JPH0819890A - 溶接用電極材料およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 従来のＣｕ−Ｃｒ合金およびＣｕ−Ｃｒ−Ｚ
ｒ合金の機械的性質を向上させ導電率をあまり損なうこ
となく、耐熱性も向上させる。そのため、被溶接材と接
触する電極部分が３００℃以上の高温となっても、軟化
され、バリがでたり変形を生じたりする事が少なくな
る。 【構成】 Ｃｒ0.5〜1.3ｗｔ％、Ｚｒ0.05〜0.5ｗｔ
％、Ａｇ0.05〜0.3ｗｔ％、および残部が実質上Ｃｕよ
りなる鋳塊を製作する。この鋳塊に熱間加工を加え、溶
体化処理温度900℃〜1020℃にて処理する。そして、溶
体化処理後の素材断面積に比し5〜70％冷間加工を処
し、時効処理温度430℃〜500℃の熱処理を行うことによ
り形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、普通鋼板および防錆鋼
板等の抵抗溶接およびアーク溶接等に用いる、高導電性
の溶接用電極材料およびその製造方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、ＪＩＳＺ3234の抵抗溶接用銅合金
電極材料第２種該当品としては二種類存在する。その一
つは、Ｃｒ0.5〜1.3ｗｔ％、Ｚｒ0.1〜0.5ｗｔ％、およ
び残部Ｃｕよりなるものが知られている。この組成のも
のは、導電率がぎりぎりの数値となるが耐熱性は比較的
良い。また、他の一つは、Ｃｒ0.5〜1.3ｗｔ％と残部Ｃ
ｕから成るものである。これは、導電率は高いが抵抗溶
接用電極材料としては耐熱性が低いものである。

【０００３】このような、抵抗溶接用銅合金電極材料
は、自動車製造ラインでのボディ溶接や、シーム溶接用
等の抵抗溶接用電極材料として、またアーク溶接(通称
ＭＩＧ溶接)の電極材料等に使用されている。

【０００４】この抵抗溶接用銅合金電極材料として要求
される従来の特性は、ＪＩＳ規格では、引張り強さ380
〜450Ｎ／ｍｍ²以上、伸び率15％以上、硬さＨＲＢ65〜
75以上、導電率75％以上(20℃)、焼鈍後の軟化特性温度
475℃以上、(常温での硬さと比較して硬度低下が15％以
内)であることが規定されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
溶接用電極材料の場合は、製造ラインに組込まれる溶接
工程で使用される事が殆どであるため、被溶接材と接触
する電極部分が300℃以上の高温となって軟化され、バ
リがでたり、ひどい時は変形を生じたりする。このよう
な事態が生じると、ラインを止めてドレッシング加工を
余儀なくされるものとなる。

【０００６】本発明は、上述のごとき課題を解決しよう
とするものであって、300℃以上の高温によってもでき
るだけ軟化しにくい電極材を得ることにより、ライン停
止の度合いを少なくすることを目的とする。そこで本発
明は、300℃以上の高温に於ても従来品よりも軟化しに
くい溶接用電極材料を得ようとするもので、300℃以上
の高温における硬さ、および焼鈍後の硬さが、従来品と
比較して高いものを得ることを目的としている。

【０００７】そのためには、引張り強さが最低450Ｎ／
ｍｍ²以上、伸び率15％以上、硬さＨＲＢ最低75以上お
よび導電率70％以上であること。また、400℃までの高
温硬さの硬度低下が、ブリネル硬さで、常温硬さと比較
して25％以内であること。また、500℃までの焼鈍硬さ
の低下が、ＨＲＢ硬さで常温硬さと比較して10％以内で
あるものを提供することである。

【０００８】この場合、導電率が70％と、ＪＩＳ規格の
導電率75％に比較し低いものとなるが、導電率5％の低
下は実用上支障を生じることがない。本発明は、実用上
支障のない導電率を少し低下させて、実用上大きな問題
である耐熱性を向上させたものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は上述のごとき課
題を解決するため、Ｃｒ0.5〜1.3ｗｔ％、Ｚｒ0.05〜0.
5ｗｔ％、Ａｇ0.05〜0.3ｗｔ％、および残部が実質上Ｃ
ｕより成るものである。

【００１０】また、第２の発明は、Ｃｒ0.5〜1.3ｗｔ
％、Ｚｒ0.05〜0.5ｗｔ％、Ａｇ0.05〜0.3ｗｔ％、Ｓｉ
0.01〜0.1ｗｔ％、および残部が実質上Ｃｕより成るも
のである。

