JP3566643B2

JP3566643B2 - Welding wire

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Publication number: JP3566643B2
Application number: JP2000294998A
Authority: JP
Inventors: 泰之横田; 節西澤; 弘之清水
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2000-09-27
Filing date: 2000-09-27
Publication date: 2004-09-15
Anticipated expiration: 2020-09-27
Also published as: JP2002103083A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はソリッドワイヤ又はフラックス入りワイヤからなる溶接ワイヤに関し、特に、銅メッキ工程を使用することなく製造され、溶接時のスパッタ発生量が少なく送給ローラのグリップ性がよい溶接用ワイヤに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、最終製品において送給性及び防錆性等の向上を図るため、ソリッドワイヤ及びシームレスフラックス入りワイヤにおいて、伸線途中で銅メッキを施す方法がある。銅メッキは、それ自体が優れた固体潤滑剤として作用し、伸線性の向上にも寄与している。しかし、銅メッキ工程は、メッキ液の濃度管理並びに銅及び対電極の管理等の煩雑なライン管理が必要である。このため、銅メッキ工程はワイヤの製造コストを考慮すると、極めてコストの負担がかかる重荷な工程である。更に、この銅メッキ工程は作業雰囲気中に酸ミストを撒き散らし廃液処理及び産業廃棄物処理を伴うため、環境への配慮からも銅メッキ無しの溶接ワイヤの送給性等の特性向上が必要である。
【０００３】
一般に、アーク溶接用ワイヤの送給性を向上させる方法としては、ワイヤの表面に滑り性を有する潤滑剤を塗布する方法がある。ワイヤ表面に塗布する潤滑剤としては、特開平６−２８５６７８号公報及び特開平９−７０６８４号公報に開示されているように、ＭｏＳ_２、ＷＳ_２、ＰＴＦＥ、Ｃ、フッ化黒鉛又は金属石鹸がある。これらは全てワイヤの送給性を向上し、且つ送給を安定化させる目的で塗布されている。
【０００４】
また、スパッタ発生量を低減することを目的とし、特願２０００−０５０３４９号には、銅メッキ無しのアーク溶接用ワイヤにおいて、結晶性が良好な黒鉛をワイヤ表面又は表面直下に存在させる方法が提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平６−２８５６７８号公報及び特開平９−７０６８４号公報に記載の技術のように、送給抵抗を低減させることを目的として、ワイヤ表面に滑り性を有するＭｏＳ_２、ＷＳ_２、ＰＴＦＥ、Ｃ、フッ化黒鉛又は金属石鹸を塗布すると、給電チップ及びスプリングライナ内部での摩擦係数が低減すると共に、送給ローラでの滑りが発生しやすくなるため、逆にワイヤの送給性が悪化するという問題点がある。従って、給電チップ及びスプリングライナ内部での送給安定性及び送給ローラにおける滑り防止を両立させることはできないという問題点がある。
【０００６】
また、特願２０００−０５０３４９号においては、ワイヤ表面又は表面直下に結晶性が良好な黒鉛が存在していると、ワイヤ表面での滑り性は向上するが、スプリングライナ内部での摩擦抵抗を低減させる効果以上に送給ローラでの滑りが顕著となるため、逆に送給が不安定となってしまう。
【０００７】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、銅メッキを施さず、給電チップ及びスプリングライナ内部での送給性を損なうことなく、且つ送給ローラでのワイヤ滑りをなくし、ワイヤ送給性が安定した溶接用ワイヤを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る溶接用ワイヤは、銅メッキを施していないソリッドワイヤ又は銅メッキを施していないフラックス入りワイヤであって、ＣｕＫαを線源としたとき、黒鉛の（００２）回折線に相当するＸ線回折ピークの回折角２θが２４．０乃至２６．５゜の範囲にあり、前記Ｘ線回折ピークの半値幅が２．０゜以上である炭素が前記ワイヤの表面上及び／又は表面直下に存在することを特徴とする。なお、ワイヤの表面とは、ソリッドワイヤの場合はその線材の表面であり、フラックス入りワイヤの場合はシースの外周面である。
【０００９】
本発明においては、ワイヤ表面に炭素を塗布することによって、溶接中のスパッタの発生を低減することができる。しかしながら、炭素の中でも結晶性が良好な黒鉛を使用すると、極圧添加剤として過剰に作用する。即ち、供給チップ及びスプリングライナ内部での摩擦抵抗を低減する以上に送給ローラでの滑りが顕著となる。送給抵抗を低減し、同時に送給ローラでのグリップ性を向上させるためには、結晶性が良好な黒鉛と比較して結晶性が悪い炭素、即ち、黒鉛の（００２）回折線に相当する回折ピークの回折角２θが２４．０乃至２６．５゜の範囲内にあり、その回折ピークの半値幅が２．０゜以上である炭素を使用する。これにより、スパッタ発生量を低減し、ワイヤの送給を安定させることができる。
【００１０】
前記ワイヤの表面上及び／又は表面直下に、（００２）回折線のピーク位置から求めた面間隔ｄ_００２が０．３３５３ｎｍ乃至０．３３７２ｎｍである黒鉛が存在してもよい。なお、本発明の炭素及び黒鉛は、ワイヤ表面又は直下に粒及び油と混ざり合った状態で存在する。
【００１１】
また、前記炭素又は前記炭素及び黒鉛は、前記ワイヤの表面上及び／又は表面直下にワイヤ１０ｋｇ当たり０．０５乃至５ｇ存在することが好ましい。
【００１２】
更に、粒径が０．１乃至１０μｍのＭｏＳ_２が前記ワイヤの表面上及び／又は表面直下に前記ワイヤ１０ｋｇ当たり０．０１乃至１．０ｇ存在することが好ましい。粒径が０．１乃至１０μｍのＭｏＳ_２が炭素と共に存在することにより、炭素のみと比較して、送給性が向上するためスパッタ発生量低減の効果が増大する。
【００１３】
更にまた、植物油、動物油、鉱物油及び合成油からなる群から選択された少なくとも１種以上の油が総量で前記ワイヤの表面にワイヤ１０ｋｇ当たり０．２乃至３ｇ存在することが好ましい。適正量の油を存在させることにより、グリップ性を損なうことなく、ワイヤの軽荷重における送給性を向上させ、スパッタの発生量を低減させることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本願発明者等は、給電チップ及びスプリングライナにおける滑り性が高くワイヤ送給性が優れていると共に、送給ローラでの滑りを防止することを目的として、銅メッキ無しワイヤの表面近傍の付着物の作用効果を鋭意実験研究した。その結果、付着物の量、付着状態、並びに付着物の組成及び粒径を適正化し、炭素を銅メッキ無しワイヤの表面及び／又は表面直下に存在させることにより、送給ローラでのワイヤ滑りを防止すると共にスパッタを効果的に低減させることができることを見出した。また、本願発明者等は、ワイヤ送給性及び送給ローラでの滑り防止を改善するためには、銅メッキ無しワイヤ表面及び／又は表面直下に存在する炭素の量及び粒径と共にその結晶性が重要であることを見い出した。即ち、黒鉛の（００２）回折線に相当するＸ線回折ピークが２４．０乃至２６．５゜の範囲内にあり、ＣｕＫαを線源としたとき、その回折ピークの半値幅が２．０゜以上であることが必要である。
【００１５】
本発明では、このような結晶性が悪い炭素をワイヤ表面上及び／又はワイヤ表面直下に存在させることを特徴とする。ワイヤ表面の炭素は脱酸剤として作用して直接的にスパッタ発生量を低減する効果を有する。しかし、ワイヤ表面に炭素が存在しても送給性が悪いと、アークが不安定になり、スパッタ発生量が増大する。結晶性が悪い炭素がワイヤ表面上及び／又は表面直下に存在すると、送給ローラでのグリップを確保することができ、送給性が安定するため、間接的にスパッタ発生量を低減することができる。更に、炭素と共にＭｏＳ_２が存在すると、供給チップ及びスプリングライナでの滑り性を確保することができ、これによりワイヤ送給性が安定し、更にスパッタ発生量を低減することができる。なお、本発明の溶接ワイヤは、銅メッキを施していないソリッドワイヤ又は銅メッキを施していないフラックス入りワイヤであり、また、ワイヤの表面とは、ソリッドワイヤの場合はその線材の表面であり、フラックス入りワイヤの場合はシースの外周面である。
