JPH0683905B2 - 抵抗溶接用電極材料 - Google Patents

抵抗溶接用電極材料

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JPH0683905B2
JPH0683905B2 JP8719984A JP8719984A JPH0683905B2 JP H0683905 B2 JPH0683905 B2 JP H0683905B2 JP 8719984 A JP8719984 A JP 8719984A JP 8719984 A JP8719984 A JP 8719984A JP H0683905 B2 JPH0683905 B2 JP H0683905B2
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    • B23K35/00Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/02Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by mechanical features, e.g. shape
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、抵抗溶接用電極材料に関するものである。
(背景技術) 近年、例えば自動車工業における軟鋼板や亜鉛めっき鋼
板の接合などに、生産性の高いスポット溶接が多用され
るようになり、このような溶接に使用される電極用材料
には従来Cu-Cr合金、Cu-Cr-Zr合金、Cu-Be-Co合金等が
用いられてきた。
このような溶接用電極は、溶接時に大電流を必要とし、
又連続的に使用されるため、高温になり、先端部が割れ
るとか、変形するとか、損耗し易いという問題がある。
従ってスポット溶接、シーム溶接等の抵抗溶接に用いら
れる溶接用電極材料として必要な一般的な特性は次のよ
うなものである。
良好な電気、熱の伝導性:前述のように電極には大電
流を流す必要があるため、電気抵抗による発熱が多くな
いことと、発熱した熱は速やかに伝導されて冷却される
必要がある。
耐変形性:スポット溶接では溶接時に電極先端に強い
圧縮応力が負荷されるため、500℃以上の高温ならびに
室温での機械的な強度が必要である。電極先端が変形し
たり、クラックが生じたりした場合には、溶接部分に十
分な応力が均一に負荷され難く、溶接強度や溶着部の外
観にも悪影響を与える。
溶着がないこと:電極用材料と被溶接材料とが合金化
し易い場合などには電極先端に被溶接材料が溶着し易く
なるが、溶着は溶接の妨げとなるため、溶着のないこと
が望まれる。
製造のし易さと価格:合金自身の製造のし易さや、溶
接用電極への加工性に優れることや、消耗品として低価
格であることが望まれる。
従来用いられたCu-Cr合金、Cu-Cr-Zr合金、Cu-Be-Co合
金などには、上述の必要特性に照らして次のような点で
不十分な点が存在していた。
即ち、Cu-Cr合金、Cu-Cr-Zr合金は高導電性を有し、耐
軟化性や高温での硬度といった点でも優れているが、製
造時に約1000℃の高温で焼入処理を施すため、この際結
晶粒が粗大化して耐変形性に優れない場合があること
と、これらの合金は電極としての使用時に先端にクラッ
クを生じ易く、本発明者等はこの原因がCrの存在により
助長されるのものであることを見出した。
又Cu-Be-Co合金は室温では高強度であるが、電気や熱の
伝導性が低く、使用時に発熱し易いことと、耐軟化性に
優れず、高価なわりには電極用材料として好ましいもの
ではなかった。
その他、さらに高温強度の高いW,Moなどの材料も考えら
れるが、電極としての他の必要条件、即ち高電気伝導性
がそ害され、電極自体が固有抵抗により異常発熱した
り、靱性の低下による割れや破損のため、実用化が困難
であった。
又酸化物を分散させた銅合金表面に窒化物、炭化物又は
炭窒化物の被覆層を有する溶接用電極(特開昭58-14187
6号)が提案されているが、これは表面層の電気伝導度
が小さく、先端での発熱が大きいため、母材である銅合
金の軟化、変形、溶融が起り易く、寿命が充分でなかっ
た。
(発明の開示) 本発明は、上述の問題点を解決するため成されたもの
で、電気、熱の伝導性に優れ、溶接用電極として使用
時、溶着しにくく、電極先端での余分な発熱が少なく、
電極の摩耗が少なく、表面被覆層の密着性良好で、かつ
製造容易な抵抗溶接用電極材料を提供せんとするもので
ある。
本発明は、銅合金の上に、Ni,Co,Cr,Mo又はそれらの合
金より成る中間被覆層と、その上の酸化物、炭化物、窒
化物又は炭窒化物の粒子を分散させた金属又は合金(以
下、分散型合金と称す)より成る表面被覆層を設けたこ
とを特徴とする抵抗溶接用電極材料である。
本発明において、母材となる銅合金としては、銅をベー
スとし、これにCr,Zr,Be,Co,Mo等の金属を添加した合金
(例、Cu-Cr,Cu-Cr-Zr,Cu-Be-Co,Cu-Zr-Fe-P合金等)、
Al2O3等の酸化物を分散させた分散強化型銅合金などで
ある。
又表面被覆層を構成する分散型合金は、金属又は合金、
例えばCo,Cr,W,Mo,Co,Ni等又はそれらの合金(例、Ni-C
r合金等)等をベースとし、この中に酸化物、炭化物、
窒化物又は炭窒化物、例えば炭化クロム,炭化タングス
テン,炭化チタン,炭化ケイ素,酸化アルミ,窒化チタ
ン,窒化タンタル,炭窒化チタン等の粒子を分散させた
