JPH07299583A

JPH07299583A - ガスシ−ルドアーク溶接用メッキワイヤ

Info

Publication number: JPH07299583A
Application number: JP6096792A
Authority: JP
Inventors: Seiichi Yokoshima; 聖一横島; Masato Konishi; 正人小西
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1994-05-10
Filing date: 1994-05-10
Publication date: 1995-11-14

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】通電点の変動を防止し、ワイヤ送給性が安定
し、良好なアーク安定性が得られるガスシールドアーク
溶接用メッキワイヤを提供する。【構成】ワイヤ本体の比表面積値を０．０５以下に規
制し、ワイヤ中にＮａ及びＫの１種又は２種を元素換算
値の総量で０．１乃至１０ｐｐｍ含有する。なお、ワイ
ヤ比表面積＝（Ｓａ／Ｓｍ）−１であり、Ｓａは測定対
象領域におけるワイヤの実表面積、Ｓｍはみかけ上の面
積である。また、Ｎａ及びＫのメッキ層中に存在するも
のの総量が０．１ｐｐｍ以上である。更に、ワイヤ中の
Ｃａ量が１０ｐｐｍ以下であり、下記数式により表され
る真表面Ｃａ量が３ｐｐｍ以下である。真表面Ｃａ量（ppm）＝｛（ｂ−ｃ×ｄ／100）／ａ｝×
1000000 但し、ａ：ワイヤ重量（ｇ）、ｂ：メッキ層及び本体表
面のＣａ重量（ｇ）、ｃ：同Ｆｅ重量（ｇ）、ｄ：芯部
のＣａ濃度（％）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は溶滴移行特性及びワイヤ
送給安定性を向上させて溶接作業性を改善したガスシー
ルドアーク溶接用メッキワイヤに関し、軟鋼及び高張力
鋼をはじめとする種々の金属材料のアーク溶接に適用さ
れるガスシールドアーク溶接用メッキワイヤに関する。

【０００２】

【従来の技術】溶接ワイヤを使用してガスシールドアー
ク溶接する場合に、アークの安定化は極めて重要な課題
となる。これに対し、溶接ワイヤ表面のメッキ皮膜の密
着性を向上させたり、メッキ皮膜の均一性を向上させる
等の技術が提案されて実用化されている。

【０００３】また、ワイヤ送給の安定性向上のために粒
界酸化ワイヤが開発されている（特公平４−５１２７４
号等）。この粒界酸化ワイヤはワイヤ表面に酸素富化層
を形成してその上に銅メッキを施した後、伸線すること
によりワイヤ表面に横溝を設け、この横溝中に保持され
る液体潤滑剤によってワイヤ送給性を向上させるもので
ある

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、メッキ
ワイヤのアーク不安定の問題は、メッキ密着性及びメッ
キ皮膜の均一性の向上を図った溶接ワイヤ並びに粒界酸
化ワイヤでは、十分に解消できる程度には改善されてい
ない。即ち、メッキ密着性及びメッキ皮膜の均一性を向
上させてチップ−ワイヤ間の通電性を安定させようとし
ても、アーク安定性は必ずしも満足するものではない。
また、粒界酸化ワイヤはワイヤ表面の横溝中に保持され
る液体潤滑剤によってワイヤ送給性を向上させるもので
あるが、これもアーク安定性については不十分である。

【０００５】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、通電点の変動を解消し、ワイヤ送給性が安
定し、極めて良好なアーク安定性が得られるガスシール
ドアーク溶接用メッキワイヤを提供することを目的とす
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明に係るガスシール
ドアーク溶接用メッキワイヤは、ワイヤ本体の表面にメ
ッキ層が設けられているガスシールドアーク溶接用メッ
キワイヤにおいて、下記数式１で定義されるメッキ層表
面の比表面積値を０．０５以下に規制し、ワイヤ表面の
メッキ層を含むワイヤ中にＮａ及びＫの１種又は２種を
元素換算値の総量で０．１乃至１０ｐｐｍ含有すること
を特徴とする。

