JP2000094185A - エレクトロガスアーク溶接用フラックス入りワイヤ - Google Patents
エレクトロガスアーク溶接用フラックス入りワイヤInfo
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Abstract
される塗装鋼板の溶接に使用されても耐久性及び良好な
溶接性を得ることができるエレクトロガスアーク溶接用
フラックス入りワイヤを提供する。 【解決手段】 エレクトロガスアーク溶接用フラックス
入りワイヤは、ワイヤ全重量に対して、C:0.02乃
至0.10重量%、Si:0.10乃至1.00重量
%、Mn:0.50乃至2.50重量%、P:0.02
重量%以下、Cu:0.05乃至1.00重量%、N
i:0.05乃至6.0重量%、Cr:0.40重量%
以下、Ti:0.05乃至0.50重量%、B:0.0
01乃至0.020重量%及びMg:0.10乃至0.
50重量%を含有し、残部がFe及び不可避的不純物か
らなり、前記不可避的不純物のうち、Sが0.02重量
%以下に規制されており、フラックス充填率が20乃至
30重量%である。
Description
構造物等の溶接に使用されるエレクトロガスアーク溶接
用フラックス入りワイヤに関し、特に、海岸近郊及び寒
冷地等の塩害環境下で使用される鋼構造物用耐候性鋼材
の溶接に好適なエレクトロガスアーク溶接用フラックス
入りワイヤに関する。
分を適量添加した耐候性鋼材としてJISに溶接構造用
耐候性熱間圧延鋼材(SMA:JIS G 3114)
及び高耐候性圧延鋼材(SMA:JIS G 312
5)の2種が規定されている。耐候性鋼材は、鋼材の表
面に生成した緻密な安定錆層により永続的な腐食の進行
を遮るという性質を有する鋼材であり、橋梁又は鉄塔等
の塗替え塗装を含めた維持管理業務の日常的遂行が困難
な鋼構造物に使用され、内陸地方で使用実績がある。
るまでには、約10年以上もの長期間が必要とされ、実
際には、初期の腐食及びそれに伴う赤錆の流出等が問題
となっている。例えば、海岸近郊及び凍結防止として道
路に塩化物を散布することがある寒冷地等でこのような
問題が生じている。特に、このような傾向は、気候が温
暖湿潤な日本において顕著である。このため、耐候性鋼
材を裸使用する際の錆安定化までの錆汁による周囲構造
物の汚染等を防止する目的で錆安定化処理が一般に行わ
れている。
っても、錆汁は防止されるものの、裸使用と同様に、塩
分が多く飛来する環境下では、緻密な錆層の生成が阻害
され所望の効果が得られないという問題がある。
問題を解決するための手段が提案されている(特公昭5
3−22530号公報、特公昭56−33991号公
報、特公昭58−39915号公報、特公昭58−17
833号公報、特開平2−133480号公報、特公平
6−21273号公報等)。これらの公報には、耐候性
鋼材の表面に樹脂を塗装することにより、外部環境から
の飛来塩分の侵入を防止して安定錆の生成を促進する方
法が記載されている。例えば、特開平2−133480
号公報には、鱗片状結晶構造のFe3O4、燐酸、ブチラ
ール樹脂及び残部が溶剤である安定錆の生成を促進する
表面処理液が開示されている。また、特公平6−212
73号公報には、P、Cu、Cr、Ni、Si及びMo
の化合物の少なくとも1種以上、Fe2O3+Fe3O4、
燐酸、ビスフェノール系エポキシ樹脂並びに残部が溶剤
及び塗料補助剤である塗装液を塗布する錆安定化表面処
理方法が開示されている。
公報に開示された方法は、いずれも耐候性鋼材そのもの
を改善したものではなく、安定錆の生成を促進するには
問題がある。即ち、樹脂を塗装する方法では、通常、鋼
材の表面には微小な欠陥が存在しているため、その欠陥
個所において塗膜による効果が十分ではない。更に、塗
膜欠陥部での腐食の進行が塗膜と素地との界面での隙間
腐食を引き起こし、安定錆が生成するよりも先に、塗膜
自体の剥離及び脱落が発生することもある。従って、塩
分の飛来が避けられないような環境における耐候性鋼材
の使用は制限をうけることになる。
せる元素であり、鋼材を現場溶接する機会が多い構造
物、例えば橋梁等においては、耐候性鋼材の適用範囲が
