金属電気メッキ及び電解銅箔設備における電解処理用コンダクターロール
【課題】金属電気メッキ及び電解銅箔設備におけるコンダクターロールにおいて、電蝕マークやアークスポット及びロール表面へのメッキ析出の発生を抑制すると共に耐摩耗性に優れた、電解処理用コンダクターロールを提供する。
【解決手段】コンダクターロール１のロール胴部３の表面に、電気抵抗の低い銅を溶射又はメッキして下地層４を形成し、該下地層の表面に表面硬度の高いＷＣ／ＮｉＣｒ複合材合金層５を溶射し、表面硬度をＨＶ９００〜１２００の高硬度に担持させる。
【解決手段】コンダクターロール１のロール胴部３の表面に、電気抵抗の低い銅を溶射又はメッキして下地層４を形成し、該下地層の表面に表面硬度の高いＷＣ／ＮｉＣｒ複合材合金層５を溶射し、表面硬度をＨＶ９００〜１２００の高硬度に担持させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属電気メッキ及び電解銅箔設備におけるコンダクターロールに関し、特に電蝕マークやアークスポット及びロール表面へのメッキ析出の発生を抑制すると共に耐摩耗性に優れた、電解処理用コンダクターロールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、金属電気メッキ及び電解銅箔設備における電解処理設備で使用するコンダクターロールは、通電金属ロールであるロール胴部と、該ロール胴部の両端部の軸に給電部材を嵌着したロールエンドにより構成される。
【０００３】
上記ロール胴部は、高電流通電のもとにおいて強酸性のメッキ液と接触するため通電腐食抵抗性が必要であり、ニッケル基合金である「インコネル」又は「ハステロイＣ」相当のニッケル基合金で形成された遠芯鋳造スリーブ又は粉末焼結合金のＨＩＰ（Ｈｏｔ Ｉｓｏｓｔａｔｉｃ Ｐｒｅｓｓｉｎｇ：熱間等方圧加圧）加工スリーブを焼嵌めした上、仕上げ加工を施した二層構造のコンダクターロールが使用されている。
【特許文献１】特開昭６３−０３３５３７号公報
【特許文献２】特開平０１−１４７０９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来のコンダクターロールにより鋼鈑及び銅箔に通電しつつ通板すると、始めは良質な電気メッキ鋼鈑及び銅箔を製造することができる。しかしながら、数週間のうちにコンダクターロールの表面の電流が不均一となり、熱線や電蝕マークが発生してしまうという問題点があった。該発生要因として下記が考えられる。
１）焼嵌め時におけるロール胴部と外部スリーブとの内部接触部のグリップ力の不均一。
２）ロール胴部金属材と外部スリーブ金属材の熱膨張係数の差による焼嵌め部接触部分の相対的移動。
３）供給電力の急降下又は中断時に発生する逆起電力により起こる電気化学的陰極作用による腐食。
【０００５】
上記要因により、ロール胴部と外部スリーブとの接触部分に分離と腐食が発生し、該接触部分に電流が集中することにより大電流が流れて過熱されるためである。
【０００６】
また、コンダクターロールにより鋼鈑及び銅箔に通電しつつ通板すると、該鋼鈑及び銅箔がコンダクターロールの表面と確実に密着通板できないため、局部的にコンダクターロールと接触／非接触を繰り返しながら通板することになる。この時、鋼鈑及び銅箔とコンダクターロールの接触時に発生する火花により、アークスポットが発生してしまうという問題点があった。更にコンダクターロールの表面粗度を鏡面加工にした場合にもアークスポットが発生してしまうという問題点があった。
【０００７】
また、鋼鈑及び銅箔のエッジ部によりコンダクターロールの表面が局部的に磨耗することによるアークスポットの発生と、前記エッジ磨耗による金属メッキの析出という新たな問題点が発生した。
【０００８】
