JPH0839267A - Ｎｉメッキしたスポット溶接用電極 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明はスポット溶接に於て、電極先端に新
しい合金化層を形成させ、耐摩耗性を向上させ、安定し
た電流密度を得ることにより、ナゲットを良好に形成す
ると共に、電極と被溶接物との張り付きをなくすことが
主要な目的である。 【構成】 シャンク２とこのシャンク２に接続された電
流チップ３とより成るスポット溶接用電極に於て、上記
電極チップ３表面４に１μｍ〜５０μｍの厚さでＮｉメ
ッキ層５が形成されていることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、Ｎｉメッキしたスポッ
ト溶接用電極に係わり、更に詳しくは、電極と被溶接物
との張り付きを防止すると共に、電極先端に耐摩耗性の
合金化層を形成させ、安定した電極密度を得ることによ
り、ナゲットをより良好に形成できる電極に関する。

【０００２】

【従来の技術】周知の通り、スポット溶接は電極間に被
溶接物を設置して、上記電極で被溶接物を加圧しながら
給電し、被溶接物を溶着させるものである。そこで、従
来からスポット溶接用電極として導電性の優れたクロム
銅合金やアルミナ分散銅等が多用されている。具体的に
は、メッキ等を施さないクロム銅合金やアルミナ分散銅
等から成る電極が用いられていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】スポット溶接は、その
連続した溶接作業に於て、良好に均一な大きさのナゲッ
ト形成が求められ、このナゲットの成形精度が結果的に
溶接品質に重要に係わる要素の一つとなっている。

【０００４】ところが、従来のスポット溶接用電極で
は、上記ナゲットの形成に問題があった。即ち、上記電
極の場合、電極の導電率が均一的であった為に、２つの
電極間で外側に広がるような電気の流れとなってしまっ
ていた。そして、この電気の流れにより被溶接物に対す
る電極の打点中心部に電流が集中して流れにくく、この
打点中心部の電流密度を上げることが難しかった。この
為に、上記連続した溶接作業に於て、ナゲットの大きさ
が不均一であり、以って溶接打点性（つまり上記ナゲッ
トの大きさの均一性を含めた電極の打点部分におけるナ
ゲットの成形精度）の向上が難しく、結果的に溶接品質
の向上も難しかった。

【０００５】また、従来のスポット溶接用電極では、溶
接時に発生する熱により、上記電極と被溶接物とが張り
付くようにして溶着し、またそれにより溶接不良を発生
させることがしばしばあった。この為に、連続して行っ
ているスポット溶接作業を一度中断し、張り付いた状態
にある電極と被溶接物とを取らなければならず、作業効
率の向上が難しかった。加えて、この後に連続して良好
にスポット溶接を行う為に、上記電極を削り直したり、
交換したりする必要があった為、電極の使用寿命を長く
することも難しく、この電極のコストがかかるものであ
った。

【０００６】又、従来の電極チップで亜鉛メッキ鋼板を
溶接すると、溶接時の熱により亜鉛と電極母材が反応
し、母材より融点の低い合金となり、電極先端の形状が
変形し易く、電極の耐久性が悪かった。そこで、上記反
応を抑える目的で電極表面にクロム、コバルト、チタン
等をコーティングした電極がある。しかしながら上記電
極は、亜鉛の拡散により変質する電極先端部の被覆層が
摩耗により短時間に消失してしまう欠点があった。

【０００７】そして、上述した複数の問題点からスポッ
ト溶接に伴うトータルコストをより低く抑えることが難
しかった。

【０００８】従って本発明の目的とする所は、被溶接物
に対する電極の打点中心部に流れる電流密度を上げ、
又、新しい合金化層が電極母材に形成されることによ
り、ナゲットを良好な大きさで均一的に形成し、以って
溶接打点性も向上し、結果的に溶接品質を向上せしめる
と共に、上記電極と被溶接物との張り付きをなくし、以
ってスポット溶接の作業効率を向上せしめると共に、電
極の使用寿命も長くすることができる技術を提供するに
ある。

【０００９】

【課題を解決する為の手段】上記目的を解決する為に本
発明は次の技術的手段を有する。即ち、実施例に対応す
る添付図面中の符号を用いてこれを説明すると、スポッ
ト溶接用電極１は、シャンク２とこのシャンク２に圧入
された電極チップ３とより成る。この電極１材料として
は、電気伝導性及び熱伝導性の良好な銅合金が使用され
る。

【００１０】そして、本発明では、上記電極チップ３表
面に、この電極チップ３よりも電気抵抗の大きい（導電
率の悪い）Ｎｉメッキ層５を形成した。上記Ｎｉメッキ
層５の厚さは、１μｍ〜５０μｍであり、好ましくは、
５μｍ〜３５μｍの範囲である。所で、厚さが５μｍよ
りも薄いと摩耗によりその効果の持続性が若干落ち、逆
に３５μｍよりも厚いと溶接電流が流れにくくなり、溶
接強度を低下させたり、溶着張り付きを発生させるもの
である。

