KR100330793B1 - 용접용와이어 - Google Patents

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구니아키 미야자키
노리오 마사이에
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Abstract

탄소강 또는 스테인레스강용의 도금 또는 무도금 고체 와이어 및 플럭스 충전 와이어로 이루어지는 유형의 용접용 와이어에 있어서, 5 내지 12개의 탄소원자와 직쇄 또는 분지쇄 구조를 갖는 포화 또는 불포화 탄화수소 화합물 및 환상 구조를 갖는 탄화수소 화합물로 이루어지는 군에서 선택된 1종 이상의 탄화수소 화합물이 와이어 표면에 부착되어 있다. 윤활유 및/또는 윤활성 입자는 1종 이상의 탄화수소 화합물을 통해 와이어 표면과 화학적으로 결합되어 있다. 와이어 표면에 부착된 탄화수소 화합물 및 윤활유 및/또는 윤활성 입자의 총량은 와이어 10kg당 0.1 내지 5g의 범위에 있다.

Description

용접용 와이어{Wire for Welding}
본 발명은 탄소강 또는 스테인레스강용의 자동 또는 반자동 용접에 사용하는데 적합한 용접용 와이어에 관한 것이고, 보다 구체적으로 와이어의 송급성을 개선시킬 수 있는 용접용 와이어에 관한 것이다. 본 발명은 도금 와이어 및 무도금 와이어 둘 다에 적용될 수 있다.
용접용 와이어가 자동 또는 반자동 용접에 사용되는 경우에, 스풀 또는 와이어 수납용 팩에서 아크용접 위치까지 와이어를 안정하게 송급하는 것이 필요하다. 이 용접용 와이어는 도관 케이블과 같은 스프링 라이너의 내부를 통해 아크용접 위치까지 운반된다. 용접용 와이어가 스프링 라이너를 통해 용이하게 통과되는 것을 와이어의 송급성이라고 정의할 때, 양호한 송급성을 발휘하는 용접용 와이어는 여기에 약간의 송급력을 가함으로써 긴 도관 케이블을 통과할 수 있다. 긴 도관 케이블이 선박공장과 같이 자주 사용되는 용접 현장에서는 용접용 와이어의 송급성이 양호해야 되는 것이 필수적이다.
용접용 와이어의 송급계가 엄격한 조건하에 있는 용접 현장에서, 장시간에 걸친 용접은 송급 롤러위와 스프링 라이너 내부에 부착되는 표층 또는 막 분진을 발생하여 와이어의 송급 실패를 유발한다. 용접용 와이어의 송급성을 개선시키기 위해, 와이어 표면에 양호한 미끄럼성을 갖는 각종 윤활제를 도포하는 것이 통상 실시된다. 미끄럼성을 개선시키기 위해, 예를들면 식물유(예, 팜유) 및 동물유(예, 라드유)와 같은 윤활유와 흑연 및 이황화몰리브덴과 같은 윤활물질 입자를 용접용 와이어의 표면에 도포함으로써 와이어의 송급성을 개선시키는 용접용 와이어가 제안되었다(일본 특개평6-285678호 공보). 이들 윤활유와 윤활성 입자를 와이어 표면에 적정량으로 도포할 때, 와이어 표면과 스프링 라이너의 내벽부 사이의 마찰계수를 감소시킬 수 있고, 따라서 이들은 양호한 윤활성을 발휘하여 와이어의 송급성을 개선시킨다.
더욱이, 탄소원자수가 많고 직쇄 또는 분지쇄 구조를 갖는 고급 지방산, 예를들면 스테아르산, 올레산, 리놀산 또는 리놀레산의 나트륨염 또는 칼륨염을 와이어 표면에 부착시킨 다음에 최종 신선(伸線) 후 얻어진 와이어에 윤활유를 더 도포하여 와이어의 송급성을 개선시키는 방법(일본 특개평1-166898호 공보)을 포함하는 다른 방법이 공지되어 있다. 또 다른 방법(일본 특개평 2-284792호 공보)은 카르복실산의 나트륨염 또는 칼륨염을 함유하는 윤활유를 와이어 표면에 부착시켜 와이어의 송급성을 개선시키는 것을 포함한다. 두 방법에서, 와이어의 송급성은 적정량의 고급 지방산의 알칼리금속염과 윤활유를 와이어 표면에 부착시킴으로써 개선된다.
그러나, 이들 공지된 기술은 다음의 단점을 갖는다. 먼저, 이황화몰리브덴과 흑연으로 구성된 윤활물질 및 윤활유를 와이어 표면에 도포함으로써 용접용 와이어의 송급성이 개선되는 용접용 와이어(일본 특개평 6-285678호 공보)의 경우에, 와이어에 장시간에 걸쳐 용접을 행하면, 윤활물질이 스프링 라인의 내벽에 퇴적되어 라이너가 막히게 된다. 따라서, 와이어의 원활한 송급이 불편하게 방해를 받는다. 이 이유는 윤활물질이 와이어 표면에 결합되어 있지 않아서 윤활물질이 쉽게 와이어 표면으로부터 떨어지기 때문이다.
한편, 고급 지방산의 나트륨염 또는 칼륨염을 와이어 표면에 부착시킨 다음에 신선하고 윤활유를 도포하는 방법(일본 특개평 1-166898호 공보), 또한 카르복실산의 나트륨염 또는 칼륨염을 함유하는 윤활유를 와이어 표면에 부착시키는 방법(일본 특개평 2-284792호 공보)에서, 용접을 장시간에 걸쳐 계속하면, 제1경우와 같이 고급 지방산의 알칼리금속염과 윤활유가 와이어 표면으로부터 떨어져 스프링 라이너의 내부에 퇴적되어 스프링 라이너가 막히게 된다. 결국, 와이어의 송급성이 저하된다. 아마도 이것은 카르복실산염의 탄화수소 부분의 쇄 길이가 너무 길기 때문에 와이어 표면과 윤활유 사이의 결합력이 약하다는 사실에 기인할 것이다. 이것은 와이어 표면으로부터 윤활물질이 쉽게 떨어짐으로써 스프링 라인에의 퇴적을 증가시킨다. 더욱이, 스테아르산나트륨을 포함하는 고급 지방산의 금속염은 양호한 신선용 윤활제로서 사용되고, 그러한 고 분자량을 갖는 고급 지방산의 금속염은 와이어 표면에 강하고 두꺼운 막을 형성하기가 쉽다. 따라서, 와이어의 미끄럼성이 개선된다 하더라도, 송급 롤에서의 와이어의 미끄럼을 일으켜 송급 실패를 유발할 수 있다는 난점이 있다. 특히, 와이어가 도금될 때, 미끄럼이 도금막을 벗겨낼 수도 있다.
본 발명의 목적은 종래기술 부분의 단점을 해결하고 와이어 표면에 화학적으로 결합되어 있는 윤활유를 갖는 용접용 와이어를 제공하여, 와이어를 장시간에 걸쳐 용접에 사용할 때, 윤활물질이 와이어로부터 떨어지지 않고 스프링 라이너 내부의 막힘과 같은 어떤 불편함도 이 와이어의 사용으로 일어나지 않게 하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 안정하고 원활한 송급을 보장하는 개선된 와이어 송급성을 갖는 용접용 와이어를 제공하는 것이다.
본 발명에 따라 탄소강 또는 스테인레스강용의 용접에 적합한 도금 또는 무도금의 고체 와이어 또는 플럭스 충전 와이어로 이루어지는 유형의 용접용 와이어를 제공하고 있고, 여기서 적어도 1종의 탄화수소 화합물은 5 내지 12개의 탄소원자와 직쇄 또는 분지쇄 구조를 갖는 포화 및 불포화 탄화수소 화합물 및 환상 구조를 갖는 탄화수소 화합물로 이루어지는 군에서 선택되고, 이 적어도 1종의 탄화수소 화합물은 와이어 표면에 존재하거나 부착되어 있다.
