JPS63248593A - アルミニウム合金溶加材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は溶接に用いられるアルミニウム合金溶加材、
特許Ａ　（１−Ｚ　ｎ　−Ｍ　ｇ系、Ａ、Ｑ−Ｚｎ　−
Ｍ　ｇ　−Ｃｕ系合金の溶接に用いるのに好適な溶加材
に関する。

従来の技術 Ａ　、１ｌＩ−Ｚ　ｎ　−Ｍ　ｇ三元系、Ａ　４２−　
Ｚ　ｎ　−Ｍ　ｇ−Ｃｕ四元系合金材料は溶接凝固割れ
感受性が敏感なため、実施工において溶接条件（入熱オ
ーバー）、拘束条件、継手形状等により溶接割れを起こ
すことがある。そこでこのような合金材料において溶接
凝固割れ感受性を低減させるために、微細化元素である
Ｚｒを母材や溶加材に添加したり、パルス溶接法、サイ
クロマチイック法により溶湯を撹拌したりして、結晶粒
の微細化を図ること等が検討されている。

発明が解決しようとする問題点 しかしながらＺｒを添加する方法では、一般の鋳造法に
よる場合０．１５ｗｔ％程度のＺｒを母材に添加含有せ
しめるのが限界であり、従ってこの程度のＺｒ添加量で
は溶接時の母材と溶加材との希釈により溶接部における
Ｚｒ量が０゜０７〜０．０８ｗｔ％程度となるため、微
細化効果が小さく溶接割れ改善効果をほとんど期待でき
ないものであった。一方溶湯撹拌法では、溶湯の撹拌に
は最適パルス周波数（１０〜４０Ｈ２）があり、市販の
溶接機（６０Ｈｚ）では溶湯撹拌効果が小さいことから
、溶接電源の開発が必要であること、さらには溶湯撹拌
するため溶接部外観が不均一となること、さらにはまた
サイクロマチイック法の場合には母材裏面（トーチ反対
側）にトーチと同時に駆動する電磁コイルが必要なため
実施工では無理な場合が多いことなどの欠点があった。

この発明はかかる技術的背景に鑑みてなされたものであ
って、ＡΩ−Ｚｎ−Ｍｇ三元系、Ａ（１−Ｚ　ｎ−Ｍｇ
−Ｃｕ四元系合金材料に対してその溶接割れ感受性を改
善し得るアルミニウム合金溶加材の提供を目的とするも
のである。

問題点を解決するための手段 上記目的において、この発明者は種々実験と研究を重ね
た結果、Ｙ　ｓ　Ｌ　ａ　、、Ｃｅ　％Ｐ　ｒ　、、Ｎ
ｄ、Ｓｍ等の希土類元素がアルミニウム合金の結晶粒微
細化効果を有し、かつ常法に従う鋳造法によってもその
含有量を増大しうることを知見するに至り、かかる知見
に基いてこの発明を完成しえたものである。

即ちこの発明は、Ｍｇ；６．０〜９．０ｗｔ％、希土類
元素の一種または二種以上二０．５〜１５ｗｔ％を含有
し、あるいはさらにＭｎ：０．０５〜１　、　５　ｗｔ
％、Ｃｒ　：　０．　０１〜０．　５ｗｔ％、Ｔｉ　：
　０．００５〜０．２ｗｔ％、Ｂ：ｏ、ｏ。

１〜０．０１ｗｔ％、Ｚ　ｒ　：　０．　０１−（１，
５ｗｔ％、Ｖ：０．０１〜０．５ｗｔ％のうちの１種ま
たは２種以上を含有し、残部がアルミニウム及び不可避
不純物からなることを特徴とするアルミニウム合金溶加
材を要旨とする。

溶加材中に含まれる各元素の添加意義と限定理由につい
て説明すれば、Ｍｇは溶加材ひいては溶接部の強度向上
に寄与するとともに、結晶粒の微細化に寄与するもので
ある。しかしその含有量が６．０ｗｔ％未満では該効果
に乏しく、逆に９．０ｗｔ％を超えて含有されると加工
性が悪くなったり靭性が低下する欠点を派生する。

好ましいＭｇの含有範囲は６〜８ｗｔ％である。

希土類元素は、原子番号５７から７１までの１５元素、
すなちＬａ、Ｃｅ、ＰｒＳＮｄＳＰｍ５５ｍ、Ｅｕ、Ｇ
ｄ５ＴｂＳＤｙｓ　ＨＯ％　Ｅｒ５Ｔ［１１１Ｙｂ１Ｌ
ｕおよびこれらにＹＳＳｃを加えた１７元素の群からな
る。これらの元素は必ずしも個々に単独の元素として用
いる必要はなく、希土類元素の混合塩化物を電解して得
られるミツシュメタルを用いても良い。入手のし易さか
ら工業的にはＹ、Ｌａ、Ｃｅ５Ｐｒｓ　Ｎｄ５５ｍのグ
ループから選ばれた１種または２種以上を組合せて用い
るのが好適である。この希土類に属する元素は、本発明
においては、溶加材ひいては溶接部の結晶粒を微細化し
たものとなして、溶接割れ防止に寄与するものである。

