JP3535940B2 - スポット溶接用電極およびその製造方法 - Google Patents
スポット溶接用電極およびその製造方法Info
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- JP3535940B2 JP3535940B2 JP18936296A JP18936296A JP3535940B2 JP 3535940 B2 JP3535940 B2 JP 3535940B2 JP 18936296 A JP18936296 A JP 18936296A JP 18936296 A JP18936296 A JP 18936296A JP 3535940 B2 JP3535940 B2 JP 3535940B2
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、特にAlまたはAl合
金のスポット溶接に適した、電極寿命が大幅に改善され
たスポット溶接用電極およびその製造方法に関する。
金のスポット溶接に適した、電極寿命が大幅に改善され
たスポット溶接用電極およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】抵抗スポット溶接は、自動車の組立工程
で最も多く用いられている溶接方法である。自動車のボ
ディシートには、従来より、圧延鋼板、特に亜鉛メッキ
鋼板が多用されていたが、最近は省エネルギー、環境問
題等を背景に、自動車の軽量化が要求され、AlまたはAl
合金が使用されるようになってきた。そして、前記Alま
たはAl合金のスポット溶接用電極には、高温強度、電気
伝導度、および熱伝導度が高く、比較的低コストの Cu-
1wt%Cr合金が用いられている。ところで、電極には、ス
ポット溶接の際の押圧力に耐える強度と十分な熱伝導性
（導電率）とが要求される。熱伝導性が低いと電極の先
端が被溶接材料と反応して合金化し、合金化した部分が
被溶接材に移着して電極が消耗し、それに伴って電流密
度が低下し、その結果溶接ナゲット（圧着部分）が小さ
くなって所定の溶接強度（引張り剪断荷重）が得られな
くなる。
で最も多く用いられている溶接方法である。自動車のボ
ディシートには、従来より、圧延鋼板、特に亜鉛メッキ
鋼板が多用されていたが、最近は省エネルギー、環境問
題等を背景に、自動車の軽量化が要求され、AlまたはAl
合金が使用されるようになってきた。そして、前記Alま
たはAl合金のスポット溶接用電極には、高温強度、電気
伝導度、および熱伝導度が高く、比較的低コストの Cu-
1wt%Cr合金が用いられている。ところで、電極には、ス
ポット溶接の際の押圧力に耐える強度と十分な熱伝導性
（導電率）とが要求される。熱伝導性が低いと電極の先
端が被溶接材料と反応して合金化し、合金化した部分が
被溶接材に移着して電極が消耗し、それに伴って電流密
度が低下し、その結果溶接ナゲット（圧着部分）が小さ
くなって所定の溶接強度（引張り剪断荷重）が得られな
くなる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来の Cu-1wt%Cr合金
電極で亜鉛メッキ鋼板をスポット溶接した場合の電極寿
命は５千点以上（圧延鋼板の場合は１万点以上）と言わ
れている。それに対しAlまたはAl合金は１千点程度であ
り、これにZn等の金属メッキを施したものは更に短寿命
となる。なお、電極寿命とは、スポット溶接で連続打点
した際、所定の溶接強度が得られなくなった時点までの
打点数のことである。自動車産業ではAlまたはAl合金並
びにそれらに金属メッキした材料を溶接する際の電極寿
命を現在のメッキ鋼板並の５千点以上に改善することが
重要課題とされており、それを叶える電極の開発が強く
望まれている。このようなことから、本発明者等はAlま
たはAl合金をスポット溶接する際の Cu-1wt%Cr合金電極
の寿命が短い原因について研究を行い、その原因は Cu-
1wt%Cr合金電極は強度が不十分なことにあり、Crを多量
に含有させることにより改善し得ることを知見し、更に
研究を進めて本発明を完成させるに至った。
電極で亜鉛メッキ鋼板をスポット溶接した場合の電極寿
