JPH01266975A

JPH01266975A - 抵抗溶接用電極

Info

Publication number: JPH01266975A
Application number: JP9635488A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Takayama; 康高山; Yasuo Takahashi; 靖雄高橋; Toru Saito; 斉藤　亨
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1988-04-19
Filing date: 1988-04-19
Publication date: 1989-10-24

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は電気抵抗溶接に用いられる溶接用電極に関する
。

（従来の技術）スポット溶接など電気抵抗溶接に用いられる電極は、被
溶接物に加圧力と電流を伝達、供給すると共に溶接時に
発生した熱を吸収、放散する機能か必要である。従って
電極材料の特性としては高い電気伝導度、熱伝導度、高
温強度か要求される。従来、電極は一般にＣｒ−Ｃｕ合
金等の析出硬化型銅合金の単一体て形成されてきた。し
かしながら、この電極材料の場合一般の冷延鋼板を溶接
する際には充分な連続打点性（電極寿命）を示すか、亜
鉛メツキ鋼板を始めとする各種表面処理鋼板の溶接では
、メツキ金属と電極鋼とが合金化して、電極先端部の高
温強度、電気伝導度、熱伝導度か劣化するため電極の損
耗が激しく、−数的には電極先端部が凹型に損耗するか
フラットに損耗して電極先端面積か拡大する。このため
電流密度が低下し所定のナゲツトが形成されなくなり、
電極のトレッシング或は交換までの時間を短縮せざるを
得なくなることから、生産性の低下か余儀なくされてい
た。

これら難点に対し高温強度、耐合金化性を兼備したアル
ミナ分散銅等の分散強化型銅合金が開発され、電極材料
に使用されている。そして、この分散強化型銅合金をチ
ップの中央部に配したものか特公昭５２−３０１４号公
報で提案され、また特開昭５５−１０９５８３号公報、
特開昭６０−１３０４８３号公報記載のごとく銅合金を
電極外層として、内層にＷ、Ｍｏ或はアルミナ分散銅、
Ｗ”Ｃｕなとの分散強化型合金を嵌合成は静水圧処理で
一体化した複合電極が提案されている。しかし、従来電
極および複合電極の内層に分散強化型銅合金を使用した
場合、合金内の分散強化側の添加量か少ない場合、電極
外層と内層との物理的性質か近く電極寿命や、耐合金化
性は改善されない。また、添加量か多い場合、内層か高
硬度に／ぼり、脆く、崩れやすくなる。また、電気伝導
度、熱伝導度か低くなり内層か割れたり、メツキ鋼板と
溶着したり、抜り落ちるなどの不具合を生した。このた
め、電気伝導度、熱伝導度を低下さぜないため分散強化
材の添加量は少量で、尚且つ割れを生じずに強度を高め
る手段か大きな問題となっていた。

（発明か解決しようとする課題）本発明はかかる従来電極および複合電極の問題点を解消
しようとするものて、亜鉛メツキ鋼板を始めとする各種
表面処理鋼板の溶接において、電極溶着や割れを生しる
ことなく連続打点性の高い抵抗溶接用複合電極を提供す
るものである。

（課題を解決するための手段）本発明の要旨は、（１）銅または銅基台金により形成さ
れた外層と、該外層の内部に埋設され高強度部材で形成
された内層とからなる抵抗溶接用電極において、前記内
層は銅または銅基台金の高導電性物質中に、八ｈｏ３．
　ＳｊＣ、５ｉ０２、Ｓｉ３Ｎ４、ＴｉＢ２、ＺｒＢ２
の１種或は２種以上のセラミックス系繊維状強化材、３
〜２０ｗｔ％を分散させた分散強化型銅合金であること
を特徴とする抵抗溶接用電極と、（２）銅または銅基合
金の高導電性物質中に、へ又２０３　、ＳｉＣ、５ｉ（
ｈ、Ｓｉ３Ｎ４、ＴｉＢ２、ＺｒＢ２の１種或は２１１
ｆｆｉ以上のセラミックス系繊維状強化材、３０〜６０
ｗｔ％を分散させた分散強化型銅合金により形成された
外層と、該外層の内部に埋設され銅基合金の高導電性物
質で形成された内層とからなることを特徴とする抵抗溶
接用電極にある。

（作　　　用）本発明に関し図面を参照しながら以下に詳細に説明する
。

まず、第１図に示すようなスポット溶接用電極において
、請求項１は、純銅あるいはＣｒ−Ｃｕ合金等の高導電
性物質（銅基台金）からなる外層１の中央部に埋入され
る内層２は八、Ｑ２０３、ＳｉＣ、５ｉ０２．５ｉｓＮ
、＋　、ＴｉＢ２、ＺｒＢ２の１種或は２種以上のセラ
ミックス系繊維状強化側、３〜２０ｗｔ％を分散させた
分散強化型銅合金である点にある。

