JPS6310085A

JPS6310085A - 電極ロ−ル

Info

Publication number: JPS6310085A
Application number: JP15096386A
Authority: JP
Inventors: Shunsuke Masuda; 俊介増田; Masatoshi Yamamoto; 正俊山本; Katsumi Shiyudo; 首藤　克美; Yasushi Kawai; 康史川合; Hiroyuki Kato; 寛之加藤
Original assignee: Daiwa Can Co Ltd
Current assignee: Daiwa Can Co Ltd
Priority date: 1986-06-27
Filing date: 1986-06-27
Publication date: 1988-01-16
Anticipated expiration: 2010-06-14
Also published as: JPH0755382B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野］本発明は、缶胴成形体のサイドシーム部等の重ね合わさ
れた金属板を電気抵抗シーム溶接する為に使用される電
極ロール、詳細には、固定部と回転部との間に形成さｆ
”１７’ｃ空隙部にガリウムを主体とする導電性液体易
融合金全封入した電極ロールに関するつ（従来の技術］近年、スズメッキ鋼板、ニッケルメッキ鋼板ニッケルー
スズメッキ鋼板等の金属板全円筒形に丸めて両端縁部分
を重ね合わせて形成した缶胴成形体の重合部を、銅製の
線電極を介して、缶胴成形体の内側の電極ロールと缶胴
成形体の外側の電極ロールとの間で挟圧して通電するこ
とにより溶接するという電気抵抗シーム溶接法によって
缶胴を奥造することが行なわれている。

この電気抵抗シーム溶接において用いられる典型的な電
極ロールの縦断面図を第４図に示す。

第４図に於て、１は電極ロールであＣ％２は電極ロール
１の中央に位置し、円盤状部３を有する固定部であ、す
、４は固定部の円盤状部３′ｔ−取シ囲むと共に固定部
２に対して回転自在に装着されている回転部である（図
では２部品を組み合せたものを示している］。

回転部４の外周部には銅製線電極を収容する溝部５が設
けられており、回転部４と固定部２との間には空隙部６
が形成されていて、この空隙部６内には導電性液体金属
７が充填されている。

８は導電性液体金属７が外部へ漏洩するのを防止する為
の密封材であり、９は固定部２を中心として回転部４の
回転を容易にする為のゼールベアリングである。

１０は溶接熱によシミ極ロールが高温になり過ぎるのを
防止する為の冷却液を通す冷却液通路であす、固定部の
円盤状部３にまで延びている。

図示してない電極ロール保持体を介して固定部２に電流
が導入される様になっておシ、導電性の観点から、固定
部２及び回転部４０大部分は、銅又は銅合金でできてお
り、殊に空隙部６に面する部分の固定部２及び回転部４
は銅又は銅合金でできている。

尚、電極ロールとしては、第４図に示すタイプの他に、
固定部のほぼ中央に回転部が回転自在に装着されている
タイプのもの及び米国特許第４０５１３４３号明細書に
開示されている様に回転部の内側と外側とに固定部が配
置されているタイプのものがある。

どのようなタイプの電極ロールであっても、大部分が銅
又は銅合金でできている固定部と回転部との間の通電手
段としては、両者の間に導電性の液体金属を介在させる
のが一般的である。

電極ロールの導電性液体金属としては、従来がら水銀が
使用されて来ｆｃ。

その理由は、水銀の融点が一３９℃と非常【低く、常温
では勿論、かなりの低温下でも液状を維持していること
及び導電性が比較的良いことであるっところが、水銀はかな−り強い毒性を有するので、万一
の漏洩を考慮してその代替品が望まれている。

この水銀に代るものとして、出願人は既に、特開昭５６
−６２６８０号公報でＧａ８７〜７３重量％、Ｉｎ１３
〜２７重量％の２元素合金、特開昭５７−７５２９１号
公報でＧａ　９５重量％　、　３ｎ　５重ｔチの２元素
合金を提案し、更に、特開昭５６−７７０７６号公報で
ガリウム、インジウム、錫、亜鉛から成る４元素合金を
提案した。

