JP7006576B2 - ガスシールドアーク溶接用ソリッドワイヤ - Google Patents

Description

本発明は、ガスシールドアーク溶接用ソリッドワイヤに関する。

ガスシールドアーク溶接は、様々な分野で広く用いられており、例えば、自動車分野では足廻り部材などの溶接に用いられている。
鋼部材に対し、ソリッドワイヤを用いたガスシールドアーク溶接を行うと、シールドガス中の酸化性ガスに含まれる酸素が鋼材やワイヤに含まれるＳｉやＭｎなどの元素と反応し、Ｓｉ酸化物やＭｎ酸化物を主体とするＳｉ，Ｍｎ系スラグが生成する。その結果、溶融凝固部である溶接ビードの表面にＳｉ，Ｍｎ系スラグが多く残存するようになる。

ところで、自動車の足廻り部材など、耐食性が要求される部材では、溶接組み立て後に電着塗装が施される。この電着塗装を行う際に、溶接ビードの表面にＳｉ，Ｍｎ系スラグが残存していると、その部分の電着塗装性が悪くなる。その結果、Ｓｉ，Ｍｎ系スラグの残存箇所の耐食性が低下する。ここで、電着塗装性とは、電着塗装処理後に塗装がされなかった部位（電着塗装不良部位）の面積により評価される特性をいう。

Ｓｉ，Ｍｎ系スラグの残存箇所で電着塗装性が低下する理由は、絶縁体であるＳｉ酸化物やＭｎ酸化物が電着塗装時に通電されず、塗装が溶接部の全面に付着しないためである。
Ｓｉ，Ｍｎ系スラグは溶接部の脱酸過程の副産物であり、また、ソリッドワイヤに含まれるＳｉ及びＭｎは溶接金属の強度を確保したり、溶接ビード形状を安定化させる効果もあるため、ソリッドワイヤ等を用いたガスシールドアーク溶接では、このＳｉ，Ｍｎ系スラグを発生させないようにすることは難しい。その結果、電着塗装した部材でも溶接部の腐食を防ぐことは困難であった。

そのため、自動車の足回り部材などの設計においては、腐食による減肉を考慮した板厚設計がなされており、これが高張力鋼材の薄板化に対する障害になっている。

このような問題に対し、特許文献１では、ソリッドワイヤ中のＡｌ含有量を制御することにより溶接ビード上のスラグの面積率を減少させ、電着塗装性を改善する対策が提案されている。また、特許文献２には、Ｓｉ含有量が０．１０％未満に制御されたパルスＭＡＧ溶接用ソリッドワイヤが提案されている。特許文献２には、このようなソリッドワイヤにより、薄鋼板の溶接におけるスパッタ発生量が少なく、溶接部材とのなじみが良好で、平坦かつ幅広なビード形状を得ることが可能であることが記載されている。

特許第５６５２５７４号公報 特許第５０３７３６９号公報

しかしながら、特許文献１の技術では、例えばＳｉ含有量やＭｎ含有量が高い鋼部材を溶接する場合には、特に溶接ビードの止端部に沿ってＳｉ，Ｍｎ系スラグが筋状に発生することがあり、電着塗装不良の対策としては不十分であった。
また、溶接部におけるＳｉ含有量やＭｎ含有量が低くなるように鋼部材とソリッドワイヤの成分設計を行った場合には、電着塗装不良の問題点は解消されるものの、溶接部の引張強さを確保できなくなり、また、脱酸不足に起因するブローホールによる内部欠陥が生じる虞もあった。
また、特許文献２に記載のワイヤを用いると、ワイヤのＳｉ量の低下によるスラグ量の減少効果が得られるが、本ワイヤを用いても特許文献１と同様にＳｉ含有量やＭｎ含有量が高い鋼部材に対しては電着塗装不良の対策としては不十分であった。そもそも特許文献２では溶接部の塗装性に対する効果が検証されておらず、Ｓｉ以外のワイヤ成分の効果が不明である。

本発明は、上述の実情に鑑みてなされたものであり、電着塗装性及び機械特性に優れた溶接部を形成することが可能なガスシールドアーク溶接用ソリッドワイヤを提供することを課題とする。