内層（高強度芯部）に用いる銅合金中に分散させる繊維
状の強化材は粒状強化材に比へ添加量（ｗｔ％）当りの
硬度に対する影響か大きく少量の添加て高強度か得られ
るため強化材添加量の増加から生しる電気伝導度、熱伝
導度の低下を防くことができる。

ここで上記内層２における銅または銅基台金に対しての
繊維状強化相の添加量を３〜２０ｗｔ％の範囲内に設定
したことは次のような意味を持つ。

即ち前記強化材添加量を下限未満とした場合、内層の圧
縮強度は不十分となり、電極の変形、損耗か早く、連続
打点性か低下する。また被溶接制のメツキ金属との合金
化か生し易くなり、合金化した場合には電気伝導度か低
下し、確実なナゲツトか形成され７２　＜なり、溶接強
度の低下を招いたり、従来電極に比してなんら改善され
た点を見いだせなくなる。

強化材の添加量を増加させていくと、硬度、圧縮強度は
向上、電極の損耗は減少し、連続打点性は向上する。ま
た、耐合金化性の大幅な改善か望め、合金化による連続
打点性の低下を防ぐことかできる。

しかし強化材添加量を上限を越えるように定めると、従
来の分散強化型銅合金と同様で、内層か余りにも高硬度
になり、脆く、崩れやすくなる。また、電気伝導度、熱
伝導度か低下し、溶着したり、抜り落ちたりする不具合
が生じ、連続打点性は劣化する。

従って、以上のような理由から、前記電極の内層２にお
りる銅または銅基合金に対しての繊維状強化材の添加量
を３〜２０ｗｔ％の範囲内に設定することは、極めて重
要な役割を果たしていると言える。

一方、請求項２に示した内Ｎ２は銅または銅基合金の高
導電性物質で、外層１を、銅または銅基合金等の高導電
性物質中に１２０３　、Ｓａｃ、５１０２、Ｓｉ３Ｎ、
　、Ｔｉ８２、ＺｒＢ２０１種或は２種以上のセラミッ
クス系繊維状強化材、３０〜６０ｗｔ％を分散させた分
散強化型銅合金とした場合には故意に硬くて脆い特性を
選択することで、溶接中は中央部（芯旧部）か盛り上か
った凸型損耗を゛維持するように配材した。繊維状強化
材は、添加量を増やし外層が余りにも高強度になった場
合でも繊維同志か絡み合っているため内層の熱膨張や、
溶接時の衝撃により割れが生しることはない。

ここで上記外Ｎ１における銅または銅基台金に対しての
繊維状強化材の添加量を３０〜ＢＤｗｔ％の範囲内に設
定したことは次のような意味を持つ。

前記強化材添加量を下限未満とした場合、外層の損耗に
比へ、メツキ金属との合金化による内層の損耗か大きく
、電極先端部か凹型に損耗して電極先端面積か拡大する
ため連続打点性か劣化する。

繊維状強化材の添加量を増加させていくと、外層は硬く
て脆くなり、溶接中は外層が崩れ、中央部（芯材部）が
盛り上がった凸型損耗を維持するようになる。また、外
層の電気伝導度か低下し、電流が内層に集中するするよ
うになるため、電流密度も低下しない。外層が高強度に
なった場合でも強化材の１Ｍ維同志か絡み合っているた
め、溶接時の衝撃や、内層の熱膨張により外層に割れが
生しることはない。

強化材添加！を上限を越えるように定めると外層の電気
伝導度が極端に低下し、被溶接旧に正常な電流か伝わら
なくなり確実なナゲツトか形成されなくなるため、電極
の外層１におりる銅または銅基台金に対しての繊維状強
化材の添加量を３０〜５０ｗｔ％の範囲内に設定するこ
とは、極めて重要である。

（実施例）以下、本発明に係わる溶接用電極の連続打点性に関する
実施例につき説明する。

実施例−１外層は純銅、内層は純銅に繊維状強化材としてＴｉ８２
分散させた場合の複合電極の連続打点性評価結果を粒状
Ｔｉ１１２を分散させた場合と比較して表−１に示す。

表−Ｉ　　Ｔｉ８２使用連続打声性Ｌ！１′価結果実施
例−２外層は純銅、内層は純銅に繊維状強化材としてＺｒＢ２
分散させた場合の複合電極の連続打点性評価結果を粒状
ＺｒＢ２を分散させた場合と比較して表−２に示す。