【０００７】Ｎａ及びＫが化合物として存在する場合
は、その含有量はＮａ及びＫの元素換算値である。

【０００８】

【数１】ワイヤ比表面積＝（Ｓａ／Ｓｍ）−１但し、Ｓａ；測定対象領域におけるワイヤ本体表面の実
表面積（ｍｍ²）Ｓｍ；測定対象領域におけるワイヤ本体表面のみかけ上
の面積（ｍｍ²）

【０００９】

【作用】本願発明者等は、前記課題を解決するために、
種々の製造方法でワイヤを試作し、ワイヤの性状とアー
ク安定性との関係を比較した結果、ワイヤ比表面積及び
ワイヤ中のＮａ及びＫの存在がアーク安定性に大きく影
響を及ぼしていることを見いだした。また、メッキ中の
Ｎａ及びＫ、ワイヤ中のＣａ、並びにワイヤ酸素量を適
正に保つことにより、更に一層アーク安定性を高めるこ
とができることが判明した。

【００１０】但し、ワイヤ比表面積は前記数式１により
定義されるが、この数式１におけるワイヤ本体表面の実
表面積Ｓａは、ワイヤ本体表面の微細な凹凸を３次元的
に定量化したものである。

【００１１】以下、比表面積の測定方法について説明す
る。図１にワイヤ表面の微小部分を３次元直交座標系で
示すように、ワイヤの実表面２は凹凸を有しており、そ
の実表面２の面積Ｓａは、この実表面２をＸ−Ｙ面に投
影した見かけ上の表面３の面積Ｓｍよりも大きい。そこ
で、図２に示すように、ワイヤ１の表面に、その長手方
向（以下、横方向）の長さが６００μｍ、周方向（以
下、縦方向）の長さが５００μｍの測定領域（測定視
野）をとり、これを図３に示すように平面に展開し、横
方向の長さを２５６分割し、縦方向の長さを２００分割
して２５６×２００個の有限の区間に分割する。そし
て、各メッシュの交点における実表面の位置（即ち、実
表面の高さ）を測定する。この実表面の高さは、図１の
３次元直交座標系で、Ｘ−Ｙ面が測定視野になり、実表
面の高さＨ11、Ｈ12等はＺ軸の値として求められる。こ
の高さＨ11、Ｈ12等の位置を隣接する３点毎に結ぶと、
図４のようになる。そこで、実表面を図４の各高さ位置
Ｈ11、Ｈ12、Ｈ21等を結ぶことにより得られる多数の三
角形の連結により近似することとし、図５に示すよう
に、これらの各三角形の面積Ｓ11、Ｓ12等を算出してこ
れを全て加算することにより、実表面積Ｓａとする。

【００１２】この測定視野におけるメッシュ交点におけ
る実表面の高さＨ11、Ｈ12等は、電子線三次元粗さ解析
装置により測定することができる。この三次元粗さ解析
装置はＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）の一種であり、試料
面に対し略垂直方向に電子を照射し、二次電子を電子線
照射点から４等配の方向について４本の検出器で検出
し、その検出結果をマイクロコンピュータで演算処理す
ることにより三次元（Ｘ，Ｙ，Ｚ）の位置情報を得るも
のである。

【００１３】また、見かけ上の表面積Ｓｍは測定領域
（測定視野）の面積、即ち、Ｓｍ＝５００（μｍ）×６
００（μｍ）＝３０００００（μｍ²）となる。

【００１４】このようにして見かけ上の表面積Ｓｍと、
実表面の凹凸を考慮した実表面積Ｓａを求めた後、前記
１式に従ってワイヤ比表面積を求める。

【００１５】なお、実際に実表面積を求める場合には、
実表面積の測定領域においてワイヤ表面に疵がないこと
及びワイヤ表面の付着不純物等を十分に除去することが
必要である。また、この比表面積は、ワイヤ表面の複数
箇所（例えば、９箇所）において求め、その平均値とす
る。

