JP2003027161A - アルミめっき鋼板及びアルミ合金板に適したスポット溶接用電極 - Google Patents
アルミめっき鋼板及びアルミ合金板に適したスポット溶接用電極Info
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- JP2003027161A JP2003027161A JP2001208027A JP2001208027A JP2003027161A JP 2003027161 A JP2003027161 A JP 2003027161A JP 2001208027 A JP2001208027 A JP 2001208027A JP 2001208027 A JP2001208027 A JP 2001208027A JP 2003027161 A JP2003027161 A JP 2003027161A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 電極の合金化反応を助長させると共に電極チ
ップ表面の発熱を促して電極の軟化を促進させることに
より、不良ナゲットの発生を抑制して溶接品質の向上を
図るアルミめっき鋼板及びアルミ合金板に適したスポッ
ト溶接用電極を提供すること。 【解決手段】 １の発明は、Ｚｎ（亜鉛）を１〜５重量
％含有し、残部がＣｕ（銅）と不可避的不純物からな
り、電気伝導度が９０％ＩＡＣＳ以下とした。他の発明
は、Ｚｎ（亜鉛）を１〜５重量％含有し、さらにＣｒ、
Ｂｅ、Ｍｇ、Ｚｒ、Ａｌ２Ｏ３の内の１種又は２種以上
を３重量％以下含有し、残部がＣｕと不可避的不純物か
らなり、電気伝導度が９０％ＩＡＣＳ以下とした。
ップ表面の発熱を促して電極の軟化を促進させることに
より、不良ナゲットの発生を抑制して溶接品質の向上を
図るアルミめっき鋼板及びアルミ合金板に適したスポッ
ト溶接用電極を提供すること。 【解決手段】 １の発明は、Ｚｎ（亜鉛）を１〜５重量
％含有し、残部がＣｕ（銅）と不可避的不純物からな
り、電気伝導度が９０％ＩＡＣＳ以下とした。他の発明
は、Ｚｎ（亜鉛）を１〜５重量％含有し、さらにＣｒ、
Ｂｅ、Ｍｇ、Ｚｒ、Ａｌ２Ｏ３の内の１種又は２種以上
を３重量％以下含有し、残部がＣｕと不可避的不純物か
らなり、電気伝導度が９０％ＩＡＣＳ以下とした。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、アルミめっき鋼板
及びアルミ合金板に適したスポット溶接用電極に関す
る。
及びアルミ合金板に適したスポット溶接用電極に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】最近の自動車産業においては、ボデー及
び部品の軽量化や、鉛(Ｐｂ)の使用を抑制して環境負荷
の低減を図るために、アルミめっき鋼板、アルミ(アル
ミニウム)合金板が使用される傾向にあり、それらアル
ミめっき鋼板等については、スポット溶接による接合加
工が行われている。そして、スポット溶接用電極につい
ては、高温時の強度、電気伝導度が高く、コストの低く
なる銅・クロム合金が一般的に使用されている。ところ
が、アルミめっき鋼板やアルミ合金板のスポット溶接に
おいては、電極チップの先端と被溶接板のアルミニウム
とが反応して脆い合金層を形成して当該合金層が剥離す
るために電極チップの寿命が低下するという問題が生ず
る。かかる問題を鑑みて、電極の寿命を向上させるため
の発明提案がいろいろなされている。例えば、特開平７
−９０４２９号公報には、Ｃｒを１.５〜２０重量％含
み、残部をＣｕとし、その結晶粒子の方向を特定した抵
抗溶接材料が開示されている。特開平７−１６６２７４
号公報には、Ａｇを０.０３〜０.５質量％、酸素を０.
００４〜０.１０質量％含み、残部をＣｕとしたアルミ
ニウムの抵抗溶接電極材料が開示されている。また、特
開平１０−２２５７７６号公報には、電極チップの先端
に特定寸法の突起を設けることにより、ナゲットや溶接
強度のバラツキを防止する技術が開示されている。
び部品の軽量化や、鉛(Ｐｂ)の使用を抑制して環境負荷
の低減を図るために、アルミめっき鋼板、アルミ(アル
ミニウム)合金板が使用される傾向にあり、それらアル
ミめっき鋼板等については、スポット溶接による接合加
工が行われている。そして、スポット溶接用電極につい
ては、高温時の強度、電気伝導度が高く、コストの低く
なる銅・クロム合金が一般的に使用されている。ところ
が、アルミめっき鋼板やアルミ合金板のスポット溶接に
おいては、電極チップの先端と被溶接板のアルミニウム
とが反応して脆い合金層を形成して当該合金層が剥離す
るために電極チップの寿命が低下するという問題が生ず
る。かかる問題を鑑みて、電極の寿命を向上させるため
の発明提案がいろいろなされている。例えば、特開平７
−９０４２９号公報には、Ｃｒを１.５〜２０重量％含
み、残部をＣｕとし、その結晶粒子の方向を特定した抵
抗溶接材料が開示されている。特開平７−１６６２７４
号公報には、Ａｇを０.０３〜０.５質量％、酸素を０.
