KR100502039B1 - 용접용 솔리드 와이어 - Google Patents

Abstract

본 발명은 용접시의 전기 공급 칩의 마모를 억제하고 환경에 대한 부하를 저감시킬 수 있는 용접용 솔리드 와이어를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 용접용 솔리드 와이어는 그의 표면에 1OO mm²당 O.OO2 내지 0.3 mg의 산화 스케일이 형성되고, 구리도금은 실시되어 있지 않다. 구리도금이 실시되어 있지 않은 경우라도 적절한 양의 산화 스케일(12)이 표면에 형성되어 있을 때에는 전기 공급 칩에서의 용융 손실이 산화 스케일로 형성된 산화철의 피막에 의해 보충된다.

Description

용접용 솔리드 와이어{WELDING SOLID WIRE}

본 발명은 표면에 구리도금이 실시되지 않고 가스 실드 아크용접에 바람직한 용접용 솔리드 와이어에 관한 것으로, 특히 환경 부하의 저감을 도모한 용접용 솔리드 와이어에 관한 것이다.

종래 기술 중에는 아크 용접용 솔리드 와이어의 표면에 구리도금이 실시되어 있지 않은 것이 있었다. 이와 같이 표면에 구리도금이 실시되지 않은 솔리드 와이어를 사용하여 용접하면, 구리 부스러기는 발생하지 않지만, 용접시에 전기 공급 칩이 현저히 마모되어 버린다.

이에, 근래 들어 표면에 구리도금이 실시된 아크 용접용 솔리드 와이어가 사용되고 있다. 이러한 구리도금이 실시된 와이어를 사용하여 용접했을 경우에는 용접시의 전기 공급 칩의 마모가 억제되는 동시에, 와이어의 방청성을 확보할 수 있다.

또한, 와이어의 용접성, 통전성, 방청성을 향상하는 방법으로서는, 와이어 표면에 황, 이황화 몰리브덴, 흑연의 혼합물을 도포하는 기술도 알려져 있다(일본특허공개공보 제80-141395호, 일본특허공개 제80-128395호).

그러나, 아크 용접용 솔리드 와이어의 표면에 구리도금을 실시하는 공정에서는 산성 용액, 알칼리성 용액 및 세정수 등을 다량으로 소비하기 때문에, 환경으로의 부하가 매우 크다는 문제점이 있다. 이와 같은 종래의 구리도금을 갖는 와이어에서 원선(原線)의 산세척(酸洗滌)를 생략하여 환경부하를 저감하고자 하면, 구리도금의 밀착성이 열화되어 구리도금이 와이어로부터 박리되어 스프링 라이너 내부가 막히는 문제가 있었다. 따라서, 종래의 구리도금 와이어에는 산세척 공정이 필수적이며, 산화 스케일이 와이어 표면에 잔류하는 것은 허용되지 않았다.

또한, 와이어 표면에 황, 이황화 몰리브덴, 흑연의 혼합물을 도포하는 기술을 단순히 도금하거나 솔리드 와이어에 적용하여도, 확실히 칩의 마모량은 약간 감소하지만, 근래와 같이 용접 로보트를 사용하여 장시간 연속하여 높은 전류의 용접시공을 하는 매우 엄격한 용접 환경조건에서는 와이어의 용접성, 통전성 및 방청성을 향상시키는데 반드시 충분하진 않았다.

본 발명은 이러한 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 용접시의 전기 공급 칩의 마모를 억제하면서 환경에 대한 부하를 저감시키고, 엄격한 용접 환경조건에서도 와이어의 용접성, 통전성 및 방청성을 향상시킬 수 있는 용접용 솔리드 와이어를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 따른 용접용 솔리드 와이어는, 와이어 표면 1OO mm²당 O.OO2 내지 0.3mg의 산화 스케일이 형성되고, 입경이 0.1 내지 10 μm인 MoS₂, WS₂ 및 흑연으로부터 선택된 1종 이상이 와이어 표면에 와이어 10 kg당 0.01 내지 2g 도포되고, 구리도금이 실시되지 않은 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서는, 와이어 표면에 적절한 양의 산화 스케일이 형성되어 있기 때문에, 전기 공급 칩의 접점을 통과할 때에 산화 스케일이 용융되고, 전기 공급 칩의 접점에서 응고한다. 이 때문에, 전기 공급 칩의 접점이 산화철의 피막으로 피복되고, 그 마모가 보다 한층 억제된다.