狭められることとなっている。
エレクトロガスアーク溶接用フラックス入りワイヤに関
しても、その溶接金属部に鋼板と同様の課題があり、こ
れまで実用化に至っていない。
のであって、塩分の飛来が避けられない環境において使
用される塗装鋼板の溶接に使用されても耐久性及び良好
な溶接性を得ることができるエレクトロガスアーク溶接
用フラックス入りワイヤを提供することを目的とする。
ガスアーク溶接用フラックス入りワイヤは、軟鋼製外皮
中にフラックスを充填してなるエレクトロガスアーク溶
接用フラックス入りワイヤにおいて、ワイヤ全重量に対
して、C:0.02乃至0.10重量%、Si:0.1
0乃至1.00重量%、Mn:0.50乃至2.50重
量%、P:0.02重量%以下、Cu:0.05乃至
1.00重量%、Ni:0.05乃至6.0重量%、C
r:0.40重量%以下、Ti:0.05乃至0.50
重量%、B:0.001乃至0.020重量%及びM
g:0.10乃至0.50重量%を含有し、残部がFe
及び不可避的不純物からなり、前記不可避的不純物のう
ち、Sが0.02重量%以下に規制されており、フラッ
クス充填率が20乃至30重量%であることを特徴とす
る。
学成分及びその組成並びにフラックス充填率が適切に規
定されているので、塩害環境下でも耐久性及び良好な溶
接性が得られる。
0.50重量%を含有することが望ましく、前記Crは
0.05重量%以下であることが望ましい。
べく、鋭意実験研究を重ねた結果、ワイヤ中のCr添加
量を可能な限り少なくし、塗装欠陥部における腐食促進
要因を減じること、Crの代替となる安定錆生成促進元
素を探索及び添加すること並びに塗装欠陥部でのpH低
下を緩衝する作用を有する元素、即ち、微量溶解される
ことによりpHをアルカリ側へ高める作用を有する元素
を探索及び添加することにより、エレクトロガスアーク
溶接用フラックス入りワイヤの溶接金属の耐久性を向上
させることができることを見い出した。
成すると、環境中に存在する水分、酸素又は塩素イオン
といった腐食促進因子が物理的又は電気化学的作用によ
り基材に到達し難くなるため、鋼材の腐食反応は遅延
し、特別な防食処理を施すことなく腐食速度は無視でき
る程度まで減少することが知られている。耐候性鋼材は
このような緻密錆による自己防食作用を積極的に利用し
た鋼材である。
といった生成錆の緻密化を促進する元素を微量添加する
ことにより、耐候性鋼を得ることができる。即ち、耐候
性鋼とは、裸材にて使用することによって、その作用効
果を発現することができる鋼種である。しかし、前述の
ように、耐候性鋼が有する安定錆生成の促進作用は飛来
塩分が無視できない塩害環境下では、その効果は十分に
は発揮されない。そこで、安定錆が生成するまでの期
間、飛来塩分が鋼に到達することを回避する目的で鋼材
の表面に薄い樹脂塗装を施すといった対応策が種々考案
されているが、前述のように、塗装欠陥の問題があるた
めに有効な対策とはなっていないのが実状である。
ける腐食機構を鋭意検討した結果、鋼の成分元素として
含有されるCrが腐食因子として影響していることを見
い出した。即ち、塗装欠陥において鋼が腐食反応を開始
すると、鉄原子に伴い微量溶解するCrイオンはClイ
オンの作用も加わって欠陥内におけるpH低下の原因と
なり、欠陥内での凝集水分の酸化性を促進することによ
り、塗膜と素地との界面での隙間腐食を誘発する作用を
もたらすことを見い出した。
より塩害地域における樹脂塗装耐候性鋼の耐久性向上の
ための成分設計の考えとして、前述のようなワイヤ中の
Cr添加量を可能な限り少なくし、塗装欠陥部における
腐食促進要因を減じること、Crの代替となる安定錆生
成促進元素を探索及び添加すること並びに塗装欠陥部で
のpH低下を緩衝する作用を有する元素を探索及び添加
することの3つの視点が重要となるのである。
れている場合、塗膜健全部では、塗膜による遮蔽効果に
より塩分は鋼に到達することが困難となる。また、塗膜
欠陥部においても、欠陥(傷)が十分に小さい場合に
は、塗膜の厚さが物理的な障壁となって飛来塩分は素地
には到達しにくくなる。従って、塗膜欠陥内部における
著しいpH低下を抑制し、成分元素のコントロールがで
