JPS596760B2 - ア−ク溶接用鉄鋼ワイヤ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はアーク溶接に用いる細径鉄鋼ワイヤに関するも
ので、詳しくは不活性ガスシールドアーク溶接、炭酸ガ
スシールドアーク溶接、潜弧溶接等に用いる２．０ｍｗ
ｔΦ以下の細径鉄鋼ワイヤであつて、その銅めつきされ
たワイヤ表面に潤滑、防錆等の機能を有する防錆剤を付
着させることによつて送給性、防錆等に優れたアーク溶
接用の鉄鋼ワイヤを提供するものである。

各種の溶接作業における自動化が進むに従つて、細径ワ
イヤを使用して、高電流密度で行う各種の高能率な溶接
法が開発され実用化されている。

このような溶接におけるワイヤの溶融速度は大となわ必
然的にワイヤ送給速度が速くなわ、それにともない溶接
アークを安定させることは困難となる。溶接の際にアー
クが不安定であると溶接結果に悪影響を与える。特にワ
イヤ送給モータから溶接トーチまでのコンジツトチユー
ブが長尺であつたわ曲がつていたクして送給抵抗が大き
くなつている場合にはワイヤの送給に顕著な支障をきた
しアークが極めて不安定となわ甚だしいときには溶接の
継続ができないような場合すらある。このような現状に
おいて従来は溶接用ワイヤの表面に、ハ潤滑油をワイヤ
１０ｋｇ当Ｖ）０．５〜２．０ｆ塗布する。

２）エステル、石けん等を単独または混合して水、アセ
トン、アルコール類等の溶媒によつて希釈したものを塗
布する。

などのワイヤ表面処理技術によつてワイヤの送給性等の
改善がなされているが、これらは次のような諸々の欠点
があつて実用上問題となつている。

１）溶着金属の拡散性水素量は潤滑剤、油等の有機物質
の付着量に比例する。

低合金高張力鋼の溶着金属中の拡散性水素量は２ＣＣ／
１００？以下が望ましいとされていることから、その付
着量が０．１？ ／１ｋｇを超えるとこの種のハイグレ
ードの鋼材の溶接用に適用することはできない。また溶
接用ワイヤに油を付着させて使用した場合溶接金属の機
械的性能上に問題が生じる。さらに溶接中コンジツトチ
ユーブでこの油と粉塵、溶接ヒユーム等との混合物が堆
積し、経時的にかえつて送給性を阻害し、甚だしい場合
には溶接が中断してしまう。従つてかなクの頻度でコン
ジツトチユーブを清掃する必要があつた。２）スプール
等に巻かれたワイヤを包装開封のまま数日間作業現場に
放置した後には送給性が劣化する。

３）潤滑性物質を水で希釈して塗布する場合にはしばし
ば水がワイヤ表面に潤滑性物質とともに残留して変色及
び錆を誘発する。

又他の有機溶媒を使用する場合、引火、作業環境の悪化
を防止するためにも多大な注意が必要であ楓換気設備な
ども必要となる。このような従来のアーク溶接用ソリツ
ドワイャの実情に鑑み次のような諸条件を満たすワイヤ
が望まれている。

即ち送給性については溶接時に如何なるきびしい条件で
あつても例えばコンジツトチユーブが長尺で現場が狭隘
なため曲げて使用する場合でも、また高速送給になつて
も安定してワイヤが送給できなければならない、また耐
錆性については二つの条件に優れるものでなければなら
ない。即ち、包装のままの状態で長時間（通常１〜２年
）の保存に耐えること、また開封後の数日間（溶接を中
断してワイヤを溶接機にセツトしたまま、次の作業が行
われる迄放置して卦く場合）の曝露に耐えることである
。耐錆性が優れているということは上記の二条件下にお
いて、変色、発錆の徴候（または痕跡）がないことであ
り、また製造直後に呈した送，袷性能を長時間維持しう
ることであつて、これは絶対的な条件である。本発明は
前述した諸条件を十分満足しうるものであつて、０．０
５〜０．１５μｍのめつき厚に銅めつきされたワイヤ表
面に油溶性アミン４０〜８０重量％および防錆油２０〜
６０重量％からなる防錆剤をワイヤ重量１ｋｇ当り０．
０５〜０．１０′付着させたことを特徴とするアーク溶
接用鉄鋼ワイヤを要旨とするものである。

