JPH10130751A - 表面処理鋼板用抵抗溶接電極材料 - Google Patents
表面処理鋼板用抵抗溶接電極材料Info
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- JPH10130751A JPH10130751A JP30368196A JP30368196A JPH10130751A JP H10130751 A JPH10130751 A JP H10130751A JP 30368196 A JP30368196 A JP 30368196A JP 30368196 A JP30368196 A JP 30368196A JP H10130751 A JPH10130751 A JP H10130751A
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- Japan
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- welding
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 表面処理鋼板のスポット溶接において電極の
寿命を従来品より大きく延ばすことができ、例えば自動
車組立ラインで鋼板と同様に表面処理鋼板を溶接するこ
とを可能とする電極材料が提供される。 【解決手段】 質量％で、Ａｇ：０．２０〜０．８０
％、酸素：０．００５〜０．０３０％を含有し、残部Ｃ
ｕおよび不純物からなる銅合金材料で、硬度ＨV が１１
５以上である。
寿命を従来品より大きく延ばすことができ、例えば自動
車組立ラインで鋼板と同様に表面処理鋼板を溶接するこ
とを可能とする電極材料が提供される。 【解決手段】 質量％で、Ａｇ：０．２０〜０．８０
％、酸素：０．００５〜０．０３０％を含有し、残部Ｃ
ｕおよび不純物からなる銅合金材料で、硬度ＨV が１１
５以上である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、表面処理鋼板用抵抗溶
接電極材料、とくに自動車の車体パネルとして使用され
る亜鉛めっき鋼板、アルミめっき鋼板の抵抗スポット溶
接用として好適な電極材料に関する。
接電極材料、とくに自動車の車体パネルとして使用され
る亜鉛めっき鋼板、アルミめっき鋼板の抵抗スポット溶
接用として好適な電極材料に関する。
【０００２】
【従来の技術】自動車の車体パネルとしては、従来鋼板
が使用されてきたが、最近では、自動車の厳しい使用環
境を考慮して防錆効果に優れた亜鉛めっき鋼板、アルミ
めっき鋼板などの表面処理鋼板が多用されている。車体
パネルについては、自動車の組立てラインにおいて、ロ
ボットによる抵抗スポット溶接が行われるため、車体パ
ネル用部材には、スポット溶接性が重要な特性の一つと
なっている。
が使用されてきたが、最近では、自動車の厳しい使用環
境を考慮して防錆効果に優れた亜鉛めっき鋼板、アルミ
めっき鋼板などの表面処理鋼板が多用されている。車体
パネルについては、自動車の組立てラインにおいて、ロ
ボットによる抵抗スポット溶接が行われるため、車体パ
ネル用部材には、スポット溶接性が重要な特性の一つと
なっている。
【０００３】自動車組立てラインにおいて、鋼板のスポ
ット溶接にはクロム銅、ジルコニウムクロム銅、ジルコ
ニウム銅などの電極材料が使用されているが、これらの
電極材料からなる電極で亜鉛めっき鋼板をスポット溶接
した場合には、電極先端に脆弱な銅と亜鉛の合金層が形
成されるため、自動溶接ラインにおいて、頻繁に電極の
交換あるいは電極先端のドレッシングを行わなければな
らず、鋼板のスポット溶接に比べて格段に生産性が低下
する。
ット溶接にはクロム銅、ジルコニウムクロム銅、ジルコ
ニウム銅などの電極材料が使用されているが、これらの