【００１６】なお、図３に示すメッシュの分割数をより
細かくすることにより、実表面積の測定値をより一層真
値に近づけることができるが、前述の如く、５００μｍ
×６００μｍの領域を２００×２５６に分割することに
より、得られた比表面積はアーク安定性との間に優れた
相関関係を示し、ワイヤの評価が可能であった。一方、
メッシュをそれ以上細かくすると、コンピュータにおけ
る解析に時間がかかるなどの不都合が生じる他、ワイヤ
評価精度の向上は少なかった。このため、本発明におい
ては、測定領域（測定視野）を５００μｍ×６００μｍ
とし、これを２００×２５６分割して求めた比表面積を
特許請求の範囲に規定した。

【００１７】従来ワイヤの表面粗さは、ＳＥＭ又はＪＩ
ＳＢＯ６０１、ＪＩＳＢＯ６５１で規定されている触針
法で測定されている。しかし、触針法では針先の曲率よ
りも小さな凹凸の検出が困難であり、また、触針法によ
り求めたワイヤ表面の状況は、ＳＥＭによる観察から得
られるワイヤ表面の状況と必ずしも一致していない。こ
のため、従来、このワイヤ表面の状況とアーク安定性と
の間には、相関関係が認められなかった。

【００１８】しかし、本願発明のように、微細な凹凸を
３次元的に定量化する方法を用いて測定したところ、従
来相関がみられなかった表面粗さとアーク安定性は、一
定の関係があることが認められた。これは、ワイヤの表
面粗さを一定値以下に抑制することにより、ワイヤと溶
接チップとの接触面積が増大し、単位面積当たりの電流
密度が下がり、通電がスムーズに行われているためであ
ると考えられる。

【００１９】なお、測定領域は、前述の如く、ワイヤ本
体表面を平面に展開した状態で、５００μｍ×６００μ
ｍ（３０００００μｍ²）である。

【００２０】また、ワイヤ比表面積は以下の条件で測定
することができる。（１）サンプリング方法：スプールに巻かれた製品ワイ
ヤからできるだけ傷を付けないようにして、約２０ｍｍ
の部分を任意の３カ所から採取し、金属表面を腐食させ
ない石油エーテル、アセトン、四塩化炭素若しくはフロ
ン等の有機溶媒中で、又は加工工程中で使用する潤滑剤
の種類に応じてそれを除くために最も適当と思われる液
（湯若しくはその他の脱脂液）で超音波洗浄することに
より、ワイヤ表面に付着している汚れ及び油脂分等の不
純物を取り除く。超音波洗浄はワイヤが互いに擦れ合っ
て傷を付けないように１本づつ行う。なお、ワイヤの製
造に当たっては、伸線によってダイスから受ける傷、設
備各所及び線同士の接触で生じる傷のうち、傷及び擦り
傷等は可能な限り発生させないように留意されているも
のであり、その意味では比表面積値は傷のない部分を選
んで測定することが好ましい。（２）測定位置：１サンプルの任意の１断面を１２０度
ずらした３カ所で測定し、３サンプルの合計９カ所の測
定値の単純平均とする。（３）測定倍率：１５０倍（ワイヤ径によらず一定）で
ある。測定装置としてはは、三次元粗さ解析装置（例え
ば、エリオニクス社製ＥＲＡ−８０００）がある。

【００２１】上述のワイヤ比表面積に加えて、本願発明
者等は、製造工程の途中で微量添加されるＮａ及びＫが
アークの安定性を向上させることを見いだした。この理
由は必ずしも明らかではないが、Ｎａ及びＫがワイヤ先
端の表面近傍に存在することにより、溶接アークが発生
する場所の周囲の雰囲気が調整され、電離電圧が低下し
て、アークが発生し易い状態となり、アークが安定す
る。

【００２２】Ｎａ及びＫがワイヤ表面に付着物として存
在する原因としては、メッキ工程でメッキ浴のＫ及びＮ
ａがメッキと共にワイヤ表面に析出する場合と、伸線潤
滑剤がワイヤ表面に残存する場合との２種類がある。Ｋ
及びＮａはワイヤ表面又は表層部に存在すれば、その効
果はアーク安定性の向上として現れる。しかし、ワイヤ
表面にＫ及びＮａ分が存在すると、このＫ及びＮａが水
分を吸収して発錆の原因となることがあり、また、ワイ
ヤの光沢がなくなるという難点がある。このため、Ｋ及
びＮａはワイヤ表面ではなく、メッキ層中に存在するこ
とが望ましい。