本発明の油溶性アミンとしては例えばステアリルアミン
（Ｃｌ８Ｈ３８ＮＨ２）ジメチルステアリルアミン（Ｒ
−Ｎ（？）、ジアミン（ＲＮＨ（ＣＨ２）ＮＨ２）のよ
うな脂肪族アミン類があげられる。

これらの油溶性アミンによる作用幼果は吸着性抑制剤と
して、銅めつき表面の光沢性を向上させることとアミン
一金属間の結合状態が窒素原子の高電子密度と金属電子
との間の配位結合を形成することにより、油溶性アミン
が金属表面に強固な化学吸着層を形成し、アノード、カ
ソード両部の反応を同時に抑制する。これによりわずか
な塗布量で長期にわたｂ優れた耐錆性を有しうるのであ
る。他方、防錆油としては例えばパーム油のような植物
性油脂、または獣脂、鉱物油があげられる。

この防錆油と油溶性アミンは容易に混合し、ワイヤ表面
に少量塗布するだけで送給性を向上させか′つ耐錆幼果
を発揮するものである。

防錆剤を構成する油溶性アミンと防錆油との混合割合は
油溶性アミン４０〜８０重量％に対して防錆油２０〜６
０重量％で両者を混合して１００％となるようにする。
油溶性アミン８０重量％超、防錆油２０重量％未満では
耐錆性および送給性が悪化してアークが不安定になり、
一方油溶性アミン４０重量％未満、防錆油６０重量％超
では耐錆性が悪化する。本発明においては前述した油溶
性アミン４０〜８０重量％および防錆油２０〜６０重量
％からなる防錆剤を製品ワイヤの表面にワイヤ重量１１
＜ｇ当り０．０５〜０．１０′付着させる。付着量が０
Ｄ５Ｉ１ｋ９未満であると溶接時のワイヤ送給性が悪く
なｂアークが不安定となる。また耐錆性も悪くなる。０
．１２／１ｋ９を超えた場合は溶接金属中の拡散性水素
量が２ＣＣ／１００１？を超えることにな幻高張力鋼、
低合金鋼等の溶接には使用できない。

次にワイヤの銅めつき厚を０．０５〜０．１５μｍと規
定した理由を述べる。現状のワイヤの銅めつきのめつき
厚は０．４〜１．０／Ｔｍの範囲にあり０．５μｍ以上
であれば長期保存が可能であることが一般に知られてい
る。溶着金属中の銅含有量はワイヤ中に含有されている
ものの他に銅めつきによる銅が添加される。この添加量
はめつき厚が厚いほど、またワイヤ径が細いほど多くな
る。直径２．０關Φ以下の細径ワイヤでは薄いとはいえ
ワイヤ自身の銅含有量からより銅めつきから移行する銅
量の方が多くなる。ＪＩＳ規格では被覆アーク溶接棒心
線中の銅量は１種１号及び２種１号で０．２％以下、１
種２号及び２種２号で０．３％以下と規定されているが
不活性ガスシールド溶接及び炭酸ガスアーク溶接用ワイ
ヤの銅含有量の規定はない。しかし一般には０．０５（
ｆｌ）程度のものが生産されていることからワイヤの銅
含有量を０．０５％としめつき厚さを０．４〜１．０μ
ｍとしたときの溶着金属中の銅含有量を求めると１．６
ｍｍΦでは、０．１７〜０．３５％，１．２ｍｍΦでは
０．２０〜０．４４％となる。最近、原子炉構造物（圧
力容器）における中性子照射脆化の点で溶着金属中の銅
含有量は０．１％以下が望ましいとされているが上記の
如く現状の銅めつきワイヤは０．４〜１．０μｍのめつ
き厚であり溶着金属中の銅含有量は０．１％を超えるの
で圧力容器の溶接に適用することは好ましくない。溶着
つき厚を０．１５μｍ以下にしなければならないが従来
のワイヤ表面塗布剤ではワイヤのめつき厚０．１５μｍ
以下では通常の包装状態に｝いて長期保存に耐えられな
く、短期間の曝露によつても変色、錆の発生を止めるこ
とは不可能である。それに対して本発明における防錆剤
によればめつき厚が０．４〜１．０μｍにおいてはもち
ろんのことＱｌ５μｍ以下に｝いても十分耐錆性を有す
る。しかし０．０５μｍ未満では耐錆性が劣化するので
ワイヤの銅めつき厚を０．０５〜０．１５μｍに規定し
た。すなわちワイヤ表面に油溶性アミン４０〜８０重量
％卦よび防錆油２０〜６０重量％からなる防錆剤を付着
させためつき厚０．０５〜０．１５μｍのアーク溶接用
鉄鋼ワイヤはめつき厚が０．０５〜０．１５μｍと従来
のワイヤに比べて極めて薄いにもかかわらず十分耐錆性
を有しかつ溶着金属中の銅含有量が０．１％以下となる
ので原子炉構造物（圧力容器）の溶接において良好なる
溶接部を得ることができる。次に本発明を実施例に基づ
いて詳細に説明する。

