】
鉄鋼材に対する溶融金属めっきは、通常、溶融亜鉛、溶融亜鉛−アルミニウム合金、溶融アルミニウム−錫合金、溶融アルミニウム−シリコン合金等の融点が７００℃以下の溶融非鉄金属によって行われる。
鋼板の溶融金属めっきの場合、その溶融金属連続めっき設備ラインは一般に前処理工程、めっき処理工程および仕上げ工程から構成されており、めっき処理工程には、図１に示されているように、溶融金属浴１を保持するめっき槽２が備えられ、溶融金属浴１に被めっき材３が、連続的に浸漬されるようにされている。このめっき槽２はシンクロール４やサポートロール５など被めっき材３を支持するロール類を具備し、これらのロール類は常時溶融金属に浸漬され、且つ矢印で示す方向に移動する被めっき材３と接触するなど厳しい条件下にあり、特に耐食性や浴中の浮遊ドロス付着に対する対策を必要としている。
溶融金属は、金属に対する侵食性が高く、且つ表面張力が低く、粘度も低いため、ロールなど相手材のマイクロクラックや気孔に侵入する。
【０００３】
したがって、上記シンクロール４やサポートロール５などの浸漬ロールには、その素材として一般に、ＳＣＨ−１３などのステンレス系鋼材料または鋳鉄が用いられているが、溶融金属による著しい侵食を受け、あるいはロール胴部にドロス等の金属酸化物または合金析出物が付着し、短期間でロール胴部に面荒れが発生する。このロール表面の面荒れは被めっき材３である鋼板に押し傷として転写され、鋼板の品質を著しく低下させる。
【０００４】
そのため、ロール部材そのものの改良あるいはロール母材上に被覆層を形成して溶融金属による侵食あるいはロール表面へのドロス付着を防止しようとして従来から以下のような提案がなされている。
（１）ロール母材材質の改良
（２）自溶性合金溶射（特許文献１参照）
（３）サーメット溶射および肉盛（特許文献２および特許文献３参照）
【０００５】
【特許文献１】
特公平２−５５５０２号公報
【特許文献２】
特公昭５８−３７３８６号公報
【特許文献３】
特許第２５５３９３７号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記（１）についてはロールと溶融金属が金属合金同士であるため、十分な耐食性を得ることは困難である。
前記（２）については、特公平２−５５５０２号公報（特許文献１）のように、Ｃｏ、ＮｉあるいはＦｅ基の自溶性合金を母材上に溶射して緻密な耐食性被膜層を形成させたものがあり、実使用例も多く、ある程度の改善効果がみられるものの、被膜の成分であるＣｏ、Ｎｉ金属やそれらの合金等の耐食性はなお不十分である。
【０００７】
また、前記（３）については、特公昭５８−３７３８６号公報（特許文献２）のように、金属とタングステンカーバイドやクロムカーバイドからなるサーメット溶射材料が提案され、また実用化されている。またさらに特許第２５５３９３７号公報（特許文献３）のように、前記のサーメット材にさらにホウ化物や酸化物を混合した組成物のサーメット溶射材料も提案されている。
タングステンカーバイドサーメットの例として、ＷＣ−Ｃｏ溶射による浴用部材、ＷＣ−ＢＮ−Ｃｏ溶射による部材等が知られているが、いずれも十分な緻密さを得るために添加したＣｏ等の金属成分を含んでおり、これらの金属成分が優先的に溶融金属の侵食を受けるため、ＷＣやホウ化物がもつ本来の優れた耐食性が十分に発揮されていない。
さらに、６００℃以上の溶融金属浴でタングステンカーバイドやホウ化モリブデン等のサーメット被膜を浴用部材に適用した場合では、被膜層の表面から酸化が進行し溶融金属が被膜中に容易に浸入し、母材を侵食してしまう。
【０００８】