ものである。
この表面被覆層は、溶接使用時分散型合金のベースの金
属又は合金が消滅しても分散している酸化物、炭化物、
窒化物又は炭窒化物の粒子が残存し、表面に密着良く集
積するため、溶着しにくく、その被覆厚は5〜100μが
好ましい。5μ未満では溶着防止効果少なく、100μを
越えると工業的コスト高となり、電極先端の発熱が大と
なる。
又中間被覆層は、母材の銅合金と表面被覆層の密着性を
向上し、熱応力による剥離を防止することを第1の目的
とする。この被覆層は0.5〜100μが好ましく、0.5μ未
満では密着性向上効果少なく、100μを越えると工業上
コスト高となる。
なお母材の銅合金と中間被覆層の密着性向上のため、C
u,Ni等の下地層を設けても良い。
以下、本発明を図面を用いて実施例により説明する。第
1図〜第5図は本発明の実施例である電極チップを示す
縦断面図である。図において、1はチップ本体を構成す
る銅合金で、3は電極の先端であり、又第4図に示す
1′はチップ本体で、その中心部に、銅合金2(例、炭
素繊維強化銅合金等)が接合されている。
4はNi,Co,Cr,Mo又はそれらの合金より成る中間被覆層
で、5は前述のような分散型合金より成る表面被覆層で
ある。
第1図では、銅合金1の先端3の上に中間被覆層4およ
び表面被覆層5が被覆されている。
第2図では、銅合金1の全面に中間被覆層4と表面被覆
層5が被覆されている。
第3図では、銅合金1の全面に電気めっきによる銅被覆
層6が被覆され、その先端3の表面に中間被覆層4と表
面被覆層5が被覆されている。
第4図では、チップ1′の中心部の銅合金2の表面に中
間被覆層4と表面被覆層5が被覆されている。
第5図に示すものは、銅合金1の先端3の上に、中間被
覆層4と表面被覆層5を被覆したもので、スポット溶接
用のチップを示す。
表面被覆層の分散型合金を被覆するには、電気めっき、
無電解めっき、蒸着法等の方法が用いられる。例えばN
i,Co又はCr等のめっき液中に分散化合物の粒子を分散さ
せて電気めっきする。
(実施例) 表1に示す母材合金より第1図に示すような溶接用電極
チップ本体を作成し、その先端3の上に、表1に示すよ
うに、中間被覆層4および表面被覆層5を各種条件で被
覆した。被覆方法は、電気めっき(A),スパッタリン
グ(B),イオンプレーティング(C)および活性化反
応蒸着(D)を用いた。
電極の寸法は、平行部の直径16mm、先端部の直径8mmで
あった。
得られた電極チップをスポット溶接に用い、厚さ0.8mm
の亜鉛鍍鉄板2枚を重ね合わせ、上下同一電極として、
電流10kA,圧力200kg,溶接時間25サイクルの条件でスポ
ット溶接を行ない、電極に溶着が生ずるまでの打点数を
測定した結果は表1に示す通りである。
表1より、本発明によるNo.1〜6は、比較例、従来例に
比べ、いずれも溶着発生までの寿命が著しく長く、剥離
を生じないことが分る。比較例のNo.7,8は剥離を発生し
た。
(発明の効果) 上述のように構成された本発明の抵抗溶接用電極材料は
次のような効果がある。
(イ)電極本体が銅合金であるため、電気、熱の伝導性
が優れ、溶接、鑞接使用時異常発熱が少ない。
(ロ)最表面に、酸化物、炭化物、窒化物又は炭窒化物
を分散させた金属又は合金より成る表面被覆層を設けた
から、溶接使用時分散型合金中の金属又は合金が消滅し
ても分散化合物粒子が残存し、表面に密着良く集積し、
又分散型合金が耐酸化性良好であるため、溶着しにく
く、寿命が向上する。特にZn,Sn,半田,Ag等の低融点金
属又は合金の被覆を施した被溶接材料に対しても溶着し
にくい。
又分散型合金であるため、摩耗が少ない。
(ハ)銅合金の上に、Ni,Co,Cr,Mo又はそれらの合金よ
り成る中間被覆層を設けたから、銅合金と表面被覆層の
密着性が良く、剥離を生じない。
(ニ)被覆層はいずれも層が薄く、主体が金属又は合金
であるため、電極先端での余分な発熱がない。
(ホ)構造が単純であり、表面被覆層は例えば分散化合
物粒子を分散させためっき液で簡単に電気めっきして製
造し得るため、製造容易である。
【図面の簡単な説明】
第1図〜第5図はそれぞれ本発明の実施例である電極チ
ップを示す縦断面図である。 1,2……銅合金、1′……チップ本体、3……先端、4,
4′……中間被覆層、5……表面被覆層、6……銅被覆
層。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】銅合金上に、Ni,Co,Cr,Mo又はそれらの合
    金より成る中間被覆層と、その上の酸化物、炭化物、窒
    化物又は炭窒化物の粒子を分散させた金属又は合金より
    成る表面被覆層を設けたことを特徴とする抵抗溶接用電
    極材料。
  2. 【請求項2】中間被覆層が厚さ0.5〜100μのものであ
    り、表面被覆層が厚さ5〜100μのものである特許請求
    の範囲第1項記載の抵抗溶接用電極材料。
  3. 【請求項3】酸化物、炭化物、窒化物又は炭窒化物の粒
    子を分散させた金属又は合金がCo,Cr,W,Mo又はそれらの
    合金をベースとするものである特許請求の範囲第1項又
    は第2項記載の抵抗溶接用電極材料。
  4. 【請求項4】炭化物が、Cr,W,Ti又はTaの炭化物である
    特許請求の範囲第1項、第2項又は第3項記載の抵抗溶
    接用電極材料。
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