이 용접용 솔리드 와이어에 있어서, 표면에 와이어 10 kg당 0.2 내지 2.0 g의 식물유, 동물유, 광물유 및 합성유로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 유지가 도포되어 있는 것이 바람직하다. 전기 공급 칩간의 마찰이 저감되기 때문에 전기 공급 칩의 마모가 더욱 한층 저감된다.

또한, 그의 조성은 예컨대 C: 0.01 내지 0.12 질량%, Si: 0.2 내지 1.2 질량%, Mn: 0.5 내지 2.5 질량%, P: 0.001 내지 0.03 질량% 및 S: 0.001 내지 0.03 질량%를 함유하는 것이다.

또한, Ti 및 Zr을 총계로 0.03 내지 0.30 질량% 함유할 수 있다. 또한, Mo를 0.01 내지 0.60 질량% 함유할 수 있다.

본 발명자들은 상기 과제를 해결하기 위해 예의 실험연구를 거듭한 결과, 표면에 구리도금이 실시되지 않은 도금 없는 솔리드 와이어에 있어서, 와이어의 표면에 산화 스케일을 잔류시키는 동시에, 그와 같은 산화 스케일이 잔류한 솔리드 와이어의 표면에 적절한 양의 MoS₂, WS₂ 및 흑연을 도포함으로써 용접시의 전기 공급 칩의 마모를 억제할 수 있다는 것을 발견하였다. 이때, 산화 스케일원으로서 열간압연후의 맞물림 스케일을 사용하면, 원선의 산세척 공정도 생략할 수 있고, 제조공정에서의 환경 부하를 저감시킬 수 있다.

표면에 산화 스케일이 형성된 솔리드 와이어에 있어서 용접시의 전기 공급 칩의 마모가 저감되는 메카니즘은 다음과 같이 생각할 수 있다.

예컨대, 용접전류를 280 내지 300 A로 하고, 지름이 1.2 mm인 솔리드 와이어를 사용하여 용접을 실시하면, 솔리드 와이어의 전기 공급 칩 선단과의 접점이 용융된 상태에서 이들 사이에 전류가 흐른다. 이 때, 종래와 같이 솔리드 와이어의 표면에 구리도금이 실시되어 있으면, 구리도금막이 전기 공급 칩의 선단과의 접점에서 용융된다. 그리고, 구리도금막으로부터의 용융 구리가 전기 공급 칩 선단의 접점에서의 용융 손실을 보충한다. 이 결과, 종래의 구리도금이 실시된 솔리드 와이어에서는 전기 공급 칩의 마모가 억제되었다. 이에 반해, 종래의 구리도금이 실시되어 있지 않은 솔리드 와이어에서는, 와이어 소선(素線)에서 발생하는 산화 스케일이 산세척 등에 의해 대부분 제거되었고, 와이어 표면에 전기 공급 칩 선단의 접점에서의 용융 손실을 보충하는 것이 존재하지 않기 때문에 전기 공급 칩의 마모가 지극히 많아졌던 것이다.

그런데, 본 발명과 같이 구리도금이 실시되어 있는 않은 경우라도 적절한 양의 산화 스케일이 표면에 형성되어 있을 때에는, 전기 공급 칩에서의 용융 손실이 산화 스케일로부터 형성된 산화철의 피막에 의해 보충된다. 이와 같은 용융 손실의 보충은 본 발명 예의 MoS₂ 및 WS₂로 대표되는 황 화합물, 또는 셀렌 화합물 또는 텔루르 화합물이 와이어 표면에 형성되어 있는 경우에도 황화 철, 셀렌화 철 또는 텔루르화 철을 주성분으로 하는 피막에 의해 동일하게 작용한다.

도 1은 본 발명에 있어서의 피막 형성의 모양을 도시한 도면으로, (a)는 전기 공급 칩과 솔리드 와이어와의 위치관계를 도시한 단면도이고, (b)는 (a)에 도시한 단면도의 주요부 확대도이다. 주지된 바와 같이, 주기율표 6B족에 속하는 칼코겐 원소인 산소, 황, 셀렌 및 텔루르는 철 및 철 화합물의 융점 및 용융 철 및 용융 철 화합물의 표면장력을 저감시킨다. 따라서, 솔리드 와이어(2)의 표면에 형성된 산화 스케일은 비교적 저온에서 용융한다. 그리고, 표면장력이 저하된 산화 철, 황화 철, 셀렌화 철, 텔루르화 철 등의 철 화합물은 선택적으로 전기 공급 칩(3) 선단의 접점을 피복하여 피막(1)을 형성한다. 이 결과, 전기 공급 칩(3)과 솔리드 와이어(2) 표면과의 직접 접촉이 방지된다. 그리고, 전기 공급 칩(3) 선단의 접점을 피복한 철 화합물의 피막(1)을 거쳐 전기 공급 칩(3)과 솔리드 와이어(2)와의 사이에 전류가 흐른다. 이와 같이, 접점이 용융하여도 전기 공급 칩의 용융 손실이 보충된다. 단, 셀렌 및 텔루르는 독성이 강하기 때문에 용접시의 안전성을 고려하면 그 사용은 삼가해야 될 것이다.