したがって、本発明の目的は、母材表面に、サーメット被膜のように金属成分を含むことなく、緻密な炭化物、ホウ化物被覆を形成することにより、溶融亜鉛、溶融亜鉛−アルミニウム、溶融アルミニウム等溶融金属による侵食を防ぐと共に、被覆表面へのドロス付着を防ぐことのできる浴用部材特にシンクロールのための溶射材料を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的達成のため、本発明は、第１に、ホウ化物と炭化物を混合した材料からなり、金属成分を含まない溶射材料であることを特徴とする耐溶融金属侵食性に優れる溶射材料、第２に、前記ホウ化物はＭｏＢ、Ｍｏ２Ｂ、ＣｒＢ，Ｃｒ２Ｂのいずれか１種以上からなり、前記炭化物はＣｒ３Ｃ２、Ｃｒ２３Ｃ６、ＷＣ、Ｗ２Ｃのいずれか１種以上からなる溶射材料であることを特徴とする前記第１に記載の耐溶融金属侵食性に優れる溶射材料、第３に、前記ホウ化物は１０ｗｔ％〜９０ｗｔ％とし、残部が炭化物からなる溶射材料であることを特徴とする前記第１または第２に記載の耐溶融金属侵食性に優れる溶射材料、第４に、前記第１〜第３に記載の前記溶射材料によって被覆された溶融金属浴用部材であることを特徴とする溶融金属浴用部材、第５に、前記溶融金属浴用部材がシンクロールまたはサポートロールであることを特徴とする前記第４に記載の溶融金属浴用部材、第６に、前記溶射材料による被膜層を下層とし、上層に酸化物被膜層を施した浴用部材であることを特徴とする前記第４または第５に記載の溶融金属浴用部材、および、第７に、前記溶融金属浴が、融点７００℃以下の溶融亜鉛浴、溶融亜鉛−アルミニウム合金浴、溶融アルミニウム−錫合金浴および溶融アルミニウム−珪素合金浴のいずれかであることを特徴とする前記第４〜第６に記載の溶融金属浴用部材を提供するものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
例えば、前記シンクロールまたはサポートロールの母材胴部表面に、ＭｏＢ、Ｍｏ２Ｂ、ＣｒＢ，Ｃｒ２Ｂのいずれか１種以上のホウ化物が１０〜９０ｗｔ％で、残部がＣｒ３Ｃ２、Ｃｒ２３Ｃ６、ＷＣ、Ｗ２Ｃのいずれか１種以上の炭化物とした溶射粉末により、溶射被膜を形成させると、自溶性合金やそれらの酸化物等によるバインダーを含むことなく緻密な被覆層が形成でき、溶融亜鉛をはじめとする各種溶融金属に対し、十分な耐食性と耐酸化性を有し、且つドロス付着の防止に有効な被膜層が得られる。図２に、その浸漬ロールを示す。（ａ）はサポートロール５で、（ｂ）はシンクロール４である。
【００１１】
本発明は、シンクロールやサポートロールのような浸漬ロール等浴用部材に好適なホウ化物と炭化物からなる溶射材料について、ホウ化物量を１０〜９０ｗｔ％の範囲に限定した理由は以下の通りである。
被膜層に含まれるホウ化物が１０ｗｔ％未満では溶射時の残留応力や浴中へ使用される際に生じる熱衝撃により被膜内にクラックを生じ剥離し易くなる。また、ホウ化物が９０ｗｔ％を超えると耐酸化性の低下となる。
本発明の好ましい被覆厚さは、４０〜３００μｍである。
【００１２】
なお、実機においてめっき用鋼板から受けるロール表面の衝撃が大きい場合には、被膜の接着力をさらに向上させる必要がある。このような場合には、下層にＣｏ、Ｃｒ、Ｗ合金と酸化物からなるサーメット被膜層を施した後、本発明の溶射材料による被膜を施し、さらにその上層に酸化物被膜を施工することにより、効果的に被膜の接着力を高めることができる。
【００１３】
また、６００℃以上の特にドロス付着が多い溶融金属浴を用いる溶融金属連続めっき設備用の浴用部材に対しては、下層被膜に耐食性と耐酸化性を有する本発明被膜を適用した後、上層被膜にジルコニアを施工し、なおかつ、上層被膜のジルコニアにコロイダルシリカ等のシール剤を塗布することにより、好適にドロスの付着を抑制できる。
【００１４】
【実施例】
〔実施例１〕
図３は、棒状試料による亜鉛浴浸漬試験に用いられた試験装置の模式断面図である。図示のように、試験装置は、炉体７の内部に黒鉛るつぼ８を設置して亜鉛浴１０を満たし、ヒータ９により加熱・保温されるようにしてあり、棒状試料６を浸漬して緩やかに回転させるようにしてある。
図３の試験装置により、先端を半球状に加工したＳＵＳ  ４０３を母材とする径２０ｍｍの棒状試料１０本に、組成を変えた本発明の溶射材料粉により厚さ０．１２ｍｍの被膜層を形成した後、これを黒鉛るつぼ内において４２０℃に保った亜鉛浴中に浸漬した。
得られた浸漬結果を、表１に示した。
なお、酸化テストは、別途、６００℃のアルミ−亜鉛浴中に１００時間浸漬した結果により判定した。
【００１５】
