DE60208472T2

DE60208472T2 - Plattierungsfreier fester Draht zum MAG-Schweissen

Info

Publication number: DE60208472T2
Application number: DE60208472T
Authority: DE
Inventors: c/oFujisawa Plant in Kobe Steel Ltd. Takaaki Fujisawa-shi Ito; c/oFujisawaPlant Kobe Steel Ltd Hiroyuki Fujisawa-shi Shimizu; c/oFujisawa Plant Kobe Steel Ltd Yasuyuki Fujisawa-shi Yokota; c/oFujisawaPlant KobeSteel Ltd Tsuyoshi Fujisawa-shi Kurokawa; c/oFujisawaPlant Kobe Steel Ltd Fusaki Fujisawa-shi Koshiishi
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2001-08-23
Filing date: 2002-08-14
Publication date: 2006-08-24
Anticipated expiration: 2022-08-15
Also published as: TW590839B; KR20030017424A; EP1285717A2; CN1242866C; US20030085211A1; KR100495572B1; EP1285717A3; US6664510B2; CN1453091A; DE60208472D1; EP1285717B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen plattierungsfreien festen Draht bzw. Volldraht für das MAG-Schweißen, der keiner Plattierungsbehandlung, wie Kupferplattieren bzw. galvanischem Verkupfern, unterzogen worden ist. Insbesondere betrifft sie einen plattierungsfreien festen Draht zum MAG-Schweißen, der die Menge an bei halbautomatischem Schweißen oder automatischem Schweißen erzeugten Spratzern stark vermindern kann.
JP-A-11/077373 wird als relevantester Stand der Technik angesehen und beschreibt einen plattierungsfreien festen Draht zum MAG-Schweißen mit 0,05 bis 0,8 g pro 10 Kilogramm Draht MoS₂, das auf der äußeren Oberfläche des Drahts und ohne jegliches Plattieren der äußeren Oberfläche dieses Drahts bereitgestellt wird.
Im Allgemeinen bedeutet der Begriff „MAG-Schweißen" das Schweißen unter Anwendung von 100% CO₂ als Schutzgas oder das Schweißen unter Anwendung von einem solchen vorwiegend auf Ar basierenden Mischgas, das ein oxidierendes Gas, wie CO₂ oder O₂, in einer Menge von 10 bis 30% enthält. Als Ursache für den großen Unterschied in der Menge an erzeugten Spratzern gemäß dem Schutzgas kann eine Änderung in der Übertragungsart der Tröpfchen genannt werden. Für das CO₂-Schweißen ist die hauptsächliche Übertragungsart globuläre Übertragung. Im Gegensatz dazu ist für das vorwiegend auf Ar basierende Mischgasschweißen die hauptsächliche Übertragungsart die Sprühübertragung. Deshalb wird die Menge an erzeugten Spratzern stark vermindert und ausgezeichnete Eigenschaften können auch bezüglich der Bogenstabilität erhalten werden.
Weiterhin kann man den Bogen zusätzlich stabilisieren, indem eine K-Verbindung, nämlich ein Alkalimetall, auf der Drahtoberfläche als Bogenstabilisator vorliegt. Der nachstehende Grund kann erwähnt werden, warum das Alkalimetall zu der Stabilisierung des Bogens beiträgt. Der Gradient des Bogenpotentials sinkt nämlich, sodass das Heraufkriechen des Bogens auf oberhalb der Tröpfchen erleichtert wird. Hinsichtlich einer solchen Wirkung aufgrund des Alkalimetalls wurde die Technologie, die durch das japanische Patent Nr. 1881911 oder dergleichen verkörpert wird, bereits mitgeteilt.
Dagegen offenbart für Polyisobuten JP-A Nr. 157858/1996 eine Technologie, bei der Fette und Öle, die durch ein Sulfurisierungsmittel sulfurisiert wurden, den Abrieb vom Feeding-Chip verhindern. Andererseits offenbart JP-A Nr. 158669/1998 eine Technologie, bei der die Verwendung von Polyisobuten als Viskositätsindexverbesserer den Abrieb eines Feeding-Chips verhindert.
Deshalb wird gemäß dem Umfang des Standes der Technik das Vorliegen einer geeigneten Menge an K-Verbindung oder Öl auf der Drahtoberfläche für eine weitere Qualitätsverbesserung beim MAG-Schweißen als optimal angesehen, ungeachtet des Vorliegens oder Nichtvorliegens von Kupferplattierung.
Feste Drähte des Standes der Technik zum MAG-Schweißen sind häufig Kupferplattierte Drähte. Der Grund, warum Kupfer plattiert wird, besteht darin, elektrische Leitfähigkeit zu sichern, die Rostbeständigkeit zu verbessern und dergleichen. Jedoch wurde festgestellt, dass ein Kupfer-plattierter Stahldraht aufgrund der höheren Kupferkonzentration der Tröpfchenoberfläche eine größere Oberflächenspannung der Tröpfchen liefert, verglichen mit einem Draht, dessen Stahlgrundlage vollständig freiliegt, d.h. ein nicht-Kupfer-plattierter Draht. Die Erfinder haben ein Bogenphänomen beim MAG-Schweißen unter Anwendung einer Hochgeschwindigkeitsvideokamera, die 2000 Bilder pro Sekunde aufnehmen kann, beobachtet. Im Ergebnis hat sich gezeigt, dass die Tröpfchen des Kupfer-plattierten Drahts in nachstehender Weise übergehen. Jedes Tröpfchen nimmt in der Regel im Durchmesser entlang der vertikalen Richtung zu, sodass eine Verminderung im Tröpfchendurchmesser nicht erreicht wird. Dies erfolgt vermutlich aufgrund der nachstehenden Tatsache. Es tritt nämlich ein Phänomen auf, indem die Zunahme des Durchmessers von jedem Tröpfchen einen sofortigen Kurzschluss zwischen Tröpfchen oder zwischen Tröpf chen und geschmolzenem Pool während des Sprühbogens verursacht, was die Spratzererzeugung erleichtert. Im Gegensatz dazu Tröpfchen des nicht-Kupferplattierten Drahts in nachstehender Weise übertragen werden. Es liegt nämlich kein Kupfer auf der Tröpfchenoberfläche vor und folglich wird die Oberflächenspannung des Tröpfchens vermindert, was eine Verminderung im Durchmesser des Tröpfchens ergibt. Folglich wird während des Sprühbogens kein sofortiger Kurzschluss zwischen Tröpfchen oder zwischen Tröpfchen und geschmolzenem Pool stattfinden, was eine verminderte Menge an erzeugten Spratzern ergibt. Der Draht auf dessen Oberfläche eine K-Verbindung und MoS₂ vorliegen können, damit die Spratzermenge weiter vermindert wird, die unter der Bedingung von einer solchen nicht-Kupferplattierten Drahtoberfläche erzeugt wird, ist in JP-A Nr. 104883/1999 offenbart.
Beim eigentlichen Schweißen, bei dem ein Draht in Einheiten von einigen hundert Kilogramm mit Stabilität zugeführt werden sollte, wurde bei alleiniger Anwendung der K-Verbindung und von MoS₂ auf der plattierungsfreien Drahtoberfläche jedoch das nachstehende Problem erkennbar. Nämlich die K-Verbindung und MoS₂ fallen von der Drahtoberfläche und sammeln sich in der Rohrbuchse. Folglich wird die Drahtzuführbarkeit allmählich instabil.
Es ist nämlich unter den Bedingungen instabiler Drahtzuführbarkeit nicht möglich, während des Schweißens die Wirkung schwieriger Bogenstabilisierung und geringeren Spratzergrads aufgrund der K-Verbindung und MoS₂ in ausreichendem Maße zu erhalten.
Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf solche Umstände ausgeführt. Es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen plattierungsfreien festen Draht für das MAG-Schweißen bereitzustellen, der die Menge an zu erzeugenden Spratzern unter Beibehalten von ausgezeichneten Gleiteigenschaften und Zuführbarkeit auch während des Zuführens großer Volumen vermindern kann.
Die Erfindung stellt deshalb einen plattierungsfreien festen Draht für das MAG-Schweißen nach Anspruch 1 bereit.
In dieser Beschreibung werden übrigens die „Vertiefungen, die jeweils eine Öffnung an der Umfangsoberfläche des Drahts aufweisen und innen breiter als an der Öffnung sind", als „Flaschenhals-artige Vertiefungen" bezeichnet, wohingegen die „Vertiefungen, die jeweils eine Öffnung an der Umfangsoberfläche des Drahts aufweisen und einen Teil innerhalb aufweisen, der nicht mit extern einfallendem Licht zu bestrahlen ist", als „Höhlen-artige Vertiefungen" bezeichnet.