【００１６】
以下、本発明に係る溶接用ワイヤについて詳細に説明する。先ず、本発明の溶接用ワイヤの組成物、組成物の粒径及び組成物の量の限定理由について説明する。
【００１７】
ＣｕＫαを線源としたときに黒鉛の（００２）回折線に相当するＸ線回折ピークの回折角２θが２４．０乃至２６．５゜の範囲にあり、前記Ｘ線回折ピークの半値幅が２．０゜以上である炭素
ＣｕＫαを線源としたときに黒鉛の（００２）回折線に相当するＸ線回折ピークの回折角２θが２４．０乃至２６．５゜の範囲にある炭素をワイヤの表面上及び／又は表面直下に存在させると、給電チップ及びスプリングライナにおける滑り性が高く送給性が優れていると共に、送給ローラでの滑りを防止することができる。
【００１８】
また、ＣｕＫαを線源としたとき、黒鉛の（００２）回折線に相当するＸ線回折ピークの半値幅が２．０゜より小さい炭素、即ち結晶性が良好な炭素（以下、黒鉛という）をワイヤに塗布した場合、スプリングライナでの滑りは良好であるが、送給ローラで滑りが発生し、送給が不安定になる。従って、スパッタ発生量は増加してしまう。一方、ＣｕＫαを線源としたとき、黒鉛の（００２）回折線に相当するＸ線回折ピークの半値幅が２．０゜以上の炭素、即ち前記黒鉛より結晶性が悪い炭素をワイヤに塗布したものは、送給ローラでのグリップ性が良好で、送給が安定するため、スパッタ発生量が低減する。従って、黒鉛の（００２）回折線に相当するＸ線回折ピークの位置が２４．０乃至２６．５゜の範囲内にあり、その半値幅が２．０゜以上である炭素が最適である。これにより、送給ローラでのグリップ性が向上し、給電チップ及びスプリングライナ内部における送給量が安定するため、スパッタ発生量が減少する。
【００１９】
炭素がワイヤ表面に存在しているか否かはワイヤ表面を有機溶剤等で洗浄し、洗浄液をろ過することにより検知できる。そして、このろ液について、Ｘ線回折を行い、黒鉛の（００２）回折線に相当するＸ線回折ピークの回折角２θが２４．０乃至２６．５゜の範囲内にあり、ＣｕＫαを線源としたときの半値幅が２．０以上であるか否かを測定することにより、効果的に給電チップ及びスプリングライナ内部における滑り性を確保し、送給ローラでの滑りを防止できる炭素がワイヤ表面に存在しているか否かを区別することができる。
【００２０】
ワイヤの表面上及び／又は表面直下に（００２）回折線のピーク位置から求めた面間隔ｄ _００２が０．３３５３ｎｍ乃至０．３３７２ｎｍである黒鉛が存在する
上述のＣｕＫαを線源としたときに黒鉛の（００２）回折線に相当するＸ線回折ピークの回折角２θが２４．０乃至２６．５゜の範囲にあり、前記Ｘ線回折ピークの半値幅が２．０゜以上である炭素に対し、ワイヤの表面上及び／又は表面直下に（００２）回折線のピーク位置から求めた面間隔ｄ_００２が０．３３５３ｎｍ乃至０．３３７２ｎｍである結晶性がよい黒鉛が含まれていても同様の効果を奏する。そして、上述の炭素に結晶性がよい黒鉛が含まれているもの（以下、黒鉛含有炭素という）の場合においても、炭素と同様にＸ線回折により同定することができる。黒鉛含有炭素のＸ線回折を行うと、黒鉛が混合された炭素は、黒鉛以外の黒鉛より結晶性が悪い炭素による幅が広いブロードのピークと、結晶性がよい黒鉛による鋭いピークとが観測される。この２種類のＸ線回折ピークの線形分離を行い、幅が広いＸ線回折ピークの回折角２θが２４．０乃至２６．５゜の範囲内にあり、Ｘ線回折ピークの半値幅が２．０゜以上であり、また、幅が狭いＸ線回折ピーク位置から求めた面間隔ｄ_００２が０．３３５３乃至０．３３７２ｎｍであるか否かを測定する。この幅が狭いＸ線回折ピークは黒鉛によるもので、黒鉛のなかでもその面間隔ｄ_００２が０．３３５３乃至０．３３７２ｎｍである結晶性がよい黒鉛がスパッタ発生量低減の効果を有する。このように、Ｘ線回折により、炭素のＸ線回折ピークの位置、回折ピークの半値幅、面間隔等を測定することにより、黒鉛含有炭素がワイヤ表面に存在しているか否かを区別することができる。但し、この結晶性がよい黒鉛は黒鉛混合炭素の総質量に対して９０％以下とする。
【００２１】
炭素又は炭素及び黒鉛がワイヤ１０ｋｇ当たり０．０５乃至５ｇ存在する
ワイヤの表面上及び／又は表面直下に存在する炭素量がワイヤ１０ｋｇ当たり０．０５ｇ未満では、スパッタ発生量を低減する効果が少ない。一方、ワイヤの表面上及び／又はワイヤ表面直下に存在する炭素量が５ｇより多いと、溶滴の脱離が阻害され、アークが不安定になるため、逆にスパッタを増加させると共に、溶接金属中のＣの質量％が０．０５質量％程度増加し、溶接金属の強度設計値を変化させるという不具合が生じる場合がある。従って、５ｇワイヤの表面上及び／又はワイヤ表面直下に存在する炭素量はワイヤ１０ｋｇ当たり０．０５乃至５ｇとすることが好ましい。なお、この炭素量とは、結晶性がよい黒鉛を含む場合は、この炭素及び黒鉛の総量である。
【００２２】
また、本願発明者等は炭素のワイヤ表面への付着状態としては、炭素はワイヤの表面及び表面直下であってよく、ワイヤの表面近傍に存在していればよいことを知見した。即ち、例えば、伸線潤滑剤として炭素、又は炭素と他の潤滑剤である例えば金属石鹸、ワックス、油脂、グリース及び水等とを混合して使用し、伸線工程でワイヤ表面の凹部に埋め込んだものと、表面直下に埋め込まれ伸線工程で表面が薄い銅皮で覆われているものとではスパッタを低減させる効果に差はなかった。これは、ワイヤ表面近傍に炭素又は黒鉛含有炭素が残留すればよく、従って、炭素を最終製品径で粉体塗布しても、水分散布しても、又は油分散液して塗布してもスパッタを低減することができることを意味する。必要に応じて、ワイヤ表面に固着させるのり材を炭素と一緒に塗布してもよい。
【００２３】
粒径０．１乃至１０μｍのＭｏＳ _２がワイヤの表面上及び／又は表面直下にワイヤ１０ｋｇ当たり０．０１乃至１．０ｇ存在する
本願発明者等は、黒鉛と同様にして銅メッキ無しのワイヤのスパッタ発生量とＭｏＳ_２の粒径及び付着量に関しても実験研究したところ、ＭｏＳ_２がワイヤ表面近傍に存在することにより、スプリングライナ及び給電チップでの送給性が安定し、この結果、ワイヤのスパッタ発生量が低減することを見い出した。このＭｏＳ_２の存在位置は、炭素と同様にワイヤ表面近傍にあればよい。ＭｏＳ_２は炭素と共にワイヤ表面近傍に存在すると、スパッタ発生量低減効果が炭素のみの場合と比較して飛躍的に向上する。更に、本願発明者等が鋭意研究した結果、炭素と共に存在するＭｏＳ_２の粒径が０．１乃至１０μｍ、ＭｏＳ_２の付着量がワイヤ１０ｋｇ当たり０．１乃至１ｇであると、スパッタ発生量が著しく減少することを知見した。ＭｏＳ_２の粒径が０．１乃至１０μｍであると、ＭｏＳ_２のワイヤの表面への付着性が良好になる。また、ＭｏＳ_２の粒径が０．１μｍ未満又は１０μｍを超えるとＭｏＳ_２のワイヤ表面への付着性が悪くなり、スパッタ発生量の低減効果が小さくなる。従って、粒径が０．１乃至１０μｍであるＭｏＳ_２がワイヤ１０ｋｇ当たり０．０１乃至１ｇ存在することが好ましい。
【００２４】
更に、銅メッキを有しないワイヤのスパッタ発生量とワイヤ表面の油量との関係については、炭素及びＭｏＳ_２が適正量塗布されたワイヤに油をワイヤ１０ｋｇ当たり０．２乃至３ｇ塗布すると、更にスパッタ量が低減する。この油としては、植物油、動物油、鉱物油及び合成油からなる群から選択された少なくとも１種以上の油を含有していればよい。
【００２５】
次に、本発明におけるワイヤの表面に存在する炭素の結晶性の分析方法並びに黒鉛、ＭｏＳ_２及び油の量の測定方法について詳細に説明する。
【００２６】
以下、炭素量の測定方法について説明する。先ず、ワイヤを例えばエタノール、アセトン又は石油エーテル等有機溶媒で洗浄する。この洗浄液をガラスフィルタで濾過した後、このガラスフィルタを乾燥する。そして、ガラスフィルタに捕集された炭素量を測定する。この測定量を（ａ）とする。
【００２７】