【００２３】更に、本願発明者等は、種々の溶接条件に
おいて、アークが安定した溶接ワイヤを開発すべく実験
を繰り返した結果、Ｃａ及びワイヤ酸素量についてアー
ク安定上、適正範囲があることを見い出した。このよう
に、Ｃａ及びワイヤ酸素量を適正範囲にすることによ
り、アーク安定性が更に良くなる。

【００２４】Ｃａは、Ｋ及びＮａと同じアルカリ土類金
属であるが、Ｋ及びＮａと異なり、Ｃａが存在すると、
アークの安定性が低下し、またスパッタが多く発生する
ことがわかった。Ｃａがワイヤ表面に存在する場合は、
Ｃａが絶縁物であるために通電を阻害し、アーク長の変
動を生じさせる。また、ＣａがＣａＳ及びＣａＯ等の形
で介在物としてワイヤ中に存在している場合は、この介
在物が溶滴中で急速に溶融分解し、飛散してスパッタの
発生原因となる。従って、Ｃａはその存在位置により許
容限度が異なる。

【００２５】適切な条件で溶接がなされている場合は、
上述の如く、ワイヤ比表面積並びにＮａ及び／又はＫの
含有量等を規定したワイヤであれば、アークが安定した
溶接を行うことができる。しかし、ワイヤ化学成分によ
っては、その電流域をかえると、アークが安定しないこ
とがある。このときのアーク現象をハイスピードビデオ
などで観察すると、アーク長は安定しているものの、溶
滴が左右に振れていることによって、アークが不安定に
なっていることがわかる。これは特に溶滴移行の不安定
さによって溶滴が左右に振れ、これにより、アークが不
安定になっているためである。

【００２６】このような観点のもとに、本願発明者等
は、溶滴表面の粘性と内部の粘性との間に差を出して溶
滴の切れを向上させることを検討した。ワイヤ表層と内
部とで、金属成分を変えることは現実的には難しく、工
業生産に適用できるような手段は現状では存在しない。

【００２７】そこで、本願発明においては、溶融した金
属の粘性を変える因子の一つとして、酸素に注目し、酸
素が多くなると粘性が低くなるという特性を利用して、
ワイヤ表面に酸素を多く存在させる。これにより、ワイ
ヤ表面は内部よりも粘性が低くなり、この粘性の差によ
って溶滴の切れが良くなり、溶滴の振れが少なくなる。
この結果、アークが安定した状態でワイヤを送給するこ
とができる。

【００２８】次に、本発明における各数値の限定理由に
ついて説明する。ワイヤ比表面積ワイヤ比表面積はアーク安定性に影響し、ワイヤ比表面
積が小さいほどアーク安定性が良好になる。送給速度等
が速い等、過酷な送給条件で溶接を行うことを考慮する
と、ワイヤ送給性を十分に確保し、アーク安定性を保つ
ためには、ワイヤ比表面積の上限を０．０５とすること
が必要である。

【００２９】また、平均表面粗さ（Ｒａ）は０．４μｍ
以下であることが望ましい。更に、ワイヤ長手方向にお
ける比表面積値のバラツキも±０．００５以内にするこ
とが望ましい。

【００３０】ワイヤ比表面積を小さくするためには、ワ
イヤ本体を乾式伸線法ではなく、湿式伸線法により伸線
加工することが好ましい。また、伸線速度の低速化、伸
線ダイススケジュールを変えることによる滅面率の細分
化及びメッキサイズの細径化等により、ワイヤ比表面積
を小さくすることができる。

【００３１】ワイヤ本体中のＫ及びＮａ量Ｎａ及びＫは、イオン化傾向が強い元素であり、いずれ
もその添加により瞬間的なアーク切れを低減することが
できる。このＮａ及びＫは夫々単独で添加しても良い
し、双方を添加しても良い。Ｎａ及び／又はＫは、その
添加量が元素換算値で総量で０．１ｐｐｍ未満ではその
添加効果が得られない。また、Ｎａ及び／又はＫの量が
１０ｐｐｍを超えると、アークが長くなる傾向が現れ
て、アークが不安定になる。このため、Ｎａ及びＫを単
独で又は双方を添加し、その添加量をＮａ及びＫの元素
換算値の総量で、０．１〜１０ｐｐｍの範囲とする必要
がある。

