JPWO2014203834A1 - GLASS CONVEYING ROLL, PROCESS FOR PRODUCING THE SAME, AND METHOD FOR PRODUCING PLATE GLASS USING THE SAME - Google Patents
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- Re-Forming, After-Treatment, Cutting And Transporting Of Glass Products (AREA)
Abstract
金属製のロール母材表面が、セラミックス溶射皮膜で被覆された、高温で使用されることが多いガラス搬送用ロールにおいて、該セラミックス溶射皮膜からの粒子脱落、および、該セラミックス溶射皮膜自体の剥離のさらなる抑制。金属製のロール母材表面が、セラミックス溶射皮膜で被覆されたガラス搬送用ロールであって、500〜750℃の温度域における、前記ロール母材の線熱膨張係数をαsとし、前記セラミックス溶射皮膜の線熱膨張係数をαcとするとき、αs−αc≦2×10-6/℃であり、8×10-6/℃≦αc≦14×10-6/℃であり、前記セラミックス溶射皮膜の常温から750℃までの熱膨張による伸びが、0.6〜1.05%であり、前記セラミックス溶射皮膜の厚みが100〜500μmであり、前記セラミックス溶射皮膜の断面画像解析法による気孔率が2%以下であることを特徴とするガラス搬送用ロール。In a roll for glass conveyance, the surface of which is made of a metal roll and coated with a ceramic spray coating, which is often used at high temperatures, particles fall off from the ceramic spray coating, and the ceramic spray coating itself peels off. Further suppression. A glass roll having a metal roll base material coated with a ceramic spray coating, wherein the linear thermal expansion coefficient of the roll base material in the temperature range of 500 to 750 ° C. is αs, and the ceramic spray coating Αs−αc ≦ 2 × 10 −6 / ° C., 8 × 10 −6 / ° C. ≦ αc ≦ 14 × 10 −6 / ° C., and The elongation due to thermal expansion from room temperature to 750 ° C. is 0.6 to 1.05%, the thickness of the ceramic sprayed coating is 100 to 500 μm, and the porosity of the ceramic sprayed coating is 2 by the cross-sectional image analysis method. % Or less glass roll.
Description
本発明は、板ガラスの製造において高温状態のガラスを搬送するために用いられるガラス搬送用ロール、およびその製造方法、ならびにそのガラス搬送用ロールを用いた板ガラスの製造方法に関する。 The present invention relates to a glass conveying roll used for conveying glass in a high temperature state in the production of plate glass, a method for producing the same, and a method for producing plate glass using the glass conveying roll.
従来から、フロート法によって板ガラスを製造する工程では、溶融錫の上面を流れてきたガラスリボンと呼ばれる高温状態のガラスの連続した層を錫浴から引き上げるためのリフトアウトロールや、該ガラスリボンを移動させながら徐々に冷却していくためのレアロールなど多くのガラス搬送用ロールが用いられている。 Conventionally, in the process of producing plate glass by the float method, a lift-out roll for lifting a continuous layer of high-temperature glass called glass ribbon that has flowed over the top surface of molten tin from the tin bath, or moving the glass ribbon Many glass transport rolls such as rare rolls for gradually cooling while being used are used.
そこで金属からなるロール母材の表面にセラミックス溶射皮膜を被覆し、ロール母材と該セラミックス溶射皮膜との間に、下地層としてメタル層やサーメット溶射膜を設けたガラス搬送用ロールが提案されている。
例えば特許文献1には、鉄基合金のロール母材の表面にセラミックス溶射皮膜を形成するとともに、該セラミックス溶射皮膜と母材との間にサーメットからなる下地膜を設けた搬送用ロールが記載されている。
また、特許文献2には、ロール胴部の金属基材の表面にセラミックの溶射皮膜を設けるとともに、該金属基材と該セラミック溶射皮膜との間に、両者の中間の線熱膨張係数を有する金属溶射皮膜を設けたフロートガラス製造用ロールが記載されている。Therefore, a glass conveying roll has been proposed in which a ceramic spray coating is coated on the surface of a roll base material made of metal, and a metal layer or a cermet spray coating is provided as an underlayer between the roll base material and the ceramic spray coating. Yes.
For example, Patent Document 1 describes a transport roll in which a ceramic sprayed coating is formed on the surface of an iron-based alloy roll base material and a base film made of cermet is provided between the ceramic sprayed coating and the base material. ing.
Further, in
特許文献1および2のようにロールの表面をセラミックス溶射皮膜とすると、ガラス残留物や錫凝集物の付着が生じ難くなる。また、該セラミックス溶射皮膜とロール母材との間に下地膜を設けることにより線熱膨張係数の差異に起因するセラミックス溶射皮膜の剥離を抑制できる。
If the surface of the roll is made of a ceramic spray coating as in
しかしながら、ロール母材の表面上に金属またはサーメットからなる下地層を有し、その上にセラミックス溶射皮膜が積層された従来の搬送用ロールは、板ガラスの製造ラインで使用する際に、高温、少なくともロールの存在雰囲気温度が550℃以上の場合に、セラミックス溶射皮膜の表面の微細な亀裂が不可避であるため、セラミックス溶射皮膜を構成している粒子が脱落して、搬送されているガラスに付着するという不都合が生じやすい。
さらにガラスリボンの搬送工程では、搬送用ロールとリボンの摩擦による傷が発生することを防止するために、高温でしかも腐食性ガスを用いることが多く、この環境において該ロールを長期間使用するとセラミックス溶射皮膜自体が剥離することも少なくない。However, a conventional transport roll having a base layer made of metal or cermet on the surface of a roll base material and laminated with a ceramic spray coating thereon has a high temperature at least when used in a plate glass production line. When the roll atmosphere temperature is 550 ° C. or higher, fine cracks on the surface of the ceramic sprayed coating are inevitable, so the particles constituting the ceramic sprayed coating drop off and adhere to the glass being conveyed. Inconvenience is likely to occur.
Further, in the glass ribbon transport process, in order to prevent scratches due to friction between the transport roll and the ribbon, a high temperature and corrosive gas is often used. In many cases, the thermal spray coating itself peels off.
上述した従来技術における問題点を解決するため、本願出願人は、ロール母材の表面に下地層とセラミックス溶射皮膜が積層された、高温で使用されることが多いガラス搬送用ロールにおいて、該セラミックス溶射皮膜からの粒子脱落および溶射皮膜自体の剥離を抑制できるようするため、特許文献3に記載のガラス搬送用ロールを提案している。
特許文献3に記載のガラス搬送用ロールは、ロール母材の表面に、サーメットまたは金属からなる第1の溶射皮膜が設けられ、該第1の溶射皮膜上にセラミックスからなる第2の溶射皮膜が設けられたガラス搬送用ロールであって、該第2の溶射皮膜がシリカ前駆体溶液を用いて封孔処理されたものである。
特許文献3に記載のガラス搬送用ロールでは、ロール母材の表面に下地層とセラミックス溶射皮膜が積層されたガラス搬送用ロールにおける、セラミックス溶射皮膜からの粒子脱落および下地層とセラミックス表面層の界面近傍から生じるセラミックス溶射皮膜の剥離自体を格段に抑制できる。このため、搬送中のガラスへの粒子付着が生じ難く、ガラスの高品質化を実現することができる。In order to solve the above-described problems in the prior art, the applicant of the present application is to use ceramics in a roll for glass conveyance, which is often used at high temperatures, in which a base layer and a ceramic spray coating are laminated on the surface of a roll base material. In order to suppress the drop-off of particles from the sprayed coating and the peeling of the sprayed coating itself, a roll for transporting glass described in
In the glass transport roll described in
In the roll for glass conveyance described in
しかしながら、板ガラスのさらなる高品質化の要求を満たすため、ガラス搬送用ロールからのセラミックス溶射皮膜の粒子脱落、および、該セラミックス溶射皮膜の剥離のさらなる抑制が求められる。 However, in order to satisfy the demand for higher quality of the plate glass, it is required to further suppress the particle drop of the ceramic sprayed coating from the glass transport roll and the peeling of the ceramic sprayed coating.
本発明では、上記の問題を解決するため、金属製のロール母材表面が、セラミックス溶射皮膜で被覆された、高温で使用されることが多いガラス搬送用ロールにおいて、該セラミックス溶射皮膜からの粒子脱落、および、該セラミックス溶射皮膜自体の剥離のさらなる抑制を目的とする。 In the present invention, in order to solve the above-mentioned problem, in a roll for conveying a glass, which is often used at a high temperature, the surface of a metal roll base material is coated with a ceramic spray coating, particles from the ceramic spray coating It aims at further suppression of falling off and peeling of the ceramic sprayed coating itself.
本発明は、上記の目的を達成するため、金属製のロール母材表面が、セラミックス溶射皮膜で被覆されたガラス搬送用ロールであって、
500〜750℃の温度域における、前記ロール母材の線熱膨張係数をαsとし、前記セラミックス溶射皮膜の線熱膨張係数をαcとするとき、αs−αc≦2×10-6/℃であり、8×10-6/℃≦αc≦14×10-6/℃であり、
前記セラミックス溶射皮膜の常温から750℃までの熱膨張による伸びが、0.6〜1.05%であり、
前記セラミックス溶射皮膜の厚みが100〜500μmであり、
前記セラミックス溶射皮膜の断面画像解析法による気孔率が2%以下であることを特徴とするガラス搬送用ロールを提供する。In order to achieve the above-mentioned object, the present invention is a roll for transporting glass in which a metal roll base material surface is coated with a ceramic spray coating,
Α s −α c ≦ 2 × 10 −6 when α s is the linear thermal expansion coefficient of the roll base material and α c is the linear thermal expansion coefficient of the ceramic sprayed coating in the temperature range of 500 to 750 ° C. / ° C., 8 × 10 −6 / ° C. ≦ α c ≦ 14 × 10 −6 / ° C.
Elongation due to thermal expansion from room temperature to 750 ° C. of the ceramic sprayed coating is 0.6 to 1.05%,
The ceramic sprayed coating has a thickness of 100 to 500 μm,
Provided is a glass transport roll, wherein the ceramic sprayed coating has a porosity of 2% or less by a cross-sectional image analysis method.
また、本発明は、500〜750℃の温度域における線熱膨張係数αsが、10×10-6/℃≦αs≦16×10-6/℃であるロール母材の表面に、フッ化イットリウムを7〜23wt.%含有する安定化ジルコニアからなるセラミックス溶射皮膜を形成する成膜工程と、
該セラミックス溶射皮膜に、シリカ前駆体溶液を含浸させる含浸工程と、
該シリカ前駆体溶液を硬化させてセラミックス溶射皮膜を封孔処理する硬化工程を有する、ガラス搬送用ロールの製造方法を提供する。In addition, the present invention provides a surface of a roll base material having a linear thermal expansion coefficient α s in a temperature range of 500 to 750 ° C. of 10 × 10 −6 / ° C. ≦ α s ≦ 16 × 10 −6 / ° C. 7 to 23 wt. A film forming step of forming a ceramic sprayed coating comprising stabilized zirconia containing,
An impregnation step of impregnating the ceramic sprayed coating with a silica precursor solution;
Provided is a method for producing a glass transport roll, comprising a curing step of curing the silica precursor solution to seal a ceramic sprayed coating.
また、本発明は、500〜750℃の温度域における線熱膨張係数αsが、10×10-6/℃≦αs≦16×10-6/℃であるロール母材の表面に、金属またはサーメットからなる溶射下地膜を形成する第1の成膜工程と、
該溶射下地膜上にフッ化イットリウムを7〜23wt.%含有する安定化ジルコニアからなるセラミックス溶射皮膜を形成する第2の成膜工程と、
該セラミックス溶射皮膜に、シリカ前駆体溶液を含浸させる含浸工程と、
該シリカ前駆体溶液を硬化させてセラミックス溶射皮膜を封孔処理する硬化工程を有する、ガラス搬送用ロールの製造方法を提供する。In addition, the present invention provides a metal on the surface of a roll base material having a linear thermal expansion coefficient α s in a temperature range of 500 to 750 ° C. of 10 × 10 −6 / ° C. ≦ α s ≦ 16 × 10 −6 / ° C. Or a first film forming step of forming a thermal spray base film made of cermet;
7 to 23 wt. A second film forming step of forming a ceramic sprayed coating made of stabilized zirconia containing,
An impregnation step of impregnating the ceramic sprayed coating with a silica precursor solution;
Provided is a method for producing a glass transport roll, comprising a curing step of curing the silica precursor solution to seal a ceramic sprayed coating.
