(57)【要約】【課題】耐食性および耐剥離性に優れたコンダクタロールを、その製造方法および補修方法と併せて提供する。【解決手段】ロ−ル胴部を構成するスリーブの外側の表面の上に、該スリーブ側から順に、硬さが450Hv以上の自溶合金溶射層およびCrめっき層を設ける。補修時は、スリーブを取り外し、表面に自溶合金を溶射し、再溶融処理を施したのち、ロールの芯金に焼嵌めにて固定する。【選択図】        なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロ−ル胴部を構成するスリーブの外側の表面の上に、該スリーブ側から順に、硬さが450Hv以上の自溶合金溶射層およびCrめっき層を有することを特徴とするコンダクタロール。
【請求項２】
Crめっき層の厚みが0.05mm以上であることを特徴とする請求項１に記載のコンダクタロール。
【請求項３】
ロ−ルの芯金にスリ−ブを嵌め合わせて成るコンダクタロールの製造方法において、スリ−ブの外側の表面の上に自溶合金を溶射し、次いで再溶融処理を施したのち、該スリ−ブをロ−ルの芯金に焼き嵌めにて固定し、その後自溶合金溶射層の上にCrめっきを施すことを特徴とするコンダクタロールの製造方法。
【請求項４】
請求項３において、スリーブに板巻スリーブを用いたことを特徴とするコンダクタロールの製造方法。
【請求項５】
コンダクタロールからスリーブを取り外し、該スリーブの表面に自溶合金を溶射し、次いで再溶融処理を施したのち、ロ−ルの芯金に焼き嵌めにて固定し、その後自溶合金溶射層の上にCrめっきを施すことを特徴とするコンダクタロールの補修方法。
【請求項６】
請求項５において、スリーブに板巻スリーブを用いたことを特徴とするコンダクタロールの補修方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、電気めっきラインに代表される、冷延鋼板等の表面処理設備に用いるコンダクタロ−ルに係り、耐食性および耐剥離性に優れたコンダクタロ−ルとその製造方法および補修方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
亜鉛や錫等の電気めっきライン、例えば電気錫めっきラインを図１および２にわたって示すように、アルカリ洗浄工程ａ→ピックリング工程ｂ→めっき工程ｃおよびｄ→洗浄工程ｅ→ケミカル処理工程ｆの一連の工程における、めっき処理工程ｃおよびｄでは、めっき浴内を搬送される鋼板ｓに対して通電を行う、コンダクタロ−ル１０が複数個設置されている。このコンダクタロ−ル１０には、その寿命を長くするために、めっき液による浸食に対しての耐性、つまり耐食性に優れ、且つ耐剥離性に優れる等の条件が要求される。
【０００３】
すなわち、コンダクタロ−ルは、めっき液下にある鋼板に接触して通電を行うものであり、適切な通電を行うには、鋼板と接触するロ−ル表面がある程度の粗さを持つ必要がある。この粗さを維持するために、通常、ロ−ル表面を硬質の、つまり耐摩耗性に優れるCrめっき層で覆う。しかしながら、このCrめっき層に微小のクラックが入ることが多く、そのまま使用を継続すると、このクラックからめっき液が浸入し、Crめっき層の下地を浸食する結果、Crめっき層の剥離をまねくことになる。従って、Crめっき層の下地は、特にめっき液に対する耐食性に優れる必要がある。
【０００４】
一方、Crめっき層は、硬質ではあるものの、使用に伴い磨耗するため、所定の粗さより平滑になった場合は、再びCrめっきを施して補修することになる。このとき、再めっきに先立ち、磨耗したCr層だけでなく、一部下地であるロ−ル胴部表面も含めて研削することになる。この補修が繰り返されると、ロ−ル胴の径が次第に小さくなり、やがて高価なロ−ル胴全体を交換する必要が生じることになる。そこで、この種のコンダクタロ−ルとしては、ロ−ル胴部表層をスリ−ブで構成し、スリ−ブ交換によってロール胴全体までは更新しなくてもよい構造のロ−ルが用いられる場合が多い。
【０００５】
すなわち、図３に内部水冷方式のコンダクタロ−ルを示すように、ロ−ル軸となる芯金１は、内部に冷却水２を導入可能な所謂内部水冷構造であり、この芯金１にスリ−ブ３を嵌め合わせて成る。この他、図示しない例として、全く内部を水冷せず、中実の芯金１の表面の外側にスリーブ３を嵌め合わせて成るタイプのものもある。そして、このスリ−ブ３の材質としては、従来、ＳＳやＳＵＳ、またはハステロイ（Ni-Cr-Mo）が使用され、さらにその表面にCrめっき層４が形成されていた。