命は５千点以上（圧延鋼板の場合は１万点以上）と言わ
れている。それに対しAlまたはAl合金は１千点程度であ
り、これにZn等の金属メッキを施したものは更に短寿命
となる。なお、電極寿命とは、スポット溶接で連続打点
した際、所定の溶接強度が得られなくなった時点までの
打点数のことである。自動車産業ではAlまたはAl合金並
びにそれらに金属メッキした材料を溶接する際の電極寿
命を現在のメッキ鋼板並の５千点以上に改善することが
重要課題とされており、それを叶える電極の開発が強く
望まれている。このようなことから、本発明者等はAlま
たはAl合金をスポット溶接する際の Cu-1wt%Cr合金電極
の寿命が短い原因について研究を行い、その原因は Cu-
1wt%Cr合金電極は強度が不十分なことにあり、Crを多量
に含有させることにより改善し得ることを知見し、更に
研究を進めて本発明を完成させるに至った。
【０００４】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
被溶接材を押圧し通電加熱して溶接するスポット溶接用
電極において、前記電極が、Crを10〜30wt% 含み、残部
がCuと不可避的不純物からなり、前記Crの晶出物がCuマ
トリックス中に押圧方向に伸長してファイバ状に分散し
ており、引張強さが800N/mm2以上、導電率が 75%IACS以
上であることを特徴とするスポット溶接用電極である。
被溶接材を押圧し通電加熱して溶接するスポット溶接用
電極において、前記電極が、Crを10〜30wt% 含み、残部
がCuと不可避的不純物からなり、前記Crの晶出物がCuマ
トリックス中に押圧方向に伸長してファイバ状に分散し
ており、引張強さが800N/mm2以上、導電率が 75%IACS以
上であることを特徴とするスポット溶接用電極である。
【０００５】請求項２記載の発明は、被溶接材を押圧し
通電加熱してスポット溶接する電極において、Crを10〜
30wt% 含み、C 、B 、N の中から選ばれる１種または２
種以上を総計で 0.001〜0.1wt%含み、残部Cuと不可避的
不純物からなり、前記電極のCuマトリックス中にCrの晶
出物が押圧方向に伸長してファイバ状に分散しており、
引張強さが800N/mm2以上、導電率が 75%IACS以上である
ことを特徴とするスポット溶接用電極である。
通電加熱してスポット溶接する電極において、Crを10〜
30wt% 含み、C 、B 、N の中から選ばれる１種または２
種以上を総計で 0.001〜0.1wt%含み、残部Cuと不可避的
不純物からなり、前記電極のCuマトリックス中にCrの晶
出物が押圧方向に伸長してファイバ状に分散しており、
引張強さが800N/mm2以上、導電率が 75%IACS以上である
ことを特徴とするスポット溶接用電極である。
【０００６】請求項３記載の発明は、Crを10〜30wt% 含
み、残部がCuと不可避的不純物からなる銅合金に熱間加
工、溶体化処理、冷間加工、および時効処理を施すスポ
ット溶接用電極の製造方法であって、前記冷間加工での
断面減少率を 90%以上とし、前記時効処理を 400〜600
℃の温度範囲内で行うことを特徴とするスポット溶接用
電極の製造方法である。
み、残部がCuと不可避的不純物からなる銅合金に熱間加
工、溶体化処理、冷間加工、および時効処理を施すスポ
ット溶接用電極の製造方法であって、前記冷間加工での
断面減少率を 90%以上とし、前記時効処理を 400〜600
℃の温度範囲内で行うことを特徴とするスポット溶接用
電極の製造方法である。
【０００７】請求項４記載の発明は、Crを10〜30wt% 含
み、C 、B 、N の中から選ばれる１種または２種以上を
総計で 0.001〜0.1wt%含み、残部がCuと不可避的不純物
からなる銅合金に熱間加工、溶体化処理、冷間加工、時
効処理を施すスポット溶接用電極の製造方法であって、
前記冷間加工での断面減少率を 90%以上とし、前記時効
処理を 400〜600 ℃の温度範囲内で行うことを特徴とす
るスポット溶接用電極の製造方法である。
み、C 、B 、N の中から選ばれる１種または２種以上を
総計で 0.001〜0.1wt%含み、残部がCuと不可避的不純物