1 ist eine Querschnittsansicht eines Drahts, die die „Flaschenhals-artigen und/oder Höhlen-artigen Vertiefungen" zeigt. Wie in 1 gezeigt, zeichnet sich der Draht dadurch aus, dass er einen Anteil aufweist, der schattiert und von der Oberfläche (der mit schwarz gefüllte Teil in 1) nicht gesehen werden kann, wenn angenommen wird, dass es eine virtuelle Lichtquelle gibt, wodurch Lichtstrahlen auf die Drahtoberfläche entlang der Strahlungsrichtung zur Mitte projiziert werden.
Der plattierungsfreie feste Draht ist dergestalt, dass die Vertiefungen vorzugsweise auf einer von nicht weniger als 20 Vertiefungen insgesamt pro Umfangslänge entlang eines gegebenen Drahtumfangs vorliegen.
Das wirksame Längenverhältnis der Vertiefungen ist vorzugsweise nicht weniger als 0,5% und weniger als 50%.
Eine K-Verbindung liegt in den Vertiefungen und/oder auf dem Oberflächendraht vor und liegt hierin in einer Menge, bezogen auf K von 2 bis 10 Masse ppm, bezogen auf die Gesamtmasse des Drahts, vor.
In einem weiteren Aspekt ist die K-Verbindung vorzugsweise Kaliumborat.
In einem weiteren Aspekt liegt MoS₂ mit einem Teilchendurchmesser von 0,1 bis 10 um, vorzugsweise in den Vertiefungen und/oder auf der Drahtoberfläche, in einer Menge von 0,01 bis 0,5 g pro 10 kg des Drahts vor.
In einem weiteren Aspekt enthält der Draht vorzugsweise: C: 0,01 bis 0,15 Masse-%, Si: 0,2 bis 1,2 Masse-%, Mn: 0,5 bis 2,5 Masse-%, P: 0,001 bis 0,030 Masse-%, S: 0,001 bis 0,030 Masse-%, und O: 0,001 bis 0,020 Masse-%.
In einem weiteren Aspekt kann der Draht Cu in einer Menge von nicht mehr als 0,05 Masse-% enthalten.
In einem weiteren Aspekt kann der Draht Ti + Zr in einer Menge von 0,03 bis 0,3 Masse-% enthalten.
In einem weiteren Aspekt kann der Draht Mo in einer Menge von 0,01 bis 0,6 Masse-% enthalten.
In der vorliegenden Erfindung werden mit einer solchen Konfiguration auch zu dem Zeitpunkt, wenn der Draht während des Schweißens unmittelbar oberhalb des Chips zugeführt wurde, die Gleiteigenschaften ausreichend gehalten. Es wird folglich möglich, eine weitere Stabilisierung des Bogens und eine weitere Verminderung in der Menge an erzeugten Spratzern zu erreichen, während perfekte Zuführbarkeit beibehalten wird.
Weiterhin bezeichnen der Zustand, bei dem die K-Verbindung und MoS₂ in den „Flaschenhals-artigen und/oder Höhlen-artigen Vertiefungen" vorliegen, d.h. auf der Oberfläche und/oder unmittelbar unter der Oberfläche des Drahts und der Zustand, wo ein Öl-enthaltendes Polyisobuten auf der Drahtoberfläche vorliegt, den nachstehenden Zustand. Wie schematisch in 2 gezeigt, werden diese funktionellen Materialien nämlich als ein dünner Film abgeschieden, sodass die Drahtoberfläche beschichtet wird oder diese funktionellen Materialien liegen in einer großen Anzahl von Vertiefungen, die auf der Drahtoberfläche gebildet werden, vor. Diese funktionellen Materialien bezeichnen alle, die K-Verbindung, MoS₂ und das Öl enthaltende Polyisobuten, das herausgenommen wird, wenn der Drahtoberflächenanteil nach saurem Abbeizen der Drahtoberfläche mit Salzsäure (HCl) zu einer Tiefe von 30 μm von der Drahtoberfläche entfernt wird.
Andere und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus führlicher aus der nachstehenden Beschreibung deutlich.
1 ist eine Querschnittsansicht, die schematisch „Flaschenhals-artige und/oder Höhlen-artige Vertiefungen", die auf der Drahtoberfläche und/oder unmittelbar unter der Oberfläche (Oberflächenschicht) gebildet werden, zeigt.
2 ist eine Querschnittsansicht, die schematisch den Zustand zeigt, in dem die funktionellen Materialien in dem Drahtoberflächenteil vorliegen.
3A und 3B sind schematische Ansichten, die jeweils die Art zeigen, in der Tröpfchen an der Drahtspitze während des Drahtschweißens übertragen werden, wobei 3A eine schematische Ansicht darstellt, die die Übertragungsart der Tröpfchen von einem Kupfer-plattierten Draht zeigt und 3B eine schematische Ansicht darstellt, die die Übertragungsart der Tröpfchen von einem nicht-Kupferplattierten Draht zeigt.
4A und 4B sind schematische Ansichten, die jeweils die tatsächlichen Formen der „Flaschenhals-artigen und/oder Höhlen-artigen Vertiefungen", die auf der Oberfläche eines Drahts des Beispiels gebildet sind, zeigen, wobei 4A eine Mikrographie darstellt, die nach Abscheiden eines Platinfilms auf der Drahtoberfläche und Polieren des Drahtquerschnitts aufgenommen wurde und 4B eine Fotografie darstellt, die durch Brennen der Mikrographie in fotografisches Papier und Unterziehen des Bildes einer Bildeinfangverarbeitung als Digitaldaten erhalten wird.
5 ist eine Kurve, die die charakteristische Absorption von Polyisobuten zeigt, wobei die Abszisse die Wellenzahl bezeichnet und die Ordinate den Durchlassgrad bezeichnet.
6 stellt ein schematisches Diagramm dar, das ein Verfahren zur Messung von Spratzern zeigt.
Nachstehend wird die vorliegende Erfindung mit Hilfe von Beispielen genauer beschrieben. Wenn der Draht Kupfer-plattiert wurde, wie in 3A gezeigt, hat die Kupfer-plattierte Schicht der Drahtoberfläche die Wirkung des Haltens von elektrischer Leitfähigkeit, jedoch jedes Tröpfchen ist in der Regel vertikal verlängert. Die vertikal verlängerten Tröpfchen erleichtern die Einleitung eines sofortigen Kurzschlusses. Weiterhin wird das Tröpfchen auch eher stoßweise fließen.
Andererseits wird, wie in 3B gezeigt, für den nicht-Kupfer-plattierten Draht jedes Tröpfchen eher freigesetzt als bei dem Kupfer-plattierten Draht und das Tröpfchen wird kleiner und hat eine Form, die näher zu einer Kugel ist. Im Ergebnis wird der sofortige Kurzschluss auch weniger wahrscheinlich auftreten.
Wenn weiterhin ein Bogenstabilisator, der eine K-Verbindung enthält, die ein Alkalimetall darstellt, auf der Oberfläche oder in der Nachbarschaft von der Oberfläche des Drahts vorliegt, wird die Elektronenemission aus dem Basismaterial erleichtert. Deshalb sinkt der Gradient der Bogenspannung unter Erleichterung des Aufkriechens des Bogens. Folglich wird eine darüber hinaus gehende weitere Verminderung der Größe des Tröpfchens möglich. Im Ergebnis wird die Menge an Spratzern, die aufgrund eines Kurzschlusses oder der gleichen erzeugt wurden, auch deutlich vermindert.
In der vorliegenden Erfindung wird als ein Bogenstabilisator, der eine K-Verbindung enthält, wünschenswerterweise K-Borat verwendet. Das K-Borat steht kommerziell in feiner Teilchengröße leicht zur Verfügung. Durch gleichzeitiges Vorliegen mit Polyisobuten als Viskositätsmodifizieningsmittel wird das K-Borat weniger leicht von der Drahtoberfläche abfallen. Andererseits wird für eine organische K-Verbindung mit einer langen Kohlenstoffkette, wie K-Stearat, die als Drahtziehgleitmittel oder dergleichen verwendet werden, die Anfälligkeit zum Fallen nicht verändert, selbst wenn die K-Verbindung gleichzeitig mit Polyisobuten vorliegt.
Weiterhin wird, indem man auf der Oberfläche oder in der Nachbarschaft der Drahtoberfläche eine geeignete Menge an MoS₂ zulässt, der Zuführungswiderstand vermindert, wodurch die Verminderung in der Größe und die Erhöhung der Freisetzbarkeit von jedem Tröpfchen weiter beschleunigt wird. Polyisobuten ist als Öl zum wirksamen Beibehalten von feinen Teilchen von MoS₂ auf der Drahtoberfläche optimal.
Nachstehend werden Beispiele für ein Verfahren zum Ausführen der vorliegenden Erfindung speziell durch Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. In der vorliegenden Erfindung liegen, wie in 2 gezeigt, funktionelle Materialien 3 im Oberflächenteil eines Drahts 1 vor. Die funktionellen Materialien 3 können ein Material sein, das K als einen Bogenstabilisator (K-Borat) enthält oder das K-enthaltende Material und MoS₂ mit einem Teilchendurchmesser von 0,1 bis 10 μm. Sie liegen in den „Flaschenhals-artigen und/oder Höhlen-artigen Vertiefungen" vor, d.h. auf der Oberfläche und/oder unmittelbar unter der Oberfläche des Drahts. Weiterhin schließen außerhalb der funktionellen Materialien 3 jene, die auf der Oberfläche von dem Draht 1 vorliegen, ein Öl-enthaltendes Polyisobuten ein.
