JP2910248B2 - 溶接用ステンレスワイヤ - Google Patents

溶接用ステンレスワイヤ

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、溶接用ステンレスワ
イヤに関するものである。さらに詳しくは、この発明
は、溶接作業性に優れ、しかも溶接部の疲労強度と耐食
性の向上が可能な、ガスシールド溶接用のステンレスワ
イヤに関するものである。
【0002】
【従来の技術とその課題】従来より、ステンレス鋼相互
の、あるいはステンレス鋼と鋼との溶接部には、たとえ
ば自動車用排ガスシステムの場合のように耐食性、耐熱
性、耐疲労性等の諸特性が要求されることが多いため、
アルゴンガスや二酸化炭素等の不活性ガスによってシー
ルドしてステンレスワイヤを用いて溶接するMIG溶接
等によって溶接が施されてきている。
【0003】そしてこのようなガスシールド溶接のため
のステンレスワイヤについても各種の改善、工夫が加え
られてきており、たとえばこの発明の出願人によって
も、溶接時のスパッタリングの抑制やブローホールの防
止を図って溶接性を向上させるために、ステンレスワイ
ヤの表面に銅メッキを施し、さらにその表面に潤滑油を
塗布したワイヤ(特開昭55−147498 号)や、
アークスタート性を改善し、スパッタリングの発生を減
らして溶接性を改善するために、ステンレスワイヤの表
面に銅メッキ、または銅とニッケルとの合金メッキを施
したもの(特願平2-150181号)が提案されてもいる。
【0004】しかしながら、これらの提案によって溶接
性の改善がみられたものの、依然として解決すべき課題
が残されているのが実情であった。すなわち、ステンレ
スワイヤの表面に銅メッキ、あるいは銅・ニッケル合金
メッキを施したものは、銅メッキ層の存在によって高い
導電性が得られ溶接性の改善がみられるものの、ステン
レスワイヤにメッキ被覆した銅には剥離が生じやすく、
特に伸線加工ではこの剥離が避けられなかった。このた
め、溶接性の向上にはおのずと限界があった。
【0005】銅・ニッケル合金メッキのように、ニッケ
ルの添加によってこの剥離性は若干改善することができ
るものの、どうしてもその剥離を抑止することができ
ず、また、ニッケルメッキだけにする場合には導電性に
劣り、かつ伸線加工性も劣るという問題があった。この
ため、従来のメッキ被覆ステンレスワイヤでは溶接性の
向上には限界があった。
【0006】しかもまた、これらの従来のステンレスワ
イヤの場合には、銅メッキ、銅・ニッケル合金メッキを
施してあっても、たとえば図1に示したように、軟鋼を
使用する場合に比べて粘性が高いために溶接金属ビード
(1)の余盛角(θ)が滑めらかでなく、ビード余盛高
さ(h)が高くなりやすい。このため、ビード(1)に
よる継手付近の疲労強度が劣るという問題があった。ま
た、ビード(1)の溶込み深さ(d)も深くなりやすい
ため、ワイヤ合金の希釈率が高まり、Cr濃度の低下に
よって腐食されやすいという欠点があった。
【0007】このため、ビード(1)の余盛角(θ)を
滑めらかにし、かつ、溶込み深さ(d)を浅くするとい
う、その形状の改善によって継手の疲労強度や耐食性を
向上させることが大きな課題となっていた。この発明
は、以上の通りの事情に鑑みてなされたものであり、従
来のステンレスワイヤの欠点を改善し、溶接性をさらに
向上し、しかもビード形状の改善によって疲労強度や耐
食性を向上させることが可能な新しい溶接用ステンレス
ワイヤを提供することを目的としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】この発明は、上記の課題
を解決するものとして、ステンレス鋼製ワイヤの表面
に、Ni層、Cu層を順次被覆してなることを特徴とす
る溶接用ステンレスワイヤを提供する。また、この発明
は、被覆後に伸線加工し、たとえば被覆後のNi層およ
びCu層の合計厚みを0.1 〜6μmとすること、さらに
は、Ni層とCu層との厚さの比がNi/(Ni+C
u)≦3/4 とすることを好ましい態様としてもいる。
【0009】添付した図面の図2に沿って説明すると、
この発明の溶接用ステンレスワイヤ(2)は、ステンレ
