JP2982944B2 - 溶融亜鉛めっき浴用浸漬部材 - Google Patents
溶融亜鉛めっき浴用浸漬部材Info
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Description
して使用される部材、より詳しくは亜鉛めっき鋼板の製
造設備にあって、亜鉛あるいは亜鉛−アルミニウム合金
めっき浴中で用いられるシンクロール、サポートロール
等の部材に関する。すなわち、これらの部材の表面に溶
融亜鉛と反応しにくく、ぬれにくいセラミックスを溶射
するに際し、下層コーティングとして溶融亜鉛合金の侵
食を防止し、セラミックスと金属との接合を増強するこ
とのできる溶射材料を溶射して2層構造の皮膜が形成さ
れた浸漬部材とすることを特徴とする。
主として連続溶融亜鉛めっき法が採用されている。連続
溶融亜鉛めっき法の主要な工程は次の通りである。すな
わち、表面を清浄化された鋼帯がアルミニウムを0.1
〜0.2%含有する溶融亜鉛合金槽中に浸漬され、浴中
のシンクロールによって進行方向が転換され、サポート
ロール、ワイピングノズルなどを経由し、加熱炉に送ら
れて合金化処理された後、常温まで冷却される。
溶融亜鉛が浸漬部材を侵食し、また、アルミニウムを含
有する溶融亜鉛中を鋼帯が通過する際、鋼帯から溶融亜
鉛へ鉄が溶出し、シンクロール表面にFeAlあるいは
FeZn系の固相金属間化合物(付着金属層あるいはド
ロスと呼ぶ)を形成する。この付着合金層は硬く強固に
付着しているため、特に高級めっき鋼板において鋼帯の
表面品質を低下させることになる。
び同部材への亜鉛合金の付着防止に関して、シンクロー
ルやサポートロールの表面に特定の材料を溶射すること
が提案されている。表面溶射の役割は、一つは亜鉛合金
による部材表面の侵食防止であり、もう一つは該部材表
面における付着合金層の形成(ドロス付着)を防止する
ことである。例えば、特開平4−116147号公報で
はCr3 C2 ,WC,TiC,TiB2 ,CrB2 ,Z
rB2 などの非酸化物セラミックスとCo,Crなどを
混合したサーメット溶射材料が、また特開平5−788
01号公報では部材表面にAlを22%以上含むFe−
Al合金層を形成するための溶射材料が、さらに特開平
5−106011号公報ではAl2 O3 −TiO2 擬2
元系金属酸化物の溶射材料がそれぞれ提案されている。
セラミックスは、例えば特開平5−106011に開示
の溶射材のように、耐溶融亜鉛侵食性、耐亜鉛合金付着
性とも優れるが、機械強度が低いため、実ロールに溶射
して使用すると、溶射皮膜にクラックや剥離が生ずるこ
とが多く、保護皮膜として不適当である。
ミックスと同様に密着性と機械強度に乏しく、これの改
善のために金属成分の添加が不可欠となる。例えば特開
平4−116147の溶射材料はCo、Crなどを混合
したサーメット材料であるが、亜鉛合金の侵食があり、
表面にドロスの付着がある。
Alはドロスとほぼ同じ成分でドロスの付着が著しく、
また特開平5−33113では、非酸化性セラミックス
にFe−Alを0.1〜20%添加した溶射材料が示さ
れており、Alを添加すると亜鉛の拡散速度が低下し、
Al添加効果が大きいと強調しているが、一方酸化物セ
ラミックスは金属とのマッチングが悪いので、酸化物セ
ラミックスにAlを添加することによりもたらされる効
果は乏しいと指摘している。
の性能要求としては、(1)耐溶融亜鉛合金侵食性、
(2)耐ドロス付着性、(3)緻密性および(4)機械
強度である。
特性を備える材料であるが、セラミックスは靭性が小さ
く、金属溶射皮膜に比べて気孔率が大きく、またセラミ
ックスは基材金属表面との界面における拡散が容易では