からなる銅合金に熱間加工、溶体化処理、冷間加工、時
効処理を施すスポット溶接用電極の製造方法であって、
前記冷間加工での断面減少率を 90%以上とし、前記時効
処理を 400〜600 ℃の温度範囲内で行うことを特徴とす
るスポット溶接用電極の製造方法である。
【０００８】
【発明の実施の形態】本発明のスポット溶接用電極にお
いて、Crの晶出物をCuマトリックス中に押圧方向に伸長
してファイバ状に分散させるのは、押圧方向への強度を
増して、溶接時に電極が変形するのを防止するためであ
る。ここで、ファイバ状とは、棒状、ひも状、切片状、
糸状、不定形状等任意の細長いものであり、断面形状
も、円形、楕円形、多角形状等任意である。またCr晶出
物のファイバ状伸長物の長さＬと径Ｔとの比率Ｌ／Ｔが
３を超えると、より高強度が得られ望ましい。前記長さ
Ｌと径Ｔは、Crのファイバ状伸長物を無作為にサンプリ
ングして測定し、それらを平均した値を用いるのが良
い。このときのサンプル数は20以上が望ましい。この発
明において、Cr量を10〜30wt% に規定した理由は、 10w
t%未満では十分な強度が得られず、 30wt%を超えると冷
間加工等が困難になるためである。
いて、Crの晶出物をCuマトリックス中に押圧方向に伸長
してファイバ状に分散させるのは、押圧方向への強度を
増して、溶接時に電極が変形するのを防止するためであ
る。ここで、ファイバ状とは、棒状、ひも状、切片状、
糸状、不定形状等任意の細長いものであり、断面形状
も、円形、楕円形、多角形状等任意である。またCr晶出
物のファイバ状伸長物の長さＬと径Ｔとの比率Ｌ／Ｔが
３を超えると、より高強度が得られ望ましい。前記長さ
Ｌと径Ｔは、Crのファイバ状伸長物を無作為にサンプリ
ングして測定し、それらを平均した値を用いるのが良
い。このときのサンプル数は20以上が望ましい。この発
明において、Cr量を10〜30wt% に規定した理由は、 10w
t%未満では十分な強度が得られず、 30wt%を超えると冷
間加工等が困難になるためである。
【０００９】この発明において、引張強さを800N/mm2以
上に規定した理由は、800N/mm2未満ではスポット溶接の
際に電極が変形する場合があるためである。引張強さを
800N/mm2以上にするには、Crを10〜30wt% 含有させ、前
記Crの晶出物をCuマトリックス中に押圧方向に伸長した
ファイバ状に分散させることにより達成される。この発
明において、導電率を 75%IACS以上に規定した理由は、
75%IACS未満では熱伝導性（放熱性）が悪く電極先端部
が温度上昇して被溶接材との間で合金化が起きて融点が
低下し、被溶接材との間での溶着頻度が増すためであ
る。Crはその大部分が晶出するが、一部は固溶し導電率
を大幅に下げる。導電率を75%IACS以上にすることは、
固溶Crを時効処理により析出させることにより達成され
る。
上に規定した理由は、800N/mm2未満ではスポット溶接の
際に電極が変形する場合があるためである。引張強さを
800N/mm2以上にするには、Crを10〜30wt% 含有させ、前
記Crの晶出物をCuマトリックス中に押圧方向に伸長した
ファイバ状に分散させることにより達成される。この発
明において、導電率を 75%IACS以上に規定した理由は、
75%IACS未満では熱伝導性（放熱性）が悪く電極先端部
が温度上昇して被溶接材との間で合金化が起きて融点が
低下し、被溶接材との間での溶着頻度が増すためであ
る。Crはその大部分が晶出するが、一部は固溶し導電率
を大幅に下げる。導電率を75%IACS以上にすることは、
固溶Crを時効処理により析出させることにより達成され
る。
【００１０】請求項２記載の発明において、C 、B 、N
の各元素は、Cr晶出物のファイバ状伸長物の分布状態を
より均一化する。また、強度を上昇させ、若干ながら溶
着頻度を低減する働きがある。前記C 、B 、N の総量を
0.001〜0.1wt%に規定する理由は、前記総量が0.001wt%
未満ではその効果が十分に得られず、0.1wt%を超えると
加工性が低下するためである。この発明における引張強
さと導電率の規定理由は、請求項１の発明の場合と同じ
である。
の各元素は、Cr晶出物のファイバ状伸長物の分布状態を