【表１】
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【００１６】
この溶射被覆層を形成した棒状試料６は、１００時間後においても表面の付着亜鉛は容易に除去でき、除去後の被覆面は浴表面より大気に露出した部位でも酸化等は認められず、浴中部位では試験前との外観上の変化は見られなかった。なお、Ｎｏ．１とＮｏ．５の試料のＭｏ２ＢをＭｏＢに換えても同様の効果が得られ、Ｎｏ．１のＣｒ２３Ｃ６をＣｒ３Ｃ２に換えても同様の効果が得られ、また、Ｎｏ．５のＷＣをＷ２Ｃに換えても同様の効果が得られる。
試験Ｎｏ．５、６、７、８のタングステンカーバイドを利用した溶射材料によるものは、クロムカーバイドを利用したものに比べて６００℃でのアルミ、アルミ−亜鉛浴では耐酸化性に劣る傾向が見られたが、４２０℃での亜鉛浴での使用は十分可能である。また、本実施例１の溶射層の上層に酸化物層を形成したものは、ドロスの付着が少なく、耐侵食性、耐酸化性も良好であった。
【００１７】
〔実施例２〕
実施例１と同様の棒状試料について、溶融金属浴をアルミニウム、亜鉛−５５％アルミニウム合金、アルミニウム−１０％珪素合金、アルミニウム−２０％錫合金にそれぞれ変更した以外は実施例１と同様の操作により浸漬テストを行なった。
その結果、実施例１の場合と略同様に良好な結果を得ることができ、本発明による溶射被膜の耐食性、耐酸化性、耐ドロス付着性が確認された。
【００１８】
〔比較例１〕
本発明の範囲外の溶射材料粉を用いて溶射被覆を施した８試料の棒状試料を用意し、実施例１の場合と同様の操作により、これらの棒状試料を亜鉛浴に２４時間浸漬した。
酸化テストでは、別途、実施例１と同様に６００℃のアルミ−亜鉛浴中に１００時間浸漬した結果をみた。
その結果を表２に示した。
殆どの試料について、亜鉛浴への２４時間浸漬では、棒状試料の浸漬部位全面に亜鉛が固着した。上層に酸化物層を形成させ、下層に自溶性合金等の金属成分を含めた場合は、上層の酸化物層が熱影響によりクラックが生じ下層被膜の自溶性合金や金属成分と反応しドロスを生成し、母材侵食も認められた。亜鉛浴界面ではＭｏ２Ｂ試料に酸化が認められ耐酸化性が不十分であった。同様にアルミやアルミ−亜鉛等の６００℃ではＷＣ−Ｃｏも耐酸化性が不十分である。
【００１９】
【表２】
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【００２０】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明の溶射材料による被覆を施した溶融金属浴用部材では、溶融金属に対して優れた耐食性と耐酸化性を持つ被膜により部材表面が保護されているので、溶融金属による侵食を受けることがなく、ドロスの付着を抑制でき、また、浸漬ロールにあっては、ロール胴部の面荒れを防止できる。
本発明の溶射材料による被覆層は、サーメット被覆層や他の酸化物被覆層と組み合わせることによって、さらに被膜の接着力を高めることができ、また、酸化物被覆層との組合せによりドロスの完全な付着防止を図り、耐食性や耐酸化性を高めることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】連続溶融金属めっき槽の模式断面図である。
【図２】（ａ）は図１におけるサポートロールの側面図で、（ｂ）は図１におけるシンクロールの側面図である。
【図３】実施例において用いた溶融亜鉛めっき装置の模式断面図である。
【符号の説明】
１  溶融金属浴
２  めっき槽
３  被めっき材
４  シンクロール
５  サポートロール
６  棒状試料
７  炉体
８  黒鉛るつぼ
９  ヒータ
１０  亜鉛浴
【図１】
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【図２】
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【図３】
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