JPS63186895A - 溶接スパッタ被爆溶接用治具部材の表面処理方法 - Google Patents

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） 本発明は不活性ガス、炭酸ガス溶接法で使用される溶接
トーチのシールドノズル、コンタクトチップ、あるいは
サブマージアーク溶接法で使用されるコンタクトチップ
、もしくは溶接用治具等の溶接スパッタに曝される部材
の表面処理方法に関する。

（従来の技術） 従来、例えば溶接用ノズル、チップ等は硬さを維持する
配慮から、素材としてクローム銅を用い、これを所定形
状に成形し、その表面にクロームめっきを施すようにし
ていた。

また、溶接スパッタに曝される硬さを必要としない、も
しくは材質自体が硬い溶接用治具等は、素材やその表面
処理について殆ど考慮されることはなかった。

（従来技術に存する問題点） ところでアーク溶接に際し、溶接点から溶融金運の一部
やスラグ等がスパッタとなって飛散することは周知であ
る。

スパッタがシールドノズル（以下ノズルと云う）の管端
面ないし管壁、あるいはコンタクトチップ（以下チップ
と云う）等に衝突すると、当該スパッタは衝突時でも１
０００°を遥かに超える温度を維持しているので、ノズ
ルやチップ等の壁面へ瞬間的に溶着ないし焼付き、当該
ノズル、チップ等の温度をアークからの輻射熱と協同し
て４００℃程度にまで昇温させる。上記昇温はノズルや
チツブ等の材質の劣化および溶損を招来し、これが故に
ノズル、チップ等の耐用時間は短く、その延長対策が希
求されていた。

また溶接トーチでは、ノズルの管端面や内壁面・＼のス
パッタの溶着ないし焼付きが堆積すると、ガスの流れに
乱れが生じ、溶接雰囲気条件を良好に保ち得なくなると
ともに、溶接電流が当該堆積部分と短絡し、アークの発
生が阻害される虞もあった。

さらに、溶接スパッタに曝される溶接用治具。

例えばスラグ受はコンベアの回転ローラなどは、上記ノ
ズル、チップに見られるが如き材質の劣化は生じないが
、保守のため溶着ないし焼付いたスパッタを随時排除す
る必要があり、煩雑で手間がかかつていた。

本発明者は上記の現状に鑑みて、少なくともスパッタ被
曝位置にある部材にスパッタが付着しなければ、上述の
問題点の全てが解消されると思了し、暗中模索状態下に
各種の実験を重ねた結果、ようやく本発明をなすに至っ
た。

（発明の目的） 本発明は、従来溶接ノズル、チップ等その他スパッタ被
曝位置にある部材に存する上述の問題点を解消するため
になされたもので、スパッタを部材に溶着ないし焼付か
せず、これにより溶接ノズル、チップ等については低温
に保って材質の劣化を生起せしめず、かつスパッタの堆
積に起因する溶接雰囲気条件の悪化やアーク不良等が生
ずる虞をなくし、また溶接用治具等については非生産的
な保守の手間を省（ことが可能なスパッタ被曝部材の表
面処理方法を提供することを目的とする。

（発明の構成） 本願発明の構成は、 （１）溶接スパッタ被曝部材の少なくとも溶接スパッタ
に曝される部分の表面に、 （２）直接または下地めっき膜を介して、弗素含有化合
物の粒子が分散した複合めっき液を用いた複合めっきを
施し、 （３）上記弗素含有合物の粒子が均一に共析分散した複
合めっき膜を形成する ことを特徴とする溶接スパッタ被曝部材の表面処理方法
にある。

（発明の作用） 本願発明は、弗素含有化合物の粒子が均一に共析分散し
ている複合めっき膜がスパッタの付着・焼付きを阻止す
る作用がある。

（実施例） 本願発明を具体例を示しながら以下に詳述する。

本願における複合めっきは、溶接スパッタ被曝部材（以
下単に被処理材と云う）の表面に脱脂。

酸洗等の適宜な前処理を施したうえで直接施してもよく
、あるいは下地めっき膜を形成した後に施すようにして
もよい。

即ち、ノズル、チップもしくは素材材質が硬さに乏しい
溶接用治具等は、素材を所定形状に成形加工し、必要に
より研削、研磨を施し、さらに脱脂、酸洗等の前処理を
施した後、硬さを付与する下地めっき膜を施したうえ、
本願の要旨とする複合めっきを施すことが好ましい。ま
た、素材材質の硬さが十分な溶接用治具等は、素材を所
定形状に成形加工し、必要により研削、研磨、さらに前
処理により被処理材表面を平滑化、清浄化したのち、本
願の要旨とする複合めっきを施すことが好ましい。

尚、複合めっきは被処理材の全面に施してもよ（、また
スパッタに曝される部分のみ、もしくは当該部分を含む
所定範囲表面に施すようにしてもよい。

上記下地めっきの種類は素材の種類、被処理材が硬さを
必要とするや否や等により選択されるが、通学、銅めつ
き、ニッケルめっき、ニッケル合金めっき、鉄めっきな
どが施される。尚、下地めっきは電気めっき、無電解め
っきのいずれであってもよい。また、下地めっき膜は一
層に限らず、二層以上の複層としてもよい。下地めっき
膜の厚さは制限されないが、通常０．１〜５０μｍの範
囲。

特に１〜３０μｍ程度が適値であろう。

本発明おいて使用される複合めっき液に含まれる弗素含
有化合物は、ポリテトラフレオロエチレン、ポリクロロ
トリオロエチレン、ポリ弗化ビニリデン、テトラフルオ
ロエチレンーヘキサフルオロプロピレン共重合体等の弗
素樹脂、弗化黒鉛などが好適で、これらの一種または二
種以上が使用される。当該弗素含有化合物は通常粉粒状
形態で用いら、その平均粒径は、特に制限はしないが。

