KR101579925B1

KR101579925B1 - 마그 용접용 도금 솔리드 와이어

Info

Publication number: KR101579925B1
Application number: KR1020140161674A
Authority: KR
Inventors: 김영천; 서지석
Original assignee: 현대종합금속 주식회사
Priority date: 2014-11-19
Filing date: 2014-11-19
Publication date: 2015-12-29

Abstract

본 발명은 전기도금 방식의 용접에 적합한 솔리드 와이어에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 용접시 와이어 송급이 우수한 마그(MAG) 용접용 도금 솔리드 와이어에 관한 것이다.

Description

마그 용접용 도금 솔리드 와이어 {PLATED SOLID WIRE FOR METAL ACTIVE GAS WELDING}

솔리드 와이어를 이용하여 용접을 행상시 아크 안정성과 송급성 향상을 위해, 종래에는 와이어의 표면형상을 제어하거나, 와이어 표면에 윤활제를 부착하는 기술을 사용하였다.

일 예로, 특허문헌 1에서는 와이어 횡방향 표면에 인공적인 홈을 만들고, 액체 윤활제를 상기 홈 사이에 채워 송급성을 향상시키고자 하였으며, 특허문헌 2에서는 와이어 표면에 나트륨(Na), 칼슘(Ca), 칼륨(K), 칼슘(Ca) 및 그 화합물을 적절한 비율로 도포시켜 아크 안정성 및 와이어 송급성을 향상시키고자 하였으며, 특허문헌 3에서는 구연산염, 할로겐 화합물, 인산염 등을 와이어 표면에 도포하여 질소가스 분위기에서 열처리함으로써 알칼리 금속이 와이어 표면에 잔류하여 송급성을 향상시키고자 하였다.

그러나, 상기 종래 기술들은 와이어를 인위적으로 가공해야 하는 문제점, 와이어 표면에 도포된 화합물의 불균일한 도포 및 그 화합물에 의한 용접부 건전성의 문제점, 열처리와 같은 추가적인 공정이 필요한 번거로움 등의 문제점이 발견되었다.

한편, 솔리드 와이어의 송급성을 향상시키기 위한 다른 방안으로서, 상기 솔리드 와이어 표면을 동 도금욕 내에서 도금처리한 동도금 솔리드 와이어를 사용하여 왔다.

일반적으로, 동도금 솔리드 와이어는 산세공정, 1차 신선공정, 도금공정 및 2차 신선공정으로 제조된다. 이때, 1차 신선공정은 선재 표면에 부착된 신선 윤활제를 제거하기 위한 공정으로서, 탈지 및 수제 처리한 공급선이 산세조를 통과하여 도금 전 미세 스케일 및 미탈지 물질을 제거한다. 이후, 도금공정을 거친 공급선은 2차 신선공정에서 목표로 하는 최종 선경으로 제조되는데, 이때 와이어 표면의 도금품질 즉 균일한 도금두께, 도금층 부착 강도 등이 확보되지 못하면 2차 신선가공성이 현저히 떨어질 뿐만 아니라, 용접성 및 송급성이 저하되는 문제가 있다.

따라서, 도금처리한 솔리드 와이어를 제조함에 있어서, 생산성의 향상과 더불어 우수한 성능의 용접성 및 송급성을 확보하기 위하여, 도금품질을 우수하게 확보할 수 있는 제조기술이 반드시 필요하다.

일본 공개특허공보 1981-144892 일본 공개특허공보 1995-299583 일본 공개특허공보 1994-218574

본 발명의 일 측면은, 도금 처리된 마그 용접용 솔리드 와이어로서, 용접시 용접성 및 송급성이 우수한 마그 용접용 도금 솔리드 와이어를 제공하고자 하는 것이다.

본 발명의 일 측면은, 도금 처리된 마그 용접용 솔리드 와이어에 있어서,

중심선 평균 표면 거칠기가 0.05~0.20㎛이고, 평균 거칠기가 0.8~2.5㎛인 것을 특징으로 하는 마그(MAG) 용접용 도금 솔리드 와이어를 제공한다.

