JPH05277755A - Ａｌ合金板の点溶接電極用合金及びその製造方法並びにこれを用いた点溶接電極 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 Ｃｒ： 1.5〜20wt％を含有し、残部Ｃｕと不
可避的不純物からなるＡｌ合金板の点溶接電極用銅合
金。 【効果】 熱伝導性、電気伝導性が良好で高温強度、耐
熱性に優れており、Ａｌ又はＡｌ合金板の点溶接電極の
寿命を大幅に向上できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動車産業等で使用さ
れるアルミ合金板を点溶接する際の長寿命の電極用銅合
金及びその製造方法並びにこれを用いた点溶接電極に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】アルミ
合金板の点溶接における電極の寿命低下は、自動車生産
において大きな問題であり、長寿命の点溶接電極が要望
されている。この点溶接電極の寿命を改善する手段とし
て、電極材の導電率、熱伝導率、耐熱性等の特性向上が
必要と考えられる。例えば、Ｃｕ中に 0.8wt％程度のＣ
ｒを含有させ、析出硬化を利用して強化させたＣｕ−Ｃ
ｒ合金、或いは、Ｃｕ中にＡｌ₂ Ｏ₃ やＴｉＯ₂ 等の酸
化物粒子を約１wt％程度添加し、分散させた粒子分散型
Ｃｕ合金が使用されている。

【０００３】しかしながら、これらの合金は上記要請を
十分満足するまでには至っていない。殊に、アルミ合金
板の点溶接において、ＡｌとＣｕが反応して、脆い合金
層が形成され、この合金層が剥離していく現象が生じる
為、電極の消耗が著しくなるという問題がクローズアッ
プされている。

【０００４】

【課題を解決するための手段】そこで、このような現象
を解明するために、Ａｌ合金板と１％Ｃｒ−Ｃｕ合金電
極（キャップチップタイプＤＲ型）の溶接状況を調べ
た。先ず、電極の温度分布を調べるために断面硬さ分布
を測定した結果、電極先端において極表層の数10μｍだ
けが軟化し、内部は連続打点前と同等であることが確認
された。この結果を基に発熱温度を推定すると 500〜60
0 ℃となる。

【０００５】また、電極表面にはＡｌとＣｕの反応層が
検出され、一方、電極に付着したＡｌ合金層においてＡ
ｌ−Ｃｕ，Ａｌ−Ｃｒの反応層が検出されている（特に
ＡｌとＣｕの反応が顕著）。この反応層から、Ａｌ−Ｃ
ｕ系の包晶反応温度(548℃以上）、Ａｌ中へのＣｕ拡
散、Ａｌ中へのＣｒ拡散性から発熱温度を推定すると55
0 〜600 ℃となる。以上のことを踏まえて、電極先端部
の発熱温度は 550〜600 ℃と推定された。

【０００６】また、電極表面を詳細に調査すると電極表
面の粒界及び浮遊Ｃｒ粒子が、ピックアップ時にＡｌ合
金板側に引き剥されて電極表面から脱離しているのが認
められる。

【０００７】以上の結果、Ａｌ合金板の点溶接におい
て、電極表面が 550〜600 ℃に発熱して、ＡｌとＣｕ及
びＣｒとの反応が進行して反応層が生成され、溶接終了
時のピックアップにより、この反応層が電極表面の粒界
及び浮遊Ｃｒ粒子を引き剥す形で脱落して表面の損耗が
進行するものと推定された。

【０００８】本発明はこれに鑑み検討の結果、溶接電極
として要求される熱伝導性、導電性が良好で高温強度、
高温耐熱性に優れた長寿命のＡｌ合金板の点溶接電極用
合金及びその製造方法並びに点溶接電極を開発したもの
である。

【０００９】即ち、本発明の第１の合金は、Ｃｒ： 1.5
〜20wt％（以下wt％を％と略記）を含有し、残部Ｃｕと
不可避的不純物からなることを特徴とするものである。

【００１０】また本発明の第２の合金はＣｒ： 1.5〜20
％を含有し、さらにＳｉ，Ｐ，Ｍｇ，Ｃｏ，Ａｇ，Ｎ
ｉ，Ｂｅ，Ａｌ，Ｓｎ，Ｚｒの内１種又は２種以上をそ
れぞれ３％以下含有し、残部Ｃｕと不可避的不純物から
なることを特徴とするものである。

【００１１】そして上記本発明において、Ｏ₂ ／Ｃｒ≦
５の酸素を含有させたり、晶出Ｃｒの粒度を 0.1〜70μ
ｍとしたり、またマトリックスの結晶粒度を 0.1〜50μ
ｍとするのは有効である。

【００１２】また本発明の電極は上記高強度、導電性銅
合金の棒状電極の外周を、内径／外径の比が 0.4〜0.7
となる銅又は銅合金外皮で被覆したことを特徴とするも
のである。

【００１３】さらに本発明銅合金の製造方法は、インゴ
ットを溶製後、熱間加工又は冷間加工し、次に 800〜10
50℃で溶体化処理を行った後、 400〜550 ℃で時効処理
を行うことを特徴とするものである。