本発明の具体的方法は以下のとおりである。

［１］本発明の第一の態様は、ワイヤ全質量に対する質量％で、Ｃ：０．０２～０．１５％、Ｓｉ：０超～０．１８％、Ｍｎ：０．３％以上２．１％未満、Ｔｉ：０．０５～０．２８％、Ａｌ：０．００１～０．３０％、Ｐ：０超～０．０１５％、Ｓ：０超～０．０３０％、Ｓｂ：０～０．１０％、Ｃｕ：０～０．５０％、Ｃｒ：０～１．５％、Ｎｂ：０～０．３％、Ｖ：０～０．３％、Ｍｏ：０～１．０％、Ｎｉ：０～３．０％、Ｂ：０～０．０１０％であり、残部が鉄および不純物からなり、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｔｉ、Ａｌが下記（１）式、（２）式及び（５）式を満たすガスシールドアーク溶接用ソリッドワイヤである。
Ｓｉ×Ｍｎ≦０．３０・・・（１）式
（Ｓｉ＋Ｍｎ/５）／（Ｔｉ＋Ａｌ）≦３．０・・・（２）式
Ｍｎ≦－５．７Ｓｉ＋２．１・・・（５）式
ただし、（１）式、（２）式及び（５）式における元素記号は、各元素の含有量（質量％）である。
［２］上記［１］に記載のソリッドワイヤは、Ｍｎ含有量が１．０％以上２．１％未満であってもよい。
［３］上記［１］又は［２］に記載のソリッドワイヤは、Ａｌ含有量が０．０１～０．１４％であってもよい。
［４］上記［１］～［３］のいずれか一項に記載のソリッドワイヤは、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｓ、Ｓｂが下記（３）式及び（４）式を満たしてもよい。
０．０１２≦４×Ｓ＋Ｓｂ≦０．１２０・・・（３）式
（Ｓｉ＋Ｍｎ/５）／（（Ｔｉ＋Ａｌ）×（４×Ｓ＋Ｓｂ））≦２２０・・・（４）式
ただし、（３）式及び（４）式における元素記号は、各元素の含有量（質量％）である。

［５］上記［１］～［４］のいずれか一項に記載のソリッドワイヤは、Ｓｉ含有量が０．０９％以下であってもよい。

本発明に係るガスシールドアーク溶接用ソリッドワイヤによれば、成分組成が適切に制御されていることにより、電着塗装性及び機械特性（引張強さや伸び等）に優れた溶接部を形成することが可能となる。

本発明者等は、上記課題を解決するための方策について鋭意検討し、下記の知見を得た。
（Ａ）ソリッドワイヤのＳｉ量を極力低下させ、Ｓｉ系スラグの生成を抑制することで電着塗装性の改善が可能となる。Ｓｉの少ない成分系ではＭｎスラグによる電着塗装性の劣化の程度は小さい。
（Ｂ）ソリッドワイヤのＴｉ含有量を適正範囲に制御することにより、溶接ビードの表面に導電性のＴｉ系スラグが生成するため、電着塗装性が向上する。
（Ｃ）ソリッドワイヤのＴｉ含有量とＡｌ含有量を適正範囲に制御することにより、絶縁性のＳｉ，Ｍｎ系スラグの生成が抑制されるため、電着塗装性が向上する。
（Ｄ）これらの制御に加えて、ソリッドワイヤのＳ含有量とＳｂ含有量を適正範囲に制御することにより、溶融池の表面張力が増加して溶接池に内向き対流が発生し、溶接ビードの止端部へのＳｉ，Ｍｎ系スラグの残存が防止されるため、電着塗装性が更に向上する。
（Ｅ）更に、亜鉛めっき鋼板を母材鋼板としてソリッドワイヤによるガスシールドアーク溶接を行う場合であっても、ＭｎとＳｉを適正量に制御することにより、亜鉛蒸気に起因する溶接金属でのブローホールの発生を抑制することができ、更に優れた機械特性を得ることができる。

