JPH10291078A - 抵抗溶接用電極及びその製造方法 - Google Patents

抵抗溶接用電極及びその製造方法

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JPH10291078A
JPH10291078A JP9997097A JP9997097A JPH10291078A JP H10291078 A JPH10291078 A JP H10291078A JP 9997097 A JP9997097 A JP 9997097A JP 9997097 A JP9997097 A JP 9997097A JP H10291078 A JPH10291078 A JP H10291078A
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Hiroyuki Seto
啓之 瀬戸
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 寿命の長い抵抗溶接用電極とその製造方法と
を提供するとともに,粉末冶金に一般に用いる装置や加
工装置を使用して製作できるので工業化が容易な抵抗溶
接用電極との製造方法とを提供すること。 【解決手段】 抵抗溶接用電極は,重量比でWを5〜9
5%を有し,残部が実質的にMoからなるW−Mo合金
材料によって構成された抵抗溶接用電極であって,前記
W−Mo合金材料は,重量比でKを10〜100ppm
含有し,前記抵抗溶接用電極は亜鉛めっき鋼板のスポッ
ト溶接に用いられる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はW−Mo合金材料及
びその製造方法に関し,詳しくは亜鉛(Zn),めっき
鋼板に用いるスポット抵抗溶接電極及びその製造方法に
関する。
【0002】
【従来の技術】近年,自動車の耐久性を高めるために,
車体鋼板への防錆鋼板の使用量が最も多い。自動車の組
み立ては,生産性の最も高いスポット抵抗溶接を用い,
しかも大量生産ラインで連続的にスポット抵抗溶接を実
施することで行われている。そのため,抵抗溶接用電極
は,先端部が高温に加熱され続け,この加熱による変形
を防ぐことが重要視されている。また,亜鉛(Zn)は
溶融すると,非常に腐蝕性の金属のため,使用された電
極の材質を充分考えないと,その寿命は,すぐ来てしま
う為に下記のような発明が数多く提案されている。
【0003】しかしながら,いずれもまだ完全なもので
はなかった。ちなみに,溶けたZnの湯の中に(温度約
700℃)鉄(径20m/m)を1時間入れておくだけ
で腐蝕溶融して,あとかたもなくなって溶け込んでしま
う程Znは腐蝕性を有する金属である。
【0004】スポット抵抗溶接用電極の例として下記の
ようなものが提案されている。特公昭59−41838
号公報(以下,従来技術1と呼ぶ)には,W,Mo,ま
たはそれらの合金からなる焼結体を保持リングに嵌着し
た電極チップを備えたスポット溶接用電極が開示されて
いる。
【0005】また,特開昭60−187481号公報
(以下,従来技術2と呼ぶ)では,Cuベース電極チッ
プ表面に金属酸化物(Ti,Zr,Cr,Co,Ni)
をつけてチップの寿命を延長するスポット溶接方法が開
示されている。
【0006】また,特開昭60−227997号公報
(以下,従来技術3と呼ぶ)には,Cu電極の先端にM
o層又は中間層を設けた溶接用電極材料が開示されてい
る。
【0007】また,特開昭60−227998号公報
(以下,従来技術4と呼ぶ)には,Cu電極表面に酸化
物のMo,Wを分散させた溶接用電極材料が開示されて
いる。
【0008】また,特開平5−305456号公報(以
下,従来技術5と呼ぶ)には,Cu合金電極にW及びM
o又はW−Mo合金からなるチップを一部うめ込み,N
iめっき層をつけたスポット溶接電極がが開示されてい
る。
【0009】また,特開平7−90431号公報(以
下,従来技術6と呼ぶ)には,CuベースCr合金から
なるAl及びAl合金用の抵抗スポット電極が開示され
ている。
【0010】また,特開昭63−30185号公報(以
下,従来技術7と呼ぶ)には,Cu−Cr合金にP,
B,Wを含むCo基又はCr基合金で被覆した溶接用抵
抗電極が開示されている。