본 발명에 의하면, 와이어 표면에 균일한 두께의 도금층이 형성될 뿐만 아니라, 도금 부착성이 우수한 솔리드 와이어를 제공할 수 있으며, 상기 솔리드 와이어는 마그 용접용으로서 적합하게 사용할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 발명예 12(A) 및 비교예 1(B)의 와이어 도금층 단면을 전자주사현미경(SEM, 1000배)으로 관찰한 결과를 나타낸 것이다.
도 2는 발명예 1(A) 및 비교예 10(B)의 와이어 표면조직을 전자주사현미경(SEM, 1000배)으로 관찰한 결과를 나타낸 것이다.
도 3은 발명예 5(A) 및 비교예 1(B)의 도금욕 중 질산암모늄(NH₄NO₃)의 첨가 여부에 따른 와이어 표면조직을 전자주사현미경(SEM, 1000배)으로 관찰한 결과를 나타낸 것이다.
도 4는 발명예 2(A) 및 비교예 3(B)의 와이어에 대한 스크래치 평가를 진행한 후 도금층 표면을 광학현미경(100배)으로 관찰한 결과를 나타낸 것이다.
도 5는 발명예 3(A) 및 비교예 9(B)의 와이어를 이용하여 저전류(150A) 용접시 용접모니텅링 측정 그래프를 나타낸 것이다.
도 6는 발명예 14(A) 및 비교예 4(B)의 와이어를 이용하여 중전류(250A) 용접시 용접모니텅링 측정 그래프를 나타낸 것이다.
도 7은 발명예 15(A) 및 비교예 16(B)의 와이어를 이용하여 고전류(350A) 용접시 용접모니텅링 측정 그래프를 나타낸 것이다.

용접용 와이어의 도금공정은 1차 신선이 완료된 공급선을 동(Cu) 도금욕조에 통과시켜 상기 공급선 표면에 구리피막을 형성함으로써 진행되는데, 이때 도금욕 농도가 최적화된 범위를 만족하지 못하는 도금욕조를 통과한 와이어 표면은 도금 피막의 부착성이 확보되지 않아 도금층이 탈락하는 등의 도금품질이 저하되는 문제가 있다.

또한, 상술한 도금공정시 와이어의 도금품질은 도금액 농도 즉, P비율 및 pH값과 첨가재 농도에 따라 좌우되며, 도금두께의 조정은 도금욕조의 온도 및 침적시간에 무관하여 허용 가능한 최대 전류밀도에 따라 조정할 수 있다. 이는, 구리 입자가 와이어 표면에 부착되는 분위기 환경을 제어한 결과로서, 결국 도금욕조 내 환경이 저하되면 도금품질이 저하되어 와이어 표면조도가 열화되는 것이다.

이러한 문제점을 해결하기 위해서는, 본 발명자들은 와이어도금시 도금조건을 최적화하고자 하였으며, 이와 더불어 도금처리된 와이어 표면의 조도를 제어하고자 하였다. 그 결과, 도금층이 균일하게 피막됨과 동시에 그 부착력이 우수하여 용접 중 도금층의 이탈이 없으면서, 탈락된 도금가루나 찌꺼기에 의한 와이어 송출성을 저해하지 않으므로 연속적인 용접작업이 가능한 솔리드 와이어를 제공할 수 있음을 확인하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명의 일 측면에 따른 마그(MAG) 용접용 솔리드 와이어는 도금 처리된 것으로서, 바람직하게는 중심선 평균 표면 거칠기가 0.05~0.20㎛이고, 평균 거칠기가 0.8~2.5㎛를 만족하는 것을 특징으로 한다.

용접용 솔리드 와이어의 표면 거칠기는 도금 부착성을 나타내는 하나의 척도로서, 표면 거칠기 값이 균일한 경우 도금 부착성이 우수함을 의미한다.

본 발명의 경우, 중심선 평균 표면 거칠기를 0.05~0.20㎛로 제어하고, 평균 거칠기를 0.8~2.5㎛로 제어하는데, 상기 중심선 평균 표면 거칠기 값이 0.05㎛ 미만이고 평균 거칠기 값이 0.8㎛ 미만이면 도금층 두께가 불충분하여 충분한 강도를 확보하지 못하게 됨에 따라 용접 중 도금층이 탈락될 우려가 있으며, 반면 그 값이 각각 0.20㎛, 2.5㎛를 초과하는 경우에도 도금층의 표면조도가 전체적으로 저하되어 용접 중 도금층 일부가 탈락되어 송급성이 저하되는 문제가 있다.