出願人の研究による知見では、４元素合金でも特に、重
量比でＧａ　６７％、Ｉｎ２Ｏ％、５ｎｌＯ％。

Ｚｎ３％のものが、凝固点６．５℃、融点８．５℃、！
！気低抵抗値２２μΩαであって、水銀の電気抵抗値９
５．８μΩ・儒よシも４倍以上も導電性が優れていて水
銀の代替品として好ましい。

この他に、特公昭５５−４０３５５号公報には、Ｇａ　
６９．．５±５．０　、　Ｉｎ　１５．２±１．０　、
　Ｓｎ　６．ｔ±１．０゜Ｚｎ　４．５±０．８　、　
Ａｇ　３．２±０．５　、　Ａｔ１．５±０．５（原子
チ］の６元素合金に、０．００５〜０．０５重計裂の不
純物（Ｓｉ０２．入ｔ２ｏ５　）の微粉末を加えたもの
を用いることが提案されている。

又、特公昭５５−４０３５９号公報には、上記６元素合
金を導電性液体金属として用いた電極ロールに於て、６
元素合金と回転部及び６元素合金と固定部との間の接触
電気抵抗を少なくする為に、空隙部（第５図の７参照Ｊ
に面する回転部と固定部とにニッケルメッキ又は鉄メッ
キｔ−施すことが提案されている。

更に、出願人は、特開昭５７−７５２９１号公報で、ガ
リウム単体又はガリウムを主体とする易融合金を導電性
液体金属として不活性ガスと共に空隙部に封入した電極
ロールの長時間使用を可能にする為に、易融合金を収容
する空隙部に面する固定部と回転部との表面に、易融合
金中に混入した場合に形成される合金の融点が元のガリ
ウム全主体とする易融合金の融点以下となる様な金属を
メッキすることを提案した。

（解決すべき課題）既述した様に、電極ロールは導電性を良くするという観
点から、そのほとんどの部分が銅又は銅合金によって製
造されているが、ガリウムの銅〈対する侵食性が強烈で
あるので、導電性液体金属としてガリウムを主体とする
易融合金を使用した場合には、電極ロールの使用開始後
、長時間を経過しないうちに、銅が固定部及び回転部か
らガリウムを主体とする易融合金中に混入して該易融合
金の融点を上げてしまうので、該易融合金が固化し、回
転部の回転が不能になってしまうという欠点があるつ即ち、ガリウム単体の場合の融点は、２９．８℃である
のに対し、ガリウムに銅が１重量％混入すると、この合
金の融点は１００℃にもなってしまうのである。

向えば、上述した重量割合のＧａ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｚｎか
ら成る４元素合金を電極ロールの導電性液体金属として
用いた場合に於て、４重量％以上の銅がこの液体金属中
に混入した時、この液体金属はゲル化を起こし、回転部
は回転不能に立ち至ったつこの状態を具体列で示すと以
下の通シである。

従来列１第４図に示されている構造の電＆−−ルを用い、導電性
液体金属７として、重量比で、Ｇａ６７チ。

Ｉｎ２Ｏ％、８ｎｌＯ％、Ｚｎ３％の４元素合金を用い
た。

電ｌロール１は、固定部２をクロム銅合金、回転部４を
ぺＩＪ　１３ウム銅合金製とし、空隙部６内に充填され
密封された導電性液体金属が、クロム銅合金とべＩＪ　
ＩＪウム銅合金の表面に直接接触する状態とした。

この電極ロール１は、缶胴爵接の為に使用開始後、１３
時間経過した時点で回転部４が回転不能に立ち至った。

この電極ロール１を分解し、導電性液体金属７と接触し
ていたクロム鋼合金及びベリリウム鋼合金の表面を調べ
たところ、全面にわたり侵食されていた。

侵食の状態は、固定部２も回転部４もほぼ同じであつ念
。

従来１１ｆｆ２従来列１と同じ構造の電極ロールを用い、固定部２と回
転部４との間の空隙部６内の導電性液体金属７と接触す
る面の固定部２及び回転部４（即ち、空隙部６に面する
固定部２の外面と回転部４０内面］に、平均３μｍのコ
ノセルトメツキを施し、空隙部６に従来列１と同一の４
元素合金を充填し、密封した（丁度第１図の如き状態と
なる）。