本発明は、上記のような問題点を解決するために成されたものであり、金属電気メッキ及び電解銅箔設備におけるコンダクターロールにおいて、電蝕マークやアークスポット及びロール表面へのメッキ析出の発生を抑制すると共に耐摩耗性に優れた、電解処理用コンダクターロールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明の金属電気メッキ及び電解銅箔設備における電解処理用コンダクターロールにおいては、コンダクターロールのロール胴部の表面に、電気抵抗の低い銅を溶射又はメッキして下地層を形成し、該下地層の表面に表面硬度の高いＷＣ／ＮｉＣｒ複合材合金層を溶射し、表面硬度をＨＶ９００〜１２００の高硬度に担持させる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のコンダクターロールを金属電気メッキ及び電解銅箔設備における電解処理用コンダクターロールとして使用すれば、電蝕マークやアークスポット及びロール表面へのメッキ析出の発生が抑制される共に耐摩耗性に優れているため長寿命となり、コンダクターロールの交換作業回数も激減することになる。従って、高品質且つ安価な製品の提供が可能となるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明を実施するための最良の形態を図を用いて説明する。図１は本発明の金属電気メッキ及び電解銅箔設備における電解処理用コンダクターロールの溶射構成を説明するための正面部分断面図であり、図２は図１におけるＡ部拡大図である。
【００１２】
図１及び図２に示すように、コンダクターロール１のロール胴部３の表面に、電気抵抗の低い銅を溶射又はメッキして下地層４を形成し、該下地層４の表面に表面硬度の高いＷＣ／ＮｉＣｒ複合材合金層５を溶射し、表面硬度をＨＶ９００〜１２００の高硬度に担持させる。
【００１３】
上記下地層４の厚さは、０．５ｍｍ〜５．０ｍｍの範囲内とし、２．０ｍｍ程度が好適である。また、上記ＷＣ／ＮｉＣｒ複合材合金層５の厚さは、０．１〜１．０ｍｍの範囲内とし、０．３ｍｍ程度が好適である。
【実施例】
【００１４】
本発明の実施例を実験結果に基づき説明する。まず、図１及び図２に示すように、コンダクターロール１のロール胴部３の表面に、電気抵抗の低い銅を厚さ２．０ｍｍで肉盛溶射を実施し、下地層４を形成した。
【００１５】
次に、上記下地層４の表面に、表面硬度の高いＷＣ／ＮｉＣｒ複合材合金層５を厚さ０．３ｍｍで肉盛溶射を実施し、表面硬度をＨＶ９００〜１２００の高硬度に担持させた。
【００１６】
上記コンダクターロール１にて金属電気メッキ及び電解銅箔電解処理試験を行ったところ、従来のコンダクターロールの表面粗度がＲａ０．６以内ではアークスポットが発生していたのに対し、本発明のコンダクターロールは表面粗度をＲａ０．０５の超鏡面加工にした場合でもアークスポットの発生はなかった。更に鋼鈑及び銅箔のエッジ部付近の磨耗も見られなかった。この結果、従来の遠芯鋳造スリーブ及び引き抜き鋼管等と異なり、ＷＣ／ＮｉＣｒ複合材合金層５の表面が超鏡面状態であっても、アークスポットが発生しないことが判明した。
【００１７】
上記コンダクターロール１のロールエンド２の両端部より給電を行うと、電流は始めに電気抵抗の低い銅〔比電気抵抗：１６．７μΩ・ｃｍ〕に流れ、その後、電気抵抗の高いＷＣ／ＮｉＣｒ複合材合金層５を経由して鋼鈑又は銅箔に流れる。この時、コンダクターロール１のロール胴部３におけるＷＣ／ＮｉＣｒ複合材合金層５は溶射層によるものであるためコンダクターロール１の表面の電流は均一となる。図３はＷＣ／ＮｉＣｒ複合材合金溶射層に流れる電流の模式図であり、電気抵抗の低い下地層４のａ−ａより流れた電流は、ＷＣ／ＮｉＣｒ複合材合金層５の内部で均一に鋼鈑又は銅箔に流れることを表している。従って、電流は偏ることなくコンダクターロール１の表面に均一に分散され且つ確実に流れることから電飾マークが発生することがない。また、該溶射層にミクロの気孔が内在していても電流が分散して流れることからスパークが発生することもない。
【００１８】
図４は本発明の金属電気メッキ及び電解銅箔設備における電解処理用コンダクターロールの表面強度を説明するための比較グラフであり、図５は図４の比較グラフをまとめた表である。該図表に示すように、一般的なコンダクターロールのロール表面硬度がＨＶ１８０、ＨＩＰ加工によるロール表面硬度がＨＶ３０７、ＨＶＡＦ（Ｈｉｇｈ Ｖｅｌｏｃｉｔｙ Ａｉｒ Ｆｕｅｌ）溶射によるロール表面硬度がＨＶ４８３であるのに対し、本発明の溶射によるロール表面硬度はＨＶ１０００（９００〜１２００の代表値）と非常に高い硬度を有しているのがわかる。
【００１９】
以上のように構成したコンダクターロール１を使用して金属電気メッキ及び電解銅箔電解処理試験を行ったところ、２ヶ月間コンダクターロール１を交換することなく稼動することができ、更には電蝕マークやアークスポット及びロール表面へのメッキ析出の発生も抑制できたことにより、ここに長寿命の金属電気メッキ及び電解銅箔設備における電解処理用コンダクターロールの完成となった。