Nun ergeht eine Beschreibung für ein Beispiel eines Verfahrens zum Bilden der „Flaschenhals-artigen und/oder Höhlen-artigen Vertiefungen" auf der Drahtoberfläche. Solche „Flaschenhals-artigen und/oder Höhlen-artigen Vertiefungen" können übrigens nicht nur vorher in dem Draht vor dem Drahtziehen gebildet werden, sondern können auch an der Zwischenstufe des Drahtziehens gebildet werden oder können auch an der Endstufe gebildet werden. Das auf den nachstehenden drei Schritten basierende Verfahren ist ein wirksames Herstellungsverfahren, das vom industriellen Standpunkt geringe Herstellungskosten nach sich zieht.
1. Schritt zur Bildung von Rauhigkeit bei dem Schritt des Verarbeitens eines Drahtrohlings
Der „Rohdraht", der den Drahtrohling eines Schweißdrahts darstellt, wird durch gleichförmiges, kontinuierliches Gießen und Heißwalzschritte in einem Eisenwerk hergestellt. Jedoch kann er auch hergestellt werden, indem er in einem Hochofen vom Chargentyp gegossen wird, gefolgt von Walzen. Durch Einstellen der Walzbedingungen in diesem Schritt, d.h. die Walztemperatur und die Reduktion, ist es möglich, „Falten-artige Vertiefungen" entlang der Längsrichtung des Drahts zu bilden. Obwohl jede von den „Falten-artigen Vertiefungen" im Allgemeinen mit Eisenoxid (so genanntem Walzzunder) gefüllt ist, kann sie eine „Vertiefung in dem Drahtrohling" werden, die in die „Flaschenhals-artige und/oder Höhlen-artige Vertiefung" durch die nachstehend beschriebenen Schritte durch mechanisches und chemisches Entfernen des Eisenoxids verändert werden kann. Deshalb werden die Walztemperatur und die Reduktion so eingestellt, dass vorher „Vertiefungen in dem Drahtrohling" mit einer ausreichenden Tiefe erhalten werden.
Alternativ ist es auch möglich, die Rauhigkeit auf dem Drahtrohling durch Tempern bzw. Glühen zu steuern. Beispielsweise wird zunächst ein Drahtrohling in einer oxidierenden Atmosphäre oder einer Dampfatmosphäre geglüht, wodurch vorwiegend die Metallkristallkorngrenze oxidiert wird. Nach dem Glühen wird der Oxidfilm chemisch oder elektrochemisch entfernt, sodass Korngrenzenkorrosionsstellen unter Bildung der „Vertiefungen in dem Drahtrohling" selektiv entfernt werden.
In dem vorangehenden Schritt des chemischen Entfernens von dem Oxidfilm ist es auch möglich, den Grad an „Vertiefungen in dem Drahtrohling" durch Einstellen der Säurebeizbedingungen zu steuern. Wenn der Drahtrohling mit einer Salzsäure gebeizt wird, ist es auch möglich, den Grad der „Vertiefungen in dem Drahtrohling" durch Zufügen von Sauerstoff und/oder Salpetersäure und/oder sauerstoffhaltigem Wasser usw. zu einem Salzsäurebad zum Verbessern der Oxidationsstärke zu steuern. Es ist auch möglich, die „Vertiefungen in dem Drahtrohling" durch Anwenden einer Säure, die von Salzsäure verschieden ist, zu steuern. Beispielsweise wird die rohe Drahtoberfläche einer Passivierungsbehandlung unter Anwendung von Salpetersäure unterzogen. Anschließend ist es durch lokales elektrolytisches Ätzen der Oberfläche unter Anwendung eines Chlorions oder dergleichen möglich, Vertiefungen in der rohen Drahtoberfläche zu bilden. Wohingegen durch selektives Auflösen von nur dem Eisenoxid (Walzzunder) auf der Drahtrohlingsoberfläche durch Säurebeizen unter Anwendung eines Hemmers und Halten der der Zusammensetzung eigenen spitzen Vertiefungen ohne Beeinträchtigen der Spitzigkeit es auch möglich ist, den Drahtrohling mit einer großen Anzahl von spitzen Vertiefungen zu erhalten. Die so erhaltenen Vertiefungen werden durch das später beschriebene Verfahren in der Regel „Flaschenhals-artige und/oder Höhlen-artige Vertiefungen". Beim allgemeinen Säureätzen erstreckt sich nämlich in der erhaltenen Vertiefung die äußere Kante ihrer Öffnung eben. Im Gegensatz dazu wird, wenn ein Hemmer verwendet wird, sich die äußere Kante der Öffnung der erhaltenen Vertiefung noch bei einem spitzen Winkel erstrecken, sodass die Vertiefung enger an der äußeren Kante der Öffnung als innerhalb ist. Es wird angemerkt, dass der Hemmer eine Chemikalie von einem Walzstahlkorrosionshemmer bezeichnet.
Alternativ ist es außerdem in einem Drahtrohlingsverarbeitungsschritt durch Anwendung eines Walzgesenks, dessen Oberflächenrauhigkeit eingestellt wurde, und Überführen der Rauhigkeit der Walzoberfläche auf die Drahtoberfläche möglich, die „Vertiefungen in dem Drahtrohling" zu bilden. Die Bildung der „Vertiefungen in dem Drahtrohling" durch Walzübertragung ist ungeachtet des Vorliegens oder Nichtvorliegens eines Oxidfilms, der Drahtziehtemperatur und des Drahtdurchmessers möglich.
2. Schritt des Füllens der Vertiefungen mit etwas Füllstoff und dann Verengen der Öffnung (Vorderseite) unter Halten des Vorliegens der Vertiefungen.
Auf der Drahtrohlingsoberfläche, deren Öffnungen weitgehend offen sind, wird ein funktionelles Beschichtungsmittel, das auf dem Endproduktdrahtdurchmesser erforderlich ist, aufgetragen. Dann wird der Draht gezogen, wodurch sich die Öffnungen verengen. Folglich ist ein Stahlfilm dünn auf die Vertiefungen mit dem Beschichtungsmittel aufgetragen. Im Ergebnis ist es möglich, einen gewünschten „Draht, in dem ein Beschichtungsmittel innerhalb von jeder der Flaschenhals-artigen und Höhlenartigen Vertiefungen vorliegt" zu erhalten. Das Drahtziehen an diesem Schritt kann durch die Anwendung einer Drahtziehdüse, eines Kleinwalzwerks oder einer Walzgesenkdüse ausgeführt werden.
Wenn Drahtziehen unter Verwendung einer Drahtziehdüse ausgeführt wird, ist es schwierig, die Form von der „Vertiefung in dem Drahtrohling" wie sie ist, zu halten. Jedoch durch Einstellen der Bindemittelkomponenten in dem Beschichtungsmittel ist es möglich, die „Flaschenhals-artigen oder Höhlen-artigen Vertiefungen" zu formen. Speziell unter Verwendung von Borax, einem anorganischen Bindemittel und/oder organischem Bindemittel, die chemisch an die Drahtoberfläche in einer Parkerisierung oder dergleichen gebunden wurden, ist es möglich, die Vertiefungsform zu halten.
Wenn dagegen eine Kleinwalzwerk und/oder eine Walzgesenkdüse verwendet wird/werden, werden die „Vertiefungen in dem Drahtrohling" in der Regel weitgehend beibehalten. Folglich ist es möglich, die „Flaschenhals-artigen oder Höhlen-artigen Vertiefungen" an dem Enddrahtdurchmesser zu bilden.
Bei dem Drahtziehschritt kann der Draht nicht nur mit Hilfe der Drahtziehdüse, Kleinwalzwerk oder Walzgesenkdüse allein gezogen werden, sondern auch durch eine Kombination von diesen Mitteln.
Weiterhin wird eine K-Verbindung (insbesondere K-Borat), MoS₂ oder ein Öl-enthaltendes Polyisobuten mit einem organischen und/oder anorganischen Bindemittel vermischt. Das erhaltene Gemisch wird auf die Drahtoberfläche aufgetragen. Dann wird der Draht dem vorangehenden Drahtziehschritt unterzogen, wodurch die Öffnung (Vorderseite) der Drahtoberfläche allmählich verengt wird, während die Form von jeder der „Vertiefungen in dem Drahtrohling" beibehalten wird. Im Ergebnis ist es möglich, die „Flaschenhals-artigen oder Höhlen-artigen Vertiefungen" zu bilden, die eine K-Verbindung, MoS₂ oder das Öl-enthaltende Polyisobuten mit hoher Wirksamkeit halten können.
