JPH0366495A - 溶接用ワイヤ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

（産業上の利用分野） 本発明は溶接用ワイヤに係り、より詳しくは、ＭＩＧＳ
ＴＩＧ用ワイヤや、ブラックス入りワイヤなどの各種ワ
イヤにおいて、水素量を少なくして溶接金属中のブロー
ホール、ピット等を安定して低減できる溶接用ワイヤに
関する。 （従来の技術及び解決しようとする課題）ワイヤの有す
る水素量を押さえることは、溶接金属中のブローホール
、ピット等を低減化するために是非とも必要なことであ
る。 従来、例えばアルミニウム用ワイヤにおいては、ワイヤ
の有する水素量を押える方法として、（１）できるだけ
大気中に触れさせない、（２）開封後はできるだけ早め
に使い切る。 （３）包装にシリカゲル等の乾燥剤を同封する、といっ
た方法が一般的である。 しかし、これらの方法は消極的な方法であって、もとも
とワイヤの持っている水素量以下にすることは困難であ
るし、またワイヤの保管、管理方法も留意すべきことが
多く、安定してワイヤの水素量を低くすることにはつな
がらなかった。その結果、溶接金属中のブローホール、
ピット等を完全に安定してなくすことは相当困難であっ
た。 一方、ワイヤの水素源としては、 （１）大気中から、 （２）ワイヤ表面の油等の付着物から、（３）フラック
ス入りワイヤの場合、フラックス原料から。 等が主因であることから、積極的に水素量を押える方法
として、 （１）ワイヤを脱脂処理する、 （２）フラックス原料を選別又は配合を調整する、等の
方法が採られていた。 しかしながら、このうち、特に大気中から混入する水素
は、温材保管中に付着したもの、或いは溶接時の水素分
圧差が主因となって溶接金属中に混入するが、これをコ
ントロールすることは困難であり、また、脱脂も完全を
期すためには設備的にも時間的にも負担が多い。更に、
フラックス原料を水素面からコントロールすることは、
他の特性、例えば作業性、ビード形状などをある程度犠
牲にしてフラックス配合することが多く、望ましい対策
とは云えない。 本発明は、上記従来技術の欠点を解消し、種々のタイプ
のワ、イヤに対しても適用でき、しがも簡易な手段によ
ってワイヤのもつ水素量を減少でき、溶接金属中のブロ
ーホール、ピット等を安定して低減可能な溶接用ワイヤ
を提供することを目的とするものである。 （課題を解決するための手段〉 か＼る目的を達成するため１本発明者は、特に大気中か
らの水素量、ワイヤに付着した油等による水素量を効果
的に低減化できる方策について鋭意研究を重ねた。その
結果、弗素が溶接時に水蒸気分圧を下げる効果があるこ
とに着目したが、弗素の利用態様によって効果が異なり
、ワイヤ表面にて比較的低温で発生する弗素量を規制す
ることにより可能であることを見い出し、ここに本発明
をなしたものである。 すなわち、本発明に係る溶接用ワイヤは、酸素雰囲気下
で５００℃で焼成した時に発生する弗素量（換算量）が
５〜３００ｐｐｍである弗素化合物をワイヤ表面に有す
ることを特徴とするものであるゆ以下に本発明を更に詳
細に説明する。 （作用） 弗素は一般に溶接時に水蒸気分圧を下げる効果があるこ
とは従来より知られており、このため、フラックスを用
いる温材では、例えば、ＣａＦ、。 ＮａＦのような無機弗化物をフラックス中に配合させる
方法が採られてきた。これにより、溶接時の水蒸気分圧
が下がり、その効果によって溶接金属中の水素量は減る
ことが確認されている。 しかし、これらの無機弗化物の分解温度はいずれも高温
であり（ＣａＦ□の場合は１４００℃、ＮａＦの場合は
１０８０℃）、そのような高温に達しないと分解しない
。 本発明では、このような高温で分解する弗化物では上記
効果が不十分であり、しかもフラックス配合にも支障を
来たすことに鑑みて、より有効に弗素の効果を発揮せし
めるためには、より低温から分解し、それによって弗素
蒸気を発生させることが必要であるとの知見を得た。 このためには、ワイヤ表面に分解温度の低い弗素化合物
