JPH10230362A - 溶接トーチ用部材およびその製造方法 - Google Patents
溶接トーチ用部材およびその製造方法Info
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- JPH10230362A JPH10230362A JP5388997A JP5388997A JPH10230362A JP H10230362 A JPH10230362 A JP H10230362A JP 5388997 A JP5388997 A JP 5388997A JP 5388997 A JP5388997 A JP 5388997A JP H10230362 A JPH10230362 A JP H10230362A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 耐摩耗性、耐スパッタ付着性に優れ、高導電
性をそなえた溶接用トーチ部材、とくにガスシールドア
ーク溶接用コンタクトチップおよびノズルが安価に供給
される。 【解決手段】 銅合金基材の表面に平均厚さ５〜５００
μｍの耐火物粒子分散強化銅の層を有する。耐火物分散
強化銅としては、０．０５〜１．７％のアルミナを含有
するアルミナ分散強化銅が好ましい。Ａｌ、Ｓｉ、Ｔｉ
などの１種以上を含有する銅合金を酸素分圧が０．１〜
１００Ｐａの雰囲気中で７５０〜９５０℃の温度域に加
熱保持し、内部酸化することにより製造される。
性をそなえた溶接用トーチ部材、とくにガスシールドア
ーク溶接用コンタクトチップおよびノズルが安価に供給
される。 【解決手段】 銅合金基材の表面に平均厚さ５〜５００
μｍの耐火物粒子分散強化銅の層を有する。耐火物分散
強化銅としては、０．０５〜１．７％のアルミナを含有
するアルミナ分散強化銅が好ましい。Ａｌ、Ｓｉ、Ｔｉ
などの１種以上を含有する銅合金を酸素分圧が０．１〜
１００Ｐａの雰囲気中で７５０〜９５０℃の温度域に加
熱保持し、内部酸化することにより製造される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、溶接用トーチ部
材、詳しくは、コンタクトチップ、ノズルなど、ガスシ
ールドアーク溶接、特にＭＡＧ（Metal Active Gas) お
よびＭＩＧ（MetalInert Gas)アーク溶接用のトーチ部
材、およびその製造方法に関する。
材、詳しくは、コンタクトチップ、ノズルなど、ガスシ
ールドアーク溶接、特にＭＡＧ（Metal Active Gas) お
よびＭＩＧ（MetalInert Gas)アーク溶接用のトーチ部
材、およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ガスシールドアーク溶接用トーチの先端
部には、コンタクトチップが取り付けられ、該コンタク
トチップを囲撓するようにコンタクトチップと同心にノ
ズルが配設され、電極ワイヤがコンタクトチップへ供給
され、シールドガスがノズルとコンタクトチップとの間
に供給されるよう構成されている。
部には、コンタクトチップが取り付けられ、該コンタク
トチップを囲撓するようにコンタクトチップと同心にノ
ズルが配設され、電極ワイヤがコンタクトチップへ供給
され、シールドガスがノズルとコンタクトチップとの間
に供給されるよう構成されている。
【０００３】従来、コンタクトチップやノズルの構成材
料としては、純銅やクロム銅、ジルコニウム銅などの耐
熱、高導電性銅合金基材が使用されているが、これらの
材料は５５０℃程度の比較的低温度で軟化するため、溶
接時の高温加熱で軟化し易く、コンタクトチップの場
合、軟化による摩耗、変形が激しくなると、ワイヤが繰
り出される孔が変形してワイヤとコンタクトチップとの
接触が断続的となり、アークが不安定となって溶接が困
難になるという難点がある。
料としては、純銅やクロム銅、ジルコニウム銅などの耐
熱、高導電性銅合金基材が使用されているが、これらの
材料は５５０℃程度の比較的低温度で軟化するため、溶
接時の高温加熱で軟化し易く、コンタクトチップの場
合、軟化による摩耗、変形が激しくなると、ワイヤが繰
り出される孔が変形してワイヤとコンタクトチップとの
接触が断続的となり、アークが不安定となって溶接が困
難になるという難点がある。
【０００４】また、トーチ部材には、溶接時に１０００
℃以上の高温で飛散する被溶接材のスパッタが付着し、
スパッタがノズル内面やコンタクトチップ外面に付着し
た場合にはシールドガスの正常な流れを妨げ、コンタク
トチップの先端に付着した場合にはコンタクトチップの
ワイヤ供給孔を塞いでワイヤの供給を停止するという問
題がある。
℃以上の高温で飛散する被溶接材のスパッタが付着し、
スパッタがノズル内面やコンタクトチップ外面に付着し
た場合にはシールドガスの正常な流れを妨げ、コンタク
トチップの先端に付着した場合にはコンタクトチップの