【００１４】

【作用】本発明の電極用銅合金は上記の如く、Ｃｒ：
1.5〜20％を含有し残部Ｃｕと不可避的不純物からなる
ものを主な構成要素としており、晶出したＣｒが溶接熱
により電極表面で酸化して被溶接材であるアルミ又はア
ルミ合金板との反応を防止し、溶接中に酸化物が脱離し
ても、溶接熱で電極表面のＣｒが酸化して再生機能を有
することに特徴がある。

【００１５】そして第１の本発明合金はＣｒ： 1.5〜20
％を含むＣｕ基合金であり、これはＣｒがＣｕマトリッ
クス中に晶出して分散されていれば、熱伝導性及び電気
伝導性を余り低下させずに高強度と高温耐熱性を持つこ
とが可能であることを見いだしたからである。

【００１６】即ち、本来Ｃｕ−Ｃｒ合金のＣｒ固溶限界
量は 0.8％で、それ以上添加しても析出硬化には寄与し
ないものである。そこで、本発明合金はＣｒを固溶限以
上に添加し、Ｃｕマトリックス中にＣｒを晶出分散させ
ることにより、このＣｒが溶接熱により電極表面で酸化
するので、表面においてＣｕ−Ｃｒ析出硬化型合金のマ
トリックス中にＣｒ酸化物が分散した複合材料となって
いるものである。従って、電極と被溶接材であるアルミ
又はアルミ合金板との反応を防止し、溶接中に酸化物が
脱離しても溶接熱で電極表面のＣｒが酸化して再生機能
を有するものである。

【００１７】しかして、Ｃｒの添加量を 1.5〜20％と限
定したのは、Ｃｒ： 1.5％未満では析出硬化にだけ使用
され、Ｃｒ酸化物形成量が微量のため再生機能の効果が
不十分となり、20％を越えるとＣｕ本来の熱伝導率と導
電率を低下させるためである。尚、この合金は必要に応
じて酸素雰囲気下で熱処理を施しても良い。

【００１８】次に第２の本発明合金であるＣｒ： 1.5〜
20％を含有し、さらにＳｉ，Ｐ，Ｍｇ，Ｃｏ，Ａｇ，Ｎ
ｉ，Ｂｅ，Ａｌ，Ｓｎ，Ｚｒの内１種又は２種以上をそ
れぞれ３％以下含有したＣｕ基合金における成分組成範
囲を限定した理由を以下に説明する。

【００１９】・Ｃｒ：上記と同様の理由による。

【００２０】・Ｓｉ：強度向上に寄与する元素であり、
３％を越えると導電率が低下すると共に熱間加工性が悪
くなる。0.01％以上含有することが好ましい。

【００２１】・Ｐ：焼き入れ処理を容易にする効果があ
り、３％を越えると粒界に偏析して耐食性を低下させる
と同時に導電率が悪くなる。0.01％以上含有することが
好ましい。

【００２２】・Ｍｇ：不可避的に混入してくるＳを、安
定したＭｇとの化合物ＭｇＳとして母相中に固定し熱間
加工性を向上させる元素である。しかして３％を越える
と鋳塊中にＣｕ＋ＭｇＣｕ₂ の共晶を生成し、 722℃以
上の温度に加熱すると割れを生じ、熱間加工性が劣化す
る。0.01％以上含有することが好ましい。

【００２３】・Ｃｏ：導電率の向上と温度上昇に伴う結
晶粒の粗大化を防止して耐熱性にも寄与する。しかして
３％を越えると特性的に大きな変化が無く経済的に劣
る。0.01％以上含有することが好ましい。

【００２４】・Ａｇ：スパーク発生を防止する効果があ
り、３％を越えると導電率の低下と融点の低下が生じ
る。0.01％以上含有することが好ましい。

【００２５】・Ｎｉ：強度向上の効果があり、３％を越
えると導電率の低下をもたらす。0.01％以上含有するこ
とが好ましい。

【００２６】・Ｂｅ：強度向上の効果があり、３％を越
えると強度向上に大きな変化がなく経済的に劣る。0.01
％含有することが好ましい。

【００２７】・Ａｌ：電極母材の酸化を抑制する効果が
あり、３％を越えると導電率が低下して電極寿命が短く
なる。0.01％以上含有することが好ましい。

【００２８】・Ｓｎ：Ｃｕ−Ｃｒ合金基地中に固溶し、
高温強度を改善し電極の寿命を向上する効果がある。し
かして３％を越えると上記効果に大きな変化がなく導電
率が低下する。0.01％以上含有することか好ましい。

【００２９】・Ｚｒ：Ｃｕ中に微細なＣｕ₃ Ｚｒとして
析出し強度の向上に寄与し、耐熱性の向上にも寄与す
る。しかして３％を越えると強度向上に大きな変化がな
く導電率の低下を生じる。0.01％以上含有することが好
ましい。