3. Schritt der Oberflächenveredlung des Drahts, sodass der erhaltene Draht scheinbar die glatte Oberfläche aufweist.
Schließlich ist ein funktionelles Material, wie ein Zuführungsgleitmittel, ein elektrischer Leitfähigkeitsstabilisator oder ein Spratzerhemmer in die Vertiefungen zu füllen. Außerdem ist der Draht zu veredeln, damit er eine scheinbar glatte Oberfläche aufweist, um gute elektrische Leitfähigkeit und Verstopfungsfestigkeit zu sichern.
Bei dem fertigen Drahtdurchmesser wird, wenn das funktionelle Material an der Stufe der Bildung der „Vertiefungen in dem Drahtrohling" gefüllt wurde, der Draht Dressieren (Verarbeiten bei niedriger Reduktion) mit Hilfe einer Veredelungsdrahtziehdüse, einer Walzgesenkdüse oder dergleichen unterzogen. Folglich ist ein Drahtstahlfilm dünn auf der Öffnung von jeder der Vertiefungen aufgetragen, sodass deren Vorderseite kleiner wird. Dadurch ist es möglich, den erfindungsgemäßen Draht herzustel len.
Alternativ werden außerdem die „Vertiefungen in dem Drahtrohling" vorher mit einem weiteren Material gefüllt, gefolgt von Drahtziehen. Bei einem Veredelungsdrahtziehschritt werden nicht weniger als einer, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus einer K-Verbindung, MoS₂ und einem Öl-enthaltenden Polyisobuten, in Wasser, Alkohol, Öl, Emulsion oder dergleichen dispergiert und die erhaltene Dispersion wird in die Drahtoberfläche gerieben. Dadurch verdrängen die Materialien auch das Material, das vorher in das Innere von jeder der „Flaschenhals-artigen oder Höhlen-artigen Vertiefungen" beschickt wurde und bleiben in den Vertiefungen.
4 ist eine Fotografie, die den Querschnitt eines konkreten erfindungsgemäßen Drahts zeigt. Es wird angemerkt, dass der erfindungsgemäße Draht streng ein nicht-Kupfer-plattierter Volldraht ist, aufgrund der nachstehenden Tatsache. Für einen Kupfer-plattierten Draht, selbst wenn darin die vorangehenden „Flaschenhals-artigen oder Höhlen-artigen Vertiefungen" gebildet werden, wird die Kupferplattierung nämlich eher abgezogen. Deshalb ist es nicht möglich, den Draht praktisch einzusetzen. Wie vorstehend beschrieben, wird in der Regel gleichzeitig das instabile Phänomen der Tröpfchenübertragung aufgrund des Kupferplattierens stattfinden.
Dann werden die Eigenschaften der „Flaschenhals-artigen und/oder Höhlen-artigen Vertiefungen" genauer beschrieben. Die Bewertung der Eigenschaften des Drahts mit solchen „Flaschenhals-artigen und/oder Höhlen-artigen Vertiefungen" hat die nachstehenden Tatsachen hervorgebracht.
Hinsichtlich der Anzahl an „Flaschenhals-artigen und/oder Höhlen-artigen Vertiefungen" liegen die Vertiefungen vorzugsweise bei jeweils nicht weniger als 20 Vertiefungen insgesamt pro Umfangslänge entlang des Umfangs des Drahts vor. Im Ergebnis ist es möglich, die funktionellen Materialien in genügendem Maße beizubehalten, damit sie die Wirkung des Beschichtungsmittels ausreichend ausüben. Die Anzahl der Vertiefungen wird in der nachstehenden Weise berechnet. Zunächst wird der Draht in einer Länge von 1 m als Probe genommen und die Querschnitte werden einer bei jeweils 10 Stellen entlang der Längsrichtung genommen. Dann wird die An zahl an Vertiefungen (pro Umfang) entlang des Umfangs des Drahts gezählt und der maximale Wert der 10 Querschnitte wird als die Gesamtzahl der Vertiefungen definiert. Es reicht nämlich aus, dass auch ein Querschnitt von den 10 Querschnitten nicht weniger als 20 Vertiefungen aufweist.
Wenn die Anzahl der Vertiefungen, jeweils in einer solchen Form, nicht weniger als 20 pro Umfang ist, ist es möglich, das Beschichtungsmittel in einer zum ausreichenden Erzeugen seiner Wirkungen auf die Zuführbarkeit der Bogenstabilität und die Verminderung der Menge an erzeugten Spratzern genügenden Menge beizubehalten. Außerdem ist es möglich, zu verhindern, dass das Beschichtungsmittel ungleichmäßig in nur einem Teil entlang des Umfangs des Drahts verteilt wird. Wenn die Anzahl der Vertiefungen weniger als 20 ist, können die Positionen für einen Teil entlang des Umfangs des Drahts ungleichmäßig verteilt werden. In diesem Fall wird das Beschichtungsmittel nur auf einen Teil der Drahtumfangsoberfläche wirken, sodass es schwierig wird, ein gleichförmiges und stabiles Bogenphänomen zu erhalten.
Wenn weiterhin das Längenverhältnis der wirksamen Vertiefungen nicht weniger als 0,5% und weniger als 50% ist, wird die Wirkung des Beibehaltens des Beschichtungsmittels weiter erhöht und die Wirkungen des Beschichtungsmittels werden ausreichend ausgeübt. Das Längenverhältnis der wirksamen Vertiefungen wird übrigens als das Verhältnis der Gesamtsumme I₁ + I₂ + ... + I_n der Längen der schraffierten Anteile definiert, wenn das Licht virtuell vertikal auf die Drahtoberfläche zu der Drahtbezugskreisbogenlänge 1 projiziert wird. Dies kann mathematisch als nachstehender mathematischer Ausdruck 1 formuliert werden: [Ausdruck 1]
Wenn dagegen das Längenverhältnis der wirksamen Vertiefungen nicht weniger als 0,5% und weniger als 50% ist, wird die Wirkung auf das Beibehalten des Beschichtungsmittels ausreichend ausgeübt. Wenn das Längenverhältnis der wirksamen Vertiefungen weniger als 0,5% ist, ist es nicht möglich, eine ausreichende Menge des Beschichtungsmittels beizubehalten. Wenn umgekehrt das Längenverhältnis der wirksamen Vertiefungen nicht weniger als 50% ist, erhöht sich die Oberflächenrauhigkeit, was sich in einer Erhöhung der Reibungsbeständigkeit der Oberfläche niederschlägt. Folglich ist die Zuführbarkeit des Drahts vermindert.
Im Allgemeinen wird der Rauhigkeitsgrad auf der Oberfläche eines Drahts oder dergleichen unter Verwendung der mittleren Rauhigkeit Ra, der maximalen Höhe Ry, der mittleren Zehnpunkte-Rauhigkeit Rz, des Lastlängenverhältnisses tp, des mittleren Abstands zwischen Rauhigkeitselementen Sm, des mittleren Abstands zwischen lokalen Spitzen S, der spezifischen Oberfläche und dergleichen ausgedrückt. Jedoch kann nicht gesagt werden, dass das Beschichtungsmittel wirksam nur durch die durch diese Werte ausgedrückte einfache Rauhigkeit beibehalten werden kann. Nur durch einfache Rauhigkeit, wie im Stand der Technik untersucht, wird nämlich, wenn der Draht Verwindungen unterworfen wird, auch die Form von jeder Vertiefung verändert. Folglich wird ein Beschichtungsmittel eher daraus herausgelöst. Um das Beschichtungsmittel wirksam zurückzuhalten, ist es erwünscht, das Beschichtungsmittel in den „Flaschenhals-artigen und/oder Höhlen-artigen Vertiefungen" jeweils mit einem Ankereffekt zu halten. Dies beseitigt die Möglichkeit, dass das Beschichtungsmittel leicht aus den Vertiefungen freigesetzt wird, selbst wenn Störung des Drahts oder dergleichen stattfindet, um die Form von jeder Vertiefung zu einem bestimmten Grad zu verändern.
Die Form von jeder Vertiefung kann mit dem nachstehenden Verfahren untersucht werden. Zunächst wird ein dünner Metallfilm von Pt, Ni oder Cu auf die Drahtoberfläche durch Sputtering aufgedampft. Anschließend wird der Draht in ein wärmehärtendes Harz eingebettet. Dann wird der Querschnitt poliert. Der polierte Querschnitt wird dann unter einem Rasterelektronenmikroskop zum Untersuchen von der Drahtoberflächengeometrie und dem Vorliegen oder der Abwesenheit von dem Beschichtungsmittel beobachtet. Das Vertiefungslängenverhältnis der Flaschenhals-artigen und Höhlen-artigen Vertiefungen wird vorzugsweise durch Beobachten der Oberfläche des Drahtquerschnitts bei einer Vergrößerung von 1000-fach bis 2000-fach bestimmt. Insbesondere wird das Oberflächenbild bei einer Vergrößerung von 1000-fach bis 2000-fach ausgedruckt oder das Bild wird als Digitaldaten gespeichert. Für das fotografische Papier wird die Gesamtsumme der Längen der Schatten, bezogen auf eine virtuelle Lichtquelle, unter Anwendung eines Teilers bestimmt. Der Wert wird durch die Bezugskreisbogenlänge des Drahts dividiert. Somit ist es möglich, das wirksame Vertiefungslängenverhältnis zu bestimmen. Die Digitaldaten werden dagegen einer Bildverarbeitung unterzogen, um die Form zu definieren. Dann wird die Gesamtsumme der Längen der Schatten, bezogen auf die virtuelle Lichtquelle, bestimmt. Der Wert wird durch die Bezugskreisbogenlänge des Drahts dividiert. Somit ist es möglich, das wirksame Vertiefungslängenverhältnis zu bestimmen.