この電極ロール１は、缶胴溶接の為に使用したところ、
９３時間経過後に電極ロール１の回転トルクの増大によ
って銅線電極と［極ロール１との間でスリップが発生し
たので、使用を中止し、電極ロール１を分解して点検し
たところ、導電性液体金属７と接触していたコバルトメ
ッキの面が部分的に侵食穿孔され、クロム銅合金もその
部分で集中的に穿孔侵食されていた。

更に、従来Ｃ！Ａ２のコノセルトメツキをニッケルメッ
キに代え、４元素合金をガリウム９５重量％と錫５重量
％とから成る２元素合金に代え、窒素ガスと共に空隙部
に封入したもので缶胴全連接したところ、最初は溶接が
良好に行なえたが、１０時間経過後から次第に電気抵抗
値が上昇し、はどなく回転部の回転が滑らかでなくなっ
てしまったっ又、導電性液体金属を、ガリウム車体又は
ガリウムを主体とする易融合金とし、電極ロールの空隙
部に面する固定部と回転部との表面に、銀、錫、亜鉛等
金メッキすると共に、導電性液体金属の調合を窒素ガス
雰囲気下で行なうと共に空隙部を易融合金と窒素ガスに
よって満した電極ロールは、溶接可能時間が１５０時間
を越えたものもあったが、電極ロール毎の寿命の）々ラ
ツキが大きくて信頼性に欠けるものであった。

上述した様に、導電性液体金属としてガリウムを主体と
する易融合金を用いた公知の電極ロールは、使用可能時
間がみじか過ぎたシ信頼性に欠けて実用的でなかったの
である。

本発明は、以上述べた様な従来技術の問題の解消を図る
ものである。

即ち、本発明の目的は、重色ロールの固定部及び回転部
のき危る構成材料である銅又は銅合金に対するガリウム
を主体とする易融合金による侵食を防止し、ガリウムを
主体とする易融合金が固定部と回転部との間の優れた導
電媒体（導電性液体金属］としての特性を長時間発揮し
長時間使用し得る電気抵抗シーム溶接用電極ロール全提
供することを目的とする。

本発明の他の目的は、ガリウムを主体とする易融合金と
固定部及び回転部との間の接触電気抵抗が小さくて通電
による発熱量が少ない電気抵抗溶接用電極ロールを提供
することである。

（問題を解決する手段）本発明は上述の目的を達成する為に、少なくとも一部分
が銅又は銅合金製である固定部と、該固定部に対して回
転自在に装着されておシ、少なくとも一部分が銅又は銅
合金製である回転部と、該回転部と該固定部との間に形
成されている環状の空隙部と、該空隙部に導電性液体金
属としてガリウムを主体とする易融合金が封入されてい
る電気抵抗シーム溶接用電極ロールに於て、該空隙部に
面する前記固定部及び前記回転部の銅又は・銅合金材質
部分が、コバルトとタングステンとの重量比が９０：１
０〜３０：７０の範囲のコバルトータンクステン合金層
で被ｗ１すれ、更に、該コバルトータングステン合金層
が、錫、銀、亜鉛、ガリウム、インジウム、アルミニウ
ムから成る群よｐ選ばれる１種類の金属又は２種類以上
の金属から成る合金の薄い層でされている様にした。

（作　用）本発明では、固定部と回転部との間の空隙部に封入され
ているガリウムを主体とする易融合金は、固定部及び回
転部の銅（又は銅合金）材質部分と直接接触することな
く、これらの表面の最外層を形成している錫、銀、亜鉛
、ガリウム、インジウム、アルミニウムから選ばれる１
種類の合金の薄層又は２種類以上の金属から成る合金の
薄層と接触することになるが、これらの金属はガリウム
を主体とする易融合金との濡れ性が良好であるので、該
易融合金と固定部及び回転部との間の接触電気抵抗が小
さく、従って、抵抗溶接時の発熱量が少なくてすみ、し
かも、これらの金属は、ガリウム自身又はガリウムと共
晶合金を形成する金属であると共にこれらの金属又は合
金の層は薄いので、ガリウムを主体とする易融合金中に
混入しても易融合金の融点を大きく上昇きせることがな
く（高々ガリウム単体の融点」、その上、どれら金属層
又は合金層と銅（又は銅合金］材質部分との間には、コ
バルトとタングステンとが重量比で９ｏ：１０〜３０：
７０の範囲内のコバルトータングステン合金層が存在し
ておシ、このコバルトータングステン合金層がガリウム
に侵食され難い特性を有するので、長時間に亘る溶接を
行なっても、固定部及び回転部は侵食され難く、従って
、銅が易融合金中に混入することがなく、その結果、易
融合金が導電性液体金属としての優れた特性を発揮し続
けることができるのである。