表−２ＺｒＢ２使用連続打点性評価結果実施例−３外層は純銅、内層は純銅に繊維状強化材としテＡＵｚ０
３　、ＳＩＧ　、５１０２、Ｓｉ３Ｎ４、ＳｉＣ＋５ｉ
３Ｎ４（混合比率＝　５　：　５　）　、ＡＵＪ３　＋
ＳｉＣ＋　ＴｉＢ２（混合比率−４：３：３）をそれぞ
れ分散させた場合の複合電極の連続打点性評価結果を表
−３に示す。

表−３内層に繊維状強化材を使用した場合の連続打点性
評価（連続打点数測定）結果（点）実施例−４内層はＣｒ　−Ｃｕ、外層は純銅に繊維状強化材として
八Ｕ２Ｏ５、ＳｉＣ、５ｉ０２．５１３Ｎ４、ＴｌＢ２
、ＺｒＢ２、ｓｉｃ　＋５ｉＪ４（混合比率＝５５）、
へ叉２０３　＋ＳｉＣ＋　ＴｉＢ２（混合比率＝４　：
　３　：　３）をそれぞれ分散させた場合の複合電極の
連続打点性評価結果を表−４に示す。

なお、ＡＵＪ３．５ｉＣ１、ＴｉＢ２ノ混合比率は４・
３・３である。

溶接条件をまとめて次に示す。被溶接材は、板厚０’、
８ｍｍの溶融亜鉛メツキ鋼販１５０／　１５０（ｇ／ｍ
２）を２枚重ねて用いた。

・電極形状　　ドーム型・加圧力　　　２５０ｋｇ・通電時間　、１０サイクル・打点ピッチ　１５ｍｍ・打点速度　：１点／２秒連続打点性の評価は４！［ナゲツト径（３６ｍｍφ）を
確保てきなくなるまでの最大溶接点数とし、途中で電極
割れ或は電極溶着が発生したときは、その時点で試験を
終了した。

なお、従来電極の連続打点数は６００点である。

（発明の効果）以上、表−１、表−２、表−３、表−４の結果からも明
らかなように、本発明の複合電極は亜鉛メツキ鋼販を始
めとする各種表面処理鋼販の溶接に適用して、被溶接物
への電極溶着或は内層の割れなどかなく、打点数の増加
に伴う電極の損耗は凸型を促進、維持することから確実
なナゲツトを形成し、従来電極に比べ連続打点性の増加
が著しいことから生産効率の向上か図れるなど産業利用
上多大な効果をもたらすものである。なお、第１図及び
実施例ではドーム型電極を代表例として示したが、これ
に限定されるものではなく、ＣＦ型、ラジアス型など他
の電極形状、さらに第２図に示したようなシーム溶接用
電極輪の場合でも充分に適用てきるものである。なお、
シーム溶接電極では内層４、外層３を円盤状に積層する
。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）　、　（ｂ）は本発明の実施例に係わるス
ポット溶接用電極の構造を示す断面図と正面図、第２図
（ａ）　、　（ｂ）は本発明に係わるシーム溶接用電極
輪の構造を示す斜視図と部分断面図である。１．３・・・電極外層、　　　２．４・・・内層。第１図（α）（ｂ’） ■、３：電極外層２．４二内層

Claims

【特許請求の範囲】１　銅または銅基合金により形成された外層と、該外層
の内部に埋設され高強度部材で形成された内層とからな
る抵抗溶接用電極において、前記内層は銅または銅基合
金の高導電性物質中に、Ａｌ＿２Ｏ＿３、ＳｉＣ、Ｓｉ
Ｏ＿２、Ｓｉ＿３Ｎ＿４、ＴｉＢ＿２、ＺｒＢ＿２の１
種或は２種以上のセラミックス系繊維状強化材、３〜２
０ｗｔ％を分散させた分散強化型銅合金であることを特
徴とする抵抗溶接用電極。２　銅または銅基合金の高導電性物質中にＡｌ＿２Ｏ＿３、ＳｉＣ、ＳｉＯ＿２、Ｓｉ＿３Ｎ＿４
、ＴｉＢ＿２、ＺｒＢ＿２の１種或は２種以上のセラミ
ックス系繊維状強化材３０〜６０ｗｔ％を分散させた分
散強化型銅合金により形成された外層と、該外層の内部
に埋設され、銅基合金の高導電性物質で形成された内層
とからなることを特徴とする抵抗溶接用電極。