JPH08267278A

JPH08267278A - 溶接材料用アルカリガラス

Info

Publication number: JPH08267278A
Application number: JP7347195A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiko Ito; 和彦伊藤; Norio Seike; 規生政家
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1995-03-30
Filing date: 1995-03-30
Publication date: 1996-10-15

Abstract

(57)【要約】【目的】溶接時においてフラックスを均一に供給する
ことができ、低電流域においてもアークを安定的に発生
して、ピット、ブローホール又は低温割れ等の溶接欠陥
を防止することができる耐吸湿性が優れた溶接材料用ア
ルカリガラスを提供する。【構成】溶接材料用アルカリガラスは、ＳｉＯ₂：６
０．０乃至８４．０重量％、Ｎａ₂Ｏ：５．０乃至１
０．０重量％、Ｋ₂Ｏ：２．０乃至４．０重量％及びＢ₂
Ｏ₃：５．０乃至１５．０重量％を含有する。サンプル
４をアルミナるつぼ３に入れ、加熱炉２において加熱
し、サンプル４の膨張及び収縮を５ｇの荷重を作用させ
た石英棒１により検出した軟化点を基に焼成処理の温度
を決定する。この温度で焼成処理を行い、粒度及び比表
面積を調整する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はフラックスに混合され、
アーク溶接時に使用される耐吸湿性が優れた溶接材料用
アルカリガラスに関する。

【０００２】

【従来の技術】通常、アーク溶接は、大電流を放電する
ことにより、高温の熱を発生させて行われる。安定して
アークを発生させるためには、電流を大きくする必要が
あり、低電流ではアークが不安定となってしまう。

【０００３】そこで、従来、アーク溶接においては、ア
ルカリ金属の電離電圧が低いという特性を利用して、低
電流域においてもアークの安定性を保持するために、ア
ルカリ金属を炭酸塩、弗化物又は複合酸化物等の形で溶
接材料に含有させている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、アルカリ金属
の化合物は潮解性が極めて大きく、即ち吸湿性が大きい
ため、溶接材料中に含有されると溶接材料中の水分が増
加し、溶接金属においてピット又はブローホール欠陥が
発生したり、低温割れが生じる場合がある。

【０００５】また、アルカリ金属の化合物は吸湿により
凝集してしまうため、これをフラックスに混合する場合
には、均一に分散させることが困難である。従って、溶
接材料中において、アルカリ金属の化合物は均一に分散
されず、溶接時におけるアークの安定性を保持すること
は困難である。

【０００６】このため、従来、アルカリ金属の化合物自
体を焼成又は溶融処理したり、それをガラス質化等する
ことにより、アルカリ金属の化合物の耐吸湿性の向上を
図っている（特公昭６２−２５４７９号、特公平４−１
６２７５号等）。なお、アルカリ金属の化合物をガラス
質化する場合には、アルカリ金属を溶融した後、粉砕し
て生成する。

【０００７】しかしながら、前記公知技術によっても溶
接材料に含有されるアルカリ金属の化合物の耐吸湿性は
十分ではなく、更に一層の耐吸湿性の向上が必要であ
る。特に、アルカリ金属の化合物が混合されたフラック
ス入りワイヤ（以下、「ＦＣＷ」という）においては、
他の溶接材料に比べて大気に曝されることが多いため吸
湿し易く、溶接欠陥の発生防止にはフラックスの耐吸湿
性の優劣は極めて重要な問題となる。また、前記ワイヤ
の製造時においては、フラックスの原料の一部となるア
ルカリ金属の化合物の吸湿又は表面形状の凹凸が原因と
なり、フラックスの流動性不良が生じる。このため、フ
ラックス充填時においてフラックスが不均一な状態で供
給され、アーク不安定の原因となる。

【０００８】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、溶接時においてフラックスを均一に供給す
ることができ、低電流域においてもアークを安定的に発
生して、ピット、ブローホール又は低温割れ等の溶接欠
陥を防止することができる耐吸湿性が優れた溶接材料用
アルカリガラスを提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明に係る溶接材料用
アルカリガラスは、ＳｉＯ₂：６０．０乃至８４．０重
量％、Ｎａ₂Ｏ：５．０乃至１０．０重量％、Ｋ₂Ｏ：
２．０乃至４．０重量％及びＢ₂Ｏ₃：５．０乃至１５．
０重量％を含有することを特徴とする。

