TW202116469A

TW202116469A - 埋弧熔接用助焊劑、埋弧熔接方法、及埋弧熔接用助焊劑的製造方法

Info

Publication number: TW202116469A
Application number: TW109130840A
Authority: TW
Inventors: 加納覚
Original assignee: 日商神戶製鋼所股份有限公司
Priority date: 2019-09-12
Filing date: 2020-09-09
Publication date: 2021-05-01
Also published as: JP2021045786A; TWI760843B; JP7448433B2

Abstract

本發明的課題，係在於提供不受施工條件影響，既可抑制鐵粒、麻點等的產生，又具有優良之熔渣剝離性的埋弧熔接用助焊劑。一種助焊劑，係使用於埋弧熔接之助焊劑，其特徵為，包含氟化物、和氧化物，該氧化物係由熔點1800℃以上之高熔點氧化物、及熔點未滿1800℃之低熔點氧化物構成，包含含有作為該高熔點氧化物的Ca之氧化物、和含有作為該低熔點氧化物的Mn之氧化物，對助焊劑全質量之含有量，係Mn的MnO換算值為2~8質量%、且前述MnO換算值、F的CaF₂ 換算值、Ca的CaO換算值及CO₂ 符合1.6≦{CaF₂ 換算值/(MnO換算值+CaO換算值+CO₂ )}的關係，前述高熔點氧化物的總和之含有量對前述氧化物的總和之含有量的比例係(高熔點氧化物的總和/氧化物的總和)0.56以上的埋弧熔接用助焊劑。

Description

埋弧熔接用助焊劑、埋弧熔接方法、及埋弧熔接用助焊劑的製造方法

本發明係關於使用於埋弧熔接之助焊劑，更詳細而言，係關於溶接作業性中，具有優良之熔渣剝離性的埋弧熔接用助焊劑。又，關於使用前述助焊劑之埋弧熔接方法及前述助焊劑的製造方法。

埋弧熔接係指將粒狀的助焊劑預先沿著熔接部散布，對該助焊劑內連續地供給熔接絲而被助焊劑覆蓋的狀態下，在被熔接材與熔接絲之間產生電弧而進行熔接的方法。

以埋弧熔接之熔接作業性的改善為目的，進行了各種的檢討。例如，在專利文獻1及2中，揭示有藉由界定構成助焊劑的成分之含有量，並且將MgO含有量與Al₂ O₃ 、CaF₂ 換算值及TiO₂ 的總含有量之比作成於特定的範圍，無論熔接電流為交流或直流式，也能使得熔接作業性變佳。且，在專利文獻1及2，揭示有能夠減低熔接金屬中的擴散性氫量，而在專利文獻2揭示有能夠減低助焊劑的吸濕量。 [先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本特開2015-112633號公報 [專利文獻2]日本特開2016-140889號公報

[發明所欲解決之問題]

但，狹槽熔接等施工特別困難的熔接，焊珠容易變成凸狀，特別是不易確保突趾部的熔渣剝離性。

相對於此，本案發明者著眼於Mn元素，發現越添加Mn則熔渣剝離性越會提升。另外，因Mn的添加，會誘發鐵粒突起物(以下僅稱為[鐵粒])、麻點等的產生，造成熔接作業性之一的焊珠外觀或表面缺陷的點上殘留課題。

本發明係有鑑於前述狀況而開發完成的發明，其目的係在於提供不受施工條件影響，既可抑制鐵粒、麻點等的表面缺陷產生，又具有優良之熔渣剝離性的埋弧熔接用助焊劑。 [解決問題之技術手段]

本發明的一態樣的助焊劑，係使用於埋弧熔接，包含氟化物與氧化物，前述氧化物係由熔點1800℃以上之高熔點氧化物和熔點未滿1800℃之低熔點氧化物構成，包含作為前述高熔點氧化物之含有Ca的氧化物、和作為前述低熔點氧化物之含有Mn的氧化物，對助焊劑全質量之含有量係Mn的MnO換算值為2～8質量%，且前述MnO換算值、F的CaF₂ 換算值、Ca的CaO換算值及CO₂ 符合1.6≦{CaF₂ 換算值/(MnO換算值+CaO換算值+CO₂ )}的關係，前述高熔點氧化物的總和之含有量對前述氧化物的總和之含有量的比例(高熔點氧化物的總和之含有量/氧化物的總和之含有量)為0.56以上的埋弧熔接用助焊劑。

在前述埋弧熔接用助焊劑，其中，前述高熔點氧化物係包含MgO及TiO₂ 中的至少一方，對助焊劑全質量之含有量係Mg的MgO換算值為25質量%以下、且Ti的TiO₂ 換算值為9質量%以下，前述MgO換算值及前述TiO₂ 換算值的總和之含有量對前述高熔點氧化物的總和之含有量的比例{(MgO換算值+TiO₂ 換算值)/高熔點氧化物的總和之含有量}為0.430以上。在前述埋弧熔接用助焊劑，其中，前述高熔點氧化物對助焊劑全質量之含有量係前述CaO換算值為10質量%以下、Al的Al₂ O₃ 換算值為25質量%以下、且前述MgO換算值、前述TiO₂ 換算值、前述CaO換算值及前述Al₂ O₃ 換算值為符合30≦(MgO換算值+0.67TiO₂ 換算值+0.92CaO換算值+0.74Al₂ O₃ 換算值)≦50的關係。