この効果の点から本発明においては、上記の群中の希土
類元素のすべてを相互に均等物として評価しうるもので
ある。従ってその１種または２種以上を任意に組合せて
用いうるが、その含有量が総量で０．５ｗｔ％未満では
微細化効果がなく、逆に１５ｗｔ％を超えて含有されて
も該効果の格別な増大を望めない。好ましい含有範囲は
総量で２〜６ｗｔ％である。

溶加材には上記の他、必要に応じてＭｎ：０゜０５〜１
．　５ｗｔ％、Ｃｒ　：　０．　０１〜０．　５ｗｔ％
、Ｔｉ　：　０．　００５〜０．　２ｗｔ％、Ｂ：０゜
００１〜Ｏ，０１ｗｔ％、Ｚｒ：０．０１〜０゜５ｗｔ
％、Ｖ：　０．０１〜０．５ｗｔ％のうちの１種または
２種以上の含有が許容される。これらの元素は、いずれ
も前記Ｍｇ、希土類元素の添加効果を損うことなく、溶
加材ひいては溶接部の機械的諸性質の向上に寄与するも
のである。

なかでも特に、Ｍｇ、、Ｍｎ、Ｃｒは、強度向上及び耐
食性の向上に寄与するものである。しかしそれらが各下
限値未満では該効果に乏しく、逆に上限値を超えて含有
されると粗大な金属間化合物を生成する欠点を派生する
。Ｔｉ、Ｂ。

Ｚｒ、Ｖは結晶粒の微細化に役立つものである。

しかしそれらが下限値未満ては該効果がなく、逆に上限
値を超えて含有される場合には粗大な金属間化合物を生
成する。

上記溶加材は常法に従う鋳造、均質化処理、熱間加工の
順次的実施により、一般的にはＪＩＳＺ３２３２に規定
する径及び許容差の溶接棒及び電極ワイヤに成形されて
使用されるものである。

発明の効果 この発明に係るアルミニウム合金溶加材は、ＡΩ−Ｍｇ
系合金に希土類元素の一種または二種以上を所定範囲量
含有したものであることにより、溶接部の強度を向上し
うると共に、溶接部の凝固組織を微細化したものとなす
ことができる。従って、特にＡΩ−Ｚｎ−Ｍｇ系、ＡΩ
−Ｚｎ−Ｍｇ−Ｃｕ系合金等の溶接割れ感受性の敏感な
合金材料であっても、該合金材料の溶接割れ感受性を改
善することができ、これら合一　　７　　− 金材料の溶接構造用とし、ての使用範囲を拡大すること
ができる。

実施例 次にこの発明の詳細な説明する。

［以下余白］ 常法により製造した上記第１表に示す組成の直径１．６
ｍｍの各種溶加材と、ＪＩＳ７．ＮＯ１アルミニウム合
金からなる試験片（調質Ｔｓ）を用いて、ＭＩＧフィッ
シュボーン割れ試験を実施した。ここで、試験片（１）
は第１図に示すように厚さ：６ｍｍ５長さくＬ）　　：
　２５０ｍｍ。

幅（Ｗ）　　：　２００ｍｍ、スリット（１ａ）の間隔
（ｆｌ）　　：　１０ｍｍ、　　（Ｙ）　　：　１０ｍ
ｍとした。なお（２）はタブ板である。試験は下記の溶
接条件で同図に矢印（Ｘ）で示す方向にＭＩＧ溶接して
溶接部（３）の割れ長さを測定し、割れ率を求めたもの
である。

溶接条件 電流：２２０Ａ 電圧＝２７ｖ 溶接速度：　４０　ｃｍ／ｍｉｎ シールドガス流量：２５ｎ／ｍｉｎ 試験はそれぞれ３回行った。それらの結果を第２表に示
す。

＋　　　　　　　　　−ｉｏ　　− 第２表 （注） 割れ率（％）−卯１れ長さ　　　×１００試験片長さく
２５０　） 上記結果から明らかなように、本発明に係る溶加材を用
いれば、溶接割れが発生しにくいものであることがわか
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は溶接割れ試験片の概略平面図である。 （１）・・・試験片、（１ａ）・・・スリット、（２）
・・・タブ板、（３）・・・溶接部。 以上

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｍｇ：６．０〜９．０ｗｔ％、希土類元素の一種
   または二種以上：０．５〜１５ｗｔ％を含有し、残部が
   アルミニウム及び不可避不純物からなることを特徴とす
   るアルミニウム合金溶加材。
2. （２）Ｍｇ：６．０〜９．０ｗｔ％、希土類元素の一種
   または二種以上：０．５〜１５ｗｔ％を含有し、さらに
   Ｍｎ：０．０５〜１．５ｗｔ％、Ｃｒ：０．０１〜０．
   ５ｗｔ％、Ｔｉ：０．００５〜０．２ｗｔ％、Ｂ：０．
   ００１〜０．０１ｗｔ％、Ｚｒ：０．０１〜０．５ｗｔ
   ％、Ｖ：０．０１〜０．５ｗｔ％のうちの１種または２
   種以上を含有し、残部がアルミニウム及び不可避不純物
   からなることを特徴とするアルミニウム合金溶加材。