本発明では、上述の知見に基づいてガスシールドアーク溶接用ソリッドワイヤの成分組成を決定した。本発明のガスシールドアーク溶接用ソリッドワイヤは、各成分組成それぞれの単独および共存による相乗効果により、本発明が目的とする効果が達成されたものであるが、以下にそれぞれの各成分組成の限定理由を述べる。
ソリッドワイヤは、所定の成分を有する鋼線、またはその鋼線の表面に銅めっきがされてなるものである。ワイヤ全質量とはめっきを含めたソリッドワイヤの全質量を意味する。また、以下においては、ソリッドワイヤの化学成分をワイヤの全質量に対する割合である質量％で表すものとし、その質量％に関する記載を単に％と記載して説明する。

〔Ｃ：０．０２～０．１５％〕
Ｃは、アークを安定化し溶滴を細粒化する作用があり、Ｃ含有量が０．０２％未満では、溶滴が大きくなってアークが不安定になり、スパッタ発生量が多くなる。また、Ｃ含有量が０．０２％未満では、溶着金属における引張強さが得られず、所望の引張強さを得ることができない。従って、Ｃの下限は０．０２％以上であり、好ましくは０．０４％以上であり、更に好ましくは０．０６％以上である。
一方、Ｃ含有量が０．１５％を超えれば、溶融池の粘性が低くなってビード形状が不良となる。また、溶着金属が硬化することにより耐割れ性が低下する。従って、Ｃの上限は０．１５％以下であり、好ましくは０．１２％以下である。

〔Ｓｉ：０超～０．２０％〕
通常の溶接ワイヤでは脱酸元素としてＳｉを積極的に添加している。また、Ｓｉでアーク溶接時に溶融池の脱酸を促進することにより溶着金属の引張強さを向上させる。しかしながら、電着塗装性の観点ではＳｉ酸化物を極力低減させることが望ましい。このため、Ｓｉの上限は０．２０％以下、好ましくは０．１０％以下、更に好ましくは０．０９％以下とした。一方、下限に対しては０％超で良好な電着塗装性が得られるが、ワイヤの製造コストやビード形状の安定性確保の観点から好ましくは０．００１％以上である。

〔Ｍｎ：０．３～２．２％〕
ＭｎもＳｉと同様に脱酸元素であって、アーク溶接時における溶融池の脱酸を促進すると共に、溶着金属の引張強さを向上させる元素である。従って、Ｍｎの下限は０．３％以上であり、好ましくは０．５％以上である。
一方、Ｍｎが過剰に含有されれば、絶縁性のＭｎ系スラグが溶接ビードの表面に著しく発生するため、電着塗装不良が発生する傾向となるものの、Ｓｉ系スラグの少ない成分系ではＭｎ系スラグによる塗装性劣化の程度は大きくない。従って、Ｍｎの上限は２．２％以下であり、好ましくは１．５％以下である。

上述の通り、ＳｉとＭｎは、電着塗装性に悪影響を及ぼす元素であるが、Ｓｉの少ない成分系ではＭｎスラグによる塗装性の劣化の程度は小さい。
そこで、本発明では、下記の（１）式を満たすようにＳｉ及びＭｎの含有量が設定される。
Ｓｉ×Ｍｎ≦０．３０・・・（１）式

Ｓｉ×Ｍｎの値が０．３０を超える場合、絶縁性のＳｉ系スラグ，Ｓｉ－Ｍｎ系スラグが溶接ビードの表面に著しく発生するため、電着塗装不良が発生する虞がある。従って、Ｓｉ×Ｍｎの値の上限は０．３０以下であり、好ましくは０．２０以下である。

尚、亜鉛めっき鋼板を母材鋼板として用いてガスシールドアーク溶接を行う場合においては、下記の（５）式を満たすようにソリッドワイヤのＳｉ及びＭｎの含有量が設定されることが好ましい。
Ｍｎ≦－５．７Ｓｉ＋２．１・・・（５）式

