JPH06304780A

JPH06304780A - 溶接用アルミワイヤー

Info

Publication number: JPH06304780A
Application number: JP9804893A
Authority: JP
Inventors: Kenji Hida; 健司肥田; Michio Take; 道男武
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 1993-04-23
Filing date: 1993-04-23
Publication date: 1994-11-01

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明の目的はアルミニウム材表層部を硬化
肉盛りした際に、ブローホールの発生が極めて少ない新
規な溶接アルミワイヤーを提供するものである。【構成】本発明はアルミニウム材表層部に溶接され
て、その表面を合金化して強化するための溶接用アルミ
ワイヤー１において、溶融によってアルミニウムと金属
化合物を形成する金属粉４中に、ナトリウム５〜１０
％，カリウム４０〜４５％，酸素５％以下，硫黄５％以
下，フッ素５〜１０％，塩素３５〜４０％の成分量から
なるフラックス５を０．１〜８ｗｔ％の範囲で配合した
充填材３を形成し、この充填材３をアルミニウムチュー
ブ２内に充填収容してなることを特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はアルミニウム材表層部に
溶接されて、その表面を合金化して強化するための溶接
用アルミワイヤーの改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、アルミニウム材表層部の強化方法
としてはその表層部にＴＩＧ溶接やＭＩＧ溶接等のイン
ナートガスアーク溶接によってアルミ合金からなる溶加
材を硬化肉盛り溶接する方法が知られている。このＴＩ
Ｇ溶接やＭＩＧ溶接等のインナートガスアーク溶接は周
知の通り、溶接する際に、不活性ガスで溶融部をシール
ドして酸化などを起こさないようにしながら溶接棒ある
は溶接ワイヤ等の溶加材を溶接して合金化する方法であ
り、他のアーク溶接あるいはガス溶接に比べて延性、強
さ、気密性、耐蝕性等が遥かに優れていることから、ア
ルミニウム材表層部の強化方法として最も一般的であ
る。

【０００３】また、最近では、このアルミニウム材表層
部の溶接方法として、特に合金化による付加価値のアッ
プが試みられている。例えば、このＴＩＧ溶接方法では
溶加棒の成分を自由に変化させたり、一方のＭＩＧ溶接
方法では、アルミ心線の周囲に銅等を被覆したいわゆる
メタルコアードワイヤと呼ばれる複数の金属からなる溶
接ワイヤを用いて、その溶接部を合金化している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ＴＩＧ溶接
方法では溶加棒の成分を自由に変化させることで自由な
成分が得られるが、周知のようにＴＩＧ溶接方法は作業
性が悪く、また合金化した溶加棒の製造はコストが高く
なるといった欠点を有している。一方、ＭＩＧ溶接の場
合では、作業性は良いが、合金をワイヤ状にするには困
難であるため、これ以外の成分に変更したい場合やその
成分比を変更したい場合等には自由度が小さい欠点があ
る。そのため、ＭＩＧ溶接用の溶接ワイヤーとして、チ
ューブ状のアルミを外皮とし、その内部に金属粉を充填
させることで成分の自由度を高めた溶接ワイヤーが提案
されているが、このような構成の溶接ワイヤーでは内部
の粉末間に空気が存在することになるため、溶接した際
に、この空気が溶融肉盛り部内に入り込んで多量のブロ
ーホールが発生してしまうことがあり、これによって肉
盛り部が脆くなるといった欠点があった。

【０００５】そこで、本発明はこの問題点を有効に解決
するために案出されたものであり、その目的はアルミニ
ウム材表層部を硬化肉盛りした際に、ブローホールの発
生が極めて少ない新規な溶接アルミワイヤーを提供する
ものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に第一の発明はアルミニウム材表層部に溶接されて、そ
の表面を合金化して強化するための溶接用アルミワイヤ
ーにおいて、溶融によってアルミニウムと金属化合物を
形成する金属粉中に、ナトリウム５〜１０％，カリウム
４０〜４５％，酸素５％以下，硫黄５％以下，フッ素５
〜１０％，塩素３５〜４０％の成分量からなるフラック
スを０．１〜８ｗｔ％の範囲で配合した充填材を形成
し、この充填材をアルミニウムチューブ内に充填収容し
てなるものであり、また、第二の発明は上記金属粉を母
粒子とし、該母粒子の周囲に上記フラックスを子粒子と
して付着させてマイクロカプセル化したものである。