직쇄 또는 분지쇄 구조를 갖는 상기한 포화 또는 불포화 탄화수소 화합물을 "쇄식 화합물"이라고 부른다.
쇄식 화합물의 예로는 카르복실산 또는 카르복실산금속염을 들 수 있다. 카르복실산은 펜탄산, 카프로산, 카프르산, 옥틸산, 세칸산, 카프릴산, 데칸산, 라우르산, 린데르산으로 이루어지는 군에서 선택된 것이고, 카르복실산금속염은 상기한 카르복실산과, Li, Na, Mg, Al, K, Ca, Ti, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Zr, Sn, Cs, Pb 및 Ce에서 선택된 금속과의 염을 포함한다.
환상 구조를 갖는 탄화수소 화합물은 바람직하게는 카르복실산 및 카르복실산금속염을 포함한다. 환상 구조를 갖는 탄화수소 화합물의 바람직한 예로는 5원고리 또는 6원고리와 같은 고리구조를 갖는 나프텐산 및 나프텐산금속염을 들 수 있다.
나프텐산금속염은 Li, Na, Mg, Al, K, Ca, Ti, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Zr, Sn, Cs, Pb 및 Ce로 이루어지는 군에서 선택된 금속의 1종 이상의 나프텐산염을 포함한다.
더욱이, 탄화수소 화합물은 나프텐산 및 Li, Na, Mg, Al, K, Ca, Ti, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Zr, Sn, Cs, Pb 및 Ce로 이루어지는 군에서 선택된 금속을 함유하는 나프텐산금속염의 혼합물일 수 있다.
또한, 동식물유, 광물유 및 합성유에서 선택된 적어도 1종의 윤활유가 와이어 표면에 존재해 있는 것이 바람직하다. 대안으로, 미끄럼성을 갖고 이황화몰리브덴, 이황화텅스텐, 흑연탄소 및 폴리테트라플루오로에틸렌으로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 1종의 윤활성 입자가 와이어 표면에 존재해 있을 수 있다. 이 경우에, 상기한 쇄식 구조 또는 환상 구조를 갖는 탄화수소 화합물과 윤활유의 총량, 또는 와이어 표면에서의 상기한 그러한 환상 구조를 갖는 탄화수소 화합물 또는 쇄식 화합물과 윤활성 입자의 총량은 와이어 10kg당 0.1 내지 5g의 범위에 있다.
도 1a 및 도 1b는 각각, 와이어 표면에 배향된 5 내지 12개의 탄소원자를 갖는 쇄식 화합물의 윤활유 및 윤활성 입자가 어떻게 와이어 표면에 고정되는지를 나타내는 개략도이고, 도 1a는 무도금의 용접용 와이어를 사용하는 경우를 나타내고, 도 1b는 도금된 용접용 와이어를 사용하는 경우를 나타내고 있다.
도 2a 및 도 2b는 각각, 와이어 표면에 배향된 환상 지방산 또는 환상 지방산염의 윤활유 및 윤활성 입자가 어떻게 와이어 표면에 고정되는지를 나타내는 개략도이고, 도 2a는 무도금의 용접용 와이어를 사용하는 경우를 나타내고, 도 2b는 도금된 용접용 와이어를 사용하는 경우를 나타내고 있다.
도 3a 및 도 3b는 각각, 쇄식 또는 환상 탄화수소 화합물이 단독으로 와이어 표면위 또는 표면에 존재해 있는 상태를 나타내는 개략도이고, 도 3a는 쇄식 탄화수소 화합물을 사용하는 경우를 나타내고, 도 3b는 환상 탄화수소 화합물을 사용하는 경우를 나타내고 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 사용된 용접 장치를 나타내는 개략도이다.
스프링 라이너 또는 테플론 튜브와 같은 도관 케이블내의 와이어 가이드 내면과 와이어 표면 사이의 동마찰계수를 감소시키기 위해, 양호한 미끄럼성을 갖는 윤활성 입자(이황화몰리브덴, 이황화텅스텐, 흑연탄소, 폴리테트라플루오로에틸렌 등으로 구성) 및 와이어의 사용조건에 적합한 점도 및 융점(연화점)을 갖는 윤활유(예, 동식물유, 광물유, 합성유 또는 그 혼합물)를 와이어 표면에 존재시키는 것이 필요하다(윤활유 및 윤활성 입자는 이하 윤활물질로 통상 언급됨). 이들 윤활물질이 와이어의 단위중량당 또는 와이어 표면의 겉보기 단위면적당 적정량으로 와이어 표면에 균일하게 부착 또는 퇴적되어 있으면, 용접 개시직후에 와이어의 송급성이 개선된다. 그러나, 윤활물질이 단지 물리적으로 도포되어 있으면, 즉 윤활물질이 윤활유의 습식성의 작용에 의해서만 와이어 표면에 부착되어 있으면, 장시간에 걸쳐 용접한 후에 윤활물질이 와이어 표면으로부터 쉽게 떨어진다. 이로 인해 용이하게 도관 케이블내가 막히게 된다. 이것은 와이어 송급성을 개선하기 위해 와이어 표면에 첨가 또는 도포된 윤활물질 때문에 반대로 송급성이 방해받는 것을 의미한다. 윤활물질이 와이어 표면으로부터 떨어져 도관 케이블내에 부착되는 것을 방지하기 위해 와이어 표면과 윤활유는 함께 화학적으로 결합되어야 한다.
본 발명자들이 본 기술분야에 관련된 문제들을 해결하기 위해 예의검토한 결과, 5 내지 12개의 탄소원자를 갖는 쇄식 화합물 또는 환상 구조를 갖는 탄화수소 화합물이 와이어 표면에, 그리고 와이어 표면과 윤활유 및/또는 윤활성 입자사이에 존재해 있을 때, 와이어 송급성이 증가되어 도관 케이블이 막히게 되는 것을 억제할 수 있다는 것을 알았다. 5 내지 12개의 탄소원자를 갖는 쇄식 화합물 및 환상 구조를 갖는 탄화수소 화합물은 금속표면에서 일정한 방향으로 배향될 수 있다.
카르복실산(이하 저급 지방산 또는 산들로 언급) 및 카르복실산염(이하 저급 지방산염 또는 염들로 언급)으로 이루어지는, 5 내지 12개의 탄소원자를 갖는 쇄식 화합물은 와이어 표면과 윤활유를 화학적으로 결합시키는 작용을 한다. 와이어 송급성은 와이어 표면에 각종 물질을 도포함으로써 예의연구되었고, 이 때 5개의 탄소원자를 갖는 펜탄산 및 그 금속염, 12개의 탄소원자를 갖는 라우르산 및 그 금속염 및 12개의 탄소원자를 갖는 린데르산 및 그 금속염이 와이어 표면에 윤활유를고정시키기 위한 페이스트 또는 결합제로서 사용된다는 것을 알았다. 이들 저급 지방산 및 저급 지방산염이 와이어 표면에 윤활유를 고정시킬 수 있기 때문에, 윤활유로 습식되고 와이어 표면에 존재하며 미끄럼성을 갖는 윤활성 입자(예, 이황화몰리브덴, 이황화텅스텐, 흑연탄소 및 폴리테트라플루오로에틸렌)도 와이어 표면에 고정된다.
그러한 저급 지방산 또는 그 염을 통한 화학적 결합 메카니즘은 다음과 같이 생각된다. 즉, 지방산 또는 그 염은 금속표면에서 일정한 방향으로 배향되는 것을 특징으로 한다. 일반적으로, 극성을 갖는 카르복실기를 표면에서 금속과 결합시키는 경우에, 탄화수소쇄 또는 부분은 금속표면의 법선방향으로 향한다. 카르복실기에 결합된 탄화수소쇄가 저급 지방산 또는 그 염과 같이 길이가 짧으면, 금속표면에 대해 법선방향으로 배향되는 경향이 현저해져, 금속표면은 저급 지방산 또는 그 염의 길이가 짧은 분자로 균일하게 피복된다.