ワイヤ供給孔を塞いでワイヤの供給を停止するという問
題がある。
【０００５】スパッタの付着を防止できるカーボンノズ
ルの使用も試みられているが、カーボンノズルは高価で
あるとともに割れ易いという欠点がある。ノズルにセラ
ッミックをライニングする手段もあるが、製作が面倒で
コスト的にも不利であり、スパッタ除去の際にセラミッ
ク層を破損するおそれもある。近年、とくにロボットを
用いた溶接機が増加しており、無人で、出来るだけ長期
にわたり高品位な溶接を行えるようにすることが要求さ
れており、このような観点から、耐熱性がさらに優れ、
溶接時に軟化することなく、スパッタも付着し難い溶接
用トーチ部材の開発が強く望まれている。
ルの使用も試みられているが、カーボンノズルは高価で
あるとともに割れ易いという欠点がある。ノズルにセラ
ッミックをライニングする手段もあるが、製作が面倒で
コスト的にも不利であり、スパッタ除去の際にセラミッ
ク層を破損するおそれもある。近年、とくにロボットを
用いた溶接機が増加しており、無人で、出来るだけ長期
にわたり高品位な溶接を行えるようにすることが要求さ
れており、このような観点から、耐熱性がさらに優れ、
溶接時に軟化することなく、スパッタも付着し難い溶接
用トーチ部材の開発が強く望まれている。
【０００６】上記の要求を満たすものとして、コンタク
トチップ、ノズルなどのガスシールドアーク溶接用トー
チ部材を、銅または銅合金のマトリックス中にアルミニ
ウム酸化物の粒子を分散させてなるアルミナ分散強化銅
により形成することが提案されている。（実開平５−７
２９６２号明細書）アルミナ分散強化銅は、１０００℃
近い高温に曝されても殆ど軟化しない特性を有してお
り、スパッタの付着防止効果もある。
トチップ、ノズルなどのガスシールドアーク溶接用トー
チ部材を、銅または銅合金のマトリックス中にアルミニ
ウム酸化物の粒子を分散させてなるアルミナ分散強化銅
により形成することが提案されている。（実開平５−７
２９６２号明細書）アルミナ分散強化銅は、１０００℃
近い高温に曝されても殆ど軟化しない特性を有してお
り、スパッタの付着防止効果もある。
【０００７】しかしながら、アルミナ分散強化銅は、例
えばアトマイズ法によりＣｕ−Ａｌ合金粉末をつくり、
合金粉末の一部を高温酸化し、Ｃｕ−Ａｌ合金粉末と高
温酸化したＣｕ−Ａｌ合金粉末とを混合、圧縮して銅容
器内に封入し、熱間で加工することにより所定形状にす
るという粉末冶金法（ＰＭ法）による複雑な工程を経て
製造されるため、製造コストが高く、溶接用トーチ部材
のような頻繁に交換する消耗材に適用するには困難性が
ある。
えばアトマイズ法によりＣｕ−Ａｌ合金粉末をつくり、
合金粉末の一部を高温酸化し、Ｃｕ−Ａｌ合金粉末と高
温酸化したＣｕ−Ａｌ合金粉末とを混合、圧縮して銅容
器内に封入し、熱間で加工することにより所定形状にす
るという粉末冶金法（ＰＭ法）による複雑な工程を経て
製造されるため、製造コストが高く、溶接用トーチ部材
のような頻繁に交換する消耗材に適用するには困難性が
ある。
【０００８】所定のアルミニウムを含有するＣｕ−Ａｌ
合金を酸素含有雰囲気中で高温加熱処理して内部酸化
し、銅マトリックス中に酸化アルミニウム（アルミナ）
を分散したアルミナ分散強化銅を得る方法もあるが、内
部酸化の進行が遅いため、実生産において、トーチ部材
全体を内部酸化してアルミナ分散強化銅とするためには
長時間を要することとなりコスト上の問題は解決されて
いない。さらに、アルミナ分散強化銅は電気伝導率が十
分でないという難点がある。
合金を酸素含有雰囲気中で高温加熱処理して内部酸化
し、銅マトリックス中に酸化アルミニウム（アルミナ）
を分散したアルミナ分散強化銅を得る方法もあるが、内
部酸化の進行が遅いため、実生産において、トーチ部材
全体を内部酸化してアルミナ分散強化銅とするためには
長時間を要することとなりコスト上の問題は解決されて
いない。さらに、アルミナ分散強化銅は電気伝導率が十
分でないという難点がある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の問題
点を解消するために、ガスシールドアーク溶接用トーチ
部材にアルミナ分散強化銅を適用した場合の効果と量産
コストとのバランスについて実験、検討を行うととも
に、アルミナと同等の効果を有する他の分散材について
も検討した結果としてなされたものであり、その目的
は、優れた耐熱性、耐摩耗性、耐スパッタ付着性をそな
え、さらに十分な導電性も兼備し、コスト的にも満足す
べき溶接用トーチ部材を提供することにある。また、素
材が、ＰＭ法によらず従来のＩＭ法により製造でき、特
定の表面層のみを内部酸化することにより耐熱性など前
記の特性をそなえた溶接用トーチを製造する方法を提供
することにある。
点を解消するために、ガスシールドアーク溶接用トーチ
部材にアルミナ分散強化銅を適用した場合の効果と量産
コストとのバランスについて実験、検討を行うととも