【０００６】
しかしながら、ＳＳ製のスリ−ブは、耐食性に劣るため、上記したCrめっき層に特有のクラックからの腐食液（めっき液）の浸入により、容易に穴開きを生ずるという問題があった。
【０００７】
また、ＳＵＳ製やハステロイ製のスリ−ブは、耐食性は良好なものの、硬度が十分でないため、ロ−ルと鋼板との間に異物を噛み込んだ際にスリ−ブに凹みが生じる結果、表層のCrめっき層に亀裂が入り、やがて剥離につながる場合があるほか、電気抵抗が大きいため、ロ−ル軸を支持するベアリングが加熱されて回転抵抗が増大し、回転不良になる場合がある、という問題があった。
【０００８】
一方、特許文献１には、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粒子が楕円状となるよう変形させ、かつ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粒子の脱落の問題を生じにくい皮膜層を形成した、コンダクタロ−ルが提案されている。
【０００９】
この技術によって、従来に比して耐食性の良好なコンダクタロ−ルが提供されたが、耐剥離性に若干の問題を残しており、その解決が望まれていた。特許文献１の技術では、ＷＣバインダーであるCoの溶出により、WCが剥離してしまう場合が少なくなかったからである。
【００１０】
【特許文献１】
特開平５−９６９９号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、上記した従来技術の問題を解決すべくなされたものであり、耐食性および耐剥離性に優れたコンダクタロールを、その製造方法および補修方法と併せて提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
この発明の要旨構成は、次のとおりである。
（１）ロ−ル胴部を構成するスリーブの外側の表面の上に、該スリーブ側から順に、硬さが450Hv以上の自溶合金溶射層およびCrめっき層を有することを特徴とするコンダクタロール。
【００１３】
（２）Crめっき層の厚みが0.05mm以上であることを特徴とする請求項１に記載のコンダクタロール。
【００１４】
（３）ロ−ルの芯金にスリ−ブを嵌め合わせて成るコンダクタロールの製造方法において、スリ−ブの外側の表面の上に自溶合金を溶射し、次いで再溶融処理を施したのち、該スリ−ブをロ−ルの芯金に焼き嵌めにて固定し、その後自溶合金溶射層の上にCrめっきを施すことを特徴とするコンダクタロールの製造方法。
【００１５】
（４）上記（３）において、スリーブに板巻スリーブを用いたことを特徴とするコンダクタロールの製造方法。
【００１６】
（５）コンダクタロールからスリーブを取り外し、該スリーブの表面に自溶合金を溶射し、次いで再溶融処理を施したのち、ロ−ルの芯金に焼き嵌めにて固定し、その後自溶合金溶射層の上にCrめっきを施すことを特徴とするコンダクタロールの補修方法。
【００１７】
（６）上記（５）において、スリーブに板巻スリーブを用いたことを特徴とするコンダクタロールの補修方法。
【００１８】
【発明の実施の形態】
この発明のコンダクタロールは、例えば図３に示した内部水冷式のコンダクタロールにおいて、図４に示すように、そのスリーブ３の外側の表面の上に、該スリーブ側から順に、硬さが450Hv以上の自溶合金溶射層５およびCrめっき層４を有するところに特徴がある。
【００１９】
すなわち、Crめっき層の下地として、硬さが450Hv以上の自溶合金溶射層を設けることによって、ロ−ルと鋼板との間に異物を噛み込んだ際にスリ−ブが容易に凹むことがないため、該凹みに起因したCrめっき層の剥離を回避することができる。また、Crめっき層特有のクラックからめっき液の浸入があっても、下地が耐食性を有することから、下地腐食に起因したCrめっき層の剥離も防ぐことができる。
【００２０】
ここで、自溶合金溶射層とは、自溶合金、すなわちNiベースでCr,Ｂ,Siの成分を含有する合金による溶射層である。具体的には、Cr：10.0〜16.0質量％、Ｂ：2.5〜4.0質量％、Si：3.0〜4.0質量％、残部実質的にNiから成る。Ｂ,Siを添加することで融点を1000℃近くに低減し、これを溶融させることで不純物、酸化物を表面に浮上させ、緻密な皮膜をロールのスリーブ表面の外側に溶射にて形成する。ここで、その硬さが450Hv以上であることが肝要である。なぜなら、450Hv未満であると異物等がかみ込んだ際に凹んで、さらにその上のCrめっき層が剥離する可能性が大きくなるからである。尚、Hvの値は、Hv 0.3（荷重2.942Ｎ）、所謂マイクロヴィッカースとして測定する。