より均一化する。また、強度を上昇させ、若干ながら溶
着頻度を低減する働きがある。前記C 、B 、N の総量を
0.001〜0.1wt%に規定する理由は、前記総量が0.001wt%
未満ではその効果が十分に得られず、0.1wt%を超えると
加工性が低下するためである。この発明における引張強
さと導電率の規定理由は、請求項１の発明の場合と同じ
である。
【００１１】請求項３記載の発明は、請求項１記載の発
明の電極の製造方法である。Cu-Cr系合金の晶出Crをフ
ァイバ状にその長さ方向を押圧方向に向けて分散させる
には様々な方法が考えられるが、工業的に容易に実現で
きる方法として高断面減少率で冷間加工する方法があ
る。この場合CrはCuより変形抵抗が大きいため、低加工
ではCr晶出物は伸長不十分でファイバ状とならず、また
押圧方向に十分に配向せず、従って得られる電極は強度
が不足し、寿命を大幅に改善することはできない。この
発明において、冷間加工での断面減少率を 90%以上に限
定した理由は、 90%未満ではCr晶出物をファイバ状に十
分伸長させることができず、電極を十分な強度（800N/m
m2以上）にできないためである。冷間加工での断面減少
率は 90%以上必要で、望ましくは 99%以上である。電極
の特性、特に強度は断面減少率により調整することが可
能である。この発明では、時効処理で固溶Crが析出し導
電率が回復する。時効処理温度を 400〜600 ℃に規定し
た理由は 400℃未満では導電率が十分に回復せず、 600
℃を超えるとファイバ状に伸長したCr晶出物が球状化し
て強度が低下し、いずれの場合も電極寿命の大幅な改善
が達成されないためである。時効処理を複数回行う場
合、そのうちの少なくとも１回が前記温度条件を満たし
ていれば良い。
明の電極の製造方法である。Cu-Cr系合金の晶出Crをフ
ァイバ状にその長さ方向を押圧方向に向けて分散させる
には様々な方法が考えられるが、工業的に容易に実現で
きる方法として高断面減少率で冷間加工する方法があ
る。この場合CrはCuより変形抵抗が大きいため、低加工
ではCr晶出物は伸長不十分でファイバ状とならず、また
押圧方向に十分に配向せず、従って得られる電極は強度
が不足し、寿命を大幅に改善することはできない。この
発明において、冷間加工での断面減少率を 90%以上に限
定した理由は、 90%未満ではCr晶出物をファイバ状に十
分伸長させることができず、電極を十分な強度（800N/m
m2以上）にできないためである。冷間加工での断面減少
率は 90%以上必要で、望ましくは 99%以上である。電極
の特性、特に強度は断面減少率により調整することが可
能である。この発明では、時効処理で固溶Crが析出し導
電率が回復する。時効処理温度を 400〜600 ℃に規定し
た理由は 400℃未満では導電率が十分に回復せず、 600
℃を超えるとファイバ状に伸長したCr晶出物が球状化し
て強度が低下し、いずれの場合も電極寿命の大幅な改善
が達成されないためである。時効処理を複数回行う場
合、そのうちの少なくとも１回が前記温度条件を満たし
ていれば良い。
【００１２】請求項４記載の発明は、請求項２記載の発
明の電極の製造方法であり、請求項１に記載された銅合
金にC 、B 、N が微量添加された以外は請求項３と同じ
構成で、作用効果も同じである。
明の電極の製造方法であり、請求項１に記載された銅合
金にC 、B 、N が微量添加された以外は請求項３と同じ
構成で、作用効果も同じである。
【００１３】本発明の電極は、特にAlまたはAl合金をス
ポット溶接するのに適したものである。溶接の対象とな
るAl合金は、Alー Cu系、 Al-Mn系、 Al-Si系、 Al-Mg
系、Al-Mg-Cu系、Al-Mg-Si系、Al-Zn-Mg系、 Al-Zn-Mg-
Cu系等のAl合金である。本発明の電極は、当然ながら圧
延鋼板、亜鉛メッキ鋼板にも適用可能である。前記電極
を用いてその効果が発現されるスポット溶接機として
は、単相交流溶接機、単相整流溶接機、三相低周波溶接
機、三相整流式溶接機、インバータ溶接機、コンデンサ
ー式溶接機等がある。
ポット溶接するのに適したものである。溶接の対象とな