유사하게, 카르복실산(이하 환상 지방산으로 언급) 또는 그 금속염(이하 환상 지방산염으로 언급)으로 이루어지는 환상 구조를 갖는 탄화수소 화합물은 와이어 표면과 윤활유를 화학적으로 결합시키는 작용을 한다. 환상 구조를 갖는 탄화수소 화합물은 다소 미끄럼성을 갖기 때문에, 이들은 윤활유 양이 부족한 부분에서 와이어 송급성을 개선시키는 작용을 한다. 와이어 표면에 도포되는 각종 물질을 예의연구한 결과, 도료용 건조제로서 공업적으로 널리 사용되고 있고 저가인 환상 구조를 갖는 나프텐산 및 그 금속염이 미끄럼성을 갖고 와이어 표면에 윤활유를 고정시키기 위한 결합제로서 작용한다는 것을 알았다. 이들 환상 지방산 또는 환상지방산염이 윤활유를 금속표면에 고정시키기 때문에, 이들은 윤활유로 습식되고 와이어 표면에 존재하는 윤활성 입자(예, 이황화몰리브덴, 이황화텅스텐, 흑연탄소 및 폴리테트라플루오로에틸렌)를 와이어 표면에 고정시키는 효과를 갖는다.
그러한 환상 지방산 또는 그 염의 화학적 결합 메카니즘은 다음 방식으로 일어난다고 생각된다. 즉, 환상 지방산 또는 그 염은 금속표면에서 일정한 방향으로 배향되도록 작용한다. 일반적으로, 극성을 갖는 카르복실기가 금속표면과 결합되는 경우에, 탄화수소쇄는 금속표면의 법선방향으로 향한다. 더욱이, 탄화수소쇄가 고리 형태인 경우에 환상 구조의 고리평면은 금속 표면에 대해 평행하게 배향되는 경향이 강하다. 따라서, 환상 구조를 갖는 카르복실산(환상 지방산) 또는 그 금속염(환상 지방산염)은, 금속표면에 단지 배향되어 있는 직쇄 카르복실산 또는 직쇄 카르복실산염을 사용하는 경우보다 금속표면에의 결합력이 더 강하다. 따라서, 금속표면은 환상 지방산 또는 그 염의 분자로 매우 강하고 균일하게 피복된다. 그러한 환상 구조를 갖는 탄화수소쇄 자체가 미끄럼성을 나타낸다.
도 1a 및 도 1b는 각각 5 내지 12개의 탄소원자를 갖는 쇄식 화합물을 통해 윤활유 및 윤활성 입자를 와이어 표면에 고정시키는 메카니즘을 나타내는 개략도이다. 도 1a는 무도금의 용접용 와이어를 사용하는 경우를 나타내고, 도 1b는 도금된 용접용 와이어를 사용하는 경우를 나타내고 있다. 도 1a에 나타낸 바와 같이, 쇄식 화합물(2a)의 분자는 각각 무도금의 용접용 와이어의 표면에 대해 법선방향으로 바깥쪽으로 배향되어 있으며, 또한 쇄식 화합물(2a)의 말단에서부터 탄화수소쇄(3a)도 와이어 표면에 대해 법선방향으로 바깥쪽으로 배향되어 있다.탄화수소쇄(3a)는 윤활유(4a)의 분자로 균일하게 피복되어 있다. 이 방법으로, 탄화수소쇄(3a)와 윤활유(4a)가 화학적으로 결합되어, 이황화몰리브덴과 같은 윤활성 입자(5a)가 탄화수소쇄(3a)와 윤활유(4a) 사이에 취해져 안정하게 되어 있다.
사용된 와이어가 금속화된 또는 도금된 도 1b는 쇄식 화합물(2b)의 분자가 금속표층(15)의 표면에서 배향되어 있다는 점에서 도 1a와 상이하다. 보다 구체적으로, 도금된 와이어 표면에 대해 법선방향으로 배향되어 있는 쇄식 화합물(2b)의 탄화수소쇄(3b) 및 윤활유(4b)의 분자가 화학적으로 결합되어 그 사이에 윤활성 입자(5b)가 취해져 안정하게 되어 있다.
도 2a 및 도 2b는 각각 환상 탄화수소 화합물을 통해 윤활유 및 윤활성 입자를 와이어 표면에 고정시키는 메카니즘을 나타내는 개략도이다. 도 2a는 무도금의 용접용 와이어를 사용하는 경우를 나타내고, 도 2b는 도금된 용접용 와이어를 사용하는 경우를 나타내고 있다. 도 2a에 나타내는 바와 같이, 환상 탄화수소 화합물의 환상 탄화수소 부분(3c)은 환상구조의 일부가 와이어 표면에 대해 평행하게 되도록 무도금 용접용 와이어의 표면(1c)에 배향되어 있다. 각 환상 탄화수소 부분(3c)으로부터 연장된 직쇄상의 탄화수소인 카르복실기가 와이어 표면(1c)에 대해 법선방향으로 바깥쪽으로 배향되어 있다. 윤활유(4c)의 분자는 나타낸 바와 같이 환상 탄화수소(3c)의 분자를 균일하게 피복하고 있다. 환상 탄화수소 부분(3c) 및 윤활유(4c)는 화학적으로 결합되어, 이황화몰리브덴과 같은 윤활성 입자(5c)가 환상 탄화수소(3c)와 윤활유(4c) 사이에 취해져 안정하게 되어 있다.
유사하게, 도금된 와이어를 사용할 때, 환상 탄화수소(3d)는 환상 구조의 일부가 도 2b에 구체적으로 나타낸 바와 같이 와이어 표면에 대해 평행하게 되도록 금속표층의 표면에 배향되어 있다. 상기한 경우와 같이, 환상 탄화수소(3d)와 윤활유(4d)는 화학적으로 결합되어 그 사이에 윤활성 입자(5d)가 취해져 안정하게 되어 있다.
도 3a 및 도 3b는 각각 5 내지 12개의 탄소원자를 갖는 쇄식 탄화수소 화합물 및 환상 탄화수소 화합물이 단독으로 사용될 때 어떻게 와이어 표면에 존재하고 있는지를 나타내는 개략도이다. 도 3a는 쇄식 탄화수소 화합물을 사용하는 경우를 나타내고, 도 3b는 환상 탄화수소 화합물을 사용하는 경우를 나타내고 있다. 쇄식 또는 환상 탄화수소 화합물이 단독으로 도 3a 및 도 3b에 나타낸 바와 같이 와이어 표면에 존재하면, 약간의 미끄럼이 기대될 수 있다. 아마도, 이것은 쇄식 탄화수소(3e) 또는 환상 탄화수소(3f)의 직쇄 탄화수소가 미끄럼성을 발휘하기 때문일 것이다.
상기한 바와 같이, 저급 지방산 또는 저급 지방산염의 탄화수소쇄, 또는 환상 탄화수소 및 그러한 환상 탄화수소의 직쇄 탄화수소 부분은 원래 친유성이어서 윤활유에 대한 친화성이 양호하다. 실제, 저급 지방산 또는 그 염 또는 환상 지방산 또는 그 염의 균일한 박막이 와이어 표면에 먼저 형성되고 그 위에 윤활유가 피복된다. 더욱이, 이황화몰리브덴과 같은 윤활성 입자가 윤활유의 막에 취해져 안정하게 된다. 이 방법으로, 윤활유 및/또는 윤활성 입자로 구성되는 윤활물질은 저급 지방산 또는 그 염 또는 환상 지방산 또는 그 염의 분자를 통해 와이어 표면과 화학적으로 결합된다. 따라서, 스프링 라이너의 내벽과 와이어 표면 사이의 동마찰계수가 감소될 수 있으며, 이로써 윤활물질이 와이어 표면으로부터 떨어지는 것이 방지된다.
본 발명에 따른 용접용 와이어의 표면에 도포되는 쇄식 화합물에서의 탄소원자수가 상기한 대로 결정되는 이유를 기술한다.