Das wirksame Vertiefungslängenverhältnis kann nicht durch die herkömmlich ausgeführte Kontakttyp-Rauhigkeitsmessung der Drahtoberfläche und Nichtkontakttyp-Formmessung durch Anwendung eines Elektronenstrahls oder eines Lasers ermittelt werden.
Das wirksame Vertiefungslängenverhältnis wird so gesteuert, dass es in einen vorgeschriebenen Bereich in der nachstehenden Weise fällt. Ein Rohdraht oder ein Draht werden nämlich gezogen, um ihn starker Reduktion durch Warmwalzen zu unterziehen. Im Ergebnis ist es möglich, eine Drahtoberfläche mit speziellen Falten, die durch den Stand der Technik nicht erhältlich sind, insbesondere starken Vertiefungen zu erhalten. Im Stand der Technik wird die absichtliche Bildung von Vertiefungen aus dem nachstehenden Grund vermieden. Wenn nämlich übermäßige Vertiefungen auf der Drahtoberfläche in dem Drahtrohlingsverarbeitungsschritt gebildet werden, werden in dem anschließenden Drahtziehschritt eine raue Oberfläche, Risse und dergleichen verursacht. Die vorliegende Erfindung widerlegt solche Auffassungen im Stand der Technik.
Weiterhin ist es möglich, indem man in geeigneter Weise eine K-Verbindung in Polyisobuten einbringt und diese auf der Oberfläche oder in der Nachbarschaft der Oberfläche des Drahts vorliegt, die Wirkungen der Verminderung in der Größe der Tröpfchen zu erhalten und was es schwieriger macht, dass ein sofortiger Kurzschluss auftritt.
Weiterhin ist es möglich, indem man in geeigneter Weise MoS₂ in Polyisobuten ein bringt und diese auf der Oberfläche oder in der Nachbarschaft der Oberfläche des Drahts vorliegt, die Wirkung des weiteren Verbesserns der Verminderung in der Tröpfchengröße zu erhalten.
Nachstehend wird eine Beschreibung für ein Verfahren zum Analysieren einer K-Verbindung und ein Verfahren zum Analysieren von MoS₂ angegeben.
(Verfahren zum Analysieren einer K-Verbindung)

1. Schneiden von Proben eines Drahts, auf dem K-Verbindung abgeschieden wurde, zu einer Länge von etwa 20 bis 30 mm und in einer Menge von 20 g;
2. Eine durch Mischen von Salzsäure und sauerstoffhaltigem Wasser erhaltene Flüssigkeit wird in ein Quarzbecherglas gegossen. Die Schnittproben werden darin angeordnet und einige Sekunden untergetaucht. Dann werden die Schnittproben herausgenommen und die restliche Flüssigkeit filtriert; und
3. Die Konzentration der K-Verbindung in der Flüssigkeit wird nach Filtration durch ein Atomabsorptionsverfahren gemessen, um das Beschichtungsgewicht pro 10 kg Draht zu bestimmen.

(Verfahren zum Analysieren von MoS₂)
Ein Draht wird mit einem organischen Lösungsmittel (beispielsweise Ethanol, Aceton, Petrolether oder dergleichen) gewaschen. Dann wird die gewaschene Flüssigkeit durch Filterpapier filtriert und dann wird das Filterpapier getrocknet. Das Filterpapier wird einem Nassverfahren (Nassveraschen, wobei das Filterpapier und MoS₂ vollständig gelöst und ionisiert werden, sodass weißer Rauch in Salpetersäure, Schwefelsäure und Perchlorsäure erzeugt wird) zum Auflösen von MoS₂ (a) unterzogen und Mo wird durch ein Atomabsorptionsverfahren quantifiziert. Der Draht wird nach Ethanolwaschen in eine wässrige Salzsäurelösung (Salzsäure 1 + Wasser 1) getaucht und gelöst, um MoS₂ (b) freizusetzen. Dann wird das freigesetzte MoS₂ (b) durch Filterpapier filtriert und dann wird MoS₂ durch ein Nassverfahren, um Mo durch ein Atomabsorptionsverfahren zu quantifizieren, gelöst. Anschließend wird die Gesamtmenge an (a) + (b), bezogen auf MoS₂, bestimmt und durch die Drahtmasse geteilt, wodurch das Beschichtungsgewicht von MoS₂ pro 10 kg Draht bestimmt wird.
(Qualitatives Analyseverfahren für Polyisobuten)
Ob das Öl auf der Drahtoberfläche Polyisobuten enthält oder nicht, kann in der nachstehenden Weise beurteilt werden. Die Drahtoberfläche wird unter Anwendung von Tetrachlorkohlenstoff oder Hexan als Waschlösungsmittel gewaschen. Das Waschlösungsmittel wird von der Waschflüssigkeit durch Destillation unter vermindertem Druck entfernt. Dann wird das Infrarotabsorptionsspektrum des Rückstands durch ein Transmissionsverfahren gemessen. 5 ist eine Kurve, die die charakteristische Absorption von Polyisobuten zeigt, wobei die Abszisse die Wellenzahl bezeichnet und die Ordinate die Durchlässigkeit bezeichnet. Wenn dort eine charakteristische Absorption mit Maxima in der Nachbarschaft von 1230 cm^–1, 1365 cm^–1 und 1388 cm^–1 beobachtet wird, kann geschlussfolgert werden, dass Polyisobuten darin enthalten ist. Polyisobuten hat die Struktur der nachstehenden chemischen Formel 1. Es wird angenommen, dass die Absorption bei 1230 cm^–1 sich aus der Gerüstschwingung der quaternären Kohlenstoffatome ergibt und die Absorption bei 1365 cm^–1 und 1388 cm^–1 sich aus der Deformationsschwingung einer Methylgruppe mit einer Dimethylstruktur ergibt. Diese Wellenzahlen werden übrigens durch das gleichzeitig vorliegende Öl, den Polymerisationsgrad und die verzweigte Struktur von Polyisobuten und dergleichen beeinflusst, sodass eine Abweichung von etwa 5 cm^–1 auch auftreten kann. (Chemische Formel 1]
(Quantitatives Analyseverfahren der Ölmenge)
Eine Tetrachlorkohlenstofflösung, die eine gegebene Konzentration an Polyisobuten enthält, wird hergestellt. Diese Lösung wird als eine Standardlösung verwendet. Geschnittene Proben von einem Draht werden in einer Länge von etwa 20 bis 30 mm und in einer Menge von etwa 20 g hergestellt. Die geschnittenen Proben werden in Tetrachlorkohlenstoff getaucht und gewaschen. Die Waschflüssigkeit wird durch ein Infrarotabsorptionsverfahren gemessen und mit der Standardlösung verglichen, um das Polyisobuten-Beschichtungsgewicht pro 10 kg Draht zu bestimmen.
Nachstehend wird eine Beschreibung für den Grund zum Begrenzen der Zahlenwerte der Zusammensetzung des Drahts, K-Verbindung und MoS₂ gegeben.
Beschichtungsgewicht auf Draht einer K-Verbindung: 2 bis 10 Masse ppm
Wenn das Beschichtungsgewicht auf Draht einer K-Verbindung, die in einem Bogenstabilisator enthalten ist, unter 2 Masse ppm vermindert wird, wird das Heraufkriechen des Bogens auf oberhalb eines Tröpfchens schwierig auszuführen sein. Folglich kann die Wirkung des Verminderns der Größe von jedem Tröpfchen nicht ausreichend erhalten werden, sodass aufgrund eines Kurzschlusses Spratzer eher auftreten werden. Wenn dagegen das Beschichtungsgewicht der K-Verbindung auf Draht 10 Masse ppm übersteigt, wird Verstopfen des Inneren einer Leitungsauskleidung verursacht, was eine geringe Zuführungsleistung ergibt. In Folge dessen wird die Menge an erzeugten Spratzern erhöht. Deshalb wird das Beschichtungsgewicht der K-Verbindung auf Draht auf 2 bis 10 Masse ppm eingestellt.