０．１〜１００μｍのものが種々選択されて使用される
。

上記弗素含有化合物が分散されるめっき液としては、ワ
ット浴、スルファミン酸ニッケルめっき浴、高塩化物浴
等のニッケルめっき液、ニッケル合金めっき液、銅めっ
き液などが挙げられ、被処理材の種類等により適宜選定
される。特にニッケルめっき、ニッケル合金めっきが実
験的に好ましい結果を示している。尚、めっき液は電気
めっき液であっても、無電解めっき液であってもよい。

而して、めっき液組成はその種類に応じた公知の組成と
することができるが、めっき液中に添加される弗素含有
化合物の添加量はめっき液１１に対して１〜５００　ｇ
、特に１０〜２００ｇとすることが好ましい。

さらにめっき条件は、使用するめつき液の種類に応じた
公知の条件を通用し得る。

上記に従って彼処゛理材表面に形成される複合めっき膜
の厚さは種々選定され、必ずしも限定されるものではな
いが、１〜５０μｍ、とりわけ耐用性とスパッタの付着
・焼付き防止効果の点で３〜３０μｍとすることが好ま
しい。また、複合めつき膜中の弗素含有化合物の量は１
〜５０容量％。

特に５〜４０容量％とすると好ましい効果が得られる。

上述したところに従って被処理材表面に形成した複合め
っき膜は、膜中に弗素含有化合物が共析分散しているの
で、溶接に際してスパッタが飛来しても表面に殆ど溶着
ないし焼付かず、またスパッタが表面で凝固しても容易
に剥離し、堆積することがない。

（試験例） 本発明者は本発明の効果を実証するため、以下の試験を
実施した。

☆被処理材：市販ＣＯ２溶接用ノズル 貴供試体の作成：上記被処理材を所定の条件に従って前
処理に付し、下地めっきとして、厚さ１０μｍのニッケ
ルめっきを施したうえ、商品名メタフロン■により弗素
含有化合物が共析分散しているニッケル合金めっき層を
厚さ１０μｍに形成して本発明実施供試体とした。

尚、同種の市販ノズルを未処理のまま比較例供試体とし
て使用した。

☆試験方法：本発明実施供試体および比較例供試体ノズ
ルをそれぞれ使用したテスト溶接機により溶接を実施し
、両供試体についてスパッタ付着状態を比較した。

テスト溶接機ならびに溶接条件は別表に示すとおりであ
り、溶接実施条件は下記のとおり苛酷な条件下で実施し
た。

溶接実施に際し、敢えてスパッタを多く発生させて付着
機会の頻度を高めるため、アーク移行状態は短絡移行方
式とし、アーク発生回数を多くした。

また、通常の場合には３〜５分熔接溶接と１〜３分休止
することが多いが、本試験では連続溶接として、４Ｈｒ
／日×日数で評価するようにした。

尚、付着したスパッタの掻き落としは一切行わなかった
。

奇試験結果： 比較例供試体は先端が溶けたり、スパッタが多量に付着
して溶接電流の短絡が発生し、１日で使用できなくなっ
た。

これに対し、本発明実施供試体は５日を経過しても、比
較例供試体に見られる現象は生ぜず、正常状態を維持し
ていた。

（発明の効果） 本発明表面処理方法を実施することにより、以下の効果
が得られる。

■ノズル、チップ等は使用時にスパッタが溶着・焼付か
ず、かつ極めて低温を維持している（例えば溶接実行中
のノズルについて行った熱電対による温度測定試験では
、１００℃程度までしか昇温しない結果を得ている）の
で、材質の劣化が避けられ、これにより溶接ロボットに
使用されるノズルを例として挙げれば、従来１５〜２０
日間の使用で廃棄していた耐用時間を５〜１０倍程度程
度し得ることとなり、溶接のランニングコスト低減に寄
与するところ多大である。

■従来ノズル、チップ等の素材にはクローム銅が用いら
れ、部材の硬さ維持が計られていたが、本発明では複合
めっき屡の弗素化合物粒子の共析分散が前記■の効果を
発揮するとともに、その母相として比較的硬質なニッケ
ルまたはニッケル合金を選定し、当該ニッケルまたはニ
ッケル合金と上記弗素化合物粒子とを複合させること、
さらには必要により下地めっき膜としてニッケルまたは
ニッケル合金膜を形成することにより、部材の表面硬さ
が保証されるこことなる。従って、クロム銅よりはるか
に導電率の高い電気銅の使用が可能となり、電気エネル
ギー損失の少ない効率的溶接が達成される。

■また、ノズル、チップ等では、溶接雰囲気条件とアー
クの発生とが常に良好に維持されるので、正常なビード
の形成が行われ、高い溶接品質が保証されることとなる
。

■さらに、溶接用治具等では従来保守として必須とされ
た溶接スパッタ除去の作業と時間とが大幅に削減され、
場合によっては不要となり、溶接作業効率を飛躍的に向
上することができる。

特許出願人　高周波熱錬株式会社 上村工業株式会社 城東鍍金株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 溶接スパッタ被曝部材の少なくとも溶接スパッタに曝さ
   れる部分の表面に、直接または下地めつき膜を介して、
   弗素含有化合物の粒子が分散した複合めつき液を用いた
   複合めつきを施し、上記弗素含有化合物の粒子が均一に
   共析分散した複合めつき膜を形成することを特徴とする
   溶接スパッタ被曝部材の表面処理方法。