JPH10265923A - メッキ浴中機材及び製造法 - Google Patents
メッキ浴中機材及び製造法Info
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Abstract
溶融亜鉛メッキ製品品質の向上。 【解決手段】 ステンレス鋼を窒化し、表面に窒化物層
及び窒素の拡散層を形成させたシンクロール、サポート
ロール、軸受け等の溶融亜鉛メッキ浴に接する機材。ス
テンレス鋼からなる溶融亜鉛メッキ浴に接する機材をシ
アン塩、シアン酸塩、炭酸塩等を含む塩浴で窒化処理、
あるいはアンモニア、窒素を含む雰囲気中で加熱処理し
該機材表面に窒化層を形成させる。 【効果】
Description
を製造する工程において、溶融亜鉛メッキ浴に触れる機
材及びその製造方法に関するものである。
鉛メッキ浴に浸漬して鋼板表面に亜鉛あるいは亜鉛合金
をメッキする設備において、溶融亜鉛メッキ浴に触れる
材料は、鉄、セラミック、ステンレス鋼等が用いられて
きたが、セラミックは耐侵食性は優れるが脆い、鉄、ス
テンレス鋼等の金属系は強度等機械的性質は優れるが溶
融亜鉛メッキ浴に侵食される等の欠点を有していた。
つ鋼板の通板方向を下向きから上向きに変えるために使
用するシンクロールは鋼板による摩耗、溶融亜鉛メッキ
浴による侵食、これに伴い溶融亜鉛メッキ鋼板の表面性
状の悪化等の問題があった。
ニッケルとコバルト他を含む自溶性合金とコバルトを含
むタングステン炭化物の何れかの被膜を溶射にて付与す
る方法、濡れ性が極めて小さい酸化物系セラミックを溶
射被膜として用いる方法、窒化珪素、サイアロンの被膜
を溶射で得る方法等(特開平4―254571、6―2
28724など)がある。
技術には下記のような問題点があった。
コバルトを含むタングステン炭化物等は溶融亜鉛メッキ
浴の亜鉛と反応して変質する。コバルト、ニッケルはメ
タリックな状態で被膜中に存在するため亜鉛と合金を作
り脱落し、被膜自体が崩壊する。
で付着させて得る被膜は、気泡を多く含み、被膜強度が
低く、剥離しやすい。また溶射被膜と基材との結合力が
弱いので、耐摩耗性が悪い、耐熱衝撃性に弱い等の欠陥
を有していた。
製作工程が複雑であり、コストが高くなる。
決するためになされたもので、その要旨は以下の通りで
ある。
いことから、ステンレス鋼からなり、その表面にステン
レス鋼を構成する元素の窒化層及び窒素の拡散層を有す
ることを特徴とするシンクロール、サポートロール、軸
受け等の溶融亜鉛メッキ浴中機材。
ール、サポートロール、軸受け等の溶融亜鉛メッキ浴中
機材を作成し、シアン塩、シアン酸塩、炭酸塩等を含む
塩浴で窒化処理、又はアンモニアもしくは窒素を含む雰
囲気中で加熱処理し該機材表面に窒化層及び拡散層を形
成させることを特徴とする溶融亜鉛メッキ浴中機材の製
造方法。
0.1重量%以上で使用することを特徴とする(1)の
溶融亜鉛メッキ浴中機材。
はSUS316Lであることを特徴とする(1)の溶融
亜鉛メッキ浴中機材。
はSUS316Lであることを特徴とする(2)の溶融
亜鉛メッキ浴中機材の製造方法。
称しているものは、シンンロール、サポートロール、軸
受け、メッキ浴タンク、スナウト等溶融亜鉛メッキ浴に
接する全ての機材(機器を含む)である。また溶融亜鉛
メッキ浴とは、溶融した亜鉛を主体にしたメッキ浴で亜
鉛の他にAl、Si等を含み、不可避成分として、たと
えば鉄を若干含んでいる溶融金属浴である。
中機材の表面部を深さ方向に切断し拡大した模式図であ
る。該機材の最表面1直下に窒化層2が存在し、その下
に窒素の拡散層3が存在し、さらに基材4となる。なお
基材はステンレス鋼である。
窒化物であり、Cr、Ni、Fe等の窒化物である。窒
素の拡散層は、ステンレス鋼基材に窒素が拡散し、一部
析出物、一部固溶した状態の部分である。
く、該機材と合金層を作り剥離離脱するようなことはな
い。さらに、窒化層、あるいは窒素拡散層中の窒素は、
溶融亜鉛メッキ浴中のAlと機材表面で下記のように反
応し窒化Al(AlN)を最表面に形成する。AlNは
一般の窒化物と同じように溶融亜鉛メッキ浴とは極めて
濡れ難く、該機材と合金層を作り剥離離脱するようなこ