Beschichtungsgewicht eines Öl-enthaltenden Polyisobutens: 0,1 bis 2 g pro 10 kg Draht
Wenn das Beschichtungsgewicht von einem Öl-enthaltenden Polyisobuten weniger als 0,1 g pro 10 kg Draht ist, kann die Wirkung des Verminderns der Beständigkeit des Zuführens nicht erwartet werden. Folglich wird die Menge an erzeugten Spratzern aufgrund des instabilen Zuführens erhöht. Wenn dagegen das Beschichtungsgewicht des Öl-enthaltenden Polyisobutens 2 g pro 10 kg Draht übersteigt, wird in der Regel Verstopfen verursacht. In Folge dessen werden in ähnlicher Weise aufgrund der instabilen Beschickung Spratzer erzeugt. Deshalb wird das Beschichtungsgewicht des Öl-enthaltenden Polyisobutens auf 0,1 bis 2 g pro 10 kg Draht eingestellt.
Beschichtungsgewicht von MoS₂ mit einem Teilchendurchmesser von 0,1 bis 10 μm: 0,1 bis 0,5 g pro 10 kg Draht.
Der Teilchendurchmesser von MoS₂ ist 0,1 bis 10 μm. Wenn der Teilchendurchmesser von MoS₂ weniger als 0,1 μm ist, werden Gleiteigenschaften nicht auftreten. Folglich ist es nicht möglich, gute Zuführbarkeit zu erhalten. Wenn andererseits der Teilchendurchmesser von MoS₂ 10 μm übersteigt, können die Gleiteigenschaften erhalten werden. Jedoch schälen sich MoS₂-Teilchen in der Regel von der Drahtoberfläche, sodass keine ausreichende Zuführbarkeit erhalten werden kann. Wenn das Beschichtungsgewicht von MoS₂ weniger als 0,01 g pro 10 kg Draht ist, kann die Wirkung des Verminderns der Beständigkeit gegen Beschicken nicht erwartet werden. Folglich wird die Menge an erzeugten Spratzern aufgrund des instabilen Zuführens erhöht. Wenn dagegen das Beschichtungsgewicht von MoS₂ 0,5 g pro 10 kg Draht übersteigt, wird in der Regel Verstopfen verursacht. In Folge dessen werden aufgrund des instabilen Zuführens in ähnlicher Weise Spratzer erzeugt. Deshalb wird das Beschichtungsgewicht von MoS₂ auf einen Teilchendurchmesser von 0,1 bis 10 μm, vorzugsweise auf 0,01 bis 0,5 g pro 10 kg, Draht eingestellt.
C: 0,01 bis 0,15 Masse-%
Wenn die Menge an zuzusetzendem C weniger als 0,01 Masse-% ist, sinkt die Oberflächenspannung von jedem Tröpfchen stark, was eine Erhöhung der Menge von erzeugten Spratzern nach dem sofortigen Kurzschluss ergibt. Wenn dagegen die Menge an zuzugebendem C 0,15 Masse-% übersteigt, erhöht sich die Oberflächenspannung stark, sodass Spratzer mit großer Abmessung durch die Repulsionskraft des Bogens eher erzeugt werden. Deshalb wird die Menge an zuzusetzendem C vorzugsweise auf 0,01 bis 0,15 Masse-% eingestellt.
Si: 0,2 bis 1,2 Masse-%
Wenn die Menge an zuzusetzendem Si weniger als 0,2 Masse-% ist, sinkt die Oberflächenspannung von jedem Tröpfchen stark, was eine Erhöhung der Menge von erzeugten Spratzern nach dem sofortigen Kurzschluss ergibt. Wenn dagegen die Menge an zuzugebendem Si 1,2 Masse-% übersteigt, erhöht sich die Oberflächenspannung stark, sodass Spratzer mit großer Abmessung durch die Repulsionskraft des Bogens eher erzeugt werden. Deshalb wird die Menge an zuzusetzendem Si vorzugsweise auf 0,2 bis 1,2 Masse-% eingestellt.
Mn: 0,5 bis 2,5 Masse-%
Wenn die Menge an zuzusetzendem Mn weniger als 0,5 Masse-% ist, sinkt die Oberflächenspannung von jedem Tröpfchen stark, was eine Erhöhung der Menge von erzeugten Spratzern nach dem sofortigen Kurzschluss ergibt. Wenn dagegen die Menge an zuzugebendem Mn 2,5 Masse-% übersteigt, erhöht sich die Oberflächenspannung stark, sodass Spratzer mit großer Abmessung durch die Repulsionskraft des Bogens eher erzeugt werden. Deshalb wird die Menge an zuzusetzendem Mn vorzugsweise auf 0,5 bis 2,5 Masse-% eingestellt.
P: 0,001 bis 0,030 Masse-%
Wenn die Menge an zuzusetzendem P weniger als 0,001 Masse-% ist, erhöht sich die Oberflächenspannung stark, was eine Erhöhung der Menge an Spratzern ergibt. Wenn dagegen die Menge an zuzugebendem P 0,030 Masse-% übersteigt, sinkt die Oberflächenspannung von jedem Tröpfchen stark, was eine Erhöhung der Menge an Spratzern nach sofortigem Kurzschluss ergibt. Deshalb wird die Menge an zuzusetzendem P vorzugsweise auf 0,001 bis 0,030 Masse-% eingestellt.
S: 0,001 bis 0,030 Masse-%
Wenn die Menge an zuzusetzendem S weniger als 0,001 Masse-% ist, erhöht sich die Oberflächenspannung stark, was eine Erhöhung der Menge an Spratzern ergibt.
Wenn dagegen die Menge an zuzugebendem S 0,030 Masse-% übersteigt, sinkt die Oberflächenspannung von jedem Tröpfchen stark, was eine Erhöhung der Menge an Spratzern nach sofortigem Kurzschluss ergibt. Deshalb wird die Menge an zuzusetzendem S vorzugsweise auf 0,001 bis 0,030 Masse-% eingestellt.
O: 0,001 bis 0,020 Masse-%
Wenn die Menge an zuzusetzendem O weniger als 0,001 Masse-% ist, erhöht sich die Oberflächenspannung stark, was eine Erhöhung der Menge an Spratzern ergibt. Wenn dagegen die Menge an zuzugebendem O 0,020 Masse-% übersteigt, sinkt die Oberflächenspannung von jedem Tröpfchen stark, was umgekehrt die Menge an Spratzern erhöht. Deshalb wird die Menge an zuzusetzendem O vorzugsweise auf 0,001 bis 0,020 Masse-% eingestellt.
Cu: nicht mehr als 0,05 Masse-%
Die Zugabe von Cu liefert die Wirkung des Verbesserns der Drahtrostbeständigkeit. Aus diesem Grund wird Cu vorzugsweise zugegeben. Wenn die Menge jedoch an zuzugebendem Cu 0,05 Masse-% übersteigt, wird jedes Tröpfchen in der Größe nicht vermindert und wird verlängert. Folglich erhöht sich die Anzahl des Auftretens von Kurzschluss, was eine Erhöhung der Menge an Spratzern ergibt. Wenn deshalb Cu zugegeben wird, wird es in einer Menge von nicht mehr als 0,05 Masse-% zugegeben.
Ti + Zr: 0,03 bis 0,3 Masse-%
Wenn die Menge an zuzugebendem Ti + Zr weniger als 0,03 Masse-% ist, erhöht sich die Menge an Spratzern, die nach sofortigem Kurzschluss erzeugt wurde, bei einer Verminderung der Oberflächenspannung von jedem Tröpfchen. Wenn dagegen die Menge an zuzugebendem Ti + Zr 0,3 Masse-% übersteigt, steigt die Oberflächenspannung stark an, sodass Spratzer mit großer Abmessung durch Repulsionskraft des Bogens eher erzeugt werden. Wenn deshalb Ti + Zr zugegeben werden, wird die Menge davon auf 0,03 bis 0,3 Masse-% eingestellt.
Mo: 0,01 bis 0,6 Masse-%
Wenn die Menge an zuzugebendem Mo weniger als 0,01 Masse-% ist, erhöht sich die Menge an erzeugten Spratzern bei einer Verminderung der Oberflächenspannung. Im Gegensatz dazu erhöht sich, wenn die Menge an zuzugebendem Mo 0,6 Masse-% übersteigt, steigt die Oberflächenspannung stark an, sodass die Spratzer aufgrund der Repulsionskraft des Bogens eher erzeugt werden. Wenn deshalb Mo zugesetzt wird, wird die Menge davon auf 0,01 bis 0,6 Masse-% eingestellt.
Wie vorstehend beschrieben, ist es durch Einsatz der anwendbaren Bedingungen der vorliegenden Erfindung möglich, für den nicht-Kupfer-plattierten Draht die nachstehenden Wirkungen zu erhalten:

1) Tröpfchen werden in der Größe vermindert; und
2) der sofortige Kurzschluss wird eher weniger auftreten.

Im Ergebnis wird die Übertragungsart von MAG-Schweißguttröpfchen, bezeichnet als „Sprühübertragung", glatter ausgeführt. Somit ist es möglich, eine ausreichende Wirkung auf die Verminderung der Menge an Spratzern zu erhalten, was die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist.