【０００７】以下、本発明について補足説明をする。

【０００８】本発明に用いるフラックスはＫＣＩ，Ｎａ
Ｆの化合物の形で配合され、Ｏ，Ｓは不純物としてこの
数値内でなくてはならない。このＫＣＩ，ＮａＦはとも
にＡＩの鋳造用のフラックスとして一般に用いられるも
のであり、その働きは硬化肉盛りとなるアルミニウム合
金の表面に生成される酸化膜（Ａｌ₂Ｏ₃）のぬれ性を
改善し、表面張力を下げ、ガスの放出を容易にすること
によってブローホールの発生を低減するものである。ま
た、これらＫＣＩ，ＮａＦの他にもＮａＣＩ，ＫＦ等も
同様の効果を発揮する。

【０００９】また、このフラックスの混合量は金属粉に
対して０．１〜８ｗｔ％の範囲が望ましい。０．１ｗｔ
％以下では効果が現れず、８ｗｔ％以上ではアーク安定
性がなくなって溶接が困難となるからである。また、チ
ューブ内に充填収容される金属粉は、特に新たなものを
用いる必要はなく、従来用いられているものをそのまま
適用することができる。例えば、この金属粉は溶融によ
ってアルミニウム材のＡｌマトリックスに金属間化合物
として晶出して極めて硬度の高い合金化層を形成する役
割を果たす必要があることから、溶融によってＡｌとの
間で金属間化合物を形成するものであれば何でもよく、
一例としてＣｕ，Ｎｉ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｔｉ，Ｖ，Ｃｒ，
Ｚｒ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｈｆ，Ｔａ等の各金属元素が挙げら
れる。また、必ずしもこれら金属単体である必要はな
く、金属間化合物の形で供給し、溶融によってＡｌと反
応してＡｌ系の金属間化合物を形成するものでもよい。
また、この金属粉の粒径としては特に限定されるもので
はないが、通常ＭＩＧ溶接において用いられるアルミチ
ューブの外径が１．２〜２．４ｍｍ程度であること、ま
た、充填密度が高ければ空気層が少なくなることなどか
ら、その粒径はできるだけ小さく設定することが好まし
い。一方、フラックスも均一分散させるため、あるいは
これを子粒子として金属粉の周囲に付着させることか
ら、さらに小さく設定する必要がある。

【００１０】また、本発明は金属粉末を用いた溶接には
ブローホールが共通の問題になっており、これらにも応
用が可能である。一例としてＰＰＷ（Ｐｒａｚｍａ−Ｐ
ｏｗｄｅｒ−Ｗｅｌｄｅｉｎｇ）では硬化肉盛りを得る
ために供給される粉末をプラズマで溶かし、肉盛りを行
うが、この時に表面にフラックスを用いることによって
従来から問題になっているブローホールを低減すること
ができる。レーザー溶接では先ず金属粉末を溶射し、そ
の後表面をレーザーで溶融することにより、合金層を得
るが、この時にもブローホールが大きな問題が起きる。
この場合にもフラックスを粉末と混合することによって
ブローホールを低減することができる。

【００１１】

【作用】第一の発明によれば、金属粉と共にアルミニウ
ムチューブ内に充填収容されるフラックスが、溶接肉盛
りした際に、アルミニウム合金の表面に生成される酸化
膜（Ａｌ₂Ｏ₃）のぬれ性を改善し、溶融部の表面張力
を下げることになる。従って、溶融部内にガスが混入し
ても表面張力がひくいことからこれが容易に放出される
ことになり、溶接肉盛り部においてブローホールの発生
が大巾に低減される。また、第二の発明では、金属粉を
母粒子としてその周囲にフラックスを子粒子として付着
させたものであるため、アルミニウムチューブ内にフラ
ックスが均一に分散されることになり、均一な性状の溶
接用アルミワイヤーが得られることになる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の一実施例を添付図面を参照し
ながら説明する。