【産業上の利用可能性】
【００２０】
上記実施例は新規のコンダクターロールに関して述べたものであるが、現在使用中のコンダクターロールのロール胴部の表面又は焼嵌めされた外部スリーブの表面に実施しても同様の効果を得ることができる。また、使用済みロールに対して実施しても同様の効果を得ることができるため、リサイクルに貢献することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の金属電気メッキ及び電解銅箔設備における電解処理用コンダクターロールの溶射構成を説明するための正面部分断面図である。
【図２】図１におけるＡ部拡大図である。
【図３】ＷＣ／ＮｉＣｒ複合材合金溶射層に流れる電流の模式図である。
【図４】本発明の金属電気メッキ及び電解銅箔設備における電解処理用コンダクターロールの表面強度を説明するための比較グラフである。
【図５】図４の比較グラフをまとめた表である。
【符号の説明】
【００２２】
１ コンダクターロール
２ ロールエンド
３ ロール胴部
４ 下地層
５ ＷＣ／ＮｉＣｒ複合材合金層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属電気メッキ及び電解銅箔設備におけるコンダクターロールに関し、特に電蝕マークやアークスポット及びロール表面へのメッキ析出の発生を抑制すると共に耐摩耗性に優れた、電解処理用コンダクターロールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、金属電気メッキ及び電解銅箔設備における電解処理設備で使用するコンダクターロールは、通電金属ロールであるロール胴部と、該ロール胴部の両端部の軸に給電部材を嵌着したロールエンドにより構成される。
【０００３】
上記ロール胴部は、高電流通電のもとにおいて強酸性のメッキ液と接触するため通電腐食抵抗性が必要であり、ニッケル基合金である「インコネル」又は「ハステロイＣ」相当のニッケル基合金で形成された遠芯鋳造スリーブ又は粉末焼結合金のＨＩＰ（Ｈｏｔ Ｉｓｏｓｔａｔｉｃ Ｐｒｅｓｓｉｎｇ：熱間等方圧加圧）加工スリーブを焼嵌めした上、仕上げ加工を施した二層構造のコンダクターロールが使用されている。
【特許文献１】特開昭６３−０３３５３７号公報
【特許文献２】特開平０１−１４７０９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来のコンダクターロールにより鋼鈑及び銅箔に通電しつつ通板すると、始めは良質な電気メッキ鋼鈑及び銅箔を製造することができる。しかしながら、数週間のうちにコンダクターロールの表面の電流が不均一となり、熱線や電蝕マークが発生してしまうという問題点があった。該発生要因として下記が考えられる。
１）焼嵌め時におけるロール胴部と外部スリーブとの内部接触部のグリップ力の不均一。
２）ロール胴部金属材と外部スリーブ金属材の熱膨張係数の差による焼嵌め部接触部分の相対的移動。
３）供給電力の急降下又は中断時に発生する逆起電力により起こる電気化学的陰極作用による腐食。
【０００５】
上記要因により、ロール胴部と外部スリーブとの接触部分に分離と腐食が発生し、該接触部分に電流が集中することにより大電流が流れて過熱されるためである。
【０００６】
また、コンダクターロールにより鋼鈑及び銅箔に通電しつつ通板すると、該鋼鈑及び銅箔がコンダクターロールの表面と確実に密着通板できないため、局部的にコンダクターロールと接触／非接触を繰り返しながら通板することになる。この時、鋼鈑及び銅箔とコンダクターロールの接触時に発生する火花により、アークスポットが発生してしまうという問題点があった。更にコンダクターロールの表面粗度を鏡面加工にした場合にもアークスポットが発生してしまうという問題点があった。
【０００７】
また、鋼鈑及び銅箔のエッジ部によりコンダクターロールの表面が局部的に磨耗することによるアークスポットの発生と、前記エッジ磨耗による金属メッキの析出という新たな問題点が発生した。
【０００８】
