JPH0637700B2 - 抵抗溶接電極用銅合金の製造方法 - Google Patents
抵抗溶接電極用銅合金の製造方法Info
- Publication number
- JPH0637700B2 JPH0637700B2 JP14747687A JP14747687A JPH0637700B2 JP H0637700 B2 JPH0637700 B2 JP H0637700B2 JP 14747687 A JP14747687 A JP 14747687A JP 14747687 A JP14747687 A JP 14747687A JP H0637700 B2 JPH0637700 B2 JP H0637700B2
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- copper alloy
- resistance welding
- welding electrode
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- welding
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Description
【発明の詳細な説明】 利用産業分野 この発明は、電気抵抗溶接用電極に使用する銅合金の製
造方法に係り、高導電率並びに高硬度を有し、かつ結晶
粒が小さく、溶接部の外観損傷や溶接強度の低下を防止
した抵抗溶接電極用銅合金の製造方法に関する。
造方法に係り、高導電率並びに高硬度を有し、かつ結晶
粒が小さく、溶接部の外観損傷や溶接強度の低下を防止
した抵抗溶接電極用銅合金の製造方法に関する。
背景技術 電気抵抗溶接は、被溶接物、すなわち接合する部材の接
触部を通じて通電し、発生する抵抗熱を利用して加熱
し、圧力を加えて溶接を行なうもので、スポット溶接、
シーム溶接などの重ね抵抗溶接と、バット溶接、バット
シーム溶接等の突合せ抵抗溶接に大別されている。
触部を通じて通電し、発生する抵抗熱を利用して加熱
し、圧力を加えて溶接を行なうもので、スポット溶接、
シーム溶接などの重ね抵抗溶接と、バット溶接、バット
シーム溶接等の突合せ抵抗溶接に大別されている。
かかる抵抗溶接には、被溶接物に接触して通電を行なう
とともに、圧力を加える作用をする電極が不可欠であ
り、一般に、銅または銅合金材料が使用され、溶接種並
びに用途等に応じて、所要形状に加工された電極が使用
されている。
とともに、圧力を加える作用をする電極が不可欠であ
り、一般に、銅または銅合金材料が使用され、溶接種並
びに用途等に応じて、所要形状に加工された電極が使用
されている。
上述の如く、抵抗溶接用の電極は、通電と加圧の機能を
要求されるため、銅合金材料は、導電率の高いこと、耐
摩耗性がすぐれること、すなわち硬度が高いことが要求
されている。
要求されるため、銅合金材料は、導電率の高いこと、耐
摩耗性がすぐれること、すなわち硬度が高いことが要求
されている。
例えば、冷間引抜き銅電極は、廉価で所要硬度を有する
が、使用中軟化し変形が生じ易いため、0.5Cr-Cu合金、
0.2Zr-Cu合金あるいは0.5B-Cu系合金などが用いられて
いる。
が、使用中軟化し変形が生じ易いため、0.5Cr-Cu合金、
0.2Zr-Cu合金あるいは0.5B-Cu系合金などが用いられて
いる。
さらに、電極材料の銅合金には、結晶粒が十分に小さい
ことが要求されている。すなわち、結晶粒が大きいと、
使用中に結晶粒界からひび割れやこれによる結晶粒の欠
落を生じたりするため、溶接後の被溶接物表面の外観を
損い、さらには溶接強度低下の原因となることが知られ
ている。
ことが要求されている。すなわち、結晶粒が大きいと、
使用中に結晶粒界からひび割れやこれによる結晶粒の欠
落を生じたりするため、溶接後の被溶接物表面の外観を
損い、さらには溶接強度低下の原因となることが知られ
ている。
一般に、抵抗溶接電極用Be-Cu-Co-Ni合金は、溶製され
た後、例えば、840℃に加熱する熱間加工して所要径の
棒材に加工され、液体化処理（例えば、950℃×2h水冷
等）のち、時効硬化処理（例えば、425℃×12h炉冷）を
施して製造されている。
た後、例えば、840℃に加熱する熱間加工して所要径の
棒材に加工され、液体化処理（例えば、950℃×2h水冷
等）のち、時効硬化処理（例えば、425℃×12h炉冷）を
