JPH033557B2

JPH033557B2 -

Info

Publication number: JPH033557B2
Application number: JP57202919A
Authority: JP
Inventors: Ei Kamaa Hooru; Aaru Gamubaagu Edowaado
Original assignee: Eutectic Corp
Current assignee: Eutectic Corp
Priority date: 1981-11-20
Filing date: 1982-11-20
Publication date: 1991-01-18
Also published as: FR2516833A1; US4426428A; GB2109823B; FR2516833B1; MX159786A; CA1176121A; AU552034B2; IN158956B; AU8865082A; GB2109823A; JPS5890393A; DE3242804C2; DE3242804A1; BR8206367A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は金属基体のアーク溶接に用いられる被
覆溶極形の溶接棒に関し、特に相当量のクローム
および鉄と他の比較的少量の合金成分を含むニツ
ケル基合金の溶着金属を提供する溶接棒に関する
ものである。

溶極形溶接棒が合金のコアー（心線又は心棒）
にふつうフラツクス被覆を接着した構成を有して
いることはよく知られている。

熱抵抗合金のアーク溶接で用いられる溶接棒合
金としては、例えばASM Metals Handbookの
“WeldingandBrazing”（溶接とろう付け）と題
するVol.6の第８版（1971）の第284頁に表で示さ
れているような形のニツケル基合金がある。特に
第６表を参照すると、ENiCrFe−２、ERNiCr−
３、ERNiCrFe−５、ERNiCrFe−６、Inconel
601、およびInconel 625が示されている。これら
のうちInconelはニツケル基クローム・鉄合金の
商品名である。上記の合金はニツケル、クロムお
よび鉄に加えて、マンガン、珪素、ニオブやタリ
ウムその他の合金成分のうちの１つまたはそれ以
上を含んでいる。このような合金を溶接棒として
使用することは283頁にNi−Cr−Fe合金相互間の
溶接に関して記述されている。

フラツクス被覆溶接棒については例えば米国特
許No.2839433およびNo.3211582に説明されている。
後者の特許は金属粉末を混入したフラツクスで被
覆したクローム合金鋼コアーで構成した硬化肉盛
溶接棒について述べている。鋼合金コアーと結合
したフラツクス中における金属粉末は金属基体上
に溶着したときに硬化被覆となるものである。

フラツクス被覆したニツケル基クローム・鉄コ
アー線を用いて作業する場合における不利な点
は、この合金の溶着速度が小さいことである。合
金線は製造費が高くつき、更にこの合金と結合し
たふつうのフラツクスは直流か交流かのどちらか
一方で使用する必要があり、両方で使用すること
ができないからである。溶着速度は高い生産性が
要求される分野では非常に重要なことである。

高い生産速度で溶着でき且つ交流でも直流でも
使えるニツケル基溶接棒を提供することは非常に
望ましいことである。

したがつて本発明の目的は、ニツケル基合金溶
着金属物を高い生産速度で形成することのできる
アーク溶接棒を得ることにある。

本発明のもう１つの目的は、溶接中にニツケル
基クローム・鉄合金溶着金属を形成する金属粉末
を含む金属粉末混入フラツクスで被覆したニツケ
ルコアーを有することを特徴とするアーク溶接棒
を得ようとすることにある。

本発明の一構成例として、ニツケルのコアーお
よびこのコアーに固着した金属粉末混入フラツク
ス被覆から成るニツケル基溶接棒であつて、この
溶接棒は全体として該ニツケルコアーが重量比で
40％ないし50％で、該被覆が重量比で60％ないし
50％であるような組成を有している。而して前記
被覆が、フラツクスとして18％ないし30％の二酸
化チタン、約８％ないし16％の弗化カルシウム、
約１％ないし３％の炭酸第一鉄、約1.5％ないし
４％の炭酸カルシウム、および約２％ないし６％
の炭酸カルシウム・マグネシウムを含み、粉末金
属（金属として、合金として、および鉄合金とし
て存在する）として約20％ないし30％のクロム、
約３％ないし８％のマンガン、約１％ないし４％
のモリブデン、約１％ないし５％のニオブ、約８
％ないし18％の鉄、約６％までのニツケル、およ
び１％までのグラフアイトを含み、そして押出し
助成剤として約１％ないし４％の粘土および約１
％ないし５％の有機材料を含んでいる。