るAl合金は、Alー Cu系、 Al-Mn系、 Al-Si系、 Al-Mg
系、Al-Mg-Cu系、Al-Mg-Si系、Al-Zn-Mg系、 Al-Zn-Mg-
Cu系等のAl合金である。本発明の電極は、当然ながら圧
延鋼板、亜鉛メッキ鋼板にも適用可能である。前記電極
を用いてその効果が発現されるスポット溶接機として
は、単相交流溶接機、単相整流溶接機、三相低周波溶接
機、三相整流式溶接機、インバータ溶接機、コンデンサ
ー式溶接機等がある。
【００１４】
【実施例】以下に本発明を実施例により詳細に説明す
る。 （実施例１）表１に示す組成の合金を溶解し、直径200m
m,長さ600mm の円柱状ビレットに鋳造した。ここで C,
B,Nの添加はCr-C,Cr-B,Cr-N化合物の粉末を溶湯中に添
加する方法により行った。得られた鋳塊を下記の〜
に示すいずれかの方法により電極に加工した。 鋳塊を1000℃で１時間再熱し、これを直径60mmに熱間
押出し、次いで直径56mmに外削した。次に直径18mmまで
冷間で引抜加工を行い (断面減少率90%)、次いで 500℃
で２時間の時効処理を施し、次いで電極形状に据え込
み、これを外削して電極に仕上げた。 鋳塊を1000℃で５時間均質化処理し、これを直径180m
m に外削した。次に直径18mmまで冷間で引抜加工を行い
(断面減少率99%)、次いで 500℃で２時間の時効処理を
施し、その後電極形状に据え込み、これを外削して電極
に仕上げた。 鋳塊を1000℃で１時間再熱し、これを直径68mmに熱間
押出し、次いで直径64mmに外削した。次に直径56mmまで
冷間で引抜加工を行い (断面減少率23%)、次いで 500℃
で２時間の時効処理を施した後、もう一度直径18mmまで
冷間で引抜加工を行い (断面減少率90%)、次いで 380℃
で２時間の調質焼鈍を施し、その後電極形状に据え込
み、これを外削して電極に仕上げた。 鋳塊を1000℃で１時間再熱し、これを直径60mmに熱間
押出し、次いで直径56mmに外削した。次に直径25mmまで
冷間で引抜加工を行い (断面減少率80%)、次いで 500℃
で２時間の時効処理を施し、次いで直径18mmに外削し、
その後電極形状に据え込み、これを外削して電極に仕上
げた。 鋳塊を1000℃で１時間再熱し、これを直径60mmに熱間
押出し、次いで直径56mmに外削した。次に直径40mmまで
冷間で引抜加工を行い (断面減少率49%)、次いで 450℃
で２時間時効処理を施した後、もう一度直径18mmまで冷
間で引抜加工を行い (断面減少率80%)、次いで 450℃で
２時間の調質焼鈍を施し、その後電極形状に据え込み、
これを外削して電極に仕上げた。 鋳塊を1000℃で１時間再熱し、これを直径60mmに熱間
押出し、次いで直径56mmに外削した。次に直径18mmまで
冷間で引抜加工を行い (断面減少率90%)、次いで 650℃
で２時間の時効処理を施し、その後電極形状に据え込
み、これを外削して電極に仕上げた。 鋳塊を1000℃で１時間再熱し、これを直径60mmに熱間
押出し、次いで直径56mmに外削した。次に直径18mmまで
冷間で引抜加工を行い (断面減少率90%)、次いで 350℃
で２時間の時効処理を施し、その後電極形状に据え込
み、これを外削して電極に仕上げた。
る。 （実施例１）表１に示す組成の合金を溶解し、直径200m
m,長さ600mm の円柱状ビレットに鋳造した。ここで C,
B,Nの添加はCr-C,Cr-B,Cr-N化合物の粉末を溶湯中に添
加する方法により行った。得られた鋳塊を下記の〜
に示すいずれかの方法により電極に加工した。 鋳塊を1000℃で１時間再熱し、これを直径60mmに熱間
押出し、次いで直径56mmに外削した。次に直径18mmまで
冷間で引抜加工を行い (断面減少率90%)、次いで 500℃
で２時間の時効処理を施し、次いで電極形状に据え込
み、これを外削して電極に仕上げた。 鋳塊を1000℃で５時間均質化処理し、これを直径180m
m に外削した。次に直径18mmまで冷間で引抜加工を行い
(断面減少率99%)、次いで 500℃で２時間の時効処理を
施し、その後電極形状に据え込み、これを外削して電極
に仕上げた。 鋳塊を1000℃で１時間再熱し、これを直径68mmに熱間
