(57)【要約】【課題】耐酸性に優れ、長期間にわたって安定した通電性が得られる鋼材酸洗用電極を提供することである。【解決手段】一般に高耐食性ステンレス鋼として使用されているＳＵＳ３１６Ｌをベースとして、耐酸性を劣化させる成分であるＭｎを添加しないようにするとともに、いずれも耐酸性を高める成分であるＣｒ、Ｎｉ、Ｍｏの含有量を増やして、Ｃｒを２２〜２４％、Ｎｉを２４〜２６％、Ｍｏを５〜６％含有させることにより、耐酸性を大幅に向上させ、長期間にわたって安定した通電性が得られるようにしたのである。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼材の電解酸洗処理に使用される鋼材酸洗用電極において、質量％で、Ｃを０．０３％以下、Ｓｉを１％以下、Ｃｒを２２〜２４％、Ｎｉを２４〜２６％、Ｍｏを５〜６％含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなるステンレス鋼で形成されていることを特徴とする鋼材酸洗用電極。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼材の電解酸洗処理に使用される電極に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
鋼線材や鋼帯等の鋼材の表面に連続的にめっきを施す工程では、めっき処理の前に、鋼材を酸洗してその表面のスケール（酸化皮膜）を除去している。この酸洗処理の一つとして、電解酸洗がある。電解酸洗は、硫酸や塩酸等の電解液中に浸漬した鋼材に通電することにより、化学酸洗よりも短時間でスケール除去ができるようにしたものである。
【０００３】
上記電解酸洗処理には、電源を鋼材とこれに対向する電極に接続する直接通電方式と、鋼材に対向させて配置した陽極と陰極に電源を接続することにより間接的に鋼材に電流が流れるようにする間接通電方式とがある。いずれの通電方式においても、電解液に浸漬した状態で使用する電極の材質は耐食性とコストを考慮して選定されるが、一般に、陽極となる電極には、アノード反応による溶解が生じにくい白金族金属やその酸化物で被覆したチタン等が使用される。一方、カソード反応が起こる陰極には、陽極材料に比べて安価なステンレス鋼を使用することが多く、その中でも耐食性に優れたＳＵＳ３１６系のものがよく使用される（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
しかしながら、上記ステンレス鋼で形成した従来の陰極電極は、電気化学的な溶解は生じないものの、電解液である酸により腐食されて質量が徐々に減少することは避けられない。電解酸洗において電極の質量が減少すると、電解槽内の電気抵抗が大きくなって通電状態が悪化するため、温度や電圧が上昇して電解能力が低下する。そして、電解能力の低下が進むと、スケールやスマット（汚れ）が十分に除去されず、次工程でめっきが付着しにくくなる等、鋼材の表面品質や生産性に悪影響を及ぼすようになる。このため、通常は、電解能力低下による品質不良の発生や生産性の低下を防止するために頻繁に電極交換を行っており、電極寿命が短いことが問題となっている。
【特許文献１】特開昭６４−４５００号公報（第５頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の課題は、耐酸性に優れ、長期間にわたって安定した通電性が得られる鋼材酸洗用電極を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するために、本発明は、鋼材の電解酸洗処理に使用される鋼材酸洗用電極を、質量％で、Ｃを０．０３％以下、Ｓｉを１％以下、Ｃｒを２２〜２４％、Ｎｉを２４〜２６％、Ｍｏを５〜６％含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなるステンレス鋼で形成するようにした。
【０００７】
すなわち、一般に高耐食性ステンレス鋼として使用されているＳＵＳ３１６Ｌ（質量％で、Ｃを０．０３％以下、Ｓｉを１％以下、Ｍｎを２％以下、Ｃｒを１６〜１８％、Ｎｉを１２〜１５％、Ｍｏを２〜３％含有するもの）をベースとして、耐酸性を劣化させる成分であるＭｎを添加しないようにするとともに、耐酸性を高める成分であるＣｒ、Ｎｉ、Ｍｏの含有量をそれぞれ上記の範囲まで増加させることにより、耐酸性の向上を図ったのである。また、これらの耐酸性を高める成分の上限値は、材料コストの抑制を考慮して決定した。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の鋼材酸洗用電極は、従来より使用されている高耐食性ステンレス鋼（ＳＵＳ３１６Ｌ）よりも耐酸性を向上させたものであるから、酸による腐食減量の速度が遅く、長期間にわたって安定した通電性が得られる。