상술한 바와 같은 표면조도를 갖는 솔리드 와이어를 제공하기 위해서는, 상기 와이어의 도금시 그 조건을 최적화할 필요가 있으며, 특히 본 발명에서는 도금욕 내 성분을 최적화함과 아울러, 도금욕 온도, 도금욕 통과시간 및 침적시간을 최적화하였다.

보다 구체적으로, 본 발명은 상술한 도금시 동 도금욕을 사용함에 있어서, 상기 도금욕 내 질산암모늄(NH₄NO₃)을 3~10g/l의 농도로 첨가하는 것이 바람직하다.

본 발명에서는 동 도금욕 내에 일정 농도의 질산암모늄(NH₄NO₃)를 첨가하는 것으로서, 도금시 도금 부착성을 향상시킬 수 있다.

동(Cu) 도금욕조에서 구리 금속의 열역학적 평형 및 준평형 상태의 수용액 중에서 제1 구리이온(Cu⁺)은 수산화 이온에 의해 열역학적 준안정상태인 수산화 제1 구리(CuOH)를 거쳐 아산화동(Cu₂O)이 생성되는데, 이때 구리이온의 농도 증가에 따른 구리 피막의 두께는 증가하나, 구리 피막의 물성과 균일 부착성은 감소된다. 하지만, 본 발명에서 첨가된 질산암모늄(NH₄NO₃)은 동(Cu) 입자의 과성장을 억제하고, 허용 가능한 최대 전류밀도를 향상시킴으로써 동(Cu) 입자와의 부착력을 증대시킬 수 있을 뿐만 아니라, 와이어 표면 광택을 향상시킬 수 있으며, 이는 생산성의 증대로 이어지게 되는 것이다.

이러한, 질산암모늄(NH₄NO₃)의 농도가 3g/l 미만이면 상기에 따른 도금 부착성의 향상을 충분히 확보할 수 없으며, 반면 그 농도가 10g/l를 초과하게 되면 와이어 표면에 동(Cu) 입자가 과성장하게 되어 도금 부착성이 저하되고, 와이어 표면 광택이 저하되어, 첨가 효과를 얻을 수 없다.

상기한 바에 따라 질산암모늄(NH₄NO₃)을 첨가한 동 도금욕 내에는 구리(Cu) 및 황산(H₂SO₄)이 함유되며, 이때 각각 8~12g/l 및 25~35g/l의 농도로 함유될 수 있다.

또한, 상술한 성분조성의 도금욕은 P비율(P ratio)이 7.0~7.5이고, pH가 8.2~8.5를 만족하는 것이 바람직하다.

일반적으로, 약알칼리성의 피로인산욕은 철 소재의 침식이 없고, 환경친화적 무시안 도금공정으로, 동(Cu) 도금 부착성 및 고연성 도금피막을 부여하는 특성이 이다. 이러한 도금욕 내 P 비율이 낮으면 오르토르인산염(Na₃PO₄)이 석출되어 도금욕조가 오염되고 도금품질이 저하되어 와이어 표면에 동(Cu) 입자의 과성장으로 외관품질이 저하되는 문제가 있다. 반면, 도금욕 내 P 비율이 증가하게 되면 자유(free) P₂O₇ ⁴ ^-가 구리 이온에 착화되어 착화물 [Cu(P₂O₇)2^-1]을 형성하고, 확산 반응으로 균일한 도금 부착성을 얻을 수 있으나, 너무 과다하게 높아지면 오르토르인산염의 생성이 증가함에 따라 갈색 탄도금이 되어 바람직하지 못하다.

또한, 도금욕의 pH가 낮으면 피로인산염의 수화로 도금욕이 분해되어 와이어 표면에 미세기공(피트 결함)을 유발하는 문제가 있으며, 또한 pH가 너무 높으면 와이어 표면에 동(Cu) 석출물이 생성되고 동(Cu) 입자의 과성장이 촉진되어 와이어 표면에 얼룩이 생겨 외관품질이 저하되는 문제가 있다. 또한, 용접시 전기 통전성이 떨어지고, 전기 저항값이 증가되어 와이어 송급이 불안해지는 문제가 있다.