電極材料からなる電極で亜鉛めっき鋼板をスポット溶接
した場合には、電極先端に脆弱な銅と亜鉛の合金層が形
成されるため、自動溶接ラインにおいて、頻繁に電極の
交換あるいは電極先端のドレッシングを行わなければな
らず、鋼板のスポット溶接に比べて格段に生産性が低下
する。
【０００４】また、アルミめっき鋼板をスポット溶接し
た場合には、融点の低いアルミニウムが表面に存在して
いるため、溶接時に溶けたアルミニウムが電極の先端に
付着して溶接効率を低下させる。このため、自動車の組
立てラインにおいては、数十〜数百打点毎に電極先端の
ドレッシングを行わなければならず、亜鉛めっき鋼板の
場合と同様、生産性が低下するという難点がある。
た場合には、融点の低いアルミニウムが表面に存在して
いるため、溶接時に溶けたアルミニウムが電極の先端に
付着して溶接効率を低下させる。このため、自動車の組
立てラインにおいては、数十〜数百打点毎に電極先端の
ドレッシングを行わなければならず、亜鉛めっき鋼板の
場合と同様、生産性が低下するという難点がある。
【０００５】従来の電極材料を使用して亜鉛めっき鋼
板、アルミめっき鋼板をスポット溶接した場合に生じる
上記の問題は、これらの表面処理鋼板をクロム銅など従
来の電極材料からなる電極を用いてシーム溶接した場合
においてもみられ、長時間の連続抵抗溶接を困難にして
いる。
板、アルミめっき鋼板をスポット溶接した場合に生じる
上記の問題は、これらの表面処理鋼板をクロム銅など従
来の電極材料からなる電極を用いてシーム溶接した場合
においてもみられ、長時間の連続抵抗溶接を困難にして
いる。
【０００６】発明者の一部は先に、Ａｇ：０．０３〜
０．５％、酸素：０．００４〜０．１０％を含有し、残
部Ｃｕおよび不純物からなるアルミニウムの抵抗溶接用
電極材料を提案した。（特開平７−１６６２７４号公
報）この電極材料はアルミニウムの付着防止に効果があ
り、アルミめっ鋼板のスポット溶接にはある程度有効で
あるが、亜鉛めっき鋼板の溶接に使用した場合には、銅
と亜鉛の合金層形成による問題点を解消することができ
ないことが多い。
０．５％、酸素：０．００４〜０．１０％を含有し、残
部Ｃｕおよび不純物からなるアルミニウムの抵抗溶接用
電極材料を提案した。（特開平７−１６６２７４号公
報）この電極材料はアルミニウムの付着防止に効果があ
り、アルミめっ鋼板のスポット溶接にはある程度有効で
あるが、亜鉛めっき鋼板の溶接に使用した場合には、銅
と亜鉛の合金層形成による問題点を解消することができ
ないことが多い。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、表面処理鋼
板のスポット溶接、シーム溶接など抵抗溶接における上
記従来の問題点を解消するために、先に提案されたＣｕ
−Ａｇ−Ｏ合金電極材をベースとして、電極材の成分組
成および強度特性と連続溶接性との関係について再検討
を加えた結果としてなされたものであり、その目的は、
溶接時における電極先端への溶融アルミニウムの付着が
避けられるとともに、銅と亜鉛の合金層の形成も防止で
き、電極の損耗が少ない表面処理鋼板用抵抗溶接電極材
料を提供することにある。
板のスポット溶接、シーム溶接など抵抗溶接における上
記従来の問題点を解消するために、先に提案されたＣｕ
−Ａｇ−Ｏ合金電極材をベースとして、電極材の成分組
成および強度特性と連続溶接性との関係について再検討
を加えた結果としてなされたものであり、その目的は、
溶接時における電極先端への溶融アルミニウムの付着が
避けられるとともに、銅と亜鉛の合金層の形成も防止で
き、電極の損耗が少ない表面処理鋼板用抵抗溶接電極材
料を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明による表面処理鋼板用抵抗溶接電極材料は、
Ａｇ：０．２０〜０．８０％、酸素：０．００５〜０．