きれば、塩害環境下においても、長寿命の塗装鋼材が得
られるものと考えられる。
て鋼材は安定錆を形成することができるが、表面を被覆
する被覆材については、経済性、施工性及び簡便さ等か
ら最も一般的な有機樹脂系の塗装が施されたものが望ま
しい。ポリエステル系、エポキシ系、ウレタン系等の鋼
材の表面を被覆できるものであれば、あらゆる樹脂が塗
装可能であるが、本願発明者等の実験により、ブチラー
ル樹脂が、強靱で撓み性及び大きな衝撃強さを有し金属
との接着性が優れるので、最も好適な樹脂である。
溶接用フラックス入りワイヤに含有される化学成分及び
その組成限定理由等について説明する。
ヤ中のC含有量が0.02重量%未満であると、焼入れ
性が不足し強度の確保が困難となる。一方、C含有量が
0.10重量%を超えると、スパッタ発生量が増大する
と共に、強度が過多となり耐割れ性が劣化する。従っ
て、ワイヤ中のC含有量は0.02乃至0.10重量%
とする。
有する元素である。ワイヤ中のSi含有量が0.10重
量%未満であると、耐食性向上の効果が得られず、ま
た、延性が不足する。一方、Si含有量が1.00重量
%を超えると、強度過多となって靱性及び耐割れ性が劣
化する。従って、ワイヤ中のSi含有量は0.10乃至
1.00重量%とする。
イヤ中のMn含有量が0.50重量%未満であると、焼
入れ性が不足し強度の確保が困難となる。一方、Mn含
有量が2.50重量%を超えると、強度過多となって靱
性及び耐割れ性が劣化する。また、MnSの生成が促進
されて耐食性の劣化を招く虞がある。従って、ワイヤ中
のMn含有量は0.50乃至2.50重量%とする。
とした耐候性鋼に必須の元素である。しかし、ワイヤ中
のP含有量が0.02重量%を超えると、耐割れ性及び
靱性が劣化する。従って、ワイヤ中のP含有量は0.0
2重量%以下とする。
緻密化して安定錆の生成を促進する作用を有する。ワイ
ヤ中のCu含有量が0.05重量%未満であると、上述
のような耐食性向上の効果が得られない。一方、Cu含
有量が1.00重量%を超えると、それ以上添加しても
それ以上の効果は得られず無駄である。却って、Cu割
れが引き起こされる虞がある。従って、ワイヤ中のCu
含有量は0.05乃至1.00重量%とする。
イヤ中のNi含有量が0.05重量%未満であると、耐
食性向上の効果が得られない。一方、Ni含有量が6.
0重量%を超えると、耐食性向上の効果が飽和する一方
で、強度過多となって靱性が劣化する虞がある。従っ
て、ワイヤ中のNi含有量は0.05乃至6.0重量%
とする。
主とした耐候性鋼に必須の元素である。しかし、ワイヤ
中のCr含有量が0.40重量%を超えると、前述のよ
うに、塗膜欠陥部におけるpH低下の原因となり、凝集
水分の酸化性を促進することにより、塗膜と素地との界
面での隙間腐食を誘発する。従って、ワイヤ中のCr含
有量は0.40重量%以下とする。鋼材が現場溶接され
る機会が多い構造物、特に橋梁等の構造物において広い
適用範囲を確保するために、ワイヤ中のCr含有量は
0.05重量%以下であることが望ましい。
須の元素である。また、Cr、Cu及びNiと同様に、
生成錆を緻密化し安定錆層の生成を促進する有益な作用
を有すると共に、極めて優れた耐食性を有する。更に、
鋼の清浄化という利点をも併せ持つ元素である。ワイヤ
中のTi含有量が0.05重量%未満であると、耐食性
向上の効果を得ることはできるものの、後述のBとの複
合添加による靱性を強化させる作用が働かず、靱性の確
保が困難となる。一方、Ti含有量が0.50重量%を
超えると、上記の効果は飽和して無駄となり、経済的に
好ましくない。また、強度過多となって耐割れ性が劣化
する。従って、ワイヤ中のTi含有量は0.05乃至
0.50重量%とする。
る。ワイヤ中のB含有量が0.001重量%未満である
と、靱性を強化させる効果が得られない。一方、B含有
量が0.020重量%を超えると、強度過多となって靱
性及び耐割れ性が劣化する虞がある。従って、ワイヤ中
のB含有量は0.001乃至0.020重量%とする。
量が0.10重量%未満であると、脱酸効果が認められ
ず、靱性の確保が困難となる。一方、Mg含有量が0.