本発明は、上記のような問題点を解決するために成されたものであり、金属電気メッキ及び電解銅箔設備におけるコンダクターロールにおいて、電蝕マークやアークスポット及びロール表面へのメッキ析出の発生を抑制すると共に耐摩耗性に優れた、電解処理用コンダクターロールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明の金属電気メッキ及び電解銅箔設備における電解処理用コンダクターロールにおいては、コンダクターロールのロール胴部の表面に、電気抵抗の低い銅を溶射又はメッキして下地層を形成し、該下地層の表面に表面硬度の高いＷＣ／ＮｉＣｒ複合材合金層を溶射し、表面硬度をＨＶ９００〜１２００の高硬度に担持させる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のコンダクターロールを金属電気メッキ及び電解銅箔設備における電解処理用コンダクターロールとして使用すれば、電蝕マークやアークスポット及びロール表面へのメッキ析出の発生が抑制される共に耐摩耗性に優れているため長寿命となり、コンダクターロールの交換作業回数も激減することになる。従って、高品質且つ安価な製品の提供が可能となるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明を実施するための最良の形態を図を用いて説明する。図１は本発明の金属電気メッキ及び電解銅箔設備における電解処理用コンダクターロールの溶射構成を説明するための正面部分断面図であり、図２は図１におけるＡ部拡大図である。
【００１２】
図１及び図２に示すように、コンダクターロール１のロール胴部３の表面に、電気抵抗の低い銅を溶射又はメッキして下地層４を形成し、該下地層４の表面に表面硬度の高いＷＣ／ＮｉＣｒ複合材合金層５を溶射し、表面硬度をＨＶ９００〜１２００の高硬度に担持させる。
【００１３】
上記下地層４の厚さは、０．５ｍｍ〜５．０ｍｍの範囲内とし、２．０ｍｍ程度が好適である。また、上記ＷＣ／ＮｉＣｒ複合材合金層５の厚さは、０．１〜１．０ｍｍの範囲内とし、０．３ｍｍ程度が好適である。
【実施例】
【００１４】
本発明の実施例を実験結果に基づき説明する。まず、図１及び図２に示すように、コンダクターロール１のロール胴部３の表面に、電気抵抗の低い銅を厚さ２．０ｍｍで肉盛溶射を実施し、下地層４を形成した。
【００１５】
次に、上記下地層４の表面に、表面硬度の高いＷＣ／ＮｉＣｒ複合材合金層５を厚さ０．３ｍｍで肉盛溶射を実施し、表面硬度をＨＶ９００〜１２００の高硬度に担持させた。
【００１６】
上記コンダクターロール１にて金属電気メッキ及び電解銅箔電解処理試験を行ったところ、従来のコンダクターロールの表面粗度がＲａ０．６以内ではアークスポットが発生していたのに対し、本発明のコンダクターロールは表面粗度をＲａ０．０５の超鏡面加工にした場合でもアークスポットの発生はなかった。更に鋼鈑及び銅箔のエッジ部付近の磨耗も見られなかった。この結果、従来の遠芯鋳造スリーブ及び引き抜き鋼管等と異なり、ＷＣ／ＮｉＣｒ複合材合金層５の表面が超鏡面状態であっても、アークスポットが発生しないことが判明した。
【００１７】
上記コンダクターロール１のロールエンド２の両端部より給電を行うと、電流は始めに電気抵抗の低い銅〔比電気抵抗：１６．７μΩ・ｃｍ〕に流れ、その後、電気抵抗の高いＷＣ／ＮｉＣｒ複合材合金層５を経由して鋼鈑又は銅箔に流れる。この時、コンダクターロール１のロール胴部３におけるＷＣ／ＮｉＣｒ複合材合金層５は溶射層によるものであるためコンダクターロール１の表面の電流は均一となる。図３はＷＣ／ＮｉＣｒ複合材合金溶射層に流れる電流の模式図であり、電気抵抗の低い下地層４のａ−ａより流れた電流は、ＷＣ／ＮｉＣｒ複合材合金層５の内部で均一に鋼鈑又は銅箔に流れることを表している。従って、電流は偏ることなくコンダクターロール１の表面に均一に分散され且つ確実に流れることから電飾マークが発生することがない。また、該溶射層にミクロの気孔が内在していても電流が分散して流れることからスパークが発生することもない。
【００１８】
図４は本発明の金属電気メッキ及び電解銅箔設備における電解処理用コンダクターロールの表面強度を説明するための比較グラフであり、図５は図４の比較グラフをまとめた表である。該図表に示すように、一般的なコンダクターロールのロール表面硬度がＨＶ１８０、ＨＩＰ加工によるロール表面硬度がＨＶ３０７、ＨＶＡＦ（Ｈｉｇｈ Ｖｅｌｏｃｉｔｙ Ａｉｒ Ｆｕｅｌ）溶射によるロール表面硬度がＨＶ４８３であるのに対し、本発明の溶射によるロール表面硬度はＨＶ１０００（９００〜１２００の代表値）と非常に高い硬度を有しているのがわかる。