（実施列及び実験列）次に本発明を図面を参照して説明する。

第１図は本発明の１実施列を示す溶接用電極ロールの縦
断面図で、大部分は第４図と同じである。

第１ｒＩ！Ｉに於て、１は電極ロール、２は電極ロール
の中央に位置し、円盤状部３を有する固定部であシ、４
は固定部の円盤状部３を取り囲むと共に固定部４に対し
て回転自在に装着されている回転部で、外周部には線電
極収容の為の溝５が設けられているう固定部２と回転部４の大部分は、導電性及び強度の観点
からクロム鋼合金やベリリウム合金等の銅合金で製造さ
れるのが好ましい。

７は固定部２と回転部４との間に形成されている空隙部
６内に封入された導電性液体金属としてのガリウムを主
体とする易融合金であυ、前記しｆｃ２元素合金、４元
素合金、６元素合金の他に４穐々のものが使用でき、一
部を例示すると、Ｇａ９６．４チ、　Ａｇ　３．６％（
いずれも重１にチ、以下同様Ｊから成る２元素合金、Ｇ
ａ　６５．６　％　、　Ｉｎ　２１．’３％。

Ｓｎ　１０．７％、　Ａｇ　２．５％から成る４元素合
金、Ｇａ６３．４％、Ｉｎ２Ｏ，６％、　Ｓｎ　１０．
３％、　Ｚｎ　３．３％。

Ａｇ　２．４　％から成る５元素合金等が挙げられる。

尚、これらの元素は不活性ガス雰囲気中で調合して液化
する。

８は易融合金の漏洩を防止する為の密封材であシ、９は
回転部４の回転を容易にする為のゼールベアリングであ
る。

又、１０は水等の冷却液を通す為の冷却液通路であシ、
円盤状部３にまで延びているう尚、図示しない電極ロー
ル保持体を介して固定部２に電流が導入される様になっ
ている。

１１は、空隙部６に面する部分の固定部２及び回転部４
１に！ｌｉ［覆している金属被覆層であり、第１図の要
部拡大図である第２図を参照して、銅合金又は銅材質面
上を被覆しているコバルトとタングステンとの重量比が
９０：１０〜３０：７０の範囲内のコバルトータングス
テン合金層１２とコバルト−タングステン合金層１２の
上を被覆している錫、銀、連鎖、ガリウム、インジウム
、アルミニウムから成る群より選ばれる１種類の金属又
は２種類以上の金属から成る合金の薄層１３！：から成
っている。

コバルトータングステン合金層１２の厚さは、１〜１０
μｍ、好ましくは３〜５μｍである。

又、コ／々ルトータングステン合金層１２の被覆法は、
電気メツキ法、溶射法等の周知方法を採用し得るが、電
気メツキ法を採用する場合には、合金の付着性及び密着
性の観点から、被覆される固定部２と回転部４の凸部及
び凹部を成す角の部分は、鋭角を避けＲ＝０．４■以上
にすることが望ましい。

コバルトータ／ゲステン合金層１２の上の金属又は合金
の薄層１３の厚さは、この値に限定されないが、例えば
０．１〜１．５μ肩のヌロく極く薄くて良い。

この薄層１３の厚での上限は、＄１！性液体金属として
使用するガリウムを主体とする易融合金の種類（構成金
属とそれらの混合割合２および量と薄層１３を構成する
金属の種類とによって決まる。

即ち、薄層１３を構成している金属が、全部ガリウムを
主体とする易融合金中へ混入した場合であっても、この
易融合金の融点がガリウムの融点（２９，８℃）を越え
ない様にするのである。

この薄層１３の厚さの上限値は、被覆すべき固定部２と
回転部４の表面の面積を測定すれば、実験によって容易
に算出できる。

そして、算出した上限値以下の厚さで被覆すれば、たと
え薄層１３の金属がすべて易融合金中に混入したとして
も、電極ロールの使用時の温度は、ガリウムの融点よ、
りも十分高いので、易融合金は液状を維持して導電性液
体金属としての優れた特性を発揮し続けることができる
。