在前述埋弧熔接用助焊劑，其中，前述低熔點氧化物對助焊劑全質量之含有量係Si的SiO₂ 換算值為20質量%以下、Fe的FeO換算值為5質量%以下、B的B₂ O₃ 換算值為1質量%以下、且鹼金屬元素的鹼金屬氧化物換算值為5.0質量%以下。在前述埋弧熔接用助焊劑，其中，前述鹼金屬氧化物換算值為換算成從由Na₂ O、K₂ O及Li₂ O構成的群中所選出之至少1種的氧化物之值。

在前述埋弧熔接用助焊劑，其中，對助焊劑全質量之含有量係前述CaF₂ 換算值為20質量%以上且前述CO₂ 為6.0質量%以下。

本發明的一態樣的熔接方法，係使用助焊劑進行弧焊之埋弧熔接方法，前述助焊劑係包含氟化物與氧化物，前述氧化物係由熔點1800℃以上之高熔點氧化物和熔點未滿1800℃之低熔點氧化物構成，包含作為前述高熔點氧化物之含有Ca的氧化物、和作為前述低熔點氧化物之含有Mn的氧化物，對助焊劑全質量之含有量係Mn的MnO換算值為2～8質量%，且前述MnO換算值、F的CaF₂ 換算值、Ca的CaO換算值及CO₂ 符合1.6≦{CaF₂ 換算值/(MnO換算值+CaO換算值+CO₂ )}的關係，前述高熔點氧化物的總和之含有量對前述氧化物的總和之含有量的比例(高熔點氧化物的總和之含有量/氧化物的總和之含有量)為0.56以上。在前述埋弧熔接方法，其中，被熔接材係進行有槽為U槽或V槽之加工，槽角度為10~60˚。

本發明的一態樣的助焊劑的製造方法，係用於埋弧熔接之助焊劑的製造方法，包含有將來自原料之造粒物以400~950℃進行燒成的製程，前述燒成製程後的助焊劑，係包含氟化物與氧化物，前述氧化物係由熔點1800℃以上之高熔點氧化物和熔點未滿1800℃之低熔點氧化物構成，包含作為前述高熔點氧化物之含有Ca的氧化物、和作為前述低熔點氧化物之含有Mn的氧化物，對助焊劑全質量之含有量係Mn的MnO換算值為2～8質量%，且前述MnO換算值、F的CaF₂ 換算值、Ca的CaO換算值及CO₂ 符合1.6≦{CaF₂ 換算值/(MnO換算值+CaO換算值+CO₂ )}的關係，前述高熔點氧化物的總和之含有量對前述氧化物的總和之含有量的比例(高熔點氧化物的總和之含有量/氧化物的總和之含有量)為0.56以上的埋弧熔接用助焊劑的製造方法。 [發明效果]

若依據本發明，能夠提供既可抑制鐵粒、麻點等的產生，又具有優良之熔渣剝離性的埋弧熔接用助焊劑。藉由使用該助焊劑而進行埋弧熔接，不受施工條件影響，能夠使優良的熔渣剝離性和表面缺陷少之良好焊珠外觀同時存在。

以下，詳細地說明用來實施本發明之形態(本實施形態)。再者，本發明不限於以下的實施形態，在不超出本發明的技術思想範圍下能任意地進行變更而加以實施。

＜助焊劑＞本實施形態之埋弧熔接用助焊劑(以下僅稱「助焊劑」)係包含氟化物與氧化物，前述氧化物係由熔點1800℃以上之高熔點氧化物和熔點未滿1800℃之低熔點氧化物構成，包含作為前述高熔點氧化物之含有Ca的氧化物、和作為前述低熔點氧化物之含有Mn的氧化物。對助焊劑全質量之含有量係Mn的MnO換算值為2～8質量%，且前述MnO換算值、F的CaF₂ 換算值、Ca的CaO換算值及CO₂ 符合1.6≦{CaF₂ 換算值/(MnO換算值+CaO換算值+CO₂ )}的關係。又，高熔點氧化物的總和之含有量對氧化物的總和之含有量的比例(高熔點氧化物的總和之含有量/氧化物的總和之含有量)為0.56以上。

作為高熔點氧化物，可舉出例如MgO、TiO₂ 、CaO、Al₂ O₃ 、ZrO₂ 、BaO等。除了前述，助焊劑亦可包含熔點未滿1800℃之低熔點氧化物，可舉出例如MnO、MnO₂ 、Mn₂ O₃ 、SiO₂ 、B₂ O₃ 、FeO、Fe₂ O₃ 、Fe₃ O₄ 、鹼金屬氧化物等。

以下，說明關於本實施形態之助焊劑的各成分之含有量。再者，本實施形態之含有量，在未特別說明的情況時，係指對助焊劑全質量之質量%。又，構成助焊劑的各成分之一部分係將以分析所獲得的各元素量依據JIS Z 3352:2017等換算成氧化物或氟化物的換算值作為含有量。因此，各成分對助焊劑全質量之含有量的總和，會有超過100質量%的情況。