【００１９】
以上のように構成したコンダクターロール１を使用して金属電気メッキ及び電解銅箔電解処理試験を行ったところ、２ヶ月間コンダクターロール１を交換することなく稼動することができ、更には電蝕マークやアークスポット及びロール表面へのメッキ析出の発生も抑制できたことにより、ここに長寿命の金属電気メッキ及び電解銅箔設備における電解処理用コンダクターロールの完成となった。
【産業上の利用可能性】
【００２０】
上記実施例は新規のコンダクターロールに関して述べたものであるが、現在使用中のコンダクターロールのロール胴部の表面又は焼嵌めされた外部スリーブの表面に実施しても同様の効果を得ることができる。また、使用済みロールに対して実施しても同様の効果を得ることができるため、リサイクルに貢献することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の金属電気メッキ及び電解銅箔設備における電解処理用コンダクターロールの溶射構成を説明するための正面部分断面図である。
【図２】図１におけるＡ部拡大図である。
【図３】ＷＣ／ＮｉＣｒ複合材合金溶射層に流れる電流の模式図である。
【図４】本発明の金属電気メッキ及び電解銅箔設備における電解処理用コンダクターロールの表面強度を説明するための比較グラフである。
【図５】図４の比較グラフをまとめた表である。
【符号の説明】
【００２２】
１ コンダクターロール
２ ロールエンド
３ ロール胴部
４ 下地層
５ ＷＣ／ＮｉＣｒ複合材合金層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンダクターロールのロール胴部の表面に、電気抵抗の低い銅を溶射又はメッキして下地層を形成し、該下地層の表面に表面硬度の高いＷＣ／ＮｉＣｒ複合材合金層を溶射し、表面硬度をＨＶ９００〜１２００の高硬度に担持させることを特徴とした、金属電気メッキ及び電解銅箔設備における電解処理用コンダクターロール。
【請求項２】
上記下地層の厚さが０．５ｍｍ〜５．０ｍｍの範囲内であり、上記ＷＣ／ＮｉＣｒ複合材合金層の厚さが０．１〜１．０ｍｍの範囲内であることを特徴とする、請求項１に記載の金属電気メッキ及び電解銅箔設備における電解処理用コンダクターロール。
【請求項３】
請求項１に記載のコンダクターロールが、使用中又は使用済みのコンダクターロールであることを特徴とする、金属電気メッキ及び電解銅箔設備における電解処理用コンダクターロール。
【請求項１】
コンダクターロールのロール胴部の表面に、電気抵抗の低い銅を溶射又はメッキして下地層を形成し、該下地層の表面に表面硬度の高いＷＣ／ＮｉＣｒ複合材合金層を溶射し、表面硬度をＨＶ９００〜１２００の高硬度に担持させることを特徴とした、金属電気メッキ及び電解銅箔設備における電解処理用コンダクターロール。
【請求項２】
上記下地層の厚さが０．５ｍｍ〜５．０ｍｍの範囲内であり、上記ＷＣ／ＮｉＣｒ複合材合金層の厚さが０．１〜１．０ｍｍの範囲内であることを特徴とする、請求項１に記載の金属電気メッキ及び電解銅箔設備における電解処理用コンダクターロール。
【請求項３】
請求項１に記載のコンダクターロールが、使用中又は使用済みのコンダクターロールであることを特徴とする、金属電気メッキ及び電解銅箔設備における電解処理用コンダクターロール。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００８−２６６７６３（Ｐ２００８−２６６７６３Ａ）
【公開日】平成２０年１１月６日（２００８．１１．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１３２１３９（Ｐ２００７−１３２１３９）
【出願日】平成１９年４月１７日（２００７．４．１７）
【出願人】（３９４００９５８８）大阪ウエルデイング工業株式会社 (2)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１１月６日（２００８．１１．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年４月１７日（２００７．４．１７）
【出願人】（３９４００９５８８）大阪ウエルデイング工業株式会社 (2)
【Ｆターム（参考）】
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