を付着させることが有効であることが判明したや このような分解温度の低い弗素化合物としては。 例えば、有機系のＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレ
ン〉がある。 第１図はこのＰＴＦＥの熱分解反応を示す。この図に示
すとおり、ＰＴＦＥは５００℃以下の低い温度で分解し
、幾つかの低分子生成物を生じることが分かる。これら
の低分子生成物はいずれも溶接中に極めて容易にフリー
の弗素を出し易くなり、溶接雰囲気中の弗素量が多くな
る結果、水蒸気分圧を下げ、溶接金属中の水素量が減る
ので、最終的には溶接金属中のブローホールの発生を低
減させることができる。 以上の如く低い分解温度を有する有機系弗素化合物とし
ては、数万〜数十万の重合体ではなく、２万以下の分子
量を持つものの方が効果的であるゆなお、このような２
万以下の分子量を持つ有機系弗素化合物を使用する類似
技術として、これまでに特公昭５７−１７６３８号が知
られているが、以下に述べるとおり、本発明とは基本的
に異なるものである。 すなわち、特公昭５７−１７６３８号の技術は、弗素系
樹脂をワイヤ表面に多量に圧着させることによってメツ
キが不要で送給性を確保することを意図したものである
が、実際には、ワイヤの真円度を損なうことが多く、こ
のため溶接時に送給性を悪くする原因の１つにもなり、
特にアルミニウム溶接用ワイヤのような軟らかいワイヤ
に付着させるには難点があった。更にまた、弗素系樹脂
量を多くすると、弗素系樹脂自体が絶縁物であるため、
溶接時のアーク安定性を損ない、特にアルミニウム溶接
用ワイヤのように、通常は銅メツキを行わないワイヤに
おいては、特公昭５７−１７６３８号のようにワイヤ表
面全体に亘って弗素系樹脂を圧着すると、アークは非常
に不安定となり、著しい場合はアークそのものを継続さ
せることが不可能となる場合もあった。 一方、本発明は、このような従来技術の問題は発生する
ことがなく、目的（ワイヤのもつ水素量を少なくして溶
接金属中のブローホール、ピットを低減すること）が相
違し、したがって、少量の弗素化合物をワイヤ表面に付
着させるので、手段も相違している。特に、本発明の好
ましい態様を上記従来技術と比較すれば、両者の相違点
は一目瞭然であろう、このため、本発明は種々のワイヤ
にも適用可能である。 次に、本発明における限定理由を説明する。 前述の如く、ワイヤ表面に付着させる弗素又は弗素化合
物は、酸素雰囲気下で５００℃で焼成した時に発生する
弗素量（換算量）が５〜３００ｐｐｍとなるように付着
させる。 弗素量が５　ｐｐｍ未満では溶接時のシールド効果が不
十分となり、その結果、ピット、ブローホールを十分に
低減させることができない、また送給性が悪い。 一方、弗素量が３００ｐｐｍを超えると、溶接時のワイ
ヤとコンタクトチップの間の通電性が悪くなる結果、ア
ーク安定性が低下し、著しい場合は溶接不能となる。更
にまた、溶接後の溶接ビード表面が分解生成物によって
汚なくなり易くなる。 勿論、上記範囲の弗素量は、酸素雰囲気下で５００℃で
焼成した時に発生する量である。これは、弗素化合物の
場合、５００℃という低い温度で分解するものであるこ
とが必要なためである。 このような分解温度を有する弗素化合物としては、前述
のＰＴＦＥなどの有機系弗素化合物が挙げられるが、こ
れのみに限定されないととは云うまでもない。ポリ３弗
化塩化エチレンも可能である。 弗素化合物をワイヤ表面に付着させる方法としては、通
常の工程においては、弗素雰囲気中にワイヤを置く方法
等々があるが、最も簡便なやり方としては弗素化合物を
希釈剤又は分散剤（例、トリクロロトリフルオロエタン
等の弗素樹脂用有機溶媒）で希釈或いは分散し、その希
釈又は分散状態の粉体又は液体中にワイヤを通す方法が
ある。 この場合１次の点に留意する。まず、希釈された弗素化
合物は付着後ワイヤ表面上の凹部に集中的に弗素化合物
が付着するので、ワイヤ表面相さが大きすぎるとムラを
生じ易くなり、一定量を安定して付着させることが困難
になる。更にまたワイヤの外観を損なうだけでなく、実