００４〜０.１０質量％含み、残部をＣｕとしたアルミ
ニウムの抵抗溶接電極材料が開示されている。また、特
開平１０−２２５７７６号公報には、電極チップの先端
に特定寸法の突起を設けることにより、ナゲットや溶接
強度のバラツキを防止する技術が開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本件出願人はスポット
溶接によるアルミめっき鋼板の接合技術について鋭意研
究・開発をしているが、アルミめっき鋼板ａを重ねてス
ポット溶接を施す場合の打点初期においては、図４に示
すように、上下方向に配置された電極チップｂの中心か
ら外れた位置にナゲットｎが突発的に発生することが見
られる。このときに電極チップｂと鋼板ａのアルミニウ
ムとの反応により生ずる合金は、電極チップｂの中心か
ら外方に偏った位置に形成されて、図中、ｘで示す箇所
が全く溶融していないために溶接不良となる。そこで、
本件出願人は、亜鉛を添加した電極チップを作成して溶
接時に電極チップの軟化現象を起こさせる実験を試みた
ところ、前記合金が、図１に示すように、電極チップｅ
の中心部に形成されて適正で安定した通電路が確保さ
れ、良好なナゲットｎが得られることが知見された。
溶接によるアルミめっき鋼板の接合技術について鋭意研
究・開発をしているが、アルミめっき鋼板ａを重ねてス
ポット溶接を施す場合の打点初期においては、図４に示
すように、上下方向に配置された電極チップｂの中心か
ら外れた位置にナゲットｎが突発的に発生することが見
られる。このときに電極チップｂと鋼板ａのアルミニウ
ムとの反応により生ずる合金は、電極チップｂの中心か
ら外方に偏った位置に形成されて、図中、ｘで示す箇所
が全く溶融していないために溶接不良となる。そこで、
本件出願人は、亜鉛を添加した電極チップを作成して溶
接時に電極チップの軟化現象を起こさせる実験を試みた
ところ、前記合金が、図１に示すように、電極チップｅ
の中心部に形成されて適正で安定した通電路が確保さ
れ、良好なナゲットｎが得られることが知見された。
【０００４】この発明の目的は、電極の合金化反応を助
長させると共にチップ表面の発熱を促して電極の軟化を
促進させることにより、不良ナゲットの発生を抑制して
溶接品質の向上を図るアルミめっき鋼板及びアルミ合金
板に適したスポット溶接用電極を提供することにある。
長させると共にチップ表面の発熱を促して電極の軟化を
促進させることにより、不良ナゲットの発生を抑制して
溶接品質の向上を図るアルミめっき鋼板及びアルミ合金
板に適したスポット溶接用電極を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に請求項１に記載の発明は、Ｚｎ（亜鉛）を１〜５重量
％含有し、残部がＣｕ（銅）と不可避的不純物からな
り、電気伝導度が９０％ＩＡＣＳ以下であることを特徴
とする。
に請求項１に記載の発明は、Ｚｎ（亜鉛）を１〜５重量
％含有し、残部がＣｕ（銅）と不可避的不純物からな
り、電気伝導度が９０％ＩＡＣＳ以下であることを特徴
とする。
【０００６】同様の目的を達成するために請求項２に記
載の発明は、Ｚｎ（亜鉛）を１〜５重量％含有し、さら
にＣｒ（クロム）、Ｂｅ（ベリリウム）、Ｍｇ（マグネ
シウム）、Ｚｒ（ジルコニウム）、Ａｌ2Ｏ3（アルミ
ナ）の内の１種又は２種以上を３重量％以下含有し、残
部がＣｕと不可避的不純物からなり、電気伝導度が９０
％ＩＡＣＳ以下であることを特徴とするものである。
載の発明は、Ｚｎ（亜鉛）を１〜５重量％含有し、さら
にＣｒ（クロム）、Ｂｅ（ベリリウム）、Ｍｇ（マグネ
シウム）、Ｚｒ（ジルコニウム）、Ａｌ2Ｏ3（アルミ
ナ）の内の１種又は２種以上を３重量％以下含有し、残
部がＣｕと不可避的不純物からなり、電気伝導度が９０
％ＩＡＣＳ以下であることを特徴とするものである。
【０００７】
【発明の作用及び効果】（請求項１の発明）ＣｕにＺｎ
を１〜５重量％含有させることにより、電極の軟化が促
進し均一な合金層を形成して電極の中心部に溶接電流が
集中するため、打点初期における不良ナゲットの発生が
抑制される。
を１〜５重量％含有させることにより、電極の軟化が促
進し均一な合金層を形成して電極の中心部に溶接電流が
集中するため、打点初期における不良ナゲットの発生が
抑制される。
【０００８】（請求項２の発明）Ｚｎのほかに、つぎの
作用・効果を有する元素又は酸化物の内の１種又は２種