に、アルミナと同等の効果を有する他の分散材について
も検討した結果としてなされたものであり、その目的
は、優れた耐熱性、耐摩耗性、耐スパッタ付着性をそな
え、さらに十分な導電性も兼備し、コスト的にも満足す
べき溶接用トーチ部材を提供することにある。また、素
材が、ＰＭ法によらず従来のＩＭ法により製造でき、特
定の表面層のみを内部酸化することにより耐熱性など前
記の特性をそなえた溶接用トーチを製造する方法を提供
することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明による溶接用トーチ部材は、銅合金基材の表
面に内部酸化による平均厚さ５〜５００μｍの耐火物粒
子分散強化銅の層を形成したことを構成上の第１の特徴
とし、耐火物分散強化銅が銅合金基材のマトリックス中
にＡｌ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｂｅ、Ｃｒ、Ｍｇ、Ｍｎ、
ＮｂおよびＶの各元素の酸化物のうちの１種または２種
以上を分散してなることを第２の特徴とする。
めの本発明による溶接用トーチ部材は、銅合金基材の表
面に内部酸化による平均厚さ５〜５００μｍの耐火物粒
子分散強化銅の層を形成したことを構成上の第１の特徴
とし、耐火物分散強化銅が銅合金基材のマトリックス中
にＡｌ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｂｅ、Ｃｒ、Ｍｇ、Ｍｎ、
ＮｂおよびＶの各元素の酸化物のうちの１種または２種
以上を分散してなることを第２の特徴とする。
【００１１】また、銅合金基材がＡｇ、Ｓｎ、Ｓｂ、
Ｐ、Ｎｉ、Ｚｎのうちの１種または２種以上を合計量で
０．００１〜１．０％含有すること、および耐火物粒子
分散強化銅が０．０５〜１．７％のアルミナを含有する
アルミナ分散強化銅であることを第３および第４の特徴
とする。
Ｐ、Ｎｉ、Ｚｎのうちの１種または２種以上を合計量で
０．００１〜１．０％含有すること、および耐火物粒子
分散強化銅が０．０５〜１．７％のアルミナを含有する
アルミナ分散強化銅であることを第３および第４の特徴
とする。
【００１２】本発明による溶接用トーチ部材の製造方法
は、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｂｅ、Ｃｒ、Ｍｇ、Ｍ
ｎ、Ｎｂ、Ｖのうちの１種または２種以上を含有し、残
部Ｃｕおよび不純物からなる銅合金基材を高温加熱処理
して、銅合金基材の表面を内部酸化し、銅合金基材の表
面に前記元素の酸化物が分散した耐火物粒子分散強化銅
の層を形成することを第１の特徴とし、Ａｌ：０．０２
５〜１．０％含有し、残部Ｃｕおよび不純物からなる銅
合金基材を高温加熱処理して、銅合金基材の表面を内部
酸化し、銅合金基材の表面にアルミナ分散強化銅の層を
形成することを第２の特徴とする。
は、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｂｅ、Ｃｒ、Ｍｇ、Ｍ
ｎ、Ｎｂ、Ｖのうちの１種または２種以上を含有し、残
部Ｃｕおよび不純物からなる銅合金基材を高温加熱処理
して、銅合金基材の表面を内部酸化し、銅合金基材の表
面に前記元素の酸化物が分散した耐火物粒子分散強化銅
の層を形成することを第１の特徴とし、Ａｌ：０．０２
５〜１．０％含有し、残部Ｃｕおよび不純物からなる銅
合金基材を高温加熱処理して、銅合金基材の表面を内部
酸化し、銅合金基材の表面にアルミナ分散強化銅の層を
形成することを第２の特徴とする。
【００１３】また、銅合金基材として、さらにＡｇ、Ｓ
ｎ、Ｓｂ、Ｐ、Ｎｉ、Ｚｎのうちの１種または２種以上
を合計量で０．００１〜１．０％含有させたものを適用
することを第３の特徴とする。
ｎ、Ｓｂ、Ｐ、Ｎｉ、Ｚｎのうちの１種または２種以上
を合計量で０．００１〜１．０％含有させたものを適用
することを第３の特徴とする。
【００１４】さらに、高温加熱処理を、酸素分圧が０．
１〜１００Ｐａの雰囲気中で７５０〜９５０℃の温度に
加熱保持することにより行うこと、および高温加熱処理
を、酸化性雰囲気中で３００〜９５０℃の温度に加熱保
持した後、連続してまたは断続して還元性雰囲気中で加
熱することにより行うことを第４および第５の特徴とす
る。
１〜１００Ｐａの雰囲気中で７５０〜９５０℃の温度に
加熱保持することにより行うこと、および高温加熱処理
を、酸化性雰囲気中で３００〜９５０℃の温度に加熱保
持した後、連続してまたは断続して還元性雰囲気中で加
熱することにより行うことを第４および第５の特徴とす
る。
【００１５】本発明の溶接用トーチ部材においては、銅
合金基材の表面に内部酸化による平均厚さ５〜５００μ
ｍの耐火物粒子分散強化銅の層を形成する。耐火物粒子
分散強化銅としては、銅合金のマトリックス中に、Ａ
