JPH0577061A - ＡｌおよびＡｌ合金スポツト溶接用電極材料 - Google Patents
ＡｌおよびＡｌ合金スポツト溶接用電極材料Info
- Publication number
- JPH0577061A JPH0577061A JP9109291A JP9109291A JPH0577061A JP H0577061 A JPH0577061 A JP H0577061A JP 9109291 A JP9109291 A JP 9109291A JP 9109291 A JP9109291 A JP 9109291A JP H0577061 A JPH0577061 A JP H0577061A
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- alloy
- spot welding
- particles
- electrode material
- welding
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ＡｌおよびＡｌ合金に対する打点数を改良し
たＡｌおよびＡｌ合金スポット溶接用アルミナ分散強化
銅電極材料を提供する。 【構成】 0.1 μm 以下のＡｌ2 Ｏ3 粒子を0.25〜1.4
wt％、0.5 〜5.0 μm のＡｌ2 Ｏ3 粒子を0.1 〜3.0 wt
％含有し、残部Ｃｕおよび不可避的不純物からなること
を特徴とする。
たＡｌおよびＡｌ合金スポット溶接用アルミナ分散強化
銅電極材料を提供する。 【構成】 0.1 μm 以下のＡｌ2 Ｏ3 粒子を0.25〜1.4
wt％、0.5 〜5.0 μm のＡｌ2 Ｏ3 粒子を0.1 〜3.0 wt
％含有し、残部Ｃｕおよび不可避的不純物からなること
を特徴とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ＡｌおよびＡｌ合金ス
ポット溶接用電極材料、詳しくはアルミナ分散強化銅か
らなる電極材料の改良に関する。
ポット溶接用電極材料、詳しくはアルミナ分散強化銅か
らなる電極材料の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、省エネルギー、自然保護の観点か
ら、輸送機器とくに自動車の軽量化が大きな課題として
取り上げられている。鋼の約１／３の密度のＡｌ合金
は、その強度、加工性に加え、鋼で用いていた従来の設
備が使用できることもあり、軽量化に有望な材料として
注目されている。実際に一部の自動車はすでに実用化さ
れており、ホワイトボディのほぼ 100％をＡｌ合金によ
って作製することも可能となっている。
ら、輸送機器とくに自動車の軽量化が大きな課題として
取り上げられている。鋼の約１／３の密度のＡｌ合金
は、その強度、加工性に加え、鋼で用いていた従来の設
備が使用できることもあり、軽量化に有望な材料として
注目されている。実際に一部の自動車はすでに実用化さ
れており、ホワイトボディのほぼ 100％をＡｌ合金によ
って作製することも可能となっている。
【０００３】今後の課題は量産化であるが、最も大きな
課題のひとつにスポット溶接性の改善がある。Ａｌは鋼
に比べて電気抵抗が低く、被溶接材の電気抵抗を利用し
たスポット溶接において多大な電流を必要とする。その
ため、電極と被溶接材の間での発熱も多く、電極先端の
損耗が著しい。すなわち、Ａｌと電極材（通常Ｃｕ−Ｃ
ｒ合金、Ｃｕ−Ｚｒ合金、Ｃｕ−Ｃｒ−Ｚｒ合金等）の
界面で局部的な反応が生じ、電極先端に孔が生じたり、
被溶接材との接触面が拡がったりして電流密度がばらつ
き、結果的にナゲット（溶接部）の強度が低下するもの
と考えられている。Ｃｕ−Ｃｒ合金等からなる従来の電
極で、鋼は約 20000点、亜鉛めっき鋼板でも約2000点ま
でナゲットの強度を維持しながら打点できるのに対し、
Ａｌ合金はせいぜい1000点が限度である。
課題のひとつにスポット溶接性の改善がある。Ａｌは鋼
に比べて電気抵抗が低く、被溶接材の電気抵抗を利用し
たスポット溶接において多大な電流を必要とする。その
ため、電極と被溶接材の間での発熱も多く、電極先端の
損耗が著しい。すなわち、Ａｌと電極材（通常Ｃｕ−Ｃ
ｒ合金、Ｃｕ−Ｚｒ合金、Ｃｕ−Ｃｒ−Ｚｒ合金等）の
界面で局部的な反応が生じ、電極先端に孔が生じたり、
被溶接材との接触面が拡がったりして電流密度がばらつ