０３０％を含み、残部Ｃｕおよび不純物からなり、硬度
ＨV １１５以上であることを構成上の第１の特徴とし、
Ａｇ：０．５２〜０．８０％、酸素：０．０１０〜０．
０３０％を含み、残部Ｃｕおよび不純物からなり、硬度
ＨV １２５以上であることを第２の特徴とする。
めの本発明による表面処理鋼板用抵抗溶接電極材料は、
Ａｇ：０．２０〜０．８０％、酸素：０．００５〜０．
０３０％を含み、残部Ｃｕおよび不純物からなり、硬度
ＨV １１５以上であることを構成上の第１の特徴とし、
Ａｇ：０．５２〜０．８０％、酸素：０．０１０〜０．
０３０％を含み、残部Ｃｕおよび不純物からなり、硬度
ＨV １２５以上であることを第２の特徴とする。
【０００９】本発明の電極材料においては、Ａｇおよび
酸素（Ｏ）が必須成分として添加される。Ａｇ含有量お
よび酸素含有量の好ましい範囲は、質量％で、Ａｇ：
０．２０〜０．８０％、Ｏ：０．００５〜０．３０％の
範囲である。安定した電極性能を得るには、Ａｇ：０．
５２〜０．８０％、Ｏ：０．０１０〜０．０３０％の範
囲で含有させるのがさらに好ましい。Ａｇは、亜鉛と銅
の共晶の生成を抑制する機能を有し、材料の軟化温度を
高めるよう作用する。Ａｇの含有量が０．２０％未満で
は亜鉛と銅の共晶生成を抑制する効果が十分でなく、軟
化温度も低下するため、溶接時の電極の損耗が激しくな
り電極寿命が短くなる。０．８０％を越えると導電率が
低下し、とくにアルミめっき鋼板の溶接性が低下する。
酸素（Ｏ）が必須成分として添加される。Ａｇ含有量お
よび酸素含有量の好ましい範囲は、質量％で、Ａｇ：
０．２０〜０．８０％、Ｏ：０．００５〜０．３０％の
範囲である。安定した電極性能を得るには、Ａｇ：０．
５２〜０．８０％、Ｏ：０．０１０〜０．０３０％の範
囲で含有させるのがさらに好ましい。Ａｇは、亜鉛と銅
の共晶の生成を抑制する機能を有し、材料の軟化温度を
高めるよう作用する。Ａｇの含有量が０．２０％未満で
は亜鉛と銅の共晶生成を抑制する効果が十分でなく、軟
化温度も低下するため、溶接時の電極の損耗が激しくな
り電極寿命が短くなる。０．８０％を越えると導電率が
低下し、とくにアルミめっき鋼板の溶接性が低下する。
【００１０】電極材中の酸素は溶接時電極先端面に酸化
皮膜を形成し、電極先端に対する溶融アルミニウムの付
着を防止するとともに、亜鉛めっき鋼板の溶接時に生成
する亜鉛と銅の合金層中に侵入して、亜鉛と銅の共晶の
形成を妨げるよう機能する。好ましい酸素量の範囲は、
前記のとおり、０．００５〜０．０３０％である。０．
００５％未満では亜鉛と銅の共晶生成を抑制する効果が
小さく、電極の損耗が大きくなる。酸素量が０．０３０
％を越えると、材料の鋳造性が低下する。鋳造時に水素
（Ｈ）、Ｓなどと反応し、Ｈ2 Ｏ、ＳＯ2 を生成して鋳
塊欠陥となり、電極材に内部欠陥を発生させ、また、そ
の後の冷間加工において破断の原因となり易い。
皮膜を形成し、電極先端に対する溶融アルミニウムの付
着を防止するとともに、亜鉛めっき鋼板の溶接時に生成
する亜鉛と銅の合金層中に侵入して、亜鉛と銅の共晶の
形成を妨げるよう機能する。好ましい酸素量の範囲は、
前記のとおり、０．００５〜０．０３０％である。０．
００５％未満では亜鉛と銅の共晶生成を抑制する効果が
小さく、電極の損耗が大きくなる。酸素量が０．０３０
％を越えると、材料の鋳造性が低下する。鋳造時に水素
（Ｈ）、Ｓなどと反応し、Ｈ2 Ｏ、ＳＯ2 を生成して鋳
塊欠陥となり、電極材に内部欠陥を発生させ、また、そ
の後の冷間加工において破断の原因となり易い。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明の抵抗溶接電極材料の製造
は、上記組成の合金材料を大気中、不活性雰囲気中また
は真空中で溶解し、鋳造後、鋳塊に対し熱間押出などの
熱間加工を行い、その後必要に応じて引抜き、圧延など