[Mn的MnO換算值:2~8質量%] MnO換算值係為將助焊劑的全Mn量換算成MnO之值。被測定的全Mn量，會有含有MnO₂ 、Mn₂ O₃ 等之MnO以外的成分的情況，但，該等成分大致具有相同的效果，因此，全Mn的MnO換算值為前述的範圍內即可。 MnO為對熔渣的黏性及凝固溫度造成影響，對熔渣剝離性的提升有效之必要成分。在MnO、MnO₂ 、Mn₂ O₃ 等之氧化物的形態中，尤其是以MnO或MnO₂ 的形態添加的話，有發揮其有用性。如此，MnO的含有量越多，熔渣剝離性越提升。另外得知，使MnO的含有量越多，則越容易產生鐵粒、麻點等。

鐵粒產生的結構考量如以下。首先，助焊劑中的鐵粉在熔融熔渣中凝聚而成為大的金屬粒並下沉。此時，若焊珠表面為熔融狀態的話，則金屬粒直接成為熔接金屬，但，若焊珠表面為凝固狀態的話，則金屬粒會附著於焊珠表面而成為鐵粒。亦即，當金屬粒在處於熔融狀態的熔渣中下沉時，若焊珠表面為熔融狀態，則能夠抑制鐵粒產生。為了將焊珠表面作成為熔融狀態，可舉出提高熔渣的凝固溫度。相對於此，MnO的熔點為1785℃左右，並非高熔點氧化物。因此，應該是若使MnO的含有量過多，則變得容易產生鐵粒。

另外，亦可推測到若使熔渣的凝固溫度過高的話，則產生的氣泡不易脫離而造成容易產生麻點。此外，在熔渣中的水分量多的情況，亦容易產生麻點。又，亦可推測到吸濕性亦為麻點產生的一原因，由於MnO的吸濕性高，故，若MnO的含有量過多，則容易產生麻點。

依據以上的理由，本實施形態之Mn的MnO換算值之含有量為2質量%以上，理想為2.5質量%以上，更理想為3質量%以上。又，MnO換算值為8質量%以下，理想為7.5質量%以下，更理想為7質量%以下。

[F的CaF₂ 換算值] CaF₂ 換算值係為將助焊劑的全F量換算成CaF₂ 之值。被測定的全F量，會有含有AlF₃ 、MgF₂ 等之CaF₂ 以外的氟化物的情況，但，不論何種型態，作為氟化物，大致具有與CaF₂ 相同的效果，因此，全F的CaF₂ 換算值為前述的範圍內即可。氟化物係為提高麻點產生的抑制、熔渣的電氣傳導性、流動性等之成分。再者，關於流動性之作用，與後述的CaO同樣地，與其存在量成比例，為對熔渣的高溫黏性產生影響的成分之一。

本實施形態之F的CaF₂ 換算值之含有量，從藉由促進來自於熔融熔渣的氣體排出，抑制麻點的產生的觀點來看，理想為20質量%以上，更理想為25質量%以上，最理想為27質量%以上。另外，若過多的話，則熔渣的流動性變得過高，造成焊珠形狀劣化。因此，CaF₂ 換算值，理想為35質量%以下，更理想為33質量%以下。

[Mg的MgO換算值] MgO換算值係為將助焊劑的全Mg量換算成MgO之值。 MgO係熔點2800℃之高熔點氧化物，大幅度有助於熔渣剝離性的提升。為了獲得該效果，在Mg的MgO換算值之含有量，理想為15質量%以上，更理想為16質量%以上，最理想為17質量%以上。另外，若過多的話，則焊珠形狀會劣化，容易引起熔渣捲入、融合不良等，且，變得容易產生過切等的結果。又，會有熔渣的凝固溫度變得過高而容易產生麻點之虞。因此，MgO換算值，理想為25質量%以下，更理想為24質量%以下，最理想為23質量%以下。

[Ti的TiO₂ 換算值] TiO₂ 換算值係為將助焊劑的全Ti量換算成TiO₂ 之值。 TiO₂ 為熔點1870℃之高熔點氧化物，為對熔渣剝離性的提升有效之成分，同時亦具有藉由添加適當量可將焊珠外觀調整成良好之效果。又，TiO₂ 的一部分係藉由熔接時的還原反應，形成為Ti而亦被添加至熔接金屬中，有助於韌性的提升。為了獲得該效果，在Ti的TiO₂ 換算值之含有量，理想為高於0質量%，更理想為0.1質量%以上，最理想為0.2質量%以上。另外，過多的話，則會有焊珠形狀劣化，或熔渣的凝固溫度變得過高而容易產生麻點之虞。因此，TiO₂ 換算值，理想為9質量%以下，更理想為4質量%以下，最理想為3.5質量%以下。