ｌ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｂｅ、Ｃｒ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｎｂ
およびＶの各元素の酸化物のうちの１種または２種以上
を分散してなるものが好ましく、このうち、０．０５〜
１．７％のアルミナを含有するアルミナ分散強化銅が耐
火物粒子分散強化銅として最も好適である。
合金基材の表面に内部酸化による平均厚さ５〜５００μ
ｍの耐火物粒子分散強化銅の層を形成する。耐火物粒子
分散強化銅としては、銅合金のマトリックス中に、Ａ
ｌ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｂｅ、Ｃｒ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｎｂ
およびＶの各元素の酸化物のうちの１種または２種以上
を分散してなるものが好ましく、このうち、０．０５〜
１．７％のアルミナを含有するアルミナ分散強化銅が耐
火物粒子分散強化銅として最も好適である。
【００１６】内部酸化による耐火物粒子分散強化銅の層
厚は平均５〜５００μｍの範囲が好ましく、５μｍ未満
では耐熱性、耐摩耗性およびスパッタとの反応防止性が
十分でなく、５００μｍを越えると、内部酸化に要する
時間が長くなり、それ以上の耐摩耗性も期待できなくな
る。
厚は平均５〜５００μｍの範囲が好ましく、５μｍ未満
では耐熱性、耐摩耗性およびスパッタとの反応防止性が
十分でなく、５００μｍを越えると、内部酸化に要する
時間が長くなり、それ以上の耐摩耗性も期待できなくな
る。
【００１７】溶接用トーチ部材の表面層のアルミナ分散
強化銅中のアルミナ含有量は０．０５〜１．７％の範囲
が好ましく、０．０５％未満では耐熱性、耐摩耗性およ
びスパッタとの反応防止性が十分でなく、１．７％を越
えると、内部酸化に要する時間が長くなるとともに、ト
ーチ部材の中央部のＣｕ−Ａｌ合金部の電気伝導率およ
び熱伝導率が低下する。表面層の耐火物粒子分散強化銅
中に分散するＡｌ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｂｅ、Ｃｒ、Ｍ
ｇ、Ｍｎ、Ｎｂ、Ｖの各酸化物の合計量も０．０５〜
１．７％が好ましい。
強化銅中のアルミナ含有量は０．０５〜１．７％の範囲
が好ましく、０．０５％未満では耐熱性、耐摩耗性およ
びスパッタとの反応防止性が十分でなく、１．７％を越
えると、内部酸化に要する時間が長くなるとともに、ト
ーチ部材の中央部のＣｕ−Ａｌ合金部の電気伝導率およ
び熱伝導率が低下する。表面層の耐火物粒子分散強化銅
中に分散するＡｌ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｂｅ、Ｃｒ、Ｍ
ｇ、Ｍｎ、Ｎｂ、Ｖの各酸化物の合計量も０．０５〜
１．７％が好ましい。
【００１８】銅合金基材には、またＡｇ、Ｓｎ、Ｓｂ、
Ｐ、Ｎｉ、Ｚｎのうちの１種または２種以上を合計量で
０．００１〜１．０％含有させることにより耐熱性（軟
化温度の向上）および強度を改善することができる。
０．００１％未満ではその効果が十分でなく、１．０％
を越えて含有すると、耐熱性向上効果が飽和するととも
に、トーチ部材の中央部の銅合金基材の導電性が低下す
る。
Ｐ、Ｎｉ、Ｚｎのうちの１種または２種以上を合計量で
０．００１〜１．０％含有させることにより耐熱性（軟
化温度の向上）および強度を改善することができる。
０．００１％未満ではその効果が十分でなく、１．０％
を越えて含有すると、耐熱性向上効果が飽和するととも
に、トーチ部材の中央部の銅合金基材の導電性が低下す
る。
【００１９】
【発明の実施の形態】本発明による溶接用トーチ部材の
製造方法は、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｂｅ、Ｃｒ、Ｍ
ｇ、Ｍｎ、Ｎｂ、Ｖのうちの１種または２種以上を、好
ましくは合計量で０．０２５〜１．０％含有し、残部Ｃ
ｕおよび不純物からなる銅合金、またはＡｌ：０．０２
５〜１．０％含有し、残部Ｃｕおよび不純物からなる銅
合金、または上記の銅合金にさらにＡｇ、Ｓｎ、Ｓｂ、
Ｐ、Ｎｉ、Ｚｎのうちの１種または２種以上を合計量で
０．００１〜１．０％添加した銅合金の鋳塊を、熱間押
出、圧延、抽伸など通常の低合金銅の加工工程に従って
加工し、コンタクトチップ、ノズルなど溶接用トーチ部
材に切削、切削ー鍛造などの方法で成形する。
製造方法は、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｂｅ、Ｃｒ、Ｍ
ｇ、Ｍｎ、Ｎｂ、Ｖのうちの１種または２種以上を、好
ましくは合計量で０．０２５〜１．０％含有し、残部Ｃ
ｕおよび不純物からなる銅合金、またはＡｌ：０．０２
５〜１．０％含有し、残部Ｃｕおよび不純物からなる銅
合金、または上記の銅合金にさらにＡｇ、Ｓｎ、Ｓｂ、
Ｐ、Ｎｉ、Ｚｎのうちの１種または２種以上を合計量で