ソリッドワイヤ中のＳｉ含有量及びＭｎ含有量を低く抑える場合、溶融金属の粘性を低下させることができる。
亜鉛めっき鋼板を母材鋼板として用いた場合には、溶融金属中の亜鉛蒸気に起因するブローホールが発生する虞があるが、Ｓｉ含有量とＭｎ含有量とが上記（５）式を満たす場合、溶融金属の粘性が低下することにり、溶融金属からの亜鉛蒸気の外部への排出を促進することができる。従って、ブローホール発生を抑制することが可能となり、更に優れた機械特性を得ることができる。

〔Ｔｉ：０．０５～０．３０％〕
鋼部材に対し、ソリッドワイヤを用いたガスシールドアーク溶接を行うと、シールドガス中の酸化性ガスに含まれる酸素が鋼材やワイヤに含まれるＳｉやＭｎなどの元素と反応し、Ｓｉ酸化物やＭｎ酸化物を主体とするＳｉ，Ｍｎ系スラグが生成する。その結果、溶融凝固部である溶接ビードの表面にＳｉ，Ｍｎ系スラグが多く残存するようになる。
Ｔｉは、ガスシールドアーク溶接を行う際に用いるシールドガス中の酸素と反応し、Ｔｉ酸化物を主体とするＴｉ系スラグを生成する。Ｔｉ系スラグは、Ｓｉ，Ｍｎ系スラグとは異なり導電性であるため、溶接ビードの表面に発生しても電着塗装不良が発生しにくくなる。従って、ソリッドワイヤにＴｉを積極的に含有させてシールドガス中の酸素をＴｉに反応させれば、Ｓｉ，Ｍｎ系スラグの生成量を減少させることができ、これにより電着塗装性を改善することができる。従って、Ｔｉの下限は０．０５％以上であり、好ましくは０．１０％以上である。
なお、塗装性改善の観点でソリッドワイヤのＳｉ、Ｍｎ量を低減させると、アーク溶接時の溶融金属の脱酸効果が不十分となり、ＣＯガスの生成によるブローホールが発生してしまう。Ｔｉは脱酸元素としてＣＯガスの生成によるブローホールを抑制する効果もある。
一方、Ｔｉが過剰に含有されると、Ｔｉ系酸化物が過剰に生成し、溶着金属の伸びが低下するため、Ｔｉの上限は０．３０％以下であり、好ましくは０．２５％以下である。

〔Ａｌ：０．００１～０．３０％〕
Ａｌは脱酸元素であって、アーク溶接時における溶融金属の脱酸を促進することにより溶着金属の引張強さを向上させる。従って、Ａｌの下限は０．００１％以上である。
また、上述のように、Ａｌは絶縁性のＡｌ系スラグを生成するが、Ａｌ含有量が０．０１％以上である場合、Ｔｉと同様にＳｉ，Ｍｎ系スラグの生成量を減少させることができ、これにより電着塗装性を改善することができる。従って、電着塗装不良をより確実に防ぐために、Ａｌの下限は０．０１％以上であることが好ましい。
一方、Ａｌが過剰に含有されると、Ａｌ系酸化物が過剰に生成し、溶着金属の伸びが低下する。また、Ａｌ系スラグは、Ｓｉ系スラグやＭｎ系スラグと同様に絶縁性であるため、溶接ビードの表面に著しく発生すると、電着塗装不良が発生する虞がある。従って、Ａｌの上限は０．３０％以下であり、好ましくは０．１４％以下である。

上述の通り、ＴｉとＡｌは、Ｓｉ，Ｍｎ系スラグによる電着塗装性への悪影響を抑制することが可能な元素である。
そこで、本発明では、下記の（２）式を満たすように、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｔｉ、及びＡｌの含有量が設定される。
（Ｓｉ＋Ｍｎ／５）／（Ｔｉ＋Ａｌ）≦３．０・・・（２）式

（Ｓｉ＋Ｍｎ／５）／（Ｔｉ＋Ａｌ）の値が３．０以下である場合には、Ｓｉ，Ｍｎ系スラグによる電着塗装性への悪影響を確実に抑制することができ、優れた電着塗装性を得ることができる。（Ｓｉ＋Ｍｎ／５）／（Ｔｉ＋Ａｌ）の値は、２．０以下であることが好ましい。
なお、（１）式ではＳｉとＭｎの積を指標に用いたが、（２）式ではＳｉとＭｎ／５との和を指標としている。これは、Ｔｉ及びＡｌはＳｉ－Ｍｎ系スラグの絶対量を低減させることが添加の目的のためである。