又前記被覆中のフラツクスが固着財と混合して
いて、その混合割合が乾燥状態におけるフラツク
スと固着財の重量比で５：１ないし10：１と成つ
ており、この固着剤の組成は２％ないし10％の炭
酸カリウム、約40％ないし70％の珪酸カリウム、
約１％ないし６％の水酸化カリウム、約20％ない
し35％の珪酸ナトリウム及び約15％までの水から
成つている。

更に又前記フラツクス中における金属粉末の前
記ニツケルコアーに対する組成上の関係が、約
0.25％以下の炭素、約10％ないし20％のクロム、
約５％ないし12％の鉄、約0.5％ないし2.5％のニ
オブ、約１％までの珪素、約２％ないし５％のマ
ンガン約５％までのモリブデン、および主として
ニツケルから成る残余を含む溶着金属を提供する
ような関係になつているニツケル基溶接棒が得ら
れる。

ここで上記の各成分の上限及び下限について説
明する。フラツクス被覆の主体を構成する二酸化
チタンについては、もし18％より少ないと溶接ゾ
ーンの上のフラツクス層を保護する力が足りなく
なり、もし30％を超すとフラツクスが硬化して溶
接中に溶接ゾーンを適度に覆うことが難しくなる
事から決めたものである。フラツクスの流動性に
とつて重要な弗化カルシユーウムについては、８
％以下では流動性が減少して溶接中のフラツクス
の流れに悪影響を及ぼし、16％を超すとフラツク
スを過度に流動化して溶着金属の性質に悪影響を
及ぼすようになるからである。炭酸第一鉄は分解
して二酸化炭素を発生し溶接中に於ける金属の酸
化を防止する役目を果すものであつて、１％以下
では二酸化炭素が不足してカーボンが粘り着くよ
うになり、３％を超すと溶接中に酸化が起こり易
くなる傾向が生じる事から決められる。炭酸カル
シウムは炭酸第一鉄と同じく二酸化炭素を発生し
酸化防止に役立つもので、1.5％より小さいと上
記の効果を失い、４％を超えれば、フラツクスは
硬くなつて溶接性を減少させる。この場合残りの
CaOはフラツクス中に包含される。炭酸カルシウ
ム・マグネシウムにおいては、マグネシウム成分
は溶着金属中に残存する炭素を純化するのにに役
立つもので、２％より少ないとその機能が弱ま
り、６％を超すとマグネシウムが燃えて飛び出
し、溶接が不安定に成る。

コーテイング中の粉末金属について説明する
と、クロムは酸化防止に使われるもので、20〜30
％と規定されているが、実際に溶着金属として要
求されるのは10〜20％で有り、その差10％はアー
ク溶接中に蒸発して無くなつてしまう事を意味す
る。溶着金属中のクロムが10％以下になると酸化
防止力が無くなり、20％を超すと溶着金属が脆く
なる。マンガンは溶接に於ける脱酸剤として用い
られ、３％以下の時は溶着金属は多孔性になり、
８％を超すと溶着金属におけるオーステナイトの
酸素のバランスを破壊する傾向がある。モリブデ
ンは固溶体を強化するものとして用いられ、また
溶着金属が穴状に侵蝕されるのに対する抵抗力を
与えるもので、４％を超すと硬くなつて脆化し、
１％より低いと硬化効果を失うようになる。ニオ
ブは溶着金属に高温の強さを与えるもので、１％
以下では金属の高温の強さが低し、５％を超すと
粒子の境界に高温クラツキングを生じぜしめる。
鉄は良好な固溶体強化材であつて、投入する量と
しては８〜18％であるが、溶着金属としては５〜
12％含むように成つている。そして５％以下では
力は弱くなり、12％以上では溶着金属において固
有のアロイバランスが得られなくなり、過度に量
を多くすると、高温における酸化に対する抵抗に
悪い影響を及びす。６％までのニツケルはアーク
溶接工程に於けるニツケルの損失を補うためのも
のである。グラフアイトはアーク溶接中に於ける
コーチングの電気伝導度を高くするためのもの
で、１％より高くすると溶着金属に炭素の粘着が
起こる。これはどうしても避けねばならない。