０．００１〜１．０％添加した銅合金の鋳塊を、熱間押
出、圧延、抽伸など通常の低合金銅の加工工程に従って
加工し、コンタクトチップ、ノズルなど溶接用トーチ部
材に切削、切削ー鍛造などの方法で成形する。
【００２０】成形された溶接用トーチ部材を、好ましく
は、酸素分圧が０．１〜１００Ｐａの雰囲気中で７５０
〜９５０℃の温度に加熱保持することにより高温加熱処
理して、部材の表面を内部酸化し、銅合金基材の表面に
前記元素の酸化物が分散した耐火物粒子分散強化銅の層
を形成する。
は、酸素分圧が０．１〜１００Ｐａの雰囲気中で７５０
〜９５０℃の温度に加熱保持することにより高温加熱処
理して、部材の表面を内部酸化し、銅合金基材の表面に
前記元素の酸化物が分散した耐火物粒子分散強化銅の層
を形成する。
【００２１】銅合金材料を、通常の雰囲気で高温に加熱
した場合、例えばＣｕ−Ａｌ合金の場合には、表面にＣ
ｕＯ、Ａｌ2 Ｏ3 を含む厚い酸化皮膜が形成されるが、
酸素分圧が０．１〜１００Ｐａの雰囲気中で７５０〜９
５０℃の温度域に加熱保持することにより、上記の厚い
酸化皮膜を形成させることなく内部酸化し、アルミナな
どの耐火物粒子が分散した内部酸化層を形成することが
できる。
した場合、例えばＣｕ−Ａｌ合金の場合には、表面にＣ
ｕＯ、Ａｌ2 Ｏ3 を含む厚い酸化皮膜が形成されるが、
酸素分圧が０．１〜１００Ｐａの雰囲気中で７５０〜９
５０℃の温度域に加熱保持することにより、上記の厚い
酸化皮膜を形成させることなく内部酸化し、アルミナな
どの耐火物粒子が分散した内部酸化層を形成することが
できる。
【００２２】酸素分圧が０．１Ｐａ未満の雰囲気では酸
素の供給が不十分となって本発明の範囲の内部酸化層が
形成し難く、酸素分圧が１００Ｐａを越えると前記の厚
い酸化皮膜が形成され易くなる。加熱温度が７５０℃未
満では内部酸化の進行が遅く、本発明の内部酸化層が形
成し難く、９５０℃を越えると、酸化物粒子が粗大化し
て耐熱性向上に寄与しないサイズとなり易い。
素の供給が不十分となって本発明の範囲の内部酸化層が
形成し難く、酸素分圧が１００Ｐａを越えると前記の厚
い酸化皮膜が形成され易くなる。加熱温度が７５０℃未
満では内部酸化の進行が遅く、本発明の内部酸化層が形
成し難く、９５０℃を越えると、酸化物粒子が粗大化し
て耐熱性向上に寄与しないサイズとなり易い。
【００２３】成形されたトーチ部材を、酸化性雰囲気中
で３００〜９５０℃の温度に加熱保持した後、連続して
または断続して還元性雰囲気中で加熱することにより高
温加熱処理を行うことによっても本発明の目的を達成す
ることができる。
で３００〜９５０℃の温度に加熱保持した後、連続して
または断続して還元性雰囲気中で加熱することにより高
温加熱処理を行うことによっても本発明の目的を達成す
ることができる。
【００２４】上記の加熱処理を行った場合には、例えば
Ａｌを含有する銅合金基材の場合、酸化性不雰囲気中で
３００〜９５０℃の温度域に加熱保持することにより、
表面酸化皮膜（ＣｕＯ−Ａｌ2 Ｏ3 ）および内部酸化層
（Ｃｕ−Ａｌ2 Ｏ3 ）が形成され、その後、直ちにある
いは時間を置いて、水素雰囲気などの還元性雰囲気中
で、好ましくは３００〜９５０℃の温度に加熱すること
により表面酸化皮膜が還元（ＣｕＯ−Ａｌ2 Ｏ3 →Ｃｕ
−Ａｌ2 Ｏ3 ）される。その結果、内部酸化層のみがト
ーチ部材の表面に存在することとなる。
Ａｌを含有する銅合金基材の場合、酸化性不雰囲気中で
３００〜９５０℃の温度域に加熱保持することにより、
表面酸化皮膜（ＣｕＯ−Ａｌ2 Ｏ3 ）および内部酸化層
（Ｃｕ−Ａｌ2 Ｏ3 ）が形成され、その後、直ちにある
いは時間を置いて、水素雰囲気などの還元性雰囲気中
で、好ましくは３００〜９５０℃の温度に加熱すること
により表面酸化皮膜が還元（ＣｕＯ−Ａｌ2 Ｏ3 →Ｃｕ
−Ａｌ2 Ｏ3 ）される。その結果、内部酸化層のみがト
ーチ部材の表面に存在することとなる。
【００２５】３００℃未満では内部酸化の進行が遅く、
本発明の内部酸化層が形成し難く、９５０℃を越える温
度で加熱すると、酸化物粒子が粗大となり、また表面の
酸化皮膜も厚くなり過ぎ、還元性雰囲気中での加熱によ
って除去し難くなる。
本発明の内部酸化層が形成し難く、９５０℃を越える温
度で加熱すると、酸化物粒子が粗大となり、また表面の
酸化皮膜も厚くなり過ぎ、還元性雰囲気中での加熱によ
って除去し難くなる。
【００２６】
【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 Ａｌ：０．２％を含有し、残部Ｃｕと不純物からなる銅
合金およびＡｌ：０．２％、Ａｇ：０．１％を含有し、
残部Ｃｕと不純物からなる銅合金を、溶解、鋳造し、得
られた鋳塊を熱間押出、圧延、抽伸加工することによ
り、直径９ｍｍの棒材および外径２０ｍｍ、内径１６ｍ
ｍの管材とした。
明する。 実施例１ Ａｌ：０．２％を含有し、残部Ｃｕと不純物からなる銅