とはない。
該機材中には窒素拡散層中に自由に動き得る窒素が存在
する。該機材中の窒素が表面に出たとき、溶融亜鉛メッ
キ浴中のAlと出合い、AlNを表面で形成する。Al
Nは溶融亜鉛メッキ浴、機材には溶解しないから表面で
保護層を形成する。
に形成した窒化層(図1に示す窒化層2)が破壊されて
剥離しても、AlNの保護層が形成されるという自己修
復能力があることである。さらにAlNの保護層は被膜
形成の経過からして、基材に密着していることである。
層3中から)基材表面(界面)に到達した時点で、溶融
亜鉛メッキ浴中のAlと反応しAlNを形成するからミ
クロな基材の凹凸に沿い被膜が形成され、密着性が良く
なるのである。
なるステンレス鋼表面で形成されるので密着性が良く、
熱衝撃に強い。従って、溶融亜鉛メッキ浴に挿入するに
当たって、溶射の場合と異なり、予熱するなどの処置は
全くいらない。
n、Znを必ず含み、Al、Mg、Si、Pb、Sb
の内1種あるいは2種以上を含む組成である。なお、溶
融亜鉛メッキ浴には、鋼板等から混入するFe、Mn等
の不可避成分が、含まれるのは当然である。
は、例えば約0.2重量%Pb、0.1から0.2重
量%Al、残部Zn及び不可避成分からなる組成、
0.1から0.3重量%Al、若干のSb,Mg,残部
Zn及び不可避成分からなる組成、4から5重量%A
l、若干のSb,Mg,残部Zn及び不可避成分からな
る組成、55重量%Al、1.6重量%Si、残部Z
n及び不可避成分からなる組成等である。前記は亜鉛
―アルミニウム合金メッキ浴とも呼ばれるが、本発明で
は、溶融亜鉛メッキ浴の一つとして扱う。なお、前記に
記す溶融亜鉛メッキ浴の例は、本発明の溶融亜鉛メッキ
浴の例であって、本発明を限定するものではない。
以上とするのは、該機材中の窒素(N)と溶融亜鉛メッ
キ浴中のAlがA1N形成に必要なAlを確保するため
であり、溶融亜鉛メッキ浴中のAl含有量が0.1重量
%未満では、修復が不十分であったからである。
0.1重量%未満でも、該窒化機材は良好な耐蝕性を示
すが、窒化層の破壊が起こると、修復が不十分である。
上限は本発明の主旨とするAlと窒素の出合で安定な窒
化Al(A1N:セラミックス)を形成すると云う点か
らAl:100%(溶融Alメッキ浴)でも有効である
が、Alは融点が660℃と高く、基材の熱変形、拡散
層の破壊、すなわち拡散層に存在する窒素が基材内部に
熱拡散して低濃度になる等の問題が生じる、従って、Z
n―Al合金メッキ浴の場合でも、Alは70重量%が
限度である。
溶融亜鉛メッキ浴中に各種金属板を5時間及び168時
間(7日間)浸漬し、板厚の変化の様子を比較した結果
である。板厚が増加しているのは、合金層の増加による
ものである。又板厚が減少しているのは溶損によるもの
である。なお、窒化は塩浴で行った。
は、表1に示すように、鋼自体で比較的安定であること
及びこれに窒化するとさらに安定になることである。特
にSUS316及びSUS316Lは板厚変化が少なく
優れている。なお、窒化チタン(セラミックス)板は極
めて安定であった。
に加熱し、窒素:95%、アンモニア:5%の雰囲気ガ
スを通し、30分保持した。この試験板をAlを重量で
55%含む600℃の溶融亜鉛メッキ浴中に5時間浸漬
したところ、何等の外観的変化は認められず、その板厚
変化もなかった。
シアン酸塩及び炭酸塩を主体とする溶融塩浴あるいは、
窒素ガス、アンモニアガス等を含むガス法で行われる。
溶融塩としては、例えばシアン化カリウム、シアン酸カ
リウム及び炭酸ナトリウム塩を主体とする溶融塩浴で5
00〜600℃で10分〜3時間程度機材を浸漬して行
われる。この溶融塩浴には若干の黄血塩等を含むことが
ある。
ム、シアン化ナトリウム等、シアン酸塩としては、シア
ン酸カリウム、シアン酸ナトリウム等、炭酸塩として
は、炭酸カリウム、炭酸ナトリウム等が挙げられる。ま
た炭酸塩の代替として、食塩、塩化カリウム等を用いる
こともある。
℃,ガス圧50〜80mmHg、1時間〜数日行われ
る。あるいは窒素及び/又はアンモニアガス中で圧力:
1〜10kg/cm2、温度800〜1400℃で、数
時間行われる。