[Ca的CaO換算值] CaO換算值係將助焊劑的全Ca量減去含於從全F量換算的CaF₂ 換算值的Ca量之Ca量換算成CaO之值。 CaO係為熔點2572℃之高熔點氧化物，提高熔渣的鹼度並提高熔接金屬的清淨度，對熔渣的流動性亦產生影響之成分。此作用是與其存在量呈比例，在Ca的CaO換算值之含有量的下限，未特別限定，但例如0.5質量%以上為佳。另外，若CaO過多的話，則熔融熔渣的流動性變得過大，會有焊珠外觀及焊珠形狀惡化之虞。又，由於CaO是與MnO同樣地，吸濕性高，故，若CaO含有量過高，會有變得容易產生麻點之虞。因此，CaO換算值，理想為10質量%以下，更理想為9.5質量%以下，最理想為9質量%以下。

[Al的Al₂ O₃ 換算值] Al₂ O₃ 換算值係為將助焊劑的全Al量換算成Al₂ O₃ 之值。 Al₂ O₃ 為熔點2072℃之高熔點氧化物，調整熔渣的黏性及熔點之成分，具有可提高熔渣的凝固溫度且使熔接時的焊珠形狀變得良好之效果。為了獲得該效果，在Al的Al₂ O₃ 換算值之含有量，理想為10質量%以上，更理想為12質量%以上，最理想為15質量%以上。另外，過多的話，則會有熔渣的熔點會過度上升而在熔接時導致焊珠形狀的劣化之虞。因此，Al₂ O₃ 換算值，理想為25質量%以下，更理想為20質量%以下。

[Zr的ZrO₂ 換算值] ZrO₂ 換算值係為將助焊劑的全Zr量換算成ZrO₂ 之值。 ZrO₂ 為熔點2715℃之高熔點氧化物，調整熔渣的黏性及熔點之成分，具有可提高熔渣的凝固溫度且使熔接時的焊珠形狀變得良好之效果。此作用是與其存在量呈比例且為任意的成分，在Zr的ZrO₂ 換算值之含有量的下限，未特別限定，但在想要賦予有效的作用，例如0.5質量%以上為佳。另外，若ZrO₂ 過多的話，則熔融熔渣的熔點變得過大，會有焊珠外觀及焊珠形狀惡化之虞。因此，ZrO₂ 換算值，理想為5質量%以下，更理想為3質量%以下。

[Ba的BaO換算值] BaO換算值係為將助焊劑的全Ba量換算成BaO之值。 BaO係為熔點1923℃之高熔點氧化物，提高熔渣的鹼度並提高熔接金屬的清淨度，對熔渣的流動性亦產生影響之成分。此作用是與其存在量呈比例且為任意的成分，在Ba的BaO換算值之含有量的下限，未特別限定，但在想要賦予有效的作用，例如0.5質量%以上為佳。另外，若BaO過多的話，則熔融熔渣的流動性變得過大，會有焊珠外觀及焊珠形狀惡化之虞。因此，BaO換算值，理想為5質量%以下，更理想為3質量%以下。

[高熔點氧化物] 本實施形態之助焊劑為包含熔點1800℃以上之高熔點氧化物。在高熔點氧化物中，尤其是MgO及TiO₂ 的比例越大則熔渣剝離性變得越好。因此，MgO換算值及TiO₂ 換算值的總和之含有量對高熔點氧化物的總和之含有量，以{(MgO換算值+TiO₂ 換算值)/高熔點氧化物的總和之含有量}所表示的比例，係0.430以上為佳，0.450以上為更佳。另外，若該比例過高，則會助於過剩的凝固點，因此，該比例係0.600以下為佳，0.545以下為更佳。

意指高熔點氧化物的總和之含有量的MgO換算值、TiO₂ 換算值、CaO換算值及Al₂ O₃ 換算值的總和之含有量，若過少則變得容易產生鐵粒。又，在助焊劑含有ZrO₂ 或BaO的情況，在Zr的ZrO₂ 換算值及Ba的BaO換算值之含有量也包含於前述高熔點氧化物的總和之含有量。另外，若總和之含有量過多的話，會有熔渣的凝固溫度變得過高而容易產生麻點之虞。因此，該等含有量，以(MgO換算值+0.67TiO₂ 換算值+0.92CaO換算值+0.74Al₂ O₃ 換算值)之計算式所表示的值，係30以上為佳，32以上為更佳。又，該值係50以下為佳，45以下為更佳。在前述計算式，與各高熔點氧化物的含有量相乘之各係數，係使用以MgO的熔點2800℃作為基準之熔點的比而加重之係數。例如，與TiO₂ 換算值相乘之係數0.67，係藉由TiO₂ 的熔點1870℃除以MgO的熔點2800℃所算出的值。

融点為1800℃以上之高熔點氧化物的總和之含有量對全氧化物的總和之含有量，以(高熔點氧化物的總和之含有量/氧化物的總和之含有量)所表示的比例，係0.56以上。藉由將該比例作成0.56以上，可提高熔渣凝固溫度，能夠抑制鐵粒產生。又，上限未特別限定，但藉由將該比例作成0.80以下，能夠防止熔渣凝固溫度變高至需要以上的溫度，可理想地抑制麻點產生。以(高熔點氧化物的總和之含有量/氧化物的總和之含有量)所表示的值係0.57以上為佳。又，該值係0.75以下為佳。