50重量%を超えると、スパッタ発生量が増加して作業
性が劣悪となる。従って、Mg含有量は0.10乃至
0.50重量%とする。
る元素である。ワイヤ中のS含有量が0.02重量%を
超えると、靱性及び耐割れ性が劣化して耐久性が低下す
る。従って、ワイヤ中のS含有量は0.02重量%以下
に規制する。
0重量% Mo及びNbは強度を向上させる元素である。ワイヤ中
のMo及びNbの含有量が総量で0.05重量%未満で
あると、強度向上の効果が低い。一方、Mo及びNbの
含有量が総量で0.50重量%を超えると、強度が過剰
となる虞がある。従って、ワイヤ中のMo及びNbの含
有量は総量で0.05乃至0.50重量%であることが
望ましい。
が低くなって作業能率を向上させることができない。一
方、フラックス充填率が30重量%を超えると、製造時
に断線が生じて生産性が低下する。従って、フラックス
充填率は20乃至30重量%とする。
求の範囲から外れる比較例と比較して具体的に説明す
る。
鋼板を下記表2乃至7に示す組成を有するワイヤを使用
して下記表8に示す溶接条件によって溶接した。
後、図1に示すように、厚さが2mm、一辺の長さが2
5mmの正方形板状の試験片をブチラール樹脂と組み合
わされた溶接金属から鋼板に平行に切り出した。そし
て、各試験片の樹脂塗装面1にカッタナイフでクロスカ
ット2を人工塗膜欠陥として形成し、促進試験及び大気
暴露試験により試験片の長期耐久性を評価した。なお、
溶接金属への塗装処理としては、いずれの塗料系の場合
も、下地処理としてサンドブラスト処理した後、スプレ
ー塗装にて厚さ10μmまで塗装した。
ームのカーボンアーククランプ照射(JIS K 73
50)、塩水浸漬及び恒温恒湿での保持の3工程からな
る複合サイクル試験を行った。なお、塩水には、濃度が
0.1重量%、0.5重量%、3.0重量%である3種
を使用した。また、恒温恒湿での保持における温度は6
5℃であり、相対湿度は95%である。そして、60サ
イクル後に外観及びクロスカット2からの塗膜下腐食の
広がり幅を評価した。
き、水平に対して30゜傾斜させて設置し、週に1回
0.1重量%塩水の散布を行いながら、1年間大気に暴
露した。そして、促進試験と同様に、外観及びクロスカ
ット2からの塗膜下腐食の広がり幅を評価した。
広がり幅の評価においては、広がり幅を8点で測定し、
その平均値により評価を行った。
N)では、外観が最も良好な場合を10とし、損傷が大
きくなるに従って数値を下げ、最も損傷が大きい場合
(全面腐食)を1とした。
合を○、やや良好の場合を△、不良の場合を×として評
価した。この結果を下記表9乃至14に示す。
o.1乃至37においては、ワイヤの化学成分及び充填
率が本発明範囲内であるので、良好な耐候性、強度及び
溶接性が得られた。
有量が本発明範囲の下限未満であるので、強度が不足し
た。比較例No.39においては、C含有量が本発明範
囲の上限を超えているので、スパッタ量が多く高温割れ
が発生した。
が本発明範囲の下限未満であるので、延性が不足した。
比較例No.41においては、Si含有量が本発明範囲
の上限を超えているので、高温割れが発生した。
が本発明範囲の下限未満であるので、強度が不足した。
比較例No.43においては、Mn含有量が本発明範囲
の上限を超えているので、高温割れが発生した。
本発明範囲の上限を超えているので、高温割れが発生し
た。比較例No.45においては、S含有量が本発明範
囲の上限を超えているので、同様に、高温割れが発生し
た。
が本発明範囲の下限未満であるので、耐食性が著しく低
かった。比較例No.47においては、Cu含有量が本
発明範囲の上限を超えているので、Cu割れが発生し
た。
が本発明範囲の下限未満であるので、耐食性が低かっ
た。比較例No.49においては、Ni含有量が本発明
範囲の上限を超えているので、靱性が不足して衝撃値が
低くなった。
が本発明範囲の上限を超えているので、耐食性が著しく
低かった。
が本発明範囲の下限未満であるので、靱性が不足して衝
撃値が低くなった。比較例No.52においては、Ti
含有量が本発明範囲の上限を超えているので、高温割れ
が発生した。
本発明範囲の下限未満であるので、靱性が不足して衝撃
値が低くなった。比較例No.54においては、B含有
量が本発明範囲の上限を超えているので、高温割れが発
生した。
が本発明範囲の下限未満であるので、脱酸不足により靱
性が不足して衝撃値が低くなった。比較例No.56に
おいては、Mg含有量が本発明範囲の上限を超えている
ので、スパッタ発生量が多かった。
充填率が本発明範囲の下限未満であるので、作業能率が
低いと共に、スパッタ発生量が多かった。比較例No.