また、本発明は、本発明のガラス搬送用ロールを用いてガラスを搬送する工程を有する、板ガラスの製造方法を提供する。 Moreover, this invention provides the manufacturing method of plate glass which has the process of conveying glass using the roll for glass conveyance of this invention.
本発明によれば、金属製のロール母材表面がセラミックス溶射皮膜で被覆されたガラス搬送用ロールにおける、該セラミックス溶射皮膜からの粒子脱落、および、該セラミックス溶射皮膜自体の剥離を格段に抑制できる。
また、本発明のガラス搬送用ロールにおいて、ロール母材と、セラミックス溶射皮膜と、の間に、サーメットまたは金属からなる下地膜を形成した場合、硫黄酸化物のような腐食性ガスの存在下で搬送用ロールを使用した場合に、セラミックス溶射皮膜を通過した腐食性ガスによるロール母材の腐食を抑制できる。
本発明のガラス搬送用ロールを用いた板ガラスおよび強化板ガラスの製造方法によって、高品質の板ガラスを提供することができる。ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, in the roll for glass conveyance by which the metal roll base material surface was coat | covered with the ceramic sprayed coating, particle | grain omission from this ceramic sprayed coating and peeling of this ceramic sprayed coating itself can be suppressed significantly. .
Further, in the glass transport roll of the present invention, when a base film made of cermet or metal is formed between the roll base material and the ceramic spray coating, in the presence of corrosive gas such as sulfur oxide. When the transport roll is used, corrosion of the roll base material due to the corrosive gas that has passed through the ceramic spray coating can be suppressed.
High quality plate glass can be provided by the manufacturing method of plate glass and tempered plate glass using the roll for glass conveyance of the present invention.
本発明のガラス搬送用ロールは、金属製のロール母材表面が、セラミックス溶射皮膜で被覆されたガラス搬送用ロールであって、
500〜750℃の温度域における、ロール母材の線熱膨張係数をαsとし、セラミックス溶射皮膜の線熱膨張係数をαcとするとき、αs−αc≦2×10-6/℃であり、8×10-6/℃≦αc≦14×10-6/℃であり、
セラミックス溶射皮膜の常温から750℃までの熱膨張による伸びが、0.6〜1.05%であり、
セラミックス溶射皮膜の厚みが100〜500μmであり、
セラミックス溶射皮膜の断面画像解析法による気孔率が2%以下であることを特徴とする。The roll for glass conveyance of the present invention is a roll for glass conveyance in which a metal roll base material surface is coated with a ceramic spray coating,
Α s −α c ≦ 2 × 10 −6 / ° C. where α s is the linear thermal expansion coefficient of the roll base material and α c is the linear thermal expansion coefficient of the ceramic spray coating in the temperature range of 500 to 750 ° C. 8 × 10 −6 / ° C. ≦ α c ≦ 14 × 10 −6 / ° C.
The elongation due to thermal expansion of the ceramic sprayed coating from room temperature to 750 ° C. is 0.6 to 1.05%,
The thickness of the ceramic sprayed coating is 100 to 500 μm,
The ceramic sprayed coating has a porosity of 2% or less by a cross-sectional image analysis method.
<ロール母材>
ロール母材の材質は、金属製である限り特に限定されないが、500〜750℃の温度域における、ロール母材の線熱膨張係数αsが、セラミックス溶射皮膜の線熱膨張係数αcとの関係で、αs−αc≦2×10-6/℃を満たすことが求められる。
以下、本明細書において、線熱膨張係数αs,αcと記載した場合、500〜750℃の温度域における線熱膨張係数を指す。なお、線熱膨張率αcは、以下の方法で測定することができる。セラミックス溶射皮膜は、原料を規定の比率で混合し、放電プラズマ焼結(SPS:Spark Plasma Sintering)法を用いて、φ20mm長さ20mmの焼結体を作製した。これを水平示唆検出方式の押し棒式膨張計(NETZSCH社製 TD5000SA)にて焼結体の20〜750℃の温度域における線熱膨張係数を測定し、500〜750℃の温度域における線熱膨張係数αcを求めた。また、線熱膨張係数αsは、前述の押し棒式膨張計を用いて測定することができる。
本発明の一態様におけるセラミックス溶射皮膜の線熱膨張係数αcは、8×10-6/℃≦αc≦14×10-6/℃であるため、ロール母材の線熱膨張係数αsは、10×10-6/℃≦αs≦16×10-6/℃であることが好ましい。
線熱膨張係数αsが上記範囲を満たす金属材料としては、フェライト系ステンレス鋼のSUS430、マルテンサイト系ステンレス鋼のSUS410、Ni基合金のインコネル625、ハイス鋼のSKH、工具鋼のSKD、などが例示される。
ロール母材の外径は特に限定されないが、一般的なガラス搬送用ロールにおけるロール母材の外径は200〜500mmである。<Roll base material>
The material of the roll base material is not particularly limited as long as it is made of metal, but the linear thermal expansion coefficient α s of the roll base material in the temperature range of 500 to 750 ° C. is equal to the linear thermal expansion coefficient α c of the ceramic spray coating. In relation, it is required to satisfy α s −α c ≦ 2 × 10 −6 / ° C.
Hereinafter, in this specification, when describing as linear thermal expansion coefficient (alpha) s , (alpha) c , the linear thermal expansion coefficient in the temperature range of 500-750 degreeC is pointed out. The linear thermal expansion coefficient α c can be measured by the following method. For the ceramic spray coating, raw materials were mixed at a specified ratio, and a sintered body having a diameter of 20 mm and a length of 20 mm was produced by using a spark plasma sintering (SPS) method. The linear thermal expansion coefficient in the temperature range of 20 to 750 ° C. of the sintered body was measured with a push-rod dilatometer (TD5000SA manufactured by NETZSCH) of the horizontal suggestion detection method, and the linear heat in the temperature range of 500 to 750 ° C. The expansion coefficient α c was determined. The linear thermal expansion coefficient α s can be measured using the above-described push rod dilatometer.
Since the linear thermal expansion coefficient α c of the ceramic sprayed coating in one embodiment of the present invention is 8 × 10 −6 / ° C. ≦ α c ≦ 14 × 10 −6 / ° C., the linear thermal expansion coefficient α s of the roll base material. Is preferably 10 × 10 −6 / ° C. ≦ α s ≦ 16 × 10 −6 / ° C.
Examples of the metal material having a linear thermal expansion coefficient α s satisfying the above range include SUS430 of ferritic stainless steel, SUS410 of martensitic stainless steel, Inconel 625 of Ni-based alloy, SKH of high-speed steel, SKD of tool steel, and the like. Illustrated.
Although the outer diameter of a roll base material is not specifically limited, The outer diameter of the roll base material in the roll for general glass conveyance is 200-500 mm.
<セラミックス溶射皮膜>
本発明のガラス搬送用ロールにおいて、金属製のロール母材表面はセラミックス溶射皮膜で被覆されている。
溶射皮膜をなすセラミックスは、ロール母材の線熱膨張係数をαsとし、セラミックス溶射皮膜の線熱膨張係数をαcとするとき、両者の線熱膨張係数差αs−αc≦2×10-6/℃を満たすことが求められる。
ガラス搬送用ロールの被覆としては、高温においてもガラス、錫、酸化錫等が付着し難いという利点を有することから、酸化ジルコニウム(ZrO2)を主成分とするジルコニア系セラミックス、または、酸化アルミニウム(Al2O3)を主成分とするアルミナ系セラミックスが好ましい。ここで、“主成分とする”とは、セラミックス相全体に対して、50質量%以上、好ましくは80質量%以上含まれることを意味する。ジルコニア系セラミックスは、特に、添加剤としてY2O3、CaO、MgO、CeO2、その他の酸化物の1種ないし2種以上を、3〜20質量%程度含有する安定化ジルコニアまたは部分安定化ジルコニアが好ましい。以下、本明細書において、「安定化ジルコニア」と記載した場合、安定化ジルコニアおよび部分安定化ジルコニアの両方を指す。<Ceramic spray coating>
In the glass transport roll of the present invention, the surface of the metal roll base material is coated with a ceramic spray coating.
The ceramic forming the thermal spray coating has a linear thermal expansion coefficient α s of the roll base material and a linear thermal expansion coefficient α c of the ceramic thermal spray coating, and the difference between the linear thermal expansion coefficients α s −α c ≦ 2 × It is required to satisfy 10 −6 / ° C.
As a coating for a roll for transporting glass, since it has an advantage that glass, tin, tin oxide or the like hardly adheres even at a high temperature, zirconia ceramics mainly composed of zirconium oxide (ZrO 2 ), or aluminum oxide ( Alumina-based ceramics whose main component is Al 2 O 3 ) are preferred. Here, “main component” means that it is contained in an amount of 50% by mass or more, preferably 80% by mass or more, based on the entire ceramic phase. The zirconia-based ceramics are particularly stabilized zirconia or partially stabilized containing about 3 to 20% by mass of Y 2 O 3 , CaO, MgO, CeO 2 or other oxides as additives. Zirconia is preferred. Hereinafter, in the present specification, the term “stabilized zirconia” refers to both stabilized zirconia and partially stabilized zirconia.
本発明では、線熱膨張係数差αs−αcが上記範囲を満たすことが求められることから、上記の添加剤を3〜20質量%程度含有する安定化ジルコニアに対し、さらに、フッ化イットリウムを所定量含有させたもの、または、複数の金属酸化物を含み、金属酸化物は線熱膨張係数が11×10-6/℃以下の金属酸化物と、線熱膨張係数が11×10-6/℃よりも大きい金属酸化物とを、それぞれひとつ以上含む金属酸化物を用いることが好ましい。
フッ化イットリウムは、安定化ジルコニアの線熱膨張係数を高める作用があり、7〜23wt.%含有させることで、線熱膨張係数差αs−αcが上記範囲となる。
フッ化イットリウムの含有量が7wt.%未満だと、安定化ジルコニアの線熱膨張係数を高める作用が不十分であり、線熱膨張係数差αs−αcが2×10-6/℃よりも高くなることがある。
一方、フッ化イットリウムの含有量が23wt.%超だと、セラミックス溶射被覆の硬度が低下し、ガラス搬送用ロールの被覆として使用不可となる。なお、セラミックス溶射皮膜の硬度は、セラミック溶射皮膜の断面において荷重300gでマイクロビッカース硬度を10回測定した平均値から求めた。
線熱膨張係数が11×10-6/℃以下の金属酸化物としては、ジルコニア(ZrO2)やアルミナ(Al2O3)を用いることが好ましく、線熱膨張係数が11×10-6/℃よりも大きい金属酸化物としては、マグネシア(MgO)やカルシア(CaO)を用いることが好ましい。また、さらにシリカ(SiO2)を含んでもよい。シリカ(SiO2)を添加することで酸化物を混合した溶射原料の焼結が容易になる。
なお、本発明の一態様におけるセラミックス溶射被覆の硬度は、ビッカース硬さ (Hv)で600以上であることが好ましく、650以上であることがより好ましく、700以上であることがさらに好ましい。In the present invention, since the linear thermal expansion coefficient difference α s -α c is required to satisfy the above range, yttrium fluoride is further added to the stabilized zirconia containing about 3 to 20% by mass of the above additive. Or a metal oxide having a linear thermal expansion coefficient of 11 × 10 −6 / ° C. or less, and a linear thermal expansion coefficient of 11 × 10 − It is preferable to use a metal oxide containing at least one metal oxide greater than 6 / ° C.
Yttrium fluoride has the effect of increasing the coefficient of linear thermal expansion of stabilized zirconia, and is 7 to 23 wt. % Linear thermal expansion coefficient difference α s −α c falls within the above range.
The content of yttrium fluoride is 7 wt. If it is less than%, the effect of increasing the linear thermal expansion coefficient of stabilized zirconia is insufficient, and the linear thermal expansion coefficient difference α s -α c may be higher than 2 × 10 −6 / ° C.