なく、接合力が小さく、金属溶射皮膜に比べて使用中に
皮膜の剥離の恐れがあるので、前述のような提案がなさ
れているが、前記溶射皮膜の性能要件を充分満足する溶
射材料が開発されていない。
成された溶射皮膜を有し、該皮膜が耐溶融亜鉛合金侵食
性、耐ドロス付着性ともに優れていて、かつ緻密性およ
び十分な機械強度をもち耐剥離性を備えたものであるよ
うな亜鉛めっき浴用浸漬部材を提供することにある。
成すべく研究を進めた結果、セラミックス系溶射皮膜の
長所を利用し、その欠点は2層コーティングを行うこと
により、すなわち金属部材表面に(Fex Aly 金属間
化合物+酸化物セラミックス)サーメットを溶射し、そ
の上にさらにサーメット中のセラミックスと同種類のセ
ラミックスを溶射するようにすれば除くことができ、耐
溶融亜鉛合金侵食性および耐亜鉛合金付着性も優れると
共に耐剥離性にも優れた溶射皮膜を持つ浸漬用部材が得
られることを見いだし本発明に到達した。コーティング
の厚みは下層80〜120μm、上層40〜80μmが
適切である。
き浴中に浸漬して使用される表面に溶射皮膜が施された
部材であって、Fex Aly 金属間化合物と酸化物セラ
ミックスとの混合物からなる溶射用粉末材料を部材表面
に直接溶射して形成したサーメット層と、さらにその上
に該サーメット中に含まれるものと同種類のセラミック
スからなる溶射用粉末材料を溶射して形成したセラミッ
クス層とからなる2層構造の耐剥離性皮膜が部材表面に
形成されていることを特徴とする耐溶融亜鉛合金侵食性
および耐亜鉛合金付着性に優れた溶融亜鉛めっき浴用浸
漬部材を提供することであり;第2に、前記サーメット
層のFex Aly 金属間化合物がx=1〜3、y=1〜
5に相当する金属間化合物であり、混合される酸化物セ
ラミックスの添加量が金属間化合物と酸化物セラミック
スとの合計量を基準として5〜70重量%である上記の
部材を提供することであり(ただし、上記Fex Aly
においてFeとAl間の結合は金属間化合物でなければ
ならない。Fe−Al間の単純な合金結合は耐Zn侵食
性が低く、保護皮膜として不適である。FeAl金属間
化合物の組成はFe3 Al、FeAl2 、Fe3 A
l5 、FeAl8 (x=1〜3、y=1〜5)などがあ
るが、最も耐Zn侵食性が強いのはFeAl2 、Fe3
Al5 である。);第3に、前記酸化物セラミックスが
Al2 O3 、安定化もしくは部分安定化したZrO2 、
Cr2 O3 、ZrSiO4 およびスピネル(Al2 O3
・MgO)のうちから選ばれる1種以上である上記第1
または第2に記載の部材を提供することである。
皮膜はセラミックスと金属との接合が改善されており、
皮膜の下層として溶射された(FeAl2 +酸化物セラ
ミックス)は優れた耐亜鉛侵食性があるので、たとえ上
層のセラミックス皮膜の緻密性が低くて亜鉛が浸透して
も基材が侵食されない保護効果があり、被溶射材と同等
の膨脹係数を持つ皮膜が形成されるように調整できると
いう特徴がある。なお下層サーメット中に添加するセラ
ミックス量を5〜70%としたのは、5%未満の場合は
セラミックスの体積率が小さすぎ、70%を越える場合
はセラミックスの体積率が大きすぎて、結合層効果に乏
しくなるので5〜70%とした。
て共通に用いられた実験装置の模式断面図である。この
図を参照して以下説明する。
た炉体8の底部に設けられた台6に載置されたるつぼ4
内に貯えられた溶融亜鉛−0.1%アルミニウム合金5
中に、回転軸9に直結保持された棒状試料(SUS40
3製、径20mm、長さ275mm)が窓7を有する軟鉄製
円筒3内で回転するようにし、上記棒状試料に厚さ0.