以上を３重量％以下含有させている。 Ｃｒ：高温耐熱性 Ｂｅ：強度の向上 Ｍｇ：熱間加工性の向上 Ｚｒ：強度及び耐熱性の向上 Ａｌ2Ｏ3：電極の酸化抑制及び高温後冷却されたときの
硬度の向上
作用・効果を有する元素又は酸化物の内の１種又は２種
以上を３重量％以下含有させている。 Ｃｒ：高温耐熱性 Ｂｅ：強度の向上 Ｍｇ：熱間加工性の向上 Ｚｒ：強度及び耐熱性の向上 Ａｌ2Ｏ3：電極の酸化抑制及び高温後冷却されたときの
硬度の向上
【０００９】このアルミめっき鋼板及びアルミニウム合
金板に適したスポット溶接用電極によれば、主にＺｎを
１〜５重量％含有させて溶接時の電極の軟化を促進させ
ることにより、均一な合金層が形成されて不良ナゲット
の発生を抑制し、溶接品質を向上させることができる。
金板に適したスポット溶接用電極によれば、主にＺｎを
１〜５重量％含有させて溶接時の電極の軟化を促進させ
ることにより、均一な合金層が形成されて不良ナゲット
の発生を抑制し、溶接品質を向上させることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態例を
具体的に説明する。図１は本発明の電極チップを用いた
スポット溶接の打点初期状態を説明する模式図、図２は
本発明例の電極チップにおける打点数とナゲット径の関
係を示すグラフ、図３は比較例の電極チップにおける打
点数とナゲット径の関係を示すグラフである。
具体的に説明する。図１は本発明の電極チップを用いた
スポット溶接の打点初期状態を説明する模式図、図２は
本発明例の電極チップにおける打点数とナゲット径の関
係を示すグラフ、図３は比較例の電極チップにおける打
点数とナゲット径の関係を示すグラフである。
【００１１】本発明例と比較例の下記電極チップを作製
してアルミめっき鋼板を２枚重ねてスポット溶接を施
し、各打点数におけるナゲット径を公知の断面カット法
により測定した。その結果を図２及び図３のグラフに示
す。
してアルミめっき鋼板を２枚重ねてスポット溶接を施
し、各打点数におけるナゲット径を公知の断面カット法
により測定した。その結果を図２及び図３のグラフに示
す。
【００１２】（本発明例）本発明例の電極チップについ
ては、Ｚｎ：３重量％、Ｃｒ：１重量％、残部がＣｕと
不可避的不純物からなる組成のものである。 （溶接条件） 溶接装置：単相交流式抵抗溶接機 加圧力：２００ｋｇｆ 通電時間：１０サイクル 溶接電流：１３０００Ａ 電極チップの形状 上部電極ｅ：外径 １６ｍｍ、先端の曲率半径 Ｒ４０ｍ
ｍ、Ｒ８ｍｍにて面取り、先端中央部 直径６ｍｍ 下部電極ｆ：外径 １６ｍｍ、先端の曲率半径 Ｒ４０ｍ
ｍ、アルミめっき鋼板 板厚 ０.５ｍｍ(上側)×０.８
ｍｍ(下側)
ては、Ｚｎ：３重量％、Ｃｒ：１重量％、残部がＣｕと
不可避的不純物からなる組成のものである。 （溶接条件） 溶接装置：単相交流式抵抗溶接機 加圧力：２００ｋｇｆ 通電時間：１０サイクル 溶接電流：１３０００Ａ 電極チップの形状 上部電極ｅ：外径 １６ｍｍ、先端の曲率半径 Ｒ４０ｍ
ｍ、Ｒ８ｍｍにて面取り、先端中央部 直径６ｍｍ 下部電極ｆ：外径 １６ｍｍ、先端の曲率半径 Ｒ４０ｍ
ｍ、アルミめっき鋼板 板厚 ０.５ｍｍ(上側)×０.８
ｍｍ(下側)
【００１３】（比較例）比較例の電極チップについて
は、Ｃｒ：１重量％、残部がＣｕと不可避的不純物から
なる組成のものである。なお、この電極チップの形状
は、上記本発明例と同一とした。 （溶接条件） 溶接装置：単相交流式抵抗溶接機 加圧力：２００ｋｇｆ 通電時間：１０サイクル 溶接電流：１２０００Ａ アルミめっき鋼板 板厚 ０.５ｍｍ(上側)×０.８ｍｍ
(下側)
は、Ｃｒ：１重量％、残部がＣｕと不可避的不純物から
なる組成のものである。なお、この電極チップの形状
は、上記本発明例と同一とした。 （溶接条件） 溶接装置：単相交流式抵抗溶接機 加圧力：２００ｋｇｆ 通電時間：１０サイクル 溶接電流：１２０００Ａ アルミめっき鋼板 板厚 ０.５ｍｍ(上側)×０.８ｍｍ
(下側)
【００１４】実験の結果、本発明例（図２）では、１７
０打点までナゲット径の値は５ｍｍ〜６ｍｍの範囲にあ
って安定しており、３００打点の３.３ｍｍまで徐々に
移行することが確認された。これに対する比較例（図
３）では、２５打点までナゲット径の値は５ｍｍ〜６ｍ
ｍの範囲にあるが、それ以降の１８０打点あたりまで大
きなバラツキを生じた。このことから、本発明例の電極
チップは、打点数が増加してもナゲットの大きさがほぼ
一定で安定しており、溶接品質が良好であると言える。
０打点までナゲット径の値は５ｍｍ〜６ｍｍの範囲にあ