再者，氧化物的總和之含有量係指形成熔點1800℃以上的高熔點氧化物之元素的氧化物換算值、和形成熔點未滿1800℃的低熔點氧化物之元素的氧化物換算值之總和。作為熔點未滿1800℃之低熔點氧化物，可舉出例如MnO、MnO₂ 、Mn₂ O₃ 、SiO₂ 、FeO、Fe₂ O₃ 、Fe₃ O₄ 、B₂ O₃ 、鹼金屬氧化物等。

[Si的SiO₂ 換算值] SiO₂ 換算值係為將助焊劑的全Si量換算成SiO₂ 之值。 SiO₂ 係藉由對熔融熔渣賦予適當的黏性，主要將焊珠外觀與焊珠形狀調整成良好之成分。為了獲得該效果，在Si的SiO₂ 換算值之含有量，理想為8質量%以上，更理想為11質量%以上。另外，若過多的話，熔渣的黏性變得過剩，會有導致熔渣剝離性惡化，且熔渣的燒結變得過度激烈之虞。因此，SiO₂ 換算值，理想為20質量%以下，更理想為19質量%以下，最理想為17質量%以下。又，SiO₂ 係有來自合金的SiO₂ ，和來自於礦物及水玻璃的SiO₂ ，但，從Fe-Si等來自合金換算SiO₂ 換算值係從確保良好的機械性能的觀點來看，理想為4質量%以下，來自礦物及水玻璃的SiO₂ 換算值的總和係從熔渣剝離性的觀點來看，16質量%以下為佳。

[Fe的FeO換算值] FeO換算值係為將助焊劑的全Fe量換算成FeO之值。在被測定的全Fe量，會含有FeO、Fe₂ O₃ 及Fe₃ O₄ 等作為金屬粉而被添加的Fe以外的成分之情況，但，全Fe的FeO換算值為前述的範圍內即可。作為金屬粉而被添加的Fe之一例，可舉出Fe-Si，主要具有促進熔接金屬的脫氧現象之效果。 FeO係具有提高耐麻點性之效果。此作用是與其存在量呈比例，在Fe的FeO換算值的下限，未特別限定，但例如0.5質量%以上為佳。另外，若過多的話，則會對熔渣的凝固溫度造成影響，有焊珠外觀、焊珠形狀及熔渣剝離性劣化之虞。因此，FeO換算值，理想為5質量%以下，更理想為4質量%以下。

[B的B₂ O₃ 換算值] B₂ O₃ 換算值係為將助焊劑的全B量換算成B₂ O₃ 之值。 B₂ O₃ 係具有使熔接金屬的韌性提升之效果。在含有B之情況，B的B₂ O₃ 換算值的含有量係0.1質量%以上為佳。另外，若過多的話，則會使熔融金屬硬化，反而造成韌性降低，因此，B₂ O₃ 換算值係1質量%以下為佳，0.5質量%以下為更佳。

[鹼金屬元素的鹼金屬氧化物換算值] 鹼金屬元素係為主要對熔接時的電弧穩定性及助焊劑的吸濕特性產生影響的成分，此作用是與其存在量呈比例。任意的元素之鹼金屬元素的鹼金屬氧化物換算值的總和量，其下限未特別限定，但要賦予有效的作用之情況，1質量%以上為佳。另外，若鹼金屬氧化物換算值之總和量過剩的話，則助焊劑的吸濕特性會劣化，並且電弧變得過強而變得不穩定，有造成焊珠外觀及焊珠形狀劣化之虞。因此，鹼金屬氧化物換算值的總和量，理想為5.0質量%以下，更理想為4.5質量%以下。

作為鹼金屬元素，含有從由Na、K及Li所構成的群選擇之至少1種的元素為佳，在包含Na的情況，以Na₂ O換算值、在包含K的情況，以K₂ O換算值、在包含Li的情況，以Li₂ O換算值，分別限定含有量。亦即，鹼金屬氧化物換算值，理想為換算成從由Na₂ O、K₂ O及Li₂ O構成的群中所選出之至少1種的氧化物之值。 Na₂ O換算值、K₂ O換算值及Li₂ O換算值，皆分別以Na₂ O、K₂ O及Li₂ O換算包含來自於依據JIS M 8852:1998所獲得的助焊劑的結合劑(黏合劑)之全Na、K或Li量之值。在測定的全Na、K或Li量，有含有NaAlSi₃ O₈ 、KAlSi₃ O₈ 或LiAlSi₃ O₈ 等的情況，但具有相同的效果，因此，Na₂ O換算值、K₂ O換算值Li₂ O換算值的總和量為前述的範圍內即可。

前述內容中，進一步包含Na及K中的至少一方的元素為更佳。在此情況之Na₂ O換算值及K₂ O換算值的總和量係1質量%以上為佳，又理想為5.0質量%以下，更理想為4.5質量%以下。