【００１０】また、ＳｉＯ₂：６３．０乃至８０．０重
量％、Ｎａ₂Ｏ：５．０乃至１０．０重量％、Ｋ₂Ｏ：
２．０乃至４．０重量％及びＢ₂Ｏ₃：５．０乃至１５．
０重量％を含有し、更にＡｌ₂Ｏ₃：１．０乃至５．０重
量％、アルカリ土類金属酸化物：１．０乃至３．０重量
％、ＺｒＯ₂：１．０乃至３．０重量％及びＴｉＯ₂１．
０乃至５．０重量％からなる群から選択された少なくと
も１種を総量で１．０乃至８．０重量％含有するもので
あってもよい。

【００１１】更に、溶接材料用アルカリガラスは、粒度
が４８メッシュ以下であって、そのうち２００メッシュ
以下のものが９０重量％以下であり、その比表面積が
２．５ｍ²／ｇ以下であることが好ましい。

【００１２】

【作用】本願発明者等は、アーク溶接におけるフラック
スにアルカリ金属の化合物を混合する場合において、フ
ラックスの耐吸湿性及び流動性の向上を図るべく種々の
実験研究を行った。その結果、所定の成分組成を有する
アルカリ金属の化合物にＢを添加すると共に、その化合
物をガラス質化させ、またその単位重量当たりの表面積
（以下、「比表面積」という）を小さくすることによ
り、耐吸湿性及び流動性が優れたフラックスを製造でき
ることを見い出した。

【００１３】即ち、ガラス質の化合物は耐吸湿性に優れ
ているため、ガラス質の結晶構造（ＳｉＯ₂骨格）をで
きる限り破壊せずに、その化合物を適切な成分組成とし
てガラス質化することにより、耐吸湿性を向上させるこ
とができる。それにまた、溶接材料にアルカリ金属の化
合物を混入させることにより、アーク溶接時において、
アークを安定的に供給することもできる。

【００１４】またこのとき、アルカリ金属の化合物にＢ
を添加すると、アルカリガラスの製造時において、その
化合物の融点が降下するため、低い温度で焼成処理を施
すことができ、作業時間を短縮することができ、更には
製造コストを低減することができる。なお、高温度によ
る焼成処理はガラス質の基本骨格（以下、「ＮＷＦ（ネ
ット・ワーク・フォーマー）」という）自体を破壊して
しまうため、アルカリ金属が前記化合物の表面に現れ、
耐吸湿性が劣化してしまう。このような事態を防止する
ためにも焼成処理の温度を低下させることは極めて重要
である。

【００１５】更に、ガラス質化した前記化合物を、その
軟化点に近い温度で溶融及び粉砕し、その後焼成するこ
とにより、前記化合物の表面のみが溶融され、その比表
面積を小さくすることができる。このため、前記化合物
に物理的に吸着する水分子を低減することができる。

【００１６】上述したように、アルカリ金属の化合物が
フラックスに混入されると、フラックスの流動性に極め
て大きな影響を与える。即ち、アルカリ金属の化合物の
吸湿性及び表面形状に起因してフラックスの流動性を劣
化させてしまう。しかし、吸湿性の問題は上述したアル
カリ金属の化合物のガラス質化、焼成処理及びＢの添加
を行うことにより解決することができ、一方表面形状の
問題は、前記化合物の焼成処理及びＢの添加を行うこと
により解決することができる。

【００１７】つまり、アルカリ金属の化合物をガラス質
化し、また焼成処理を施し、更にＢを添加することによ
り、その化合物が混入されたフラックスの流動性を極め
て向上させることができる。なお、本発明に係る溶接材
料用アルカリガラスは耐吸湿性が優れたボロン原料にも
なる。

【００１８】次に、本発明に係る溶接材料用アルカリガ
ラスの成分組成、粒度及び比表面積の限定理由並びに焼
成処理の温度範囲について説明する。

【００１９】ＳｉＯ₂（二酸化ケイ素）：６０．０乃至
８４．０重量％ＳｉＯ₂は化合物をガラス質化させるための必須の化合
物である。即ち、化合物がガラス質であるためには、化
合物がＳｉＯ₂からなるＮＷＦを有することが必要であ
り、アルカリ金属の化合物をガラス質化させることによ
り、耐吸湿性が向上する。しかし、ＳｉＯ₂の添加量が
６０．０重量％未満ではガラス質化が困難（溶融し凝固
したものがガラス質になりにくい）であり、一方ＳｉＯ
₂を８４．０重量％を超えて添加すると溶融温度が高く
なり、焼成処理の温度が高くなり過ぎてしまう。従っ
て、ＳｉＯ₂の含有量は６０．０乃至８４．０重量％と
する。なお、より好ましいＳｉＯ₂の含有量は６３．０
乃至８０．０重量％である。