一方、有機溶媒で洗浄した後のワイヤは、硝酸溶液（濃硝酸が１、水が２の割合で混合した水溶液）に１２０秒間浸漬し、ワイヤの表面のみを溶解し、溶液をガラスフィルタで濾過する。その後、このガラスフィルタを乾燥させる。そして、このままの状態のガラスフィルタにて捕集された炭素量を測定する。この測定量を（ｂ）とする。
【００２８】
上述の各工程で使用される各ガラスフィルタについて、測定前に炭素量を測定し、これをブランク値（ｃ１、ｃ２）とし、各測定値から差し引く。これにより、ワイヤの表面近傍に存在していた炭素のみの量が測定される。なお、溶解されたワイヤ中に固溶している炭素はフィルタには捕集されず、濾液に溶解する。即ち、ワイヤの表面に付着又はワイヤの表面直下に埋め込まれた遊離炭素のみがフィルタに捕集される。従って、ワイヤの表面に付着又は表面直下に埋め込まれた炭素の総量（Ｄ）は下記数式１により算出することができる。
【００２９】
【数１】
（Ｄ）＝（（ａ）＋（ｂ））−（（ｃ１）＋（ｃ２））
【００３０】
この炭素の総量（Ｄ）をワイヤの質量で除した値からワイヤ１０ｋｇ当たりの炭素の量を算出することができる。
【００３１】
次に、炭素の結晶性の測定方法について説明する。先ず、ＣｕＫα線を使用し、走査速度を０．２５°／分として粉末Ｘ線回折を行う。回折角度の補正は高純度のシリコンをメノウ製の乳鉢にて粉砕し、この粉末を黒鉛に１０乃至２０質量％添加し、シリコンの（１１１）回折ピークを使用して補正することができる。そして、上述したように、黒鉛の（００２）回折線に相当するＸ線回折ピークの回折角２θ、回折ピークの半値幅が２゜、また、必要によっては線形分離し、幅の狭い方のピークから面間隔を求めることにより結晶性を測定することができる。
【００３２】
Ｘ線回折の測定には、黒鉛が０．０５乃至０．１ｇ程度必要である。この黒鉛はワイヤを１０ｋｇ程度上記方法で洗浄し、洗浄液で濾過することにより、捕集できる。
【００３３】
また、ワイヤ表面から炭素を捕集する別の方法としては、先ず、溶接で使用するスプリングライナを３ｍ程度準備し、このライナをアセトン等の有機溶媒で脱脂洗浄する。次に、このライナを８字に曲げ、ワイヤを連続的にこのライナ内を通過させる。このとき、スプリングライナ内部にはワイヤ表面から黒鉛が剥離し、堆積する。次に、この堆積物及びスプリングライナを有機溶媒で超音波洗浄し、洗浄液を濾過する。そして、ろ紙に残留した黒鉛を捕集すれば容易に０．１ｇ程度のワイヤ付着物を得ることができ、これをＸ線回折に供することができる。
【００３４】
図１乃至図５は横軸に回折角度をとり、縦軸に回折強度をとって、捕集された炭素のＸ線回折の測定結果を示す回折図である。図１及び図２は、結晶性が悪い炭素を測定したもの、図３及び図４は結晶性が良好な黒鉛を測定したもの、図５は結晶性が悪い炭素中に少量の結晶性が良好な黒鉛を混合したものについて測定したものを示す。なお、図１乃至図５において、縦軸は任意単位である。
【００３５】
図１及び図２において、黒鉛の（００２）に相当する回折ピークの半値幅が夫々６．９３７゜及び５．７０４゜であった。また、図３及び図４において、半値幅は夫々１．７７９゜及び０．４７０゜であった。更に、図５では幅が広い方のピークの半値幅が６．９３２゜、幅が狭い方のピークの面間隔ｄ_００２は、０．３４６８ｎｍであった。
【００３６】
図１及び図２に示すように、本発明の溶接ワイヤの表面上及び／又は表面直下に存在する炭素は、黒鉛の（００２）回折線に相当する回折ピークの回折角２θが２４．０乃至２６．５゜の範囲内にあって、半値幅が２゜以上のブロードのピークを示す。また、図３及び図４に示すように、回折ピークの半値幅が２゜未満で鋭いピークを有する結晶性がよい炭素（黒鉛）は極圧添加剤として過剰に作用し、ワイヤの供給チップ及びスプリングライナ内部における摩擦抵抗を低減する以上に送給ローラでの滑りを増大させてしまう。また、図５に示すように、結晶性が悪い炭素中にＸ線回折より明確なピークが観察できる程度の結晶性が良好な黒鉛が存在している場合は、チップ先端及びスプリングライナ内部での送給性を損なわず、送給ローラでの滑りを防止し、スパッタ発生量を低減させる効果を有する。なお、図１乃至図５に示す回折角２θが２８．５゜における回折ピークはＳｉの（１１１）の回折ピークである。
【００３７】
次に、ＭｏＳ_２の量の測定方法について説明する。先ず、ワイヤを有機溶媒（エタノール、アセトン及び石油エーテル等）で洗浄し、洗浄液をろ紙で濾過した後、ろ紙を乾燥させる。このろ紙を混合水溶液（硫酸（濃硫酸：水が１：１）が１、濃過塩素酸が１、濃硝酸が１の割合で混合した水溶液）によりろ紙とＭｏＳ_２とを分解（白煙処理）し、ＭｏＳ_２を溶解する。そして、原子吸光法によりＭｏを定量化する。この測定量を（ｅ）とする。有機溶媒で洗浄した後のワイヤを塩酸溶液（濃度が３５質量％の塩酸が１、水が１の割合で混合した水溶液）に浸漬して溶解し、ワイヤからＭｏＳ_２を遊離させる。そして、この溶液をろ紙で濾過した後、白煙処理によってＭｏＳ_２を溶解し、原子吸光法によってＭｏ量を定量化する。このＭｏ量を（ｆ）とする。ワイヤの表面に付着又は表面直下に埋め込まれたＭｏの総量（Ｇ）は下記数式２により算出することができる。
【００３８】
【数２】
（Ｇ）＝（ｅ）＋（ｆ）
【００３９】
そして、Ｍｏの総量（Ｇ）を、ＭｏＳ_２に換算し、ワイヤの質量で除した値からワイヤ１０ｋｇ当たりのＭｏＳ_２の量を算出することができる。
【００４０】
次に、ＭｏＳ_２の粒径の測定方法について説明する。ＭｏＳ_２の粒径については、上述の如く、ワイヤを有機溶媒で洗浄し、洗浄液をろ紙で濾過した後、ろ紙を乾燥させる。この後、走査型電子顕微鏡でＭｏＳ_２の結晶粒を観察し、その粒径を測定する。
【００４１】
一方、ワイヤの表面直下に埋め込まれたＭｏＳ_２の粒径については、上述の如く、ワイヤを有機溶媒（エタノール、アセトン及び石油エーテル等）で洗浄し、その後、ワイヤを塩酸溶液（塩酸が１、水が１の割合で混合した水溶液）に浸漬して溶解し、ワイヤからＭｏＳ_２を遊離させる。そして、濾液をろ紙で濾過した後、ろ紙を乾燥させる。この後、走査型電子顕微鏡でＭｏＳ_２の結晶粒を観察し、その粒径を測定する。
【００４２】
油量の測定方法については、ワイヤの表面を四塩化炭素で洗浄した後、赤外線吸収法により油量を定量測定すればよい。
【００４３】
【実施例】
以下、本発明の範囲に入る溶接用ワイヤの実施例について、その特性を比較例と比較した結果について具体的に説明する。
【００４４】
ＪＩＳＺ３３１２のＹＧＷ１１に相当する銅メッキ無しソリッドワイヤ及びＪＩＳＺ３３１３のＹＦＷ−Ｃ５０ＤＭに相当する銅メッキ無しフラックス入りワイヤ（フラックス率：１３％）を使用し、供試材を作製した。炭素（黒鉛）及びＭｏＳ_２は伸線潤滑剤の中に混入して使用し、積極的にワイヤ表面に埋め込んだ。更に、最終製品径で炭素（黒鉛）及びＭｏＳ_２を油に分散させてワイヤの表面に塗布した。このようにして、直径１．２ｍｍである実施例及び比較例のワイヤを試作した。
【００４５】
このワイヤの表面及び表面直下に存在する黒鉛の面間隔、黒鉛の量（黒鉛塗布量）、ＭｏＳ_２の粒径、ＭｏＳ_２の塗布量及び油量を上述の測定方法により測定した。
【００４６】
また、溶接電流が３００Ａ、溶接電圧が３７Ｖ、ワイヤの突き出し長さが２５ｍｍ、溶接速度が３０ｃｍ／分の溶接条件でビードオンプレート溶接を行った。溶接の際に、溶接ビードの左右に飛散する全てのスパッタを銅製の容器で捕集し、１分間当たりに発生したスパッタ質量を測定した。ＪＩＳＺ３３１２のＹＧＷ１１に相当する銅メッキ無しソリッドワイヤについては下記表１及び表２に、ＪＩＳＺ３３１３のＹＦＷ−Ｃ５０ＤＭに相当する銅メッキ無しフラックス入りワイヤについては下記表３及び表４に示す。なお、表１乃至４に示す「Ｔｒ．」は、その量が微量であることを示す。
【００４７】
スリップ限界の測定は、図６に示す定量試験装置を使用して行った。図６（ａ）はスリップ限界の定量試験装置を示す模式図、図６（ｂ）は、送給ローラ部を拡大して示す模式図である。図６（ａ）及び（ｂ）に示すように、送給ローラ１にワイヤ２に対してワイヤ締め付け加重Ｆを加えた。先ず、送給ローラ１でのワイヤ締付け荷重Ｆをソリッドワイヤが１５６．８Ｎ、フラックス入りワイヤが９８Ｎの一定値とし、各ワイヤの送給抵抗値Ｒ_０を測定した。そして、送給抵抗Ｒを適当な方法で大きくしていった場合に、送給ローラ１とワイヤ２との接触部４で滑りが発生し始めたときの送給抵抗値をスリップ限界Ｒ_１として測定した。
【００４８】
【表１】

