JP2004050235A

JP2004050235A - めっきなし溶接ワイヤとその製造方法

Info

Publication number: JP2004050235A
Application number: JP2002211558A
Authority: JP
Inventors: Bunji Naito; 内藤　聞治; Koji Suzuki; 鈴木　孝司; Hiroki Hirai; 平井　宏樹
Original assignee: Daido Steel Co Ltd
Current assignee: Daido Steel Co Ltd
Priority date: 2002-07-19
Filing date: 2002-07-19
Publication date: 2004-02-19

Abstract

【課題】防錆性と送給性に優れためっきなし溶接ワイヤとその製造方法を提供する。
【解決手段】表面に、互いに隣接して長手方向に伸びる凸部と凹部が形成されているめっきなし線材を基材とするめっきなし溶接ワイヤであって、これは、鋼材を熱間圧延して線材とし、前記線材に酸洗処理を行ってその表面を粗化面とし、前記粗化面に防錆剤を塗布し、ついで、伸線処理を行ったのち、潤滑剤を塗布しながらコイリングして製造される。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はめっきなし溶接ワイヤとその製造方法に関し、更に詳しくは、基材がめっきなし線材であるにもかかわらず防錆性が優れ、同時に基材表面が後述する表面状態になっているので潤滑剤の保持能が優れているめっきなし溶接ワイヤと、それを製造する新規な方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近の溶接現場では、半自動化溶接または自動化溶接のシステムが導入されているが、そのシステムでは、長尺なコンジットチューブを介して溶接ワイヤが送給される。
【０００３】
その場合、コンジットチューブ内における送給性を高めるために、冷間圧延でワイヤを製造したのち、その表面に突起や凹凸を形成したり、更にはその凹凸で潤滑剤を保持することにより、コンジットチューブ内での摩擦を低減する方法が提案され、また、ワイヤ表面への凹凸形成に関しては、冷間圧延後のワイヤに、例えばブラッシング、ショットブラスト、ローラダイス加工などの方法で粗面化する方法も提案されている（特開平７−２２３０８７号公報、特開平７−３２８７８９号公報、および特開平８−１９７２７８号公報を参照）。
【０００４】
また、溶接ワイヤは、その防錆性と通電性を確保するために、通常、軟鋼から成るワイヤ基材の表面にＣｕめっきが施されている。
しかしながら、Ｃｕめっきが施されている溶接ワイヤは、溶接時に、Ｃｕヒュームが発生するなどして、環境や溶接作業者などへの影響が問題視されはじめている。
【０００５】
このようなことから最近では、めっきなしワイヤへの注目が集まっている。
めっきなしワイヤに対する防錆性の確保に関しては、ワイヤ表面に、例えばポリビニルアルコールを塗布することが提案されている（特開平１２−３１７６７９号公報を参照）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した機械加工によるワイヤ表面への凹凸形成は、形成される凹凸の程度が必ずしも大きくないので、潤滑剤の保持能が小さく、そのため充分に満足のいく送給性が確保されないという問題がある。
【０００７】
また、防錆を目的としてワイヤ表面にポリビニルアルコールを塗布すると、このポリビニルアルコールは水溶性高分子であるため、例えばワイヤの保管時に、大気中の水分を吸湿して逆にワイヤ表面の発錆を促すという問題が生じてくる。
【０００８】
本発明は、従来の溶接ワイヤにおける上記したような問題を解決し、潤滑剤の保持能が優れているためその送給性が良好で、また発錆も起こしづらい新規なめっきなし溶接ワイヤと、その製造方法の提供を目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するために、本発明においては、表面に、互いに隣接して長手方向に伸びる凸部と凹部が形成されているめっきなし線材を基材とすることを特徴とするめっきなし溶接ワイヤが提供される。
【００１０】
好ましくは、前記凹部の幅が０．５〜１００μｍ、深さが０．５〜１００μｍであり、かつ、幅／深さの値が１以下であり、前記基材の表面に、けい酸カリウムを主成分とする防錆剤が付着しており、更に、前記基材の表面には、潤滑剤が付着しているめっきなし溶接ワイヤが提供される。
【００１１】
また、本発明においては、鋼材を熱間圧延して線材とし、前記線材に酸洗処理を行ってその表面を粗化面とし、前記粗化面に防錆剤を塗布し、ついで、伸線処理を行ったのち、潤滑剤を塗布しながらコイリングすることを特徴とするめっきなし溶接ワイヤの製造方法が提供される。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明のめっきなしワイヤは、ワイヤ基材の表面に防錆剤と潤滑剤が付着した状態で実使用されることは、従来のめっきなしワイヤと同じである。
しかしながら、本発明のめっきなしワイヤは、基材の表面が後述するように特異な凹凸状態になっていることを最大の特徴とする。
【００１３】
すなわち、基材の表面には、互いに隣接して、基材の長手方向に伸びる凸部と凹部が形成されている。
したがって、ある長さの凸部の隣りには、ある長さの凹部が存在し、その凹部の隣には、ある長さの凸部が存在するという態様で、基材の周方向には、交互に、ある長さの凸部と凹部が形成されている。
【００１４】
この表面状態の１例を図１と図２に示す。
図１は、本発明のワイヤにおける基材表面の走査電顕写真であり、図２は基材断面の写真である。
【００１５】