쇄식 화합물의 탄소원자수: 5 내지 12개
13개 이상의 탄소원자를 갖는 쇄식 화합물(고급 지방산 및 그 염)에 대해서, 예를들면 스테아르산 또는 그 금속염을 사용하여 광대한 연구가 행해졌지만, 어떤 현저한 효과도 얻지 못하였다. 이것은 탄소쇄가 필요이상으로 길어서 13개 이상의 탄소원자를 갖는 쇄식 화합물이 와이어 표면에 배향되기가 어렵기 때문이라고 생각된다. 스테아르산의 금속염을 와이어 표면에 도포하였을 때, 와이어는 송급 롤러에서 미끄럼을 일으켰다. 이 이유는 다음과 같이 생각되는데, 즉 스테아르산금속염과 같이 분자량이 큰 지방산의 금속염을 신선용 윤활제로서 사용한 사실로부터 알 수 있는 바와 같이, 분자량이 큰 지방산의 금속염을 와이어 표면에 도포하면 와이어 표면에 강하고 두꺼운 막이 형성되는 경향이 있다. 그러한 고급 지방산의 금속염의 막은 자동 용접 또는 반자동 용접중에 송급 롤러에서 매우 용이하게 와이어의 미끄럼을 유발시킨다. 한편, 4개 이하의 탄소원자를 갖는 쇄식 화합물에 대해서는, 예를 들면 부탄산염과 아세트산염으로 시험하였다. 그 결과, 탄소원자수 감소에 따라 친유성기로서의 탄소쇄의 작용이 약해지고 이들 염이 효과적으로 윤활유를 고정시키기 위한 페이스트 또는 결합제로서 사용되는 것을 기대할 수가 없다는 것을 알았다. 이 방법으로, 본 발명에 유용한 쇄식 화합물은 5 내지 12개의 탄소원자를 갖는 것으로 한정된다. 따라서, 스프링 라이너의 내부에서 발생하는 바와 같이 비교적 저압에서 마찰이 진행되면 윤활성이 발휘되고 송급 롤러로 부과된 고압에서 마찰을 받으면 윤활성막이 파괴되는 특징을 갖는 이상적인 막이 얻어질 수 있다.
상기 언급한 바와 같이, 저급 지방산 또는 그 염은 와이어 표면에 윤활물질을 고정시키기 위한 페이스트로서 매우 유효하다. 와이어 송급성은 장시간에 걸쳐 용접을 할 때 스프링 라인이 막히지 않도록 개선되어 와이어의 안정한 송급과 낮은 송급 저항을 허용하면서 용접할 수 있다.
다음에, 본 발명에 따른 용접용 와이어의 표면에 도포되는 환상 구조를 갖는 탄화수소 화합물을 기술한다.
배향 기능이 있는 환상 구조의 탄화수소 화합물은 탄소-탄소 단일 결합을 갖는 것 뿐만 아니라 이중결합과 같은 불포화 결합과 벤젠고리 구조를 갖는 것도 포함된다. 이중결합과 같은 불포화 결합과 벤젠고리 구조를 갖는 탄화수소 화합물의 예로는 식 C6H4(C2H5OOC)2의 프탈산디에틸, 식 C6H4(C4H9OOC)2의 프탈산디부틸 및 식 C6H4(C8H17OOC)2의 프탈산디옥틸과 같은 프탈산 유도체를 들 수 있다. 환상 구조는 탄소를 제외한, 산소, 질소, 황 또는 인을 포함하는 원자로 구성될 수 있고, 이들 원자는 배향 기능을 유사하게 갖는다. 환상구조가 상기한 그러한 원자를 갖는 탄화수소 화합물은, 예를들면 푸란, 유사 화합물 및 그 유도체를 포함한다. 더욱이, 탄화수소 화합물이 환상구조를 가지면, 화합물은 고리평면이 와이어 표면에 평행하게 되도록 배향된다. 고리가 3개 이상의 탄소원자로 구성될 때, 본 발명의 효과가 기대될 수 있다.
나프텐산은 석유기름의 나프텐 증류로부터 얻어지는 화합물의 혼합물이다. 직쇄의 탄화수소를 갖는 화합물이 자주 사용되지만, 현저한 효과는 5원고리 또는 6원고리와 같은 고리구조를 갖는 나프텐산 또는 그 염을 사용할 때의 본 발명의 실시에서 기대될 수 있다. 불가피하게 포함되는 직쇄 나프텐산 또는 그 염은 환상 나프텐산 또는 그 염과 함께 사용되고 페이스트로서의 환상 나프텐산 또는 그 염의 효과는 악영향을 끼치지 않았다.
상기한 바와같이, 탄소원자수가 많은 직쇄 또는 분지쇄 고급 지방산 또는 그 염, 예를들면 스테아르산 또는 그 금속염으로 광범위하게 시험하였지만, 현저한 효과는 얻지 못하였다. 아마도 이것은 그러한 고급 지방산 또는 그 염이 필요이상으로 많은 탄소원자를 가져서 와이어 표면에 배향되기가 어렵기 때문일 것이다. 한편, 환상 지방산 또는 그 염의 탄소원자수가 많더라도, 이들은 탄소쇄가 분명히 짧은 길이이고 와이어 표면에 용이하게 배향되는 환상구조이다.
와이어 표면에의 스테아르산의 금속염의 도포는 송급 롤러에서 와이어의 미끄럼을 일으켰다. 이 이유는 다음과 같이 생각되는데, 즉 스테아르산금속염과 같이 분자량이 큰 지방산의 금속염을 신선용 윤활제로서 사용한 사실로부터 알 수 있는 바와 같이, 분자량이 큰 지방산의 금속염을 와이어 표면에 도포하면 와이어 표면에 강하고 두꺼운 막이 형성되는 경향이 있다. 그러한 고급 지방산의 금속염의 막은 자동용접 또는 반자동 용접중에 송급 롤러에서 매우 용이하게 와이어의 미끄럼을 유발시킨다.
환상 지방산 또는 그 염은 미끄럼성을 갖고 와이어의 송급성을 개선시킬 수 있다. 더욱이, 이들은 와이어 표면에 윤활물질을 고정시키기 위한 페이스트로서 사용하는데 매우 유효하고, 이로써 와이어 송급성이 개선된다. 따라서, 장시간에 걸쳐 용접을 하는 동안에 스프링 라인이 막히지 않는 낮은 송급 저항에서 용접용 와이어를 안정하게 송급하면서 용접을 시행할 수 있다.
저급 지방산 또는 그 염, 또는 환상 지방산 또는 그 염이 페이스트 또는 결합제로서 사용되기 때문에, 이상적인 관점에서 신선 후에 얻어지는 와이어 표면을 세정하고 저급 지방산 또는 그 염, 또는 환상 지방산 또는 그 염으로 도포한 다음에 송급성을 개선시키기 위해 윤활유 및/또는 윤활성 입자를 더 도포하는 것이 바람직하다. 그럼에도 불구하고, 저급 지방산 또는 그 염, 또는 환상 지방산 또는 그 염이 신선의 최종 단계에서 신선용 윤활제로서 사용될 수 있으며, 얻어진 와이어에 상기한 대로 더 도포할 수 있다. 단지 표면처리공정을 간단하게 하기 위해, 저급 지방산 또는 그 염, 또는 환상 지방산 또는 그 염, 윤활유 및 윤활성 입자를 함께 혼합할 수 있으며 동시에 도포할 수 있다. 통상 이황화몰리브덴과 같은 입자를 양호한 극압 윤활제로서 사용한다. 따라서, 이황화몰리브덴 등을 사용하여 신선을 시행한 다음에 저급 지방산 또는 그 염, 또는 환상 지방산 또는 그 염과 윤활물질의 혼합물을 더 도포한다.