【００１１】また、上記溶接用電極材料を形成する方法
の発明は、Ｃｒ0.5〜1.3ｗｔ％、Ｚｒ0.05〜0.5ｗｔ
％、Ａｇ0.05〜0.3ｗｔ％、および残部が実質上Ｃｕよ
りなる鋳塊を製作し、この鋳塊に熱間加工を加え、溶体
化処理温度900℃〜1020℃にて処理し、溶体化処理後の
素材断面積に比し5〜70％冷間加工を処し、時効処理温
度430℃〜500℃の熱処理を行うことにより形成すること
を特徴とするものである。

【００１２】また、上記溶接用電極材料を形成する方法
の第２の発明は、Ｃｒ0.5〜1.3ｗｔ％、Ｚｒ0.05〜0.5
ｗｔ％、Ａｇ0.05〜0.3ｗｔ％、Ｓｉ0.01〜0.1ｗｔ％、
および残部が実質上Ｃｕよりなる鋳塊を製作し、この鋳
塊に熱間加工を加え溶体化処理温度900℃〜1020℃にて
処理し、溶体化処理後の素材断面積に比し5％〜70％冷
間加工を処し、時効処理温度430℃〜500℃の熱処理を行
うことにより形成することを特徴とするものである。

【００１３】

【作用】本発明者は前記課題を解決するため、種々実験
を行った結果、従来のＣｕーＣｒーＺｒ合金の機械的性
質および導電率を下げずに、300℃以上の高温特性を向
上させることができたものである。そのためには、Ｃｕ
ーＣｒーＺｒにＡｇを0.05〜0.3ｗｔ％の範囲で添加し
た鋳塊を製作し、所定の熱間加工を加え、溶体化処理温
度900℃〜1020℃にて処理する。そして、溶体化処理後
の素材断面積に比し５〜７０％の冷間加工を処し、時効
処理温度430℃〜500℃の熱処理を行うことにより解決で
きる知見を得たものである。

【００１４】また、上記の配合に加えて、Ｓｉ0.01〜0.
1ｗｔ％を配合し、これに上記と同様の処理を行うもの
であってもよい。

【００１５】本発明は、従来公知のＣｕーＣｒーＺｒ合
金の機械的性質および導電率の性能をより向上させなが
ら、高温硬さの低下を従来公知の製品より少なくしよう
とするものである。そのためには、本発明の電極材料
は、Ｃｒ0.5〜1.3ｗｔ％、Ｚｒ0.05〜0.5ｗｔ％、Ａｇ
0.05〜0.3ｗｔ％及び残部が実質上Ｃｕよりなるものと
する。このようにすることにより、耐熱性、特に硬度の
軟化温度を上げることを可能としたものである。

【００１６】また、これらの配合により、ＡｇとＺｒ添
加による相乗効果によって、400℃までの硬度低下がブ
リンネル硬さで、常温硬さに対して１０％以内となる。
また、析出硬化処理後、硬さがＨＲＢ７５以上であり、
導電率がＩＡＣＳ％70以上となる。

【００１７】次に、各添加元素について説明する。ま
ず、ＣｒはＣｕと合金化した後、固溶化させ析出硬化す
ることにより、導電率をあまり低下させずに耐熱性を向
上させることは、従来より知られている。そして、その
配合量が0.5ｗｔ％未満であっては析出量不足により、
機械的強度を満足させず、高温硬さの低下をきたすもの
となる。また、Ｃｒの配合量が1.3ｗｔ％を超えると、
合金中にクローム酸化物を発生させやすく、導電率を満
足させることができない。

【００１８】また、Ｚｒは導電率を下げずに耐熱性及び
機械的強度を向上させる元素である。そして、Ｚｒの添
加量が0.05％未満では効果がない。また、0.5ｗｔ％を
超えて添加すると、合金中のＺｒ酸化物を発生させやす
く、熱間での展伸性がなくなり、材料に亀裂が入りやす
くなる。また、機械的強度の伸びが低下する。

【００１９】また、Ａｇは300℃〜400℃での軟化を防ぐ
目的で用いられるが、配合量が0.05ｗｔ％未満ではその
効果がない。また、0.3ｗｔ％を超えるものとしても、
軟化防止効果の向上が、それほど望めないものとなり不
経済となる。

【００２０】また、Ｓｉは溶湯の脱酸効果を促進し、機
械的強度を向上させるとともに耐熱性を向上する。しか
し、Ｓｉの添加が0.01ｗｔ％未満ではその効果がなく、
また、0.1ｗｔ％を超えると導電率を低下させるものな
る。