도 2는 산화 스케일의 존재 상태를 도시한 모식도이다. 용접용 솔리드 와이어(11)의 표면에 산화 스케일(12)을 형성하는 방법, 예컨대 와이어(11) 표면의 산소를 풍부하게 하는 방법은 특별히 한정되는 것은 아니다. 단, 제조 비용상, 와이어 소선을 제조할 때에 그 표면에 자연산화에 의해 형성된 산화 스케일을 의도적으로 잔류시키고, 최종적인 제품 지름이 되도록 할 때에 와이어 소선의 표면에 존재하는 요부(凹部)에 균일하게 잔류시키는 방법이 바람직하다. 와이어 소선에 있어서 산화 스케일을 의도적으로 잔류시키는 방법으로서는, 예컨대 와이어 소선을 산세척할 때에 모든 산화 스케일을 제거하지 않고 일부의 산화 스케일을 잔류시킬 수 있으며, 기계적 탈스케일링(descaling)을 사용하여 최표면층의 산화 스케일만을 제거하여 맞물림 스케일을 의도적으로 잔존시킬 수 있다. 이때는 신선(伸線) 공정에서 스케일이 신선 윤활제에 혼입되어, 신선 다이스, 신선 가마, 턴 롤러 등의 마모를 조장하는 것을 생각할 수 있다. 따라서, 기계적 탈스케일링 후에 선재 표면에 부착된 스케일은 기계적인 연마 장치 및/또는 고압수 세정 등을 사용하여 제거하는 것이 바람직하다. 기계적 탈스케일링은 단순히 구부림에 의해 수행하거나, 구부림에 비틀림을 가하여 수행할 수 있다. 기계적 탈스케일링에 따른 스케일의 박리 용이함은 원선의 열간압연 공정에서의 냉각 속도를 조정함으로써 조정할 수 있다. 구체적으로는, 열간압연 후의 냉각 속도를 저감시킴으로써, 스케일의 두께가 두꺼워지고, 박리가 용이해져 스케일의 잔류량이 감소된다. 반대로, 냉각 속도를 증가시키면 스케일이 얇아져서 박리하기 어려워진다. 열간압연에 있어서의 면적 감소율을 조정함으로써 맞물림 스케일량을 조정할 수 있다. 원선에 있어서의 잔류 스케일량을 조정함으로써 제품 지름에 있어서의 산화 스케일량을 조정할 수 있다. 또한, 와이어 소선의 산화 스케일 전부를 산세척에 의해 완전히 제거하고, 그 후의 제품 지름으로 하기 위한 신선 가공시에 산화 스케일을 의도적으로 형성할 수도 있고, 제품 지름까지 신선 가공한 후에 산화 스케일을 도포할 수 있다. 또한, 산화성 분위기 중에서 저온 소성(baking)시키면서 제품 지름까지 신선함으로써 산화 스케일을 형성시킬 수 있다. 또한, 산화 스케일중의 철의 가수는 1가, 2가 또는 3가 중 어느 하나일 수 있다. 또한, 요부는 와이어 소선을 열간압연할 때에 그 표면에 세로 주름으로서 형성되는 것으로, 예컨대 와이어 소선을 압연할 때의 조건을 제어함으로써 요부의 양 및 형상을 조절할 수 있다.

또한, 솔리드 와이어의 표면에 MoS₂, WS₂ 및 흑연을 부가하는 방법은 특별히 한정되는 것은 아니며, 예컨대 와이어소선의 표면에 MoS₂, WS₂ 및 흑연을 제품 지름으로 신선할 때에 메워 넣을 수 있고, 제품 지름으로 한 후에 이들 MoS₂, WS₂ 및 흑연을 표면에 도포할 수도 있다.