ス鋼製ワイヤ(3)の表面にまずNi層(4)を被覆
し、さらにこのNi層(4)の上にCu層(5)を被覆
している。このNi層(4)およびCu層(5)の被覆
は、いわゆる電解メッキ、溶融メッキ等のメッキによっ
て施してもよいし、気相蒸着被覆として形成してもよ
い。
【0010】たとえばこの図2に示した通りの被覆構成
とすることにより、ステンレスワイヤ(3)とNi層
(4)との密着性は著しく増大し、またこのNi層
(4)とCu層(5)との密着性も良好となる。このた
め、従来の溶接ステンレスワイヤのように、ステンレス
ワイヤに銅や、銅・ニッケル合金をメッキ被覆した場合
の被覆層の剥離という問題は発生せず、溶接作業中のト
ラブルも生じない。このため、スパッタリング、ブロー
ホール生成も効果的に抑止される。
【0011】また、Ni層(4)表面へのCu層(5)
の被覆によって通電性も良好となり、アークスタート性
も優れたものとなる。このようなステンレスワイヤの溶
接性の改善は、従来の銅メッキ、あるいは銅・ニッケル
合金メッキを施したステンレスワイヤからは全く予想し
えなかったことである。
【0012】しかもまた、上記の通りのこの発明のステ
ンレスワイヤの場合には、図1に示した溶接部の余盛角
(θ)が滑らかになり、余盛高さ(h)も低くなるの
で、応力集中が減り、溶接部、すなわちビード(1)両
側の疲労強度が向上する。そして、ビード(1)の母材
への溶込み深さ(d)も浅くなるので、希釈によって生
じるビード(1)中のCr濃度低下も抑えられ、溶接
部、すなわちビード(1)そのものの耐食性が向上す
る。
【0013】このような疲労強度、耐食性の向上は、ス
テンレス鋼相互の、またはステンレス鋼と鋼との溶接部
全体の耐久性を著しく向上させる。以上の通りのこの発
明の溶接用ステンレスワイヤ(2)については、適宜に
伸線加工して溶接に供するが、この場合のNi層(4)
およびCu層(5)の厚みとしては前記した通り、その
合計厚みとして0.1 〜6μmとすることが好ましく、さ
らにはその両者の厚みの比を、Ni/(Ni+Cu)≦
3/4 とするのが好ましい。もちろんこのような範囲は臨
界的なものでなく、この発明の特徴的好例として規定さ
れるものである。
【0014】ガスシールド溶接については、アルゴンガ
ス、ヘリウムガス、CO2 ガス等の不活性ガスによって
シールドすることができ、たとえばアルゴンガスに1〜
5%O2 、30%以下のCO2 、あるいは3%以下のO
2 および20%以下のCO2 等の混合ガスとして併用し
てもよい。以下、実施例を示し、さらに詳しくこの発明
について説明する。
【0015】
【実施例】実施例1〜5 ステンレス鋼製ワイヤ(SUS430)の表面に電気メ
ッキによりNiおよびCuを順次被覆し、伸線加工によ
って溶接用ワイヤとした。被覆層の厚みを相違させ、剥
離の有無、通電性、アークスタート性、スパッタリング
の有無等について、従来のステンレスワイヤと比較しつ
つ評価した。
【0016】溶接は、シールドガスとしてアルゴンおよ
び5%O2 を用い、溶接電流140A、アーク電圧19
V、溶接速度50cm/分の条件下のパルスMIG法によ
り行った。その結果を表1に示した。この発明の溶接用
ステンレスワイヤの優れた特性が確認された。
【0017】
【表1】
【0018】実施例6 図1(a)に示した突合わせ溶接を行い、得られた継手
について軸力片振り疲労強度試験を行った。試料として
は、母材にSUS430を用い、ワイヤとしては、フェ
ライト系JIS Y−430に表2に示した通りの各種
厚みの被覆を形成したものを使用した。母材の厚みは6
mmとした。
【0019】溶接は、シールドガスとしてアルゴンおよ
び5%O2 を用い、溶接電流140 A、アーク電圧19
V、溶接速度50cm/分の条件で、パルスMIG法によ
って行った。この時のビード余盛角度(θ)と200 万回
の疲れ強さ(疲れ限度)を評価した。その結果も表2に
示した。
【0020】この発明のワイヤにおいては、層厚みがN
i/(Ni+Cu)≦3/4 の場合に、余盛角度(θ)が
大きく、ビードの止端角が滑らかになり、疲労強度が向
上することが確認された。 実施例7 実施例6と同様に、母材として6mm厚のSUS304を