도포 방법은 와이어 표면에, 예를들면 버프를 사용하여 접촉코팅함으로써 또는 와이어를 필요 성분의 용액에 침지하여 균일한 코팅이 되게 버핑함으로써 시행할 수 있다. 대안으로, 도포는 비접촉 방법으로 정전기적으로 시행할 수 있다. 저급 지방산 또는 그 염, 또는 환상 지방산 또는 그 염, 윤활유 및 윤활성 입자를 균일하게 용해 또는 분산액으로 하는 것이 가능하다면, 얻어진 용액 또는 분산액을 동시에 와이어에 도포할 수 있다. 균일한 용액 또는 분산액이 얻어질 수 없다면, 이들 성분을 별도로 도포할 수도 있다. 저급 지방산 또는 그 염, 또는 환상 지방산 또는 그 염, 윤활유 및 윤활성 입자로 구성되는 분산액 또는 용액의 도포 작업과 안정성을 개선시키기 위해, 글리콜, 에스테르 등과 같은 계면활성제를 코팅용액 또는 분산액에 첨가할 수 있다.
저급 지방산 또는 그 염, 또는 환상 지방산 또는 그 염이 와이어 10kg당 0.001 내지 2g의 양으로 와이어 표면에 존재할 때, 그리고 저급 지방산 또는 그 염, 또는 환상 지방산 또는 그 염 및 윤활유 및/또는 윤활성 입자의 부착물의 총량이 와이어 10kg당 0.1 내지 5g의 범위에 있을 때, 양호한 와이어 송급성이 확보된다는 것을 주의한다. 이들 범위에서, 도관 튜브에서와 같이 물질의 막힘량은 용접이 장시간에 걸쳐 계속될 때 문제되지 않는 레벨로 한다.
실시예
본 발명의 용접용 와이어를 제조하고 그 특성을 비교예의 것과 비교한 결과를 기술한다.
먼저, 각각 하기 표 1에 표시한 조성을 갖는 M1 및 M2로 나타낸 금속 후프를 각각 표 2에 표시한 조성을 갖는 F1 및 F2로 나타낸 탄소강용 플럭스의 조합으로 충전하여 원선(basic wire)을 얻었다. 이들 와이어에 각각 신선을 행하여 직경이1.2, 1.4 및 1.6mm인 탄소강용 플럭스 충전 와이어를 얻었다. 하기 표 2에 표시한 바와 같이, 플럭스는 Fe 분말의 함량 중량%를 증감시키는 작용을 하고, 와이어의 전체 중량당 플럭스의 중량(즉, 플럭스율)이 12 및 14중량%가 되게 플럭스를 후프에 충전하였다.
후프 기호 후프의 화학 조성(중량%)
C Si Mn P S
M1 0.08 0.8 0.7 0.009 0.005
M2 0.01 0.04 1.5 0.013 0.005
플럭스 기호 탄소강용 플럭스의 화학 조성(중량%)
Fe Mn 다른 금속분말 산화물 다른 화합물
F1 35 10 3 45 7
F2 55 10 3 30 2
각각 B1 및 B2로 나타내고 하기 표 3에 표시한 조성을 갖는 원선에 신선을 행하여 와이어 직경이 각각 0.8 및 1.6mm인 탄소강용 고체 와이어를 얻었다.
기호 탄소강용 고체 와이어의 화학 조성(중량%)
C Si Mn P S Cr Mo Ti
B1 0.04 0.8 1.2 0.010 0.02 0.03 - 0.2
B2 0.09 1.0 1.2 0.011 0.006 0.6 0.4 0.03
각각 하기 표 4에 나타낸 조성을 갖는 M3 및 M4 후프내에 표 5에 나타낸 조성을 갖고 F3 및 F4로 나타낸 스테인레스강용 플럭스를 조합하고 충전하여 원선을 얻었다. 와이어에 각각 신선을 행하여 와이어 직경이 1.2 내지 1.6mm인 스테인레스강용 플럭스 충전 와이어를 얻었다. 와이어의 전체 중량당 플럭스의 중량(즉, 플럭스율)이 15 내지 25중량%가 되게 플럭스를 각각의 후프에 충전하였다.
후프 기호 후프의 화학 조성(중량%)
C Si Mn P S Ni Cr
M3 0.02 0.4 1.2 0.015 0.015 8.1 19.2
M4 0.03 0.4 1.3 0.019 0.003 9.5 20.1
플럭스 기호 스테인레스강용 플럭스의 화학 조성(중량%)
Fe Ni Cr 다른 금속 분말 산화물 다른 화합물
F3 7 18 40 6 26 3
F4 10 15 38 10 23 4
더욱이, 표 6에 나타낸 조성을 갖는 원선 B3 내지 B5에 각각 신선을 행하여 와이어 직경이 0.8 내지 1.6mm인 스테인레스강용 고체 와이어를 얻었다.
기호 스테인레스강용 고체 와이어의 화학 조성(중량%)
C Si Mn P S Ni Cr Mo Nb
B3 0.04 0.4 2.0 0.015 0.010 9.5 20.0 - -
B4 0.02 0.3 2.3 0.025 0.011 12.4 19.5 3.0 -
B5 0.04 0.4 1.9 0.019 0.015 10.0 20.1 - 0.7
다음에, 복수의 와이어를 탄소강용 플럭스 충전 와이어, 탄소강용 고체 와이어, 스테인레스강용 플럭스 충전 와이어 및 스테인레스강용 고체 와이어중에서 선택하였다. 저급 지방산 또는 그 염으로서, 저가이고 가장 용이한 산업상 이용가능성 때문에 표 7에 나타낸 바와 같은 펜탄산, 옥틸산, 카프릴산, 라우르산, 린데르산 및 그 금속염을 선택하였다. 윤활유 및 윤활성 입자를 선택된 지방산 또는 그 염과 혼합하고 혼합한 분산액을 각 와이어 표면에 도포하였다. 더욱이, 저가이고 가장 용이한 산업상 이용가능성 때문에 환상 지방산으로서 나프텐산을 선택하고, 선택된 나프텐산의 금속염은 K, Mn, Fe, Co, Cu, Sn, Cs 및 Pb로 이루어지는 군에서 선택된 금속을 함유하는 것이었다. 또한, 프탈산디에틸, 프탈산디부틸, 프탈산디옥틸 및 푸란 화합물중에서 선택된 적어도 일원을 나프텐산 이외에 환상 구조를갖는 탄화수소 화합물로서 제공하였다. 나프텐산, 그 금속염 또는 환상 구조를 갖는 다른 유형의 탄화수소 화합물을 송급 개선제용 윤활유 및 윤활성 입자와 혼합하였다. 얻어진 혼합 분산액을 와이어 표면에 도포하였다. 직쇄 지방산 또는 그 염을 환상 지방산에 소량으로 포함시킬 때, 결합제 또는 페이스트로서의 환상 지방산 또는 그 염의 효과는 영향받지 않았다.
송급 개선제로서 사용된 윤활유는 동물유, 식물유, 광물유, 합성유 및 그 혼합물로 이루어지는 군에서 선택된 것이었다. 사용된 윤활성 입자는 이황화몰리브덴, 이황화텅스텐, 흑연탄소, 폴리테트라플루오로에틸렌 및 그 혼합물로 이루어지는 군에서 선택된 윤활물질로 제조되었다. 비교를 위해, 스테아르산칼륨 및 스테아르산나트륨 및 아세트산칼륨과 같은 고급 지방산염을 사용하여 와이어 표면에 도포하였다.