【００１１】更に、本発明では上記電極チップ３表面に
Ｎｉメッキ層５を形成する例の他に、上記電極チップ３
表面に加えて、上記シャンク２と電極チップ３との接続
部の接続面にもＮｉメッキ層５を形成する例があげられ
る。

【００１２】より具体的には、その１例として、上記電
極チップ３のシャンク２が圧入される凹部６表面にＮｉ
メッキ層５を形成するものである。また別の例として、
上記シャンク２の電極チップ３が圧入される凸部表面に
Ｎｉメッキ層５を形成するものである。

【００１３】また、上記電極チップ３には、スポット溶
接時、上記電極チップ３のＮｉメッキ層５と被溶接物８
のメッキ鋼板のメッキ層との間で、上記電極チップ３の
Ｎｉメッキとメッキ鋼板のメッキとから成る合金化層が
形成されるものである。

【００１４】尚、上記電極の形状は、図示したものに限
られるものではなく、他の形状の電極でも良く、更に形
状の異なる電極の組み合わせで対を成しても良い。ま
た、上記電極１材料としては、一般的なクロム銅以外に
ベリリウム、ジリコニウム、タングステン、フッ素（ボ
ロン）、シリコン、アルミナ、ニッケル、コバルト、銀
（Ａｇ）、チタン、セラミックス等の中から選ばれた少
なくとも１種又は２種以上を銅に添加した銅合金でも良
い。また、Ｎｉメッキ層５として、Ｎｉ以外の物質、例
えばバードクロム、クロム、ユニクロ、コバルト、クロ
メート、フッ素（ボロン）、セラミックス、チタン、タ
ングステン、シリコン、ジルコニウム等の物質の中から
選ばれた少なくとも１種又は２種以上を層中に分散させ
て有する分散Ｎｉメッキ層を形成しても良い。

【００１５】

【作用】上記構成によると、上記電極チップ３表面にＮ
ｉメッキ層５を形成することにより、２つの電極１間で
外側に広がるような電気の流れを抑えることができ、打
点中心部に流れる電流密度をメッキなしの場合に比べて
上げることができる。更に、上記Ｎｉメッキ層５を形成
する電極１を使用すると、上記電極チップ３先端に、ス
ポット溶接時、上記電極チップ３のＮｉメッキ層５と被
溶接物８のメッキ鋼板のメッキ層との間で、上記電極チ
ップ３のＮｉメッキとメッキ鋼板のメッキとから成る合
金化層が形成される。この合金化層により、上記Ｎｉメ
ッキした電極チップ３先端の硬度がより増し、耐摩耗性
が向上すると共に、電極チップ３先端の形状が変化しに
くくなり、安定した電流密度が得られる。そして、これ
らの効果からナゲットが良好な大きさで均一的に形成さ
れ、以って溶接打点性も向上したスポット溶接が可能で
ある。更に、上記Ｎｉメッキにより電流が安定し、溶接
が安定して行われ、上記電極１と被溶接物８との張り付
きも少なくすることができる。

【００１６】

【実施例】次に本発明の実施例を詳述する。

【００１７】実施例１ 銅合金から成る電極１の電極チップ３表面のみに３、
５、１０、１５、２５、３５、５０μｍのそれぞれの厚
さでＮｉメッキ層５を形成した（図１及び図２参照）。

【００１８】実施例２ 銅合金から成る電極１の電極チップ３表面及び上記シャ
ンク２と電極チップ３との接続部の接続面に３、５、１
０、１５、２５、３５、５０μｍのそれぞれの厚さでＮ
ｉメッキ層５を形成した（図３参照）。尚、メッキ方法
としては、電気メッキ、無電解メッキ、溶融メッキ、蒸
着等の方法によりメッキする。

【００１９】次に、上記実施例１及び実施例２の電極１
の特性を調べる為、連続スポット溶接試験を実施した。
尚、比較例としてＮｉメッキ層５を形成しない電極１
（図４参照）の試験も実施した。このスポット溶接試験
は定置式の定格容量３０ＫＶＡの溶接機を用い、溶接電
流１０５００Ａ、加圧力２００Ｋｇ、溶接時間１２サイ
クル（１ショットにつき１２／５０秒間電流を流す）、
１打点／１秒で、被溶接物として板厚０．７ｍｍのメッ
キ鋼板両面６０ｇ／ｍ2 を準備し、それぞれ溶接を行っ
た。電極寿命はナゲット径が４√ｔ（ｔは板厚）以下に
なった最初の溶接打点数を電極寿命とした。その結果を
表１に示す。

【００２０】

【表１】

【００２１】この表１から、Ｎｉメッキ層５を形成した
電極１は、Ｎｉメッキ層５を形成しなかった電極１に比
べて各種の観察で良い結果となった。具体的には、打点
中心部を流れる電流密度が増し良好な大きさのナゲット
が均一に形成され、而も溶接打点性の向上も確認され
た。また、電極１と被溶接物８との張り付きも少なく、
電極の使用寿命、作業性の向上が確認された。