押出し、次いで直径64mmに外削した。次に直径56mmまで
冷間で引抜加工を行い (断面減少率23%)、次いで 500℃
で２時間の時効処理を施した後、もう一度直径18mmまで
冷間で引抜加工を行い (断面減少率90%)、次いで 380℃
で２時間の調質焼鈍を施し、その後電極形状に据え込
み、これを外削して電極に仕上げた。 鋳塊を1000℃で１時間再熱し、これを直径60mmに熱間
押出し、次いで直径56mmに外削した。次に直径25mmまで
冷間で引抜加工を行い (断面減少率80%)、次いで 500℃
で２時間の時効処理を施し、次いで直径18mmに外削し、
その後電極形状に据え込み、これを外削して電極に仕上
げた。 鋳塊を1000℃で１時間再熱し、これを直径60mmに熱間
押出し、次いで直径56mmに外削した。次に直径40mmまで
冷間で引抜加工を行い (断面減少率49%)、次いで 450℃
で２時間時効処理を施した後、もう一度直径18mmまで冷
間で引抜加工を行い (断面減少率80%)、次いで 450℃で
２時間の調質焼鈍を施し、その後電極形状に据え込み、
これを外削して電極に仕上げた。 鋳塊を1000℃で１時間再熱し、これを直径60mmに熱間
押出し、次いで直径56mmに外削した。次に直径18mmまで
冷間で引抜加工を行い (断面減少率90%)、次いで 650℃
で２時間の時効処理を施し、その後電極形状に据え込
み、これを外削して電極に仕上げた。 鋳塊を1000℃で１時間再熱し、これを直径60mmに熱間
押出し、次いで直径56mmに外削した。次に直径18mmまで
冷間で引抜加工を行い (断面減少率90%)、次いで 350℃
で２時間の時効処理を施し、その後電極形状に据え込
み、これを外削して電極に仕上げた。
【００１５】得られた電極について (イ)導電率,(ロ)引張
強さ,(ハ)耐熱性,(ニ)電極寿命を調べた。結果を表１に示
す。表１には組成、工程（製造方法）、晶出Crの形状を
併記した。比較のためCrの添加量が本発明の規定外のも
のについても同様の調査を行った。 (イ)導電率はJISH0505に準じて測定した。 (ロ)引張強さはJISZ2241に準じて測定した。引張試験片
にはJISZ2201に従い４号試験片を用いた。 (ハ)耐熱性は 180〜400 ℃の温度範囲で２時間加熱した
時の強度が、加熱前の強度の 90%以上を示す最高加熱温
度で示した。 (ニ)電極寿命は厚さ1mm,幅30mm, 長さ200mm のAl合金板
(Al-Mg系、A5182P-O材)を酸洗して表面の酸化皮膜を除
去し、この合金板を２枚重ねてスポット溶接して調べ
た。スポット溶接機には単相整流式抵抗溶接機を用い
た。溶接条件は加圧力:300kgf,通電時間:5サイクル, 溶
接電流:25000±1000A(各電極での適正溶接電流値),溶接
ピッチ:30mm,打点速度:1点/2秒とした。電極寿命はスポ
ット溶接されたAl合金板の溶接部をピール試験治具で剥
して10点毎にナゲットの長径と短径をノギスで測定し、
その平均値ｐが 4ｔ×1/2 未満（但しｔは被溶接材の板
厚で1mm 、従ってｐは 4mm未満）になった時点、または
電極に割れまたは溶着が生じてその後の溶接ができなく
なった時点までの打点回数とした。スポット溶接するに
あたり、電極の晶出Crのファイバの長さ方向は、溶接す
るAl合金板の面に対し直角となる。
強さ,(ハ)耐熱性,(ニ)電極寿命を調べた。結果を表１に示
す。表１には組成、工程（製造方法）、晶出Crの形状を
併記した。比較のためCrの添加量が本発明の規定外のも
のについても同様の調査を行った。 (イ)導電率はJISH0505に準じて測定した。 (ロ)引張強さはJISZ2241に準じて測定した。引張試験片
にはJISZ2201に従い４号試験片を用いた。 (ハ)耐熱性は 180〜400 ℃の温度範囲で２時間加熱した
時の強度が、加熱前の強度の 90%以上を示す最高加熱温
度で示した。 (ニ)電極寿命は厚さ1mm,幅30mm, 長さ200mm のAl合金板
(Al-Mg系、A5182P-O材)を酸洗して表面の酸化皮膜を除
去し、この合金板を２枚重ねてスポット溶接して調べ
た。スポット溶接機には単相整流式抵抗溶接機を用い