まず、図１から明らかなように、凸部（白い部分）が長手方向（図１の横方向）に延び、それに沿う状態で凹部（黒い部分）も長手方向に延び、両者は互いに隣接して基材の周方向（図１の縦方向）に配列している。
【００１６】
この状態は、図２から更に明瞭に知覚することができる。すなわち、図２から明らかなように、基材の表面の周方向（図２の横方向）には、凸部と凹部が交互に配列している。
【００１７】
そして、本発明のワイヤはこの基材の表面の全体に、防錆剤と潤滑剤が付着しているのであるが、その場合、上記した長手方向に延びる凹部の中に、防錆剤や潤滑剤、とりわけ潤滑剤が充填・確保された状態になるため、ワイヤがコンジットチューブ内に送給されるときに、その長手方向の摩擦は低減して優れた送給性を示すようになる。
【００１８】
この凹部の幅が広すぎると潤滑剤の保持能は低下し、またあまりに深い凹部の場合は潤滑剤の保持能は良好であるとはいえ、基材にいわば深いノッチが形成されているような状態となるため、ワイヤの送給時に切断事故などが起こりやすくなる。
【００１９】
このようなことから、凹部は、その幅が０．５〜１００μｍ、その深さが０．５〜１００μｍで、かつ幅／深さの値が１以下であることが好ましい。
このような凹凸状態であると、基材の表面には、０．１〜２．０ｇ／１０ｋｇワイヤの潤滑剤を付着・確保することができるので、ワイヤの送給性は良好になる。
【００２０】
更に好ましくは、幅１〜１０μｍ、深さ１〜２０μｍ、幅／深さの値０．５以下である。
本発明のワイヤは次のようにして製造される。
【００２１】
（１）まず、所定鋼種（通常は軟鋼）の鋼材を熱間圧延して、所定線径の線材を製造する。そして、得られた線材を焼鈍して熱間圧延による蓄積歪みを解放する。
【００２２】
（２）ついで、線材に対し酸洗処理を施し、圧延で発生したスケールの除去と同時に、線材の表面を粗化面にする。この時点では、線材表面は、酸洗によって溶解除去される成分の微小痕跡が無数に分布した比較的滑らかな粗化面になっている。
【００２３】
なお、酸洗処理に用いる処理液としては、線材の鋼種に応じて、酸洗処理により線材表面に上記微小痕跡を発生させるような処理液を選定することが好ましい。その場合の微小痕跡の大きさは、後述する伸線処理時に当該微小痕跡が伸線方向に引き延ばされて溝状形状をした凹部に変化したときに、その凹部の形状が前記した形状になるように設定されることが好ましい。
【００２４】
したがって、そのような観点から、酸洗処理液の種類、酸洗の条件などを設定することが好ましい。
（３）ついで、酸洗処理後の線材表面には、ただちに防錆剤を塗布する。防錆剤としては、けい酸カリウムを主成分とする防錆剤（液状）が好適である。
【００２５】
（４）防錆剤が塗布された線材は、次に、伸線処理が施され、所定線径のワイヤ基材に加工される。
この伸線処理時に、前記した微小痕跡が長手方向へ延伸することにより、図１と図２で示したような凸部と凹部が形成され、またそれらの全体表面には引き延ばされた状態で防錆剤が付着する。
【００２６】
（５）そして最後に、得られた基材の表面に潤滑剤を塗布しながらコイリングして目的とするワイヤが製造される。
【００２７】
【実施例】
実施例１〜７，比較例
鋼種ＪＩＳ　Ｚ３３１２　ＹＧＷ１６の鋼材を熱間圧延して線径が８ｍｍの線材にした。
【００２８】
ついで、この線材を冷間圧延して線径３．３ｍｍの線材にしたのち、温度６５０〜７５０℃で焼鈍した。
得られた線材に次のような酸洗処理を行った。すなわち、濃度８〜１５％、温度６０〜７０℃の硫酸中に５分間浸漬したのち水洗し、ついで、濃度４０％以下、温度２５〜４０℃の塩化第２鉄水溶液中に１０分間浸漬したのち再び水洗し、更に、濃度６〜１４％の硫酸と濃度０．１〜２％の過酸化水素水の混合溶液（常温、混合比２０：１）の中に１分間浸漬したのち水洗し、最後に苛性ソーダ溶液中に浸漬して中和処理を行った。
【００２９】
ついで、酸洗処理後のワイヤ基材に対しては、直ちに、けい酸カリウムを主成分とする水溶性防錆剤を塗布したのち伸線工程に移送して伸線処理を行い、線径１．２ｍｍのワイヤ基材を製造した。防錆剤の塗布量は、基材１０ｋｇ当たり０．１〜０．５ｇとなるように制御した。
【００３０】
そして最後に、潤滑剤を塗布しながらコイリングしてめっきなしワイヤを製造した。なお、潤滑剤の塗布量は基材１０ｋｇ当たり０．１〜２．０ｇとなるように制御した。
【００３１】
上記した酸洗処理後におけるワイヤ基材を一部採取し、その表面と断面の走査電顕写真を撮り、表面における凸部と凹部を観察した。
図１と図２で示したような表面形状になっていることが確認された。そして、凹部の幅は０．５〜１００μｍの範囲内にあり、凹部の深さは０．５〜１００μｍの範囲内にあり、そして幅／深さの値は０．１〜１．０の範囲内にあった。
【００３２】
このめっきなしワイヤにつき、下記の仕様で防錆性、滑り性、そして溶接作業性を調べた。
防錆性：ワイヤの一部を長手方向に切断して試料とし、この試料を、相対湿度９８％、温度５０℃の高温、高湿雰囲気中に２４時間放置し、そのときの発錆の有無を目視観察。
【００３３】
滑り性：上記した試料の腹部に圧子を接触させ、圧子から２ｋｇ重の垂直な一定荷重をかけた状態で、試料をその長手方向に往復動（摺動）させるバウデン試験を行い、摩擦係数が０．５以上の値を示すまでの往復動の回数を計測。この値が多いほど滑り性が良好である。なお、回数は３００回で打切りとした。
【００３４】
溶接作業性：長時間溶接後（５０ビード）のアーク安定性とスパッタ状況につき官能評価。５：優、３：良、１：劣、４：優と良の中間、２：良と劣の中間で表示。
【００３５】
比較のために、冷間圧延後の線材に対してＣｕめっきを施したのち、伸線と潤滑剤塗布を行って従来のＣｕめっきワイヤを製造した。このＣｕめっきワイヤに関しても、実施例と同様の評価試験を行い、その結果も表１に併記した。
【００３６】
【表１】