【0011】さらに,特開昭63−105939号公報
(以下,従来技術8と呼ぶ)には,W−Cu合金のシン
ター品からなる点溶接電極材が開示されている。
【0012】以上まとめてみると公知の発明又は考案
は,従来技術6及び8に開示されているように,Cu
をベースとした合金の発明,従来技術2,3,4,及
び7に開示されているように,Cu合金電極にMo又は
Wを含む金属又はその酸化物をコーティングやめっき等
で付着させたものの発明,従来技術1及び5に開示さ
れているように,Cu合金電極に純W又は純Moのチッ
プを部分的にうめ込み,Cuに通電性を持たせ純W,M
oに耐蝕性をもたせたものしかないのが現状である。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら,上記従
来技術による抵抗溶接用電極に用いられる材料として,
Znに対してはCu合金であれ,すぐ耐蝕により短寿命
になってしまう。
【0014】ましてめっきはポーラスになっているので
すぐカケ落ちたり耐磨耗性や耐衝撃性に欠ける。さら
に,酸化物等の付着方式は密着強度が弱くすぐ短寿命に
なってしまうという欠点を有していた。
【0015】一方,特公平3−9177号公報には,抵
抗溶接用電極ではないが,亜鉛を含む溶湯に対して耐食
性を有するW−Mo合金材料が開示されている。
【0016】しかし,上記従来技術1〜8においても,
電極材料として,全体をW及びMo100%使用した合
金の発明はまだ提案されていない。例えば,上記従来技
術1においては,Mo又はWとMo合金とW合金につい
ては開示されているもののMo,Wの双方を含むものに
ついては,開示されていない。また,上記従来技術5に
おいては,Cu合金からなる電極本体に埋め込まれるW
−Mo合金チップが開示されているが,電極材料全体を
示すものではない。
【0017】即ち,従来技術において,W,Mo,又は
W−Mo合金チップしか製造されていない理由として,
W又はMo及びW−Mo合金は,脆く割れやすいという
欠点があり,Cu合金等の電極本体に埋め込むような小
さなチップしか形成できないものであると推測される。
【0018】そこで,本発明の一技術的課題は,電極材
料全体として用いることができる強度を備えた寿命の長
い抵抗溶接用電極とその製造方法とを提供することにあ
る。
【0019】また,本発明の他の技術的課題は,従来の
粉末冶金に一般に用いる装置や加工装置を使用して製作
できるので工業化が容易な抵抗溶接用電極とその製造方
法とを提供することにある。
【0020】
【課題を解決するための手段】本発明者は,Zn特に溶
融したZnに対して耐食性を備えたW−Mo合金に,A
2 3 ,K2 O,SiO2 をドープして得られた電極
を作成し,スポット抵抗溶接の寿命テストを行った所,
高寿命であることを見出した。特に,焼結後のインゴッ
ト中(熱間加工された最終製品の組成も変化なくインゴ
ットと同じ量であった)のKの量が5〜100重量pp
m有し,しかも5〜95%がWで残部がMoである合金
が高寿命になることを見出し,本発明を為すに至ったも
のである。ここで,Al,Siは焼結中に飛んでほとん
ど残らない。また,Al,SiはKを残す為の補助元素
と考えられる。
【0021】即ち,本発明によれば,重量比でW5〜9
5%を有し,残部が実質的にMoからなるW−Mo合金
材料によって構成された抵抗溶接用電極において,前記
W−Mo合金材料は,重量比でKを10〜100ppm
含有し,前記抵抗溶接用電極は,亜鉛めっき鋼板のスポ
ット溶接に用いられることを特徴とする抵抗溶接用電極
が得られる。
【0022】また,本発明によれば,前記抵抗溶接用電
極において,前記Kは,酸化物,窒化物,メタリック
K,炭化物,ホウ化物の内の少くとも一種の形態で添加
されていることを特徴とする抵抗溶接用電極が得られ
る。
【0023】さらに,本発明によれば,前記W及びMo
からなる酸化物粉末に,ドープ剤としてKを酸化物,窒
化物,メタリックK,炭化物,ホウ化物の内の少くとも
一種の形態で添加し,還元雰囲気中で熱処理し,得られ
た粉末を成形し,焼結し,所定の形状に加工することを
特徴とする抵抗溶接用電極の製造方法が得られる。
【0024】
【発明の実施の形態】以下,本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。