〔Ｐ：０超～０．０１５％〕
Ｐは、一般に鋼中に不純物として混入する元素であって、またアーク溶接用ソリッドワイヤ中にも不純物として含まれるのが通常である。ここでＰは、溶着金属の高温割れを発生させる主要元素の一つであるから、できる限り抑制することが望ましい。Ｐ含有量が０．０１５％を越えれば、溶着金属の高温割れが顕著になるから、Ｐの上限は０．０１５％以下である。
なお、Ｐの下限は、特に制限されないため、０％超であるが、脱Ｐのコスト及び生産性の観点から、０．００１％以上であってもよい。

〔Ｓ：０超～０．０３０％〕
Ｓも、Ｐと同様に一般に鋼中に不純物として混入する元素であって、またアーク溶接用ソリッドワイヤ中にも不純物として含まれるのが通常である。従って、Ｓの下限は０％超であればよい。
また、Ｓは、溶融池の中央部の表面張力を溶融池の周辺部の表面張力よりも増加させる効果があり、溶接池の内向き対流を発生させてスラグを溶接ビードの中央に集めることを可能とする。これは、表面張力の温度依存に起因する効果で、Ｓを添加すると温度の低い溶融池周辺の表面張力よりも、温度の高い溶融池中央部の表面張力が高くなる現象を利用したものである。従って、溶接ビードの止端部にＳｉ，Ｍｎ系スラグが残存することを防止することが可能となり、電着塗装性を高めることができる。このため、Ｓの下限は０．００１％以上であることが好ましい。
一方、Ｓが０．０３０％を超えると、溶着金属に凝固割れが発生する。従って、Ｓの上限は０．０３０％以下であり、好ましくは０．０２０％以下である。

Ｓｂ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｎｂ、Ｖ、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｂは、必須の元素ではないが、必要に応じて１種又は２種以上を同時に含有してよい。各元素を含有させることにより得られる効果と上限値について説明する。なお、これらの元素を含有させない場合の下限は０％である。

〔Ｓｂ：０～０．１０％〕
Ｓｂは、Ｓと同様に、溶融池の表面張力を増加させることで、溶接池の内向き対流を発生させてスラグを溶接ビードの中央に集めることを可能とする。従って、溶接ビードの止端部にＳｉ，Ｍｎ系スラグが残存することを防止することが可能となり、電着塗装性を高めることができる。
この効果を得るためには、Ｓｂの下限を０．０１％以上とすることが好ましい。
一方、Ｓｂ含有量が過剰であると、溶着金属に凝固割れが発生する。従って、Ｓｂの上限は０．１０％以下である。

〔Ｃｕ：０～０．５０％〕
アーク溶接用ソリッドワイヤにおいては、銅めっきはワイヤ送給性と通電性を安定化するために施されることが多い。従って、銅めっきを施した場合、ソリッドワイヤにはある程度の量のＣｕが含有される。
一方、Ｃｕの含有量が過剰となると、溶接割れが発生しやすくなるため、Ｃｕの上限は０．５０％以下である。

〔Ｃｒ：０～１．５％〕
Ｃｒは、溶接部の焼入れ性を高めて引張強さを向上させるために含有させてもよいが、過剰に含有させた場合、溶接部の伸びが低下する。従って、Ｃｒの上限は１．５％以下である。

〔Ｎｂ：０～０．３％〕
Ｎｂは、溶接部の焼入れ性を高めて引張強さを向上させるために含有させてもよいが、過剰に含有させた場合、溶接部の伸びが低下する。従って、Ｎｂの上限は０．３％以下である。

〔Ｖ：０～０．３％〕
Ｖは、溶接部の焼入れ性を高めて引張強さを向上させるために含有させてもよいが、過剰に含有させた場合、溶接部の伸びが低下する。従って、Ｖの上限は０．３％以下である。