き、結果的にナゲット（溶接部）の強度が低下するもの
と考えられている。Ｃｕ−Ｃｒ合金等からなる従来の電
極で、鋼は約 20000点、亜鉛めっき鋼板でも約2000点ま
でナゲットの強度を維持しながら打点できるのに対し、
Ａｌ合金はせいぜい1000点が限度である。
【０００４】Ａｌ合金を従来の自動化組立ラインに適用
するためには、Ａｌ合金の打点寿命を延ばす必要があ
り、溶接条件の最適化、溶接装置の改良、Ａｌ合金の改
良等も検討されているが、打点寿命の改善には限界があ
るため、新しい電極材料の開発が望まれていた。
するためには、Ａｌ合金の打点寿命を延ばす必要があ
り、溶接条件の最適化、溶接装置の改良、Ａｌ合金の改
良等も検討されているが、打点寿命の改善には限界があ
るため、新しい電極材料の開発が望まれていた。
【０００５】一方、銅マトリックス中にＡｌ2 Ｏ3 粒子
を分散させたアルミナ分散強化銅は、従来の電極材料に
比べて耐溶着性、耐熱性等に優れており、亜鉛めっき鋼
板等の表面処理鋼板のスポット溶接に多く使用されるよ
うになっているが、Ａｌ合金に対しては必ずしも十分な
打点回数が達成できない。
を分散させたアルミナ分散強化銅は、従来の電極材料に
比べて耐溶着性、耐熱性等に優れており、亜鉛めっき鋼
板等の表面処理鋼板のスポット溶接に多く使用されるよ
うになっているが、Ａｌ合金に対しては必ずしも十分な
打点回数が達成できない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、Ａｌおよび
Ａｌ合金に対するアルミナ分散強化銅電極材料の適用に
関する多角的なる研究の結果なされたもので、その目的
はＡｌおよびＡｌ合金に対する打点数を改良したＡｌお
よびＡｌ合金スポット溶接用アルミナ分散強化銅電極材
料を提供することにある。
Ａｌ合金に対するアルミナ分散強化銅電極材料の適用に
関する多角的なる研究の結果なされたもので、その目的
はＡｌおよびＡｌ合金に対する打点数を改良したＡｌお
よびＡｌ合金スポット溶接用アルミナ分散強化銅電極材
料を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明によるＡｌおよびＡｌ合金スポット溶接用電
極材料は、0.1 μm 以下のＡｌ2 Ｏ3 粒子を0.25〜1.4
wt％、0.5〜5.0 μmのＡｌ2 Ｏ3 粒子を0.1 〜3.0 wt％
含有し、残部Ｃｕおよび不可避的不純物からなることを
構成上の特徴とする。
めの本発明によるＡｌおよびＡｌ合金スポット溶接用電
極材料は、0.1 μm 以下のＡｌ2 Ｏ3 粒子を0.25〜1.4
wt％、0.5〜5.0 μmのＡｌ2 Ｏ3 粒子を0.1 〜3.0 wt％
含有し、残部Ｃｕおよび不可避的不純物からなることを
構成上の特徴とする。
【０００８】一般にアルミナ分散強化銅電極材料は、Ｃ
ｕ−Ａｌ合金のＡｒガスアトマイズ粉末を加熱して内部
酸化し、Ｃｕ製缶に封入して熱間押出により棒材とする
が、このアルミナ分散強化銅に含まれるＡｌ2 Ｏ3 粒子
は 0.1μm 以下の極めて微細なもので、材料の強度およ
び耐熱性の向上に有効に作用する。本発明者等は、種々
検討の結果、これに粒径 0.5〜5.0 μm の粗いＡｌ2 Ｏ
3 を添加することにより、材料の耐摩耗性が一段と向上
してＡｌおよびＡｌ合金のスポット溶接において打点数
が改善されることを実証し、本発明に至ったものであ
る。
ｕ−Ａｌ合金のＡｒガスアトマイズ粉末を加熱して内部
酸化し、Ｃｕ製缶に封入して熱間押出により棒材とする
が、このアルミナ分散強化銅に含まれるＡｌ2 Ｏ3 粒子
は 0.1μm 以下の極めて微細なもので、材料の強度およ
び耐熱性の向上に有効に作用する。本発明者等は、種々
検討の結果、これに粒径 0.5〜5.0 μm の粗いＡｌ2 Ｏ
3 を添加することにより、材料の耐摩耗性が一段と向上
してＡｌおよびＡｌ合金のスポット溶接において打点数
が改善されることを実証し、本発明に至ったものであ
る。
【０００９】本発明の第一の要件は、粒径 0.1μm 以下
の微細なＡｌ2 Ｏ3 粒子を0.25〜1.4 wt％含有させるこ
とである。Ａｌ2 Ｏ3 粒子の含有量が0.25wt％未満では
材料の硬度が低く、かつ軟化温度も低くて溶接性の改善
効果が小さい。1.4 wt％を越えて含有させることは、内
部酸化による方法ではＡｌからＡｌ2 Ｏ3 への変換が困