【００４９】
【表２】

【００５０】
【表３】

【００５１】
【表４】

【００５２】
上記表１及び表３に示すように、実施例Ｎｏ．１乃至１５及び２３乃至３４は、ワイヤの表面上及び／又は表面直下に存在する炭素の回折ピークの半値幅が２゜以上であったため、スパッタ発生量が小さく、送給抵抗値Ｒ_０はスプリングライナ内での滑り性を十分確保できる程度に小さい。更に、スリップ限界Ｒ_１が大きく、送給ローラでの滑りを十分防止することができた。
【００５３】
一方、上記表２に示すように、比較例Ｎｏ．１６は、炭素のＸ線回折ピークの半値幅が本発明の下限値未満であるため、スリップ限界Ｒ_１が小さくなり、スリップが発生して送給が不安定になったため、スパッタ発生量が増大した。比較例Ｎｏ．１７は、炭素のＸ線回折ピークの半値幅が本発明の下限値未満であり、更に、ＭｏＳ_２を塗布しなかったため、スパッタ発生量が更に増加した。比較例Ｎｏ．１８は、炭素のＸ線回折ピークの半値幅が本発明の下限値未満であり、更に炭素塗布量が本発明の好ましい範囲の上限を超えたため、スリップ限界Ｒ_１が小さくなり、送給が不安定になったため、スパッタ発生量が増大した。比較例Ｎｏ．１９は、炭素のＸ線回折ピークの半値幅が本発明の下限値未満であり、更に炭素塗布量が本発明の好ましい範囲の下限未満であり、更に油を塗布しなかったため、スリップ限界Ｒ_１が小さくなり、送給が不安定になったため、スパッタ発生量が増大した。比較例Ｎｏ．２０乃至２２は、炭素のＸ線回折ピークの半値幅が本発明の下限値未満であり、更に油量が本発明の好ましい範囲の上限を超えたため、初期抵抗Ｒ_０は小さいものの、スリップ限界Ｒ_１が小さくなり、スリップが発生して送給が不安定になったため、スパッタ発生量が増大した。
【００５４】
また、上記表４に示すように、比較例Ｎｏ．３５は、炭素のＸ線回折ピークの半値幅が本発明の下限値未満であるため、初期抵抗Ｒ_０は小さかったものの、スリップ限界Ｒ_１が小さくなり、スリップが発生して送給が不安定になったため、スパッタ発生量が増大した。比較例Ｎｏ．３６は、炭素のＸ線回折ピークの半値幅が本発明の下限値未満であり、更に、ＭｏＳ_２を塗布しなかったため、スリップ限界Ｒ_１が低下し、送給ローラでのグリップ並びに給電チップ及びスプリングライナにおける滑り性が確保できず、送給が不安定になったため、スパッタ発生量が増大した。比較例Ｎｏ．３７は、炭素のＸ線回折ピークの半値幅が本発明の下限値未満であり、その塗布量が本発明の好ましい範囲の上限を超えたため、初期抵抗Ｒ_０は小さいものの、スリップ限界Ｒ_１が小さくなり、スリップが発生して送給が不安定になったため、スパッタ発生量が増大した。比較例Ｎｏ．３８は、炭素のＸ線回折ピークの半値幅が本発明の下限値未満であり、油を塗布しなかったため、スリップ限界Ｒ_１が低下し、スリップが発生して送給が不安定になったため、スパッタ発生量が増大した。比較例Ｎｏ．３９及び４０は、炭素のＸ線回折ピークの半値幅が本発明の下限値未満であるため、スリップ限界Ｒ_１が小さくなり、スリップが発生して送給が不安定になったため、スパッタ発生量が増大した。
【００５５】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、ワイヤの表面上又は表面直下に存在する黒鉛の面間隔及びその量を適切に規定したので、銅メッキが表面に施されていないワイヤであっても、スパッタ発生量を低減し、給電チップ及びスプリングライナ内部の送給性を確保すると共に送給ローラでの滑りを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】横軸に回折角度をとり、縦軸に回折強度をとって、捕集された炭素の測定結果を示す回折図である。
【図２】横軸に回折角度をとり、縦軸に回折強度をとって、捕集された他の炭素の測定結果を示す回折図である。
【図３】横軸に回折角度をとり、縦軸に回折強度をとって、捕集された黒鉛の測定結果を示す回折図である。
【図４】横軸に回折角度をとり、縦軸に回折強度をとって、捕集された他の黒鉛の測定結果を示す回折図である。
【図５】横軸に回折角度をとり、縦軸に回折強度をとって、捕集された黒鉛含有炭素の測定結果を示す回折図である。
【図６】（ａ）はスリップ限界の定量試験装置を示す模式図、（ｂ）は送給ローラ部を拡大して示す模式図である。
【符号の説明】
１；送給ローラ
２；ワイヤ
３；スプリングライナ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a welding wire made of a solid wire or a flux-cored wire, and more particularly to a welding wire that is manufactured without using a copper plating process, generates a small amount of spatter during welding, and has a good gripping property of a feed roller.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, there is a method in which copper plating is performed on a solid wire or a seamless flux-cored wire in the middle of drawing in order to improve the feeding property and the rust prevention property of a final product. Copper plating itself acts as an excellent solid lubricant, and also contributes to improvement in drawability. However, the copper plating process requires complicated line management such as the management of the concentration of the plating solution and the management of copper and the counter electrode. For this reason, the copper plating process is a burdensome process in which the cost is extremely high considering the manufacturing cost of the wire. Furthermore, since this copper plating process involves the dispersion of acid mist in the working atmosphere and waste liquid treatment and industrial waste treatment, it is necessary to improve the characteristics such as the feedability of the welding wire without copper plating from the viewpoint of the environment. is there.
[0003]
In general, as a method of improving the feedability of an arc welding wire, there is a method of applying a lubricant having a slippery property to the surface of the wire. As disclosed in JP-A-6-285678 and JP-A-9-70684, a lubricant to be applied to the surface of the wire is MoS.₂, WS₂, PTFE, C, graphite fluoride or metal soap. These are all applied for the purpose of improving the wire feedability and stabilizing the feed.
[0004]
Also, for the purpose of reducing the amount of spatters, Japanese Patent Application No. 2000-050349 proposes a method in which graphite having good crystallinity is present on the wire surface or directly below the surface in an arc welding wire without copper plating. Have been.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 6-285678 and 9-70684, MoS having a slippery surface on a wire surface is used for the purpose of reducing feed resistance.₂, WS₂When PTFE, C, fluorinated graphite or metal soap is applied, the coefficient of friction inside the power supply tip and the spring liner is reduced, and slip on the feed roller is likely to occur. Is worse. Therefore, there is a problem that it is impossible to achieve both feeding stability inside the feeding tip and the spring liner and prevention of slippage of the feeding roller.
[0006]
Also, in Japanese Patent Application No. 2000-050349, if graphite having good crystallinity exists on or immediately below the surface of the wire, the slipperiness on the wire surface is improved, but the frictional resistance inside the spring liner is reduced. Since the slip on the feed roller becomes more remarkable than the effect of the feed, the feed becomes unstable.
[0007]
The present invention has been made in view of such a problem, and does not perform copper plating, does not impair the feedability inside the power supply tip and the spring liner, and eliminates wire slippage at the feed roller, An object of the present invention is to provide a welding wire having a stable feeding property.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The welding wire according to the present invention is a solid wire without copper plating or a flux-cored wire without copper plating. When CuKα is used as a radiation source, X corresponds to the (002) diffraction line of graphite. The carbon having the diffraction angle 2θ of the X-ray diffraction peak in the range of 24.0 to 26.5 ° and the half-width of the X-ray diffraction peak of 2.0 ° or more is formed on and / or immediately below the surface of the wire. It is characterized by being present. The surface of the wire is the surface of the wire in the case of a solid wire, and the outer peripheral surface of the sheath in the case of a flux-cored wire.
[0009]
In the present invention, the generation of spatter during welding can be reduced by applying carbon to the wire surface. However, when graphite having good crystallinity is used among carbons, it excessively acts as an extreme pressure additive. That is, the slip on the feed roller becomes more remarkable than the frictional resistance inside the feed tip and the spring liner is reduced. In order to reduce the feeding resistance and at the same time improve the gripping property of the feeding roller, the carbon has poor crystallinity compared to graphite having good crystallinity, that is, it corresponds to the (002) diffraction line of graphite. Carbon whose diffraction angle 2θ of the diffraction peak is in the range of 24.0 to 26.5 ° and whose half width of the diffraction peak is 2.0 ° or more is used. As a result, the amount of spatter generated can be reduced, and the feeding of the wire can be stabilized.
[0010]
On the surface of the wire and / or immediately below the surface, the spacing d obtained from the peak position of the (002) diffraction line₀₀₂May be 0.3353 nm to 0.3372 nm. Note that the carbon and graphite of the present invention are present in a state of being mixed with particles and oil on or directly below the wire.
[0011]
Preferably, the carbon or the carbon and graphite are present at 0.05 to 5 g per 10 kg of the wire on and / or immediately below the surface of the wire.
[0012]
Further, MoS having a particle size of 0.1 to 10 μm₂Is preferably present at 0.01 to 1.0 g per 10 kg of the wire on and / or immediately below the surface of the wire. MoS with a particle size of 0.1 to 10 μm₂Is present together with carbon, so that the feedability is improved as compared with carbon alone, and the effect of reducing the amount of spatter generation is increased.