따라서, 본 발명에서 상술한 성분조성을 만족하는 도금욕의 바람직한 P비율과 pH값은 각각 7.0~7.5, 8.2~8.5를 만족하는 것이 바람직하다.

한편, 상술한 성분조성을 만족하는 도금욕을 이용하여 도금을 행하는 경우, 도금욕 온도는 일반적으로 관리하는 정도의 수준 즉 50~60℃로 유지하는 것이 바람직하며, 상기 온도 범위에서의 작업환경을 고려하여 80~100m/min의 속도로 통과하여 실시하는 것이 바람직하다. 이때의 와이어의 침적시간은 14.0~17.5초 내로 제어하는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명을 실시예를 통하여 보다 상세하게 설명한다. 그러나, 이러한 실시예의 기재는 본 발명의 실시를 예시하기 위한 것일 뿐 이러한 실시예의 기재에 의하여 본 발명이 제한되는 것은 아니다. 본 발명의 권리범위는 특허청구범위에 기재된 사항과 이로부터 합리적으로 유추되는 사항에 의해 결정되는 것이기 때문이다.

( 실시예 )

하기 표 1에 나타낸 각각의 도금액을 이용하여 도금처리한 와이어(선경 1.2mm)를 준비한 후, 상기 와이어로 하기 표 2에 나타낸 조건에 따라 용접을 실시하였다. 이때, 도금욕의 온도는 55℃로 유지하였으며, 도금욕 침지시간은 16.3초로 하여 90m/min의 속도로 도금욕을 통과시켰다.

또한, 용접을 위한 모재로는 용접구조용강인 SM490(Steel for Marine 490)을 이용하였다.

상기 도금처리한 와이어의 도금품질(도금두께, 도금 전착성), 표면조도(중심선 평균 표면 거칠기(Ra), 평균 거칠기(Rz)) 및 도금층 강도를 측정하였으며, 용접시 용접성(아크 안정성 및 송급성)을 평가하여 하기 표 3에 나타내었다.

상기 도금층 강도는 도금피막이 극히 얇아 측정방법 및 기기가 전무하여, 마이크로&나노 스크래치 시험기(Micro & Nano Scratch Tester)를 이용하여 도금피막의 스크래치(scratch) 특성을 통해 간접적으로 평가하였다. 이때, 마이크로(μ) 스크래치 임계 인가하중 범위(Lc)는 30~500mN@10㎛(MST), 나노(nano) 스크래치 임계 인가하중 범위는 1~50mN@10㎛(MST)로 세분하여 스크래치에 의한 마모 특성을 정량적으로 평가하였다.

또한, 와이어 표면품질은 표면조도 측정기를 사용하여 중심선 평균 거칠기(Ra)와 평균 거칠기(Rz)를 측정하여 평가하였다.

그리고, 용접성은 용접모니터링 장치를 사용하여 용접 중 아크 안정성 및 와이어 송급성을 평가하였으며, 이때 측정된 용접전류, 용접전압, 송급속도, 송급저항의 파형 그래프를 분석하여 평가하였다. 저전류(150A) 용접의 경우 아크끊김 현상을 관찰하였으며, 중전류(250A) 용접의 경우 아크 안정성, 고전류(350A) 용접의 경우 와이어 송급성 및 도금탈락 정도를 관찰하여 평가하였다.

구분	도금액
구분	P비율	pH값	NH₄NO₃ 농도(g/l)
발명예 1	7.1	8.25	3.2
발명예 2	7.1	8.3	4.5
발명예 3	7.1	8.35	6.0
발명예 4	7.1	8.4	7.5
발명예 5	7.1	8.45	9.0
발명예 6	7.3	8.3	3.5
발명예 7	7.3	8.35	5.0
발명예 8	7.3	8.4	6.5
발명예 9	7.3	8.45	8.0
발명예 10	7.3	8.5	9.5
발명예 11	7.5	8.35	9.8
발명예 12	7.5	8.25	9.0
발명예 13	7.5	8.3	7.0
발명예 14	7.5	8.45	5.0
발명예 15	7.5	8.47	3.2
비교예 1	7.1	8.3	0
비교예 2	7.3	8.4	0
비교예 3	7.5	8.4	0
비교예 4	6.7	8.4	2.2
비교예 5	8.2	8.3	10.5
비교예 6	7.3	8.3	2.2
비교예 7	7.1	8.3	11
비교예 8	7.5	8.3	10.5
비교예 9	7.2	7.9	9.0
비교예 10	7.1	9.0	9.5
비교예 11	6.5	8.5	7.5
비교예 12	7.9	8.4	7.5
비교예 13	6.5	8.1	7.0
비교예 14	8.0	8.6	7.0
비교예 15	6.7	8.1	2.2
비교예 16	7.7	8.6	10.5