58においては、本発明範囲の上限を超えるフラックス
充填率のワイヤを製造しようとしたが、製造できなかっ
た。
ワイヤに含有される各成分の含有量及びフラックス充填
率を適正な値に規定しているので、塩分の飛来が避けら
れない環境下で使用される塗装鋼板等の耐候性鋼材の溶
接に使用されても十分な耐久性及び良好な溶接性を得る
ことができる。
Claims (3)
- 【請求項1】 軟鋼製外皮中にフラックスを充填してな
るエレクトロガスアーク溶接用フラックス入りワイヤに
おいて、ワイヤ全重量に対して、C:0.02乃至0.
10重量%、Si:0.10乃至1.00重量%、M
n:0.50乃至2.50重量%、P:0.02重量%
以下、Cu:0.05乃至1.00重量%、Ni:0.
05乃至6.0重量%、Cr:0.40重量%以下、T
i:0.05乃至0.50重量%、B:0.001乃至
0.020重量%及びMg:0.10乃至0.50重量
%を含有し、残部がFe及び不可避的不純物からなり、
前記不可避的不純物のうち、Sが0.02重量%以下に
規制されており、フラックス充填率が20乃至30重量
%であることを特徴とするエレクトロガスアーク溶接用
フラックス入りワイヤ。 - 【請求項2】 Mo及びNb:総量で0.05乃至0.
50重量%を含有することを特徴とする請求項1に記載
のエレクトロガスアーク溶接用フラックス入りワイヤ。 - 【請求項3】 前記Crは0.05重量%以下であるこ
とを特徴とする請求項1又は2に記載のエレクトロガス
アーク溶接用フラックス入りワイヤ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP26966298A JP3780444B2 (ja) | 1998-09-24 | 1998-09-24 | エレクトロガスアーク溶接用フラックス入りワイヤ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP26966298A JP3780444B2 (ja) | 1998-09-24 | 1998-09-24 | エレクトロガスアーク溶接用フラックス入りワイヤ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000094185A true JP2000094185A (ja) | 2000-04-04 |
JP3780444B2 JP3780444B2 (ja) | 2006-05-31 |
Family
ID=17475477
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP26966298A Expired - Lifetime JP3780444B2 (ja) | 1998-09-24 | 1998-09-24 | エレクトロガスアーク溶接用フラックス入りワイヤ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3780444B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008087045A (ja) * | 2006-10-02 | 2008-04-17 | Kobe Steel Ltd | エレクトロガスアーク溶接用フラックス入りワイヤ及び2電極エレクトロガスアーク溶接方法 |
CN113787279A (zh) * | 2021-09-01 | 2021-12-14 | 南昌航空大学 | 一种薄规格中Ti高强钢的气体保护焊接工艺 |
-
1998
- 1998-09-24 JP JP26966298A patent/JP3780444B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008087045A (ja) * | 2006-10-02 | 2008-04-17 | Kobe Steel Ltd | エレクトロガスアーク溶接用フラックス入りワイヤ及び2電極エレクトロガスアーク溶接方法 |
CN113787279A (zh) * | 2021-09-01 | 2021-12-14 | 南昌航空大学 | 一种薄规格中Ti高强钢的气体保护焊接工艺 |
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---|---|
JP3780444B2 (ja) | 2006-05-31 |
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