【００３０】次に、第３の本発明合金である上記第１又
は第２の本発明合金にＯ₂ ／Ｃｒ≦５の酸素を含むＣｕ
基合金は、Ｃｕ−Ｃｒ析出硬化型合金をマトリックスと
して、Ｃｒ酸化物とＣｒ晶出物を分散させたもので、こ
の複合材料は鋳造時に酸素量を制御して作るものであ
り、その後必要に応じて酸素雰囲気下で熱処理を行うも
のである。さらには粉末冶金法又はレーザ、電子ビーム
によるアロイングで作製する。その結果、上記第１の本
発明合金の場合と同様に電極と被溶接材であるアルミ又
はアルミ合金板との反応を防止し、溶接中に酸化物が脱
離しても溶接熱で電極表面のＣｒが酸化して再生機能を
有するものである。

【００３１】しかして、酸素含有量としてＯ₂ ／Ｃｒ≦
５と限定したのは、Ｏ₂ ／Ｃｒが５を越えるとＣｒ晶出
物が全て酸化物になると共にＣｕ母材及びＣｕ−Ｃｒ析
出物の酸化を生じるため再生機能特性の劣化を生じるか
らである。好ましくは、Ｏ₂ ／Ｃｒ≧0.001 を満足する
酸素を含有するのがよい。

【００３２】次に、第４の本発明合金は上記第１〜第３
の本発明合金のいずれかにおいて、さらに晶出Ｃｒの粒
度が 0.1〜70μｍであるＣｕ基合金である。そして晶出
Ｃｒの粒度を 0.1〜70μｍと限定したのは、この範囲外
ではＣｒによる再生機能特性が不十分であり点溶接にお
ける電極の長寿命化の効果が認められないためである。

【００３３】次に、第５の本発明合金は上記第１〜第４
の本発明合金のいずれかにおいて、さらにマトリックス
の結晶粒度が 0.1〜50μｍであるＣｕ基合金である。そ
して結晶粒度をこのように限定したのは、 0.1μｍ未満
の結晶粒度は製造上困難であり、50μｍを越えるとマト
リックスがＡｌと反応する面積が増えると共に結晶粒が
点溶接時にピックアップされる現象が生じて電極の消耗
が進むためである。

【００３４】上記第１〜第５の本発明銅合金はそのまま
でも点溶接用電極の形状に加工して用いることができる
ものであるが、本発明ではさらに上記第１から第５の本
発明の高強度、導電性銅合金の棒状電極の外周を、内径
／外径の比が 0.4〜0.7 となる銅又は銅合金外皮で被覆
した電極を提供するものである。

【００３５】従来の電極においては溶接時の打点中に、
その先端に割れが発生することがあり、このため被溶接
材であるアルミ又はアルミ合金板の外観が損なわれしま
う問題がある。このような割れが発生した電極を用いて
も溶接上問題はないが、外観を良好にするためには、電
極の先端を再研磨して割れ深さ分だけ除去する必要があ
る。然し、工数が増えるだけでなく、電極そのものの寿
命が短くなってしまうために、耐割れ性及び打点寿命も
優れたものにする必要がある。

【００３６】そこで、種々検討を重ねた結果、良好な耐
熱性及び耐溶着姓を有しつつ先端割れのない打点寿命の
長い抵抗溶接電極とするためには、内部電極の径と外皮
層の厚さをコントロールしなければならないことが判っ
た。そして、外皮層である銅又は銅合金の内径／外径の
比を 0.4〜0.7 となるように被覆すれば良いことを知見
したものである。しかして、内径／外径の比が 0.4未満
では外皮層が被溶接材であるアルミ又はアルミ合金板と
接触するため、外皮層と被溶接材のアルミ又はアルミ合
金板との反応が進み、溶着が生じたり、ナゲット形状が
不安定になる。又、内径／外径の比が 0.7を越えると熱
伝導性の低下及び外皮層による内部電極の保護効果が弱
くなり割れが発生し易くなる。

【００３７】次に、上記第１〜第５の本発明合金の製造
方法は、インゴットを溶接後、熱間加工又は冷間加工
し、次に 800〜1050℃で溶体化処理を行った後、 400〜
550 ℃で時効処理する製造方法において、溶製方法及び
条件は特に限定するものではない。溶体化処理は 800℃
未満では、その後の時効処理をしても所要の強度が得ら
れず、1050℃を越える温度では、結晶粒が粗大化するた
め好ましくない。時効処理は、 400℃未満では、マトリ
ックスの析出硬化が不十分で所要の硬度が得られず、 5
50℃を越えると過時効となり所要の硬度が得られない。
この発明による製造方法では、溶体化処理後の結晶粒は
極めて微細で均一となり、次の時効処理を加えることに
より極めて安定した強度の得られる効果がある。

【００３８】

【実施例】以下本発明について実施例で説明する。

【００３９】（実施例１）表１に示す各組成の合金を用
いて、それぞれ下記の方法により直径16mm、キャップチ
ップタイプＤＲ型の点溶接用電極を作製した。

【００４０】本発明例１；高周波溶解炉を用いて大気中
で溶製したＣｕ− 1.5％Ｃｒ合金の鋳塊を 900℃で熱間
押出しにより直径16mmの棒材とした後、1000℃の溶体化
処理を行い、次に 450℃で時効処理を行った。