施して製造されている。
かかる製造方法により得られた電極材料は、電気的性
質、機械的性質は満足するが、表面付近の結晶粒のみが
非常に粗大化、例えば数mmにも達する程の粗大化現象が
発生することがあった。
質、機械的性質は満足するが、表面付近の結晶粒のみが
非常に粗大化、例えば数mmにも達する程の粗大化現象が
発生することがあった。
このため前記材料は、十分に硬度を上げて使用すること
ができなかったり、歩留りが悪く材料損失の問題があっ
た。
ができなかったり、歩留りが悪く材料損失の問題があっ
た。
従って、従来の製造方法では、表面部の粗大結晶（径１
mm以上）の出現のため、液体化温度をできるだけ下げて
行うか、あるいは粗大結晶の生成した領域を切削除去す
る必要があった。
mm以上）の出現のため、液体化温度をできるだけ下げて
行うか、あるいは粗大結晶の生成した領域を切削除去す
る必要があった。
この電極材料表面の結晶粒粗大化の原因は、熱間加工時
に加わった歪が加工中の温度低下により、解放されない
まま残存し、液体化処理の際に結晶粒粗大化の駆動力と
なるためだと推定できる。
に加わった歪が加工中の温度低下により、解放されない
まま残存し、液体化処理の際に結晶粒粗大化の駆動力と
なるためだと推定できる。
特に、電極材料の表面温度は、工具との接触によって温
度が低下し易いため、この現象が生じやすいと考えられ
る。
度が低下し易いため、この現象が生じやすいと考えられ
る。
発明の目的 この発明は、抵抗溶接に用いられる電極材料表面の結晶
粒粗大化を防止し、高導電率並びに高硬度を有し、かつ
結晶粒が小さく、溶接部の外観損傷や溶接強度の低下の
ない抵抗溶接電極用銅合金を得る製造方法を目的として
いる。
粒粗大化を防止し、高導電率並びに高硬度を有し、かつ
結晶粒が小さく、溶接部の外観損傷や溶接強度の低下の
ない抵抗溶接電極用銅合金を得る製造方法を目的として
いる。
発明の概要 この発明は、電極材料表面の結晶粒粗大化を防止できる
製造方法を目的に種々検討した結果、溶製、熱間加工
後、溶体化処理前に所要の冷間加工を施し製造すること
により、結晶粒の粗大化を防止きることを知見しこの発
明を完成した。
製造方法を目的に種々検討した結果、溶製、熱間加工
後、溶体化処理前に所要の冷間加工を施し製造すること
により、結晶粒の粗大化を防止きることを知見しこの発
明を完成した。
すなわち、この発明は、 Be0.2wt％〜0.8wt％、Co0.5wt％〜1.5wt％、 Ni0.5wt％〜1.5wt％、Mg0.0005wt％〜0.1wt％ 残部Cu及び不可避的不純物を含んだ合金を、 600℃〜1000℃で熱間加工を行い、 次いで、減面率５％〜50％の冷間加工を行い、 さらに、900℃〜1000℃で30分〜５時間の溶体化処理を
行なった後、 370℃〜480℃で30分〜20時間の時効処理を施し、ロック
ウエルＣ硬さが20以上、 導電率が40％以上でかつ結晶粒の小さな銅合金を得るこ
とを特徴とする抵抗溶接用電極用銅合金の製造方法であ
る。
行なった後、 370℃〜480℃で30分〜20時間の時効処理を施し、ロック
ウエルＣ硬さが20以上、 導電率が40％以上でかつ結晶粒の小さな銅合金を得るこ
とを特徴とする抵抗溶接用電極用銅合金の製造方法であ
る。
発明の構成 この発明において、成分限定した理由は以下のとおりで
ある。
ある。
Beは、時効析出性をもたせるために添加するが、0.2wt
％未満では、材料の強度が低下し、また、0.8wt％を越
えると、導電性を低下させるため、0.2wt％〜0.8wt％の
添加とする。
％未満では、材料の強度が低下し、また、0.8wt％を越
えると、導電性を低下させるため、0.2wt％〜0.8wt％の
添加とする。
CoとNiは、Beの固溶限を下げて析出能を増加させる目的
で添加するが、いずれも0.5wt％未満では、材料の強度
が低下し、また、1.5wt％を越えると、導電性を低下さ
せるため、Co又はNiは、それぞれ0.5wt％〜1.5wt％の添
加とする。
で添加するが、いずれも0.5wt％未満では、材料の強度
が低下し、また、1.5wt％を越えると、導電性を低下さ
せるため、Co又はNiは、それぞれ0.5wt％〜1.5wt％の添
加とする。
Mgは、過時効を防止するため添加するが、0.0005wt％未
満では、過時効効防止効果なく、また、0.1wt％を越え
る添加では、熱間加工性を損なうため、0.0005wt％〜0.
