JPH05185247A - 抵抗溶接電極用材料 - Google Patents

抵抗溶接電極用材料

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JPH05185247A
JPH05185247A JP2317092A JP2317092A JPH05185247A JP H05185247 A JPH05185247 A JP H05185247A JP 2317092 A JP2317092 A JP 2317092A JP 2317092 A JP2317092 A JP 2317092A JP H05185247 A JPH05185247 A JP H05185247A
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JP
Japan
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electrode
copper alloy
rod
copper
diameter
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JP2317092A
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English (en)
Inventor
Masanori Ozaki
正則 尾崎
Hisao Orimo
尚夫 折茂
Tomiharu Okita
富晴 沖田
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Furukawa Aluminum Co Ltd
Furukawa Electric Co Ltd
Original Assignee
Furukawa Aluminum Co Ltd
Furukawa Electric Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 熱伝導性、導電性が良好で、高温強度、高温
耐熱性に優れた抵抗溶接電極用材料を提供し、電極の寿
命を飛躍的に向上する。 【構成】 Fe4.5〜20wt%を含有し、又は更にO
2 /Fe≦5の酸素を含有し、残部Cuと不可避的不純
物からなる高強度、導電性銅合金の棒状電極の外周部
を、内径/外径の比が0.4〜0.7となる銅又は銅合
金で被覆する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、抵抗溶接電極用材料に
関し、更に詳しくは自動車産業等で使用される表面処理
鋼板やアルミ合金板を点溶接する際の長寿命の電極用材
料に関するものである。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】亜鉛メ
ッキ鋼板やアルミ合金板の点溶接における電極の寿命低
下は、自動車生産において大きな問題であり、長寿命の
点溶接電極の開発が要望されている。この点溶接電極の
寿命を改善する手段として、電極材の導電性、熱伝導
率、軟化抵抗性等の特性向上が必要と考えられる。しか
しこれらの特性は相互に相反する関係にあるため、全て
の特性を備えた電極材を創製するのは困難である。また
亜鉛メッキ鋼板及びアルミ合金板の点溶接において、亜
鉛と銅及びアルミニウムと銅が反応して脆い合金層が形
成され、この合金層が剥離していく現象を生じる。この
ため、電極の消耗が進み、電極寿命が短くなるという問
題がクローズアップされている。
【0003】
【課題を解決するための手段】本発明はこれに鑑み種々
検討の結果、抵抗溶接電極として要求される熱伝導性、
導電性が良好で、高温強度、高温耐熱性に優れた長寿命
の抵抗溶接電極用材料を開発したものである。
【0004】即ち本発明材料の一つは、Fe4.5〜2
0wt%(以下wt%を%と略記)を含有し、残部Cuと不
可避的不純物からなる高強度導電性銅合金の棒状内部電
極の外周を、内径/外径の比が0.4〜0.7となる銅
又は銅合金外皮で被覆したことを特徴とするものであ
る。
【0005】また本発明材料の他の一つは、Fe4.5
〜20%、O2 /Fe≦5の酸素を含有し、残部Cuと
不可避的不純物からなる高強度導電性合金の棒状電極の
外周を、内径/外径の比が0.4〜0.7となる銅又は
銅合金外皮で被覆したことを特徴とするものである。
【0006】
【作用】本発明は、良好な耐熱性及び耐溶着性を有しつ
つ先端割れが改良された、打点寿命の長い抵抗溶接電極
材料を開発することにある。このため鋭意検討を進めた
結果、抵抗溶接に関与するのは内部電極の径であり、ま
た内部電極の割れを防止するためには外皮厚をコントロ
ールしなければならないことを知見した。
【0007】そこで本発明材料の一つは、Fe4.5〜
20%を含有し、残部Cuと不可避的不純物からなる高
強度導電性銅合金の棒状内部電極の外周を、内径/外径
の比が0.4〜0.7となる銅又は銅合金外皮で被覆し
たもので、内部電極はFe4.5〜20%を含有した銅
合金であり、FeがCuマトリックス中に晶出分散され
ていれば熱伝導性及び導電性を余り低下させずに高硬度