合金およびＡｌ：０．２％、Ａｇ：０．１％を含有し、
残部Ｃｕと不純物からなる銅合金を、溶解、鋳造し、得
られた鋳塊を熱間押出、圧延、抽伸加工することによ
り、直径９ｍｍの棒材および外径２０ｍｍ、内径１６ｍ
ｍの管材とした。
【００２７】上記の棒材および管材を、汎用ＭＩＧ溶接
用コンタクトチップおよびノズルの形状に切削により成
形し、脱脂後、１Ｐａの酸素分圧に調整した酸素とアル
ゴンガスとの混合ガス中で９００℃の温度で１時間加
熱、保持し、表面にアルミナ分散強化銅の層を形成させ
た。アルミナ分散強化銅の層厚を断面組織と硬さ試験に
より測定したところ１００μｍであった。
用コンタクトチップおよびノズルの形状に切削により成
形し、脱脂後、１Ｐａの酸素分圧に調整した酸素とアル
ゴンガスとの混合ガス中で９００℃の温度で１時間加
熱、保持し、表面にアルミナ分散強化銅の層を形成させ
た。アルミナ分散強化銅の層厚を断面組織と硬さ試験に
より測定したところ１００μｍであった。
【００２８】得られたコンタクトチップおよびノズルを
用いて、ＳＰＣＣ板（厚さ３ｍｍ）のＭＩＧ溶接（２時
間連続のＹ型開先突き合わせ溶接）を行い、従来のクロ
ム銅（Ｃｕ−１％Ｃｒ）と対比し、クロム銅のチップ摩
耗量およびスパッタ付着量をそれぞれ１とした場合のチ
ップ摩耗量、スパッタ付着量を相対評価した。結果を表
１に示す。表１に示すように、本発明に従う試験材は、
従来のクロム銅と比べ、チップ摩耗量は１／１０、スパ
ッタ付着量は１／５と大きく改善される。
用いて、ＳＰＣＣ板（厚さ３ｍｍ）のＭＩＧ溶接（２時
間連続のＹ型開先突き合わせ溶接）を行い、従来のクロ
ム銅（Ｃｕ−１％Ｃｒ）と対比し、クロム銅のチップ摩
耗量およびスパッタ付着量をそれぞれ１とした場合のチ
ップ摩耗量、スパッタ付着量を相対評価した。結果を表
１に示す。表１に示すように、本発明に従う試験材は、
従来のクロム銅と比べ、チップ摩耗量は１／１０、スパ
ッタ付着量は１／５と大きく改善される。
【００２９】
【表１】
【００３０】実施例２ Ａｌ：０．２％を含有し、残部Ｃｕと不純物からなる銅
合金およびＡｌ：０．２％、Ｐ：０．００５％、Ｎｉ：
０．１％を含有し、残部Ｃｕと不純物からなる銅合金を
溶解、鋳造し、得られた鋳塊を、熱間押出、圧延、抽伸
加工することにより、直径９ｍｍの棒材の中心に直径
１．０ｍｍの孔を穿設した孔空き棒材を製造した。
合金およびＡｌ：０．２％、Ｐ：０．００５％、Ｎｉ：
０．１％を含有し、残部Ｃｕと不純物からなる銅合金を
溶解、鋳造し、得られた鋳塊を、熱間押出、圧延、抽伸
加工することにより、直径９ｍｍの棒材の中心に直径
１．０ｍｍの孔を穿設した孔空き棒材を製造した。
【００３１】上記の孔空き棒材の孔部に、１０Ｐａの酸
素分圧に調整した酸素と窒素との混合ガスを存在させ、
棒材の外部は窒素ガス雰囲気として、８００℃の温度に
加熱し１時間保持した。その結果、孔空き棒材の孔内部
に６０μｍの層厚を有するアルミナ分散強化銅の層が形
成された。
素分圧に調整した酸素と窒素との混合ガスを存在させ、
棒材の外部は窒素ガス雰囲気として、８００℃の温度に
加熱し１時間保持した。その結果、孔空き棒材の孔内部
に６０μｍの層厚を有するアルミナ分散強化銅の層が形
成された。
【００３２】得られた孔空き棒材を切断し、汎用ＭＩＧ
溶接用コンタクトチップの形状に鍛造加工により成形し
た。成形されたコンタクトチップを用いて、実施例１と
同じ条件で、ＳＰＣＣ板（３ｍｍ厚）のＭＩＧ溶接を行
い、実施例１と同様、従来のクロム銅と対比して、連続
２時間溶接後のチップ摩耗量およびスパッタ付着量の相
対評価を行った。結果を表２に示す。表２にみられるよ
うに、本発明に従う試験材においては、チップ磨耗量お
よびスパッタ付着量がいずれも従来のクロム銅の１／５
と大きく改善されている。
溶接用コンタクトチップの形状に鍛造加工により成形し
た。成形されたコンタクトチップを用いて、実施例１と
同じ条件で、ＳＰＣＣ板（３ｍｍ厚）のＭＩＧ溶接を行
い、実施例１と同様、従来のクロム銅と対比して、連続
２時間溶接後のチップ摩耗量およびスパッタ付着量の相
対評価を行った。結果を表２に示す。表２にみられるよ
うに、本発明に従う試験材においては、チップ磨耗量お
よびスパッタ付着量がいずれも従来のクロム銅の１／５
と大きく改善されている。
【００３３】
【表２】
【００３４】比較例１ アルミニウムを含有するＣｕ−Ａｌ合金のアルミニウム
含有量を変えた銅合金の直径９ｍｍの棒材を、実施例１
と同じ工程により製造し。これらを汎用ＭＩＧ溶接用コ
ンタクトチップの形状に切削により成形した後、脱脂
し、酸素分圧、加熱温度を変えて１時間の加熱処理を行
い、チップ表面にアルミナ分散強化銅の層を形成した。
銅合金の組成、酸素分圧、加熱温度、内部酸化層厚を表
３に示す。なお、表３において、本発明の条件を外れる
ものには下線を付した。
含有量を変えた銅合金の直径９ｍｍの棒材を、実施例１