On the other hand, the content of yttrium fluoride is 23 wt. If it exceeds%, the hardness of the ceramic sprayed coating will decrease, making it unusable as a coating for a glass transport roll. The hardness of the ceramic sprayed coating was determined from the average value obtained by measuring the
As the metal oxide having a linear thermal expansion coefficient of 11 × 10 −6 / ° C. or less, zirconia (ZrO 2 ) or alumina (Al 2 O 3 ) is preferably used, and the linear thermal expansion coefficient is 11 × 10 −6 / It is preferable to use magnesia (MgO) or calcia (CaO) as the metal oxide higher than ° C. Further, silica (SiO 2 ) may be included. By adding silica (SiO 2 ), it becomes easy to sinter the thermal spray material mixed with oxide.
In addition, the hardness of the ceramic spray coating in one embodiment of the present invention is preferably 600 or more, more preferably 650 or more, and further preferably 700 or more in terms of Vickers hardness (Hv).
本発明のガラス搬送用ロールは、線熱膨張係数差αs−αc≦2×10-6/℃ときわめて小さいため、両者の線熱膨張係数の差異に起因するセラミックス溶射皮膜の剥離が格段に抑制できる。これにより、セラミックス溶射皮膜からの粒子脱落、および、該セラミックス溶射皮膜自体の剥離を格段に抑制できる。
ここで、500〜750℃の温度域における、線熱膨張係数差αs−αcを規定しているのは、ガラス搬送用ロールの使用時に想定される温度域だからである。
本発明の一態様において、線熱膨張係数差αs−αc≦2×10-6/℃を満たすことが好ましく、線熱膨張係数差αs−αc≦1×10-6/℃を満たすことがより好ましい。Since the roll for conveying a glass of the present invention has a very small difference in linear thermal expansion coefficient α s −α c ≦ 2 × 10 −6 / ° C., peeling of the ceramic sprayed coating due to the difference in linear thermal expansion coefficient between the two is marked. Can be suppressed. Thereby, the drop-off of particles from the ceramic spray coating and the peeling of the ceramic spray coating itself can be remarkably suppressed.
Here, the reason why the linear thermal expansion coefficient difference α s −α c in the temperature range of 500 to 750 ° C. is defined is the temperature range assumed when the glass transport roll is used.
In one embodiment of the present invention, the linear thermal expansion coefficient difference α s −α c ≦ 2 × 10 −6 / ° C. is preferably satisfied, and the linear thermal expansion coefficient difference α s −α c ≦ 1 × 10 −6 / ° C. is satisfied. It is more preferable to satisfy.
本発明において、セラミックス溶射皮膜の線熱膨張係数αcを、8×10-6/℃≦αc≦14×10-6/℃とするのは、線熱膨張係数差αs−αcを上記の範囲とするうえで好適であり、かつ、セラミックス溶射皮膜の熱膨張による伸び、具体的には、常温からガラス搬送用ロールの使用時に想定される温度域までの熱膨張による伸びも、セラミックス溶射皮膜の剥離に影響するからである。セラミックス溶射皮膜の線熱膨張係数αcが上記範囲であれば、常温からガラス搬送用ロールの使用時に想定される温度域までの熱膨張による伸びが後述する範囲となり、セラミックス溶射皮膜の剥離が抑制されるからである。
線熱膨張係数αcが8×10-6/℃未満だと、溶射後の皮膜中にクラックが発生し、温度上昇に伴って微細なクラックが発生し、場合によっては皮膜が母材の膨張に追随できなくなり剥離を生じる点で問題がある。
一方、14×10-6/℃超だと、皮膜の機械的特性が落ちる点で問題がある。
本発明の一態様において、線熱膨張係数αcは、8×10-6/℃≦αc≦14×10-6/℃であることが好ましく、11×10-6/℃≦αc≦13×10-6/℃であることがより好ましい。In the present invention, the linear thermal expansion coefficient α c of the ceramic sprayed coating is 8 × 10 −6 / ° C. ≦ α c ≦ 14 × 10 −6 / ° C. because the linear thermal expansion coefficient difference α s −α c Elongation due to thermal expansion of the ceramic spray coating, specifically, elongation due to thermal expansion from room temperature to a temperature range assumed when the roll for glass conveyance is used is also suitable for the above range. This is because it affects the peeling of the thermal spray coating. If the linear thermal expansion coefficient alpha c is the range of the ceramic sprayed coating, be in the range of elongation due to thermal expansion from room temperature to a temperature range that is assumed when using the glass conveying rolls will be described later, the peeling of the ceramic sprayed coating is suppressed Because it is done.
When the linear thermal expansion coefficient α c is less than 8 × 10 −6 / ° C., cracks occur in the coating after thermal spraying, and fine cracks occur as the temperature rises. In some cases, the coating expands the base material. There is a problem in that it cannot follow and causes peeling.
On the other hand, if it exceeds 14 × 10 −6 / ° C., there is a problem in that the mechanical properties of the film deteriorate.
In one embodiment of the present invention, the linear thermal expansion coefficient α c is preferably 8 × 10 −6 / ° C. ≦ α c ≦ 14 × 10 −6 / ° C., and 11 × 10 −6 / ° C. ≦ α c ≦. More preferably, it is 13 × 10 −6 / ° C.
本発明におけるセラミックス溶射皮膜は、常温から750℃までの熱膨張による伸びが、0.6〜1.05%である。なお、線膨張による伸びは、線熱膨張係数に温度を掛けて求めることができる。常温から750℃までの熱膨張による伸びは、ガラス搬送用ロールの熱上げ時のセラミックス溶射皮膜の熱膨張による伸びに相当する。セラミックス溶射皮膜はガラス搬送用ロールの熱上げ時に熱膨張による伸びが最大になるため、この時点で皮膜の剥離が起こりやすい。
常温から750℃までの熱膨張による伸びが上記範囲であれば、ガラス搬送用ロールの熱上げ時に熱膨張による伸びが適度であり、セラミックス溶射皮膜の剥離が抑制される。The ceramic sprayed coating in the present invention has an elongation of 0.6 to 1.05% due to thermal expansion from room temperature to 750 ° C. The elongation due to linear expansion can be obtained by multiplying the linear thermal expansion coefficient by temperature. The elongation due to the thermal expansion from room temperature to 750 ° C. corresponds to the elongation due to the thermal expansion of the ceramic spray coating when the glass conveying roll is heated up. Since the ceramic sprayed coating has the largest elongation due to thermal expansion when the glass conveying roll is heated, peeling of the coating tends to occur at this point.
When the elongation due to thermal expansion from room temperature to 750 ° C. is in the above range, the elongation due to thermal expansion is appropriate when the glass conveying roll is heated up, and peeling of the ceramic spray coating is suppressed.
本発明におけるセラミックス溶射皮膜の厚みは100〜500μmである。
セラミックス溶射皮膜の厚みが100μm以上であると、熱衝撃の緩衝層としての効果が充分に得られやすく、熱サイクルによるセラミックス溶射皮膜の剥離が生じ難い。
一方、セラミックス溶射皮膜の厚みが500μm以下であると、メンテナンスなどの際の機械的な力による亀裂が生じ難い。
本発明の一態様におけるセラミックス溶射皮膜の厚みは100〜500μmであることが好ましく、150〜300μmであることがより好ましい。The thickness of the ceramic sprayed coating in the present invention is 100 to 500 μm.
When the thickness of the ceramic sprayed coating is 100 μm or more, the effect as a thermal shock buffer layer is sufficiently obtained, and the ceramic sprayed coating is hardly peeled off due to thermal cycling.
On the other hand, when the thickness of the ceramic sprayed coating is 500 μm or less, cracks due to mechanical force during maintenance or the like hardly occur.
The thickness of the ceramic sprayed coating in one embodiment of the present invention is preferably 100 to 500 μm, and more preferably 150 to 300 μm.
本発明におけるセラミックス溶射皮膜は断面画像解析法による気孔率が2%以下である。セラミックス溶射皮膜の気孔率が上記範囲であると、ロール母材とセラミックス溶射皮膜と線熱膨張係数の差異に起因する剥離を抑制できる。また、ガラス搬送用ロールを、酸素や硫黄酸化物が存在する雰囲気下で使用した場合でも、これらの金属腐食性ガスがセラミックス溶射皮膜を通過して、ロール母材に接触するのを長期にわたって抑制できる。
セラミックス溶射皮膜の気孔率が2%超だと、セラミックス溶射皮膜の剥離を抑制できない。また、ガラス搬送用ロールが設置された雰囲気中に存在する酸素や硫黄酸化物によるロール母材の侵食が問題となる。気孔率は、セラミック溶射皮膜を切断した断面を粒度1μmのダイヤモンドペーストを用いて研磨した後、光学顕微鏡(200倍)の視野で画像解析法により算出した。The ceramic sprayed coating in the present invention has a porosity of 2% or less by a cross-sectional image analysis method. When the porosity of the ceramic spray coating is within the above range, it is possible to suppress peeling due to a difference in coefficient of linear thermal expansion between the roll base material and the ceramic spray coating. In addition, even when glass transport rolls are used in an atmosphere where oxygen or sulfur oxides are present, these metal corrosive gases pass through the ceramic spray coating and prevent contact with the roll base material over a long period of time. it can.
When the porosity of the ceramic sprayed coating exceeds 2%, peeling of the ceramic sprayed coating cannot be suppressed. Further, erosion of the roll base material by oxygen or sulfur oxide present in the atmosphere in which the glass transport roll is installed becomes a problem. The porosity was calculated by an image analysis method in the field of view of an optical microscope (200 times) after polishing a cross-section of the ceramic sprayed coating with a diamond paste having a particle size of 1 μm.
本発明の一態様におけるセラミックス溶射皮膜は、プラズマ溶射、高速フレーム溶射、粉末式フレーム溶射などの公知の溶射法で形成できる。但し、高い溶融温度が実現でき、溶射粒子を半溶融状態にすることができるという点で、プラズマ溶射により形成することが好ましい。
セラミックス溶射皮膜の形成に用いる原料は粉末原料が好ましい、粉末原料は、予め混合、造粒、焼結、粉砕、分級などを行い造粒焼結粉や焼結粉砕粉として、溶射に用いることが好ましい。
但し、溶射法により形成されるセラミックス皮膜は、原料が溶融した液滴粒子が基材(ロール母材表面)へ衝突し、急速凝固することによって形成されるため一般に気孔を有する。
上述したように、本発明におけるセラミックス溶射皮膜は気孔率が2%以下であることが求められる。
このため、溶射により、好ましくは、プラズマ溶射により、形成されたセラミックス皮膜は、封孔処理を施すことで気孔率を2%以下にする必要がある。The ceramic sprayed coating in one embodiment of the present invention can be formed by a known spraying method such as plasma spraying, high-speed flame spraying, and powder flame spraying. However, it is preferably formed by plasma spraying in that a high melting temperature can be realized and the sprayed particles can be in a semi-molten state.
The raw material used for forming the ceramic sprayed coating is preferably a powder raw material. The powder raw material is previously mixed, granulated, sintered, pulverized, classified and used as a granulated sintered powder or sintered pulverized powder for thermal spraying. preferable.
However, the ceramic coating formed by the thermal spraying method generally has pores because the droplet particles in which the raw material is melted collide with the base material (roll base material surface) and rapidly solidify.
As described above, the ceramic sprayed coating in the present invention is required to have a porosity of 2% or less.
Therefore, the ceramic film formed by thermal spraying, preferably by plasma spraying, needs to have a porosity of 2% or less by performing a sealing treatment.
上記の目的で実施する封孔処理の一態様は、シリカ前駆体溶液の含浸によりなされる。 One aspect of the sealing treatment performed for the above purpose is performed by impregnation with a silica precursor solution.