[0013]
Furthermore, it is preferable that at least one or more oils selected from the group consisting of vegetable oils, animal oils, mineral oils and synthetic oils are present on the surface of the wire in a total amount of 0.2 to 3 g per 10 kg of the wire. By providing an appropriate amount of oil, it is possible to improve the feedability of the wire under a light load and to reduce the amount of spatter without impairing the grip.
[0014]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
In order to prevent slippage at the feed roller while preventing slippage at the feed roller, the inventors of the present invention have developed a method for preventing the slippage at the feed tip and the spring liner from improving the wire feedability. The effects and effects of are studied experimentally. As a result, the amount and state of the deposit, the composition and particle size of the deposit, and the presence of carbon on the surface of the copper-free wire and / or immediately below the surface can reduce the slippage of the wire on the feed roller. It has been found that prevention and spattering can be effectively reduced. In order to improve the wire feedability and the prevention of slippage at the feed roller, the inventors of the present application have proposed a method of controlling the crystallinity along with the amount and particle size of carbon present on the surface of the copper-free wire and / or immediately below the surface. Is important. That is, the X-ray diffraction peak corresponding to the (002) diffraction line of graphite is in the range of 24.0 to 26.5 °, and when CuKα is used as a radiation source, the half width of the diffraction peak is 2.0 °. It is necessary to be above.
[0015]
The present invention is characterized in that such poorly crystalline carbon is present on the wire surface and / or immediately below the wire surface. The carbon on the wire surface acts as a deoxidizing agent and has the effect of directly reducing the amount of spatter. However, even if carbon is present on the wire surface, if the feedability is poor, the arc becomes unstable, and the amount of spatter generated increases. If carbon with poor crystallinity exists on the wire surface and / or immediately below the surface, grip on the feed roller can be secured, and the feedability is stabilized, so that the amount of spatter generated can be reduced indirectly. it can. In addition, MoS with carbon₂Is present, it is possible to ensure the slipperiness of the supply tip and the spring liner, thereby stabilizing the wire feedability and further reducing the amount of spatter generated. The welding wire of the present invention is a solid wire not subjected to copper plating or a flux-cored wire not subjected to copper plating, and the surface of the wire is the surface of the wire in the case of a solid wire, In the case of a flux-cored wire, it is the outer peripheral surface of the sheath.
[0016]
Hereinafter, the welding wire according to the present invention will be described in detail. First, the composition of the welding wire of the present invention, the particle size of the composition, and the reason for limiting the amount of the composition will be described.
[0017]
When CuKα is used as the radiation source, the diffraction angle 2θ of the X-ray diffraction peak corresponding to the (002) diffraction line of graphite is in the range of 24.0 to 26.5 °, and the half-value width of the X-ray diffraction peak is 2 Carbon not less than 0%
When CuKα is used as a radiation source, carbon having a diffraction angle 2θ of an X-ray diffraction peak corresponding to the (002) diffraction line of graphite in the range of 24.0 to 26.5 ° is placed on and / or immediately below the surface of the wire. In this case, the power supply chip and the spring liner have high slipperiness and excellent feedability, and can prevent slippage at the feed roller.
[0018]
When CuKα is used as a radiation source, carbon having a half-width of an X-ray diffraction peak corresponding to the (002) diffraction line of graphite smaller than 2.0 °, that is, carbon having good crystallinity (hereinafter, referred to as graphite) is used. When applied to the wire, the sliding in the spring liner is good, but the sliding occurs in the feeding roller, and the feeding becomes unstable. Therefore, the amount of spatter generated increases. On the other hand, when CuKα was used as a radiation source, carbon having a half width of an X-ray diffraction peak corresponding to the (002) diffraction line of graphite of 2.0 ° or more, that is, carbon having lower crystallinity than the graphite, was applied to the wire. In this case, the gripping property with the feeding roller is good, and the feeding is stable, so that the amount of spatter is reduced. Accordingly, carbon whose X-ray diffraction peak position corresponding to the (002) diffraction line of graphite is in the range of 24.0 to 26.5 ° and whose half width is 2.0 ° or more is optimal. As a result, the gripping property of the feed roller is improved, and the feed amount inside the power supply tip and the spring liner is stabilized, so that the amount of spatter generated is reduced.
[0019]
Whether or not carbon is present on the wire surface can be detected by washing the wire surface with an organic solvent or the like and filtering the washing liquid. The filtrate was subjected to X-ray diffraction, the diffraction angle 2θ of the X-ray diffraction peak corresponding to the (002) diffraction line of graphite was in the range of 24.0 to 26.5 °, and CuKα was used as a source. By measuring whether the full width at half maximum is 2.0 or more, it is possible to effectively secure the slipperiness inside the power supply tip and the spring liner and prevent the wire from being slipped by the feed roller. It can be distinguished whether it is present on the surface or not.
[0020]
On the surface of the wire and / or immediately below the surface, the spacing d obtained from the peak position of the (002) diffraction line ₀₀₂ Exists between 0.3353 nm and 0.3372 nm.
The diffraction angle 2θ of the X-ray diffraction peak corresponding to the (002) diffraction line of graphite is in the range of 24.0 to 26.5 ° when the above-mentioned CuKα is used as the radiation source, and the half width of the X-ray diffraction peak is Is greater than or equal to 2.0 °, the plane spacing d determined from the peak position of the (002) diffraction line on and / or immediately below the surface of the wire₀₀₂The same effect can be obtained even if graphite having good crystallinity with a particle diameter of 0.3353 nm to 0.3372 nm is contained. In the case where the above-mentioned carbon contains graphite having good crystallinity (hereinafter referred to as graphite-containing carbon), it can be identified by X-ray diffraction in the same manner as carbon. When X-ray diffraction of graphite-containing carbon is carried out, in the case of carbon mixed with graphite, broad peaks due to carbon having lower crystallinity than graphite other than graphite and sharp peaks due to graphite having good crystallinity are observed. You. The two types of X-ray diffraction peaks are linearly separated, the broad X-ray diffraction peak has a diffraction angle 2θ in the range of 24.0 to 26.5 °, and the X-ray diffraction peak has a half width of 2. 0 ° or more, and the plane spacing d obtained from the narrow X-ray diffraction peak position₀₀₂Is measured between 0.3353 and 0.3372 nm. This narrow X-ray diffraction peak is due to graphite, and among graphite, its plane distance d₀₀₂Having good crystallinity with a particle diameter of 0.3353 to 0.3372 nm has an effect of reducing the amount of spatter generated. As described above, by measuring the position of the X-ray diffraction peak of carbon, the half width of the diffraction peak, the plane spacing, and the like by X-ray diffraction, it is possible to distinguish whether or not graphite-containing carbon is present on the wire surface. Can be. However, the graphite having good crystallinity is set to 90% or less with respect to the total mass of the graphite mixed carbon.