Beispiele
Nachstehend wird ein fester Draht zum MAG-Schweißen innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung mit Vergleichsbeispielen verglichen, die vom Umfang der vorliegenden Erfindung abweichen. Dann werden die Wirkungen davon beschrieben.
Zunächst wurde ein Versuch hinsichtlich der Wirkung des Verminderns der Menge an erzeugten Spratzern des Drahts, auf den die vorliegende Erfindung angewendet wurde, ausgeführt. 6 ist eine schematische Ansicht, die ein Verfahren zum Messen der Spratzer zeigt. Ein Schweißbrenner 2 wurde mit der Spitze nach unter an dem spitzen Teil einer Sammelkiste 1 befestigt. Ein Testblech 3 wurde unmittelbar unterhalb des Brenners 2 in der Sammelkiste 1 befestigt. Dann wurde ein Schweißdraht von dem Brenner 2 zum Schweißen des Testblechs 3 durch ein Schweißverfahren mit ebener Position zugeführt und die erhaltenen Spratzer 4 wurden in der Sammelkiste 1 gesammelt. Die in der Sammelkiste 1 gesammelten Spratzer wurden zum Bestimmen der Masse gewonnen.
Durch Anwenden von festen Drähten zum MAG-Schweißen, gezeigt in nachstehenden Tabellen 1 bis 3, wurden die Spratzer mit Hilfe der Messapparatur für Spratzer von 6 unter den nachstehend in Tabelle 6 gezeigten Schweißbedingungen gemessen. Der Eintrag von jeder Spalte der „Spratzerbewertung" von jeder der Tabellen 1 bis 3 wird übrigens durch Bewertung, basierend auf den nachstehend in Tabelle 7 gezeigten Kriterien, bestimmt. Weiterhin sind die Ausführungsergebnisse von Tabelle 4 die unter Anwendung der Drahtproben mit einem Drahtdurchmesser von nicht weniger als 1,2 mm erhaltenen Ergebnisse. In Tabelle 1 werden jedoch auch die durch Ändern des Drahtdurchmessers erhaltenen Ausführrungsergebnisse gezeigt.
[Tabellen 1 bis 7]
Tabellen 1, 2 und 4 zeigen die erfindungsgemäßen Beispiele, während Tabellen 3 und 5 die Vergleichsbeispiele zeigen. Jedes hierin eingesetzte MoS₂ hat übrigens einen Teilchendurchmesser von 0,1 bis 10 μm. Wohingegen das hierin verwendete Polyisobuten-enthaltende Öl einen Polyisobutengehalt von nicht weniger als 80 aufweist und Öligkeit verbessernde Komponenten, wie einen Ester zum Verbessern der Fluidität des Öls, als Auffüllkomponenten enthält.
Zuerst wird Tabelle 1 erläutert. Die Probe von Beispiel Nr. 1 genügt allen Erfordernissen in der vorliegenden Erfindung. Jedoch ist die Menge an Komponente C nahe der oberen Grenze und die Menge an erzeugten Spratzern ist klein, aber etwas mangelhaft. In jeder der Proben von Beispielen Nrn. 2, 3 und 8 ist die Anzahl der Vertiefungen weniger als die untere Grenze, die in der vorliegenden Erfindung definiert wurde, und die Menge an erzeugten Spratzern ist klein, aber etwas mangelhaft.
Hinsichtlich der Probe von Beispiel Nr. 6 ist die Anzahl der Vertiefungen nicht weniger als 20. Da jedoch das wirksame Vertiefungslängenverhältnis 50% übersteigt, wird die Oberflächenrauhigkeit als zu hoch angesehen, was eine Verschlechterung der Drahtzuführbarkeit ergibt. Folglich wird eine etwas geringere Wirkung auf das Vermindern der Spratzermenge beobachtet. Hinsichtlich der Proben von Beispielen Nrn. 7, 12 und 13 ist das wirksame Vertiefungslängenverhältnis weniger als die untere Grenze, die in der vorliegenden Erfindung definiert wird, und die Menge an erzeugten Spratzern ist klein, aber etwas mangelhaft. Die Proben der Beispiele Nrn. 4, 5, 9 bzw. 10 genügen allen Erfordernissen in der vorliegenden Erfindung und in jedem Fall ist die Menge an erzeugten Spratzern ausreichend klein. Hinsichtlich der Probe von Beispiel Nr. 14 weichen die Menge an MoS₂ und das wirksame Vertiefungslängenverhältnis der Vertiefungen von den oberen, in der vorliegenden Erfindung definierten Grenzen ab und die Menge an erzeugten Spratzern ist klein, aber etwas mangelhaft. Hinsichtlich der Probe von Beispiel Nr. 15 weicht die Menge an MoS₂ und das wirksame Vertiefungslängenverhältnis der Vertiefungen von den unteren, in der vorliegenden Erfindung definierten Grenzen ab und die Menge an erzeugten Spratzern ist klein, aber noch mangelhafter.
Hierin zeigen Beispiele Nrn. 2 bis 6 die experimentellen Ergebnisse der hergestellten Drähte, sodass verschiedene andere Zahlen von Vertiefungen und wirksamen Vertiefungslängenverhältnissen unter Anwendung der mit den gleichen Komponenten hergestellten Drähte vorliegen. Hinsichtlich der Proben von Beispielen Nrn. 4 und 5 wird gezeigt, dass die Anzahl der Vertiefungen nicht weniger als 20 ist und dass die Wirkung des Verminderns der Menge an Spratzern viel besser ist.
Anschließend sind die Nrn. 16 bis 21 von Tabelle 1 Beispiele, wobei in jedem von ihnen der Drahtdurchmesser zu 1,6 mm verändert wurde. Hinsichtlich jeder der Proben von Beispielen Nrn. 16 und 21 weicht die Menge an MoS₂ und das wirksame Vertiefungslängenverhältnis der Vertiefungen von den oberen, in der vorliegenden Erfindung definierten Grenzen ab und die Menge der erzeugten Spratzer wird als „O: etwas mangelhaft" bewertet. Hinsichtlich der Probe von Beispiel Nr. 17 weicht die Menge an MoS₂ und das wirksame Vertiefungslängenverhältnis der Vertiefungen von deren entsprechenden in der vorliegenden Erfindung definierten unteren Grenzen ab und die Menge an erzeugten Spratzern wird als „Δ: etwas besser" bewertet. Die Proben von Beispielen Nrn. 19 und 20 genügen allen Ansprüchen und in jedem Fall wird die Menge an erzeugten Spratzern als ausreichend klein O gefunden.
Tabelle 2 zeigt die Beispiele, wobei die meisten davon die in der vorliegenden Erfindung definierten Komponenten enthalten, einschließlich wahlweiser Komponenten in Mengen, die von deren entsprechenden unteren und oberen Grenzen abweichen. In jedem der Fälle wird übrigens der Draht mit einem Durchmesser von 1,2 mm verwendet. Hinsichtlich der Probe Nr. 29 ist die Menge an Ti der in der vorliegenden Erfindung definierte untere Grenzwert. Die Probe genügt allen Erfordernissen in der vorliegenden Erfindung und die Menge an erzeugten Spratzern ist ausreichend klein. Hinsichtlich der Probe von Nr. 37 übersteigt die Cu-Menge die in der vorliegenden Erfindung definierte obere Grenze. Die Menge an erzeugten Spratzern wird als „Δ: etwas besser" bewertet. Hinsichtlich jeder Probe von Nrn. 42 und 43 übersteigt die Menge an K-Verbindung des Drahtoberflächenteils den in der vorliegenden Erfindung definierten Bereich. Die Menge an erzeugten Spratzern wird als „Δ: etwas besser" bewertet. Hinsichtlich jeder der anderen Proben in Tabelle 2 wird die Menge an erzeugten Spratzern als „O: etwas mangelhaft" bewertet.
Alle Daten der Beispiele werden übrigens durch Anwendung von Kaliumborat als der K-Verbindung in allen Beispielen erhalten. Kaliumborat ist ein feiner pulverförmiger Feststoff und es kann mit Leichtigkeit in ein Polyisobuten-enthaltendes Öl dispergiert und gemischt werden. Jedoch wird festgestellt, dass jede Verbindung die gleiche Wirkung auf die Bogenstabilität erzeugt, solange es eine K-Verbindung ist. Deshalb können vermutlich andere K-Verbindungen mit den gleichen physikalischen Eigenschaften auch annehmbar sein.