の冷間加工および中間焼鈍を施し、最終的に冷間加工を
行う。最終冷間加工度は２０〜９０％が好ましく、２０
％未満ではＨV １１５以上の硬度が得られ難く、とくに
亜鉛めっき鋼板のスポット溶接時に電極先端が変形し易
くなる。９０％を越える加工を行うと、再結晶し易くな
って軟化温度が低下するため、溶接時に電極先端に変形
が生じ易くなる。
は、上記組成の合金材料を大気中、不活性雰囲気中また
は真空中で溶解し、鋳造後、鋳塊に対し熱間押出などの
熱間加工を行い、その後必要に応じて引抜き、圧延など
の冷間加工および中間焼鈍を施し、最終的に冷間加工を
行う。最終冷間加工度は２０〜９０％が好ましく、２０
％未満ではＨV １１５以上の硬度が得られ難く、とくに
亜鉛めっき鋼板のスポット溶接時に電極先端が変形し易
くなる。９０％を越える加工を行うと、再結晶し易くな
って軟化温度が低下するため、溶接時に電極先端に変形
が生じ易くなる。
【００１２】
【実施例】以下、本発明の実施例を比較例と対比して説
明する。 実施例１ 高周波溶解炉で電気銅、Ａｇ地金を溶解し、黒鉛鋳型に
鋳造して、径280mm 、長さ5000mmの鋳塊を得た。鋳塊の
組成を表１に示す。この鋳塊から径254mm 、長さ600mm
の押出用ビレットを切削し、900 ℃の温度で径40mmの棒
材に押出加工した。ついで、押出材を径25mmまで冷間圧
延加工し、550 ℃の温度で3.6ks の焼鈍を行ったのち、
径20mmまで最終冷間引抜き加工した。冷間引抜き材の諸
特性を市販の1.0 質量％Ｃｒを含むクロム銅電極材と比
較して表１に示す。
明する。 実施例１ 高周波溶解炉で電気銅、Ａｇ地金を溶解し、黒鉛鋳型に
鋳造して、径280mm 、長さ5000mmの鋳塊を得た。鋳塊の
組成を表１に示す。この鋳塊から径254mm 、長さ600mm
の押出用ビレットを切削し、900 ℃の温度で径40mmの棒
材に押出加工した。ついで、押出材を径25mmまで冷間圧
延加工し、550 ℃の温度で3.6ks の焼鈍を行ったのち、
径20mmまで最終冷間引抜き加工した。冷間引抜き材の諸
特性を市販の1.0 質量％Ｃｒを含むクロム銅電極材と比
較して表１に示す。
【００１３】表１中、軟化温度は、大気炉中で試験温度
に１時間保持して測定した硬度が、軟化前の硬度と完全
に軟化した後の硬度の平均値以下になる温度である。電
極寿命を評価するために、前記冷間引抜き材から先端径
6mm(40R)の電極に成形し冷却孔を加工した。被溶接材と
して板厚0.7mm 、幅25mmの合金化溶融亜鉛めっき鋼板(4
5g/45g/m2)、および同一寸法のアルミめっき鋼板(60g/6
0g/m2)を使用した。
に１時間保持して測定した硬度が、軟化前の硬度と完全
に軟化した後の硬度の平均値以下になる温度である。電
極寿命を評価するために、前記冷間引抜き材から先端径
6mm(40R)の電極に成形し冷却孔を加工した。被溶接材と
して板厚0.7mm 、幅25mmの合金化溶融亜鉛めっき鋼板(4
5g/45g/m2)、および同一寸法のアルミめっき鋼板(60g/6
0g/m2)を使用した。
【００１４】三相低周波式のスポット溶接機を用いて、
被溶接材を２枚重ね、上下から電極（試験材）で挟み、
加圧、通電した。溶接前の上下電極の間隔は13mmとし、
電極の冷却孔には25℃の水を50mm3/s で流した。１回の
溶接打点の時間は2s、通電時間は0.2sとし、溶接時の加
圧力1.96×103N、溶接電流10.5kAとして、毎分30打点の
溶接を繰り返し行った。100 打点毎に被溶接材に形成さ
れたナゲット径を測定し( ナゲット径を縦方向( 径:a)
、横方向( 径:b) に測定し、ナゲット径＝√ａ√ｂと
して求める。）、測定値が一点でも４√ｔ（ｔ：亜鉛め
っき鋼板の板厚）、すなわち3.35mm以下になった点を溶
接寿命とした。
被溶接材を２枚重ね、上下から電極（試験材）で挟み、