押し出し助成剤として用いる粘土は被覆に硬さ
を与えるもので、１％以下では硬さは減少し、４
％を超すと余りにも硬くなつて、ニツケルコアー
棒に適用する場合に押し出しが困難になる。有機
物押し出し材料は被覆を押出すための潤滑を与
え、１％以下では容易には押出せなくなり、５％
以上では被覆は弛みその形を維持出来なくなる。

次に本発明によるニツケル基溶接棒のより好ま
しい構成例を挙げるとて、重量比で40％ないし50
％のニツケルのコアーおよびこのコアーに被着し
た重量比で約60％ないし50％の金属粉末混入フラ
ツクス被覆から成るニツケル基溶接棒であつて、
而して前記被覆が、フラツクスとして約21％ない
し25％の二酸化チタン、約10％ないし14％の弗化
カルシウム、約1.5％ないし2.5％の炭酸第一鉄、
約２％ないし3.5％の炭酸カルシウム、および約
３％ないし５％の炭酸カルシウム・マグネシウム
を含み、また粉末金属として約23％ないし27％の
クロム、約５％ないし７％のマンガン、約１３／４％ないし３１／２％のモリブデン、約２３／４％ないし４１／２％のニオブ、約10％ないし15％の鉄、約４１／２％までのニツケル、および0.75％までのグラフアイトを含み、そして押出し助成剤として約１
％ないし３％の粘土および約１％ないし４％の澱
粉およびアルギン酸塩から成る群から選ばれた有
機材料を含んでいる。又前記被覆中のフラツクス
はその乾燥状態における量の８分の１ないし６分
の１の量の固着剤と混合しているが、この固着剤
の組成は約４％ないし８％の炭酸カリウム、約22
％ないし32％の珪酸カリウム、約１％ないし４％
の水酉酸化カリウム、約22％ないし32％の珪酸ナ
トリウムおよび約12％までの水から成つている。
更に又、前記フラツクス中における金属粉末の前
記ニツケルコアーに対する組成上の関係は、酸化
による金属の損失を考慮に入れて、約0.15％以下
の炭素、約14％ないし18％のクロム、約８％ない
し12％の鉄、約１％ないし2.5％のニオブ、約
0.75％までのシリコン、約２％ないし４％のマン
ガン、約４％までのモリブデン、および主として
ニツケルからなる残余を含む溶着金属を提供する
ような関係になつているニツケル基溶接棒が得ら
れる。

次に図面を参照して詳細に説明する。

第１図は本発明によるニツケル基溶接棒である
何時実施例を斜めから見た外観図である。

第２図は第１図の線２−２に沿つて切断した断
面を示した図である。

以下第１図および第２図を併用して説明する。
これから説明する例は直径3.2mmのニツケルコア
ー棒１２の上に金属混入組成物から成る被覆１１
を固着してなる溶接棒１０を装造する場合のもの
である。なおこの場合ニツケルコアーは重量比で
出来上り溶接棒の約50％を占めている。

上記の被覆は被覆自体に対する重量比パーセン
トであらわして次のような成分を有している。

二酸化チタン 23.0 弗化カルシウム 11.50 炭酸第一鉄 1.95 炭酸カルシウム 2.85 炭酸カルシウム・マグネシウム 4.0 クロム 24.7 マンガン 5.75 モリブデン 2.25 ニオブ 3.45 鉄 12.65 ニツケル 3.45 グラフアイト 0.20 押出し助成剤（粘土 2.05 その他） 2.20 上記において、その他の押出し助成剤（2.20
％）とは澱粉及びアルギン酸塩から成る群から選
ばれた有機物を含んでいる。

前述の被覆は又固着剤を含んでいるが、重量比
で乾燥したフラツクス７に対し固着剤が１であ
る。この固着剤は次のような組成を有している。

炭酸カリウム 6.00 珪酸カリウム 55.50 水酸化カリウム 3.00 珪酸ナトリウム 27.50 水 8.00 前述の被覆製剤中の乾燥フラツクスは重量比で
43.30％であり、これは重量で約6.2％の固着剤を
必要とする。

ニツケル基合金溶着金属は、溶接中における酸
化に基因する損失の大きさによるが、近似的に15
−17％クロム、２−４％マンガン、１−２２／１％モリブデン、1.5−２％ニオブ、８−９％鉄、お
よび残余のニツケルを含んでいる。