【００４１】本発明例２；本発明例１と同様にしてＣｕ
−７％Ｃｒ合金の直径16mmの棒材とした。

【００４２】本発明例３；高周波溶解炉を用いて窒素雰
囲気中で溶製したＣｕ−14％Ｃｒ合金の鋳塊を冷間引き
抜き加工により直径16mmの棒材とした後、1000℃の溶体
化処理を行い、次に 450℃で時効処理行った。

【００４３】本発明例４；本発明例３と同様にしてＣｕ
−20％Ｃｒ合金を直径16mmの棒材とした。

【００４４】本発明例５；ガスアトマイズ法で作製した
Ｃｕ−14％Ｃｒ合金の急冷凝固粉を800 ℃でＨＩＰ処理
した後、 700℃で熱間押出しにより直径16mmの棒材と
し、次に1000℃の溶体化処理を行った後、 450℃で時効
処理を行った。

【００４５】本発明例６；本発明例５と同様にしてＣｕ
−20％Ｃｒ合金を直径16mmの棒材とした。

【００４６】比較例１；本発明例１と同様にしてＣｕ−
0.8％Ｃｒ合金を直径16mmの棒材とした。

【００４７】比較例２；本発明例３と同様にしてＣｕ−
25％Ｃｒ合金を直径16mmの棒材とした。

【００４８】上記方法で作製した電極を用い、厚さ１mm
のアルミ合金板（ＪＩＳ，ＡＡ５０５２；Ａｌ− 2.5％
Ｍｇ−0.25％Ｃｒ）について、連続点溶接を行い、電極
の寿命（打点数）を調べた。その結果を表１に併記し
た。尚、溶接条件としては、条件１（溶接電流２KA、加
圧力200kgf、通電時間５サイクル）と条件２（溶接電流
23KA、加圧力300kgf、通電時間５サイクル）で行った。
電極寿命の評価はナゲット径を測定し、直径 4.5mmをき
る時点を寿命とした。また材料特性として各電極の初期
硬さと導電率を測定した。

【００４９】

【表１】

【００５０】表１から本発明例による電極は、Ｃｒの含
有量が本発明の範囲から外れる比較例に比べて倍以上の
寿命を有していることが判る。

【００５１】上記本発明例２の合金を用いた電極につい
て、溶接条件２で4000連続打点後の断面組織を図１及び
図２に示す。図１及び図２によればＡｌ合金板との反応
層（１）中にはＣｕはほとんど含まれていないことが判
る。これはクロム銅合金のマトリックス（２）中に晶出
分散したＣｒ（３）がアルミ合金板とマトリックス
（２）との反応を抑制しているからである。これ対して
比較例１のクロム銅合金を用いた電極の、条件２で1600
連続打点後の断面組織を図３及び図４に示すが、これら
によればＡｌ合金板との反応層（１′）中にＣｕが含ま
れており、クロム銅合金のマトリックス（２）とＡｌ合
金板とが容易に反応することが判る。従って本発明合金
を用いれば、電極表面とＡｌ合金板との反応は緩やかで
あって電極表面の脱離の進行はより緩慢であるといえ
る。

【００５２】また、本発明例２と比較例１の溶接条件２
における連続打点回数と電極先端径の関係を調べると図
５のようになっており、本発明例２は電極先端の脱離が
少なく有効であることが判る。

【００５３】さらに、本発明例２と比較例１の高温硬さ
特性を調べた結果を図６に示す。この結果を見ると本発
明例２のマトリックスはＣｕ− 0.8％Ｃｒ合金と推定さ
れ、電極の寿命に好ましい影響を与える第１の作用効果
は反応抑制と考えられる。

【００５４】（実施例２）上記の結果を基に、さらに本
発明例２の合金について電極寿命に影響を与える各種因
子について検討した結果を以下に示す。

【００５５】本発明例７；高周波溶解炉を用いて大気中
でＳｉを 0.005％添加した溶製したＣｕ−７％Ｃｒ−
0.005％Ｓｉ合金の鋳塊を熱間押出しにより直径16mmの
棒材とした後、1000℃の溶体化処理を行い、次に 450℃
で時効処理を行った。