【００３２】メッキ層中のＫ及びＮａ量Ｎａ及びＫは、表面近傍であれば存在位置に特に制限は
ない。但し、溶接ロボット等で連続無人運転をする場合
のように送給系のメンテナンスが少ないときは、ワイヤ
表面に付着させると送給系の詰まりを引き起こす場合が
ある。従って、Ｋ及びＮａは、メッキ層中に析出させる
方が望ましい。この場合に、Ｎａ及びＫを、単独で、又
は双方の合計で、０．１ｐｐｍ以上含有することが望ま
しい。

【００３３】ワイヤ中のＣａワイヤ中のＣａはこれが少ないほどスパッタの発生量は
少なくなる。許容できる上限は、１０ｐｐｍである。

【００３４】真表面Ｃａ真表面のＣａは、電気の流れを阻害しアークの安定性を
乱す。このため、真表面Ｃａの上限は３ｐｐｍである。

【００３５】ワイヤ全酸素量及び表面酸素量酸素は、ワイヤ全体で均一に存在しているのでは溶滴の
切れを良くする効果が得られず、ワイヤ表面とワイヤ内
部とで酸素量に差があることが必要である。このワイヤ
表面の酸素量は内部の酸素量よりも１０ｐｐｍ以上多く
することが好ましい。通常線材は１０〜２０ｐｐｍ程度
は酸素を有しているので、酸素附加処理をしない限り、
ワイヤ内部の酸素量の下限値は１０ｐｐｍである。そし
て、表面酸素量はこの内部酸素量よりも１０ｐｐｍ以上
多くするため、表面酸素量の下限値は２０ｐｐｍ、ワイ
ヤ全酸素量ではその下限値が３０ｐｐｍになる。また、
表面酸素量が過度に多い場合、メッキの密着性が劣り、
通電不良が起こる。このため、ワイヤ全酸素量は２００
ｐｐｍ以下、表面酸素量は１８０ｐｐｍ以下にすること
が好ましい。

【００３６】ワイヤ化学成分本発明のガスシールドアーク溶接用メッキワイヤが、ソ
リッドワイヤである場合には、このソリッドワイヤとし
ては、ＪＩＳＺ３３１２に規定されている鋼線を使用
することができる。この鋼線の組成は、本願請求項５、
６にて規定されているものである。以下、その成分添加
理由及び組成限定理由について説明する。

【００３７】Ｃ：０．００１〜０．１５重量％Ｃは溶接金属の脱酸及び強度を得る上で必要不可欠の成
分であるが、その含有量が０．００１重量％未満では脱
酸及び強度がいずれも不十分であり、また０．１５重量
％を超えると溶接金属に高温割れが発生しやすくなる。
このため、Ｃ含有量は０．００１〜０．１５重量％が望
ましい。

【００３８】Ｓｉ：０．３０〜１．１０重量％Ｓｉは溶接金属の脱酸に必要不可欠の成分である。しか
し、Ｓｉ含有量が、０．３０重量％未満では脱酸が不十
分となり、また１．１０重量％を超えると溶接金属の靱
性が低下しやすくなる。このため、Ｓｉ含有量は０．３
０〜１．１０重量％にすることが望ましい。

【００３９】Ｍｎ：０．８５〜２．６０重量％Ｍｎは溶接金属の脱酸及び強度を得る上で必要不可欠の
成分であるが、０．８５重量％未満では脱酸及び強度が
いずれも不十分となり、また、２．６０重量％を超える
と溶接金属に低温割れが発生し易くなる。このため、Ｍ
ｎ含有量は０．８５〜２．６０重量％が望ましい。