上記の溶接棒組成を用いて得られる典型的な溶
着金属は、溶接棒を被加工試料（たとえばニツケ
ル・クロム・鉄合金基体）に電気的に接触せし
め、その溶接棒をほぼアークギヤツプまで静かに
上げてアークを発生させ、そのアークで生じる熱
により溶接棒を溶解させることによつて得られ
る。ニツケルコアーが直径約3.2mmであるような
前述の溶接棒に対しては、使用した直流電圧は約
25ボルトであり、電流は約140アンペアであつた。

コアーが溶着金属と同じ組成であるような状況
において、溶着速度は上記のような条件において
は一般に１時間たり約0.9ないし1.14Kgの範囲内
にある。コアー線が溶着金属と同じ組成を有して
いる場合は、溶接電流は電極の過熱を防止するた
めに比較的に低くする（もし過熱が起れば一部は
使用不能となり、大きな使い残り損失をもたら
す。）したがつてコアー線が溶着金属と同じ組成
を有する直径約3.2mmの電極に対する溶着速度は、
１時間あたり1.02ないし1.14Kgの範囲内にある
（約23ボルトで110アンペア）。

それから又、溶着金属と同じ（または非常に類
似した）合金組成を持つコアー線は種々あるが、
いずれも上記と同じような過熱傾向をあらわし、
従つて使用最大電流について制限が存在すること
に注意すべきである。従つて、希望する溶着金属
の主たる金属成分に実質的に等しい成分を持つコ
アー線を用い、被覆と合金を形成させて高溶接電
流で使用できる電極を得て、かくして高い溶着速
度を達成することが可能である（ただし前記の主
金属成分が合金自体よりも低い電気抵抗を持つて
いるとき）。

これに反して、本発明の溶接棒がふつうの条件
で使用されるときは、溶着速度はずつと大きくな
り、１時間あたり約1.6ないし1.7Kgの範囲内にな
り得る。

本発明の溶接棒は、先に述べたように、交流電
力あるいは交流電力のいずれも使用できるという
利点を有している。本発明の溶接棒によつて作ら
れる溶着金属は、例えばわずか約6.5×10³Kg／cm²
という良好な引張力を有し、且つ例えば伸長率が
約３５％もあるという極めて優れた延性を有して
いるという特徴を有している。

以上本発明は好ましい実施例について説明して
きたが、この発明に対する幾多の修正や変更もこ
り発明の趣旨と範囲を逸脱することなく可能であ
ることは明らかである。而もこれらの修正や変更
は本発明の特許請求の範囲内にあるものと考えら
れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるニツケル基溶接棒である
一実施例を斜めから見た図、第２図は第１図の線
２−２に沿つて切断した断面を示す図である。記号の説明：１０は溶接棒、１１は被覆、１２
はニツケルコアー棒をそれぞれあらわしている。

Claims

【特許請求の範囲】

１ニツケルのコアーおよびこのコアーに接着し
た金属粉末混入フラツクス被覆から成るニツケル
基溶接棒であつて、この溶接棒は全体として該ニ
ツケルコアーが重量比で40％ないし50％で、該被
覆が重量比で60％ないし50％であるような組成を
有しており、而して前記被覆が、フラツクスとし
て18％ないし30％の二酸化チタン、８％ないし16
％の弗化カルシウム、１％ないし３％の炭酸第一
鉄、1.5％ないし４％の炭酸カルシウム、および
２％ないし６％の炭酸カルシウム・マグネシウム
を含み、粉末金属として20％ないし30％のクロ
ム、３％ないし８％のマンガン、１％ないし４％
のモリブデン、１％ないし５％のニオブ、８％な
いし18％の鉄、６％までのニツケルおよび１％ま
でのグラフアイトを含み、そして押出し助成剤と
して１％ないし４％の粘土および１％ないし５％
の有機物押出し助成材料を含んでおり、又前記被
覆中のフラツクスが固着剤と混合していて、該混
合の割合は乾燥状態におけるフラツクスと該固着
剤の重量比で５：１ないし10：１となつており、
更に又、前記フラツクス中における金属粉末の前
記ニツケルコアーに対する組成上の関係が0.25％
以下の炭素、10％ないし20％のクロム、５％ない
し12％の鉄、0.5％ないし2.5％のニオブ、１％ま
での珪素、２％ないし５％のマンガン、５％まで
のモリブデン、および主としてニツケルから成る
残余を含む溶着金属を提供するような関係になつ
ているニツケル基溶接棒。