【００５６】本発明例８；本発明例７と同様にしてＳｉ
を0.01％添加したＣｕ−７％−0.01％Ｓｉ合金を直径16
mmの棒材とした。

【００５７】本発明例９；本発明例７と同様にしてＳｉ
を３％添加したＣｕ−７％Ｃｒ−３％Ｓｉ合金を直径16
mmの棒材とした。

【００５８】本発明例10；本発明例７と同様にしてＮｉ
を 0.005％添加したＣｕ−７％Ｃｒ−0.005 ％Ｎｉ合金
を直径16mmの棒材とした。

【００５９】本発明例11；本発明例７と同様にしてＮｉ
を0.01％添加したＣｕ−７％Ｃｒ−0.01％Ｎｉ合金を直
径16mmの棒材とした。

【００６０】本発明例12；本発明例７と同様にしてＮｉ
を３％添加したＣｕ−７％Ｃｒ−３％Ｎｉ合金を直径16
mmの棒材とした。

【００６１】本発明例13；本発明例７と同様にしてＳｎ
を 0.005％添加したＣｕ−７％Ｃｒ−0.005 ％Ｓｎ合金
を直径16mmの棒材とした。

【００６２】本発明例14；本発明例７と同様にしてＳｎ
を0.01％添加したＣｕ−７％Ｃｒ−0.01％Ｓｎ合金を直
径16mmの棒材とした。

【００６３】本発明例15；本発明例７と同様にしてＳｎ
を３％添加したＣｕ−７％Ｃｒ−３％Ｓｎ合金を直径16
mmの棒材とした。

【００６４】比較例３；本発明例７と同様にしてＳｉを
４％添加したＣｕ−７％Ｃｒ−４％Ｓｉ合金を直径16mm
の棒材とした。

【００６５】比較例４；本発明例７と同様にしてＮｉを
４％添加したＣｕ−７％Ｃｒ−４％Ｎｉ合金を直径16mm
の棒材とした。

【００６６】比較例５；本発明例７と同様にしてＳｎを
４％添加したＣｕ−７％Ｃｒ−４％Ｓｎ合金を直径16mm
の棒材とした。

【００６７】以上の各合金から得られた電極を用いて、
材料特性としてその硬さと導電率を測定し、さらに実施
例１の条件２にて同様の連続点溶接を行い電極寿命を比
較した。これらの結果を表２に示した。

【００６８】

【表２】

【００６９】表２によれば、本発明例による電極はいず
れも副成分添加元素の含有量の多すぎる比較例による電
極より寿命は大きいといえる。

【００７０】（実施例３） 本発明例16；高周波溶解炉を用いて酸素雰囲気量をコン
トロールしてＣｕ−７％Ｃｒ−0.007 ％Ｏ₂ 合金の鋳塊
を作製し、冷間スウェージング加工により直径16mmの棒
材とした。

【００７１】本発明例17；本発明例16と同様にしてＣｕ
−７％Ｃｒ−0.35％Ｏ₂ 合金を直径16mmの棒材とした。

【００７２】本発明例18；本発明例16と同様にしてＣｕ
−７％Ｃｒ−10％Ｏ₂ 合金を直径16mmの棒材とした。

【００７３】本発明例19；本発明例16と同様にしてＣｕ
−７％Ｃｒ−20％Ｏ₂ 合金を直径16mmの棒材とした。

【００７４】本発明例20；本発明例16と同様にしてＣｕ
−７％Ｃｒ−35％Ｏ₂ 合金を直径16mmの棒材とした。

【００７５】本発明例21；本発明例２と同様にして作製
したＣｕ−７％Ｃｒ合金電極の接触面中央部に、Ｏ₂ ア
シストガスを吹き付けながらレーザーを照射、直径５m
m、深さ２mmの急冷凝固部（Ｃｕ−７％Ｃｒ−20％
Ｏ₂ ）を形成した。

【００７６】本発明例22；本発明例21と同様にして点溶
接電極の接触面中央に、直径５mm、深さ２mmの急冷凝固
部（Ｃｕ−７％Ｃｒ−35％Ｏ₂ ）を形成した。

【００７７】本発明例23；本発明例16と同様にしてＣｕ
−７％Ｃｒ−0.003 ％Ｏ₂ 合金を直径16mmの棒材とし
た。

【００７８】比較例６；本発明16と同様にしてＣｕ−７
％Ｃｒ−40％Ｏ₂ 合金を直径16mmの棒材とした。

【００７９】以上の各合金から得られた電極を用いて、
それらの材料特性及び実施例１の条件２にて同様の連続
点溶接を行って求めた電極寿命を測定して、その結果を
表３に示した。なお表中にＯ₂ ／Ｃｒの含有量比も示し
た。

【００８０】

【表３】

【００８１】表３によれば本発明例による電極は、Ｏ₂
の含有量の多すぎる比較例によるものに比べて大幅に寿
命が向上することが判る。

【００８２】（実施例４） 本発明例24；高周波溶解炉を用いて窒素雰囲気中で溶解
したＣｕ−７％Ｃｒ合金溶湯を鋳造時に冷却速度をコン
トロールしてＣｒ晶出物のサイズを 0.1〜１μｍにした
鋳塊を冷間スウェージング加工して直径16mmの棒材とし
た後、1000℃で溶体化処理、 450℃で時効処理を行っ
た。