[0021]
Carbon or carbon and graphite are present in 0.05 to 5 g per 10 kg of wire
If the amount of carbon existing on and / or immediately below the surface of the wire is less than 0.05 g per 10 kg of the wire, the effect of reducing the amount of spatter generated is small. On the other hand, when the amount of carbon existing on the surface of the wire and / or immediately below the surface of the wire is more than 5 g, the detachment of the droplet is inhibited, and the arc becomes unstable. In some cases, the mass% of C in the metal may increase by about 0.05 mass%, thereby changing the strength design value of the weld metal. Therefore, the amount of carbon existing on the surface of the 5 g wire and / or immediately below the wire surface is preferably 0.05 to 5 g per 10 kg of the wire. In the case where graphite having good crystallinity is included, the carbon content is the total amount of carbon and graphite.
[0022]
In addition, the inventors of the present application have found that the state of attachment of carbon to the wire surface may be such that the carbon may be on the surface of the wire and directly below the surface, and may be present near the surface of the wire. That is, for example, carbon as a wire drawing lubricant, or a mixture of carbon and other lubricants such as metal soap, wax, oil, grease, water, etc., is used, and is embedded in a concave portion of the wire surface in the wire drawing process. There was no difference in the effect of reducing spatter between the case where the surface was covered with a thin copper skin in the wire drawing step and the case where the surface was covered with a thin copper skin in the wire drawing process. This is because the carbon or graphite-containing carbon only needs to remain in the vicinity of the wire surface. Therefore, even if the carbon is applied in the form of powder in the final product diameter, water-dispersed cloth, or oil-dispersed liquid, the carbon is sputtered. Can be reduced. If necessary, a glue material to be fixed to the wire surface may be applied together with the carbon.
[0023]
MoS with particle size of 0.1 to 10μm ₂ Is present on the surface of the wire and / or immediately below the surface in an amount of 0.01 to 1.0 g per 10 kg of the wire
The inventors of the present application have determined that the amount of spatter generated on a wire without copper plating and the MoS₂An experimental study on the particle size and adhesion amount of₂Was found near the surface of the wire, the feedability of the spring liner and the feed tip was stabilized, and as a result, the amount of spatter generated on the wire was reduced. This MoS₂May be located in the vicinity of the wire surface as in the case of carbon. MoS₂When carbon is present in the vicinity of the wire surface together with carbon, the effect of reducing the amount of spatter is dramatically improved as compared with the case where only carbon is used. Further, as a result of the inventor's earnest research, the MoS present together with carbon has been found.₂Particle size of 0.1-10 μm, MoS₂It has been found that when the amount of adhering is 0.1 to 1 g per 10 kg of wire, the amount of spatter generation is significantly reduced. MoS₂If the particle size of₂Has good adhesion to the surface of the wire. Also, MoS₂If the particle size of MoS is less than 0.1 μm or more than 10 μm, MoS₂The adhesion to the wire surface is deteriorated, and the effect of reducing the amount of spatter generated is reduced. Therefore, MoS having a particle size of 0.1 to 10 μm₂Is preferably present at 0.01 to 1 g per 10 kg of wire.
[0024]
Further, regarding the relationship between the amount of spatter generated on a wire having no copper plating and the amount of oil on the wire surface, carbon and MoS₂When 0.2 to 3 g of oil is applied per 10 kg of wire to a wire on which an appropriate amount of is applied, the amount of spatter is further reduced. The oil only needs to contain at least one or more oils selected from the group consisting of vegetable oils, animal oils, mineral oils and synthetic oils.
[0025]
Next, in the present invention, a method for analyzing the crystallinity of carbon present on the surface of a wire, graphite, MoS₂And a method for measuring the amount of oil will be described in detail.
[0026]
Hereinafter, a method for measuring the carbon content will be described. First, the wire is washed with an organic solvent such as ethanol, acetone or petroleum ether. After the washing solution is filtered through a glass filter, the glass filter is dried. Then, the amount of carbon collected by the glass filter is measured. This measured amount is defined as (a).
[0027]
On the other hand, the wire after washing with an organic solvent is immersed in a nitric acid solution (an aqueous solution in which concentrated nitric acid is mixed with water at a ratio of 1) for 120 seconds, only the surface of the wire is dissolved, and the solution is filtered through a glass filter. I do. Thereafter, the glass filter is dried. Then, the amount of carbon collected by the glass filter in this state is measured. This measured amount is defined as (b).
[0028]
For each glass filter used in each of the above-described steps, the carbon amount is measured before measurement, and this is set as a blank value (c1, c2) and subtracted from each measured value. Thereby, the amount of only carbon existing near the surface of the wire is measured. Note that carbon dissolved in the dissolved wire is not collected by the filter but is dissolved in the filtrate. That is, only the free carbon attached to the surface of the wire or embedded immediately below the surface of the wire is collected by the filter. Therefore, the total amount (D) of the carbon attached to the surface of the wire or embedded immediately below the surface can be calculated by the following equation (1).
[0029]
(Equation 1)
(D) = ((a) + (b))-((c1) + (c2))
[0030]
From the value obtained by dividing the total amount (D) of carbon by the mass of the wire, the amount of carbon per 10 kg of the wire can be calculated.
[0031]
Next, a method for measuring the crystallinity of carbon will be described. First, powder X-ray diffraction is performed using CuKα radiation at a scanning speed of 0.25 ° / min. The diffraction angle can be corrected by pulverizing high-purity silicon in an agate mortar, adding this powder to graphite in an amount of 10 to 20% by mass, and using the (111) diffraction peak of silicon. Then, as described above, the diffraction angle 2θ of the X-ray diffraction peak corresponding to the (002) diffraction line of graphite, the half-value width of the diffraction peak is 2 °, and if necessary, the peak is separated linearly and has a narrower width. The crystallinity can be measured by determining the interplanar spacing from.
[0032]
X-ray diffraction requires about 0.05 to 0.1 g of graphite. This graphite can be collected by washing the wire by about 10 kg by the above-described method and filtering with a washing liquid.
[0033]