[CO₂ ] CO₂ 主要係來自於CaCO₃ 、BaCO₃ 等的碳酸鹽之成分，呈現在熔接時碳酸鹽分解而產生二氧化碳(CO₂ )氣體。CO₂ 氣體，由於屏蔽外氣而保護熔接部，並且降低H₂ 氣體、N₂ 氣體等的雜質氣體的分壓，故為可有效防止侵入到熔接金屬中之成分，此作用係與其存在量呈比例。為任意的成分，CO₂ 之含有量的下限，未特別限定，但在想要賦予有效的作用，例如0.5質量%以上為佳。另外，若過多的話，會成為麻點產生的原因，有耐麻點性劣化之虞。因此，CO₂ 含有量，理想為6.0質量%以下，更理想為5.0質量%以下，最理想為4.5質量%以下。

[其他成分] 本實施形態之助焊劑的前述以外的成分為P及S等的不可避免之雜質，由於會影響熔接品質，P及S分別限制在0.05質量%以下為佳。又，在不有損本發明的效果之範圍，亦可包含其他元素。作為其他元素，可舉出Ni、Cr、Mo、Nb、V、C等。該等其他元素，總和為5.0質量%以下為佳。亦即，不可避免的雜質及其他元素除外的前述成分的總和，一般係90質量%以上，理想為95質量%以上。

[CaF₂ 換算值/(MnO換算值+CaO換算值+CO₂ )] 在本實施形態之助焊劑，以MnO換算值所表示的Mn係為提升熔渣剝離性的成分，但會因其吸濕性誘發麻點產生。同樣地，CaO及CO₂ 亦為具有誘發麻點產生的傾向之成分。另外，以CaF₂ 換算值規定的氟化物，為可抑制麻點產生的成分。因此，藉由將以{CaF₂ 換算值/(MnO換算值+CaO換算值+CO₂ )}所表示的含有量之比作成為1.6以上，可理想地抑制麻點產生。又，該比係1.8以上為佳。另外，若該值過高的話，則熔渣的流動性變得過高而有焊珠形狀劣化之虞，因此，該值係9.0以下為佳，7.0以下為更佳。

本實施形態之助焊劑係來自原料的造粒物為以400~950℃燒成的高溫燒成型助焊劑為佳。

＜助焊劑的製造方法＞在製造本實施形態之助焊劑的情況，依序包含：例如為了成為前述＜助焊劑＞所記載的組成，將原料粉進行調配並與結合劑一同進行拌合之製程；進行造粒的製程；以及將所獲得的來自原料的造粒物進行燒成之製程。作為拌合之製程的結合劑(黏合劑)，能夠使用例如聚乙烯醇、水玻璃等。造粒之製程的造粒法，未特別限定，但，採用滾動式造粒機、推出式造粒機等的方法為佳。

被造粒的助焊劑，進行粉塵去除及粗大顆粒粉碎等的整粒處理，將粒子徑作成為2.5mm以下為佳。造粒後的燒成，可藉由旋轉窯、定置式分批熔爐、及帶式燒成爐等進行。此時的燒成溫度，從助焊劑的吸濕特性的觀點來看，理想為400~950℃，更理想為450℃以上。

以前述方式所獲得的本實施形態之助焊劑，將各成分的含有量設定成特定的範圍，因此，既可抑制鐵粒、麻點等產生，又具有優良的熔渣剝離性。

再者，本實施形態的助焊劑之成分組成，雖可理想作為高溫燒成型助焊劑，但亦非排除可理想作為熔融型助焊劑。

＜使用助焊劑的熔接方法＞本實施形態之熔接方法，使用符合在前述＜助焊劑＞所記載的組成範圍之助焊劑，進行弧焊之埋弧熔接方法。該熔接方法，對不易施工的熔接之一的槽熔接，尤其是狹槽熔接非常有效。亦即，母材、被稱為工件等之被熔接材的槽的形狀，未特別限定，但要進行U槽或V槽的加工者為更佳。

在被熔接材為進行U槽或V槽的加工之U形槽或V形槽的情況，其槽角度係10˚以上為佳，15˚以上為更佳。又，槽角度係90˚以下為佳，60˚以下為更佳，最理想為20˚以下。

槽深度係從防止被熔接材的熔融掉落的觀點來看，理想為20mm以下，更理想為15mm以下。在U形槽，U槽的路徑半徑，從防止熔接缺陷的觀點來看，理想為R2以上，更理想為R5以上。又，從熔接效率的觀點來看，路徑半徑理想為R10以下，更理想為R8以下。路徑半徑係為以JIS Z 3001-1:2018定義的熔接用語。 [實施例]

以下，藉由試驗例，具體地說明關於本發明的內容。調配原料，以成為表1及表2所記載的組成，再與作為結合劑的水玻璃一同拌合後，進行造粒，再以150~250℃(實際溫度)進行預備乾燥後，進一步使用旋轉窯，以450~ 550℃(實際溫度)進行燒成並調整粒度，製作試驗例1~18之助焊劑。再者，試驗例1~19之助焊劑為實施例、試驗例20~29之助焊劑為比較例。又，在表1，CO₂ 之[-]標記係指0.5質量%以下，B的B₂ O₃ 換算值之[-]標記係指0.1質量%以下。