<シリカ前駆体溶液>
シリカ前駆体とは、物理的、化学的変化によりシリカ(SiO2)を生じる化合物をいう。シリカ前駆体の例としてはアルコキシシランやそのオリゴマー、ポリシラザン、アルカリケイ酸塩、ポリケイ酸が挙げられる。ここでアルコキシシランのオリゴマーとは、アルコキシシランの部分加水分解縮合物をいう。アルコキシシランのオリゴマーとしては、例えばアルコキシシランを部分的に加水分解縮合して得られる2〜20量体がある。ポリシラザンとしてはパーヒドロポリシラザンが好ましい。アルコキシシランの具体例としてはテトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン(珪酸エチル)、テトライソプロポキシシラン等のテトラアルコキシシランやそのオリゴマー;メチルトリエトキシシラン、エチルトリエトキシシラン等のオルガノアルコキシシランやそれらのオリゴマー等が挙げられる。これらアルコキシシランは、前駆体溶液中で加水分解された形で用いることが好ましい。ポリシラザンの具体例としては、パーヒドロポリシラザンが好ましい。<Silica precursor solution>
The silica precursor refers to a compound that generates silica (SiO 2 ) by physical and chemical changes. Examples of the silica precursor include alkoxysilane and oligomers thereof, polysilazane, alkali silicate, and polysilicic acid. Here, the alkoxysilane oligomer refers to a partially hydrolyzed condensate of alkoxysilane. As an oligomer of alkoxysilane, for example, there is a 2-20 mer obtained by partially hydrolytic condensation of alkoxysilane. As the polysilazane, perhydropolysilazane is preferable. Specific examples of alkoxysilanes include tetraalkoxysilanes such as tetramethoxysilane, tetraethoxysilane (ethyl silicate), tetraisopropoxysilane, and oligomers thereof; organoalkoxysilanes such as methyltriethoxysilane, ethyltriethoxysilane, and oligomers thereof. Etc. These alkoxysilanes are preferably used in a hydrolyzed form in the precursor solution. As a specific example of polysilazane, perhydropolysilazane is preferable.
シリカ前駆体溶液として、シリカ前駆体を含有する公知のコーティング液を適宜使用できる。具体例としては、アルコキシシランやそのオリゴマーのアルコール溶液、ポリシラザンの有機溶媒溶液、アルカリケイ酸塩水溶液(水ガラス)、ポリケイ酸水溶液等が挙げられる。シリカ前駆体溶液は、必要に応じて触媒、界面活性剤、収縮抑制剤等の他の成分を適宜含有してもよい。 As the silica precursor solution, a known coating solution containing a silica precursor can be appropriately used. Specific examples include an alcoholic solution of alkoxysilane and its oligomer, an organic solvent solution of polysilazane, an aqueous alkali silicate solution (water glass), an aqueous polysilicic acid solution, and the like. The silica precursor solution may appropriately contain other components such as a catalyst, a surfactant, and a shrinkage inhibitor as necessary.
アルカリケイ酸塩水溶液(水ガラス)からなる前駆体溶液は、セラミックス溶射皮膜表面に塗布し大気中で適当な温度で保持すると二酸化ケイ素を析出して、巨視的には表面の塗膜となるとともに、一部は溶射皮膜の粒子境界に滲入する。水溶液の濃度などを調整することによって、この滲入効果を大きくすることが可能である。しかし、これらの二酸化ケイ素物質はセラミック溶射粒子間の結合力を向上させる効果が若干弱い場合がある。また溶射皮膜表面に塗膜状に形成したものは、高温保持によって亀甲状のわれを不可避に生じるとともに、その組織内に容易に液相が出現する。 Precursor solution consisting of alkali silicate aqueous solution (water glass) is applied to the surface of ceramic sprayed coating and kept at an appropriate temperature in the atmosphere, silicon dioxide is deposited, and macroscopically becomes a surface coating. Some penetrate into the particle boundary of the thermal spray coating. This infiltration effect can be increased by adjusting the concentration of the aqueous solution. However, these silicon dioxide materials may have a slightly weak effect of improving the bonding force between the ceramic spray particles. In addition, a coating formed on the surface of the sprayed coating inevitably generates a tortoiseshell-like crack by holding at a high temperature, and a liquid phase easily appears in the structure.
また、アルコキシシラン(代表的にはテトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン)は加熱履歴によってシリカに転じるものの微細粉末のゲル状を呈する。これらは凝集性に乏しくかつ外力が働いたとき、その環境中にしばしば脱離する場合がある。ただし、アルコキシシランオリゴマーの使用やシリカゾルなどの収縮抑制剤の併用によりこれら問題を解決することができる。 Alkoxysilane (typically, tetramethoxysilane, tetraethoxysilane) turns into silica depending on the heating history but forms a fine powder gel. They are poorly cohesive and often detach into the environment when an external force is applied. However, these problems can be solved by using an alkoxysilane oligomer or using a shrinkage inhibitor such as silica sol.
一方、アルコキシシラン類から形成される酸化ケイ素に比較して、ポリシラザン類から形成される酸化ケイ素は緻密な構造を有し、高い機械的耐久性やガスバリヤ性を有し、セラミックス溶射皮膜の封孔剤として用いた場合に、セラミックス粒子の結合力を高め、粒子の脱落防止への効果が大きい。 On the other hand, compared with silicon oxide formed from alkoxysilanes, silicon oxide formed from polysilazanes has a dense structure, high mechanical durability and gas barrier properties, and sealing of ceramic spray coating When used as an agent, it enhances the bonding force of ceramic particles and has a great effect on preventing the particles from falling off.
本発明の一態様で用いるシリカ前駆体は、アルコキシシランやそのオリゴマー、ポリシラザンまたはアルカリケイ酸塩に限定されるものではなく、他のシリカ前駆体を用いることが出来る。 The silica precursor used in one embodiment of the present invention is not limited to alkoxysilane, its oligomer, polysilazane, or alkali silicate, and other silica precursors can be used.
含浸条件は、溶射により、好ましくは、プラズマ溶射により、形成されたセラミックス皮膜表面に存在する全部の気孔内にシリカ前駆体溶液が浸透するように設定するのが好ましい。該気孔内にシリカ前駆体溶液が浸透する浸透深さは、酸素および腐食性ガスの透過を良好に防止するうえで10μm以上が好ましく、20μm以上がより好ましく、50μm以上がさらに好ましい。セラミックス溶射皮膜の全厚にわたって浸透してもよい。シリカ前駆体溶液の浸透深さは、シリカ前駆体溶液の粘度、含浸時間、雰囲気温度等によって調整できる。 The impregnation conditions are preferably set so that the silica precursor solution penetrates into all pores existing on the surface of the formed ceramic film by thermal spraying, preferably by plasma spraying. The penetration depth at which the silica precursor solution penetrates into the pores is preferably 10 μm or more, more preferably 20 μm or more, and even more preferably 50 μm or more in order to satisfactorily prevent permeation of oxygen and corrosive gas. It may penetrate through the entire thickness of the ceramic spray coating. The penetration depth of the silica precursor solution can be adjusted by the viscosity of the silica precursor solution, the impregnation time, the atmospheric temperature, and the like.
シリカ前駆体溶液を含浸させた後、好ましくは、セラミックス溶射皮膜上に付着しているシリカ前駆体溶液を拭き取り、該セラミックス溶射皮膜の表面上に残っているシリカ前駆体溶液層が硬化して形成されるシリカ皮膜の厚さ(残渣膜厚)を5μm以下とすることが好ましい。セラミックス溶射皮膜の表面上において該残渣膜厚がゼロの領域、すなわち硬化前において、気孔内にはシリカ前駆体溶液が浸透しており、表面にはシリカ前駆体溶液が付着していない領域が存在してもよい。
上記したシリカ前駆体溶液の拭き取りは必須ではないが、後述するシリカ前駆体溶液の硬化の前に拭き取りを行うことにより、加熱時に表面で硬化したシリカ前駆体の亀裂発生を抑制することができる。After impregnating the silica precursor solution, preferably, the silica precursor solution adhered on the ceramic spray coating is wiped off, and the silica precursor solution layer remaining on the surface of the ceramic spray coating is cured and formed It is preferable that the thickness (residue film thickness) of the silica film is 5 μm or less. The area where the residual film thickness is zero on the surface of the ceramic sprayed coating, that is, the area where the silica precursor solution penetrates into the pores and the silica precursor solution does not adhere to the surface before curing. May be.
Although the wiping off of the silica precursor solution described above is not essential, the occurrence of cracks in the silica precursor cured on the surface at the time of heating can be suppressed by wiping before the curing of the silica precursor solution described later.
なお、セラミックス溶射皮膜の形成後、上述したシリカ前駆体溶液の含浸による封孔処理を実施する前に、該セラミックス溶射皮膜の表面を研磨することが好ましい。シリカ前駆体溶液の含浸の前に研磨を行うことによりシリカ前駆体硬化後の皮膜中の亀裂発生を抑制できる。
研磨後のセラミックス溶射皮膜の表面の粗さ(Ra)は0.2〜0.8μmが好ましい。溶射皮膜の脆弱な最表層を除去し、平滑な面が得られればよい。
尚、シリカ前駆体溶液の含浸後のセラミックス溶射皮膜の表面の粗さ(Ra)は、含浸後の表面のポリシラザンを払拭することにより、シリカ前駆体溶液の含浸前のセラミックス溶射皮膜の表面の粗さ(Ra)とほぼ同等となる。
研磨方法は特に限定されず、例えば耐水性研磨紙を用いた手研磨、ダイヤモンド工具による機械的研磨等を用いることができる。In addition, it is preferable to grind the surface of this ceramic sprayed coating after forming the ceramic sprayed coating and before carrying out the sealing treatment by impregnation with the silica precursor solution described above. By performing polishing before impregnation with the silica precursor solution, generation of cracks in the coating after curing of the silica precursor can be suppressed.
The surface roughness (Ra) of the ceramic spray coating after polishing is preferably 0.2 to 0.8 μm. It is only necessary to remove the fragile outermost layer of the sprayed coating and obtain a smooth surface.
The surface roughness (Ra) of the ceramic sprayed coating after impregnation with the silica precursor solution is determined by wiping away the polysilazane on the surface after impregnation, so that the surface roughness of the ceramic sprayed coating before impregnation with the silica precursor solution is reduced. Is substantially equal to (Ra).
The polishing method is not particularly limited, and for example, hand polishing using water-resistant polishing paper, mechanical polishing with a diamond tool, or the like can be used.
またセラミックス溶射皮膜の気孔率を2%以下にする処理の別の一態様は、爆発溶射によりなされる。
爆発溶射は、溶射ガンの内部で酸素とアセチレンなどの可燃性ガスを混合し爆発させ、その燃焼炎中に微粉末の溶射材料を混入することで、溶射材料を母財の表面に吹き付けて皮膜を形成するプロセスであり、爆発エネルギーにより高温で高速度な燃焼フレームを得ることができるため、皮膜の気孔率が非常に小さくなる。Another embodiment of the treatment for reducing the porosity of the ceramic sprayed coating to 2% or less is performed by explosive spraying.
In explosive spraying, oxygen and flammable gas such as acetylene are mixed and explode inside the spray gun, and a fine powder spray material is mixed in the combustion flame, spraying the spray material onto the surface of the base material and coating it. Since the combustion energy can be obtained at high temperature and high speed by the explosion energy, the porosity of the film becomes very small.
本発明の一態様のガラス搬送用ロールにおいて、ロール母材と、セラミックス溶射皮膜と、の間に、サーメットまたは金属からなり、500〜750℃の温度域における、線熱膨張係数をαbとするとき、αc≦αb≦αsを満たす下地膜を形成してもよい。
このような下地膜を形成した場合、硫黄酸化物のような腐食性ガスの存在下で搬送用ロールを使用した場合に、セラミックス溶射皮膜を通過した腐食性ガスによるロール母材の腐食を抑制できる。
なお、下地膜の線熱膨張係数αbは、セラミックス溶射皮膜の線熱膨張係数αcと、ロール母材の線熱膨張係数αsと、の中間に位置するため、上述したロール母材と、セラミックス溶射皮膜と、の線熱膨張係数の差異に起因するセラミックス溶射皮膜の剥離を抑制する作用をさらに向上させることができる。線熱膨張係数αbは、前述と同様に押し棒式膨張計を用いて測定することができる。In the roll for glass conveyance of one embodiment of the present invention, the linear thermal expansion coefficient is α b in a temperature range of 500 to 750 ° C. made of cermet or metal between the roll base material and the ceramic sprayed coating. In some cases, a base film satisfying α c ≦ α b ≦ α s may be formed.
When such a base film is formed, when the transport roll is used in the presence of a corrosive gas such as sulfur oxide, corrosion of the roll base material due to the corrosive gas that has passed through the ceramic spray coating can be suppressed. .