際の溶接時にワイヤ送給抵抗が大きくなりすぎる結果、
アーク安定性が悪くなり、溶接部にピット、ブローホー
ルを生じ易くなるばかりか、著しい場合はワイヤの座屈
を生じ、溶接そのものを続けることが不可能となる。 このように焼成時に適量の弗素量を発生させ、。 弗素効果を一層有効に発揮させるには、以下に説明する
態様が好ましい。 まず、ワイヤ表面に弗素化合物を付着させる態様には、
ワイヤ表面全面に付着させる場合と部分的に付着させる
場合が考えられるが、前者のワイヤ表面全面に付着させ
た場合には通電性を損なう恐れがあるので、後者の如く
部分的に付着させる態様の方が望ましい。この場合には
、表面の凹部を利用して弗素化合物を付着させることが
可能であり、通電性を損なう恐れはない。 本発明者の実験により、ワイヤ表面において弗素化合物
が占める割合と通電性、送給性との関係を調べた結果、
ワイヤ１ｍ当りの全表面積に占める弗素化合物の面積率
ＡＦが０．１〜７０％の範囲が好ましいことが判明した
。ＡＦが０．１％未満では、通電性は良好なものの弗素
化合物を付着させる効果が見られず、送給性は悪い。反
対にＡ、が７０％を超えると通電性が悪くなり、溶接中
のアークを持続させることが困難となる。 また、ワイヤ表面の凹部を利用して弗素化合物を付着さ
せる場合、凹部の分布状態を積極的にコントロールして
島状に均一に付着させると、更に効果的であることも判
明した。 この観点から、本発明者は、適正なワイヤ表面粗さの範
囲を見い出すべく調査を行った結果、ワイヤ円周方向の
表面粗さとワイヤ長手方向の表面粗さをともに１５μ■
以下、より望ましくは１０μ鳳以下であれば、ワイヤ表
面に上記範囲の弗素量を比較的均一に且つ安定して付着
させることが可能であることが判明した。 なお、上記弗素量範囲の特に高濃度側では、ワイヤ表面
粗度として、例えば０．０５μ閣程度であっても効果が
認められる場合もあるが、付着後のムラを生じ易く、安
定性において難点があるので、０．１０μ臘程度以上と
することが望ましい。 なお、ここで表面粗さとは、ワイヤ円周方向ぬ表面粗さ
の場合、周方向の表面粗さを測定した時の各々の最大表
面粗さ（ＩＩ又は深さ）Ｒ（、＋ａｘ（μｍ）であり、
ワイヤ長手方向の表面粗さの場合は、長手方向の表面粗
さ（幅又は深さ）を測定した時の各々の最大表面粗さＲ
Ｌ＋＋ａｘ（μ耐である。 このように弗素化合物をワイヤ表面に島状に均一に分布
させることにより、ワイヤの硬さ、種類に関係なく同様
の効果が期待できる。特に水素に対して感受性の高いア
ルミニウム溶接用ワイヤの場合、−層効果が顕著である
。 本発明は、溶接方法によって制限されることはなく、最
も多く採用されているＴＩＧ、ＭＩＧ用の各ワイヤは勿
論のこと、フラックス入りワイヤに対しても有効である
。勿論、母材も鉄、非鉄の各種材料が可能である。 （実施例） 次に本発明の実施例を示す。 失凰旌上 第１表に示す種々の弗素量を有するワイヤを用い、以下
の溶接条件で溶接し、溶接金属中のブローホール数を調
べた。なお、弗素化合物としてＰＴＦＥを用い、これを
希釈した液体中にワイヤを通してワイヤ表面に弗素化合
物を塗布した。弗素量はワイヤ１００ｇ毎の分析値（ｎ
＝５）の平均値である。 その結果を同表に併記する。 く溶接条件〉 溶接方法：ＭＩＧ 母　　材ニアルミニウム材Ａ３０８３−０使用ワイヤ：
アルミニウムワイヤＡ３１８３ＷＹ、１．２ｍｍφ 電流等：　２２５Ａ−２８〜２９Ｖ−５０ｃｐｍシール
ドガス：アルゴン、流量３０１１　／ｗｉｎブローホー
ル数は、ｘａ、ｓｔｍにより測定し、０゜４■−以下の
ものも全てカウントした。 第１表より、ワイヤ表面に弗素化合物を全く付着しない
場合、或いは付着量が少ない場合には、ブローホール数
が多く、逆に多い場合には、ブローホール数は低減する
ものの、ビード外観が劣化し、更に多い場合にはアーク
も不安定となった。 一方、適正量の弗素換算量を有する本発明例は、いずれ
も溶接金属中のブローホール数が少なく、ビード外観、
アーク安定性も優れている。