在表中，各成分的數值係指含有量，對助焊劑全質量之質量%顯示。[R]係指鹼金屬元素，但Li、Na、K以外的鹼金屬元素均未含於任一個試驗例。[RO換算值]係指鹼金屬元素的鹼金屬氧化物換算值的總和之含有量，但由於Li、Na、K以外的鹼金屬元素皆未含於任一個試驗例，故，係指換算成從由Na₂ O、K₂ O及Li₂ O構成的群選擇的至少1種氧化物之值的總和。「高熔點氧化物」係指形成熔點1800℃以上的高熔點氧化物之元素在氧化物換算值的總和之含有量，在本實施例，由於未含有ZrO₂ 及BaO，故，為MgO換算值、TiO2換算值、CaO換算值及Al₂ O₃ 換算值之總和量。[低熔點氧化物]係指形成熔點未滿1800℃的氧化物之元素在氧化物換算值的總和之含有量。但，即使在含有Fe₂ O₃ 、Fe₃ O₄ 等的情況，將全Fe量進行FeO換算，即使在含有MnO₂ 、Mn₂ O₃ 等的情況，將全Mn量進行MnO換算。因此，「低熔點氧化物」係指MnO換算值、SiO₂ 換算值、FeO換算值、B₂ O₃ 換算值及鹼金屬氧化物換算值之總和量。[氧化物]的總和係指前述高熔點氧化物與低熔點氧化物的總和，但，例如試驗例11，總和與高熔點氧化物和低熔點氧化物所記載的含有量之和有偏差，是因有效數字所產生的。同樣地，例如試驗例1，[Si的SiO₂ 換算值]的總和與來自於合金和來自於礦物所記載的含有量之和有偏差，也是因有效數字所產生的。會有全成分的含有量之總和超過100質量%的情況，這是因為將藉由分析所獲得的各元素量的全量之換算成氧化物或氟化物之換算值作為含有量之故。

使用獲得的助焊劑，進行以鋼板作為被熔接材之埋弧熔接。被熔接材、使用於熔接的線材、及熔接條件如以下所記載。

[被熔接材] 鋼板：C為0.16質量%、Si為0.30質量%、Mn為1.30質量%、P為0.007質量%、S為0.001質量%、殘餘部分為Fe及不可避免的雜質板厚：25mm 槽深度：15mm 路徑間距：0mm 槽形狀：U形槽槽角度：16˚ 路徑半徑：R8 [線材] 線材的種類：依據JIS Z 3351:2012 YS-S6 線材徑：4.0mm [熔接條件] 熔接電流：650A 熔接電壓：30V 熔著速度：65cm/分層積方法：1層1遍

針對使用各助焊劑之埋弧熔接，對熔渣剝離性、鐵粒及麻點的產生率，進行評價。各評價方法及評價基準如以下所記載。作為總和評價，熔渣剝離性、鐵粒及麻點的各評價結果中，其中有1個項目不合格的情況，就判斷成不合格並無法適用作為助焊劑。

＜熔渣剝離性＞熔渣剝離性係針對熔渣去除的容易度，如以下所記載進行評價，其中A及B為合格，C為不合格。其結果顯示於表2的[熔渣剝離]。 A：剛進行熔接後，熔接熔渣自然剝離。 B：以鎚子等治具敲擊熔渣，則熔接熔渣剝離。 C：即使以鎚子等的治具敲擊熔渣，熔接熔渣也不會剝離，熔接熔渣的燒痕殘留於焊珠上。

＜鐵粒的產生率＞以目視確認到焊珠表面產生鐵粒。關於產生率，如以下所記載進行評價，其中A及B為合格，C及D為不合格。其結果顯示於表2的[鐵粒]。 A：在焊珠表面，無鐵粒產生。 B：在焊珠表面之每熔接長度750mm之鐵粒產生數為1個或2個。 C：在焊珠表面之每熔接長度750mm之鐵粒產生數為3個以上9個以下。 D：在焊珠表面之每熔接長度750mm之鐵粒產生數為10個以上。

＜麻點的產生率＞以目視確認到焊珠表面產生麻點。關於產生率，如以下所記載進行評價，其中A至C為合格，D為不合格。其結果顯示於表2的[麻點]。 A：在焊珠表面，無麻點產生。 B：在焊珠表面之每熔接長度750mm之麻點產生數為1個或2個。 C：在焊珠表面之每熔接長度750mm之麻點產生數為3個以上5個以下。 D：在焊珠表面之每熔接長度750mm之麻點產生數為6個以上。

如表2所示，作為實施例的試驗例1~19之助焊劑，具有優良的熔渣剝離性，且鐵粒、麻點等的產生率低。尤其是關於試驗例1~6、10~12、14~16，熔渣剝離性、鐵粒及麻點的評價中，2個項目以上為A的評價結果，可非常良好作為使用於埋弧熔接之助焊劑。

從以上的結果確認到，藉由將本發明之助焊劑使用於埋弧熔接，即使在狹槽熔接等的施工困難之熔接，也能夠使優良的熔渣剝離性和表面缺陷少之良好焊珠外觀同時存在。

以上參照圖面說明了關於本發明的各種實施形態，但本發明係不限於該等實施例。若為該領域具有通常知識者則在申請專利範圍所記載之技術思想範圍內可容易想到各種變更例或修正例，當然該等例也屬於本發明的技術範圍內。又，在不超出本發明的技術思想範圍內，可將前述實施形態之各構成要件任意地組合。