Incidentally, the linear thermal expansion coefficient alpha b of the base film, and linear thermal expansion coefficient alpha c of the ceramic sprayed coating, the linear thermal expansion coefficient alpha s of the roll base material, in order to position the intermediate, and the roll base material described above Further, it is possible to further improve the action of suppressing the peeling of the ceramic sprayed coating resulting from the difference in the coefficient of linear thermal expansion between the ceramic sprayed coating and the ceramic sprayed coating. The linear thermal expansion coefficient α b can be measured using a push rod dilatometer in the same manner as described above.
(サーメット)
下地膜をなすサーメットとしては、線熱膨張係数αbが上記範囲を満たす限り特に限定されず、ガラス搬送用ロールにおける下地膜として公知のサーメットを適宜用いることができる。
例えば炭化クロム系サーメット、硼化物系サーメット、酸化物分散系サーメット等が好適に用いられる。(cermet)
The cermet forming the base film is not particularly limited as long as the linear thermal expansion coefficient α b satisfies the above range, and a known cermet can be appropriately used as the base film in the glass transport roll.
For example, chromium carbide cermet, boride cermet, oxide dispersion cermet and the like are preferably used.
炭化クロム系サーメットは炭化クロムが主体であるセラミックス相と、バインダーとなる金属相とからなる。セラミックス相は主としてCr3C2からなるが、不可避不純物としてCr23C6、Cr7C3等を含有していてもよい。なお、本発明における主体とは、セラミック溶射被膜又はセラミックス層を構成するうえで中心となる化合物を指し、その含有率が50%以上の化合物である。
また、“主としてCr3C2からなる”とは、セラミックス相中で、Cr3C2を最も多く含むことを意味し、具体的には、セラミックス相全体に対して、50質量%以上、好ましくは、80量%以上含まれることを意味する。ここで金属相はCo、Ni、およびCrから選ばれる2種以上の金属を含む耐熱合金からなる。
炭化クロム系サーメットにおけるセラミックス相の含有率が45〜95質量%で、金属相の含有率が5〜55質量%であることが好ましい。セラミックス相および金属相の割合は、断面写真に基づき、各相の面積率を求め、質量率に換算することにより求めることができる(以下、同様)。
炭化クロム系サーメット溶射皮膜を形成するための原料としては、炭化クロムセラミックスと、バインダーとなる耐熱合金との混合物を焼結し、粉砕整粒して粒子径を30〜150μm程度に調整した粉末を用いることが好ましい。市販の炭化クロム系サーメット溶射材料を用いてもよい。The chromium carbide cermet is composed of a ceramic phase mainly composed of chromium carbide and a metal phase serving as a binder. The ceramic phase is mainly composed of Cr 3 C 2 , but may contain Cr 23 C 6 , Cr 7 C 3, etc. as inevitable impurities. In addition, the main body in this invention refers to the compound used as the center in comprising a ceramic sprayed coating or a ceramic layer, and the compound is the compound whose content rate is 50% or more.
Further, “consisting mainly of Cr 3 C 2 ” means that the ceramic phase contains the largest amount of Cr 3 C 2 , and specifically, 50% by mass or more with respect to the entire ceramic phase, preferably Means 80% by weight or more. Here, the metal phase is made of a heat resistant alloy containing two or more metals selected from Co, Ni, and Cr.
The ceramic phase content in the chromium carbide cermet is preferably 45 to 95% by mass, and the metal phase content is preferably 5 to 55% by mass. The ratio of the ceramic phase and the metal phase can be obtained by obtaining the area ratio of each phase based on the cross-sectional photograph and converting it to the mass ratio (the same applies hereinafter).
As a raw material for forming a chromium carbide-based cermet sprayed coating, a powder prepared by sintering a mixture of chromium carbide ceramics and a heat-resistant alloy serving as a binder, pulverizing and adjusting the particle size to about 30 to 150 μm is used. It is preferable to use it. A commercially available chromium carbide cermet sprayed material may be used.
硼化物系サーメットは、MoおよびWの少なくとも一方、Co、Cr及びBを含有する複合硼化物が主体であるセラミックス相と、CoおよびCrを主体とする金属相とからなる。ここで、“複合硼化物が主体であるセラミックス相”とは、セラミックス相中で、複合硼化物を最も多く含むことを意味し、具体的には、セラミックス相全体に対して、50質量%以上、好ましくは、80量%以上含まれることを意味する。
セラミック相を構成する各元素の好ましい含有量は、Mo:60質量%以下、W:74質量%以下、Co:15〜36質量%、Cr:3〜16質量%、B:4〜7質量%であり、MoとWの合計が65質量%以上である。セラミックス相には、これらの各元素のほかに、不可避不純物としてNb、Ta、Vなどが含まれてもよい。
金属相におけるCoとCrの含有量の合計は75質量%以上であることが好ましい。また該金属相における、Cr含有量とCo含有量の質量比(Cr:Co)は1:0.15〜1:0.40であることが好ましい。金属相にはCoおよびCrのほかに、不可避不純物としてTi、Al、Ta、Nbなどが含まれてもよい。
硼化物系サーメットにおけるセラミックス相の好ましい含有率は、40〜80質量%であり、50〜75質量%がより好ましい。金属相の好ましい含有率は、20〜60質量%であり、25〜50質量%がより好ましい。The boride-based cermet is composed of a ceramic phase mainly composed of a composite boride containing at least one of Mo and W, Co, Cr and B, and a metal phase mainly composed of Co and Cr. Here, the “ceramic phase mainly composed of composite boride” means that the ceramic phase contains the largest amount of composite boride, and specifically, 50% by mass or more based on the entire ceramic phase. , Preferably, it means that 80% by weight or more is contained.
Preferable content of each element constituting the ceramic phase is Mo: 60% by mass or less, W: 74% by mass or less, Co: 15-36% by mass, Cr: 3-16% by mass, B: 4-7% by mass The total of Mo and W is 65% by mass or more. In addition to these elements, the ceramic phase may contain Nb, Ta, V, etc. as inevitable impurities.
The total content of Co and Cr in the metal phase is preferably 75% by mass or more. Moreover, it is preferable that mass ratio (Cr: Co) of Cr content and Co content in the metal phase is 1: 0.15 to 1: 0.40. In addition to Co and Cr, the metal phase may contain Ti, Al, Ta, Nb, etc. as inevitable impurities.
A preferable content of the ceramic phase in the boride-based cermet is 40 to 80% by mass, and more preferably 50 to 75% by mass. The preferable content rate of a metal phase is 20-60 mass%, and 25-50 mass% is more preferable.
酸化物分散系サーメットは、酸化物が主体であるセラミックス相と、バインダーとなる金属相とからなる。セラミックス相は主としてAl2O3からなるが、高温でも溶融しないZrO2、Cr2O3等を含有していてもよい。ここで、“主としてAl2O3からなる”とは、セラミックス相中で、Al2O3を最も多く含むことを意味し、具体的には、セラミックス相全体に対して、50質量%以上、好ましくは、80量%以上含まれることを意味する。金属相はCo、Ni、およびCrから選ばれる2種以上の金属を含む耐熱合金からなり、例えばNi基合金、Co基合金等が好適に用いられる。Ni基合金としては、例えば約20〜70質量%のCrを含有するCr−Ni合金が挙げられる。Co基合金としては、例えば15〜30質量%のCrと、5〜16%のAlと、0.1〜1質量%のYを含有するCo合金が挙げられる。また公知のMCrAlY合金(MはNi及びCoの少なくとも1種)等を使用することもできる。
酸化物分散系サーメットにおけるセラミックス相の含有率が5〜20質量%で、金属相の含有率が80〜95質量%であることが好ましい。
酸化物分散系サーメット溶射皮膜を形成するための原料としては、粒子径を10〜100μm程度に調整した酸化物と、バインダーとなる耐熱合金を混合して用いることが好ましい。The oxide-dispersed cermet is composed of a ceramic phase mainly composed of oxide and a metal phase serving as a binder. The ceramic phase is mainly composed of Al 2 O 3 , but may contain ZrO 2 , Cr 2 O 3 or the like which does not melt even at high temperatures. Here, “consisting mainly of Al 2 O 3 ” means containing the most Al 2 O 3 in the ceramic phase, specifically, 50% by mass or more based on the entire ceramic phase, Preferably, it means that 80% by weight or more is contained. The metal phase is made of a heat-resistant alloy containing two or more metals selected from Co, Ni, and Cr. For example, a Ni-based alloy, a Co-based alloy, or the like is preferably used. Examples of the Ni-based alloy include a Cr—Ni alloy containing about 20 to 70% by mass of Cr. Examples of the Co-based alloy include a Co alloy containing 15 to 30% by mass of Cr, 5 to 16% Al, and 0.1 to 1% by mass of Y. Moreover, a well-known MCrAlY alloy (M is at least 1 type of Ni and Co) etc. can also be used.
The ceramic phase content in the oxide dispersion cermet is preferably 5 to 20% by mass, and the metal phase content is preferably 80 to 95% by mass.
As a raw material for forming an oxide-dispersed cermet sprayed coating, it is preferable to use a mixture of an oxide whose particle diameter is adjusted to about 10 to 100 μm and a heat-resistant alloy as a binder.
(金属)
下地膜をなす金属としては、線熱膨張係数αbが上記範囲を満たす限り特に限定されず、ガラス搬送用ロールにおける下地膜として公知の金属材料を適宜用いることができる。(metal)
The metal forming the base film is not particularly limited as long as the linear thermal expansion coefficient α b satisfies the above range, and a known metal material can be appropriately used as the base film in the glass transport roll.
下地膜の金属材料としては、例えばNi基合金、Co基合金等が好適に用いられる。Ni基合金としては、例えば約20〜70質量%のCrを含有するCr−Ni合金が挙げられる。Co基合金としては、例えば15〜30質量%のCrと、5〜16質量%のAlと、0.1〜1質量%のYを含有するCo合金が挙げられる。また公知のコバルト基合金であるステライト合金やトリバロイ合金等を使用することもできる。 For example, a Ni-based alloy, a Co-based alloy, or the like is preferably used as the metal material for the base film. Examples of the Ni-based alloy include a Cr—Ni alloy containing about 20 to 70% by mass of Cr. Examples of the Co-based alloy include a Co alloy containing 15 to 30% by mass of Cr, 5 to 16% by mass of Al, and 0.1 to 1% by mass of Y. Also, a known cobalt-based alloy such as a stellite alloy or a trivalloy alloy can be used.
下地膜の構成材料としては、ロール母材との密着力が高い点でサーメットがより好ましい。 As a constituent material of the base film, cermet is more preferable in terms of high adhesion to the roll base material.
上記の下地膜は、プラズマ溶射、高速フレーム溶射などの公知の溶射法で形成できる。但し、高い溶融温度が実現でき、溶射粒子を半溶融状態にすることができるという点で、プラズマ溶射により形成することが好ましい。
下地膜の形成に用いる原料は粉末原料が好ましい、粉末原料は、予め混合、造粒、焼結、粉砕、分級などを行い造粒焼結粉や焼結粉砕粉として、溶射に用いることが好ましい。The base film can be formed by a known spraying method such as plasma spraying or high-speed flame spraying. However, it is preferably formed by plasma spraying in that a high melting temperature can be realized and the sprayed particles can be in a semi-molten state.
The raw material used for forming the base film is preferably a powder raw material, and the powder raw material is preferably used for thermal spraying as a granulated sintered powder or sintered pulverized powder by mixing, granulating, sintering, pulverizing, classification, etc. in advance. .
下地膜の厚さは30〜150μmが好ましく、50〜80μmがより好ましい。下地膜の厚さが上記範囲であるとセラミックス溶射皮膜の密着力が得られやすい。
また、ロール母材と、セラミックス溶射皮膜と、の間に、下地膜を形成する場合、下地膜とセラミックス溶射皮膜の厚みの合計が100〜500μmであることが好ましい。The thickness of the base film is preferably 30 to 150 μm, and more preferably 50 to 80 μm. When the thickness of the base film is in the above range, the adhesion of the ceramic sprayed coating is easily obtained.
Moreover, when forming a base film between a roll base material and a ceramic sprayed coating, it is preferable that the sum total of the thickness of a base film and a ceramic sprayed coating is 100-500 micrometers.