【００３７】
表１から明らかなように、実施例のめっきなしワイヤは、従来のＣｕめっきワイヤに比べても遜色のない性能を備えていて、その防錆性、溶接作業性が優れている。
なお、基材としてＪＩＳ　ＹＧＷ１１，１２，１３，１４，１５，１７，１８を用いて製造したワイヤにおいても、実施例と同様の効果が認められた。
【００３８】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明のめっきなしワイヤは、充分な防錆性を備え、また潤滑剤の保持能も優れていて送給性（溶接作業性）も良好である。とくに潤滑剤の保持性に優れているのは、本発明のめっきなしワイヤの基材の表面に当該基材の長手方向に延びる凹凸が互いに隣接して形成されているからである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のめっきなしワイヤにおける基材の長手方向に配向する凹凸組織を示す顕微鏡写真である。
【図２】本発明のめっきなしワイヤにおける基材の断面における凹凸組織を示す顕微鏡写真である。

Claims

表面に、互いに隣接して長手方向に伸びる凸部と凹部が形成されているめっきなし線材を基材とすることを特徴とするめっきなし溶接ワイヤ。
前記凹部の幅が０．５〜１００μｍ、深さが０．５〜１００μｍであり、かつ、幅／深さの値が１以下である請求項１のめっきなし溶接ワイヤ。
前記基材の表面に、けい酸カリウムを主成分とする防錆剤が付着している請求項１または２のめっきなし溶接ワイヤ。
更に、前記基材の表面には、潤滑剤が付着している請求項３のめっきなし溶接ワイヤ。
鋼材を熱間圧延して線材とし、前記線材に酸洗処理を行ってその表面を粗化面とし、前記粗化面に防錆剤を塗布し、ついで、伸線処理を行ったのち、潤滑剤を塗布しながらコイリングすることを特徴とするめっきなし溶接ワイヤの製造方法。