難となって固溶Ａｌが残留するため導電率が低くなる。
そのうえ、溶接性の改善効果も飽和する。Ａｌ2 Ｏ3 粒
子の粒径が0.1 μm を越えると材料の強度向上効果が小
さくなり、耐熱強度が低下する。粒径の下限は0.01μm
とするのが好ましい。
の微細なＡｌ2 Ｏ3 粒子を0.25〜1.4 wt％含有させるこ
とである。Ａｌ2 Ｏ3 粒子の含有量が0.25wt％未満では
材料の硬度が低く、かつ軟化温度も低くて溶接性の改善
効果が小さい。1.4 wt％を越えて含有させることは、内
部酸化による方法ではＡｌからＡｌ2 Ｏ3 への変換が困
難となって固溶Ａｌが残留するため導電率が低くなる。
そのうえ、溶接性の改善効果も飽和する。Ａｌ2 Ｏ3 粒
子の粒径が0.1 μm を越えると材料の強度向上効果が小
さくなり、耐熱強度が低下する。粒径の下限は0.01μm
とするのが好ましい。
【００１０】本発明の第二の要件は、粒径 0.5〜5.0 μ
m の粗いＡｌ2 Ｏ3 粒子を0.1 〜3.0 wt％含有させるこ
とである。含有量が 0.1 wt ％未満では耐摩耗性が低
く、溶性の改善効果が小さい。3.0 wt％を越えると加工
性が低下し、製造が難しくなる。また、Ａｌ2 Ｏ3 の粒
径が 0.5μm 未満では耐摩耗性が低くなって溶接性の改
善効果が小さくなり、他方、5.0 μm を越えると加工性
が低下し、製造が困難となる。
m の粗いＡｌ2 Ｏ3 粒子を0.1 〜3.0 wt％含有させるこ
とである。含有量が 0.1 wt ％未満では耐摩耗性が低
く、溶性の改善効果が小さい。3.0 wt％を越えると加工
性が低下し、製造が難しくなる。また、Ａｌ2 Ｏ3 の粒
径が 0.5μm 未満では耐摩耗性が低くなって溶接性の改
善効果が小さくなり、他方、5.0 μm を越えると加工性
が低下し、製造が困難となる。
【００１１】
【作用】本発明による電極材料は、上記の構成および機
能を有するから、微細なＡｌ2 Ｏ3 を含有させることに
よって強度および耐熱性を高め、これに粗いＡｌ2 Ｏ3
粒子を添加することで耐摩耗性を向上する。これらの相
乗作用によりＡｌおよびＡｌ合金スポット溶接における
打点寿命が効果的に改善される。
能を有するから、微細なＡｌ2 Ｏ3 を含有させることに
よって強度および耐熱性を高め、これに粗いＡｌ2 Ｏ3
粒子を添加することで耐摩耗性を向上する。これらの相
乗作用によりＡｌおよびＡｌ合金スポット溶接における
打点寿命が効果的に改善される。
【００１２】
【実施例】以下、本発明の実施例を比較例と対比して説
明する。 実施例１〜３、比較例１〜４ Ａｌ量を変えたＣｕ−Ａｌ合金のＡｒガスアトマイズ粉
末（平均粒径50μm ）を 300℃×１ｈ大気中で表面酸化
し、 850℃×５ｈの条件で内部酸化した。これを 500℃
×１ｈ水素ガス中で還元したのち粉砕した。粉砕時に 0
〜3.5 wt％のＡｌ2 Ｏ3 粒子（平均粒径 2μm ）を添加
した。この粉末を外径254mm 、内径224mm 、長さ400mm
のＣｕ製缶に封入し、 900℃で直径30mmに押出し加工し
た。押出し後、冷間抽伸加工により直径16mmの棒材とし
（冷間加工度72％）、450 ℃×１ｈＡｒガス中で焼鈍し
た。
明する。 実施例１〜３、比較例１〜４ Ａｌ量を変えたＣｕ−Ａｌ合金のＡｒガスアトマイズ粉
末（平均粒径50μm ）を 300℃×１ｈ大気中で表面酸化
し、 850℃×５ｈの条件で内部酸化した。これを 500℃
×１ｈ水素ガス中で還元したのち粉砕した。粉砕時に 0
〜3.5 wt％のＡｌ2 Ｏ3 粒子（平均粒径 2μm ）を添加
した。この粉末を外径254mm 、内径224mm 、長さ400mm
のＣｕ製缶に封入し、 900℃で直径30mmに押出し加工し
た。押出し後、冷間抽伸加工により直径16mmの棒材とし
（冷間加工度72％）、450 ℃×１ｈＡｒガス中で焼鈍し
た。
【００１３】得られた棒材について組織観察を行い、Ａ
ｌ2 Ｏ3粒子の粒径を測定するとともに、硬度、導電率
を測定した。その結果を表１に示す。
ｌ2 Ｏ3粒子の粒径を測定するとともに、硬度、導電率
を測定した。その結果を表１に示す。
【００１４】ついで、これらの棒材を溶接用チップ形状
（先端径6mm 、40mmＲ）に鍛造、切削して電極とし、ス
ポット溶接試験を行った。被溶接材としては自動車ボデ
ィシート用アルミニウム材料、Ａｌ−4.5 wt％Ｍｇ−0.