〔Ｍｏ：０～１．０％〕
Ｍｏは、溶接部の焼入れ性を高めて引張強さを向上させるために含有させてもよいが、過剰に含有させた場合、溶接部の伸びが低下する。従って、Ｍｏの上限は１．０％以下である。

〔Ｎｉ：０～３．０％〕
Ｎｉは、溶接部の引張強さと伸びを向上させるために含有させてもよいが、過剰に含有させた場合、溶接割れが発生しやすくなる。従って、Ｎｉの上限は３．０％以下である。好ましくは２．５％以下である。

〔Ｂ：０～０．０１０％〕
Ｂは、溶接部の焼入れ性を高めて引張強さを向上させるために含有させてもよいが、過剰に含有させた場合、溶接部の伸びとが低下する。従って、Ｂの上限は０．０１０％である。好ましくは、０．００５％以下である。

上記で説明した成分の残部はＦｅ及び不純物からなる。不純物とは、原材料に含まれる成分や、製造の過程で混入される成分であって、ソリッドワイヤに意図的に含有させた成分ではない成分をいう。

上述の通り、ＳとＳｂは、Ｓｉ，Ｍｎ系スラグによる電着塗装性への悪影響を抑制することが可能な元素である。この効果は同質量で比較してＳｂの方がＳに比べて４倍ほど大きい。
そこで、本発明では、下記の（３）式を満たすように、Ｓ及びＳｂの含有量が設定されることが好ましい。尚、Ｓｂを含有しない場合にはＳｂに０を代入する。
０．０１２≦４×Ｓ＋Ｓｂ≦０．１２０・・・（３）式

４×Ｓ＋Ｓｂの値の下限が０．０１２以上であれば、溶融池の表面張力を増加させることで、溶接池の内向き対流を発生させることができる。従って、溶接ビードの止端部にＳｉ，Ｍｎ系スラグが残存することを防止することが可能となり、電着塗装性を高めることができる。従って、４×Ｓ＋Ｓｂの値の下限は０．０１２以上であり、好ましくは０．０３０以上である。
一方、４×Ｓ＋Ｓｂの値の上限が０．１２０以下であれば、溶着金属に凝固割れが発生することを防止できる。従って、４×Ｓ＋Ｓｂの値の上限は０．１２０以下であり、好ましくは０．１００以下である。

更に、本発明においては、下記の（４）式を満たすように、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｓ、及びＳｂの含有量が設定されることが好ましい。尚、Ｓｂを含有しない場合にはＳｂに０を代入する。
（Ｓｉ＋Ｍｎ／５）／（（Ｔｉ＋Ａｌ）×（４×Ｓ＋Ｓｂ））≦２２０・・・（４）式

（Ｓｉ＋Ｍｎ／５）／（（Ｔｉ＋Ａｌ）×（４×Ｓ＋Ｓｂ））の値の上限が２２０以下であれば、ＴｉとＡｌにより得られるＳｉ，Ｍｎ系スラグの生成を抑制する効果と、ＳとＳｂにより得られるＳｉ，Ｍｎ系スラグを溶接ビード中央に集める効果とが相俟って、Ｓｉ，Ｍｎ系スラグによる電着塗装性への悪影響を確実に抑制することができる。
（Ｓｉ＋Ｍｎ／５）／（（Ｔｉ＋Ａｌ）×（４×Ｓ＋Ｓｂ））の値の上限は、１２０以下であることが好ましく、１００以下であることが更に好ましい。

以下、本発明の効果を実施例により具体的に説明する。

原料鋼を真空溶解し、鍛造、圧延、伸線、焼鈍し、必要に応じてワイヤ表面に銅めっきした後、１．２ｍｍの製品径まで仕上伸線し、２０ｋｇ巻きスプールとしたものを試作品とした。試作したソリッドワイヤの化学成分を表１、表２に示す。なお、本発明の範囲外の数値には下線を付した。また、添加されなかった成分は、表において空白とした。

試作したソリッドワイヤを用いて、板厚２．６ｍｍの鋼板に対して、重ね隅肉溶接を行い、電着塗装不良面積の測定を行った。なお、用いた鋼板は引張強さが４４０ＭＰａ級の鋼板で、スラグ生成元素であるＳｉ及びＭｎを各々０．１％、０．９％含有する鋼板である。また、溶接金属の引張強度は、ＪＩＳ Ｚ ３１１１に準拠した溶着金属性能試験にて行った。