用い、またワイヤにはJISオーステナイト系JIS
Y−309に各種厚みのNiおよびCuメッキを施した
ものを使用した。
【0021】溶接は、溶接電流200 A、アーク電圧22
V、溶接速度100cm /分の条件下に、パルスMIG法に
より行った。シールドガスは、アルゴンと5%O2 を使
用した。実施例6と同様にして、余盛角度(θ)と疲れ
限度(Kgf/mm2 )を評価し、この発明のステンレスワイ
ヤの優れた特性を確認した。その結果を表3に示した。
【0022】
【表2】
【0023】
【表3】
【0024】実施例8 図1(b)と同様にして、重ねすみ厚溶接を用い、継手
部で、336 時間(14日間)の塩水の噴霧試験(JIS
Z 2371)を行った。母材としては、2mm厚のS
US410Lを、また、ステンレスワイヤとしては、フ
ェライト系JIS Y−430に、表4に示した各種厚
みのNiおよびCuメッキを施したものを使用した。厚
みは実施例6〜7と同様に、伸線加工後のものを示して
いる。
【0025】溶接は、電流140 A、アーク電圧19V、
溶接速度50cm/分の条件で、パルスMIG法により行
った。シールドガスは、アルゴンおよび5%O2 を用い
た。この時の、ビードの溶込み深さ(d)と、耐食性を
評価し、その結果も表4に示した。この発明のワイヤの
場合、溶込み深さ(d)が浅く、耐食性に優れているこ
とが確認された。
【0026】実施例9 実施例8と同様にして、溶込み深さ(d)と、耐食性
を、母材として、2mm厚のSUS410Lに、オーステ
ナイト系JIS Y−309のワイヤにNiおよびCu
メッキを施したものを用いて溶接した場合について評価
した。この時の溶接は、電流200 A、アーク電圧22
V、溶接速度100cm /分において、アルゴンと5%O2
のシールドガスを用いて行った。
【0027】耐食性等の結果を表5に示した。実施例8
と同様にして、優れた耐食性が確認された。
【0028】
【表4】
【0029】
【表5】
【0030】実施例10 実施例8〜9と同様にしてフェライト系JIS Y−4
30およびオーステナイト系JIS Y−309のステ
ンレスワイヤに各種厚み比のNiおよびCuメッキを施
した溶接ワイヤを用いて溶接し、余盛角度(θ)、疲れ
限度(Kgf/mm2 )、溶込み深さ(d)および耐食性を評
価した。
【0031】その結果を示したものが表6である。Ni
/(Ni+Cu)≦3/4 の厚み比の場合に、疲れ強度お
よび耐食性が著しく向上することが確認された。
【0032】
【表6】
【0033】
【発明の効果】以上詳しく説明した通り、この発明の溶
接ワイヤにより、被覆層の剥離はなく、溶接性に優れ、
しかも溶接部の疲れ強度、耐食性を著しく向上させるこ
とのできるガスシールド溶接が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)(b)は、各々、突合わせ溶接と、重ね
すみ肉溶接の溶接継手部を示した拡大断面図である。
【図2】この発明の溶接ワイヤを例示した側面・断面図
である。
【符号の説明】
1 ビード 2 溶接ワイヤ 3 ステンレス鋼製ワイヤ 4 Ni層 5 Cu層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B23K 35/02 B23K 35/30 B23K 35/40

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ステンレス鋼製ワイヤの表面に、Ni
    層、Cu層を順次被覆してなることを特徴とする溶接用
    ステンレスワイヤ。
  2. 【請求項2】 被覆後に伸線加工してなる請求項1の溶
    接用ステンレスワイヤ。
  3. 【請求項3】 伸線後のNiおよびCuの被覆層の合計
    厚みが0.1 〜6μmである請求項2の溶接用ステンレス
    ワイヤ。
  4. 【請求項4】 Ni層とCu層との厚みの比が、Ni/
    (Ni+Cu)≦3/4 である請求項1,2または3の溶
    接用ステンレスワイヤ。
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