この薄層１３の被覆法は、コバルトータングステン合金
層１２と同様に、各種の方法を採用し得る。

尚、薄Ｎ１３ｉ構成する金属は、前述したものを使用で
きるが、その中でも、価格の安さ、メッキのし易さ、ガ
リウムを主体とする易融合金中へ混入した場合の易融合
金の融点の上昇が急激でない等の観点から、錫が好まし
い。

又、第３図は、別の実施列の縦断面図であり、第１〜２
図の実施列と回転部以外は全く同一である。

即ち、本実施列では、２部品４ａ、４ｂから成る回転部
４のうち、固定部の円盤状部３の外周面と対面し、溶接
時に大電流が通る方の部品４ａを、銅又は銅合金製とし
、もう一方の部品４ｂを、ガリウムを主体とする易融合
金によって侵食され鼎い材料、列えは、ニッケルークロ
ム−鉄合金、クロム−鉄合金、コバルトータングステン
合金等で製造したことが特徴であろう従って、回転部のうち、銅又は銅会金爬の部品４ａの空
隙部６に面する部分だけにコバルトータングステン合金
層１２及び錫、銀、亜鉛、ガリウム、インジウム、アル
ミニウムから成る解よシ選ばｊる単独金属又は合金の薄
層１３１に設けである（第２図参照）。

部品４ｂには溶接時に小電流しか流れないので、銅又は
銅合金を使用しなくても溶接性能が犬さく低下すること
はない。

尚、図面には示してないが、部品４ｂの一部に導電性液
体金属充填用の穴を設けると、コバルトータングステン
合金層１２等を施す部品４ａの空隙部６側の面に穴がな
くなるので、電気メツキ法等で均一な被覆が施し易くな
る利点がある（穴があると被！ｉｆ良になり易く、侵食
され易くなる、］。

又、空隙部６に面する部品４ｂの表面に、直接又は他の
金属層を介して錫、銀、亜鉛等をメッキすることも易融
合金との濡れ性を良くするので好ましい。

本発明に於て、空隙部に面する固定部及び回転部のうち
、銅又に銅合金材質部分の表面を、コバルト−タングス
テン合金層で被覆するのは、ガリウムを主体とする易融
合金に対するコバルト−タングステン合金の優れ几耐侵
食性を利用する為であるが、以下の実験結果から、電極
ロール内のガリウムを主体とする易融合金と接触する面
に使用されることが公知の鉄、ニッケル、錫、銀等の金
属に比べると、コバルトータングステン合金はガリウム
を主体とする易融合金に対して優れ次耐侵食性を有して
いることがわかる。

実験ｌ錫、亜鉛、銀、鉄、ニッケル、コバルトの薄板（板厚は
、いずれも０２朋）及び２ａ１厚の銅板に４１１ｍのｃ
ｏ−Ｗメッキ（Ｃｏ：Ｗ＝４０：６０）をし友ものを用
意し、それぞれ重量％がＧａ６７％、Ｉｎ２Ｏ％、５ｎ
ｌＯ％、Ｚｎ３％から成る液状の４元素合金とＧａ７６
％、Ｉｎ２４％から成る液状の２元素合金及びＧａ５α
５％、Ｉｎ２１．６％、Ｓｎ９．５％、Ｚｎ１８％、Ａ
ｇ４１％、　ＡＩ！α５％から成る液状の６元素合金を
、それぞれ３個所に１滴ずつ滴下し、錫板、亜鉛板及び
銀板は１２００で４０時間、鉄板、ニッケル板、コノマ
ルト板及びＯｏ−Ｗメッキ銅板ｆ１３００Ｃで４０時間
それぞれ放置しｔ後、それぞれの板を石ケン水中、水中
、アセトン中に頴次入れ、それらの液中で超音波を当て
ることに工りそれぞれの板上から各合金を取り除き、そ
れぞれの滴下面を観察すると共にその面の粗さを測定し
、その後滴下部分を切断してその断面の拡大写真を撮っ
てその部分の状態を観察し、又、ＥＧＸ測定器で浸透し
ている金属を分析し次。