って安定しており、３００打点の３.３ｍｍまで徐々に
移行することが確認された。これに対する比較例（図
３）では、２５打点までナゲット径の値は５ｍｍ〜６ｍ
ｍの範囲にあるが、それ以降の１８０打点あたりまで大
きなバラツキを生じた。このことから、本発明例の電極
チップは、打点数が増加してもナゲットの大きさがほぼ
一定で安定しており、溶接品質が良好であると言える。
【図１】本発明の電極チップを用いたスポット溶接の打
点初期状態を説明する模式図
点初期状態を説明する模式図
【図２】本発明例の電極チップにおける打点数とナゲッ
ト径の関係を示すグラフ
ト径の関係を示すグラフ
【図３】比較例の電極チップにおける打点数とナゲット
径の関係を示すグラフ
径の関係を示すグラフ
【図４】従来の電極チップを用いたスポット溶接の打点
初期状態における不具合を説明する模式図
初期状態における不具合を説明する模式図
ａ→アルミめっき鋼板
ｅ、ｆ→電極チップ（電極）
ｎ→ナゲット
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１４年８月２６日（２００２．８．２
６）
６）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００８】（請求項２の発明）Ｚｎのほかに、つぎの
作用・効果を有する元素又は酸化物の内の1種又は２種
以上を３重量％以下含有させている。 Ｃｒ：高温耐熱性 Ｂｅ：強度の向上 Ｍｇ：熱間加工性の向上 Ｚｒ：強度及び耐熱性の向上 Ａｌ２Ｏ３：高温後冷却されたときの硬度の向上
作用・効果を有する元素又は酸化物の内の1種又は２種
以上を３重量％以下含有させている。 Ｃｒ：高温耐熱性 Ｂｅ：強度の向上 Ｍｇ：熱間加工性の向上 Ｚｒ：強度及び耐熱性の向上 Ａｌ２Ｏ３：高温後冷却されたときの硬度の向上
Claims (2)
- 【請求項１】 Ｚｎを１〜５重量％含有し、残部がＣｕ
と不可避的不純物からなり、電気伝導度が９０％ＩＡＣ
Ｓ以下であることを特徴とするアルミめっき鋼板及びア
ルミ合金板に適したスポット溶接用電極。 - 【請求項２】 Ｚｎを１〜５重量％含有し、さらにＣ
ｒ、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｚｒ、Ａｌ2Ｏ3の内の１種又は２種以
上を３重量％以下含有し、残部がＣｕと不可避的不純物
からなり、電気伝導度が９０％ＩＡＣＳ以下であること
を特徴とするアルミめっき鋼板及びアルミ合金板に適し
たスポット溶接用電極。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001208027A JP2003027161A (ja) | 2001-07-09 | 2001-07-09 | アルミめっき鋼板及びアルミ合金板に適したスポット溶接用電極 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001208027A JP2003027161A (ja) | 2001-07-09 | 2001-07-09 | アルミめっき鋼板及びアルミ合金板に適したスポット溶接用電極 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003027161A true JP2003027161A (ja) | 2003-01-29 |
Family
ID=19043921
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001208027A Pending JP2003027161A (ja) | 2001-07-09 | 2001-07-09 | アルミめっき鋼板及びアルミ合金板に適したスポット溶接用電極 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003027161A (ja) |
-
2001
- 2001-07-09 JP JP2001208027A patent/JP2003027161A/ja active Pending
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20040423 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060516 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20060926 |