先ず防錆剤を構成する油溶性アミンと防錆油との混合割
合とワイヤ送給性との関係｝よび耐錆性との関係につい
て述べる。第１図においてＩは油溶性アミンと防錆油と
の混合割合を種々変えた防錆剤をワイヤ径１．２朋Φ、
めつき厚０．１５μｍの鉄鋼ワイヤ（ＣＯ．Ｏ８％ラＳ
ｌＯ．７５％，Ｍｎｌ．６Ｏ（Ｆｆ））表面にワイヤ１
ｋｇ当り０．０８′付着させた場合のワイヤ送給性をワ
イヤ送給モータの負荷電流値を測定することにより調べ
たものである。

このワイヤ送給モータの負荷電流値は送給性の良好なワ
イヤでは値が小さく、送給性の悪いワイヤでは値力吠き
い。ただしワイヤの状態は梱包を開封のまま温度２０℃
、湿度８００／）の雰囲気中に１０日間放置したもので
ありである。図中Ａは油溶性アミン（ステアリルアミン
）、Ｂは防錆油（パーム油）であり、油溶性アミンが８
０重量％を超えると（防錆油が２０重量（１）夫涜であ
ると）ワイヤ送給モータの負荷電流値ノが増加して送給
性が悪化することがわかる。

又は油溶性アミンと防錆油との混合割合を種々変えた防
錆剤をワイヤ径１．２闘Φ、めつき厚０．１５μｍのワ
イヤ表面にワイヤ１ｋｇ当り０．０８ｔ付着させて梱包
を開封のまま温度３『Ｃ、湿度９０％の雰囲気中に放置
してワイヤ表面に変色、点錆が発生するまでの日数を調
ぺたものである。図から明らかなと｝り油溶性アミンが
４０〜８０重量％（防錆油が２０〜６０重量０！））の
場合、変色、点錆発生日数が７〜８日となジ＋分耐錆性
を有し、上記以外の混合割合の場合は耐錆性が劣ること
がわかる。防錆剤の付着量とワイヤ送給性の関係につい
ては第２図に示す。

油溶性アミン６０重量％、防錆油４０重量％の防錆剤を
ワイヤ径１．２ｍｍΦ、めつき厚０．１５μｍのワイヤ
表面に付着させて溶接を訃こないワイヤ送給モータの負
荷電流を測定することによりワイヤ表面の防錆剤付着量
とワイヤ送給性の関係を調べた。ただしワイヤの状態は
第１図の場合と同様に梱包を開封のまま温度２０℃、湿
度８０（ｆｌ）の雰囲気中に１０日間放置したものであ
り又溶接条件も第１図の場合と同様である。図から明ら
かなとうり防錆剤付着量が増加するに従つてワイヤ送給
モータの負荷電流が減少し０．０５２／１１＜ｇ以上に
なると非常に安定した値を示すことがわかる。この測定
結果の例として第３図に防錆剤付着量が０．００５２／
１ｋ９，０．０２ｔ／１１＜９，０．０８ｔ／１ｋｇの
場合に訃ける負荷電流の変動状況を示すが０．０８ｔ／
１ｋ９の場合には極めて安定していることは明らかであ
る。なお上記第１図、第２図に卦ける送給性試験は第４
図に示す装置を使用しておこなつた。