지방산 탄소원자수 유리산 Co Pb Mn K Na
펜탄산 5 ○ ○ ○ - - -
카프로산 6 ○ - ○ - - -
옥틸산 8 ○ - ○ ○ ○ -
세칸산 7-10 ○ - - ○ ○ -
카프릴산 10 ○ ○ - ○ - -
라우르산 12 ○ - ○ - ○ -
린데르산 12 ○ - - ○ ○ ○
스테아르산 18 - - - - ○ ○
아세트산 2 - - - - ○ -
지방산 Zn Ca Sn Zr Fe Mg Li Cu
펜탄산 - - - - - ○ - -
카프로산 - - - - ○ - - -
옥틸산 - - - ○ - - ○ -
세칸산 - - - - - - - ○
카프릴산 - - ○ - - - - -
라우르산 ○ - - - - - - -
린데르산 - ○ - - - - - -
스테아르산 - - - - - - - -
아세트산 - - - - - - - -
지방산 Ni Ce Cs Ti Al
펜탄산 - - - - -
카프로산 - - - - -
옥틸산 ○ ○ ○ - -
세칸산 - - - - -
카프릴산 - - - - -
라우르산 - - - ○ -
린데르산 - - - - ○
스테아르산 - - - - -
아세트산 - - - - -
저급 지방산 또는 그 염, 또는 환상 지방산 또는 그 염의 존재 또는 부재는 다음 방식으로 확인한다는 것을 주의한다. 와이어를 휘발성 유기용매로 세정하고 얻어진 용매 세정액에 핵자기공명 분석 및 질량분광분석과 같은 분석을 행하여 저급 지방산 또는 그 염, 또는 환상 지방산 또는 그 염을 윤활유 및 윤활성 입자로부터 분리하였다. 나프텐산 및 그 염은 특유의 향기가 있으며, 미량의 산 또는 염이 와이어에 부착되어 있는지 아닌지를 향기로부터 정성적으로 판단할 수 있다. 따라서, 나프텐산 및 그 염의 존재는 제조현장에서 다른 지방산으로부터 쉽게 구별해낼 수 있다. 그러한 산 및 염의 사용은 이들이 실수로 도포되는 것을 방지할 수 있기 때문에 바람직하다.
실시예에서, 카프릴산, 라우르산, 린데르산 및 린데르산금속염을 포함하는 쇄식 탄화수소 화합물을 윤활물질(즉, 윤활유 및 윤활성 입자)과 혼합하였다. 각각 혼합한 분산액 또는 용액을 와이어 표면에 도포하였다. 다른 쇄식 화합물에 대해서, 각 화합물을 와이어 표면에 도포한 다음에 윤활물질을 와이어 표면에 선택적으로 도포하였다. 나프텐산 또는 그 금속염을 각각 윤활유 및 윤활성 입자와 혼합하거나 또는 윤활유 단독과 혼합한 다음에 도포하였다.
다음에, 각 와이어에 와이어 송급성에 대한 와이어 표면에서의 부착물의 영향을 체크하기 위해 자동 용접기를 사용하여 30분동안 계속 용접을 행하였다. 와이어 송급성은 송급저항, 송급저항의 안정성 및 와이어 표면으로부터의 부착물의 박리로 일어난 스프링 라이너내의 막힘 정도를 체크하여 평가하였다.
이제 이들 실시예에 사용된 자동 용접기를 나타내는 개략도인 도 4를 참조한다. 도 4에 도시된 바와 같이, 용접용 와이어는 감겨진 스풀(10)을 그 축이 수평이 되게 배치시켰다. 와이어 송급을 위한 한쌍의 송급 롤러(8)를 스풀(10)에 인접하여 설치하였다. 쌍진 송급 롤러(8)는 와이어 송급 모터(7)로 구동된다. 도관 케이블(9)은 송급 롤러(8)로부터 송급되는 용접용 와이어의 수평연장상에 배치되어 있다. 두 개의 턴(12)이 도관 케이블(9)쪽으로 설치되어 있으며, 이 때 토치가 케이블(9)의 선단에 설치되어 있다.
이 용접기를 사용할 때, 스풀(10)로부터 공급된 용접용 와이어는 송급 롤러(8)에 의해 수평으로 송급되어, 두 개의 턴(12)과 도관 케이블(9)을 통해 용접에 사용되는 토치(11)에 도달된다.
도관 케이블의 스프링 라인의 막힘 정도 및 송급 저항을 각각 다음 방식으로 용접을 시행하여 측정하였다. 즉, 도관 케이블 길이를 6m로 설정하고 두 개의턴(12)의 직경을 400mm로 정하였다. 송급 저항은 용접시의 송급 롤러(8)가 와이어로부터 받는 송급 방향과는 역방향의 힘(화살표 6)으로 평가하였다. 시간에 대한 송급 저항의 안정성을 용접을 계속하면서 평가하였다. 스프링 라인의 윤활물질의 막힘 정도를 30분에 걸쳐 계속 용접을 한 후에 스프링 라인의 중량이 증가함에 따라 평가하였다.
와이어의 제작조건 및 와이어 표면에서의 부착물을 하기 표 8에 나타낸다. 와이어 송급성의 평가결과를 표 9에 나타낸다. 표 9에 나타낸 송급저항은 저항 측정의 평균값이고, 여기서 ◎는 5kgf 이하의 평균값을 나타내고, ○은 5kgf를 초과하나 8kgf는 넘지 않는 평균값을 나타내고, △는 8kgf를 초과하는 평균값을 나타내고, ×는 송급성이 없는 와이어를 의미한다. 송급저항 안정성은 송급저항의 편차를 나타내고, ◎는 1kgf 이하의 편차를 나타내고, ○은 1kgf를 초과하나 2kgf는 넘지 않는 편차를 나타내고, △는 2kgf를 초과하나 5kgf는 넘지 않는 편차를 나타내고, ×는 5kgf를 초과하는 편차를 나타낸다. 막힘의 정도를 나타내는 평가 기준으로 ◎는 0.002g 이하의 막힘량을 나타내고, ○은 0.002g을 초과하나 0.005g은 넘지 않는 양을 나타내고, △는 0.005g을 초과하나 0.01g은 넘지 않는 양을 나타내고, ×는 0.01g이상의 양을 나타내는 것으로 한다.