용접조건
용접자세	아래보기 (1F)
용접기법	Auto Carrige
용접조건	직류 역극성 (DCEP)
용접전류	저전류(150A)/중전류(250A)/고전류(350A)
와이어 돌출길이	20mm

구분	도금특성		표면조도		도금층 강도	용접성		평가 결과
구분	도금 두께(㎛)	도금 전착성	RA (㎛)	RZ (㎛)	스크래치 특성	아크 안정성	송급성	평가 결과
발명예 1	0.45	○	0.108	0.92	◎	○	◎	◎
발명예 2	0.53	◎	0.122	1.45	◎	◎	◎	◎
발명예 3	0.52	◎	0.132	1.24	◎	◎	◎	◎
발명예 4	0.46	◎	0.154	1.72	◎	◎	◎	◎
발명예 5	0.45	○	0.161	2.05	◎	○	◎	◎
발명예 6	0.46	◎	0.123	1.44	◎	◎	◎	◎
발명예 7	0.45	◎	0.136	1.49	◎	◎	◎	◎
발명예 8	0.45	◎	0.149	1.36	◎	◎	◎	◎
발명예 9	0.53	◎	0.155	1.92	◎	◎	◎	◎
발명예 10	0.46	○	0.169	2.27	○	○	◎	○
발명예 11	0.46	◎	0.138	2.38	○	○	◎	○
발명예 12	0.54	○	0.094	2.11	◎	○	◎	◎
발명예 13	0.54	◎	0.123	1.68	◎	◎	◎	◎
발명예 14	0.45	◎	0.156	1.38	◎	◎	◎	◎
발명예 15	0.53	○	0.161	1.03	◎	◎	◎	◎
비교예 1	0.46	△	0.198	3.45	×	×	×	×
비교예 2	0.46	△	0.194	3.49	×	×	×	×
비교예 3	0.54	×	0.201	3.47	×	×	×	×
비교예 4	0.46	△	0.196	3.06	△	△	×	×
비교예 5	0.46	△	0.195	3.05	△	×	△	△
비교예 6	0.53	×	0.208	3.14	×	×	×	×
비교예 7	0.53	×	0.225	3.13	×	×	×	×
비교예 8	0.53	×	0.217	3.06	×	×	×	×
비교예 9	0.53	△	0.185	2.93	△	△	△	△
비교예 10	0.53	×	0.269	3.08	×	×	×	×
비교예 11	0.54	×	0.242	2.85	×	×	×	×
비교예 12	0.54	×	0.233	2.78	×	△	×	×
비교예 13	0.46	×	0.251	2.83	×	×	×	×
비교예 14	0.46	×	0.186	2.72	×	×	×	×
비교예 15	0.45	×	0.195	2.92	×	×	×	×
비교예 16	0.54	×	0.259	3.03	×	×	×	×

(상기 표 3에서, ◎는 우수, ○는 양호, △는 보통, ×는 불량을 의미한다.)

본 발명을 만족하는 도금조건으로 도금하여 제조한 와이어를 이용한 발명예 1 내지 15의 경우 도금층이 0.45~0.55㎛의 두께로 형성되어 소재금속의 노출이 없고, 도금품질이 우수하였다. 또한, 도금층 표면조도가 우수할 뿐만 아니라, 용접시 와이어 송급이 우수하여 350A의 고전류에서 장시간 용접을 행하여도 도금층 탈락 현상이 발생하지 않았다. 이는, 와이어 표면에 부착된 도금층의 강도가 충분히 확보하였기 때문이다.