【００８３】本発明例25；本発明例24と同様にしてＣｒ
晶出物のサイズを１〜10μｍとしたＣｕ−７％Ｃｒ合金
を直径16mmの棒材とした。

【００８４】本発明例26；本発明例24と同様にしてＣｒ
晶出物のサイズを10〜40μｍとしたＣｕ−７％Ｃｒ合金
を直径16mmの棒材とした。

【００８５】本発明例27；本発明例24と同様にしてＣｒ
晶出物のサイズを40〜70μｍとしたＣｕ−７％Ｃｒ合金
を直径16mmの棒材とした。

【００８６】比較例７；本発明例24と同様にしてＣｒ晶
出物のサイズを 0.1μｍ未満としたＣｕ−７％Ｃｒ合金
を直径16mmの棒材とした。

【００８７】比較例８；本発明例24と同様にしてＣｒ晶
出物のサイズを70μｍ超としたＣｕ−７％Ｃｒ合金を直
径16mmの棒材とした。

【００８８】以上の合金から得られた電極を用いて、上
記と同様に材料特性と電極寿命を測定した結果を表４に
示す。

【００８９】

【表４】

【００９０】表４によれば本発明による電極はいずれ
も、比較例においてＣｒ晶出物の大きさが本発明の範囲
外であるものに比べて寿命が大きいことが明らかであ
る。

【００９１】（実施例５） 本発明例28；高周波溶解炉を用いて窒素雰囲気中で溶解
したＣｕ−７％Ｃｒ合金の溶湯を鋳造時に冷却速度をコ
ントロールしてＣｒ晶出物のサイズを１〜10μｍとした
鋳塊を冷間スウェージング加工した後、1000℃で溶体化
処理し、次に冷間加工率と時効処理条件を適正に組み合
わせてマトリックスの結晶粒度が 0.1〜１μｍの直径16
mmの棒材とした。

【００９２】本発明例29；本発明例28と同様にしてマト
リックスの結晶粒度が１〜10μｍの直径16mmのＣｕ−７
％Ｃｒ合金の棒材を作製した。

【００９３】本発明例30；本発明例28と同様にしてマト
リックスの結晶粒度が10〜30μｍの直径16mmのＣｕ−７
％Ｃｒ合金棒材を作製した。

【００９４】本発明例31；本発明例28と同様にしてマト
リックスの結晶粒度が30〜50μｍの直径16mmのＣｕ−７
％Ｃｒ合金棒を作製した。

【００９５】比較例９；本発明例28と同様にしてマトリ
ックスの結晶粒度が70μｍの直径16mmのＣｕ−７％Ｃｒ
合金棒材を作製した。

【００９６】以上の合金から得られた電極を用いて上記
と同様に材料特性と電極寿命を測定した結果を表５に示
す。

【００９７】

【表５】

【００９８】表６より、本発明例による合金の電極は、
マトリックスの結晶粒度が大きすぎる比較例によるもの
に比べて電極寿命が大きいことが判る。

【００９９】（実施例６）表６に示す組成の内部電極用
銅合金と外皮を用い、さらに外皮の内径／外径比を表の
ように調整した電極を下記の方法により作製した。

【０１００】本発明例32；本発明例１と同様にして溶製
法で内部電極組成Ｃｕ− 1.5％Ｃｒ合金のビレット作製
後、外皮である銅製のパイプに挿入し、 700℃で熱間押
出しにより、外皮の内径／外径の比が0.55の直径16mmの
棒材とした後、1000℃の溶体化処理、450 ℃の時効処理
を行った。

【０１０１】本発明例33：本発明例２と同様にして作製
した内部電極組成Ｃｕ−７％Ｃｒ合金ビレットと銅製パ
イプ（外皮）を用い、本発明例32と同様にして、外皮の
内径／外径の比が0.55の直径16mmの棒状電極に加工し
た。

【０１０２】本発明例34：本発明例３と同様にして作製
した内部電極組成Ｃｕ−14％Ｃｒ合金ビレットと銅製パ
イプ（外皮）を用い、本発明例32と同様にして、外皮の
内径／外径の比が0.55の直径16mmの棒状電極に加工し
た。

【０１０３】本発明例35：本発明例４と同様にして作製
した内部電極組成Ｃｕ−20％Ｃｒ合金ビレットと銅製パ
イプ（外皮）を用い、本発明例32と同様にして、外皮の
内径／外径の比が0.55の直径16mmの棒状電極に加工し
た。

【０１０４】本発明例36：ガスアトマイズ法により、内
部電極組成Ｃｕ−７％Ｃｒ合金の急冷凝固粉を、外皮で
ある銅製のパイプに充填し、 800℃でＨＩＰ（熱間静水
圧加圧）処理した後、 700℃で熱間押出しにより、外皮
の内径／外径の比が0.55の直径16mmの棒材とした後、10
00℃の溶体化処理、 450℃の時効処理を行った。

【０１０５】本発明例37：内部電極組成Ｃｕ−20％Ｃｒ
合金の粉末を用い、本発明例36と同様にして、外皮の内
径／外径の比が0.55の直径16mmの棒状電極に加工した。

【０１０６】本発明例38：本発明例16と同様にしてＣｕ
−７％Ｃｒ−５％Ｏ₂ （Ｏ₂ ／Ｃｒ＝0.71）のビレット
を作製した後、外皮である銅製パイプに挿入し、 700℃
で熱間押出により、外皮の内径／外径の比が0.55の直径
16mmの棒材とした後、1000℃の溶体化処理、 450℃の時
効処理を行った。