と同じ工程により製造し。これらを汎用ＭＩＧ溶接用コ
ンタクトチップの形状に切削により成形した後、脱脂
し、酸素分圧、加熱温度を変えて１時間の加熱処理を行
い、チップ表面にアルミナ分散強化銅の層を形成した。
銅合金の組成、酸素分圧、加熱温度、内部酸化層厚を表
３に示す。なお、表３において、本発明の条件を外れる
ものには下線を付した。
【００３５】得られたコンタクトチップを用いて実施例
１と同じ条件でＭＩＧ溶接を行い、連続２時間溶接後の
チップ摩耗量およびスパッタ付着量を、従来のクロム銅
と対比して相対評価した。評価結果を表３に示す。
１と同じ条件でＭＩＧ溶接を行い、連続２時間溶接後の
チップ摩耗量およびスパッタ付着量を、従来のクロム銅
と対比して相対評価した。評価結果を表３に示す。
【００３６】
【表３】
【００３７】表３に示すように、試験材Ｎｏ．５は、基
材中のアルミニウム含有量が少ないため生成されるアル
ミナ量が少なく、耐摩耗性およびスパッタとの反応防止
性が劣る。試験材Ｎｏ．６は基材中のアルミニウム含有
量が多過ぎるため、内部酸化に要する時間が長くなり、
１時間の加熱処理では内部酸化層厚が不十分で、チップ
摩耗量が大きい。また導電性の低下も生じた。
材中のアルミニウム含有量が少ないため生成されるアル
ミナ量が少なく、耐摩耗性およびスパッタとの反応防止
性が劣る。試験材Ｎｏ．６は基材中のアルミニウム含有
量が多過ぎるため、内部酸化に要する時間が長くなり、
１時間の加熱処理では内部酸化層厚が不十分で、チップ
摩耗量が大きい。また導電性の低下も生じた。
【００３８】試験材Ｎｏ．７は、加熱雰囲気中の酸素分
圧が低いため、内部酸化層厚が十分でなく、チップ摩耗
量、スパッタ付着量がともに大きい。試験材Ｎｏ．８は
酸素分圧が大きいため、表面に厚い酸化皮膜が形成し、
当該酸化皮膜除去後、寸法精度が出せず評価を中止し
た。試験材Ｎｏ．９は加熱温度が低いため、内部酸化の
進行が遅く、内部酸化層厚が不十分となり、チップの摩
耗量、スパッタ付着量ともに劣っている。試験材Ｎｏ．
１０は加熱温度が高過ぎるため、アルミナ粒子の粗大化
が生じ、とくに耐摩耗性が劣化した。
圧が低いため、内部酸化層厚が十分でなく、チップ摩耗
量、スパッタ付着量がともに大きい。試験材Ｎｏ．８は
酸素分圧が大きいため、表面に厚い酸化皮膜が形成し、
当該酸化皮膜除去後、寸法精度が出せず評価を中止し
た。試験材Ｎｏ．９は加熱温度が低いため、内部酸化の
進行が遅く、内部酸化層厚が不十分となり、チップの摩
耗量、スパッタ付着量ともに劣っている。試験材Ｎｏ．
１０は加熱温度が高過ぎるため、アルミナ粒子の粗大化
が生じ、とくに耐摩耗性が劣化した。
【００３９】
【発明の効果】以上のとおり、本発明によれば、優れた
耐摩耗性、耐スパッタ付着性をそなえ、高導電性を有す
るガスシールドアーク溶接用トーチ部材、とくにコンタ
クトチップ、ノズルが安価に供給でき、ロボットは多用
される自動溶接において、安定した品質の溶接が高い生
産性で実現可能となり、産業上きわめて有用である。
耐摩耗性、耐スパッタ付着性をそなえ、高導電性を有す
るガスシールドアーク溶接用トーチ部材、とくにコンタ
クトチップ、ノズルが安価に供給でき、ロボットは多用
される自動溶接において、安定した品質の溶接が高い生
産性で実現可能となり、産業上きわめて有用である。
Claims (9)
- 【請求項１】 銅合金基材の表面に内部酸化による平均
厚さ５〜５００μｍの耐火物粒子分散強化銅の層を形成
したことを特徴とする溶接トーチ用部材。 - 【請求項２】 耐火物粒子分散強化銅が、銅合金基材の
マトリックス中に、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｂｅ、Ｃ
ｒ、Ｍｇ、Ｍｎ、ＮｂおよびＶの各元素の酸化物の１種
または２種以上を分散してなることを特徴とする請求項
１記載の溶接用トーチ部材。 - 【請求項３】 銅合金基材が、Ａｇ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｐ、
Ｎｉ、Ｚｎのうちの１種または２種以上を合計量で０．
００１〜１．０％（ｍａｓｓ％、以下同じ）含有するこ
とを特徴とする請求項１または２記載の溶接用トーチ部
材。 - 【請求項４】 耐火物粒子分散強化銅が０．０５〜１．
７％のアルミナを含有するアルミナ分散強化銅であるこ
とを特徴とする請求項１〜３記載の溶接用トーチ部材。 - 【請求項５】 Ａｌ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｂｅ、Ｃｒ、
Ｍｇ、Ｍｎ、Ｎｂ、Ｖのうちの１種または２種以上を含
有し、残部Ｃｕおよび不純物からなる銅合金基材を高温
加熱処理して、銅合金基材の表面を内部酸化し、銅合金
基材の表面に前記元素の酸化物が分散した耐火物粒子分
散強化銅の層を形成することを特徴とする溶接用トーチ
部材の製造方法。 - 【請求項６】 Ａｌ：０．０２５〜１．０％含有し、残