도 1 (A)는 발명예 12의 와이어 도금층의 단면을 관찰한 것이고, 도 2 (A)는 발명예 1의 와이어 표면조직을 관찰한 결과로서, 충분한 두께로 도금층이 형성된 것을 확인할 수 있으며, 그 표면도 매끈한 것을 관찰할 수 있다.

반면, 도금조건이 본 발명을 만족하지 않는 비교예 1 내지 15의 경우 도금특성이 열위한 것을 확인하였는데, 일 예로 비교예 1의 와이어 도금층의 단면을 관찰해본 결과(도 1 (B)) 소재금속면과 도금층 간에 간극이 발생한 것을 확인할 수 있으며, 또한 비교예 10의 와이어 표면조직을 관찰한 결과(도 2 (B)) 도금표면이 불균일한 것을 확인할 수 있다.

이에, 도금특성이 저하된 와이어를 이용하여 용접을 행하는 경우 와이어 송급성에도 영향을 미쳐 350A 고전류에서 용접시 와이어 송급성이 증가하고 도금층 일부가 탈락되어 와이어 송급성이 열화되었다.

구체적으로, 비교예 1 내지 3은 본 발명에서 제안하는 질산암모늄(NH₄NO₃)이 미첨가된 도금욕을 사용한 경우로서, 충분한 두께로 도금층이 형성되었음에도 불구하고 도금성 및 도금층 강도가 저하되어 와이어 표면의 표면조도가 열악해져 중·고전류 용접시 도금층 일부가 탈락되어 와이어 송급성이 저하되었다.

비교예 4의 경우 도금액의 P비율 및 질산암모늄(NH₄NO₃)의 농도가 불충분하여 와이어 표면에 도금입자가 과성장되었으며, 이로 인해 표면 거칠기가 증가되어 스크래치 특성이 열위하고, 용접 중 도금층 일부가 탈락되어 송급성이 저하되었다.

비교예 5의 경우 도금액의 P비율 및 질산암모늄(NH₄NO₃)의 농도가 과다하여 와이어 표면에 구리이온 착화가 확산되고 반응 과전압이 상승함에 따라 도금입자의 균일성이 증가되어 표면조도가 상승하였으며, 도금시간이 증가할수록 도금피막의 탈착이 진행되어 스크래치 특성이 저하하였으며, 이로 인해 용접 중 도금층이 탈락되어 송급성이 저하되었다.

비교예 6의 경우 도금액 중 질산암모늄(NH₄NO₃)의 농도가 불충분한 경우로서, 도금입자의 균일성으로 도금표면 광택은 양호하나 도금직후에 비해 24시간 경과 후 도금층 강도가 약 30% 감소되어 용접 중 송급성이 저하되었다.

도금액 중 질산암모늄(NH₄NO₃)의 농도가 과다한 비교예 7 및 8의 경우에는 도금 피막이 탈착되어 도금층 스크래치 특성이 저하하고, 용접 중 도금층이 탈락되어 송급성이 저하되었다.

비교예 9는 도금액의 pH값이 너무 낮은 경우로서 도금액 내 피로인산염의 수화로 도금욕이 분해되어 와이어 표면에 미세기공이 발생하였다. 반면, pH값이 너무 높은 도금액을 이용한 비교예 10의 경우에는 와이어 표면에 도금입자가 과성장되어 와이어 외관이 얼룩지고 품질이 저하되었으며, 표면조도가 열화되어 용접성이 저하되었다.

비교예 11은 도금액의 P비율이 너무 낮은 경우로서 도금입자가 와이어 표면에 과성장되어 표면조도가 현격하게 저하되어 용접성이 열위하고, 송급이 불안할 뿐만 아니라, 오르토인산염(Na₃PO₄)이 석출되어 도금욕 오염이 심각하였으며, 이로 인해 생산비가 크게 상승하는 문제가 발생하였다.

비교예 12는 도금액의 P비율이 너무 과다한 경우로서 도금층 강도가 저하되어 도금이후 도금피막이 탈착되었으며, 이로 인해 용접시 도금층의 탈락으로 송급성이 저하되었다.