加圧、通電した。溶接前の上下電極の間隔は13mmとし、
電極の冷却孔には25℃の水を50mm3/s で流した。１回の
溶接打点の時間は2s、通電時間は0.2sとし、溶接時の加
圧力1.96×103N、溶接電流10.5kAとして、毎分30打点の
溶接を繰り返し行った。100 打点毎に被溶接材に形成さ
れたナゲット径を測定し( ナゲット径を縦方向( 径:a)
、横方向( 径:b) に測定し、ナゲット径＝√ａ√ｂと
して求める。）、測定値が一点でも４√ｔ（ｔ：亜鉛め
っき鋼板の板厚）、すなわち3.35mm以下になった点を溶
接寿命とした。
【００１５】
【表１】
【００１６】表１に示されるように、本発明のＣｕ−Ａ
ｇ−Ｏ電極（試験材No.1〜4)は、従来、表面処理鋼板の
スポット溶接に使用されているクロム銅電極と比較し
て、導電率も高く、溶接寿命が向上しており、亜鉛めっ
き鋼板およびアルミめっき鋼板、とくに亜鉛めっき鋼板
に対して優れたスポット溶接寿命を有している。
ｇ−Ｏ電極（試験材No.1〜4)は、従来、表面処理鋼板の
スポット溶接に使用されているクロム銅電極と比較し
て、導電率も高く、溶接寿命が向上しており、亜鉛めっ
き鋼板およびアルミめっき鋼板、とくに亜鉛めっき鋼板
に対して優れたスポット溶接寿命を有している。
【００１７】比較例１ 表２に示す組成の電極材料を実施例１と同一の鋳造、加
工方法で製造し、実施例１と同様のスポット溶接試験を
行った。但し、比較材No.5については、押出材を径21mm
まで圧延加工し、焼鈍後、径20mmまで最終冷間引抜き加
工した。スポット溶接試験の結果を表２に示す。表２に
みられるように、試験材No.5は、Ａｇの含有量が低いた
め、軟化温度が低く耐熱性が劣り、溶接寿命が劣る。試
験材No.6はＡｇの含有量が高過ぎて導電率が低下し、溶
接寿命が短くなっている。試験材No.7は、酸素の含有量
が少ないため、亜鉛と銅の共晶生成を抑える効果が小さ
く、また電極先端面での酸化皮膜の形成が不十分となる
ため電極寿命が短い。試験材No.8は酸素含有量が多すぎ
て鋳塊中のガス孔が多く、材料欠陥が生じたため、電極
寿命が短くなっている。試験材No.9は最終冷間加工度が
小さく硬度が低いため、とくに亜鉛めっき鋼板の溶接に
おいて溶接寿命が短い。なお、表３において本発明の限
定条件を外れたものには下線を付した。
工方法で製造し、実施例１と同様のスポット溶接試験を
行った。但し、比較材No.5については、押出材を径21mm
まで圧延加工し、焼鈍後、径20mmまで最終冷間引抜き加
工した。スポット溶接試験の結果を表２に示す。表２に
みられるように、試験材No.5は、Ａｇの含有量が低いた
め、軟化温度が低く耐熱性が劣り、溶接寿命が劣る。試
験材No.6はＡｇの含有量が高過ぎて導電率が低下し、溶
接寿命が短くなっている。試験材No.7は、酸素の含有量
が少ないため、亜鉛と銅の共晶生成を抑える効果が小さ
く、また電極先端面での酸化皮膜の形成が不十分となる
ため電極寿命が短い。試験材No.8は酸素含有量が多すぎ
て鋳塊中のガス孔が多く、材料欠陥が生じたため、電極
寿命が短くなっている。試験材No.9は最終冷間加工度が
小さく硬度が低いため、とくに亜鉛めっき鋼板の溶接に
おいて溶接寿命が短い。なお、表３において本発明の限
定条件を外れたものには下線を付した。
【００１８】
【表２】
【００１９】
【発明の効果】以上のとおり、本発明によれば、亜鉛め
っき鋼板、アルミめっき鋼板など、表面処理鋼板のスポ
ット溶接時の電極寿命を従来より大きく延ばすことがで
き、例えば自動車組立ラインにおいて鋼板と同様に表面
処理鋼板を溶接することを可能とする電極材料が提供さ
れる。本発明の電極材料はスポット溶接のみでなく、シ
ーム溶接においても同様の寿命向上を達成することがで
きる。
っき鋼板、アルミめっき鋼板など、表面処理鋼板のスポ