번호 와이어/플럭스 중량(중량%) 지방산 또는 그 염 송급유 윤활성 입자 지방산 또는 그 염의 부착량(g) 부착물의 총량(g)
실시예 1 M2/F1, 15% 펜탄산 식물유 WS2+C 0.2 1.2
2 M2/F2, 14% 펜탄산코발트카프로산 광물유합성유 없음 0.09 0.5
3 B1 펜탄산납 합성유 MoS2 0.002 2.1
4 B4 옥틸산납 광물유 WS2 0.005 0.2
5 B1 옥틸산망간세칸산 동물유합성유 없음 0.3 0.9
6 B2 옥틸산칼륨 식물유 MOS2+C 0.2 1.3
7 B1 옥틸산옥틸산칼륨 0.6 0.6
8 M3/F4, 22% 카프릴산코발트 식물유합성유 폴리테트라플루오로에틸렌MoS2 1.5 3.9
9 B5 카프릴산망간 합성유 없음 1.9 4.9
10 M3/F3, 16% 카프릴산라우르산아연 식물유합성유 폴리테트라플루오로에틸렌 0.6 3.1
11 B3 카프릴산망간카프릴산주석옥틸산칼륨 광물유합성유 WS2MoS2 0.1 2.5
번호 와이어/플럭스 중량(중량%) 지방산 또는 그 염 송급유 윤활성 입자 지방산 또는 그 염의 부착량(g) 부착물의 총량(g)
실시예 12 M4/F4, 19% 라우르산 합성유 폴리테트라플루오로에틸렌 0.07 0.9
13 M2/F1, 14% 라우르산납 식물유 없음 0.008 0.3
14 B4 라우르산칼륨옥틸산망간 식물유광물유 MoS2폴리테트라플루오로에틸렌 0.4 1.6
15 B1 린드르산 광물유 MoS2 0.4 2.0
16 M2/F1, 14% 린데르산망간 식물유 MoS2 1.1 3.2
17 B2 린데르산칼륨 합성유 MOS2 0.04 1.2
18 B1 라우르산아연 식물유 MoS2 0.003 0.8
19 B4 린데르산칼슘 합성유 없음 0.09 0.2
20 M1/F1, 13% 카프릴산주석 광물유 MoS2폴리테트라플루오로에틸렌 0.08 1.5
21 B2 옥틸산지르코늄 식물유 MoS2 1.9 2.3
22 M2/F2, 14% 카프로산철 식물유동물유 WS2 0.5 1.6
23 B1 펜탄산망간 합성유 MoS2 1.2 3.5
24 B1 옥틸산리튬 합성유식물유 MoS2 1.8 4.1
번호 와이어/플럭스 중량(중량%) 지방산 또는 그 염 송급유 윤활성 입자 지방산 또는 그 염의 부착량(g) 부착물의 총량(g)
실시예 25 B3 세칸산구리 광물유식물유 WS2 0.008 0.8
26 M3/F4, 19% 옥틸산니켈 동물유 폴리테트라플루오로에틸렌 0.6 1.2
27 B2 린데르산알루미늄 식물유 MoS2WS2 0.3 1.8
28 B5 라우르산티탄 식물유 없음 0.08 0.4
29 M4/F3, 20% 옥틸산세슘 합성유 폴리테트라플루오로에틸렌 0.03 3.1
30 B1 옥틸산세슘 광물유 폴리테트라플루오로에틸렌 0.1 0.9
번호 와이어/플럭스 중량(중량%) 지방산 또는 그 염 송급유 윤활성 입자 지방산 또는 그 염의 부착량(g) 부착물의 총량(g)
실시예 31 M1/F1, 13% 나프텐산철 식물유 없음 0.002 0.15
32 M1/F2, 15% 나프텐산코발트+나프텐산크롬 광물유+식물유 없음 0.1 2.2
33 B2 나프텐산+나프텐산칼륨 없음 없음 1.2 1.2
34 B4 나프텐산세슘 광물유 MoS2 1.8 4.8
35 B1 나프텐산망간+나프텐산지르코늄 광물유+합성유 없음 0.9 3.5
36 B1 나프텐산칼륨+나프텐산 없음 MoS2 0.5 1.8
37 B2 나프텐산납+나프텐산아연 합성유+식물유 WS2 1.9 4.9
38 M4/F4, 22% 나프텐산세슘+나프텐산망간 광물유+합성유 MoS2WS2 0.1 0.3
39 B5 나프텐산주석+나프텐산나트륨+나프텐산알루미늄 합성유 없음 1.1 3.5
40 M3/F4, 16% 나프텐산+나프텐산칼륨+옥틸산칼륨 동식물유+광물유 MoS2+C 0.01 1.0
41 B3 나프텐산주석+나프텐산칼슘 광물유+합성유 WS2MoS2 0.009 0.5
번호 와이어/플럭스 중량(중량%) 지방산또는 그 염 송급유 윤활성 입자 지방산 또는 그 염의 부착량(g) 부착물의 총량(g)
실시예 42 M4/F3, 20% 나프텐산 없음 없음 0.8 0.8
43 M1/F2, 18% 나프텐산납+나프텐산니켈 식물유 없음 1.3 2.9
44 B4 나프텐산칼륨+나프텐산리튬 동식물유+광물유 MoS2폴리테트라플루오로에틸렌 0.2 1.2
45 B2 나프텐산구리 광물유 없음 0.0015 0.8
46 M2/F1, 13% 나프텐산망간 식물유 WS2+C 0.09 1.2
47 B1 나프텐산칼륨+나프텐산티탄+나프텐산세슘 동식물유 MoS2 1.1 2.9
48 B1 프탈산디에틸 식물유 없음 0.2 1.3
49 B2 프탈산디부틸 식물유 없음 0.09 2.0
50 B3 프탈산디옥틸 합성유 없음 0.4 1.5
51 B4 푸란 화합물 없음 없음 1.2 1.2
번호 와이어/플럭스 중량(중량%) 지방산 또는 그 염 송급유 윤활성 입자 지방산 또는 그 염의 부착량(g) 부착물의 총량(g)
비교예 52 M1/F1, 13% 스테아르산칼륨 식물유 없음 0.2 1.2
53 M1/F2, 14% 아세트산칼륨 식물유광물유 MoS2 0.1 0.9
54 B1 스테아르산나트륨 동물유 MoS2 0.5 2.2
55 B2 없음 식물유합성유 WS2 0 0.9
56 M3/F4, 18% 스테아르산칼륨 광물유 없음 0.3 1.2
57 M4/F4, 20% 없음 합성유 폴리테트라플루오로에틸렌 0 1.1
58 B3 스테아르산나트륨 광물유합성유 MoS2 1.1 2.0
59 B5 없음 식물유 WS2 0 0.8
번호 와이어/플럭스 중량(중량%) 지방산 또는 그 염 송급유 윤활성 입자 지방산 또는 그 염의 부착량(g) 부착물의 총량(g)
비교예 60 M2/F1, 13% 스테아르산나트륨 합성유 없음 0.2 1.5
61 M2/F2, 14% 없음 합성유+광물유 WS2 0 3.2
62 B2 스테아르산칼륨 식물유 MoS2 0.01 0.08
63 B1 스테아르산칼륨 식물유+합성유 MoS2 0.8 1.9
64 M3/F4, 18% 없음 광물유 없음 0 1.5
65 M4/F4, 20% 스테아르산칼륨 광물유 폴리테트라플루오로에틸렌 0.08 2.0
66 B3 스테아르산칼슘 광물유+합성유 WS2 1.3 5.1
67 B5 스테아르산칼슘 동식물유 MoS2 0.3 1.0
번호 송급저항 송급저항 안정성 막힘정도
실시예 1 ○ ◎ ○
2 ○ ○ ◎
3 ○ ◎ ○
4 ○ ◎ ○
5 ○ ○ ◎
6 ○ ◎ ○
7 ○ ○ ◎
8 ○ ◎ ○
9 ○ ○ ○
10 ○ ◎ ○
11 ○ ◎ ○
번호 송급저항 송급저항 안정성 막힘정도
실시예 12 ◎ ◎ ○
13 ○ ◎ ◎
14 ◎ ◎ ○
15 ◎ ◎ ○
16 ◎ ◎ ○
17 ◎ ◎ ○
18 ○ ◎ ○
19 ○ ○ ◎
20 ◎ ◎ ◎
21 ◎ ◎ ○
22 ◎ ◎ ○
23 ◎ ◎ ○
24 ◎ ◎ ○
25 ○ ○ ○
26 ◎ ◎ ◎
27 ◎ ◎ ○
28 ○ ○ ◎
29 ○ ◎ ○
30 ◎ ◎ ◎
번호 송급저항 송급저항 안정성 막힘정도
실시예 31 ○ ○ ◎
32 ○ ○ ◎
33 ○ ○ ◎
34 ○ ◎ ○
35 ○ ○ ◎
36 ○ ◎ ○
37 ○ ◎ ○
38 ○ ◎ ○
39 ○ ○ ◎
40 ◎ ◎ ○
41 ○ ◎ ○
번호 송급저항 송급저항 안정성 막힘정도
실시예 42 ○ ○ ◎
43 ○ ○ ◎
44 ○ ◎ ○
45 ○ ○ ◎
46 ○ ◎ ○
47 ○ ◎ ○
48 ○ ○ ◎
49 ○ ○ ◎
50 ○ ○ ◎
51 ○ ◎ ◎
번호 송급저항 송급저항 안정성 막힘정도
비교예 52 ○ × ×
53 △ △ ×
54 ○ △ ×
55 △ △ ×
56 ○ × ×
57 △ △ ×
58 ○ △ ×
59 △ △ ×
번호 송급저항 송급저항 안정성 막힘정도
비교예 60 ○ × ×
61 △ △ ×
62 × × ○
63 ○ △ ×
64 △ × ×
65 ○ △ ×
66 ○ ○ ×
67 ○ △ ×
표 9a 내지 표 9f에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 실시예에서 저급 지방산 또는 그 염, 환상 지방산 또는 그 염이 와이어 표면에 부착되고, 윤활유 또는 윤활유와 윤활성 입자의 혼합물이 와이어 표면에 화학적으로 결합되어, 와이어의 송급성이 개선되고 안정화되어 스프링 라인내의 윤활물질의 막힘정도가 현저하게 억제될 수 있다. 특히, 실시예 1 내지 51에서, 저급 지방산 또는 그 염, 환상 지방산 또는 그 염이 와이어 표면에 존재하고 윤활유 및 윤활성 입자로 구성된 부착물의 총 중량은 와이어 10kg당 0.1 내지 5g의 범위에 있으며 와이어의 매우 안정한 송급성을 보장한다.