と高温耐熱性を持つことが可能である。本来Cu−Fe
合金のFe固溶限界量は4.0%で、それ以上添加して
も析出硬化に寄与しないものであるが、本発明者等はF
eを固溶限以上に添加し、Cuマトリックス中に晶出分
散させたFeが熱処理及び溶接熱により電極表面で酸化
することにより、表面に於てCu−Fe析出硬化型合金
マトリックス中にFe酸化物が分散した複合材料となっ
ているものである。このことにより、電極と被溶接材の
反応を防止し、溶接中に酸化物が脱離しても溶接熱で電
極表面のFeが酸化して再生機能を有することを見いだ
したものである。しかしてFeの添加量が4.5%未満
では析出硬化にだけ使用され、Fe酸化物形成量が微量
のため再生機能の効果が不十分となり、添加量が20%
を越えるとCu本来の熱伝導率と導電率を低下させる
【0008】本発明の他の一つは、Fe4.5〜20
%、O2 /Fe≦5の酸素を含有し、残部Cuと不可避
的不純物からなる高強度導電性銅合金の棒状内部電極の
外周を内径/外径の比が0.4〜0.7となる銅又は銅
合金外皮で被覆したもので、内部電極は、Fe4.5〜
20%、O2 /Fe≦5の酸素を含有したCu合金であ
り、FeがCuマトリックス中に晶出分散されていれば
熱伝導性及び導電性を余り低下させずに高硬度と高温耐
熱性を持つことが可能である。本来Cu−Fe合金のF
e固溶限界量は4.0%でそれ以上添加しても析出硬化
には寄与しないものであるが、本発明者等はFeを固溶
限以上に添加し、Cuマトリックス中に晶出分散させた
Feが熱処理及び溶接熱により電極表面で酸化し、表面
に於てCu−Fe析出硬化型合金マトリックス中にFe
酸化物が分散した複合材料となっているものである。こ
のことにより、電極と被溶接材の反応を防止し、溶接中
に酸化物が脱離しても溶接熱で電極表面のFeが酸化し
て再生機能を有することを見いだしたものである。しか
してFeの添加量が4.5%未満では析出硬化にだけ使
用され、Fe酸化物形成量が微量のため再生機能の効果
が不十分となり、添加量が20%を越えるとCu本来の
熱伝導率と導電率を低下させる。一方酸素含有量として
はO2 /Feが5を越えるとFe晶出物がすべて酸化物
となると共に、Cu母材及びCu−Fe析出物の酸化を
生じるため再生機能特性の劣化を生じる。
【0009】しかして溶接時の打点中に、電極先端部に
割れが発生することがあり、このため被溶接材に割れ模
様が転写されて、被溶接材の外観が損なわれてしまう問
題があった。このような割れが発生した電極を用いて
も、溶接上問題はないが、外観を良好にするためには、
電極の先端部を再研削して、割れた深さ分だけ除却する
必要がある。しかし工数が増えるだけでなく、電極その
ものの寿命が短くなってしまうために、耐割れ性及び打
点寿命にも優れたものにする必要がある。そこで種々検
討を進めた種々検討の結果、良好な耐熱性及び耐溶着性
を有しつつ先端割れのない打点寿命の長い抵抗溶接電極
とするためには、内部電極の径と外皮層の厚さをコント
ロールしなければならないことが判った。この結果、外
皮層に銅又は銅合金を用い、その内径/外径の比が0.
4〜0.7となるように被覆したものである。しかして
内径/外径の比が0.4未満では外皮層が被溶接材と接
触するため、外皮層と被溶接材の反応が進み、溶着が生
じたり、ナゲット形状が不安定となる。また0.7を越
えると熱伝導性の低下及び外皮層による内部電極の保護
効果が弱くなり、割れが発生し易くなる。
【0010】本発明電極の製造方法としては、内部電極
を溶製法により成形もしくは溶製して熱間押出をした
後、筒状の銅又は銅合金に挿入し、熱間押出し、引抜き
等により棒状に加工するか、或いは内部電極材料として
粉末体を用意し、これを筒状の銅又は銅合金に充填し、
HIP(熱間静水圧プレス)・熱間押出し・引抜き又は
熱間押出し・引抜きにより棒状に加工する。
【0011】
【実施例】以下本発明を実施例について説明する。表1
に示す内部電極組成の銅合金と外皮を用い、表1に示す
内径/外径比の電極を下記の方法により作製した。
【0012】本発明例1;溶製法で内部電極組成Cu−
4.5%Feのビレットを作成した後、外皮となる銅製
のパイプに挿入し、700℃で熱間押出しにより内径/
外径の比が0.55の直径16mmの棒状電極に加工し
た。
【0013】本発明例2;内部電極組成Cu−10%の
ビレットを用い、本発明例1と同様にして内径/外径の
比が0.55の直径16mmの棒状電極に加工した。
【0014】本発明例3;ガスアトマイズ法により作成
した内部電極組成Cu−15%Feの急冷凝固粉を、外
皮である銅製パイプに充填し、800℃でHIP処理し
た後700℃で熱間押出しにより、内径/外径の比が
0.55の直径16mmの棒状電極に加工した。
【0015】本発明例4;内部電極組成Cu−20%F
eの粉末を用い、本発明例3と同様にして、内径/外径
の比が0.55の直径16mmの棒状電極に加工した。
【0016】本発明例5;溶製法により酸素雰囲気下で
内部電極組成Cu−10%Fe−5%O2 のビレットを
作製し、外皮である銅製パイプに挿入し、700℃で熱