び/又窒素ガスを用い、500〜1400℃位の温度に
保持することであり、機材の酸化を抑制するために水素
ガスを導入することや、全く不活性なアルゴンガス、ヘ
リウムガスを導入することは何等差し支えない。
テンレス鋼を構成する元素の窒化物を形成し、その下
(内部)に窒素の拡散層を形成することである。なお、
本発明は、窒化方法を特定するものではなく、塩浴法、
ガス法何れでも差し支えない。
は、Cr系ステンレス鋼、Cr―Ni系ステンレス鋼を
指し、Cr含有量が12%以上の合金鋼を指す。Cr、
Ni以外にMo、W、V等を含有することもあるのは当
然である。JISで表せば、JIS―G―4304、同
4305、同4306、同4307、同4308、同4
309、JIS―G―5121に相当する材料である。
メッキ浴中機器を窒化するだけで、所期の目的を達成で
きるものであり、窒化処理による形状の変化、寸法の変
化、表面粗さの変化等を殆ど考慮せずに基材を作成する
ことができ、製造上も極めて有利である。
の機材に適用できるものであり、限定するものでない
が、代表的には、サポートロール、シンクロール、これ
らの軸受け、ポット等が挙げられる。
メッキ浴用の長さ:1500mm、径:300mmのサ
ポートロールを作成した。なお、サポートロールと称す
る機器は図2に示す溶融亜鉛メッキ鋼板製造設備の溶融
亜鉛メッキ浴部の一つの機材である。このサポートロー
ルをシアン化カリウム:15重量%、シアン酸カリウ
ム:15重量%、炭酸ナトリウム:70重量%を混合し
溶融した塩浴中で、580℃、90分の処理を行った。
ールを図2に示す溶融亜鉛メッキ浴のサポートロールと
して装着した。溶融亜鉛メッキ浴の成分はAl:0.2
重量%、Fe:0.1重量%で残部は亜鉛であった。運
転状態の溶融亜塩メッキ浴の温度は500℃であった。
が溶融状態の亜鉛と反応して浸漬期間6から12ケ月で
変質剥離するトラブルの解消、ロールへの鉄、アルミ、
亜鉛の3元合金の付着する現象も解消でき、溶融亜鉛メ
ッキ鋼板表面の欠陥が大幅に改善された。
の、予熱を行う必要がなく、均一加熱を行う等のハンド
リングが省略され、ロール交換作業が極めて簡略化され
た。
量%とした。実施例1と同様な効果が得られた。
重量%とした。なお、運転状態の温度は600℃で、溶
融亜鉛メッキ浴を分析したところ、Al:53重重%、
亜鉛:43.4重量%で他にSi、Fe等が含まれてい
た。
が溶融状態の亜鉛と反応して鉄、アルミ、亜鉛の3元合
金が付着し、鋼板に傷を付ける等の現象が解消でき、溶
融亜鉛メッキ鋼板表面の欠陥が大幅に改善された。
の、予熱を行う必要がなく、均一加熱を行う等のハンド
リングが省略され、ロール交換作業が極めて簡略化され
た。
テンレス鋼であること、窒化層及び拡散層を有すること
から溶融亜鉛メッキ浴中での耐食性に優れ、また溶射の
場合と比べ予熱等が要らず取扱い易い。また、その製造
法も容易である。
た摸式図である。
浴部を示す模式図である。
Claims (5)
- 【請求項1】 基材がステンレス鋼からなり、その表面
にステンレス鋼を構成する元素の窒化層及び窒素の拡散
層を有することを特徴とするシンクロール、サポートロ
ール、軸受け等の溶融亜鉛メッキ浴中機材。 - 【請求項2】 基材をステンレス鋼とし、シンクロー
ル、サポートロール、軸受け等の溶融亜鉛メッキ浴中機
材を作成し、シアン塩、シアン酸塩及び炭酸塩を主体と
する塩浴で窒化処理、あるいはアンモニア及び/又は窒
素を含む雰囲気中で加熱処理し該機材表面に窒化層及び
拡散層を形成させることを特徴とする溶融亜鉛メッキ浴
中機材の製造方法。 - 【請求項3】 溶融亜鉛メッキ浴のAl含有量が0.1
重量%以上で使用することを特徴とする請求項1記載の
溶融亜鉛メッキ浴中機材。 - 【請求項4】 ステンレス鋼がSUS316あるいはS
US316Lであることを特徴とする請求項1記載の溶
融亜鉛メッキ浴中機材。 - 【請求項5】 ステンレス鋼がSUS316あるいはS
US316Lであることを特徴とする請求項2記載の溶
融亜鉛メッキ浴中機材の製造方法。
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