即ちスプールに巻かれたワイヤ６を送給ローラ１によつ
て押圧し約３ｍのコンジツトチユーブ２により中央で２
００ｍｍΦ１巻ループ５を経て溶接トーチ３へ送給し矢
印４″方向に回転している鋼板４に連続的にアークを出
して溶接を継続させ、同時にワイヤ送給ローラ１の負荷
電流を直流平衡記録計を用いて記録計測した。次にワイ
ヤ表面の防錆剤付着量と耐錆性の関係を第５図に示す。

油溶性アミン６０重量％、防錆油４０重量％の防錆剤を
ワイヤ径１．２ｍｍΦのワイヤ表面に付着させて梱包を
開封のまま温度３０℃、湿度９０％の雰囲気中に放置し
てワイヤ表面に変色、点錆が発生するまでの日数を調べ
た。図から明らかなとうＤ防錆剤付着量０．０５′／１
ｋｇ以上でかつめつき厚０．０５μｍ以上であれば変色
、点錆発生日数が７〜８日となり十分耐錆性を有するこ
とがわかる。次に第２図に示す送給性試験に用いた防錆
剤（油溶性アミン：６０重量％、防錆油：４０重量％）
を付着させたワイヤ（ＣＯ．Ｏ９％，ＳｉＯ．６３％，
Ｍｎｌ．９ｌ％，ＭＯＯ．５Ｏ％）を用いて溶接した場
合の溶着金属中の拡散性水素量をＪＩＳＺ３ｌｌ３−１
９７０に基づいて測定した。

ここで使用したワイヤは第２図の実験に卦いて使用した
ワイヤ径１．２詣Φ、めつき厚０．１５μｍのワイヤ表
面の防錆剤付着量が０．０２′／１１＜Ｇ，Ｏ．Ｏ５′
／１ｋｇ，０．１０ｔ／１ｋ９，０．１２′／１ｋ９の
４種のワイヤであり、該ワイヤを使用して溶接をおこな
い溶着金属中の拡散性水素量を測定した結果を第１表に
示す。第１表から明らかなように防錆剤付着量が０．１
ｔ／１ｋｇを超えると拡散性水素量が著しく多くなり好
ましくないことがわかる。

以上詳述した如く、本発明のアーク溶接用鉄鋼ワイヤは
溶接時のワイヤ送給性が向上し、しかも長時間放置して
も変色、錆等の表面変化が生ずることなく製造直後の品
質を維持でき、また溶接金属中の拡散性水素量を著しく
低減できる。

さらにワイヤのめつき厚を０．０５〜０．１５μｍと極
めて薄くすることが可能となり溶接金属中の銅含有量が
低減できるので原子炉構造物（圧力容器）の溶接に適す
る等の優れた幼果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は防錆剤中の油溶性アミンと防錆油の混合割合と
ワイヤ送給モータの負荷電流との関係をに又変色・点錆
発生日数との関係をに示す図、第２図はワイヤ表面の防
錆剤付着量とワイヤ送給モータの負荷電流との関係を示
す図、第３図は第２図に示す実験における３例の負荷電
流の変化を示す図、第４図は第１図と第２図における送
給性の試験装置を示す概略図、第５図はワイヤ表面の防
錆剤付着量と変色●点錆発生日数との関係を銅めつき厚
をパラメータにして示した図である。 １・・・・・・送給ローラ、２・・・・・・コンジツト
チユーブ、３・・・・・・トーチ、４・・・・・・鋼板
、５・・・・・・ループ、６・・・・・・スプールに巻
かれたワイヤ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ０．０５〜０．１５μｍのめつき厚に銅めつきされ
   たワイヤ表面に油溶性アミン４０〜８０重量％および防
   錆油２０〜６０重量％からなる防錆剤をワイヤ重量１ｋ
   ｇ当り０．０５〜０．１０ｇ付着させたことを特徴とす
   るアーク溶接用鉄鋼ワイヤ。