再者，本發明案是依據2019年9月12日申請的日本專利申請(日本特願2019-166576)及2020年7月8日申請的日本專利申請(日本特願2020-117993)者，在本說明書參照該內容並予以置入。

Claims

一種埋弧熔接用助焊劑，係被用於埋弧熔接的助焊劑，其特徵為包含：氟化物和氧化物，前述氧化物係由熔點1800℃以上之高熔點氧化物、及熔點未滿1800℃之低熔點氧化物構成，並包含有：含有作為前述高熔點氧化物的Ca之氧化物、和含有作為前述低熔點氧化物的Mn之氧化物，對助焊劑全質量之含有量，係Mn的MnO換算值為2~8質量%、且前述MnO換算值、F的CaF₂ 換算值、Ca的CaO換算值及CO₂ 符合1.6≦{CaF₂ 換算值/(MnO換算值+CaO換算值+CO₂ )}的關係，前述高熔點氧化物的總和之含有量對前述氧化物的總和之含有量的比例(高熔點氧化物的總和之含有量/氧化物的總和之含有量)為0.56以上。
如請求項1之埋弧熔接用助焊劑，其中，前述高熔點氧化物含有MgO及TiO₂ 中的至少一方，對助焊劑全質量之含有量，係Mg的MgO換算值為25質量%以下、且 Ti的TiO₂ 換算值為9質量%以下，前述MgO換算值及前述TiO₂ 換算值的總和之含有量對前述高熔點氧化物的總和之含有量的比例{(MgO換算值+TiO₂ 換算值/高熔點氧化物的總和之含有量}為0.430以上。
如請求項2之埋弧熔接用助焊劑，其中，前述高熔點氧化物對助焊劑全質量之含有量係前述CaO換算值為10質量%以下、 Al的Al₂ O₃ 換算值為25質量%以下、且前述MgO換算值、前述TiO₂ 換算值、前述CaO換算值及前述Al₂ O₃ 換算值符合30≦(MgO換算值+0.67TiO₂ 換算值+0.92CaO換算值+0.74Al₂ O₃ 換算值)≦50的關係。
如請求項1至3中任一項之埋弧熔接用助焊劑，其中，前述低熔點氧化物對助焊劑全質量之含有量係Si的SiO₂ 換算值為20質量%以下、 Fe的FeO換算值為5質量%以下、 B的B₂ O₃ 換算值為1質量%以下、且鹼金屬元素的鹼金屬氧化物換算值為5.0質量%以下。
如請求項4之埋弧熔接用助焊劑，其中，前述鹼金屬氧化物換算值為換算成從由Na₂ O、K₂ O及Li₂ O構成的群中所選出之至少1種的氧化物之值。
如請求項1至3中任一項之埋弧熔接用助焊劑，其中，對助焊劑全質量之含有量，係前述CaF₂ 換算值為20質量%以上、且前述CO₂ 為6.0質量%以下。
一種埋弧熔接方法，係使用助焊劑進行電弧熔接之埋弧熔接方法，其特徵為：所使用的前述助焊劑係包含：氟化物和氧化物，前述氧化物係由熔點1800℃以上之高熔點氧化物、及熔點未滿1800℃之低熔點氧化物構成，並包含有：含有作為前述高熔點氧化物的Ca之氧化物、和含有作為前述低熔點氧化物的Mn之氧化物，對助焊劑全質量之含有量，係Mn的MnO換算值為2~8質量%、且前述MnO換算值、F的CaF₂ 換算值、Ca的CaO換算值及CO₂ 符合1.6≦{CaF₂ 換算值/(MnO換算值+CaO換算值+CO₂ )}的關係，前述高熔點氧化物的總和之含有量對前述氧化物的總和之含有量的比例(高熔點氧化物的總和之含有量/氧化物的總和之含有量)為0.56以上。
如請求項7之埋弧熔接方法，其中，被熔接材係進行有槽為U槽或V槽之加工，槽角度為10~60˚。
一種埋弧熔接用助焊劑的製造方法，係被用於埋弧熔接的助焊劑的製造方法，其特徵為包含：以400~950℃將來自原料的造粒物進行燒成之製程，前述燒成之製程後的助焊劑係包含：氟化物和氧化物，前述氧化物係由熔點1800℃以上之高熔點氧化物、及熔點未滿1800℃之低熔點氧化物構成，並包含有：含有作為前述高熔點氧化物的Ca之氧化物、和含有作為前述低熔點氧化物的Mn之氧化物，對助焊劑全質量之含有量，係Mn的MnO換算值為4~8質量%、且前述MnO換算值、F的CaF₂ 換算值、Ca的CaO換算值及CO₂ 符合1.6≦{CaF₂ 換算值/(MnO換算值+CaO換算值+CO₂ )}的關係，前述高熔點氧化物的總和之含有量對前述氧化物的總和之含有量的比例(高熔點氧化物的總和之含有量/氧化物的總和之含有量)為0.56以上。