【００１３】図１は本発明に係る溶接用アルミワイヤー
の一実施例を示したものである。図示するように、この
溶接用アルミワイヤー１は外径が１．２〜２．４ｍｍ程
度のアルミニウムチューブ２内に、金属粉及びフラック
スからなる充填材３を充填収容してなるものである。こ
の金属粉及びフラックスの成分は上述したようなものを
用い、従来の金属粉入り溶接ワイヤーの製法で容易に得
ることができる。また、図２は本発明に係る溶接用アル
ミワイヤーの他の実施例を示したものであり、金属粉を
母粒子４とし、その周囲にフラックスを子粒子５として
付着させたマイクロカプセル粉末６を充填材３として用
いたものであり、このマイクロカプセル粉末６も、静電
付着法、機械的衝撃法等の従来周知の製法で容易に得る
ことができる。

【００１４】（実施例１）Ｏ，Ｓなどの不純物を５％以
下含んだＫＣＩとＮａＦをそれぞれ８：１の割合で混合
したフラックスをＣｕ，Ｎｉ，Ｍｎ，Ｃｒからなる金属
粉中に８ｗｔ％の割合で配合した充填材を形成し、この
充填材を肉厚約０．５ｍｍのアルミニウムチューブ内に
充填収容して溶接用アルミワイヤーを形成した後、この
溶接用アルミワイヤーをＭＩＧ溶接機を用いてアルミニ
ウム母材表層部に自動肉盛り溶接を行った。

【００１５】（実施例２）Ｏ，Ｓなどの不純物を５％以
下含んだＫＣＩからなるフラックスをＣｕ，Ｎｉ，Ｍ
ｎ，Ｃｒからなる金属粉中に１ｗｔ％の割合で配合した
充填材を充填収容して溶接用アルミワイヤーを形成し、
これを実施例１と同様にＭＩＧ溶接機を用いてアルミニ
ウム母材表層部に自動肉盛り溶接を行った。

【００１６】（比較例）フラックスを混入していない金
属粉とアルミニウムチューブのみの溶接用アルミワイヤ
ーを用い、これをＭＩＧ溶接機を用いて上記実施例と同
様にアルミニウム母材表層部に自動肉盛り溶接を行っ
た。

【００１７】この結果、比較例では図３にも明らかなよ
うに、溶接肉盛り部には小さなブローホールと共に極め
て大きいブローホールが多数発生しているのがわかる。
これに対し、図４からも明らかなように、本発明に規定
された実施例１及び２では耐摩耗性は硬度等の特性に殆
ど影響しない程度の小さなブローホールが発生しただけ
であり、比較例のような大きいブローホールは全く発生
しないことがわかる。

【００１８】

【発明の効果】以上要するに本発明によれば、アルミニ
ウム材表層部を硬化肉盛りした際に、ブローホールの発
生を大巾に低減することができるため、極めて信頼性の
高い硬化肉盛りが達成できる等といった優れた効果を発
揮する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す拡大斜視図である。

【図２】本発明のマイクロカプセル粉末を示す概略図で
ある。

【図３】比較例の肉盛り溶接部を切断してその組織構造
を示す顕微鏡写真である。

【図４】実施例の肉盛り溶接部を切断してその組織構造
を示す顕微鏡写真である。

【符号の説明】

１溶接用アルミワイヤー２アルミニウムチューブ３充填材４母粒子（金属粉）５子粒子（フラックス）６マイクロカプセル粉末

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】アルミニウム材表層部に溶接されて、そ
の表面を合金化して強化するための溶接用アルミワイヤ
ーにおいて、溶融によってアルミニウムと金属化合物を
形成する金属粉中に、ナトリウム５〜１０％，カリウム
４０〜４５％，酸素５％以下，硫黄５％以下，フッ素５
〜１０％，塩素３５〜４０％の成分量からなるフラック
スを０．１〜８ｗｔ％の範囲で配合した充填材を形成
し、この充填材をアルミニウムチューブ内に充填収容し
てなることを特徴とする溶接用アルミワイヤー。
【請求項２】上記金属粉を母粒子とし、該母粒子の周
囲に上記フラックスを子粒子として付着させてマイクロ
カプセル化したことを特徴とする請求項１記載の溶接用
アルミワイヤー。