た。溶接条件は加圧力:300kgf,通電時間:5サイクル, 溶
接電流:25000±1000A(各電極での適正溶接電流値),溶接
ピッチ:30mm,打点速度:1点/2秒とした。電極寿命はスポ
ット溶接されたAl合金板の溶接部をピール試験治具で剥
して10点毎にナゲットの長径と短径をノギスで測定し、
その平均値ｐが 4ｔ×1/2 未満（但しｔは被溶接材の板
厚で1mm 、従ってｐは 4mm未満）になった時点、または
電極に割れまたは溶着が生じてその後の溶接ができなく
なった時点までの打点回数とした。スポット溶接するに
あたり、電極の晶出Crのファイバの長さ方向は、溶接す
るAl合金板の面に対し直角となる。
【００１６】
【表１】
【００１７】表１より明らかなように、本発明例品 (N
o.1〜9)は電極寿命がいずれも５千打点以上で、従来品
(No.17) と比べて大幅に改善されている。これに対し、
比較例品のNo.10 は、晶出Crはファイバ状に伸長してい
るが、Cr量が少ないため、強度が低下した。そのため電
極寿命は、従来品よりは良いが、本発明例品に較べると
明らかに劣る。No.11 はCr量が多いため、冷間加工中に
割れが生じ正常に加工することができなくなり、製造を
中止した。No.12,13は冷間加工での断面減少率が 90%に
満たず、晶出Crがファイバ状に伸長せず、従って強度が
低くなり、電極寿命が低下した。No.14 は時効温度が高
く、一旦ファイバ状に伸長したCrが時効により球状化
し、そのため強度が低くなり、電極寿命が低下した。N
o.15 は逆に時効温度が低いため、固溶Crが十分に析出
せず、従って電極の導電率（放熱性）が低く、電極寿命
が低下した。No.16 は多量のB を含んでいるため、冷間
加工中に割れが生じ正常に加工することができなくな
り、製造を中止した。なお、Cr晶出物のファイバ状伸長
物の形状は、断面がほぼ円形のひも状で、その長さＬと
径Ｔとの比率Ｌ／Ｔの平均値(n＝20) は、No.1,2,5が
2.7〜3.0 、他のNo.3,4,6〜9 は 3.1〜4.5 であり、前
記比率は大きい程電極寿命が長いことが認められた。比
較例品のNo.12,13は 2.0〜2.5 程度であった。本発明例
品を用いて鋼板および亜鉛めっき鋼板をスポット溶接し
たが、電極寿命は約２万点の電極寿命が得られた。
o.1〜9)は電極寿命がいずれも５千打点以上で、従来品
(No.17) と比べて大幅に改善されている。これに対し、
比較例品のNo.10 は、晶出Crはファイバ状に伸長してい
るが、Cr量が少ないため、強度が低下した。そのため電
極寿命は、従来品よりは良いが、本発明例品に較べると
明らかに劣る。No.11 はCr量が多いため、冷間加工中に
割れが生じ正常に加工することができなくなり、製造を
中止した。No.12,13は冷間加工での断面減少率が 90%に
満たず、晶出Crがファイバ状に伸長せず、従って強度が
低くなり、電極寿命が低下した。No.14 は時効温度が高
く、一旦ファイバ状に伸長したCrが時効により球状化
し、そのため強度が低くなり、電極寿命が低下した。N
o.15 は逆に時効温度が低いため、固溶Crが十分に析出
せず、従って電極の導電率（放熱性）が低く、電極寿命
が低下した。No.16 は多量のB を含んでいるため、冷間
加工中に割れが生じ正常に加工することができなくな
り、製造を中止した。なお、Cr晶出物のファイバ状伸長
物の形状は、断面がほぼ円形のひも状で、その長さＬと
径Ｔとの比率Ｌ／Ｔの平均値(n＝20) は、No.1,2,5が
2.7〜3.0 、他のNo.3,4,6〜9 は 3.1〜4.5 であり、前
記比率は大きい程電極寿命が長いことが認められた。比
較例品のNo.12,13は 2.0〜2.5 程度であった。本発明例
品を用いて鋼板および亜鉛めっき鋼板をスポット溶接し
たが、電極寿命は約２万点の電極寿命が得られた。
【００１８】
【発明の効果】以上に述べたように、本発明のスポット
溶接用電極は、Crを10〜30wt% 含み、前記Crの晶出物は
Cuマトリックス中に押圧方向に伸長してファイバ状に分
散しており、引張強さが800N/mm2以上、導電率が 75%IA
CS以上である。従って従来材より飛躍的に高い電極寿命