1wt％の添加とする。
満では、過時効効防止効果なく、また、0.1wt％を越え
る添加では、熱間加工性を損なうため、0.0005wt％〜0.
1wt％の添加とする。
Cuは、本系電極材料用合金の基体をなし、前記添加元素
の残余とする。
の残余とする。
この発明において、製造条件並びに限定理由は以下のと
おりである。
おりである。
溶製方法及び条件は特に限定しない。
熱間加工工程において、溶製した鋳塊より所要寸法，形
状の素材に製造するが、鍛造等の加工における温度が60
0℃未満では、所要形状となすことができず、また、100
0℃を越えると、加工時に発生する熱により素材中に局
所的過熱を生じ、結晶粒界部が溶融して熱間加工が不可
能となるため、600℃〜1000℃の温度範囲で行なう必要
がある。
状の素材に製造するが、鍛造等の加工における温度が60
0℃未満では、所要形状となすことができず、また、100
0℃を越えると、加工時に発生する熱により素材中に局
所的過熱を生じ、結晶粒界部が溶融して熱間加工が不可
能となるため、600℃〜1000℃の温度範囲で行なう必要
がある。
この発明の特徴である熱間加工後、溶体化処理前に施す
冷間加工は、減面率で５％未満では、結晶微細化の硬化
が得られず、また、50％を越える冷間加工を施すには非
常に大きなワーク（被加工材）が必要となり実用上採用
できないため、５％〜50％の冷間加工を行う必要があ
る。さらに、好ましくは、10％〜30％の範囲である。
冷間加工は、減面率で５％未満では、結晶微細化の硬化
が得られず、また、50％を越える冷間加工を施すには非
常に大きなワーク（被加工材）が必要となり実用上採用
できないため、５％〜50％の冷間加工を行う必要があ
る。さらに、好ましくは、10％〜30％の範囲である。
溶体化処理は、900℃未満では、その後時効処理をして
も所要の強度が得られず、1000℃を越える温度は、結晶
粒が粗大化するため好ましくなく、また、溶体化効果を
得るには、前記温度範囲にて少なくとも30分間保持する
必要があるが、５時間を越えると結晶粒が粗大化するた
め好ましくなく、かかる900℃〜1000℃×30分〜５時間
の熱処理後、水冷する。また、好ましい液体化処理温度
は920℃〜980℃である。
も所要の強度が得られず、1000℃を越える温度は、結晶
粒が粗大化するため好ましくなく、また、溶体化効果を
得るには、前記温度範囲にて少なくとも30分間保持する
必要があるが、５時間を越えると結晶粒が粗大化するた
め好ましくなく、かかる900℃〜1000℃×30分〜５時間
の熱処理後、水冷する。また、好ましい液体化処理温度
は920℃〜980℃である。
時効硬化処理は、370℃未満では、析出硬化が不十分で
所要の硬度が得られず、480℃を越えると、過時効とな
り所要の高度が得られない。また、前記温度範囲での保
持時間が30分未満であると、析出硬化が不十分であり、
20時間を越えると過時効となるため、370℃〜480℃×30
分〜20時間の処理とする。
所要の硬度が得られず、480℃を越えると、過時効とな
り所要の高度が得られない。また、前記温度範囲での保
持時間が30分未満であると、析出硬化が不十分であり、
20時間を越えると過時効となるため、370℃〜480℃×30
分〜20時間の処理とする。
さらに、得られた銅合金のロックウエルＣ硬さを20以
上、導電率(JIS H 0505)を40％以上に限定したのは、各
下限未満では、抵抗溶接用電極材料として不適となるた
めである。
上、導電率(JIS H 0505)を40％以上に限定したのは、各
下限未満では、抵抗溶接用電極材料として不適となるた
めである。
発明の効果 この発明は、上述の如く、熱間加工後、溶体化処理前に
冷間加工を施すことを特徴としている。
冷間加工を施すことを特徴としている。
しかし、一般には、かかる高温処理前に冷間加工を施す
と、その後の熱処理によって結晶粒の成長速度が著しく
増加するとされているが、この発明の条件にて行なう
と、溶体化処理後の結晶粒は極めて微細で均一となる。
と、その後の熱処理によって結晶粒の成長速度が著しく
増加するとされているが、この発明の条件にて行なう
と、溶体化処理後の結晶粒は極めて微細で均一となる。
また、冷間加工後、溶体化処理を施すため、冷間加工に
よって加えられた歪等は解放され、さらに時効処理を加
え硬化した後、極めて安定した強度が得られる効果があ
る。
よって加えられた歪等は解放され、さらに時効処理を加
え硬化した後、極めて安定した強度が得られる効果があ
る。
この発明による製造方法では、全く粗大結晶の発生がな
いため、溶体化温度の制約が大きく緩和される利点があ
る。
いため、溶体化温度の制約が大きく緩和される利点があ
る。
実施例 実施例１ 下記組成となるよう大気中で溶製し、250mm角鋳塊を得
た。
た。