その結果を第１表（４元素合金を滴下し念もの）。

第２表（２元素合金を滴下したもの）及び第３表（６元
素合金を滴下したもの）に示す。

粗さは、中心線平均粗さくμｍ）であり、上段は滴下面
の粗さを、下段の０内は板材素地の粗さをそれぞれ示す
。

第１表、第２表、第３表の結果力為ら、電極ロール内で
ガリウムを主体とする易融合金に接触する面に用いられ
ることが公知の鉄、ニッケル、錫。

銀等の金属と比較すると、コバルトータングステン合金
が、ガリウムを主体とする易融合金に対して高耐侵食性
を有していることがわかる。

次に１本発明に於て、空隙部に面する固定部及び回転部
のうち、銅又は銅合金材質部分の表面を被覆するコバル
ト−タングステン合金層のコバルトとタングステンの重
責比を、９０　：　１０〜３０：７０の範囲に制限する
のは、この範囲内の合金が範囲外のものに比べて、ガリ
ウムを生体とする易融合金に対する耐侵食性が優れてい
るからである。　　　□ このことは以下の実験結果から明らかである。

実験２第１図に示されているタイプの電極ロールであって、コ
バルトとタングステンの重量比を。

９５：５，９０：１０，８０：２０．７０：３０゜６０
：４０，５０：５０．４０：６０，３０：７０゜２０：
８０とそれぞれ変えｔものを、空隙部に面する固定部及
び回転部に約３μｍの厚さに電気メツヤしたものを用意
し、窒素ガス雰囲気中で調合したＧａ６７　％、Ｉｎ２
Ｏ％、Ｓｎｌ　Ｏ％、７．ｎ３％（重量％）から成る４
元素合金全、空気中で空隙部に充填し友。

これらの電極ロールを、１種題３個ずつ用意し、それぞ
れ同一の条件で溶接缶胴を製造し次。

結果を第４表に示す。

第　　４　　表尚、Ｃｏ−Ｗの重量比が９５＝５の電極ロールは、いず
れも使用時間が１００時間近くで回転トルクが増加し、
電極ロールと銅線電極との間でスリップが見られ友りめ
機械を停止し、電極ロールを分解して内部を点検し友と
ころ、いずれも固定部及び回転部のメッキ面のところど
ころが侵食されて穿孔が始まってい友。

又、Ｏｎ　−Ｗ１７）ｆｃｔ比が８０＝２０〜３０：７
０の電極ロールは、いずれも使用時間が２００時間を越
えても回転トルクに異常はなかつ文が、分解して内部を
点検したところ、易融合金は充填時と変らぬ流動性を保
ってお９、又、固形部及び回転部のメッキ面も全く侵食
されていなかつ几。但し。

メッキ面のうち、易融合金が付着してない部分が全面積
の２０〜５０％あった（Ｃｏ−Ｗの重量比が９０　：　
１０の電極ロールも同様であつ之。）。

Ｃｏ−Ｗの重量比が２０：８０の電極ロールはいずれも
使用時間が３０時間内外で回転トルクが増大して使用不
能になつ次。

この実験結果から、Ｃｏ−Ｗ合金層のＣｏ−Ｗの重量、
比は、９０：１０〜３０　：　７０の範囲内であること
が必要なことがわかる。

次に１本発明では、コバルト−タングステ／合金層のガ
リウムを生体とする易融合金に対する濡れ性の悪さを改
善する為に、該易融合金に工って侵食されて該易融合金
中に混入しても、該易融合金の融点をあまり上昇させる
ことがない錫、銀。

亜鉛、ガリウム、インジウム、アルミニウムから成る群
エリ選ばれるガリウム自身又はガリウムと共晶合金を形
成する金属の単独又はこれら２種類以上の金属から成る
合金の薄層でコバルト−タングステン合金層を被覆する
のであり、これらの金属がガリウムを生体とする易依合
金に対して濡れ性が良好であるのは、これらの金寅がガ
リウムを主体とする易融合金に侵食され易いことを示す
実験１の結果及びこれらの金属が該易融合金の講成成分
であるか又は該易融合金の主成分であるガリウムと共晶
合金を形成する金属であることから明らかであるが、以
下の比較実験からも明らかである。