또한, 솔리드 와이어의 표면의 미끄러짐을 향상시킴으로써 전기 공급 칩의 마모를 한층 더 저감시킬 수 있다. 솔리드 와이어의 표면의 미끄러짐이 나쁘면 전기 공급 칩과의 접점을 통과할 때에, 그 통과 속도에 변동이 생겨 전기 공급 칩의 용융 손실이 발생하기 쉬워진다. 이 대책으로서, 예컨대 적정량의 유지를 솔리드 와이어의 표면에 도포함으로써 솔리드 와이어의 미끄러짐을 향상시켜 전기 공급 칩의 마모량을 보다 한층 저감시킬 수 있게 된다.

이하, 본 발명에 따른 용접용 솔리드 와이어에 대해 더욱 상세히 설명한다. 우선, 용접용 솔리드 와이어에 관한 수치한정 이유에 대해 설명한다.

표면의 산화 스케일의 양: 와이어 100 mm ² 당 0.OO2 내지 0.3 mg

솔리드 와이어의 표면 1OO mm²당 산화 스케일의 양이 O.OO2 mg 미만이면 충분한 양의 피막이 전기 공급 칩의 접점에 형성되지 않게 되므로, 전기 공급 칩의 마모를 억제할 수 없다. 한편, 1OO mm²당의 산화 스케일의 양이 0.3 mg를 초과하면, 솔리드 와이어와 전기 공급 칩 간의 전기적인 접촉저항이 높아지기 때문에, 전기 공급 칩의 온도가 상승하여 그 마모가 촉진되어 버린다. 따라서, 산화 스케일의 양은 솔리드 와이어 1O0 mm²당 0.OO2 내지 O.3 mg로 한다.

와이어 외주 표면의 산화 스케일의 양은 산화 스케일을 제거하기 전의 솔리드 와이어의 질량과 산화 스케일을 제거한 뒤의 솔리드 와이어 질량을 비교함으로써 측정할 수 있다. 구체적으로는, 예컨대 솔리드 와이어로부터 100 내지 1OOO mm 길이의 피측정재를 채취하고, 우선 아세톤 초음파 세정에 의해 유기 부착물 및 도포량을 탈지 제거한다. 그리고, 산화 스케일을 제거하기 전의 질량을 측정한다. 또한, 질량 측정용 저울의 정밀도가 좋으면, 피측정재는 짧아도 된다. 이어서, 예컨대 10부피% 시트르산 수소 이암모늄 용액을 사용하여 실온에서 피측정재의 음극 전해를 실시함으로써 산화 스케일을 제거한다. 이 때의 전류 밀도는 예컨대 피측정재의 1 m²당 10OA로 하고, 전해 시간은 예컨대 10분간으로 한다. 그리고, 솔리드 와이어의 단면을 주사형 전자현미경으로 관찰하여 모든 산화 스케일이 제거되어 있음을 확인하고, 산화 스케일을 제거한 후의 질량을 측정한다. 와이어 외주의 표면적은 마크로미터를 사용하여 와이어의 겉보기 상의 지름을 4점에서 측정하고, 그 측정 결과를 평균화하고 와이어를 단면의 완전한 원주로 가정하여 원통면의 면적을 계산하여 구하는 것으로 한다.

산화 스케일의 측정 회수를 5 내지 30회로 하여 그 평균치를 구하면 좋다. 산화 스케일 잔류량이 많은 것은 5 내지 10회의 평균치를 구하고, 산화 스케일이 적은 것은 20 내지 30회의 평균치를 구함으로써 측정 오차를 고려하여도 충분한 측정 정밀도를 얻을 수 있다.

입경이 0.1 내지 10 μm인 MoS ₂ , WS ₂ 및 흑연으로부터 선택된 1종 이상이 와이어 표면에 와이어 10kg 당 0.01 내지 2g 도포되어 있는 것

전기 공급 칩의 접점을 통과할 때에 MoS₂, WS₂ 및 흑연으로부터 선택된 1종 이상이 와이어 표면에 와이어 10kg 당 0.01 내지 2g 도포되어 있는 것에 의해, 전기 공급 칩의 마모가 효과적으로 억제되고, 필요량은 0.01g/1Okg 이상에서 효과가 발휘되고, 2g/10kg보다 많으면 막히는 문제가 발생하였다. 입경은 0.1 μm 미만에서는 미끄럼성이 발휘되지 않고, 10 μm보다 크면 표면에서 탈리되기 쉬워 막힘의 원인이 된다.