【0025】図1は本発明の実施の形態による抵抗溶接
用電極を示す正面図である。図1に示すように,抵抗溶
接用電極1又は2は,Kを5〜100重量ppmドープ
したMo及びW合金材料からなり,直径16m/mの円
柱状で,先端部が直径6m/mのドーム形状を有する。
【0026】図2は図1の抵抗溶接用電極1及び2の使
用例を示しており,抵抗溶接用電極1及び2を用いて溶
融Znめっき鋼板を重ね合わせてスポット溶接した状態
を示している。図2に示すように,抵抗溶接用電極1及
び2間の通電により,抵抗溶接用電極1及び2間の重ね
合わされた溶融Znめっき鋼板3,4の重合わされた部
分に鋼板の溶融によりナゲット5が生成している。
【0027】次に,本発明の実施の形態による抵抗溶接
用電極についてさらに具体的に説明する。
【0028】重量比でW%/Mo%が0/100〜10
0/0になるようにMo,Wの中間酸化物粉末を用意し
た。MoはMoO2 でWはWO2.72又はWO2.90の酸化
物を使用し,一般的な粉末冶金法によるドープ釜により
所定量(但し,ドープ量としてAl2 3 は0.004
%,SiO2 は0.04%,K2 Oはドープ量を変化さ
せた)のAl2 3 ,K2 O,SiO2 を湿式ドーピン
グを行い,乾燥後水素還元を行い3〜5μmの粒度のド
ープドタングステン,モリブデン合金粉末を得た。この
合金粉末中の分析値は,Alが30〜60ppm,Si
が200〜500ppm,Kが20〜300ppmであ
った。その後,金型プレスにより,棒状成型を行い,約
1400℃で仮焼結を行い,H2 雰囲気中で,ベルジャ
ーを用い直接通電を行い棒状インゴットを作成した。
【0029】純Wの融点は3,420℃,純Moは2,
620℃であり,また,W及びMoは全率固溶体を形成
するので,W/Moの重量比に応じて,その融点が純W
の融点と純Moの融点との間を移動する為,焼結温度は
溶断電流の90〜95%にて設定し,水素雰囲気中のベ
ルジャー内で直接通電焼結法にて行いインゴットを作成
した。その後,転打加工を行い,さらに,丸棒表面の黒
皮酸化物除去の為センタレス研磨して外削し,外径16
m/mの丸棒に仕上げた。その後,図1のようなR形状
した電極に機械加工して,仕上げスポット抵抗溶接用電
極寿命試験に供した。その際のスポット溶接条件は下記
表1の通りである。
【0030】
【表1】
【0031】溶融Znめっき鋼板をスポット溶接するに
あたり,図1に示すようなドーム型(先端径6mm)形
状の電極を使用して図2に示すように,連続打点性を調
査した。溶融Znめっき鋼板3,4は,板厚0.8mm
の両面めっき鋼板であり,付着量は,溶融めっき鋼板
で,100g/m2 であった。また,溶接条件は,上記
表1に示した通りで,連続スポット抵抗溶接を行い,連
続打点性はナゲット5を中央まで切断して測定した。打
点を繰り返すと,ナゲット径が次第に小さくなるが,ナ
ゲット径が3.6mmになるまでの打点数で連続打点性
を評価した。くり返し10回の平均値で連続打点性の調
査結果を下記表2に示す。
【0032】なおW/Moの重量%は0/100,5/
95,10/90,…,95/5,100/0表2の通
りの5〜10%きざみで各々重量%を変えた種類の材料
を作り,その各々にK重量ppmで0,10,10,2
0,30,40,50,60,70,80,90,10
0ppmのインゴットを用意した(直径16mmの電極
材料も同じ値であった)。
【0033】なお,Al,Siは,焼結中に飛散してイ
ンゴット中にほとんど残らなかった。又,直径16mm
の棒のK量の値もインゴットと同じ値であった。
【0034】以上の材料を用いて,溶接寿命テストを行
った。その結果を下記表2に示した。下記表2の結果で
横軸方向の欄には,W−Mo合金のW重量%を示してあ
る。例えば,表2において,W5%という事は残り95
%がMoという事になるのでW0%はMo100%,W
100%はMoが0%の重量比を夫々示している。ま
た,Kは,その合金中に含まれる重量ppmを示してい
る。スポット溶接回数として,4,000回以上のショ
ット回数を打てた電極を本発明品とした。又,10,0
00回を越える場合は,時間がかかりすぎるので10,
000回以上(記号として>10,000)とした。
【0035】
【表2】