本発明の一態様における下地膜は、断面画像解析法による気孔率が0.5〜5%であることが好ましい。下地膜の気孔率が上記の範囲であれば、硫黄酸化物のような腐食性ガスの存在下で搬送用ロールを使用した場合に、セラミックス溶射皮膜を通過した腐食性ガスによるロール母材の腐食を比較的長期にわたって抑制できる。 The base film in one embodiment of the present invention preferably has a porosity of 0.5 to 5% according to a cross-sectional image analysis method. If the porosity of the underlying film is in the above range, the roll base metal is corroded by the corrosive gas that has passed through the ceramic spray coating when the transport roll is used in the presence of a corrosive gas such as sulfur oxide. Can be suppressed over a relatively long period of time.
ロール母材と、セラミックス溶射皮膜と、下地膜を形成する場合、下地膜の形成に先立って、ロール母材の表面を粗化するブラスト処理を行うことが好ましい。ブラスト処理後のロール母材の表面粗さ(JIS B0601:2001に規定される算術平均高さRa、以下同様。)は2.0〜5.0μmが好ましい。 When forming the roll base material, the ceramic sprayed coating, and the base film, it is preferable to perform a blasting process for roughening the surface of the roll base material before forming the base film. The surface roughness (arithmetic average height Ra defined in JIS B0601: 2001, the same shall apply hereinafter) of the roll base material after the blast treatment is preferably 2.0 to 5.0 μm.
<板ガラスの製造方法>
本発明の一態様の板ガラスの製造方法は、建築用板ガラス、自動車ガラス、ディスプレイ用板ガラスなどの公知の種々の製造方法や、ガラスの組成によらず利用できる。例えば、板ガラスの製造方法は一般に、原材料を溶解して溶融ガラスを得る溶融工程と、溶融ガラスを成形する成形工程と、成形後のガラスを移動させながら徐々に冷却して応力を除去する徐冷工程と、そのガラスを切断する切断工程と、を有する。上記成形工程は、フロート法、ロールアウト法、ダウンドロー法、フュージョン法など種々のものがある。本発明の搬送用ロールは、上記工程中の搬送を目的とする工程中であればどこでも利用することができ、おもに成形工程以降の各工程内および各工程間での高温、好ましくは550〜750℃の雰囲気下にあるガラスリボンならびに切断後の板ガラスの搬送に利用する。<Method for producing plate glass>
The manufacturing method of the plate glass of 1 aspect of this invention can be utilized regardless of well-known various manufacturing methods, such as plate glass for construction, automobile glass, and plate glass for displays, and a glass composition. For example, a sheet glass manufacturing method generally includes a melting step in which raw materials are melted to obtain molten glass, a molding step in which molten glass is molded, and slow cooling in which the glass after molding is gradually cooled to remove stress. And a cutting step of cutting the glass. There are various molding processes such as a float process, a roll-out process, a down draw process, and a fusion process. The conveyance roll of the present invention can be used anywhere as long as it is in the process intended for conveyance in the above process, and is mainly at a high temperature in each process after the molding process and between each process, preferably 550 to 750. It is used to transport glass ribbons in the atmosphere at 0 ° C and flat glass after cutting.
さらに、前述の切断工程後に物理強化工程を含む場合では、上記切断後の板ガラスを搬送用ロールを用いて移動し、強化炉で軟化点以上に加熱後に冷却空気で急冷、または必要に応じて軟化点以上に加熱後に成形をした板ガラスを冷却空気で急冷する。急冷は通常、ガラス表面に対向させた複数のノズルから冷却空気を吹き付けることによって行う。これによって、ガラスの表面に圧縮性の残留応力が付与され、いわゆる物理強化法あるいは風冷強化法による強化板ガラスになる。上記物理強化工程は、前記の切断工程と連続していてもよいし、板ガラスを貯蔵後に板ガラスを取り出し、必要に応じて切断後に行ってもよい。本発明の搬送用ロールは、上記工程中の搬送を目的とするところであればどこでも利用することができる。
板ガラスの製造方法において物理強化工程以外に、イオン交換によって化学的にガラス表面に圧縮応力を付与するいわゆる化学強化工程がある。本発明の一態様の搬送用ロールは、この化学強化工程中の搬送を目的とするところでも利用することができる。
以上の本発明のガラス搬送用ロールを用いた板ガラスの製造方法によって、高品質の板ガラスを提供することができる。Furthermore, when a physical strengthening process is included after the above-described cutting process, the sheet glass after the above cutting is moved using a transport roll, heated to a temperature higher than the softening point in a tempering furnace, then rapidly cooled with cooling air, or softened as necessary. The plate glass formed after heating to a point or higher is quenched with cooling air. The rapid cooling is usually performed by blowing cooling air from a plurality of nozzles opposed to the glass surface. As a result, compressive residual stress is applied to the surface of the glass, and a tempered glass sheet is obtained by a so-called physical strengthening method or air cooling strengthening method. The said physical reinforcement | strengthening process may be continued with the said cutting process, may take out plate glass after storing plate glass, and may perform it after cutting | disconnection as needed. The conveyance roll of the present invention can be used anywhere as long as it is intended for conveyance during the above process.
In addition to the physical strengthening step in the plate glass manufacturing method, there is a so-called chemical strengthening step in which compressive stress is chemically applied to the glass surface by ion exchange. The conveyance roll of one embodiment of the present invention can be used even for the purpose of conveyance during the chemical strengthening step.
A high-quality plate glass can be provided by the above-described method for producing a plate glass using the glass transport roll of the present invention.
以下に実施例を用いて本発明の一態様における搬送用ロールと搬送用ロールの製造方法をさらに詳しく説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
(実施例1)
まず、18質量%程度のCrを含有するステンレス(SUS430相当、高温用)からなるロール母材を用意した。このロール母材の500〜750℃の温度域における線熱膨張係数αsは、12×10-6/℃である。ロール母材の形状は、後述する試験に用いるために便宜上、外径150mm×厚み20mmの円板状とし、ロール外周面の半径方向断面は外方に凸状の曲面とし、該曲面の曲率半径は50mmとした。
ロール母材の線熱膨張係数は前述の押し棒式膨張計を用いて測定した。
次に、ロール母材の外周面に対して、平均粒子径300μm程度のアルミナ粒子を用いてブラスト処理を施し、表面粗さ(Ra)を3.0μmとした。表面粗さは、表面粗さ・輪郭形状測定器(東京精密社製SURFCOM130A)にて測定した。
ブラスト処理後、プラズマ溶射法によりAl2O3−CoNiCrAlYからなる下地膜を形成した。溶射原料として、粒子径50〜150μmの粉末を用いた。得られた下地膜の膜厚は80μmであった。The production roll and the production method of the conveyance roll in one embodiment of the present invention will be described in more detail below using examples, but the present invention is not limited to these examples.
Example 1
First, a roll base material made of stainless steel (SUS430 equivalent, for high temperature) containing about 18% by mass of Cr was prepared. The linear thermal expansion coefficient α s in the temperature range of 500 to 750 ° C. of this roll base material is 12 × 10 −6 / ° C. The shape of the roll base material is a disk shape with an outer diameter of 150 mm × thickness of 20 mm for convenience in use in the test described later, the radial cross section of the outer peripheral surface of the roll is an outwardly convex curved surface, and the curvature radius of the curved surface Was 50 mm.
The linear thermal expansion coefficient of the roll base material was measured using the aforementioned push rod dilatometer.
Next, the outer peripheral surface of the roll base material was blasted using alumina particles having an average particle diameter of about 300 μm, and the surface roughness (Ra) was set to 3.0 μm. The surface roughness was measured with a surface roughness / contour shape measuring instrument (SURFCOM130A manufactured by Tokyo Seimitsu Co., Ltd.).
After the blast treatment, a base film made of Al 2 O 3 —CoNiCrAlY was formed by plasma spraying. A powder having a particle size of 50 to 150 μm was used as the thermal spray material. The film thickness of the obtained base film was 80 μm.
500〜750℃の温度域における下地膜の線熱膨張係数αbを下記手順で測定する。
カーボン製平板の表面に膜厚1mmの溶射皮膜を成膜させた後、皮膜のみを機械的に剥がしとり、押し棒式膨張計を用いてアルゴン雰囲気で測定する。
下地膜の線熱膨張係数αbは12×10-6/℃である。The linear thermal expansion coefficient α b of the base film in the temperature range of 500 to 750 ° C. is measured by the following procedure.
After a thermal spray coating having a thickness of 1 mm is formed on the surface of a carbon flat plate, only the coating is mechanically peeled off and measured in an argon atmosphere using a push rod dilatometer.
The linear thermal expansion coefficient α b of the base film is 12 × 10 −6 / ° C.
次に、下地膜上に、プラズマ溶射法により、セラミックス溶射皮膜を形成した。溶射原料として、イットリア安定化ジルコニア(3YSZ)に、フッ化イットリウムを7wt.%添加した、粒子径10〜60μmの粉末を用いた。得られたセラミックス溶射皮膜の膜厚は400μm、表面粗さ(Ra)は2.0μm、気孔率は8%であった。
続いて、セラミックス溶射皮膜の表面を手研磨にて研磨した。研磨後のセラミックス溶射皮膜の膜厚は300μm、表面粗さ(Ra)は0.5μm、気孔率は8%であった。Next, a ceramic sprayed coating was formed on the base film by plasma spraying. As a thermal spraying raw material, yttria stabilized zirconia (3YSZ) and yttrium fluoride at 7 wt. % Added, powder having a particle size of 10 to 60 μm was used. The obtained ceramic sprayed coating had a film thickness of 400 μm, a surface roughness (Ra) of 2.0 μm, and a porosity of 8%.
Subsequently, the surface of the ceramic sprayed coating was polished by hand polishing. The film thickness of the ceramic sprayed coating after polishing was 300 μm, the surface roughness (Ra) was 0.5 μm, and the porosity was 8%.
次いで、研磨後のセラミックス溶射皮膜上にシリカ前駆体溶液を塗布し、セラミックス溶射皮膜の気孔にシリカ前駆体溶液を含浸させた。シリカ前駆体溶液としては、溶射皮膜の気孔に含浸しやすく、大気中の酸素および水分と容易に反応して非晶質シリカを形成するポリシラザン系のパーヒドロポリシラザンのキシレン溶液(パーヒドロポリシラザンの含有量:10質量%)を用いた。塗布方法としては刷毛を用いて塗りこむことによって行った。塗布方法は噴霧、ロールコート、液浸漬などの方法を用いても同様の結果を得ることができる。塗布は溶液がセラミックス溶射皮膜に十分に染込み、溶液のセラミックス溶射皮膜上への残存が目視で確認されるまで行い、塗布量の制御はこの目視観察によって行なった。
塗布後、ワイピングクロスを用いてセラミックス溶射皮膜の表面上のシリカ前駆体溶液を拭き取り、セラミックス溶射皮膜の表面上におけるシリカ前駆体溶液の残渣膜厚を1μm以下とした。これらの作業は、温度を5〜35℃、相対湿度を35〜60%の大気環境で実施した。この後、室温大気中で24時間保持してシリカ前駆体溶液を硬化させることにより、セラミックス溶射皮膜の気孔が封孔処理された溶射皮膜を得た。封孔処理後の気孔率は1%以下であった。
なお、温度100℃の大気中で1時間保持することによっても、室温大気中24時間保持の場合と同様の結果を得ている。Next, the silica precursor solution was applied onto the polished ceramic spray coating, and the pores of the ceramic spray coating were impregnated with the silica precursor solution. The silica precursor solution is a polysilazane-based perhydropolysilazane xylene solution (perhydropolysilazane containing) that easily impregnates the pores of the sprayed coating and easily reacts with atmospheric oxygen and moisture to form amorphous silica. Amount: 10% by mass). The coating method was performed by painting with a brush. The same results can be obtained even if the application method is a method such as spraying, roll coating, or liquid immersion. The coating was performed until the solution was sufficiently infiltrated into the ceramic spray coating, and the remaining of the solution on the ceramic spray coating was visually confirmed, and the coating amount was controlled by this visual observation.
After the application, the silica precursor solution on the surface of the ceramic sprayed coating was wiped off using a wiping cloth, and the residual film thickness of the silica precursor solution on the surface of the ceramic sprayed coating was set to 1 μm or less. These operations were performed in an air environment having a temperature of 5 to 35 ° C. and a relative humidity of 35 to 60%. Thereafter, the silica precursor solution was cured by holding in room temperature atmosphere for 24 hours to obtain a sprayed coating in which pores of the ceramic sprayed coating were sealed. The porosity after the sealing treatment was 1% or less.