【００４０】Ｐ：０．００１〜０．０３０重量％以下Ｐはワイヤ先端からの溶滴の滑らかな離脱を図る上で必
要不可欠の成分であるが、Ｐ含有量が０．００１重量％
未満ではその効果が不十分であり、また、０．０３０重
量％を超えると溶接金属に高温割れが発生しやすくなる
なる。このため、Ｐ含有量は０．００１〜０．０３０重
量％にすることが望ましい。

【００４１】Ｓ：０．００１〜０．０３０重量％以下Ｓはワイヤ先端からの溶滴の滑らかな離脱を得る上で必
要不可欠の成分であるが、Ｓ含有量が０．００１重量％
未満ではその効果が不十分であり、また、０．０３０重
量％を超えると溶接金属に高温割れが発生しやすくな
る。このため、Ｓ含有量は０．００１〜０．０３０重量
％が望ましい。

【００４２】Ｃｕ：０．０１〜０．５０重量％以下Ｃｕはワイヤの通電性及び溶接金属の強度を得る上で必
要不可欠の成分である。しかし、Ｃｕ含有量が０．０１
重量％未満では通電性及び強度がいずれも不十分であ
り、また、０．５０重量％を超えると溶接金属に高温割
れが発生し易くなる。このため、Ｃｕ含有量は０．０１
〜０．５０重量％が望ましい。

【００４３】Ｃｕはワイヤ表面のメッキ層中に存在して
も良く、また、ソリッドワイヤの鋼線中に固溶した形で
存在しても良く、更に、ワイヤ結晶粒界に析出物の形で
存在しても良い。しかし、ワイヤの通電性をより良くす
るためには、ワイヤ表面のメッキ層の形で０．１０〜
０．５０重量％含有することが望ましい。

【００４４】残部：鉄及び不可避的不純物不可避的不純物としては、例えばＢｅ、Ｂ、Ｎ、Ｍｇ、
Ｃａ、Ｖ、Ｃｏ、Ｚｎ、Ａｓ、Ｓｅ、Ｓｒ、Ｙ、Ｎｂ、
Ｃｄ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｔｅ、Ｂａ、Ｗ、Ｈｇ、Ｔ
ｌ、Ｐｂ、Ｂｉ等があるが、これらの不純物は夫々０．
０５重量％以下、合計で０．５０重量％以下含有してい
ても、本発明の目的を達成することができる。しかし、
これらの元素のいずれか一つでも０．０５重量％を超え
ると、アーク不安定性が増加したり、割れ感受性が上昇
する等の悪影響がある。また、これらの不純物元素の総
量が０．５０重量％を超えても、同様な悪影響があるの
で、不可避的不純物の総量は０．５０重量％以下にする
ことが望ましい。

【００４５】次に、選択的添加成分のＮｉ，Ｃｒ，Ｍ
ｏ，Ａｌ，Ｔｉ，Ｚｒについて説明する。これらの成分
は適宜選択してソリッドワイヤの鋼線中に添加されるも
のである。Ｎｉ：０．０１〜１．８０重量％Ｎｉは溶接金属の低温靱性及び強度を得る上で有効な成
分であるが、０．０１重量％未満では低温靱性及び強度
の向上効果がいずれも不十分であり、また、１．８０重
量％を超えると溶接金属に高温割れが発生し易くなる。
このため、Ｎｉ含有量は０．０１〜１．８０重量％が望
ましい。

【００４６】Ｃｒ：０．０１〜０．７０重量％Ｃｒは溶接金属の強度を得る上で有効な成分であるが、
０．０１重量％未満ではその添加効果が不十分であり、
また、０．７０重量％を超えると溶接金属の伸びが不足
しやすく、また、低温割れが発生しやすくなる。このた
め、Ｃｒ含有量は０．０１〜０．７０重量％が望まし
い。

【００４７】Ｍｏ：０．０１〜０．６５重量％Ｍｏは溶接金属の低温靱性及び強度を得る上で有効な成
分であるが、０．０１重量％未満では低温靱性及び強度
がいずれも不十分であり、また、０．６５重量％を超え
ると溶接金属に高温割れが発生し易く、また、溶接金属
の伸びが不足し易くなる。このため、Ｍｏ含有量は０．
０１〜０．６５重量％が望ましい。