와이어 표면에 도포된 MoS₂, WS₂ 및 흑연의 분석은 아래와 같이 하여 실시하였다.

< MoS₂ 및 WS₂의 도포량과 입도 >

① 도포량의 분석

우선, 와이어를 유기 용매(예컨대 에탄올, 아세톤, 석유 에테르 등)로 세정하고, 세정액을 여과지로 여과한 후 여과지를 건조시킨다. 이 여과지를 "황산" 또는 "황산 + 인산"을 이용한 백연 처리에 의해 (A) MoS₂ 및 WS₂를 용해시킨다. 그리고, 원자흡광법에 의해 Mo 및 W를 정량화한다. 이 측정량을 (a)로 한다. 이어서 에탄올 세정 후의 와이어를 염산(농도가 35%인 염산 1, 물 1의 비율로 혼합한 수용액)에 침지시켜 용해시키고, 와이어로부터 MoS₂ 및 WS₂(b)를 유리시킨다. 그리고 이 용액을 여과지로 여과한 뒤, 백연 처리에 의해 (B) MoS₂ 및 WS₂를 용해시키고 원자흡광법에 의해 Mo 및 W를 정량화한다. 이 Mo 및 W량을 (b)로 한다. 그리고, 와이어의 표면에 부착 또는 매립된 Mo 및 W의 총량(G)은 하기 수학식 1에 의해 산출할 수 있다.

(G)=(a)+(b)

그리고, Mo 및 W의 총량(G)을 MoS₂ 및 WS₂로 환산하고, 와이어 질량으로 나눈 값에서 와이어 10 kg당의 MoS₂ 및 WS₂ 도포량을 산출할 수 있다.

② 입경의 측정

다음에, MoS₂ 및 WS₂의 입경 측정방법에 대해 설명한다. 표면에 도포된 MoS₂ 및 WS₂의 입경은 상기 (A)의 MoS₂ 및 WS₂의 입경을 구하고, 표면에 매립된 MoS₂ 및 WS₂의 입경은 상기 (B)의 MoS₂ 및 WS₂의 입경을 구한다. 이들 MoS₂ 및 WS₂를 건조시킨 뒤, 주사형 전자현미경으로 입경을 관찰한다.

< 흑연 도포량의 분석 >

이하, 흑연 측정방법에 대해 설명한다. 우선, 와이어를 유기 용매(예컨대 에탄올, 아세톤 또는 석유 에테르 등)로 세정한다. 이 세정액을 유리필터로 여과한 후, 이 유리 필터를 건조시킨다. 그리고, 유리 필터에 포집된 탄소량을 측정한다. 이 측정량을 (a)로 한다.

한편, 유기 용매로 세정한 후의 와이어는 질산 용액(진한 질산 1, 물 1의 비율로 혼합한 수용액)에 120초동안 침지하고, 와이어 표면만을 용해하고, 용액을 유리 필터로 여과한다. 그 후, 이 유리 필터를 건조시킨다. 그리고, 이 상태대로의 유리 필터로 포집된 탄소량을 측정한다. 이 측정량을 (b)로 한다.

상술한 각 공정에서 사용되는 각 유리 필터에 대해 측정전에 탄소량을 측정하고, 이를 바탕값(c1, c2)으로 하여 각 측정치에서 뺀다. 이에 따라, 와이어 표면 근방에 존재했던 탄소량만이 측정된다. 또한, 용해된 와이어 중에 고체 용융되어 있는 탄소는 필터에는 포집되지 않고, 용액에 용해된다. 즉, 와이어 표면에 부착 또는 와이어 표면 바로 아래에 메워진 유리 탄소만이 필터에 포집된다. 따라서, 와이어 표면에 부착 또는 표면 바로 아래 메워진 탄소의 총량(D)은 하기 수학식 2에 의해 산출할 수 있다.

(D)=((a)+(b))-((c1)+(c2))

이 탄소의 총량(D)을 와이어 질량으로 나눈 값에서 와이어 10kg당 흑연의 도포량을 산출할 수 있다.

유지의 양: 와이어 10kg당 0.2 내지 2.0g

솔리드 와이어 표면에 도포되는 유지의 양이 솔리드 와이어 1O kg당 0.2 g 미만이면 솔리드 와이어의 미끄러짐이 거의 향상되지 않아 유지의 도포에 의한 전기 공급 칩의 마모 저감의 효과를 얻을 수 없다. 한편, 유지의 양이 2.0 g을 초과하면 솔리드 와이어와 전기 공급 칩간의 전기적인 접촉저항이 높아지기 때문에, 전기 공급 칩의 온도가 상승하여 그 마모가 촉진되어 버린다. 따라서, 유지의 양은 솔리드 와이어 10 kg당 0.2 내지 2.0 g으로 한다. 또한, 유지로서는, 예컨대 식물유, 동물유, 광물유 및 합성유를 도포할 수 있다.