（溶着金属の引張試験）
溶着金属の引張試験は、ＪＩＳ Ｚ ３１１１に準拠して行った。溶接ワイヤの規格であるＪＩＳＺ ３１１２ ＹＧＷ１２に準拠して、引張強さ（ＴＳ）の下限が４９０ＭＰａ以上であった場合に引張強さが良好であると判断し、破面が延性破面であった場合に伸びが良好であると判断した。

（電着塗装不良の面積率の測定）
溶接試験片を脱脂、化成処理した後に、膜厚が２０μｍとなるように電着塗装を施した。そして、溶接ビードの電着塗装部を写真撮影し、その画像から溶接ビード面積に対する電着塗装不良の面積の比率を測定した。尚、電着塗装不良である部位は、絶縁性の酸化物が露出しているため、色の違いから識別可能である。塗装不良面積が面積率で５％以下の場合に電着塗装率が良好であると判断した。

その結果を表３、表４に示す。

本発明例に係る実験Ｎｏ．１～１９、及び、実験Ｎｏ．３１～３８では、成分組成が適正であることにより、電着塗装性及び機械特性に優れた溶接部を形成することができた。

比較例に係る実験Ｎｏ．２０では、Ｔｉ含有量が適正範囲を下回ったため、スラグへの導電性付与効果が不十分であり、電着塗装不良の発生を防ぐことができなかった。

比較例に係る実験Ｎｏ．２１では、Ｔｉ含有量が適正範囲を上回ったため、Ｔｉ系酸化物が延性を低下させ、溶接部の伸びが不十分であった。

比較例に係る実験Ｎｏ．２２では、Ａｌ含有量が適正範囲を上回ったため、Ａｌ系酸化物が延性を低下させ、溶接部の伸びが不十分であった。

比較例に係る実験Ｎｏ．２３、２７、２８では、Ｓｉ×Ｍｎの値が適正範囲を上回ったため、溶接ビードにＳｉ，Ｍｎ系スラグが多量に生成した。従って、電着塗装不良の発生を防ぐことができなかった。

比較例に係る実験Ｎｏ．２４では、Ｓｉ×Ｍｎの値が適正範囲を上回ったため、溶接ビードにＳｉ，Ｍｎ系スラグが多量に生成した。また、（Ｓｉ＋Ｍｎ／５）／（Ｔｉ＋Ａｌ）の値が適正範囲を上回ったため、ＴｉとＡｌによるＳｉ，Ｍｎ系スラグの生成抑制効果、及び、Ｔｉによる導電性付与効果が不十分であった。このため、電着塗装不良の発生を防ぐことができなかった。

比較例に係る実験Ｎｏ．２５では、Ｓ含有量が適正範囲を上回ったため、溶着金属に凝固割れ発生した。

比較例に係る実験Ｎｏ．２６では、Ｓｂ含有量が適正範囲を上回ったため、溶着金属に凝固割れ発生した。

比較例に係る実験Ｎｏ．２９では、Ｍｎ含有量が適正範囲を下回ったため、優れた引張強さが得られなかった。

比較例に係る実験Ｎｏ．３０では、Ｔｉ含有量が適正範囲を下回るとともに、（Ｓｉ＋Ｍｎ／５）／（Ｔｉ＋Ａｌ）の値が適正範囲を上回ったため、スラグへの導電性付与効果が不十分であり、電着塗装不良の発生を防ぐことができなかった。