実験３銅板に４μｎ１のＣｏ　　Ｗメッキ（Ｃｏ：Ｗの重量比
４ｏ：６ｏ）ｔ−しただけのものと、更にその上に０．
４μｍの錫メッキをし比ものとを各５枚用意し。

平らな場合に置い友後、実９１で使用し次と同一の４元
素合金を、それぞれの板の上に１滴ずつ滴下し、時間の
経過と４元素合金の拡がりの程度を観察した。

０ｏ−Ｗメッキだけのものは、滴下直後と２０分経過後
とでは全く変化がないのに対し、Ｃｏ　−Ｗメッキの上
に錫メッキをしたものに、時間の経過と共に４元素合金
に拡がっていった。

それぞれ平均拡がり半径を求めて面積を算出し、時間と
の関係を見たものが第５図のグラフである。

これによると９滴下直後力・ら１０分後くらいまでに面
積がほぼ直線的に増加している。

従って、Ｃｏ　　Ｗ合金層の表面にガリウムと共晶合金
を形成する錫等の被覆層を設けると、Ｄｏ−Ｗ合金層に
比べてガリウムを主体とする易融合金に対する濡れ性が
格段に改善されることがわかる。

実施例固定部２及び回転部４のほぼ全体が、それぞれクロム鋼
合金製とベリリウム鋼合金製であり、第１〜２図に示さ
れている如き構造の電極ロールを製造し次。

尚、空隙部６に面する固定部２と回転部４とを被覆スる
コバルト−タングステン合金層１２としては、電気メツ
キ法にＬリコバルトとタングステンの重量比が４０：６
０で厚さが約３μｍの合金メッキを施し、更にその上の
金属の薄層１３としては、電気メツキ法にエリ厚さが約
０５μｍの錫メッキを施した。

又、導電性液体金属７としては１重量比でＧａ６７％、
Ｉｎ２Ｏ％、Ｓｎｌ　０％、Ｚｎ３％から成る４元素合
金を用い、（４元素合金の調合は窒素ガス雰囲気中で行
なつ友）、大気中で空隙部６内に充填し密封し７ｔ（充
填用の穴は図示せず）。

この電極ロールを缶胴内面側用の電極ロールとして使用
し、＃２５ブリキ材（板厚α２２ｍ）製の溶接缶胴を下
記条件で製造し次（各電極ロールとブリキ材との間には
銅線電極を使用した）。

溶接速度５０ｍ／分溶接機の二次電流４２００Ａ電極ロール加圧力４０にρ・ｆこの電極ロールは、溶接を２５０時間行なつ洗拶も回転
部の回転トルクに異常がなかった。

２５０時間使用後、この電極ロールを分解して内部を点
検し友ところ、錫メッキの面全体にガリウムを主体とす
る易融合金が付着してい比。

本実施例の電極ロールは、ガリウムを主体とする易融合
金が錫層に接触して錫層を侵食すると同時に該侵食部分
に付着するので、該易融合金と固定部及び回転部との間
の接触電気抵抗が小さくなり、これに伴って、溶接時に
於けるこれら界面での発熱量が抑制されるので、錫層の
下層のコバルト−タングステン合金属に対する該易融合
金による侵食も抑制され、更に密封材の劣化も抑制され
る。

又、該易融合金と固定部及び回転部との間の接触電気抵
抗が、コバルト−タングステン合金層のみを被覆層とす
る場合に比べてかなり小きいので導電性が良く、溶接部
の品質も安定する。

更に、錫層の下層には、ガリウム？主体とする易融合金
に侵食され難い組成割合のコバルト−タングステン合金
層が存在するので、この合金層に工って保護被覆されて
いる固定部及び回転部の銅合金に、かなり長時間の溶接
全行なっても該易融合金に工っで侵食されて該易融合金
中に混入するという事態は生じない。

この様に、本実施例の電極ロールは、ガリウムを主体と
する易融合金と固定部及び回転部との接触電気抵抗が小
さい上に、該易融合金との接触面に存在する錫層から該
易融合金中へ錫が混入し友場合にも、該易融合金は液体
状態を維持し続けて導電性液体金属としての優れｆｃ８
！！ｆ性を維持し続け。

しかもコバルト−タングステン合金層に工って銅合金部
分が保護され続けているので、特に空隙部内の空気を不
活性ガスで置換するという操作を行なわなくとも長時間
の使用が可能なのである。