【００２２】次に、上記実施例２に於て、Ｎｉメッキ層
５の厚さを異にした場合のスポット溶接試験を行った。
その結果を表２に示す。

【００２３】

【表２】

【００２４】この表２から、Ｎｉメッキ層５が５μｍ〜
３５μｍの厚さでは、各種の観察で良い結果となった。
言い換えれば、上記Ｎｉメッキ層５の厚さが５μｍより
も薄い場合、打点中心部を流れる電流密度の増加が少な
く、良好な大きさのナゲットが均一に形成されにくく、
溶接打点性の向上も難しいと共に、上記電極１と被溶接
物８との張り付きも発生し易く、電極の使用寿命、作業
性の向上が難しく、加えて、Ｎｉメッキ層５が薄い為に
摩耗によりその結果の持続が若干落ちた。そして、上記
Ｎｉメッキ層５の厚さが３５μｍよりも厚い場合も同じ
く良好な結果が得られなかったと共に、厚いと溶接電流
が流れにくくなることから、溶接強度を低下させるもの
であった。

【００２５】また、上記Ｎｉメッキ層５を形成した電極
１の使用したとき、上記電極チップ３先端に、上記電極
チップ３のＮｉメッキ層５と被溶接物８のメッキ鋼板の
メッキ層との間で、上記電極チップ３のＮｉメッキとメ
ッキ鋼板のメッキとから成る合金化層が形成されている
ことが確認できた。

【００２６】尚、図４及び図５並びに図６は本発明の他
の実施例であり、この他の形状や形状の異なる電極の組
み合わせで対を成しても良い。また図７は従来のＮｉメ
ッキ層５を形成しない電極１Ｊであって、この電極１Ｊ
は、シャンク２Ｊとこのシャンク２Ｊに圧入された電極
チップ３Ｊとより成る。

【００２７】

【発明の効果】以上詳述した如く、本発明は、電極チッ
プ表面にＮｉメッキ層を形成したことにより、打点中心
部に流れる電流密度を上げることができる。更に、上記
メッキ層を形成した電極を使用すると、上記電極チップ
先端に、スポット溶接時、上記電極チップのＮｉメッキ
層と被溶接物のメッキ鋼板のメッキ層との間で、上記電
極チップのＮｉメッキとメッキ鋼板のメッキとから成る
合金化層が形成される。この合金化層により、上記Ｎｉ
メッキした電極チップ先端の硬度がより増し、耐摩耗性
が向上すると共に、電極チップ先端の形状が変化しにく
くなり、安定した電流密度が得られる。そして、これら
の効果からナゲットを良好な大きさで均一的に形成で
き、溶接打点性も向上し、結果的に溶接品質を向上せし
めることができる。更に、このＮｉメッキにより電流が
安定し、溶接が安定して行われ、上記電極と被溶接物と
の張り付きをなくすことができ、以ってスポット溶接の
作業効率を向上させ、且つ電極の使用寿命も長くでき、
電極にかかるコストを抑えることができる。そして、上
述した利点からスポット溶接に伴うトータルコストをよ
り低く抑えることを可能とし易い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例で示したＮｉメッキしたス
ポット溶接用電極の部分断面を含む正面図である。

【図２】本発明の第１実施例で示したＮｉメッキしたス
ポット溶接用電極の使用状態を模式的に示した図であ
る。

【図３】本発明の第２実施例で示したＮｉメッキしたス
ポット溶接用電極の部分断面を含む使用状態を模式的に
示した図である。

【図４】本発明の他の例のＮｉメッキしたスポット溶接
用電極の部分断面を含む正面図である。

【図５】本発明のその他の例のＮｉメッキしたスポット
溶接用電極の部分断面を含む正面図である。

【図６】本発明の更に他の例のＮｉメッキしたスポット
溶接用電極の部分断面を含む正面図である。

【図７】従来のスポット溶接用電極の使用状態を模式的
に示した図である。

【符号の説明】

１ 電極 ２ シャンク ３ 電極チップ ４ 電極チップ表面 ５ Ｎｉメッキ層

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シャンク２とこのシャンク２に接続され
   た電極チップ３とより成るスポット溶接用電極に於て、
   上記電極チップ３表面４に１μｍ〜５０μｍの厚さでＮ
   ｉメッキ層５が形成されていることを特徴とするＮｉメ
   ッキしたスポット溶接用電極。
2. 【請求項２】 上記電極チップ３には、スポット溶接
   時、上記電極チップ３のＮｉメッキ層５と被溶接物８の
   メッキ鋼板のメッキ層との間で、上記電極チップ３のＮ
   ｉメッキとメッキ鋼板のメッキとから成る合金化層が形
   成されることを特徴とする請求項１記載のＮｉメッキし
   たスポット溶接用電極。