35wt％Ｃｕ合金（１mmt 、溶接前処理なし）を使用し
た。溶接条件は、加圧力3.43×103 Ｎ、溶接電流25kA、
打点速度30点／分、通電時間６サイクル（ 6/60s、60H
z）とし、溶接機は三相低周波式スポット溶接機を用い
た。また、評価は溶接部の引張強度、および引張せん断
強度が1470Ｎ以下になった打点数を強度寿命とすること
により行った。その結果を表１に併せて示した
（先端径6mm 、40mmＲ）に鍛造、切削して電極とし、ス
ポット溶接試験を行った。被溶接材としては自動車ボデ
ィシート用アルミニウム材料、Ａｌ−4.5 wt％Ｍｇ−0.
35wt％Ｃｕ合金（１mmt 、溶接前処理なし）を使用し
た。溶接条件は、加圧力3.43×103 Ｎ、溶接電流25kA、
打点速度30点／分、通電時間６サイクル（ 6/60s、60H
z）とし、溶接機は三相低周波式スポット溶接機を用い
た。また、評価は溶接部の引張強度、および引張せん断
強度が1470Ｎ以下になった打点数を強度寿命とすること
により行った。その結果を表１に併せて示した
【００１５】
【表１】
【００１６】表１の結果から、本発明の要件を満たす実
施例はいずれも溶接部の引張強度が大きく、打点寿命が
優れている。
施例はいずれも溶接部の引張強度が大きく、打点寿命が
優れている。
【００１７】
【発明の効果】以上のとおり、本発明により提供される
スポット溶接用電極材料は、電極先端に孔や拡がりが生
じ難く、ナゲットの形成状態も改良され、ナゲット強度
を維持できる打点数も多くなる。従って、Ａｌ合金のス
ポット溶接用電極の寿命が長くなり、自動化組立ライン
にＡｌ合金を適用することが可能となる。
スポット溶接用電極材料は、電極先端に孔や拡がりが生
じ難く、ナゲットの形成状態も改良され、ナゲット強度
を維持できる打点数も多くなる。従って、Ａｌ合金のス
ポット溶接用電極の寿命が長くなり、自動化組立ライン
にＡｌ合金を適用することが可能となる。
Claims (1)
- 【請求項１】 0.1 μm 以下のＡｌ2 Ｏ3 粒子を0.25〜
1.4 wt％、0.5 〜5.0 μm のＡｌ2 Ｏ3 粒子を 0.1〜3.
0 wt％含有し、残部Ｃｕおよび不可避的不純物からなる
ＡｌおよびＡｌ合金スポット溶接用電極材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9109291A JPH0577061A (ja) | 1991-03-29 | 1991-03-29 | ＡｌおよびＡｌ合金スポツト溶接用電極材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9109291A JPH0577061A (ja) | 1991-03-29 | 1991-03-29 | ＡｌおよびＡｌ合金スポツト溶接用電極材料 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0577061A true JPH0577061A (ja) | 1993-03-30 |
Family
ID=14016880
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9109291A Pending JPH0577061A (ja) | 1991-03-29 | 1991-03-29 | ＡｌおよびＡｌ合金スポツト溶接用電極材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0577061A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0652624A1 (en) * | 1993-11-05 | 1995-05-10 | Hitachi, Ltd. | Rotor for dynamo electric machine |
| WO2009055404A3 (en) * | 2007-10-25 | 2009-08-13 | Contacts Metals & Welding | Dispersion-strengthened copper resistance spot welding electrode |
| DE102011078443B4 (de) | 2010-09-16 | 2025-03-06 | Hyundai Motor Co. | Einseiten-Punktschweissgerät |
-
1991
- 1991-03-29 JP JP9109291A patent/JPH0577061A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0652624A1 (en) * | 1993-11-05 | 1995-05-10 | Hitachi, Ltd. | Rotor for dynamo electric machine |
| US5459363A (en) * | 1993-11-05 | 1995-10-17 | Hitachi, Ltd. | Rotor for dynamo electric machine |
| WO2009055404A3 (en) * | 2007-10-25 | 2009-08-13 | Contacts Metals & Welding | Dispersion-strengthened copper resistance spot welding electrode |
| DE102011078443B4 (de) | 2010-09-16 | 2025-03-06 | Hyundai Motor Co. | Einseiten-Punktschweissgerät |
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