Be0.42wt％、Co1.03％、 Ni0.95％、Mg0.02wt％、残部Cu ついで、600℃〜850℃の熱間鍛造にて、60mm径に加工し
た。
た。
さらに、減面率で22％の冷間加工を行ない53mm径となし
た。
た。
880〜1020℃×２時間、水冷の各種溶体化処理を施した
後、425℃×３時間の時効処理を施した。
後、425℃×３時間の時効処理を施した。
得られた各電極材料のロックウエルＣ硬さ、導電率、材
料表面の粗大粒状況を測定、観察し、溶体化処理温度と
ともに第１表に示す。
料表面の粗大粒状況を測定、観察し、溶体化処理温度と
ともに第１表に示す。
第１表から明らかな如く、この発明方法による電極材料
は、溶体化温度の上昇とともに電気抵抗は若干高くな
り、すなわち、導電率は低下するが、硬さが上昇して耐
摩耗性の工場が著しいことが分る。
は、溶体化温度の上昇とともに電気抵抗は若干高くな
り、すなわち、導電率は低下するが、硬さが上昇して耐
摩耗性の工場が著しいことが分る。
ちなみに、溶体化処理温度1000℃の電極材料の断面組織
を示すと、第１図に示す如く、冷間加工を施したこの発
明方法による電極材料の表面近傍には、全く粗大結晶粒
はみられないのに対して、第２図に示す如く、従来方法
による電極材料の断面付近には粗大結晶粒(A)が多数生
成していることが明らかである。
を示すと、第１図に示す如く、冷間加工を施したこの発
明方法による電極材料の表面近傍には、全く粗大結晶粒
はみられないのに対して、第２図に示す如く、従来方法
による電極材料の断面付近には粗大結晶粒(A)が多数生
成していることが明らかである。
第１図はこの発明方法による電極材料の断面組織図、第
２図は従来方法による電極材料の断面組織図である。 Ａ……粗大結晶粒
２図は従来方法による電極材料の断面組織図である。 Ａ……粗大結晶粒
Claims (1)
- 【請求項１】Be0.2wt％〜0.8wt％、Co0.5wt％〜1.5wt
％、 Ni0.5wt％〜1.5wt％、Mg0.0005wt％〜0.1wt％ 残部Cu及び不可避的不純物を含んだ合金を、 600℃〜1000℃で熱間加工を行い、 次いで、減面率５％〜50％の冷間加工を行い、 さらに、900℃〜1000℃で30分〜５時間の溶体化処理を
行なった後、 370℃〜480℃で30分〜20時間の時効処理を施し、ロック
ウエルＣ硬さが20以上、 導電率が40％以上でかつ結晶粒の小さな銅合金を得るこ
とを特徴とする抵抗溶接電極用銅合金の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14747687A JPH0637700B2 (ja) | 1987-06-12 | 1987-06-12 | 抵抗溶接電極用銅合金の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14747687A JPH0637700B2 (ja) | 1987-06-12 | 1987-06-12 | 抵抗溶接電極用銅合金の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63310946A JPS63310946A (ja) | 1988-12-19 |
| JPH0637700B2 true JPH0637700B2 (ja) | 1994-05-18 |
Family
ID=15431251
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14747687A Expired - Lifetime JPH0637700B2 (ja) | 1987-06-12 | 1987-06-12 | 抵抗溶接電極用銅合金の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0637700B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6307173B1 (en) * | 2000-12-21 | 2001-10-23 | Brush Wellman, Inc. | Weld gun arm casting |
| US8220697B2 (en) | 2005-01-18 | 2012-07-17 | Siemens Energy, Inc. | Weldability of alloys with directionally-solidified grain structure |
-
1987
- 1987-06-12 JP JP14747687A patent/JPH0637700B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63310946A (ja) | 1988-12-19 |
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