【００２１】

【実施例】

【表１】 表１の配合により所定のフラックスを使用し、大気溶解
にて鋳塊(φ80×200Ｌ)を製作した。その鋳塊を面削(φ
75×200Ｌ)し、これを熱間加工(φ35×Ｌ)した後、溶体
化処理(1000℃×90ｍｉｎ)を行った。次に、これに冷間
加工(φ30×ｌ)を施した。この場合の冷間加工率は約27
％であった。これを時効処理(460℃×140ｍｉｎ)後、各
種テストピースを製作した。

【００２２】

【表２】 機械的性質および導電率測定結果について考察すると、
全試料とも機械的性質および導電率の規格を一様に満足
させているが、Ｚｒを添加したものは引張り強さが増す
ことがわかる。また、Ａｇを添加することによる導電率
の低下は、実用上殆ど問題ない。

【００２３】

【表３】

【００２４】

【表４】 高温硬さについて考察すると、Ｚｒを添加してあるもの
と、そうでないものとの差が明らかにでるが、これは従
来公知である。しかし、Ｚｒの他にＡｇを添加している
ものと添加していないものとでは、全体的にブリネル硬
度測定に於いての打痕径が小さく、耐熱性の良さを示し
ている。また、Ａｇを添加することにより、３００℃〜
４００℃に於における硬度低下の減少が、Ｃｕ−Ｃｒ合
金およびＣｕ−Ｃｒ−Ｚｒ合金にも有用であることが判
明した。

【００２５】また、Ｎｏ７およびＮｏ８に於てＳｉを添
加したが、このＳｉ添加により更に耐熱性が向上するこ
とが顕著に表れている。しかし、Ｓｉを添加することに
より、導電率が下がることが判明しているので、その添
加量については慎重を要するものである。

【００２６】次に、焼鈍硬さについて考察すると、高温
硬さと比例したような結果となった。Ｚｒを添加したも
のは３００℃〜５００℃に於て常温より少し硬さが増し
ている。これは、実験材の時効処理温度または時効処理
時間が多少不足していたため、更に時効処理と同じよう
な硬化が進んだためと考えられる。

【００２７】この、本発明実施例のＮｏ６、Ｎｏ７およ
びＮｏ８の材料を電極材として使用した場合、従来より
耐熱性の良好であったＣｕ−Ｃｒ−Ｚｒ合金に、Ａｇお
よびＳｉを添加する事により、更に耐熱性が向上したも
のとなった。

【００２８】

【発明の効果】本発明は上述の如く従来のＣｕ−Ｃｒ合
金およびＣｕ−Ｃｒ−Ｚｒ合金の機械的性質を向上させ
導電率をあまり損なうことなく、耐熱性も向上させるこ
とができたものである。

【００２９】そのため、被溶接材と接触する電極部分が
３００℃以上の高温となっても、軟化され、バリがでた
り変形を生じたりする事が少なくなるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】比較例と実施例の高温硬さ比較図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 日高 勝人 神奈川県津久井郡津久井町太井830番地の ５ 株式会社エス・エム・ケイ内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ｃｒ0.5〜1.3ｗｔ％、Ｚｒ0.05〜0.5ｗ
   ｔ％、Ａｇ0.05〜0.3ｗｔ％、および残部が実質上Ｃｕ
   よりなる溶接用電極材料。
2. 【請求項２】 Ｃｒ0.5〜1.3ｗｔ％、Ｚｒ0.05〜0.5ｗ
   ｔ％、Ａｇ0.05〜0.3ｗｔ％、Ｓｉ0.01〜0.1ｗｔ％、お
   よび残部が実質上Ｃｕよりなる溶接用電極材料。
3. 【請求項３】 Ｃｒ0.5〜1.3ｗｔ％、Ｚｒ0.05〜0.5ｗ
   ｔ％、Ａｇ0.05〜0.3ｗｔ％、および残部が実質上Ｃｕ
   よりなる鋳塊を製作し、この鋳塊に熱間加工を加え、溶
   体化処理温度900℃〜1020℃にて処理し、溶体化処理後
   の素材断面積に比し5〜70％冷間加工を処し、時効処理
   温度430℃〜500℃の熱処理を行うことにより形成するこ
   とを特徴とする溶接用電極材料の製造方法。
4. 【請求項４】 Ｃｒ0.5〜1.3ｗｔ％、Ｚｒ0.05〜0.5ｗ
   ｔ％、Ａｇ0.05〜0.3ｗｔ％、Ｓｉ0.01〜0.1ｗｔ％、お
   よび残部が実質上Ｃｕよりなる鋳塊を製作し、この鋳塊
   に熱間加工を加え溶体化処理温度900℃〜1020℃にて処
   理し、溶体化処理後の素材断面積に比し5〜70％冷間加
   工を処し、時効処理温度430℃〜500℃の熱処理を行うこ
   とにより形成することを特徴とする溶接用電極材料の製
   造方法。