従って、この電極を使用した電解酸洗処理では、電極交換の周期、すなわち電極寿命が長く、処理コストの低減を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図面に基づき、本発明の実施形態を説明する。図１は、実施形態の鋼材酸洗用電極を陰極板１に使用した電解酸洗装置の概略を示す。この電解酸洗装置は、鋼線材Ａを対象とする間接通電方式のもので、電解液２を満たした電解槽３内に、図中の矢印の方向に走行する鋼線材Ａに対向させて陰極板１および陽極板４を配置し、これらの各電極板１、４に電源５を接続して、間接的に鋼線材Ａに電流が流れるようにしている。鋼線材Ａは、直径が０．７〜２．５ｍｍのもので、熱処理（パテンティング）工程からこの装置に供給され、電解酸洗後はめっき処理工程に送られる。なお、この装置では、複数の鋼線材Ａを電解槽３に並列に通して同時に処理できるようになっている。
【００１０】
前記電解液２は、濃度が２５〜３０％、温度が４０〜５０℃の濃硫酸であり、貯液槽６からポンプ７で送り配管８を通して電解槽３へ送られ、電解槽３から戻り配管９を通って貯液槽６に戻るようになっている。
【００１１】
前記各電極板１、４は、それぞれ電流密度が３０〜４０ｍＡ／ｃｍ2になるように、電源５から整流器１０を介して電流を流される。なお、この装置では、２枚の陽極板４と１枚の陰極板１とで１組の極板列を構成しており、各極板列は一辺が約１０００ｍｍの矩形状となっている。
【００１２】
また、前記陰極板１は、質量％で、Ｃを０．０３％以下、Ｓｉを１％以下、Ｃｒを２２〜２４％、Ｎｉを２４〜２６％、Ｍｏを５〜６％含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなるステンレス鋼で形成されている。一方、陽極板４は、酸化イリジウムコーティングを施したチタンで形成されている。
【００１３】
この電解酸洗装置は、上記の構成であり、酸洗処理を行うときは、各電極板１、４に電流を流して、鋼線材Ａの陰極板１と対向する部分をプラスに、陽極板４と対向する部分をマイナスに帯電させ、間接的に鋼線材Ａに通電する。これにより、鋼線材Ａのプラスに帯電した部分では、アノード反応が起きて素地やスケールが電解液２中に溶解し、マイナスに帯電した部分では、大量に発生する水素ガスがスケールを剥離させるので、化学酸洗よりも短時間で効率よくスケールを除去できる。
【００１４】
ここで、陰極板１は、従来の代表的な高耐食性ステンレス鋼であるＳＵＳ３１６Ｌに比べて、耐酸性を劣化させる成分であるＭｎを含まず、耐酸性を高める成分であるＣｒ、Ｎｉ、Ｍｏの含有量が多いステンレス鋼で形成されており、極めて高い耐酸性を有しているので、電解液２による腐食減量の速度が遅く、長期間にわたって安定した通電性が得られる。
【００１５】
次に、この陰極板の性能を確認するために、以下の実験を行った。実験は、まず、この陰極板の素材としたステンレス鋼（実施例）のほかに、一般に耐酸性に優れているとされる複数の比較材を準備し、非通電状態および通電状態で耐硫酸試験を行って質量減量を比較した。比較材は、ＳＵＳ３１６Ｌ（比較例１）、鉛（比較例２）および下記の組成（数値は質量％）の２種類のＮｉ−Ｃｒ−Ｍｏ合金（比較例３、４）である。
（比較例３） C≦0.015、Si≦0.08、Cr：19.0、Mo：19.0、Ni：Balance
（比較例４） C≦0.015、Si≦0.018、Cr：20〜22.5、Mo：12.5〜14.6、Ni：Balance
【００１６】
表１および表２は、それぞれ非通電状態および通電状態での試験条件（試験液の組成）と各実験材の質量減量を示す。これらの表から、通電の有無や試験液の組成によらず、実施例のステンレス鋼が各比較例よりも質量減量が少なく、最も耐酸性に優れていることがわかる。
【００１７】
【表１】
2005320600.tif 000002
【００１８】
【表２】
2005320600.tif 000003
【００１９】
次に、前述した電解酸洗装置において実施形態の陰極板を３ヶ月間使用してその質量減量を測定したところ、０．３％しか減量しておらず、この陰極板の耐酸性が極めて高く、電極寿命が長いことが確認された。
【００２０】
なお、本発明の電極は、実施形態のような鋼線材を対象とする間接通電方式の電解酸洗装置の陰極に限らず、直接通電方式の装置において鋼材を陽極とする場合の陰極にも適用できる。また、通電方式によらず、鋼帯を対象とする電解酸洗装置の陰極にも、もちろん適用できる。一方、本発明を電解酸洗装置の陽極に適用すれば、従来の陽極材料を用いる場合に比べて、多少電極寿命が短くはなっても、大幅に材料コストを削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】実施形態の鋼材酸洗用電極を陰極に使用した電解酸洗装置の概略図
【符号の説明】
【００２２】
１  陰極板
２  電解液
３  電解槽
４  陽極板
５  電源
６  貯液槽
７  ポンプ
８、９  配管
１０  整流器
【図１】
2005320600.tif 000004