Andererseits weicht wie in Tabelle 3 für jede Probe von Vergleichsbeispielen Nrn. 44 bis 48 gezeigt, das Beschichtungsgewicht von Polyisobuten-enthaltendem Öl von dem in der vorliegenden Erfindung definierten Bereich ab. Folglich ist die Zuführbarkeit für „den plattierungsfreien Draht" wie in der vorliegenden Erfindung nicht ausreichend, sodass die Menge an erzeugten Spratzern als „X: etwas schlecht" bewertet wird. Vermutlich erhöht unzureichende Zuführbarkeit die Häufigkeit des Auftretens von dem sofortigen Kurzschluss, was Spratzer erzeugt. Hinsichtlich jeder Probe von Vergleichsbeispielen Nrn. 49 und 50 weicht das Beschichtungsgewicht von dem Polyisobuten-enthaltenden Öl von dem in der vorliegenden Erfindung definierten Bereich ab. Weiterhin weicht die Menge der K-Verbindung von dem in der vorliegenden Erfindung definierten Bereich ab. Folglich sind sowohl die Zuführbarkeit als auch die Bogenstabilität unzureichend, sodass die Menge an erzeugten Spratzern als „XX: negativ" bewertet wird. Wenn insbesondere die Menge an K-Verbindung groß ist, wird vermutlich die Abscheidung von der K-Verbindung auf der Kreislaufausscheidung verursacht, wodurch auch die Zuführbarkeit behindert wird. Dies erhöht die Menge an erzeugten Spratzern.
Hinsichtlich der Probe von Vergleichsbeispiel Nr. 51 ist das Beschichtungsgewicht des Polyisobuten-enthaltenden Öls weniger als die in der vorliegenden Erfindung definierte Untergrenze und der Gehalt der C-Komponente übersteigt die in der vorliegenden Erfindung definierte Obergrenze. Für die Probe von Vergleichsbeispiel Nr. 52 ist das Beschichtungsgewicht von dem Polyisobuten-enthaltenden Öl dagegen mehr als die in der vorliegenden Erfindung definierte Obergrenze. Für die Probe von Vergleichsbeispiel Nr. 53 ist das Beschichtungsgewicht von dem Polyisobutenenthaltenden Öl außerdem weniger als die in der vorliegenden Erfindung definierte Untergrenze. Zudem ist für die Probe von Vergleichsbeispiel Nr. 54 das Beschichtungsgewicht von dem Polyisobuten-enthaltenden Öl weniger als die in der vorliegenden Erfindung definierte Untergrenze und das Beschichtungsgewicht von MoS₂ übersteigt die in der vorliegenden Erfindung definierte Obergrenze. Folglich wurde in vielen von diesen Fällen die Menge an erzeugten Spratzern als „XX: negativ" gefunden. Tabelle 3 zeigt übrigens die Beispiele, wobei in allen von ihnen die Versuche durch Anwenden von Drähten mit einem Durchmesser von 1,2 mm ausgeführt wurden.
Tabelle 4 zeigt die durch Anwenden von Drähten mit verschiedenen Durchmessern von 0,8 mm und 0,9 mm erhaltenen Versuchsergebnisse. Die Bewertungskriterien für die Menge an erzeugten Spratzern sind von jenen für die Fälle eines Durchmessers von nicht weniger als 1,2 mm, wie in Tabelle 7 gezeigt, verschieden. Die Ergebnisse von Tabelle 4 zeigen das Nachstehende an. Wenn nämlich der Drahtdurch messer kleiner als 1,2 mm wird, ist es möglich, die Wirkung des Verminderns der Menge an Spratzern auszuführen, selbst wenn keine K-Verbindung vorliegt. Dies geht aus nachstehender Tatsache hervor. Auch wenn Spratzer aufgrund eines Kurzschlusses im Ergebnis des Schrumpfens eines hängenden Tröpfchens an der Spitze des Drahts erzeugt werden, ist die Menge an erzeugten Spratzern im Hinblick auf eine solche Menge kleiner. Wenn K vorliegt, wird umgekehrt Fluktuation von einer Bogensäule durch das Heraufkriechen von dem Bogenerzeugungspunkt für einen Draht mit einem kleinen Durchmesser von 0,8 mm oder 0,9 mm verursacht. Dies ist bezüglich der Schweißbearbeitbarkeit unerwünscht.
Andererseits werden, wie in Tabelle 5 gezeigt, die Daten der Vergleichsbeispiele Nrn. 76 bis 88 in den Fällen von Drähten mit kleineren Durchmessern mit Durchmessern von 0,8 mm und 0,9 mm erhalten, wobei in jedem davon das Beschichtungsgewicht von dem Polyisobuten-enthaltenden Öl von dem in der vorliegenden Erfindung definierten Bereich abweicht. In jedem von diesen Beispielen ist die Zuführbarkeit für den „plattierungsfreien Draht" als das erfindungsgemäße Produkt nicht ausreichend und folglich wird die Menge an erzeugten Spratzern mit „X: etwas schlecht" oder „XX: negativ" bewertet. Es kann festgestellt werden, dass unzureichende Zuführbarkeit die Häufigkeit des Auftretens des sofortigen Kurzschlusses zur Erzeugung von Spratzern erhöht.
Die vorangehende Erfindung wurde bezüglich der bevorzugten Ausführungsformen beschrieben. Jedoch wird der Fachmann erkennen, dass viele Variationen solcher Ausführungsformen vorliegen. Solche Variationen liegen innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung, wie in den beigefügten Ansprüchen definiert. [Tabelle 1]

#: = Nr.
*: = Drahtdurchmesser (mmΦ)
a: = K (Masse PPM)
b: = Polyisobuten-enthaltendes Öl (g/10 kg)
c: = Anzahl an Kerben
d: = wirksames Vertiefungslängenverhältnis (%)
e: = MoS₂ (g/10 kg)
f: = Spratzerbewertung
g: = Beispiel

#: = Nr.
*: = Drahtdurchmesser (mmΦ)
a: = K (Masse PPM)
b: = Polyisobuten-enthaltendes Öl (g/10 kg)
c: = Anzahl an Kerben
d: = wirksames Vertiefungslängenverhältnis (%)
e: = MoS₂ (g/10 kg)
f: = Spratzerbewertung
h: = Vergleichsbeispiel

[Tabelle 6]
[Tabelle 7]

Claims

Plattierungsfreier fester Draht für das MAG-Schweißen, umfassend: Vertiefungen, wobei die Vertiefungen mindestens eine von Vertiefungen, die jeweils eine Öffnung an der Umfangsoberfläche des Drahts aufweisen und innerhalb weiter als an der Öffnung sind, und Vertiefungen, die jeweils eine Öffnung an der Umfangsoberfläche des Drahts aufweisen und einen Teil innerhalb aufweisen, der nicht mit extern einfallendem Licht zu bestrahlen ist, umfassen, ein Sulfid, das in mindestens einem Bereich innerhalb jeder der Vertiefungen und einem Bereich an der Drahtoberfläche vorhanden ist, und ein Polyisobuten-enthaltendes Öl, welches in mindestens einem Bereich innerhalb von jeder der Vertiefungen und einem Bereich an der Drahtoberfläche vorhanden ist, wobei das Polyisobuten-enthaltende Öl in einer Menge von 0,1 bis 2 g pro 10 kg Draht vorhanden ist, wobei die Oberfläche des Drahts nicht plattiert ist, und wobei das Sulfid MoS₂ mit einem Teilchendurchmesser von 0,1 bis 10 μm ist und das MoS₂ in einer Menge von 0,01 bis 0,5 g pro 10 kg Draht vorhanden ist.
Plattierungsfreier fester Draht für das MAG-Schweißen nach Anspruch 1, wobei die Anzahl der Vertiefungen nicht weniger als 20 Stellen an einem Umfang in der Umfangsoberfläche des Drahts beträgt und das Längenverhältnis der Vertiefungen nicht weniger als 0,5% und weniger als 50% beträgt.
Plattierungsfreier fester Draht für das MAG-Schweißen nach Anspruch 1 oder 2, wobei eine K-Verbindung in mindestens einem Bereich innerhalb einiger der Vertiefungen und einem Bereich an der Drahtoberfläche vorhanden ist und wobei die K-Verbindung in diesem Fall in einer Menge, in Form von K, von 2 bis 10 Masse-ppm, bezogen auf die Gesamtmasse des Drahts, vorhan den ist.
Plattierungsfreier fester Draht für das MAG-Schweißen nach Anspruch 3, wobei die K-Verbindung Kaliumborat ist.
Plattierungsfreier fester Draht für das MAG-Schweißen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Draht weiter C: 0,01 bis 0,15 Masse-%, Si: 0,2 bis 1,2 Masse-%, Mn: 0,5 bis 2,5 Masse-%, P: 0,001 bis 0,030 Masse-%, S: 0,001 bis 0,030 Masse-% und O: 0,001 bis 0,020 Masse-% umfaßt.
Plattierungsfreier fester Draht für das MAG-Schweißen nach Anspruch 5, welcher weiter Cu in einer Menge von nicht mehr als 0,05 Masse-% umfaßt.
Plattierungsfreier fester Draht für das MAG-Schweißen nach Anspruch 5 oder 6, welcher weiter Ti + Zr in einer Menge von 0,03 bis 0,3 Masse-% umfaßt.
Plattierungsfreier fester Draht für das MAG-Schweißen nach Anspruch 5, 6 oder 7, welcher weiter Mo in einer Menge von 0,01 bis 0,6 Masse-% umfaßt.