コノ９ルトータングステン合金層の上に被覆される金属
又は合金の薄層を構成する金属とその厚さとしては、ガ
リウムを主体とする易融合金との濡れ性が良く、シかも
該金属が該易融合金中に温大して新次な又は混合割合の
異なる合金を形成し文場合に、この合金の融点がガリウ
ムの融点（２ａ８Ｃ）を越えることがない様な金属及び
その厚さく７）であれば良く、錫の他に、銀、亜鉛、ガ
リウム、インジウム、アルミニウムの単−金塊又はこれ
らの２糧類以上から成る合金の薄１ｆＩを挙げることが
できる。

ガリウムを主体とする易融合金としては、前に述べｔ通
り種々の合金が使用できるが、そのうちでも実施例１で
使用した４元素合金は、融点がかなり低い上に、６元素
合金に比べると調合がし易くてコストも安いという利点
があり、特に好ましい。

（効　果）本発明では、空隙部に面する固定部及び回転部のうち、
銅又は鋼合金材質部分の表面′ｊｔ技覆している被覆層
の最外層を、該空隙部に封入されているガリウムを主体
とする易融合金との濡れ性が良好であり、しかも談易融
合金中に混入してもその融点を大きく上昇させることが
ない１種類の金属又ｒ１２種類以上の金属から成る合金
の薄層としたので、該易融合金と固定部及び回転部との
間の接触電気抵抗が小さくて溶接時の発熱量が少なくて
済むだけでなく最外層金属の混入による該易融合金の固
化も防止でき、更に、最外層の内側に、コバルトとタン
グステンとが重量比で９０：１０〜３０：７０の範囲内
であり、ガリウムを主体とする易融合金に対して高い耐
侵食性５ｃ有するコバルト−タングステン合金層を設は
友ので、長時間に亘る溶接を行なっても固定部及び回転
部の銅が該□　易融合金中に混入して該易融合金を固化
させることがなく、従って、該易融合金が導電性液体金
属としての浸れ比特性を発揮し続けることができるので
ある。

即ち、本発明の電極ロールは、ガリウムを主体とする易
融合金を液体金属どして使用し、該ガリウムを封入する
空隙部に面する固定部及び回転部の少なくとも一部分に
、銅又は銅合金を使用しているにもかかわらず、良好な
電気抵抗ブーム溶接を長時間性なうことができるという
利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のｌ実施例の電極ロールの縦断面図で
あり、第２図は第１図のＡ部の拡断図である。第３図は、本′発明の他の実施例の電極ロールの縦断面
図であり、第４図は従来の電極ロールの縦断面図である
。第５図に、錫メツキ上に易融合金を滴下し次頁後の易融
合金の面積とその後の経過時間と拡がり面積との関係を
示し文グラフである。ｌ・・・電極ロール、２・・・固定部、４・・・回転部
、６・・・空隙部、７・・・導電性液体金属、１２・・
・コバルト−タングステン合金層、１３・・・錫、銀、
亜鉛、ガリウム、インジウム、アルミニウムから成る群
より選ばれる１種類の金属又は２種類以上の金属から成
る合金の薄層。第５図絵慎

Claims

【特許請求の範囲】

（１）少なくとも一部分が銅又は銅合金製である固定部
と、該固定部に対して回転自在に装着されており、少な
くとも一部分が銅又は銅合金製である回転部と、該回転
部と該固定部との間に形成されている環状の空隙部と、
該空隙部に導電性液体金属としてガリウムを主体とする
易融合金が封入されている電気抵抗シーム溶接用電極ロ
ールに於て、該空隙部に面する前記固定部及び前記回転部の銅又は銅
合金材質部分が、コバルトとタングステンとの重量比が９０：１０〜３０
：７０の範囲内のコバルト−タングステン合金層で被覆
され、更に、該コバルト−タングステン合金層が、錫、
銀、亜鉛、ガリウム、インジウム、アルミニウムから成
る群より選ばれる１種類の金属又は２種類以上の金属か
ら成る合金の薄層で被覆されていることを特徴とする電
極ロール。
（２）ガリウムを主体とする易融合金がガリウム、イン
ジウム、錫、亜鉛から成る４元素合金から成ることを特
徴とする特許請求の範囲第１項記載の電極ロール。