【００２１】
なお、かような自溶合金溶射層は、後述する製造方法又は補修方法によって、有利に得ることができる。
また、厚みは、0.2mm〜1.2mmであることが好ましい。すなわち、0.2mm未満では、再Crめっきによるロール補修に先だつ研削時に、自溶合金溶射層よりさらに内側のスリーブが部分的に露出してしまい、自溶合金の溶射のやり直しの必要が生ずるおそれが大きくなり、一方、1.2mmを超えると溶融時に酸化物等が表面まで浮上しきれず皮膜内にとどまって硬さや耐剥離性が十分でない欠陥部分の元になってしまうからである。
【００２２】
一方、Crめっき層は、コンダクタロールの使用環境、つまり腐食および磨耗に晒される環境下において、上記した自溶合金溶射層によって剥離が抑制されるので、上記した特許文献１に記載されたＷＣを添加した溶射層と比較して、表面粗さの低下（平滑化）の進行が遅く、耐剥離性に優れるため、ロール寿命の延長に極めて有効である。
【００２３】
なお、Crめっき層の厚みは、0.05mm以上であることが好ましい。なぜなら、0.05mm未満では、Crめっき層の表面凹凸の凹部においてピンホール等が発生し、Crめっき層を貫通して、やがてCrめっき層の剥離につながる場合があるからである。
【００２４】
また、Crめっき層の表面粗さは、JIS B0601-1994に規定する算術平均粗さRaで2.5〜5.5μｍの範囲にあることが、上述した通電ロールの機能を確保する上で有利である。従って、表面粗さがRaで2.5μｍ未満になると、再めっき処理を行うことになる。尚、ここでいうRaは、JIS B0651-1996に準拠し、触針の呼び寸法が２μｍ、円錐のテーパ角度が60゜の触針式表面粗さ測定器を用い、カットオフ値を0.8mm、基準長さを４mmとして、ロール胴長方向に測定した値を表す。
【００２５】
次に、この発明のコンダクタロールを製造するための方法について、詳しく説明する。
まず、ロールの芯金にスリ−ブを嵌め合わせるのに先立ち、該スリーブの表面に自溶合金を溶射し、次いで再溶融処理を施して、自溶合金溶射層を形成する。ここで、自溶合金には上記した合金を用いることができ、それを、好ましくはガスプラズマ溶射法で平均粒子速度350ｍ／ｓ〜800ｍ／ｓの条件で溶射する。350ｍ／ｓ未満であるとポーラスな皮膜となり、再溶融処理しても緻密にならず、800ｍ／ｓを超えると皮膜中の残留応力の影響で再溶融時に皮膜が割れて剥離してしまう場合がある。
【００２６】
上記の溶射後には、再溶融処理を施し、組織を緻密化することが肝要である。この再溶融処理としては、高周波誘導加熱にて1000〜1100℃の温度で10分溶融処理するのが好ましい。
【００２７】
かくして自溶合金溶射層を形成したスリーブは、ロ−ルの芯金に焼き嵌めにて固定し、その後自溶合金溶射層の上にCrめっきを施す。ここでのめっき条件としては、めっき液は通常のサージェント浴を用い、温度は40〜60℃、電流密度は30Ａ／dm2〜40Ａ／dm2とするのが好ましい。
【００２８】
なお、長期間の使用により何度も再めっきをやり直した結果、下地である自溶合金溶射層の一部が研削されるに至ったコンダクタロールを補修するには、まずコンダクタロールからスリーブを取り外し、スリーブの表面に自溶合金を溶射し、次いで再溶融処理を施しておく。ここでの溶射および再溶融条件は、上記したとおりである。次に、自溶合金を溶射して補修後のスリーブをロ−ルの芯金に焼き嵌めにて固定し、その後自溶合金溶射層上にCrめっきを施せばよい。再溶融処理時、スリーブが加熱されるだけであるため、芯金の方は、熱による変形や材質の変化などの心配は一切ない。
【００２９】
ここで、スリーブには、一般構造用圧延鋼材ＳＳや溶接鋼材ＳＭ等を円筒状に加工して溶接した板巻スリーブを用いれば十分である。また、スリーブを複数所持しておき、あるスリーブを抜き出してきたときに、すぐさま予め自溶合金の溶射を完了しておいた、交換用の別のスリーブを芯金に焼き嵌めるようにすることも本発明の範囲に入り、こうすることで、コンダクタロールの補修時間を短縮し、電気めっきラインの稼働率を高めるようにしてもよい。抜き出したスリーブの内径が、芯金の外径と嵌め合いが合わなくなった場合、適宜、めっきや肉盛、研削や研磨を施して適正な嵌め合いに調整することも本発明の範囲に入る。