でAlまたはAl合金をスポット溶接することができる。ま
た前記電極は条件を規定することにより容易に製造する
ことができる。依って工業上顕著な貢献を奏する。
溶接用電極は、Crを10〜30wt% 含み、前記Crの晶出物は
Cuマトリックス中に押圧方向に伸長してファイバ状に分
散しており、引張強さが800N/mm2以上、導電率が 75%IA
CS以上である。従って従来材より飛躍的に高い電極寿命
でAlまたはAl合金をスポット溶接することができる。ま
た前記電極は条件を規定することにより容易に製造する
ことができる。依って工業上顕著な貢献を奏する。
Claims (4)
- 【請求項１】 被溶接材を押圧し通電加熱して溶接する
スポット溶接用電極において、前記電極が、Crを10〜30
wt% 含み、残部がCuと不可避的不純物からなり、前記Cr
の晶出物がCuマトリックス中に押圧方向に伸長してファ
イバ状に分散しており、引張強さが800N/mm2以上、導電
率が 75%IACS以上であることを特徴とするスポット溶接
用電極。 - 【請求項２】 被溶接材を押圧し通電加熱してスポット
溶接する電極において、Crを10〜30wt% 含み、C 、B 、
N の中から選ばれる１種または２種以上を総計で 0.001
〜0.1wt%含み、残部Cuと不可避的不純物からなり、前記
電極のCuマトリックス中にCrの晶出物が押圧方向に伸長
してファイバ状に分散しており、引張強さが800N/mm2以
上、導電率が 75%IACS以上であることを特徴とするスポ
ット溶接用電極。 - 【請求項３】 Crを10〜30wt% 含み、残部がCuと不可避
的不純物からなる銅合金に熱間加工、溶体化処理、冷間
加工、および時効処理を施すスポット溶接用電極の製造
方法であって、前記冷間加工での断面減少率を 90%以上
とし、前記時効処理を 400〜600 ℃の温度範囲内で行う
ことを特徴とするスポット溶接用電極の製造方法。 - 【請求項４】 Crを10〜30wt% 含み、C 、B 、N の中か
ら選ばれる１種または２種以上を総計で 0.001〜0.1wt%
含み、残部がCuと不可避的不純物からなる銅合金に熱間
加工、溶体化処理、冷間加工、時効処理を施すスポット
溶接用電極の製造方法であって、前記冷間加工での断面
減少率を 90%以上とし、前記時効処理を 400〜600 ℃の
温度範囲内で行うことを特徴とするスポット溶接用電極
の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18936296A JP3535940B2 (ja) | 1996-07-18 | 1996-07-18 | スポット溶接用電極およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18936296A JP3535940B2 (ja) | 1996-07-18 | 1996-07-18 | スポット溶接用電極およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1029073A JPH1029073A (ja) | 1998-02-03 |
| JP3535940B2 true JP3535940B2 (ja) | 2004-06-07 |
Family
ID=16240060
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18936296A Expired - Fee Related JP3535940B2 (ja) | 1996-07-18 | 1996-07-18 | スポット溶接用電極およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3535940B2 (ja) |
-
1996
- 1996-07-18 JP JP18936296A patent/JP3535940B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH1029073A (ja) | 1998-02-03 |
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