【０１０７】本発明例39：本発明例16と同様にしてＣｕ
−７％Ｃｒ−15％Ｏ₂ （Ｏ₂ ／Ｃｒ＝2.1)のビレットを
作製した後、本発明例38と同様にして、外皮の内径／外
径の比が0.55の直径16mmの棒状電極に加工した。

【０１０８】本発明例40：内部電極組成Ｃｕ−７％Ｃｒ
合金の粉末をアトライターで酸素雰囲気中で調整してＣ
ｕ−７％Ｃｒ−30％Ｏ₂ （Ｏ₂ ／Ｃｒ＝4.3)粉末とし、
外皮となる銅製のパイプに充填して 800℃でＨＩＰ処理
した後、 700℃で熱間押出しにより、外皮の内径／外径
の比が0.55の直径16mmの棒材とした後、1000℃で溶体化
処理、 450℃で時効処理を行った。

【０１０９】本発明例41：本発明例２と同様にしてＣｕ
−７％Ｃｒ合金のビレットを作製した後、これを外皮で
ある銅製のパイプに挿入し、 700℃で熱間押出しによ
り、外皮の内径／外径の比が 0.4の直径16mmの棒材とし
た。その後、1000℃で溶体化処理、 450℃の時効処理を
行った。

【０１１０】本発明例42：本発明例41と同様にして、外
皮の内径／外径の比が 0.7の直径16mmの棒状電極に加工
した。

【０１１１】本発明例43：本発明例２と同様にして内部
電極組成Ｃｕ−７％Ｃｒ合金のビレットを作製した後、
外皮であるＣｕ− 0.8％Ｃｒ合金のパイプに挿入し、 7
00℃で熱間押出しにより、外皮の内径／外径の比が0.55
の直径16mmの棒材とした。その後、1000℃で溶体化処
理、 450℃で時効処理を行った。

【０１１２】比較例10：溶製法で内部電極組成Ｃｕ−
0.8％Ｃｒ合金のビレットを作製した後、外皮である銅
製のパイプに挿入し、 700℃で熱間押出しにより、外皮
の内径／外径の比が0.55の直径16mmの棒材とした。その
後、1000℃で溶体化処理、 450℃で時効処理を行った。

【０１１３】比較例11：高周波溶解炉を用いて窒素雰囲
気中で溶製したＣｕ−25％Ｃｒ合金のビレットを作製し
た後、外皮である銅製のパイプに挿入し、 700℃で熱間
押出しにより、外皮の内径／外径の比が0.55の直径16mm
の棒材とした。その後、1000℃で溶体化処理、 450℃で
時効処理を行った。

【０１１４】比較例12：内部電極組成Ｃｕ−７％Ｃｒ−
40％Ｏ₂ （Ｏ₂ ／Ｃｒ＝5.7)の粉末を用い、本発明例40
と同様にして、外皮の内径／外径の比が0.55の直径16mm
の棒材電極に加工した。

【０１１５】比較例13：本発明例41と同様にして外皮の
内径／外径の比が 0.3の直径16mmの棒状電極に加工し
た。

【０１１６】比較例14：本発明例41と同様にして外皮の
内径／外径の比が 0.9の直径16mmの棒状電極に加工し
た。

【０１１７】以上の内部電極合金と外皮とで構成された
電極を用いて、実施例１で示した条件１及び条件２にて
同様の連続点溶接を行い、その結果を表６に併記した。

【０１１８】

【表６】

【０１１９】表６によれば、本発明例の電極は、比較例
によるものに比べて明らかに電極寿命は良好である。

【０１２０】（実施例７） 本発明例44；高周波溶解炉を用いて大気中で溶製したＣ
ｕ−７％Ｃｒ合金の鋳塊を 900℃で熱間押出しにより直
径16mmの棒材とした後、 800℃の溶体化処理を行い、次
に 400℃の時効処理を行った。

【０１２１】本発明例45：本発明例44と同様にして棒材
とした後、 800℃の溶体化処理を行い、次に 450℃の時
効処理を行った。

【０１２２】本発明例46：本発明例44と同様にして棒材
とした後、 800℃の溶体化処理を行い、次に 550℃の時
効処理を行った。

【０１２３】本発明例47：本発明例44と同様にして棒材
とした後、 950℃の溶体化処理を行い、次に 400℃の時
効処理を行った。

【０１２４】本発明例48：本発明例44と同様にして棒材
とした後、 950℃の溶体化処理を行い、次に 450℃の時
効処理を行った。

【０１２５】本発明例49：本発明例44と同様にして棒材
とした後、 950℃の溶体化処理を行い、次に 550℃の時
効処理を行った。

【０１２６】本発明例50：本発明例44と同様にして棒材
とした後、1050℃の溶体化処理を行い、次に 400℃の時
効処理を行った。

【０１２７】本発明例51：本発明例44と同様にして棒材
とした後、1050℃の溶体化処理を行い、次に 450℃の時
効処理を行った。

【０１２８】本発明例52：本発明例44と同様にして棒材
とした後、1050℃の溶体化処理を行い、次に 550℃の時
効処理を行った。

【０１２９】本発明例53：高周波溶解炉を用いて大気中
で溶製したＣｕ−７％Ｃｒ合金の鋳塊を冷間で引き抜き
加工を行い、直径16mmの棒材とした後、 950℃の溶体化
処理を行い、次に 400℃の時効処理を行った。