Further, as another method of collecting carbon from the wire surface, first, a spring liner used for welding is prepared for about 3 m, and this liner is degreased and washed with an organic solvent such as acetone. Next, the liner is bent into a figure eight and the wire is passed continuously through the liner. At this time, graphite separates from the wire surface and accumulates inside the spring liner. Next, the deposit and the spring liner are ultrasonically cleaned with an organic solvent, and the cleaning liquid is filtered. Then, if the graphite remaining on the filter paper is collected, about 0.1 g of the wire deposit can be easily obtained, and this can be subjected to X-ray diffraction.
[0034]
1 to 5 are diffraction diagrams showing the measurement results of X-ray diffraction of the collected carbon, with the horizontal axis representing the diffraction angle and the vertical axis representing the diffraction intensity. 1 and 2 show the results of measurement of carbon with poor crystallinity, FIGS. 3 and 4 show the results of measurement of graphite with good crystallinity, and FIG. The following shows the results measured for a mixture of various graphites. 1 to 5, the vertical axis is an arbitrary unit.
[0035]
1 and 2, the half widths of the diffraction peak corresponding to (002) of graphite were 6.937 ° and 5.704 °, respectively. 3 and 4, the half widths were 1.779 ° and 0.470 °, respectively. Further, in FIG. 5, the half width of the broader peak is 6.932 °, and the plane spacing d of the narrower peak is₀₀₂Was 0.3468 nm.
[0036]
As shown in FIGS. 1 and 2, the carbon present on and / or immediately below the surface of the welding wire of the present invention has a diffraction angle 2θ of a diffraction peak corresponding to the (002) diffraction line of graphite of 24.0 to 24.0. It shows a broad peak within a range of 26.5 ° and a half width of 2 ° or more. As shown in FIGS. 3 and 4, carbon (graphite) having a sharp peak with a half width of the diffraction peak of less than 2 ° and having good crystallinity acts excessively as an extreme pressure additive, and the wire supply tip and The slip on the feed roller increases more than the frictional resistance inside the spring liner is reduced. Further, as shown in FIG. 5, when graphite having good crystallinity such that a clear peak can be observed by X-ray diffraction exists in carbon having poor crystallinity, the graphite at the tip of the tip and inside the spring liner may be used. This has the effect of preventing slippage on the feed roller and reducing the amount of spatter generated without impairing the feedability. The diffraction peak at a diffraction angle 2θ of 28.5 ° shown in FIGS. 1 to 5 is a (111) diffraction peak of Si.
[0037]
Next, MoS₂The method for measuring the amount of phenol is described. First, the wire is washed with an organic solvent (ethanol, acetone, petroleum ether, or the like), and the washing liquid is filtered with filter paper, and then the filter paper is dried. The filter paper was mixed with MoS by using a mixed aqueous solution (an aqueous solution in which sulfuric acid (concentrated sulfuric acid: water 1: 1), concentrated perchloric acid was mixed in a ratio of 1 and concentrated nitric acid in a ratio of 1).₂Is decomposed (white smoke treatment) and MoS₂Dissolve. Then, Mo is quantified by an atomic absorption method. This measured amount is defined as (e). The wire after washing with an organic solvent is immersed and dissolved in a hydrochloric acid solution (an aqueous solution in which hydrochloric acid having a concentration of 35% by mass is mixed with water at a ratio of 1), and MoS is removed from the wire.₂Is released. After filtering this solution through filter paper, MoS₂Is dissolved, and the amount of Mo is quantified by an atomic absorption method. This Mo amount is defined as (f). The total amount (G) of Mo attached to the surface of the wire or embedded immediately below the surface can be calculated by the following equation (2).
[0038]
(Equation 2)
(G) = (e) + (f)
[0039]
Then, the total amount (G) of Mo is calculated as MoS₂MoS per 10 kg of wire from the value divided by the mass of the wire₂Can be calculated.
[0040]
Next, MoS₂The method for measuring the particle size of the sample will be described. MoS₂As described above, the wire is washed with an organic solvent, the washing liquid is filtered with filter paper, and then the filter paper is dried. Thereafter, the scanning electron microscope was used to determine the MoS.₂Are observed and the particle size is measured.
[0041]
On the other hand, MoS embedded just below the surface of the wire₂As described above, the wire is washed with an organic solvent (such as ethanol, acetone and petroleum ether), and then the wire is immersed in a hydrochloric acid solution (an aqueous solution in which hydrochloric acid and water are mixed at a ratio of 1 and 1). To dissolve the MoS from the wire₂Is released. Then, after the filtrate is filtered with filter paper, the filter paper is dried. Thereafter, the scanning electron microscope was used to determine the MoS.₂Are observed and the particle size is measured.
[0042]
Regarding the method of measuring the amount of oil, after the surface of the wire is washed with carbon tetrachloride, the amount of oil may be quantitatively measured by an infrared absorption method.
[0043]
【Example】
Hereinafter, with respect to Examples of the welding wire falling within the scope of the present invention, the results of comparing the characteristics with those of Comparative Examples will be specifically described.
[0044]
A test material was manufactured using a solid wire without copper plating corresponding to YGW11 of JIS Z3312 and a flux-cored wire without copper plating (flux rate: 13%) corresponding to YFW-C50DM of JIS Z3313. Carbon (graphite) and MoS₂Was used by being mixed into a wire drawing lubricant and was actively embedded in the wire surface. In addition, carbon (graphite) and MoS₂Was dispersed in oil and applied to the surface of the wire. Thus, the wires of the example and the comparative example having a diameter of 1.2 mm were experimentally manufactured.
[0045]
The surface spacing of graphite existing on and under the surface of this wire, the amount of graphite (amount of graphite applied), MoS₂Particle size, MoS₂Was measured by the above-mentioned measuring method.
[0046]
Further, bead-on-plate welding was performed under the welding conditions of a welding current of 300 A, a welding voltage of 37 V, a protruding length of the wire of 25 mm, and a welding speed of 30 cm / min. At the time of welding, all spatters scattered to the left and right of the weld bead were collected by a copper container, and the spatter mass generated per minute was measured. Tables 1 and 2 below show solid wires without copper plating corresponding to YGW11 of JIS Z3312, and Tables 3 and 4 below show flux-cored wires without copper plating corresponding to YFW-C50DM of JIS Z3313. “Tr.” Shown in Tables 1 to 4 indicates that the amount is very small.
[0047]
The measurement of the slip limit was performed using a quantitative test device shown in FIG. FIG. 6A is a schematic diagram illustrating a quantitative test apparatus for a slip limit, and FIG. 6B is a schematic diagram illustrating an enlarged feed roller unit. As shown in FIGS. 6A and 6B, a wire tightening load F was applied to the wire 2 on the feed roller 1. First, the wire tightening load F on the feed roller 1 is set to a fixed value of 156.8N for a solid wire and 98N for a flux-cored wire, and the feed resistance value R of each wire is set.₀Was measured. When the feed resistance R is increased by an appropriate method, the feed resistance at the time when the contact portion 4 between the feed roller 1 and the wire 2 starts to slip is defined as the slip limit R.₁Was measured.
[0048]
[Table 1]