In addition, the same result as the case where it hold | maintains at room temperature air | atmosphere for 24 hours is obtained also by hold | maintaining in the air | atmosphere of 100 degreeC temperature.
500〜750℃の温度域におけるセラミックス溶射皮膜の線熱膨張係数αc、および、常温から750℃までの熱膨張による伸びを下記手順で評価した。
イットリア安定化ジルコニア(3YSZ)に、フッ化イットリウムを規定の比率で混合し、放電プラズマ焼結(SPS:Spark Plasma Sintering)法を用いて、φ20mm長さ20mmの焼結体を作製した。リガク製熱機械分析装置(TMA)にて焼結体の20〜750℃の温度域における線熱膨張係数を測定し、500〜750℃の温度域における線熱膨張係数αcを求めた。また、この線熱膨張係数測定時における熱膨張による伸びを、常温から750℃までの熱膨張による伸びとした。
セラミックス溶射皮膜の線熱膨張係数αcは12×10-6/℃であり、常温から750℃までの熱膨張による伸びは0.9%であった。
セラミックス溶射皮膜と、ロール母材と、の線熱膨張係数αc,αsの差(αs−αc)は0×10-6/℃である。The linear thermal expansion coefficient α c of the ceramic spray coating in the temperature range of 500 to 750 ° C. and the elongation due to thermal expansion from room temperature to 750 ° C. were evaluated by the following procedure.
Yttrium fluoride was mixed with yttria-stabilized zirconia (3YSZ) at a specified ratio, and a sintered body having a diameter of 20 mm and a length of 20 mm was produced by using a spark plasma sintering (SPS) method. The linear thermal expansion coefficient in the temperature range of 20 to 750 ° C. of the sintered body was measured with a Rigaku thermomechanical analyzer (TMA) to determine the linear thermal expansion coefficient α c in the temperature range of 500 to 750 ° C. Further, the elongation due to thermal expansion at the time of measuring the linear thermal expansion coefficient was defined as elongation due to thermal expansion from room temperature to 750 ° C.
The linear thermal expansion coefficient α c of the ceramic sprayed coating was 12 × 10 −6 / ° C., and the elongation due to thermal expansion from room temperature to 750 ° C. was 0.9%.
The difference (α s −α c ) between the linear thermal expansion coefficients α c and α s between the ceramic sprayed coating and the roll base material is 0 × 10 −6 / ° C.
(実施例2)
セラミックス溶射皮膜の原料に粒子径10〜60μmのイットリア安定化ジルコニア(8YSZ)粉末を用いた以外は、実施例1と同様の手順を実施した。
封孔処理後のセラミックス溶射皮膜の気孔率は1%であった。
また、セラミックス溶射皮膜の線熱膨張係数αcは10×10-6/℃であり、常温から750℃までの熱膨張による伸びは0.75%であった。
セラミックス溶射皮膜と、ロール母材と、の線熱膨張係数αc,αsの差(αs−αc)は2×10-6/℃であった。
(実施例3)
溶射原料として、マグネシア(MgO)に、ジルコニア(ZrO2)を12.5wt.%、シリカ(SiO2)を6.5wt.%の比率で混合した焼結、粉砕した、粒子径10〜60μmの焼結粉砕粉を用い、封孔処理を行わなかった以外は、実施例1と同様の手順を実施した。
封孔処理を行わなかったセラミックス溶射皮膜の気孔率は8%であった。
また、セラミックス溶射皮膜の線熱膨張係数αcは12×10-6/℃であり、常温から750℃までの熱膨張による伸びは0.9%であった。
セラミックス溶射皮膜と、ロール母材と、の線熱膨張係数αc,αsの差(αs−αc)はなかった(0×10-6/℃)。
(実施例4)
溶射原料として、マグネシア(MgO)に、ジルコニア(ZrO2)を7wt.%、シリカ(SiO2)の比率で混合した焼結、粉砕した、粒子径10〜60μmの焼結粉砕粉を用いた以外は、実施例1と同様の手順を実施した。
封孔処理後のセラミックス溶射皮膜の気孔率は1%であった。
また、セラミックス溶射皮膜の線熱膨張係数αcは12×10-6/℃であり、常温から750℃までの熱膨張による伸びは0.9%であった。
セラミックス溶射皮膜と、ロール母材と、の線熱膨張係数αc,αsの差(αs−αc)はなかった(0×10-6/℃)。(Example 2)
The same procedure as in Example 1 was performed except that yttria-stabilized zirconia (8YSZ) powder having a particle size of 10 to 60 μm was used as a raw material for the ceramic spray coating.
The porosity of the ceramic sprayed coating after the sealing treatment was 1%.
The linear thermal expansion coefficient α c of the ceramic sprayed coating was 10 × 10 −6 / ° C., and the elongation due to thermal expansion from room temperature to 750 ° C. was 0.75%.
The difference (α s −α c ) between the linear thermal expansion coefficients α c and α s of the ceramic spray coating and the roll base material was 2 × 10 −6 / ° C.
(Example 3)
As a thermal spraying raw material, magnesia (MgO) and zirconia (ZrO 2 ) at 12.5 wt. %, Silica (SiO 2 ) 6.5 wt. The same procedure as in Example 1 was performed, except that sintered and pulverized powder having a particle diameter of 10 to 60 μm was mixed and sintered without clogging.
The porosity of the ceramic sprayed coating not subjected to the sealing treatment was 8%.
Further, the linear thermal expansion coefficient α c of the ceramic spray coating was 12 × 10 −6 / ° C., and the elongation due to thermal expansion from room temperature to 750 ° C. was 0.9%.
There was no difference (α s −α c ) between the coefficient of linear thermal expansion α c and α s between the ceramic sprayed coating and the roll base material (0 × 10 −6 / ° C.).
Example 4
As a thermal spraying raw material, magnesia (MgO) and zirconia (ZrO 2 ) 7 wt. %, The same procedure as in Example 1 was carried out except that sintered and pulverized powders having a particle diameter of 10 to 60 μm were mixed in a ratio of silica (SiO 2 ).
The porosity of the ceramic sprayed coating after the sealing treatment was 1%.
Further, the linear thermal expansion coefficient α c of the ceramic spray coating was 12 × 10 −6 / ° C., and the elongation due to thermal expansion from room temperature to 750 ° C. was 0.9%.
There was no difference (α s −α c ) between the coefficient of linear thermal expansion α c and α s between the ceramic sprayed coating and the roll base material (0 × 10 −6 / ° C.).
(比較例1)
比較例は全て、25質量%程度のCrを含有するステンレス(SUS310相当、高温用)からなるロール母材を使用した。このロール母材の500〜750℃の温度域における線熱膨張係数αsは、17×10-6/℃である。
また、比較例は全て、セラミックス溶射皮膜の原料にフッ化イットリウムを添加していない、粒子径10〜60μmのイットリア安定化ジルコニア(8YSZ)の粉末を使用した。
研磨後のセラミックス溶射皮膜の気孔率が8%であり、封孔処理後のセラミックス溶射皮膜の気孔率は1%であった。
また、セラミックス溶射皮膜の線熱膨張係数αcは10×10-6/℃であり、常温から750℃までの熱膨張による伸びは0.75%であった。
セラミックス溶射皮膜と、ロール母材と、の線熱膨張係数αc,αsの差(αs−αc)は7×10-6/℃であった。(Comparative Example 1)
In all of the comparative examples, a roll base material made of stainless steel (SUS310 equivalent, for high temperature) containing about 25% by mass of Cr was used. The linear thermal expansion coefficient α s in the temperature range of 500 to 750 ° C. of this roll base material is 17 × 10 −6 / ° C.
Moreover, all the comparative examples used the powder of the yttria stabilized zirconia (8YSZ) with the particle diameter of 10-60 micrometers which does not add the yttrium fluoride to the raw material of a ceramic sprayed coating.
The porosity of the ceramic sprayed coating after polishing was 8%, and the porosity of the ceramic sprayed coating after sealing treatment was 1%.
The linear thermal expansion coefficient α c of the ceramic sprayed coating was 10 × 10 −6 / ° C., and the elongation due to thermal expansion from room temperature to 750 ° C. was 0.75%.
The difference (α s −α c ) between the linear thermal expansion coefficients α c and α s between the ceramic spray coating and the roll base material was 7 × 10 −6 / ° C.
(比較例2)
研磨後のセラミックス溶射皮膜の気孔率が2%であり、封孔処理後のセラミックス溶射皮膜の気孔率は1%である点以外は比較例1と同様である。
セラミックス溶射皮膜の線熱膨張係数αcは10×10-6/℃であり、常温から750℃までの熱膨張による伸びは0.75%であった。
セラミックス溶射皮膜と、ロール母材と、の線熱膨張係数αc,αsの差(αs−αc)は7×10-6/℃であった。(Comparative Example 2)
It is the same as Comparative Example 1 except that the porosity of the ceramic sprayed coating after polishing is 2% and the porosity of the ceramic sprayed coating after sealing treatment is 1%.
The linear thermal expansion coefficient α c of the ceramic sprayed coating was 10 × 10 −6 / ° C., and the elongation due to thermal expansion from room temperature to 750 ° C. was 0.75%.
The difference (α s −α c ) between the linear thermal expansion coefficients α c and α s between the ceramic spray coating and the roll base material was 7 × 10 −6 / ° C.
(比較例3)
研磨後のセラミックス溶射皮膜を封孔処理しなかった以外は、比較例1と同様である。
セラミックス溶射皮膜の線熱膨張係数αcは10×10-6/℃であり、常温から750℃までの熱膨張による伸びは0.75%であった。
セラミックス溶射皮膜と、ロール母材と、の線熱膨張係数αc,αsの差(αs−αc)は7×10-6/℃であった。(Comparative Example 3)
The same as Comparative Example 1 except that the ceramic sprayed coating after polishing was not sealed.
The linear thermal expansion coefficient α c of the ceramic sprayed coating was 10 × 10 −6 / ° C., and the elongation due to thermal expansion from room temperature to 750 ° C. was 0.75%.
The difference (α s −α c ) between the linear thermal expansion coefficients α c and α s between the ceramic spray coating and the roll base material was 7 × 10 −6 / ° C.
(比較例4)
研磨後のセラミックス溶射皮膜を封孔処理しなかった以外は、比較例2と同様である。
セラミックス溶射皮膜の線熱膨張係数αcは10×10-6/℃であり、常温から750℃までの熱膨張による伸びは0.75%であった。
セラミックス溶射皮膜と、ロール母材と、の線熱膨張係数αc,αsの差(αs−αc)は7×10-6/℃であった。(Comparative Example 4)
The same as Comparative Example 2 except that the ceramic sprayed coating after polishing was not sealed.
The linear thermal expansion coefficient α c of the ceramic sprayed coating was 10 × 10 −6 / ° C., and the elongation due to thermal expansion from room temperature to 750 ° C. was 0.75%.
The difference (α s −α c ) between the linear thermal expansion coefficients α c and α s between the ceramic spray coating and the roll base material was 7 × 10 −6 / ° C.
(比較例5)
封孔処理後のセラミックス溶射皮膜の表面を手研磨にて20μm研磨した以外は比較例1と同様である。研磨後のセラミックス溶射皮膜の表面粗さ(Ra)は0.5μm、気孔率は1%であった。
セラミックス溶射皮膜の線熱膨張係数αcは10×10-6/℃であり、常温から750℃までの熱膨張による伸びは0.75%であった。
セラミックス溶射皮膜と、ロール母材と、の線熱膨張係数αc,αsの差(αs−αc)は7×10-6/℃であった。(Comparative Example 5)
The same as Comparative Example 1 except that the surface of the ceramic sprayed coating after the sealing treatment was polished by 20 μm by manual polishing. The surface sprayed ceramic spray coating had a surface roughness (Ra) of 0.5 μm and a porosity of 1%.
The linear thermal expansion coefficient α c of the ceramic sprayed coating was 10 × 10 −6 / ° C., and the elongation due to thermal expansion from room temperature to 750 ° C. was 0.75%.