【００３０】
【実施例】
図５に示す構造および仕様のロール回転試験機を制作し、そのコンダクタロールの芯金１の外側の表面の上に、表１に従って形成したスリーブ３を焼き嵌めにて固定し、JIS Ｓ４５Ｃ製のSnめっき液に浸漬したロール６との接触下に回転させた。このときの回転数は500rpmとし、面圧は３MPaとした。
【００３１】
ここで、Snめっき液に浸漬したロール６は、１日毎に表面を研磨してSnめっき層を除去した。一方、コンダクタロールのCrめっき層の表面粗さはRaで3.0±0.5μｍの範囲に維持した。また、用いた自溶合金および溶射条件は下記の通りである。
記
自溶合金
Cr：16.0質量％
Ｂ： 4.0質量％
Si： 4.0質量％
残部実質的にNi
溶射条件
ガスプラズマ溶射
平均粒子速度500ｍ／ｓ
【００３２】
以上の実験を１週間にわたって行って、コンダクタロールのCrめっき層の表面粗さ保持率（耐剥離性）を調査した。その結果を、表１に併記するように、発明例であるNo.２、８および10は、表面粗さ保持率が95％と高く、まためっき剥離もなく、しかもベアリング発熱もなかった。尚、ここにいう表面粗さ保持率とは、実験前のRaで、実験後のRaを割り算し、100を掛けた値である。
【００３３】
【表１】
2004176158.tif 000002
【００３４】
【表２】
2004176158.tif 000003
【００３５】
次に、表１および表２に示した被膜を平板上に形成して、その平板をSnめっき液中に２ケ月の期間にわたり浸漬したところ、No.１はCrめっき層が短期間（２週間）で剥離し、No.６はＷＣの溶出によるピンホールがみられた。
【００３６】
以上の試験結果に基づいて、表１のNo.１、２、６、８および10の仕様に従って、図４に示したコンダクタロールを作製した。なお、ロール外径は254mm、軸長は1260 mm、そしてスリーブの内径は230mm、外径は252mmφとし、このスリーブ表面に1.0mmの厚さで自溶合金溶射層を、ガスプラズマ溶射法で、平均粒子速度500ｍ／ｓの条件にて、形成した。その後、スリーブをロールの芯金に焼き嵌めし、ついで自溶合金溶射層上にCrめっき層を形成し、その表面をRaで3.0±0.5μｍに仕上げた。
【００３７】
このコンダクタロールを、図１ないし２に示した錫の電気めっきラインにおけるコンダクタロール１０に適用した。該ラインにおいて、通板速度：400ｍ／minの操業を連続して行ったところ、No.１の仕様のコンダクタロールは、２ケ月にてCrめっき層に剥離が発生し、No.６の仕様のコンダクタロールでも、ＷＣバインダーであるCoの溶出のために５ケ月の寿命であった。これらに対して、No.２の仕様のコンダクタロールは、12ケ月とNo.１の約４倍の寿命が得られ、No.８の仕様のコンダクタロールにおいては、16ケ月、No.10の仕様のコンダクタロールにおいては、20ケ月とNo.６の約３〜４倍の寿命が得られた。
【００３８】
【発明の効果】
この発明によれば、電気めっきラインに代表される冷延鋼板等の表面処理設備に用いるコンダクタロ−ルについて、優れた耐食性および耐剥離性を得ることができる。また、この発明にかかる補修方法によって、耐食性および耐剥離性に優れたコンダクタロ−ルの性能を長期間にわたり維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】錫の電気めっきラインを示す図である。
【図２】錫の電気めっきラインを示す図である。
【図３】従来のコンダクタロ−ルの構造を示す図である。
【図４】この発明のコンダクタロ−ルの構造を示す図である。
【図５】性能評価に使用したロール回転試験機を示す図である。
【符号の説明】
１  芯金
２  冷却水
３  スリーブ
４  Crめっき層
５  自溶合金溶射層
６  Snめっき液に浸漬したロール
【図１】
2004176158.tif 000004
【図２】
2004176158.tif 000005
【図３】
2004176158.tif 000006
【図４】
2004176158.tif 000007
【図５】
2004176158.tif 000008