JPH034452Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は亜鉛めつきした鋼板等の抵抗溶接に用
いる溶接用電極に関するものである。

（従来技術） 最近の自動車工業においては品質の高級化に伴
い、亜鉛（Zn）めつき鋼板が多く使用されるよ
うになつたが、この種の鋼板を重ねて抵抗溶接を
行う場合、溶接電極の先端部分の溶接時の熱によ
り溶融したZnと直接接触するのでZnアタツクに
よる電極の汚損が著しい。このため溶接すべき部
分のめつきを削取つて溶接することも行われてい
るが工程数が増加し、また錆止め等が必要となる
ためコスト高となる。しかして亜鉛めつき鋼板に
対してこのまま溶接を行つたときは溶接電極の寿
命が短かくなり、特に普通鋼板とZnめつき鋼板
が混合した状態で流れ作業による溶接を行う場合
には鋼板の相違に伴う電流条件の変更だけでな
く、Znアタツクによる電極寿命の低下によつて
作業能率が著しく低下していた。上記の欠点を補
うため、従来抵抗溶接用電極材料としてクロム
（Cr）を含んだクロム銅やアルミナ、酸化鉄粉末
と銅粉とを焼結した分散銅の外に例えば鉄
（Fe）、燐（Ｐ）、錫（Sn）、ジルコニウム（Zr）、
珪素（Si）、ニツケル（Ni）、ベリリウム（Be）、
セリウム（Ce）、ランタン（La）等の元素を微量
銅に加えたもの、あるいは各種の金属酸化物を加
えたものを使用している。また電極を冷却するた
めに外周または内周面に冷却フインを設けたり、
外周に冷却パイプを通したり、また電極表面に水
を吹き付けたりすることが行われている。

しかしながら、従来の材質や形状を持つ抵抗溶
接用電極は亜鉛鋼板、軟鋼板の混合打点（スポツ
ト溶接）に対して使用する場合には高温強度、電
気伝導率、高温における亜鉛に対する不活性さ等
の点で充分要求を満足するものではなかつた。

（考案の目的） 本考案は上記従来技術における問題点を解決す
るためのものであり、その目的とするところは高
温においても強度を維持し且つ亜鉛アタツクを受
けてもその形状を保持することにより長寿命化さ
れた溶接用電極を提供することにある。

（考案の構成） すなわち本考案の溶接用電極は、銅または銅を
基材とした焼結粉末合金中に、耐熱性および電気
伝導性が良く且つ高温においても亜鉛と反応し難
い金属または該金属の合金のうちの少なくとも１
種よりなり直径0.03ないし0.3mmの金属繊維を、
少なくとも溶接しようとする金属部材に当接する
先端部およびその近傍に繊維の長さ方向を電極の
軸方向に平行にして断面積比10ないし50％で配設
せしめたことを特徴とする。

本考案は従来の少量のクロム（Cr）入り銅電
極等ではZnアタツクによる損傷は避けられない
ので、Znの影響を受け難く且つ電気の良導体で
ある繊維状金属を介在させ基材合金を繊維強化す
ることにより、電極の銅部分が多少Znアタツク
を受けても上記金属繊維部分で電極形状を維持す
ることにより、溶接電極の致命的な汚損を防止
し、連続溶接時の打点数を著しく増加させ得るも
のである。

すなわち本考案の電極は、高温における硬度の
高い（強度の高い）、しかも電気伝導率も高い銅
または銅を基材とした焼結粉末合金中に、軸方向
に平行に断面積比で10ないし50％になるように電
気伝導性が良好で耐熱性がある、直径0.03ないし
0.3mmの金属繊維を分散させ、理論密度の95％以
上となるようにする。

金属繊維径は0.03mm未満になると切断し易く、
また0.3mmを越えると繊維強化機能が果たせなく
なり、更に電極として必要とされる値以下に電気
伝導度が低下するので好ましくない。電極に対す
る繊維の断面積比も10％未満だとZnアタツクに
対する銅合金部の強化機能を果せなくなり、また
50％を越えると電極全体の電気伝導性を低下させ
るので好ましくない。

強化繊維として使用する好ましい金属として
は、ニツケル、モリブデン、タングステン等の、
高温においても亜鉛と合金を形成しないか、また
は形成し難く、且つ耐熱性および電気伝導性が良
く、更に実用上充分な展延性を持ち、繊維状とし
たときも充分な強度を有する金属またはこれらの
金属を含む合金が挙げられ、これらのうちから目
的に応じて最適に選択する。２種類以上を組合せ
て使用してもよいし、また異なつた直径のものを
組合せて使用することもできる。

金属の強化繊維は通常溶接しようとする金属部
材に当接する電極の軸方向に平行に配設せしめる
が、更に強度を上げるためには例えば網状構造す
なわち金属ネツトを一部に使用してもよい。また
金属繊維は通常同心円状に配置するが、電極形状
や使用目的等に合わせて任意の形状に配置できる
ことは勿論である。