部Ｃｕおよび不純物からなる銅合金基材を高温加熱処理
して、銅合金基材の表面を内部酸化し、銅合金基材の表
面にアルミナ分散強化銅の層を形成することを特徴とす
る溶接用トーチ部材の製造方法。 - 【請求項７】 銅合金基材がさらにＡｇ、Ｓｎ、Ｓｂ、
Ｐ、Ｎｉ、Ｚｎのうちの１種または２種以上を合計量で
０．００１〜１．０％含有することを特徴とする請求項
５または６記載の溶接用トーチの製造方法。 - 【請求項８】 高温加熱処理を、酸素分圧が０．１〜１
００Ｐａの雰囲気中で７５０〜９５０℃の温度に加熱保
持することにより行うことを特徴とする請求項５〜７記
載の溶接用トーチ部材の製造方法。 - 【請求項９】 高温加熱処理を、酸化性雰囲気中で３０
０〜９５０℃の温度に加熱保持した後、連続または断続
して還元性雰囲気中で加熱することにより行うことを特
徴とする請求項５〜７記載の溶接用トーチ部材の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05388997A JP3846960B2 (ja) | 1997-02-21 | 1997-02-21 | 溶接トーチ用部材およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05388997A JP3846960B2 (ja) | 1997-02-21 | 1997-02-21 | 溶接トーチ用部材およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10230362A true JPH10230362A (ja) | 1998-09-02 |
| JP3846960B2 JP3846960B2 (ja) | 2006-11-15 |
Family
ID=12955304
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP05388997A Expired - Fee Related JP3846960B2 (ja) | 1997-02-21 | 1997-02-21 | 溶接トーチ用部材およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3846960B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003055633A1 (en) * | 2001-12-13 | 2003-07-10 | Outokumpu Oyj | Welding current nozzle material |
| JP2009090355A (ja) * | 2007-10-11 | 2009-04-30 | Shinko Kiki Kk | コンタクトチップ及びコンタクトチップ製造方法 |
| KR20140044897A (ko) * | 2011-07-06 | 2014-04-15 | 가부시키가이샤 토쿠리키 혼텐 | 온도 퓨즈용 전극 재료 및 그 제조 방법과 그 전극 재료를 이용한 온도 퓨즈 |
| CN113621838A (zh) * | 2021-06-29 | 2021-11-09 | 合肥烔创新材料科技合伙企业(有限合伙) | 一种颗粒弥散强化铜基复合材料的制备方法 |
-
1997
- 1997-02-21 JP JP05388997A patent/JP3846960B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (6)
| 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 |
| JP2009090355A (ja) * | 2007-10-11 | 2009-04-30 | Shinko Kiki Kk | コンタクトチップ及びコンタクトチップ製造方法 |
| KR20140044897A (ko) * | 2011-07-06 | 2014-04-15 | 가부시키가이샤 토쿠리키 혼텐 | 온도 퓨즈용 전극 재료 및 그 제조 방법과 그 전극 재료를 이용한 온도 퓨즈 |
| KR20160061441A (ko) * | 2011-07-06 | 2016-05-31 | 가부시키가이샤 토쿠리키 혼텐 | 온도 퓨즈용 전극 재료 및 그 제조 방법과 그 전극 재료를 이용한 온도 퓨즈 |
| CN113621838A (zh) * | 2021-06-29 | 2021-11-09 | 合肥烔创新材料科技合伙企业(有限合伙) | 一种颗粒弥散强化铜基复合材料的制备方法 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3846960B2 (ja) | 2006-11-15 |
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