유지의 양은 예컨대 솔리드 와이어의 표면을 사염화탄소를 사용하여 세정한 후에, 적외선 흡수법으로 정량 측정할 수 있다.

또한, 본 발명에 있어서는, 용접용 솔리드 와이어의 화학 조성은 특별히 한정되지 않지만, C, Si, Mn, Ti, Zr 및 Mo의 함유량은 탈산 효과, 합금 성분의 첨가, 용접성 및 용접 금속의 기계적 성질의 관점에서 하기의 범위 내에 있는 것이 바람직하다. 예컨대 C: 0.01 내지 O.12 질량%, Si: 0.2 내지 1.2 질량%, Mn:0.5 내지 2.5 질량%, P:0.001 내지 0.03 질량% 및 S: 0.001 내지 0.03 질량%를 함유하는 용접용 솔리드 와이어를 사용할 수 있다. 또한, 추가로 Ti 및 Zr을 총계로 0.03 내지 0.30 질량% 함유하는 용접용 솔리드 와이어를 사용할 수 있고, 추가로 Mo를 0.O 1 내지 0.60 질량% 함유하는 용접용 솔리드 와이어를 사용할 수 있다.

실시예

이하, 본 발명의 실시예에 대해 그 특허청구 범위로부터 일탈하는 비교예와 비교하며서 구체적으로 설명한다.

우선, 표면에 산화 스케일이 형성되어 있는 와이어 소선을 기계적으로 구부려 기계적 탈스케일링하였다. 이 때, 와이어 소선과 산화 스케일과의 계면의 요철을 제어하고, 추가로 산화 스케일의 두께를 제어함으로써 산화 스케일의 잔류량을 조정했다. 구체적으로는, 산화 스케일의 잔류량을 늘릴 경우에는, 와이어 소선 표면의 요철을 늘림과 동시에, 산화 스케일을 엷게 형성하여 표면에서 박리되기 어렵게 했다. 반대로 산화 스케일의 잔류량을 줄일 경우에는, 와이어 소선 표면을 평활하게 함과 동시에, 산화 스케일을 두껍게 형성하여 표면에서 박리되기 쉽게 하였다. 추가로, 기계적인 연마장치를 이용하여 표면에서 산화 스케일을 박리하였다. 그리고, 기계적 탈스케일링한 후, 지름이 1.2 mmφ이 될 때까지 와이어 소선을 신선 가공했다.

또한, 필요에 따라 MoS₂, WS₂ 및 흑연을 신선 가공 전 또는 후의 와이어 소선에 도포했다. 구체적으로는, MoS₂, WS₂ 및 흑연을 첨가한 신선 윤활제를 기계적 탈스케일링후의 와이어 소선에 도포하여 신선 가공을 하거나, 또는 후술하는 유지에 MoS₂, WS₂ 및 흑연을 혼합하여 신선 가공 후에 도포했다.

또한, 필요에 따라 신선 가공 후의 와이어 소선을 세정 및 건조시킨 뒤에, 유지를 안개화하여 대전시킨 기름 방울을 정전기력에 의해 와이어 소선의 표면에 도포했을 때, 단위 시간당의 안개화량 및 인가 전압을 조정함으로써 와이어 1O kg당 도포 유량을 높은 정도로 제어했다.

그리고, 이들 방법에 의해 제조한 다양한 실시예(No.1 내지 No.17) 및 비교예(No.18 내지 No.27)의 용접용 솔리드 와이어에 대해 산화 스케일의 양, 황원소의 농도화 및 표면의 유지량을 상술한 방법에 의해 측정함과 동시에 이하에 나타내는 방법에 의해 전기 공급 칩의 마모량을 측정했다.