更に必要ならば軸方向の配置密度を途中から増
減することもできる。

本考案の溶接用電極の製法としては粉末治金工
法を用いるが、基本的には微細な粒径のアルミナ
（Al₂O₃）トリア（ThO₂）等の酸化物を、例えば
導電率が銅単独の場合の60％以下にならず、且つ
高温強度が保てる0.7vol％〜5vol％、好ましくは
1vol％分散させた銅合金の粉末を用い、これを適
当な直径例えば直径0.3mmのNi線を使用する場合
であれば通常数十本例えば60ないし70本を約1.0
mmの間隔で配置し、底面ピストンを粉もれしない
ように密閉した電気銅管（外径18mm、肉厚1.5mm、
長さ1000mm）の上部より加えて均一に充填する。
上部を密閉後スウエージング（swaging）で縮径
する。この縮径を冷間で行う場合外側の管が加工
の際硬化して破壊される迄すなわち約２mm径を１
度に縮少することにより、内部の粉末が圧縮され
充分に稠密化される。この縮径を熱間で行えば更
に加工度を大きくとれることは当然である。内部
が稠密化されると全長を著しく延長することが可
能なので仕上り径すなわち所望の製品外径を得る
ことが可能である。縮径した後1020℃で30分水素
ガス中で焼結する。

焼結後例えば16mmの外径を14mmに更に縮径する
と塑性加工を受けた複合材は加工硬化を示し、硬
度はHV（0.05Kg）で評価するとNi繊維で補強し
た部分（Ni部）は平均134から241に硬化し、そ
れ以外の部分（Cu部）は55から110迄硬化する。
その後溶接電極としての所望の形状に機械加工し
て仕上げれば良いが、先端部を少しつぼめても強
度上の改善を計ることができる。

Ni線の代りにMo，Ｗ線を用いても同様に溶接
電極を製造することができる。ただし同じ線径の
繊維材を用いても、各金属の展延性の相違によつ
て複合電極材に完成させた後の繊維の径や間隔は
若干異なるが、いずれもZnアタツクを受けない
から、Zn鋼板の溶接時に使用すれば同様の実用
上の効果が得られる。

また金属繊維複合材部分は本体と一体化せず、
例えば複合材で先端部のみを製造し、通常の電極
材に接合したり、はめ込んで使用することもでき
る。

（作用） 上記の方法により製造した溶接電極には中央に
Znによるアタツクを実質的に受けない耐熱金属
繊維が存在することによつて著しい高温強度がも
たらされた。即ち例えばNi材は600℃以上の高温
にならないと再結晶化が起らないため例え高温に
なつても溶接荷重による変形はほとんど認められ
ないのである。

また、粉末充填時に切断し易い等の取扱いが困
難な金属繊維を使用する場合でも一部が切れても
実用上充分な強度を保つことができ、また展延性
がある材料ならば外径の縮径によつて金属繊維の
径も縮少できるし、その配置間隔も縮少できるの
で、その間隔やその数は任意に変更することがで
き、目的に応じて最適な組合せとすることができ
る。

（実施例） 以下に本考案の実施例を図面に基づいて更に詳
細に説明する。なお本考案は下記実施例に限定さ
れるものではない。

第１図は本考案の溶接用電極の一実施例の断面
図を表わす。図中１は電極本体、２は金属繊維で
ある。第２図は金属繊維２を配設した先端部材３
を後端部材４に取付けた他の実施例、第３図は金
属繊維２を配設した円筒状部材５を電極部材６に
嵌め込んだ他の実施例の断面図を表わす。第４図
は第１図の実施例の先端を図中下側から見た平面
図を表わす。

これらの溶接用電極を用いて亜鉛めつき鋼板の
スポツト溶接を行つたところ、従来の電極に比べ
て溶接性において変化なく且つ電極先端の研摩
（ドレツシング）の回数が減少し、寿命も大幅に
延びた。

（考案の効果） 上述のように、本考案の溶接用電極は銅または
銅を基材とした合金よりなる電極の少なくとも溶
接しようとする金属部材に当接する先端部および
その近傍に、高温においても亜鉛との反応性が低
く且つ電気伝導性および高温強度が大きな金属繊
維を最適に配設せしめたものであるため、亜鉛ア
タツクによる電極の損傷を低減し従来のクロム銅
或は分散銅電極に比べて大幅に電極の寿命を延長
することができる。

また、電極製造におけるコストは若干上昇する
が、溶接時におけるドレツシング回数およびそれ
に要する時間を低減できることから作業効率が向
上し、更にスポツト溶接部分の品質も従来に比べ
て向上することから、トータルコストを大幅に低
減できるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の溶接用電極の一実施例の断面
図、第２図および第３図は同じく他の実施例の断
面図、第４図は第１図の実施例の溶接用電極を溶
接端側から見た平面図である。 図中、１……電極本体、２……金属繊維、３…
…先端部材、４……後端部材、５……円筒状部
材、６……電極部材。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 銅または銅を基材とした焼結粉末合金中に、耐
   熱性および電気伝導性が良く且つ高温においても
   亜鉛と反応し難い金属または該金属の合金のうち
   の少なくとも１種よりなり直径0.03ないし0.3mm
   の金属繊維を、少なくとも溶接しようとする金属
   部材に当接する先端部およびその近傍に繊維の長
   さ方向を電極の軸方向に平行にして断面積比10な
   いし50％で配設せしめたことを特徴とする溶接用
   電極。