【以下余白１ スＪＬｆ生先 第２表に示す種々の弗素換算量で種々の付着面積割合で
弗素化合物を塗布したワイヤを用い、以下の溶接条件で
溶接し、通電性、送給性を調べた。 なお、弗素化合物としてＰＴＦＥを用い、これを希釈し
た液体中にワイヤを通してワイヤ表面に弗素化合物を塗
布した。弗素量の測定は実施例１の場合と同様の要領で
測定した。 その結果を同表に併記する。 〈溶接条件〉 溶接方法：ＭＩＧ 母　　材ニアルミニウム材１５０８Ｂ−０使用ワイヤ：
アルミニウムワイヤＡ３１８３ＷＹ、１．２ｎ→ 電流等：　１５０Ａ−２５Ｖ−３０ｃｐｍシールドガス
：アルゴン、流量３０　Ｑ　／ｓ＋ｉｎまた。ワイヤ表
面の弗素化合物付着面積ＡＰについては、ワイヤ１■当
り任意の２０箇所について４００倍の視野にて測定した
。 第２表に示すように、ワイヤ表面の弗素化合物付着面積
Ａが適正範囲である本発明例は、通電性、送給性ともに
良好であるのに対し、比較例は通電性、送給性のうちの
少なくともいずれかが劣っている。 【以下余白】 去１０４走 第３表に示す種々のワイヤ表面粗さを有するワイヤに種
々の弗素換算量で弗素化合物を塗布したワイヤを用い、
以下の溶接条件で溶接し、溶接金属中のブローホール数
、通電性、送給性を調べた。 なお、弗素化合物としてＰＴＦＥを用い、これを希釈し
た液体中にワイヤを通してワイヤ表面に弗素化合物を塗
布した。弗素量の測定は実施例１の場合と同様の要領で
測定した。 その結果を同表に併記する。 〈溶接条件〉 溶接方法：ＭＩＧ 母　　材ニアルミニウム材Ａ３０８３ 使用ワイヤ：アルミニウムワイヤＡ３１８３ＷＹ、１．
２ｍｍφ 電流等：　１５０Ａ−２５Ｖ−３０ｃｐｍシールドガス
ニアルゴン、流量３０　Ｑ　／ｍｉｎなお、溶接金属中
のブローホール数は実施例工の場合と同様の要領で測定
した。 また、ワイヤ円周方向の表面粗さは、（株）東京精密の
測定機器「ロンコムＩＤＪと使用探触子（ダイヤモンド
製、接触先端部半径３μｍ）を使用し、ワイヤ表面の任
意の１０ケ所において、各々１円周宛周方向の表面粗さ
を測定した時の各々の最大表面粗さ（福又は深さ）ＲＣ
ｍａス（μｍ）とした。 一方、ワイヤ長手方向の表面粗さは、（株）東京精密の
測定機器ｒｓＵＲＦｃＯＭ−３０ＭＪと使用探触子（ダ
イヤモンド製、接触先端部半径３μ＋ｉ）を使用し、ワ
イヤ長手方向に任意の１０ケ所を選び、その各々につき
１０醜−長に亘り長手方向の表面粗さ（幅又は深さ）を
測定した時の各々の最大表面粗さＲＬｍａス（μｍとし
た。 第３表より、本発明例はいずれも、溶接金属中のブロー
ホール数が少なく、通電性、送給性ともに優れているこ
とがわかる。 一方、ワイヤ表面の弗素量が少ない場合には、たとえワ
イヤ表面粗さが適当であっても溶接金属中のブローホー
ル数が多くなり、送給性が劣っている。逆に、ワイヤ表
面の弗素量が多い場合には、溶接金属中のブローホール
数が少なくなり、また送給性は良好ではあるものの、通
電性が劣化している。 【以下余曲］ （発明の効果） 以上詳述したように、本発明によれば、ワイヤ表面に分
解温度の低い弗素化合物を適当量塗布するので、ワイヤ
のもつ水素量を減少でき、溶接金属中のブローホール、
ビット等を安定して低減できる。各種溶接用ワイヤに適
用可能であり、特に従来問題があったアルミニウム溶接
用ワイヤに適用した場合にその効果が顕著である。

【図面の簡単な説明】

第１図はＰＴＦＥの熱分解反応を説明する図である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）酸素雰囲気下で５００℃で焼成した時に発生する
   弗素量（換算量）が５〜３００ｐｐｍである弗素化合物
   をワイヤ表面に有することを特徴とする溶接用ワイヤ。
2. （２）ワイヤ１ｍ当りの表面積に占める面積率が０．１
   〜７０％となるようにワイヤ表面に弗素化合物が塗布さ
   れている請求項１に記載の溶接用ワイヤ。
3. （３）ワイヤ円周方向の表面粗さ並びにワイヤ長手方向
   の表面粗さがいずれも１５μｍ以下である請求項１又は
   ２に記載の溶接用ワイヤ。