반대로, 비교예 52 및 56에서, 스테아르산칼륨은 와이어 표면과 윤활유를 화학적으로 결합시키지 않아 와이어의 송급 안정성이 불량해진다. 따라서, 윤활물질이 스프링 라이너에 퇴적되고, 이로써 부착물의 막힘량이 증가된다. 비교예 53, 54, 55, 57 및 59에서, 윤활성 입자는 윤활유의 습식성에만 의존하여 와이어 표면에 부착되어 윤활물질이 스프링 라이너에 퇴적되어 부착물의 막힘량이 증가된다. 비교예 58에서, 스테아르산나트륨은 와이어 표면과 윤활유를 화학적으로 결합시킬 수 없어, 윤활성 입자는 윤활유의 습식성에만 의존하여 와이어 표면에 부착된다. 따라서, 윤활물질은 스프링 라이너에 퇴적되어 라이너가 막히게 된다. 비교예 60은 와이어 표면과 윤활유를 화학적으로 결합시킬 수 없는 스테아르산나트륨을 사용하여 와이어 송급 안정성이 불량해진다. 따라서, 윤활물질이 스프링 라이너에 부착되어 라이너가 막히게 된다. 비교예 62, 63 및 65에서, 스테아르산칼륨은 와이어 표면과 윤활유를 결합시키지 않아 윤활성 입자가 윤활유의 습식성에만 의존하여 와이어 표면에 부착된다. 따라서, 윤활물질이 스프링 라이너에 퇴적되어 라이너가 막히게 된다. 비교예 66에서, 스테아르산칼슘을 사용하고 이것은 와이어 표면과 윤활유를 결합시키지 않아 윤활성 입자가 윤활유의 습식성에만 의존하여 와이어 표면에 부착된다. 따라서, 윤활물질이 스프링 라이너에 퇴적되어 라이너가 막히게 된다.
더욱이, 비교예 64에서, 윤활유만을 와이어 표면에 도포하면 와이어가 안정하게 송급될 수 없어 와이어 송급 저항이 불충분하고 스프링 라인의 막힘 정도가 충분하게 억제되지 않는다. 비교예 67에서, 스테아르산나트륨을 사용하고 와이어 표면과 윤활유는 이를 통해 화학적으로 결합될 수 없다. 윤활성 입자를 윤활유의 습식성에만 의존하여 와이어 표면에 부착된다. 와이어의 송급 안정성이 충분하지 않고, 윤활물질이 스프링 라이너에 퇴적되어 라이너가 막히게 된다.
상기에서 상세하게 설명한 바와 같이, 5 내지 12개의 탄소원자를 갖는 쇄식 화합물 또는 환상 구조를 갖는 탄화수소 화합물이 와이어 표면에 존재할 때, 이들은 윤활유 및/또는 윤활성 입자로 구성되는 윤활물질과 와이어 표면을 화학적으로 결합시킨다. 따라서, 윤활물질은 와이어 표면으로부터 잘 떨어지지 않아 와이어 표면의 송급성이 개선된다. 와이어를 장시간에 걸쳐 용접에 사용할 때, 윤활물질의 막힘에 의해 발생되는 불편함도 없으므로, 와이어의 안정한 송급이 보장된다. 와이어 표면에의 윤활물질의 존재는 와이어의 매우 양호한 송급 안정성에 기여한다.

Claims (14)

  1. 탄소강 또는 스테인레스강용의 도금 또는 무도금 고체 와이어 및 플럭스 충전 와이어로 이루어지는 유형의 용접용 와이어에 있어서, 5 내지 12개의 탄소원자와 직쇄 또는 분지쇄 구조를 갖는 포화 또는 불포화 탄화수소 화합물 및 환상 구조를 갖는 탄화수소 화합물로 이루어지는 군에서 선택된 1종 이상의 탄화수소 화합물이 와이어 표면에 존재하는 것을 특징으로 하는 용접용 와이어.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 1종 이상의 탄화수소 화합물은 직쇄 또는 분지쇄 구조를 갖는 포화 또는 불포화 탄화수소 화합물로 구성되고, 이 탄화수소 화합물은 카르복실산 또는 그 금속염으로 구성되는 것을 특징으로 하는 용접용 와이어.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 카르복실산은 펜탄산, 카프로산, 카프릴산, 옥틸산, 세칸산, 카프르산, 데칸산, 라우르산 및 린데르산으로 구성되는 군에서 선택된 것임을 특징으로 하는 용접용 와이어.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 금속염은 상기 제 3 항의 카르복실산과, Li, Na, Mg, Al, K, Ca, Ti, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Zr, Sn, Cs, Pb 및 Ce에서 선택된 금속과의 염을 포함하는 것을 특징으로 하는 용접용 와이어.
  5. 제 1 항에 있어서, 환상 구조를 갖는 상기 탄화수소 화합물은 카르복실산 또는 그 금속염으로 구성되는 것을 특징으로 하는 용접용 와이어.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 탄화수소 화합물은 5원고리 또는 6원고리 구조를 갖는 나프텐산으로 구성되는 것을 특징으로 하는 용접용 와이어.
  7. 제 5 항에 있어서, 상기 탄화수소 화합물은 Li, Na, Mg, Al, K, Ca, Ti, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Zr, Sn, Cs, Pb 및 Ce로 이루어지는 군에서 선택된 금속을 함유하는 1종 이상의 나프텐산금속염으로 구성되는 것을 특징으로 하는 용접용 와이어.
  8. 제 5 항에 있어서, 상기 탄화수소 화합물은 나프텐산 및 Li, Na, Mg, Al, K, Ca, Ti, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Zr, Sn, Cs, Pb 및 Ce로 이루어지는 군에서 선택된 금속의 1종 이상의 나프텐산금속염으로 구성되는 것을 특징으로 하는 용접용 와이어.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항중 어느 한항의 용접용 와이어와, 그 와이어 표면에 존재하는 동식물유, 광물유 및 합성유로 이루어지는 군에서 선택된 1종 이상의 윤활유를 포함하는 것을 특징으로 하는 용접용 와이어.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 1종 이상의 탄화수소 화합물 및 상기 1종 이상의 윤활유가 와이어 10kg당 0.1 내지 5g의 총량으로 와이어 표면에 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 용접용 와이어.
  11. 제 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 또는 10 항에 있어서, 와이어 표면에 존재하는 윤활성 입자를 더 포함하고, 이 윤활성 입자는 이황화몰리브덴, 이황화텅스텐, 흑연탄소 및 폴리테트라플루오로에틸렌으로 이루어지는 군에서 선택된 한가지 이상으로 제조되는 것을 특징으로 하는 용접용 와이어.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 1종 이상의 탄화수소 화합물 및 상기 윤활성 입자가 와이어 10kg당 0.1 내지 5g의 총량으로 와이어 표면에 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 용접용 와이어.
  13. 제 9 항에 있어서, 와이어 표면에 존재하는 윤활성 입자를 더 포함하고, 이 윤활성 입자는 이황화몰리브덴, 이황화텅스텐, 흑연탄소 및 폴리테트라플루오로에틸렌으로 이루어지는 군에서 선택된 한가지 이상으로 제조되는 것을 특징으로 하는 용접용 와이어.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 1종 이상의 탄화수소 화합물 및 상기 윤활성 입자가 와이어 10kg당 0.1 내지 5g의 총량으로 와이어 표면에 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 용접용 와이어.
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