The difference (α s −α c ) between the linear thermal expansion coefficients α c and α s between the ceramic spray coating and the roll base material was 7 × 10 −6 / ° C.
(比較例6)
封孔処理後のセラミックス溶射皮膜の表面を手研磨にて200μm研磨した以外は比較例1と同様である。研磨後のセラミックス溶射皮膜の表面粗さ(Ra)は0.5μm、気孔率は1%であった。
セラミックス溶射皮膜の線熱膨張係数αcは10×10-6/℃であり、常温から750℃までの熱膨張による伸びは0.75%であった。
セラミックス溶射皮膜と、ロール母材と、の線熱膨張係数αc,αsの差(αs−αc)は7×10-6/℃であった。(Comparative Example 6)
The same as Comparative Example 1 except that the surface of the ceramic sprayed coating after the sealing treatment was polished by 200 μm by hand polishing. The surface sprayed ceramic spray coating had a surface roughness (Ra) of 0.5 μm and a porosity of 1%.
The linear thermal expansion coefficient α c of the ceramic sprayed coating was 10 × 10 −6 / ° C., and the elongation due to thermal expansion from room temperature to 750 ° C. was 0.75%.
The difference (α s −α c ) between the linear thermal expansion coefficients α c and α s between the ceramic spray coating and the roll base material was 7 × 10 −6 / ° C.
(粒子の付着性の評価)
以上のサンプルに基づいてガラス搬送用ロールの性能を評価するため、下記の方法で、高温におけるガラス板への粒子の付着性を評価した。
図1は該評価に用いた試験装置を説明するための概略図である。この試験装置はロール・オン・ディスク型転動摩擦試験機(以下、単に試験機ということもある。)1(高千穂精機社製)と電気炉(図示略)とを組み合わせて構成されている。
ロール・オン・ディスク型転動摩擦試験機1は、周方向に回転する円板状のガラス板2の上面に、ガラス搬送用ロール(以下、単にロールということもある。)3の周面が接触するように設けられている。ロール3は周方向に回動自在であり、回転軸方向がガラス板2の径方向と同じであり、かつ回転軸方向に進退可能に設けられている。
該試験機1において、ガラス板2の上面とロール3の周面とを接触させ、ロール3に対して、ロール3の中心からガラス板2へ向かう方向に一定の荷重をかけた状態で、ガラス板2を回転させると、その回転に伴ってロール3がガラス板2上を転がるように回転する。そしてガラス板2を回転させつつ、ロール3をその回転軸方向にガラス板2の中心に向かって前進させることにより、ロール3はガラス板2上面に螺旋状の摩擦痕を描きながら転がる。また上記実施例および比較例ではロールの外周面を、外方に凸状の曲面としたため、ガラス板2の上面とロール3の周面との接触は点接触となり、摩擦痕は線状となる。
試験機1は電気炉内に収容されており試験機1の雰囲気温度が所定の温度に制御されるようになっている。(Evaluation of particle adhesion)
In order to evaluate the performance of the roll for glass conveyance based on the above samples, the adhesion of particles to the glass plate at a high temperature was evaluated by the following method.
FIG. 1 is a schematic diagram for explaining a test apparatus used for the evaluation. This test apparatus is configured by combining a roll-on-disk type rolling friction tester (hereinafter sometimes simply referred to as a tester) 1 (manufactured by Takachiho Seiki Co., Ltd.) and an electric furnace (not shown).
In the roll-on-disk type rolling friction tester 1, the peripheral surface of a glass transport roll (hereinafter sometimes simply referred to as a roll) 3 is in contact with the upper surface of a disk-shaped
In the testing machine 1, the upper surface of the
The testing machine 1 is accommodated in an electric furnace, and the atmospheric temperature of the testing machine 1 is controlled to a predetermined temperature.
試験条件は、雰囲気温度600℃、ロール3に対する荷重500gf、ガラス板2の半径90mm、ガラス板2の回転速度0.5rps、摩擦痕の幅(ガラス板2とロール3との点接触直径に相当する)0.12mm、ガラス板2の径方向における摩擦痕の間隔(摩擦痕の幅方向の中心間距離)0.125mmとした。
まず、ガラス板2とロール3を試験機1にセットした。ガラス板2とロール3とが接触しない状態として、電気炉内の温度を600℃に昇温した。600℃で30分保持後、ガラス板2およびロール3の温度が充分に均一になったところで、ガラス板2の上面の端縁にロール3の周面を接触させ、ロール3に所定の荷重をかけた状態で、ガラス板2の回転とロール3の軸方向への前進(軸送り)を同時に開始した。ロール3の軸送り速度は、摩擦痕の間隔が所定の値となるように設定する。ロール3がガラス板2の中心に達したら両者の接触を解除し、ガラス板2の回転を止めた。そしてガラス板2が割れないように電気炉内の温度を徐々に降下させ、室温まで下げてからガラス板2を取り出した。The test conditions were an atmospheric temperature of 600 ° C., a load of 500 gf on the
First, the
こうして得たガラス板2の上面にどの程度のZrO2粒子が付着しているかを、以下の方法で評価した。
得られたガラス板2の上面において、端縁から中心に向かう径方向に沿って、10mm間隔で観察点を決めた。ガラス板2から、該観察点の全部を含む適宜の大きさのガラス板片を切り出し、その上面をカーボンコートした。この後、電子顕微鏡により各観察点を中心とする反射電子像を一定倍率でそれぞれ撮影し、各撮影像(観察領域)中に存在するZrO2粒子の面積と撮影像の全面積に基づき、下式(1)により各観察領域における粒子付着率を算出した。
粒子付着率(%)=(ZrO2粒子の面積合計/撮影像の全面積)×100…(1)The following method evaluated how much ZrO 2 particles adhered to the upper surface of the
On the upper surface of the obtained
Particle adhesion rate (%) = (total area of ZrO 2 particles / total area of photographed image) × 100 (1)
このようにして、実施例1〜4および比較例1〜6で得られたガラス搬送用ロールについて、ガラス板へのZrO2粒子の付着率を測定した結果を図2に示す。
図2において、横軸はガラス板2の端縁(外周)から各観察点までの距離を示し、縦軸はガラス板への粒子付着率(単位:%)を示す。In this way, the glass conveying rolls obtained in Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 6, shows the result of measuring the deposition rate of ZrO 2 particles to the glass plate in FIG.
In FIG. 2, the horizontal axis indicates the distance from the edge (outer periphery) of the
図2のグラフに示されるように、比較例1〜6のガラス搬送用ロールは、ロールからガラス板へのZrO2粒子の付着が多く生じたのに対して、実施例1と2のガラス搬送用ロールは、かかる粒子の付着率がほぼ0%、実施例3と4も付着率は0.05%以下であり、付着が良好に抑えられた。比較例5と6は封孔処理後に研磨を行ったため、皮膜表面の研磨屑や加工応力による皮膜中のクラックにより異物が付着した。As shown in the graph of FIG. 2, the glass conveyance rolls of Comparative Examples 1 to 6 caused much adhesion of ZrO 2 particles from the roll to the glass plate, whereas the glass conveyance rolls of Examples 1 and 2 The roll for use had an adhesion rate of such particles of almost 0%, and Examples 3 and 4 also had an adhesion rate of 0.05% or less, and the adhesion was well suppressed. Since Comparative Examples 5 and 6 were polished after the sealing treatment, foreign matter adhered due to polishing scraps on the surface of the film or cracks in the film due to processing stress.
本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは、当業者にとって明らかである。
本出願は、2013年6月18日出願の日本特許出願2013−127591に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。Although the invention has been described in detail and with reference to specific embodiments, it will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made without departing from the spirit and scope of the invention.
This application is based on Japanese Patent Application No. 2013-127591 filed on Jun. 18, 2013, the contents of which are incorporated herein by reference.
本発明によれば、金属製のロール母材表面がセラミックス溶射皮膜で被覆されたガラス搬送用ロールにおける、該セラミックス溶射皮膜からの粒子脱落、および、該セラミックス溶射皮膜自体の剥離を格段に抑制できる。
また、本発明のガラス搬送用ロールにおいて、ロール母材と、セラミックス溶射皮膜と、の間に、サーメットまたは金属からなる下地膜を形成した場合、硫黄酸化物のような腐食性ガスの存在下で搬送用ロールを使用した場合に、セラミックス溶射皮膜を通過した腐食性ガスによるロール母材の腐食を抑制できる。
本発明のガラス搬送用ロールを用いた板ガラスおよび強化板ガラスの製造方法によって、高品質の板ガラスを提供することができる。ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, in the roll for glass conveyance by which the metal roll base material surface was coat | covered with the ceramic sprayed coating, particle | grain omission from this ceramic sprayed coating and peeling of this ceramic sprayed coating itself can be suppressed significantly. .
Further, in the glass transport roll of the present invention, when a base film made of cermet or metal is formed between the roll base material and the ceramic spray coating, in the presence of corrosive gas such as sulfur oxide. When the transport roll is used, corrosion of the roll base material due to the corrosive gas that has passed through the ceramic spray coating can be suppressed.
High quality plate glass can be provided by the manufacturing method of plate glass and tempered plate glass using the roll for glass conveyance of the present invention.
1 ロール・オン・ディスク型転動摩擦試験機(試験機)
2 ガラス板
3 ガラス搬送用ロール(ロール)1 Roll-on-disk type rolling friction tester (tester)
2
Claims (24)
500〜750℃の温度域における、前記ロール母材の線熱膨張係数をαsとし、前記セラミックス溶射皮膜の線熱膨張係数をαcとするとき、αs−αc≦2×10-6/℃であり、8×10-6/℃≦αc≦14×10-6/℃であり、
セラミックス溶射皮膜の常温から750℃までの熱膨張による伸びが、0.6〜1.05%であり、
前記セラミックス溶射皮膜の厚みが100〜500μmであり、
前記セラミックス溶射皮膜の断面画像解析法による気孔率が2%以下であることを特徴とするガラス搬送用ロール。The roll base material made of metal is a roll for glass conveyance coated with a ceramic spray coating,
Α s −α c ≦ 2 × 10 −6 when α s is the linear thermal expansion coefficient of the roll base material and α c is the linear thermal expansion coefficient of the ceramic sprayed coating in the temperature range of 500 to 750 ° C. / ° C., 8 × 10 −6 / ° C. ≦ α c ≦ 14 × 10 −6 / ° C.
The elongation due to thermal expansion of the ceramic sprayed coating from room temperature to 750 ° C. is 0.6 to 1.05%,
The ceramic sprayed coating has a thickness of 100 to 500 μm,
A glass conveying roll, wherein the ceramic sprayed coating has a porosity of 2% or less by a cross-sectional image analysis method.
該セラミックス溶射皮膜に、シリカ前駆体溶液を含浸させる含浸工程と、
該シリカ前駆体溶液を硬化させてセラミックス溶射皮膜を封孔処理する硬化工程を有する、ガラス搬送用ロールの製造方法。Formation of a ceramic sprayed coating on the surface of a roll base material having a linear thermal expansion coefficient α s in the temperature range of 500 to 750 ° C. of 10 × 10 −6 / ° C. ≦ α s ≦ 16 × 10 −6 / ° C. A membrane process;
An impregnation step of impregnating the ceramic sprayed coating with a silica precursor solution;
The manufacturing method of the roll for glass conveyance which has a hardening process which hardens this silica precursor solution and seals a ceramic sprayed coating.
該溶射下地膜上にセラミックス溶射皮膜を形成する第2の成膜工程と、
該セラミックス溶射皮膜に、シリカ前駆体溶液を含浸させる含浸工程と、
該シリカ前駆体溶液を硬化させてセラミックス溶射皮膜を封孔処理する硬化工程を有する、ガラス搬送用ロールの製造方法。The surface of a roll base material having a linear thermal expansion coefficient α s in a temperature range of 500 to 750 ° C. of 10 × 10 −6 / ° C. ≦ α s ≦ 16 × 10 −6 / ° C. is subjected to thermal spraying consisting of metal or cermet. A first film forming step for forming a base film;
A second film forming step of forming a ceramic sprayed coating on the sprayed undercoat;
An impregnation step of impregnating the ceramic sprayed coating with a silica precursor solution;
The manufacturing method of the roll for glass conveyance which has a hardening process which hardens this silica precursor solution and seals a ceramic sprayed coating.
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