【００４８】Ａｌ：０．０１〜０．５０重量％Ａｌは溶接金属の脱酸及び溶接ビードを整形する上で有
効な成分である。しかし、Ａｌ含有量が０．０１重量％
未満では、脱酸及びビード整形性がいずれも不十分であ
り、また、０．５０重量％を超えると溶接金属に高温割
れが発生しやすくなる。このため、Ａｌ含有量は０．０
１〜０．５０重量％が望ましい。

【００４９】Ｔｉ＋Ｚｒ：０．０１〜０．３０重量％Ｔｉ及びＺｒはいずれも溶接金属の脱酸及びスパッタの
減少に有効な成分である。従って、この溶接金属の脱酸
及びスパッタの減少のために、Ｔｉ若しくはＺｒのいず
れかを単独で、又はその双方を添加することができる。
しかし、Ｔｉ及び／又はＺｒの添加量が総量で０．０１
重量％未満の場合は、脱酸及びスパッタの減少がいずれ
も不十分であり、また、０．３０重量％を超えると溶接
金属に高温割れが発生しやすくなるため、Ｔｉ及び／又
はＺｒの添加量は総量で０．０１〜０．３０重量％が望
ましい。なお、ＺｒよりもＴｉの方がスパッタの減少に
はより有効であるので、Ｔｉの方がＺｒより多くなるよ
うに添加することがより望ましい。

【００５０】

【実施例】次に、本発明の実施例について説明する。下
記表１に示す組成のソリッドワイヤの表面にメッキを施
し、ワイヤ本体の比表面積、ワイヤ本体及びメッキ中の
Ｋ及びＮａ量、ワイヤ本体中のＣａ量、真表面Ｃａ、全
酸素量並びに表面酸素量を測定した。また、この溶接ワ
イヤを使用して下記溶接条件でアーク溶接を実施し、そ
の溶接作業性の良否を確認した。

【００５１】溶接条件ワイヤ径；直径１．２ｍｍ母材（ワイヤ本体）；ＳＭ４００Ａ溶接電流；２２０〜３５０Ａアーク電圧；２４〜４０Ｖチップ母材間距離；２０〜３５ｍｍ溶接速度；１２〜６０ｃｍ／ｍｉｎ溶接姿勢；下向きビードオンプレートその結果、得られた比表面積等の測定値を下記表２に示
す。

【００５２】

【表１】

【００５３】

【表２】

【００５４】この表２に示すように、実施例１乃至２１
は、比表面積が０．０５以下であり、Ｎａ及び／又はＫ
の含有量等も本発明の範囲に入るものであるので、良好
な溶接作業性を示した。これに対し、比較例２２乃至３
２は、比表面積、ワイヤ中のＫ，Ｎａ量、メッキ中の
Ｋ，Ｎａ量、ワイヤ中のＣａ量、真表面Ｃａ、全酸素量
及び表面酸素量の少なくともいずれかが本発明の範囲か
ら外れるものであるため、溶接作業性がいずれも劣るも
のであった。特に、比較例２２乃至２４は、通電不良に
よるアークの不安定現象が発生し、比較例２５では、送
給不良によるアーク不安定が発生した。また、比較例２
６では、送給不良及びアーク長不安定が発生し、比較例
２７では、通電不良及びアーク長不安定が発生した。更
に、比較例２８乃至３２においては、アーク長不安定が
発生した。

【００５５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明において
は、ワイヤ本体の比表面積を０．０５以下に規制すると
共に、メッキ層を含むワイヤ中にＮａ及びＫの１種又は
２種を元素換算値の総量で０．１乃至１０ｐｐｍ含有す
るので、通電点の変動が防止され、ワイヤ送給性が安定
して、極めて良好なアーク安定性を得ることができる。
このため、本発明によれば、ガスシールドアーク溶接用
メッキワイヤを使用した溶接作業の作業性を著しく向上
させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ワイヤ表面の微小領域における実表面を３次元
直交座標系により示す模式図である。