【０１３０】本発明例54：本発明例53と同様にして棒材
とした後、 950℃の溶体化処理を行い、次に 450℃の時
効処理を行った。

【０１３１】本発明例55：本発明例53と同様にして棒材
とした後、 950℃の溶体化処理を行い、次に 550℃の時
効処理を行った。

【０１３２】比較例15：高周波溶解炉を用いて大気中で
溶製したＣｕ−７％Ｃｒ合金の鋳塊を900 ℃で熱間押出
しにより、直径16mmの棒材とした後、 750℃の溶体化処
理を行い、次に 450℃の時効処理を行った。

【０１３３】比較例16：比較例15と同様にして棒材とし
た後、1100℃の溶体化処理を行い、次に時効処理を 450
℃で行った。

【０１３４】比較例17：比較例15と同様にして棒材とし
た後、 950℃の溶体化処理を行い、次に 350℃の時効処
理を行った。

【０１３５】比較例18：比較例15と同様にして棒材とし
た後、 950℃の溶体化処理を行い、次に 600℃の時効処
理を行った。

【０１３６】以上の合金から得られた電極を用いて、上
記と同様に材料特性と電極寿命を測定した結果を表７に
示す。

【０１３７】

【表７】

【０１３８】表７によれば本発明製造法で得られた合金
からなる電極は、比較製造法によるものに比べて明らか
に長寿命である。

【０１３９】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば電極寿命
が従来のＣｕ− 0.8％Ｃｒ合金（クロム銅合金）に比べ
て２〜３倍の連続打点寿命を示し、著しく優れているこ
とが判る。一方、本発明の範囲から外れる比較例による
ものは、従来のクロム銅合金と同等で本発明より寿命が
劣る。従って本発明によれば、熱伝導性、電気伝導性が
良好で、高温強度、高温耐熱性に優れ、アルミ又はアル
ミ合金板の点溶接電極の寿命を著しく向上できるなど工
業上顕著な効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明合金からなる電極先端部断面の連続点溶
接後の金属組織写真（倍率1000倍）である。

【図２】図１の金属組織写真を模写したもので、図中の
直線Ｌに沿って表面部のＣｕ，Ｃｒ，Ａｌの存在量を測
定した結果を示す説明図である。

【図３】従来電極先端部断面の連続点溶接後の金属組織
写真（倍率1000倍）である。

【図４】図３の金属組織写真を模写したもので、直線Ｌ
に沿って表面部のＣｕ，Ｃｒ，Ａｌの存在量を測定した
結果を示す説明図である。

【図５】連続点溶接回数と電極先端径の変化を示す実測
図である。

【図６】本発明合金と従来合金の高温硬さを示す実測図
である。

【符号の説明】

１，１′ Ａｌ合金板との反応層 ２ クロム銅合金マトリックス ３ Ｃｒ晶出物

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 沖田 富晴 東京都千代田区丸の内２丁目６番１号 古 河アルミニウム工業株式会社内

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ｃｒ： 1.5〜20wt％を含有し、残部Ｃｕ
   と不可避的不純物からなることを特徴とするＡｌ合金板
   の点溶接電極用銅合金。
2. 【請求項２】 Ｃｒ： 1.5〜20wt％を含有し、さらにＳ
   ｉ，Ｐ，Ｍｇ，Ｃｏ，Ａｇ，Ｎｉ，Ｂｅ，Ａｌ，Ｓｎ，
   Ｚｒの内の１種又は２種以上をそれぞれ３wt％以下含有
   し、残部Ｃｕと不可避的不純物からなることを特徴とす
   るＡｌ合金板の点溶接電極用銅合金。
3. 【請求項３】 Ｏ₂ ／Ｃｒ≦５の酸素を含有したことを
   特徴とする請求項１又は２記載のＡｌ合金板の点溶接電
   極用銅合金。
4. 【請求項４】 晶出Ｃｒの粒度が 0.1〜70μｍであるこ
   とを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載のＡｌ
   合金板の点溶接電極用銅合金。
5. 【請求項５】 マトリックスの結晶粒度が 0.1〜50μｍ
   であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記
   載のＡｌ合金板の点溶接電極用銅合金。
6. 【請求項６】 請求項１〜５のいずれか１項記載の銅合
   金の棒状電極の外周を、内径／外径の比が 0.4〜0.7 と
   なる銅又は銅合金外皮で被覆したことを特徴とするＡｌ
   合金板の点溶接電極。
7. 【請求項７】 請求項１〜５のいずれか１項記載の銅合
   金のインゴットを溶製後、熱間加工又は冷間加工し、次
   に 800〜1050℃で溶体化処理を行った後、400 〜550 ℃
   で時効処理を行うことを特徴とするＡｌ合金板の点溶接
   電極用銅合金の製造方法。