전기 공급 칩에는 시판되고 있는 Cr-Cu제의 용접용 전기 공급 칩을 사용하고, 그 마모량은 감량법에 의해 측정했다. 구체적으로는, 우선, 전기 공급 칩을 아세톤 또는 석유 에테르 등의 유기 용매를 사용하여 초음파 세정함으로써 절삭유 및 절삭 부스러기를 제거했다. 이어서, 건조시킨 뒤, 전자 천칭을 사용하여 O.1 mg 단위로 전기 공급 칩의 질량(사용전 질량)을 측정했다. 계속해서, 전기 공급 칩을 자동 용접기에 장착하여 1시간의 연속용접을 실시했다. 실드 가스에 의해 칩 마모량이 약간 변동되기 때문에 모든 용접에 있어서 실드 가스를 CO₂(1OO 부피%)로 했다. 또한, 용접용 솔리드 와이어의 지름은 상술한 바와 같이 φ1.2 mm이며, 그 밖의 용접 조건에 대해서는 용접전류를 300 A로 하고, 용접전압을 38 V로 하고, 용접속도를 20 cm/분으로 하고, 돌출 길이를 25 mm로 하고, 용접자세를 하향으로 했다. 이러한 연속용접 후, 전기 공급 칩에 부착된 스패터 및 오염물을 제거하고, 추가로 유기 용매를 사용하여 초음파세정하고 건조시킨 뒤, 전자 천칭을 사용하여 O.1mg 단위로 전기 공급 칩의 질량(사용후 질량)을 측정했다. 그리고, 사용전 질량으로부터 사용후 질량을 빼서 1시간당의 전기 공급 칩의 마모량을 O.1 mg 단위로 산출했다.

이들 방법에 의해 제조한 다양한 용접용 솔리드 와이어의 조성을 표 1 및 표 2에 나타내고, 와이어 100 mm²당의 산화 스케일량(mg), 표면의 MoS₂, WS₂ 및 흑연의 양, 와이어 10 kg당의 유지량(g) 및 전기 공급 칩의 마모량(mg/시)을 표 3 및 표 4에 나타내었다. 또한, 산화 스케일의 잔류량은 1개의 실시예 및 비교예의 용접용 솔리드 와이어로부터 무작위로 5개의 피측정재를 채취하여, 이들의 잔류량을 평균한 것이다.

	솔리드 와이어의 화학조성(질량%)
	번호	C	Si	Mn	Mo	Ti+Zr
실시예	1	0.06	0.7	1.3	-	0.24
	2	0.06	0.8	1.3	-	0.26
	3	0.03	0.4	1.5	-	0.29
	4	0.05	0.8	1.9	-	0.24
	5	0.08	0.8	1.7	-	0.28
	6	0.04	0.6	1.4	-	0.15
	7	0.05	0.7	1.5	-	0.21
	8	0.05	0.9	1.6	-	-
	9	0.08	1	1.5	-	-
	10	0.06	0.84	1.5	-	0.17
	11	0.05	0.8	1.8	-	-
	12	0.04	0.9	1.9	0.25	-
	13	0.05	0.8	1.7	-	0.14
	14	0.01	0.85	2	0.3	0.3
	15	0.04	0.5	0.8	0.5	0.28
	16	0.05	0.02	0.9	0.5	0.1
	17	0.04	0.05	0.5	0.4	0.05

	솔리드 와이어의 화학조성(질량%)
	번호	C	Si	Mn	Mo	Ti+Zr
비교예	18	0.05	0.7	1.3	-	0.22
	19	0.05	1	1.6	-	0.2
	20	0.07	1.1	1.4	-	0.23
	21	0.08	0.5	1.4	-	0.18
	22	0.06	0.9	1.5	-	0.26
	23	0.08	0.7	1.2	-	-
	24	0.09	0.7	1.9	-	0.18
	25	0.06	0.8	1.9	-	0.05
	26	0.08	0.5	1.8	0.07	0.13
	27	0.11	0.9	1	0.05	0.09

	번호	산화 스케일량(mg/100mm2)	와이어표면의 MoS2, WS2 및 흑연		유지량(g/10kg)	전기 공급 칩의 마모량(mg/시)
			종류	양(g/10kg)
실시예	1	0.0080	MoS2	0.15	미량	7.2
	2	0.0050	MoS2+WS2	0.2	미량	8.5
	3	0.0020	WS2+흑연	0.03	미량	7.0
	4	0.0080	WS2	0.01	미량	8.2
	5	0.010	MoS2+WS2+흑연	0.5	0.8	2.2
	6	0.02	MoS2	1.5	0.2	3.0
	7	0.21	흑연	1.9	1.9	2.5
	8	0.010	MoS2+흑연	0.8	0.8	3.4
	9	0.010	MoS2+WS2	0.2	0.6	3.9
	10	0.30	흑연	0.8	1.5	4.5
	11	0.16	WS2+흑연	0.1	1.8	4.3
	12	0.14	WS2	0.2	0.5	4.2
	13	0.016	MoS2+WS2+흑연	0.5	0.6	2.9
	14	0.14	MoS2	0.15	1.6	1.9
	15	0.24	MoS2+WS2	0.9	1.1	3.2
	16	0.26	MoS2	0.2	1.5	1.1
	17	0.29	MoS2	0.1	0.5	2.2