【図２】ワイヤ表面の比表面積の測定領域を示す模式図
である。

【図３】実表面積を算出するために測定領域を分割する
メッシュを示す模式図である。

【図４】メッシュの各交点における実表面の高さ位置を
３次元直交座標系により示し、実表面を三角形の連結で
近似する模式図である。

【図５】図４の三角形の面積を算出する方法を示す模式
図である。

【符号の説明】

１；ワイヤ２；実表面３；見かけ上の表面Ｓａ；実表面積Ｓｍ；見かけ上の表面積

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ワイヤ本体の表面にメッキ層が設けられ
ているガスシールドアーク溶接用メッキワイヤにおい
て、下記数式で定義されるメッキ表面の比表面積値を
０．０５以下に規制し、ワイヤ表面のメッキ層を含むワ
イヤ中にＮａ及びＫの１種又は２種を元素換算値の総量
で０．１乃至１０ｐｐｍ含有することを特徴とするガス
シールドアーク溶接用メッキワイヤ。ワイヤ比表面積＝（Ｓａ／Ｓｍ）−１但し、Ｓａ；測定対象領域におけるワイヤ本体表面の実
表面積（ｍｍ²）Ｓｍ；測定対象領域におけるワイヤ本体表面のみかけ上
の面積（ｍｍ²）
【請求項２】前記Ｎａ及びＫの１種又は２種のうち、
前記メッキ層中に存在するものの総量が０．１ｐｐｍ以
上であることを特徴とする請求項１に記載のガスシール
ドアーク溶接用メッキワイヤ。
【請求項３】ワイヤ表面のメッキ層を含むワイヤ中の
Ｃａ量が１０ｐｐｍ以下であり、下記数式により表され
る真表面Ｃａ量が３ｐｐｍ以下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メッ
キワイヤ。真表面Ｃａ量（ppm）＝｛（ｂ−ｃ×ｄ／100）／ａ｝×
1000000 但し、ａ：ワイヤ重量（ｇ）ｂ：このワイヤを酸中に浸漬してメッキ層及びワイヤ本
体表面を溶解させたときの溶出したＣａ重量（ｇ）ｃ：同時に溶出したＦｅ重量（ｇ）ｄ：残存したワイヤ芯部のＣａ濃度（％）
【請求項４】ワイヤ表面を有機溶剤で脱脂した後の酸
素量であるワイヤ全酸素量が３０乃至２００ppmである
と共に、下記数式で表されるワイヤ表面酸素量が２０乃
至１８０ppmであることを特徴とする請求項３に記載の
ガスシールドアーク溶接用メッキワイヤ。ワイヤ表面酸素量（ppm）＝ワイヤ全酸素量（ppm）−ワ
イヤ中心酸素量（ppm）但し、ワイヤ中心酸素量（ppm）：ワイヤ表面を５０μ
ｍ以上研削除去した後の鉄芯部の酸素量
【請求項５】前記ワイヤ本体は、Ｃ：0.001乃至0.15
重量％、Ｓｉ：0.30乃至1.10重量％、Ｍｎ：0.85乃至2.
60重量％、Ｐ：0.001乃至0.030重量％、Ｓ：0.001乃至
0.030重量％及びＣｕ：0.01乃至0.50重量％を含有し、
残部が鉄及び不可避的不純物である鋼からなることを特
徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のガスシ
ールドアーク溶接用メッキワイヤ。
【請求項６】前記ワイヤ本体は、Ｃ：0.001乃至0.15
重量％、Ｓｉ：0.30乃至1.10重量％、Ｍｎ：0.85乃至2.
60重量％、Ｐ：0.001乃至0.030重量％、Ｓ：0.001乃至
0.030重量％、並びにＣｕ：0.01乃至0.50重量％を含有
し、更にＮｉ：0.01乃至1.80重量％、Ｃｒ：0.01乃至0.
70重量％、Ｍｏ：0.01乃至0.65重量％、Ａｌ：0.01乃至
0.50重量％、Ｔｉ及び／又はＺｒ：総量で0.01乃至0.3
0重量％からなる群から選択された少なくとも１種を含
有し、残部が鉄及び不可避的不純物である鋼からなるこ
とを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の
ガスシールドアーク溶接用メッキワイヤ。