間押出しにより内径/外径の比が0.55の直径16mm
の棒状電極に加工した。
【0017】本発明例6;内部電極組成Cu−10%F
e−25%O2 のビレットを用い、本発明例5と同様に
して内径/外径の比が0.55の直径16mmの棒状電極
に加工した。
【0018】本発明例7;Cu−10%Fe粉末をアト
ライターで酸素雰囲気中で調整し、内部電極組成Cu−
10%Fe−45%O2 とし、外皮となる銅製パイプに
充填し、800℃でHIP処理した後700℃で熱間押
出しにより、内径/外径の比が0.55の直径16mmの
棒状電極に加工した。
【0019】本発明例8;溶製法で内部電極組成Cu−
10%Feのビレットを作成した後、外皮である銅製パ
イプに挿入し、700℃で熱間押出しにより内径/外径
の比が0.4の直径16mmの棒状電極に加工した。
【0020】本発明例9;本発明例8と同様にして、内
径/外径の比が0.7の直径16mmの棒状電極に加工し
た。
【0021】本発明例10;溶製法で内部電極組成Cu
−10%Feのビレットを作成した後、外皮であるCu
−0.8%Cr合金製パイプに挿入し、700℃で熱間
押出しにより内径/外径の比が0.55の直径16mmの
棒状電極に加工した。
【0022】比較例11;内部電極組成Cu−3%Fe
のビレットを用い、本発明例1と同様にして内径/外径
の比が0.55の直径16mmの棒状電極に加工した。
【0023】比較例12;内部電極組成Cu−25%F
eの粉末を用い、本発明例3と同様にして内径/外径の
比が0.55の直径16mmの棒状電極に加工した。
【0024】比較例13;内部電極組成Cu−10%F
e−60%O2 の粉末を用い、本発明例7と同様にして
内径/外径の比が0.55の直径16mmの棒状電極に加
工した。
【0025】比較例14;本発明例8と同様にして、内
径/外径の比が0.3の直径16mmの棒状電極に加工し
た。
【0026】比較例15;本発明例8と同様にして、内
径/外径の比が0.3の直径16mmの棒状電極に加工し
た。
【0027】上記電極を用いて、板厚0.8mmの亜鉛メ
ッキ鋼板と板厚1.0mmのアルミ合金板(JIS505
2(Al−2.5%Mg−0.25%Cr合金))の連
続スポット溶接を行い、その寿命を調べた。その結果を
表1に併記した。溶接条件としては、亜鉛メッキ鋼板に
ついては、溶接電流12500A、加圧力200kg、通
電時間5サイクルとし、アルミ合金については溶接電流
20000A、加圧力200kg、通電時間5サイクルと
した。また寿命の評価はナゲット径を測定し、直径4.
5mm以下となる時点を寿命とした。
【0028】
【表1】
【0029】表1から明らかなように、本発明例におけ
る電極は、亜鉛メッキ鋼板について寿命(打点数)50
00〜6500を示し、アルミニウム合金板について寿
命(打点数)は4000〜5500を示し、抵抗溶接電
極として著しく優れていることが判る。これに対し内部
電極組成又は内径/外径の比が本発明の条件より外れる
ものは亜鉛メッキ鋼板及びアルミ合金板の何れに対して
も寿命(打点数)が劣る。尚表1において比較例15の
割れは、内部電極表面の割れを示す。
【0030】
【発明の効果】このように本発明によれば、熱伝導性、
導電性が良好で、高温強度、高温耐熱性に優れ、電極の
寿命を著しく向上できる等工業上顕著な効果を奏するも
のである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 沖田 富晴 東京都千代田区丸の内2丁目6番1号 古 河アルミニウム工業株式会社内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 Fe4.5〜20wt%を含有し、残部C
    uと不可避的不純物からなる高強度導電性銅合金の棒状
    内部電極の外周を内径/外径の比が0.4〜0.7とな
    る銅又は銅合金外皮で被覆したことを特徴とする抵抗溶
    接電極用材料。
  2. 【請求項2】 Fe4.5〜20wt%、O2 /Fe≦5
    の酸素を含有し、残部Cuと不可避的不純物からなる高
    強度導電性銅合金の棒状内部電極の外周を、内径/外径
    の比が0.4〜0.7となる銅又は銅合金外皮で被覆し
    たことを特徴とする抵抗溶接電極用材料。
JP2317092A 1992-01-13 1992-01-13 抵抗溶接電極用材料 Pending JPH05185247A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004108979A1 (ja) * 2003-06-02 2004-12-16 Shincron Co., Ltd. 薄膜形成装置及び薄膜形成方法

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004108979A1 (ja) * 2003-06-02 2004-12-16 Shincron Co., Ltd. 薄膜形成装置及び薄膜形成方法

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