	번호	산화 스케일량(mg/100mm2)	와이어 표면의 MoS2, WS2, 흑연		유지량(g/10kg)	전기 공급 칩의 마모량(mg/시)
			종류	양(g/10kg)
비교예	18	0.0015	MoS2	0.05	0.5	61
	19	0.0019	없음	0	0.6	55
	20	미량	WS2	0.15	1.2	51
	21	미량	없음	0	0.3	39
	22	0.001	MoS2	0.3	2.5	25
	23	0.4	없음	0	1.5	80
	24	0.5	MoS2+WS2	0.5	1.7	29
	25	0.008	MoS2	0.008	0.2	45
	26	0.01	없음	0	미량	35
	27	0.1	WS2	0.008	0.1	71

상기 표 3 및 표 4에 도시한 바와 같이, 실시예 1 내지 17에 있어서는, 적절한 양의 산화 스케일이 표면에 형성되어 있기 때문에, 전기 공급 칩의 마모량이 매우 적었다.

한편, 비교예 18 내지 21에 있어서는, 산화 스케일의 양이 본 발명 범위의 하한 미만이므로, 충분한 피막이 전기 공급 칩의 접점에 형성되지 않고, 전기 공급 칩의 마모량이 많아졌다. 또한, 비교예 23 내지 27에 있어서는, 산화 스케일의 양이 본 발명 범위의 상한을 초과했기 때문에, 와이어와 전기 공급 칩과의 부정적인 전기적인 접촉저항이 상승하여 전기 공급 칩의 마모가 촉진되었다.

이상 상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 적절한 양의 산화 스케일이 표면에 형성되어 있기 때문에, 전기 공급 칩의 접점을 통과할 때에 산화 스케일이 용융되고 전기 공급 칩의 접점에서 응고되기 때문에, 전기 공급 칩의 접점이 산화철의 피막으로 피복되어, 그 마모를 억제할 수 있다. 따라서, 구리도금을 실시할 필요가 없어져, 구리도금에 필요한 산성 용액, 알칼리성 용액 및 세정수 등의 소비를 방지하여 환경으로의 부하를 저감시킬 수 있다.

도 1은 본 발명에 있어서의 피막 형성의 모양을 도시한 도면으로서, (a)는 전기 공급 칩과 솔리드 와이어와의 위치관계를 도시한 단면도이고, (b)는 (a)에 도시된 단면도의 주요부 확대도이다.

도 2는 산화 스케일의 존재상태를 도시한 모식도이다.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1: 피막 2,11: 솔리드 와이어

3: 전기 공급 칩

12: 산화 스케일

Claims (5)

1. 와이어 표면 1OO mm²당 O.OO2 내지 0.3 mg의 산화 스케일이 형성되고, 입경이 0.1 내지 10 μm인 MoS₂, WS₂ 및 흑연으로부터 선택된 1종 이상이 와이어 표면에 와이어 10 kg당 0.01 내지 2g으로 도포되고, 도금이 실시되지 않은 것을 특징으로 하는 용접용 솔리드 와이어.
2. 제 1 항에 있어서,

   표면에 와이어 10 kg당 0.2 내지 2.0 g의 식물유, 동물유, 광물유 및 합성유로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 오일이 도포되어 있는 것을 특징으로 하는 용접용 솔리드 와이어.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   C: 0.01 내지 0.12 질량%, Si: 0.2 내지 1.2 질량%, Mn: 0.5 내지 2.5 질량%, P: 0.001 내지 0.03 질량%, S: 0.001 내지 0.03 질량% 및 잔량의 Fe를 함유하는 것을 특징으로 하는 용접용 솔리드 와이어.
4. 제 3 항에 있어서,

   추가로 Ti 및 Zr을 총계로 0.03 내지 0.30 질량% 함유하는 것을 특징으로 하는 용접용 솔리드 와이어.
5. 제 3 항에 있어서,

   추가로 Mo를 0.01 내지 0.60 질량% 함유하는 것을 특징으로 하는 용접용 솔리드 와이어.