비교예 13은 P비율 및 pH값이 본 발명에서 제안하는 범위에 미비한 경우로서 도금입자가 과성장하여 도금성이 저하되고 와이어 표면에 미세기공의 일종인 피트가 발생되어 와이어 외관품질이 떨어지고, 비교예 14는 P비율 및 pH값이 과다하여 도금입자가 과성장하고 와이어 표면에 동 석출물이 생성되어 외관품질이 저하될 뿐만 아니라, 도금층 강도가 저하되어 스크래치 특성이 열위함에 따라 저·중전류 용접에서 아크 끊김이 빈번히 발생하고, 송급저항 증가로 와이어 송출이 저하되었다.

비교예 15는 도금액의 P비율 및 pH값이 모두 미비하고 질산암모늄(NH₄NO₃)의 농도가 불충분한 경우로서, 도금성이 현저하게 열화된 경우로서, 와이어 표면에 도금입자가 과성장되고, 미세기공이 발생되어 와이어 표면품질이 저하되었을 뿐만 아니라, 와이어 표면이 거칠어지고 도금층 강도가 저하되어 용접시 용접성 및 와이어 송급이 불량하였다.

비교예 16은 도금액의 P비율, pH값 및 질산암모늄(NH₄NO₃) 농도가 모두 과다한 경우로서, 와이어 표면에 도금입자가 과성장되어 표면에 석출물이 발생하고, 이로 인해 다량의 얼룩이 나타나 외관품질이 저하되었다. 또한, 용접 중 도금층 일부가 탈락되어 용접팁에 쌓여 와이어 송급을 저해할 뿐만 아니라, 용접성도 저하되었다.

한편, 도 3은 도금욕 내 질산암모늄(NH₄NO₃)을 첨가한 발명예 5(A)와 질산암모늄(NH₄NO₃)을 첨가하지 않은 비교예 1(B)의 와이어 표면을 관찰한 결과로서, 본 발명을 만족하는 경우(A)에는 균일한 표면조도를 보이는 반면, 질산암모늄(NH₄NO₃)을 첨가하지 않은 도금욕을 이용하는 경우(B)에는 표면조도가 열악해져 표면이 불균일해진 것을 확인할 수 있다.

도 4는 발명예 2(A)와 비교예 3(B)의 스크래치 특성을 평가한 결과로서, 질산암모늄(NH₄NO₃)의 첨가에 따라 마이크로(μ) 스크래치 특성이 25~40% 향상되었으며, 나노(nano) 스크레치 특성 즉 미세 마모특성도 12~30% 향상되었다. 또한, 표면변형은 질산암모늄(NH₄NO₃)을 첨가한 경우(A)에는 연성파괴형상의 마모가 진행하는 반면, 질산암모늄(NH₄NO₃)을 미첨가한 경우(B)에서는 도금 부착력 부족으로 동(Cu) 도금층이 탈착하는 현상이 관찰되었다.

도 5 내지 7은 각각 발명예 3, 14, 15(각각 A)와 비교예 9, 4, 16(각각 B)의 용접모니터링 측정 그래프를 나타낸 것으로서, 본 발명을 만족하는 발명예 3, 14, 15의 경우에는 저전류(150A), 중전류(250A) 및 고전류(350A)로 용접에서 안정적인 아크성으로 계측된 용접전류 및 용접전압 파형이 일정하게 관찰되었으며, 송급속도가 일정하고 송급저항 파형이 낮게 계측되어 송급성이 우수하였다. 반면, 비교예 9, 4, 16의 경우에는 동일 평가 조건에서 아크가 불안정하여 용접전류 파형 및 송급속도가 불규칙하고, 송급저항이 증가하여 용접성 및 와이어 송급성이 열화하였다.

Claims

P비율(P ratio)이 7.0~7.5이고 pH가 8.2~8.5인, 질산암모늄(NH₄NO₃)이 3~10g/l의 농도로 첨가된 동 도금욕을 이용하여 도금 처리된 마그 용접용 솔리드 와이어로서,
중심선 평균 표면 거칠기가 0.05~0.20㎛이고, 평균 거칠기가 0.8~2.5㎛인 것을 특징으로 하는 마그(MAG) 용접용 도금 솔리드 와이어.
삭제
삭제
제 1항에 있어서,
상기 도금은 50~60℃로 유지되는 상기 도금욕에 와이어를 80~100m/min의 속도로 통과하여 실시하고, 상기 와이어 침적시간은 14.0~17.5초인 마그(MAG) 용접용 도금 솔리드 와이어.