【0036】上記表2において,印(*)は本発明以外
の比較例を示している。上記表2から分かるように,寿
命の長かったものは,Wが5以上で95重量%で残部が
Moの組成より成るW−Mo合金に於て,ドープされた
Kでその残量が10〜100ppm(重量比)を有する
合金材料を使った電極が寿命が長かった。なおK100
ppmを越えるものは焼結中に飛んでしまい残す事が不
能であった。
【0037】以上述べた実施の形態におけるテストは,
丸棒の加工品を使ったが圧延した板材より切り出した角
電極でも,又,鍛造した材料でも本発明の実施の形態と
同様の結果を示した。
【0038】尚,前述のK2 Oのドープに際して,Kの
窒化物,メタリックK,Kの炭化物,Kのホウ化物を単
独又はそれらの複合化合物をドープして,前述したもの
と同様にAl2 3 ,SiO2 を共有ドーピングしなが
ら,Kがインゴット(及び電極材)中に,5〜100p
pm残るような実験を行った結果,上記した表2とまっ
たく同じ結果が得られた。つまり,Kはどのような形態
でドープされてもW−Mo合金中に所定量存在すれば,
その効果は変わらないことが判明した。
【0039】以上説明したように,本発明の実施の形態
により,W−Mo合金にKを残量させる事により大幅な
スポット溶接用電極の寿命の向上が出来た。
【0040】
【発明の効果】以上説明したように,Zn鋼板に対して
W,Moは一部分的に使われたり,コーティングで使わ
れたりしかしていないが,本発明においては,電極全体
をW−Mo合金ベースでしかもKをドープした新規な抵
抗溶接用電極及びその製造方法を提供することができ
る。
【0041】また,本発明によれば,耐腐蝕性材料とし
て知られるW−Mo合金にプラスKドープをしたもので
あり寿命の長い抵抗溶接用電極とその製造方法とを提供
することができる。
【0042】また,本発明によれば,従来のドープ,還
元,プレス(成型)焼結,転打等の装置を使用して製作
できるので工業化が容易な抵抗溶接用電極との製造方法
とを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態によるW−Mo合金材料の
電極を示す図である。
【図2】Znめっき鋼板をW−Mo合金電極で溶接した
図である。
【符号の説明】
1,2 抵抗溶接用電極 3,4 溶融Znめっき鋼板 5 ナゲット

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重量比でW5〜95%を有し,残部が実
    質的にMoからなるW−Mo合金材料によって構成され
    た抵抗溶接用電極において,前記W−Mo合金材料は,
    重量比でKを10〜100ppm含有し,前記抵抗溶接
    用電極は,亜鉛めっき鋼板のスポット溶接に用いられる
    ことを特徴とする抵抗溶接用電極。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の抵抗溶接用電極におい
    て,前記Kは,酸化物,窒化物,メタリックK,炭化
    物,ホウ化物の内の少くとも一種の形態で添加されてい
    ることを特徴とする抵抗溶接用電極。
  3. 【請求項3】 W及びMoからなる酸化物粉末に,ドー
    プ剤としてKを酸化物,窒化物,メタリックK,炭化
    物,ホウ化物の内の少くとも一種の形態で添加し,還元
    雰囲気中で熱処理し,得られた粉末を成形し,焼結し,
    所定の形状に加工することを特徴とする抵抗溶接用電極
    の製造方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006095549A (ja) * 2004-09-28 2006-04-13 Nisshin Steel Co Ltd Mg成分含有Zn系合金めっき鋼板スポット溶接用電極
JP2016049562A (ja) * 2014-09-02 2016-04-11 三菱マテリアル株式会社 抵抗溶接用タングステン電極材料
CN108422071A (zh) * 2018-01-17 2018-08-21 宁国市顺鑫金属制品有限公司 一种点焊机用的点焊刀及其制造工艺

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