ット溶接時の電極寿命を従来より大きく延ばすことがで
き、例えば自動車組立ラインにおいて鋼板と同様に表面
処理鋼板を溶接することを可能とする電極材料が提供さ
れる。本発明の電極材料はスポット溶接のみでなく、シ
ーム溶接においても同様の寿命向上を達成することがで
きる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐野 啓路 東京都港区新橋５丁目11番３号 住友軽金 属工業株式会社内
Claims (2)
- 【請求項１】 Ａｇ：０．２０〜０．８０％（質量％、
以下同じ）、酸素：０．００５〜０．０３０％を含み、
残部Ｃｕおよび不純物からなり、硬度がＨV１１５以上
であることを特徴とする表面処理鋼板用抵抗溶接電極材
料。 - 【請求項２】 Ａｇ：０．５２〜０．８０％、酸素：
０．０１０〜０．０３０％を含み、残部Ｃｕおよび不純
物からなり、硬度がＨV １２５以上であることを特徴と
する表面処理鋼板用抵抗溶接電極材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30368196A JPH10130751A (ja) | 1996-10-29 | 1996-10-29 | 表面処理鋼板用抵抗溶接電極材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30368196A JPH10130751A (ja) | 1996-10-29 | 1996-10-29 | 表面処理鋼板用抵抗溶接電極材料 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10130751A true JPH10130751A (ja) | 1998-05-19 |
Family
ID=17923964
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30368196A Pending JPH10130751A (ja) | 1996-10-29 | 1996-10-29 | 表面処理鋼板用抵抗溶接電極材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10130751A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003055633A1 (en) * | 2001-12-13 | 2003-07-10 | Outokumpu Oyj | Welding current nozzle material |
| JP2009090340A (ja) * | 2007-10-10 | 2009-04-30 | Shinko Kiki Kk | 鉄系材料のスポット溶接用電極及び鉄系材料のスポット溶接用電極の製造方法 |
-
1996
- 1996-10-29 JP JP30368196A patent/JPH10130751A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003055633A1 (en) * | 2001-12-13 | 2003-07-10 | Outokumpu Oyj | Welding current nozzle material |
| US7119303B2 (en) | 2001-12-13 | 2006-10-10 | Luvata Oy | Welding current nozzle material |
| JP2009090340A (ja) * | 2007-10-10 | 2009-04-30 | Shinko Kiki Kk | 鉄系材料のスポット溶接用電極及び鉄系材料のスポット溶接用電極の製造方法 |
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