また、実験例Ｎｏ．３’～１２’、３１’～３８’として、上述の実験例Ｎｏ．３～１２、３１～３８のソリッドワイヤにより、めっき鋼板を母材鋼板として用いて重ね隅肉溶接を行った。具体的には、実験例Ｎｏ．３～１２、３１～３８で使用した鋼板に対し、片面あたり４５ｇ／ｍ^２の亜鉛めっきを形成した４４０ＭＰａ級の亜鉛めっき鋼板を母材鋼板として用いた。
表５に、ワイヤ中のＭｎ含有量、（５）式の右辺である－５．７Ｓｉ＋２．１の値、塗装不良面積率（％）、及び、亜鉛蒸気によるビード表面ピットの個数を示す。
電着塗装不良の面積率の測定については、実験例Ｎｏ．３～１２、３１～３８と同様に行った。すなわち、溶接試験片を脱脂、化成処理した後に、膜厚が２０μｍとなるように電着塗装を施した。そして、溶接ビードの電着塗装部を写真撮影し、その画像から溶接ビード面積に対する電着塗装不良の面積の比率を測定した。尚、電着塗装不良である部位は、絶縁性の酸化物が露出しているため、色の違いから識別可能である。塗装不良面積が面積率で５％以下の場合に電着塗装率が良好であると判断した。
また、亜鉛蒸気によるビード表面のピットの個数は、溶接開始端部および終端部を除いた溶接ビード長さ９０ｍｍあたりの、円相当径０．５ｍｍ以上の大きさのピットを目視観察した個数である。

実験例Ｎｏ．３’～１２’、３１’～３８’から、Ｓｉ含有量とＭｎ含有量とが（５）式を満たす場合には、亜鉛蒸気によるビード表面ピットの個数を低減できることがわかる。従って、（５）式を満たす場合には、ブローホール発生を抑制することが可能となり、更に優れた機械特性を得ることができる。

本発明によれば、電着塗装性及び機械特性に優れた溶接部を形成することが可能なガスシールドアーク溶接ワイヤを提供することができ、産業上の利用価値が高い。

Claims (5)

1. ワイヤ全質量に対する質量％で、
   Ｃ：０．０２～０．１５％、
   Ｓｉ：０超～０．１８％、
   Ｍｎ：０．３％以上２．１％未満、
   Ｔｉ：０．０５～０．２８％、
   Ａｌ：０．００１～０．３０％、
   Ｐ：０超～０．０１５％、
   Ｓ：０超～０．０３０％、
   Ｓｂ：０～０．１０％、
   Ｃｕ：０～０．５０％、
   Ｃｒ：０～１．５％、
   Ｎｂ：０～０．３％、
   Ｖ：０～０．３％、
   Ｍｏ：０～１．０％、
   Ｎｉ：０～３．０％、
   Ｂ：０～０．０１０％
   であり、残部が鉄および不純物からなり、
   Ｓｉ、Ｍｎ、Ｔｉ、Ａｌが下記（１）式、（２）式及び（５）式を満たすことを特徴とするガスシールドアーク溶接用ソリッドワイヤ。
   Ｓｉ×Ｍｎ≦０．３０・・・（１）式
   （Ｓｉ＋Ｍｎ/５）／（Ｔｉ＋Ａｌ）≦３．０・・・（２）式
   Ｍｎ≦－５．７Ｓｉ＋２．１・・・（５）式
   ただし、（１）式、（２）式及び（５）式における元素記号は、各元素の含有量（質量％）である。
2. Ｍｎ含有量が１．０％以上２．１％未満である
   ことを特徴とする請求項１に記載のガスシールドアーク溶接用ソリッドワイヤ。
3. Ａｌ含有量が０．０１～０．１１％である
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載のガスシールドアーク溶接用ソリッドワイヤ。
4. 前記ソリッドワイヤは、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｓ、Ｓｂが下記（３）式及び（４）式を満たすことを特徴とする請求項１～３のいずれか一項に記載のガスシールドアーク溶接用ソリッドワイヤ。
   ０．０１２≦４×Ｓ＋Ｓｂ≦０．１２０・・・（３）式
   （Ｓｉ＋Ｍｎ/５）／（（Ｔｉ＋Ａｌ）×（４×Ｓ＋Ｓｂ））≦２２０・・・（４）式
   ただし、（３）式及び（４）式における元素記号は、各元素の含有量（質量％）である。
5. Ｓｉ含有量が０．０９％以下である
   ことを特徴とする請求項１～４のいずれか一項に記載のガスシールドアーク溶接用ソリッドワイヤ。