[0049]
[Table 2]

[0050]
[Table 3]

[0051]
[Table 4]

[0052]
As shown in Tables 1 and 3 above, Example No. In Nos. 1 to 15 and 23 to 34, since the half width of the diffraction peak of carbon existing on and / or immediately below the surface of the wire was 2 ° or more, the amount of spatters generated was small and the feed resistance R₀Is small enough to ensure sufficient slippage in the spring liner. Furthermore, the slip limit R₁And slippage at the feed roller could be sufficiently prevented.
[0053]
On the other hand, as shown in Table 2 above, Comparative Example No. No. 16, the half-width of the X-ray diffraction peak of carbon is less than the lower limit of the present invention, and the slip limit R₁Was reduced, the slip occurred and the feeding became unstable, and the amount of spatter generated increased. Comparative Example No. No. 17, the half width of the X-ray diffraction peak of carbon is less than the lower limit of the present invention, and furthermore, MoS₂Was not applied, so that the amount of spatters generated further increased. Comparative Example No. In No. 18, since the half width of the X-ray diffraction peak of carbon was less than the lower limit of the present invention and the carbon coating amount exceeded the upper limit of the preferred range of the present invention, the slip limit R₁And the feeding became unstable, and the amount of spatter generated increased. Comparative Example No. 19, the half width of the X-ray diffraction peak of carbon was less than the lower limit of the present invention, the carbon coating amount was less than the lower limit of the preferred range of the present invention, and no oil was applied.₁And the feeding became unstable, and the amount of spatter generated increased. Comparative Example No. In Nos. 20 to 22, the half-width of the X-ray diffraction peak of carbon was less than the lower limit of the present invention, and the oil amount exceeded the upper limit of the preferred range of the present invention.₀Is small, but the slip limit R₁Was reduced, the slip occurred and the feeding became unstable, and the amount of spatter generated increased.
[0054]
Further, as shown in Table 4 above, Comparative Example No. In the case of No. 35, since the half width of the X-ray diffraction peak of carbon is less than the lower limit of the present invention, the initial resistance R₀Was small, but the slip limit R₁Was reduced, the slip occurred and the feeding became unstable, and the amount of spatter generated increased. Comparative Example No. In No. 36, the half width of the X-ray diffraction peak of carbon was less than the lower limit of the present invention, and furthermore, MoS₂Was not applied, the slip limit R₁, The slip of the grip at the feeding roller and the feeding tip and the spring liner could not be secured, and the feeding became unstable, and the amount of spatter generated increased. Comparative Example No. 37, the half width of the X-ray diffraction peak of carbon was less than the lower limit of the present invention, and the coating amount exceeded the upper limit of the preferred range of the present invention.₀Is small, but the slip limit R₁Was reduced, the slip occurred and the feeding became unstable, and the amount of spatter generated increased. Comparative Example No. No. 38 indicates that the half width of the X-ray diffraction peak of carbon was less than the lower limit of the present invention and no oil was applied,₁Was reduced, slip occurred and the feeding became unstable, and the amount of spatter generated increased. Comparative Example No. 39 and 40 have the slip limit R because the half width of the X-ray diffraction peak of carbon is less than the lower limit of the present invention.₁Was reduced, the slip occurred and the feeding became unstable, and the amount of spatter generated increased.
[0055]
【The invention's effect】
As described in detail above, according to the present invention, since the surface spacing and the amount of graphite present on or immediately below the surface of the wire are appropriately defined, even a wire whose surface is not subjected to copper plating is used. In addition, it is possible to reduce the amount of spatter generated, secure the feeding property inside the power supply tip and the spring liner, and prevent slippage at the feeding roller.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diffraction diagram showing the measurement results of trapped carbon, with the horizontal axis representing the diffraction angle and the vertical axis representing the diffraction intensity.
FIG. 2 is a diffraction diagram showing the measurement results of other trapped carbons, with the horizontal axis representing the diffraction angle and the vertical axis representing the diffraction intensity.
FIG. 3 is a diffractogram showing the measurement results of collected graphite, with the horizontal axis representing the diffraction angle and the vertical axis representing the diffraction intensity.
FIG. 4 is a diffraction diagram showing the measurement results of other collected graphite, with the horizontal axis representing the diffraction angle and the vertical axis representing the diffraction intensity.
FIG. 5 is a diffraction diagram showing the measurement results of the collected graphite-containing carbon, with the horizontal axis representing the diffraction angle and the vertical axis representing the diffraction intensity.
FIG. 6A is a schematic diagram illustrating a quantitative test apparatus for a slip limit, and FIG. 6B is a schematic diagram illustrating an enlarged feed roller unit.
[Explanation of symbols]
1: feed roller
2: Wire
3: Spring liner

Claims

銅メッキを施していないソリッドワイヤ又は銅メッキを施していないフラックス入りワイヤであって、ＣｕＫαを線源としたとき、黒鉛の（００２）回折線に相当するＸ線回折ピークの回折角２θが２４．０乃至２６．５゜の範囲にあり、前記Ｘ線回折ピークの半値幅が２．０゜以上である炭素が前記ワイヤの表面上及び／又は表面直下に存在することを特徴とする溶接用ワイヤ。When a solid wire without copper plating or a flux-cored wire without copper plating and CuKα is used as a radiation source, the diffraction angle 2θ of the X-ray diffraction peak corresponding to the (002) diffraction line of graphite is 24. 0.0 to 26.5 °, and carbon having a half-width of the X-ray diffraction peak of 2.0 ° or more is present on and / or immediately below the surface of the wire. Wire.

前記ワイヤの表面上及び／又は表面直下に、（００２）回折線のピーク位置から求めた面間隔ｄ_００２が０．３３５３ｎｍ乃至０．３３７２ｎｍである黒鉛が存在することを特徴とする請求項１に記載の溶接用ワイヤ。The graphite having a plane distance d ₀₀₂ of 0.3353 nm to 0.3372 nm obtained from a peak position of a (002) diffraction line is present on and / or immediately below the surface of the wire. The welding wire as described.

前記炭素又は前記炭素及び黒鉛は、前記ワイヤの表面上及び／又は表面直下にワイヤ１０ｋｇ当たり０．０５乃至５ｇ存在することを特徴とする請求項１又は２に記載の溶接用ワイヤ。3. The welding wire according to claim 1, wherein the carbon or the carbon and graphite are present on the surface of the wire and / or immediately below the surface in an amount of 0.05 to 5 g per 10 kg of the wire. 4.

粒径が０．１乃至１０μｍのＭｏＳ_２が前記ワイヤの表面上及び／又は表面直下に前記ワイヤ１０ｋｇ当たり０．０１乃至１．０ｇ存在することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の溶接用ワイヤ。4. The method according to claim 1, wherein MoS ₂ having a particle size of 0.1 to 10 μm is present on the surface of the wire and / or immediately below the surface in an amount of 0.01 to 1.0 g per 10 kg of the wire. Item 8. The welding wire according to Item.

植物油、動物油、鉱物油及び合成油からなる群から選択された少なくとも１種以上の油が総量で前記ワイヤの表面にワイヤ１０ｋｇ当たり０．２乃至３ｇ存在することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の溶接用ワイヤ。5. The wire according to claim 1, wherein a total amount of at least one oil selected from the group consisting of vegetable oil, animal oil, mineral oil and synthetic oil is 0.2 to 3 g per 10 kg of the wire on the surface of the wire. The welding wire according to any one of the above.