1〜0.15mmのサーメット層の(FeAl2 80wt%
+Al2 O3 20wt%)皮膜を溶射し、その上にAl2
O3 のセラミックス層を溶射した溶射サンプル2を用意
し、炉内にセットした後、炉内を460〜550℃の水
素−窒素雰囲気に調整して浸漬実験を行った。
試料の溶射皮膜は溶融亜鉛と反応しにくく、極めて安定
度の高いものであることが確認された。
メット層として(FeAl2 80wt% +ZrO2 20wt
% )皮膜を、またその上にZrO2 のセラミックス層を
溶射した以外は、実施例1と同じ要領で浸漬実験を行っ
たところ、結果は同様に2週間後にも異常が認められな
かった。
にWC−Coのサーメット層を溶射した溶射サンプルを
実施例1の要領に従い浸漬実験を行った。結果は溶射サ
ンプル全面にドロスが付着していた。
にコバルト基合金+Al2 O3 のサーメット層を溶射
し、さらにその上にZrO2 のセラミックス層を溶射し
た溶射サンプルを用いて実施例1の要領に従い浸漬実験
を行った。供試された溶射サンプル上の皮膜を調べたと
ころ、浴中の亜鉛による侵食がSUS母材にまで及んで
いることが判明した。
果を表1にまとめて示す。
板用亜鉛メッキ浴の浴中で使用されるサポートロール駆
動軸(スピンドル)に実施例1と同様のサーメット層
(FeAl2 80wt% +Al2 O3 20wt% )およびセ
ラミックス層(Al2 O3 )の2層構造からなる表面被
覆を溶射により形成した。この部材を用いて自動車外板
に亜鉛メッキを施工した結果次の効果が確認された。 (1)ドロス巻き付きによりサポートロールの回転ブレ
が生じるのを有効に防止できた。 (2)スピンドルに巻き付いたドロスの除去作業が不要
となった。 (3)従来、SUS403材を使用した場合、ドロスが
付着すると再使用不能で、母材として短命であったが、
本発明の方法に従って2層構造の溶射皮膜を形成すると
溶射皮膜を再生して再使用することが可能となり合金の
寿命が延びた。
と同様に、サーメット層として(FeAl2 80wt% +
ZrO2 20wt% )皮膜をその上のセラミックス層とし
てZrO2 を形成した以外は実施例3と同様のことを行
い、実施例3の場合と同様の効果が得られることを確認
した。
を備えた浸漬部材では、溶射皮膜が下層はサーメット
層、上層はサーメット層に含まれるセラミックスと同種
類のセラミックス層という2層皮膜であるので、たとえ
セラミックス層の緻密性が低くて亜鉛が浸透しても基材
が侵されることがなく、耐溶融亜鉛侵食性および耐亜鉛
合金付着性と共に耐剥離性があり部材への優れた保護効
果を有している。
用いられた浸漬実験装置の模式断面図である。
Claims (3)
- 【請求項1】 溶融亜鉛めっき浴中に浸漬して使用され
る表面に溶射皮膜が施された部材であって、FexAl
y金属間化合物と酸化物セラミックスとの混合物からな
る溶射用粉末材料を部材表面に直接溶射して形成したサ
ーメット層と、さらにその上に該サーメット層中に含ま
れるものと同種類の酸化物セラミックスからなる溶射用
粉末材料を溶射して形成したセラミックス層とからなる
2層構造の耐剥離性皮膜が部材表面に形成されているこ
とを特徴とする耐溶融亜鉛金属侵食性および耐亜鉛合金
付着性に優れた溶融亜鉛めっき浴用浸漬部材。 - 【請求項2】 前記サーメット層のFexAly金属間
化合物がx=1〜3、y=1〜5に相当する金属間化合
物であり、混合される酸化物セラミックスの添加量が金
属間化合物と酸化物セラミックスとの合計量を基準とし
て5〜70重量%である請求項1記載の部材。 - 【請求項3】 前記酸化物セラミックスがAl2O3、
安定化もしくは部分安定化したZrO2、Cr2O3、
ZrSiO4およびスピネル(Al2O3・MgO)の
うちから選ばれる1種以上である請求項1または2記載
の部材。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7022257A JP2982944B2 (ja) | 1995-01-17 | 1995-01-17 | 溶融亜鉛めっき浴用浸漬部材 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7022257A JP2982944B2 (ja) | 1995-01-17 | 1995-01-17 | 溶融亜鉛めっき浴用浸漬部材 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08199329A JPH08199329A (ja) | 1996-08-06 |
JP2982944B2 true JP2982944B2 (ja) | 1999-11-29 |
Family
ID=12077729
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP7022257A Expired - Fee Related JP2982944B2 (ja) | 1995-01-17 | 1995-01-17 | 溶融亜鉛めっき浴用浸漬部材 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2982944B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH10306362A (ja) * | 1997-04-28 | 1998-11-17 | Nippon Steel Hardfacing Co Ltd | 溶融金属に対する耐食性および耐剥離性が優れた複合溶射皮膜を形成した溶融金属浴用部材 |
JP6763441B2 (ja) * | 2016-12-21 | 2020-09-30 | Agc株式会社 | 金属間化合物溶射被膜の形成方法、前記溶射被膜、前記溶射被膜を有する金属製品の製造方法、およびガラス搬送用ロール |
-
1995
- 1995-01-17 JP JP7022257A patent/JP2982944B2/ja not_active Expired - Fee Related
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JPH08199329A (ja) | 1996-08-06 |
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