【００２０】Ｎａ₂Ｏ（酸化ナトリウム）：５．０乃至
１０．０重量％アルカリ金属の化合物であるＮａ₂Ｏは、アーク溶接時
においてアークの安定化を図るために添加される化合物
である。Ｎａ₂Ｏの添加量が５．０重量％未満では、十
分なアークの安定化を図ることができない。一方、従
来、ガラス質化したアルカリ金属の化合物にはＮａ₂Ｏ
が約１７．０重量％含有されていたが、Ｎａ₂Ｏの添加
量を減少させ、ＳｉＯ₂を増加させることにより、耐吸
湿性をより一層向上させることができる。そのため、Ｓ
ｉＯ₂の増加と共にＮａ₂Ｏを１０．０重量％まで減少さ
せる必要がある。従って、Ｎａ₂Ｏの含有量は５．０乃
至１０．０重量％とする。なお、耐吸湿性及びアークの
安定性を考慮すると、Ｎａ₂Ｏの含有量は８．０乃至１
０．０重量％であることが好ましい。

【００２１】Ｋ₂Ｏ（酸化カリウム）：２．０乃至４．
０重量％アルカリ金属の化合物であるＫ₂Ｏも上述したＮａ₂Ｏと
同様にアークの安定化を図るために添加される化合物で
ある。上述のようにＮａ₂Ｏを減少させた場合であって
もアークの安定化を保持する必要がある。そこで、従
来、Ｋ₂Ｏの添加量は約１．５重量％の添加量であった
が、Ｎａ₂Ｏの減少を補完するため、２．０重量％以上
添加する。また、ＫはＮａに比べ電離電圧が低いため、
Ｎａより添加量が少なくてもアークの安定化の効果は大
きいが、ＫはＮａよりイオン半径が大きいため、ＮＷＦ
を破壊しやすい。そのため、Ｋ₂Ｏの添加量が４．０重
量％を超えると、ＮＷＦが破壊され耐吸湿性が劣化して
しまう。従って、Ｋ₂Ｏの含有量は２．０乃至４．０重
量％とする。なお、Ｎａ及びＫと同様のアルカリ金属で
あるＬｉの酸化物もアーク安定性の向上のために約８重
量％まで添加してもよい。その場合、下記に示す理由に
よって、Ｎａ₂Ｏ及びＫ₂Ｏの一部をＬｉ₂Ｏに置き換え
るとアーク安定性を確保しながら、Ｎａ₂Ｏ及びＫ₂Ｏの
みを添加する場合より耐吸湿性の劣化を抑制することが
できる。即ち、Ｌｉはアルカリ金属であるがＮａよりイ
オン半径が小さく、Ｌｉの酸化物が添加されてもＮＷＦ
を破壊しないと推定される。この破壊の程度はＬｉの方
がＮａより小さいと考えられ、Ｓｉのイオン半径とアル
カリ金属のイオン半径の比率がＮＷＦ骨格の強度に影響
を及ぼすと考えられるからである。

【００２２】Ｂ₂Ｏ₃（酸化ホウ素）：５．０乃至１５．
０重量％Ｂはガラス質化したアルカリ金属の化合物の融点及び軟
化点を降下させる元素である。従来、前記化合物にはＢ
₂Ｏ₃は添加されていなかったが、前記化合物にＢ₂Ｏ₃を
添加することにより、前記化合物の融点及び軟化点を降
下させることができる。このため、アルカリ金属の化合
物をガラス質化する際に従来よりも低温度の熱処理で可
能となり、製造コストを低減させることができる。ま
た、ガラス質化したアルカリ金属の化合物を粉砕した
後、焼成処理を施す場合において、従来よりも低温度で
よいため焼成コストの低減も図ることができる。しか
し、Ｂ₂Ｏ₃の添加量が５．０重量％未満である場合、融
点等の降下が十分ではなく、一方Ｂ₂Ｏ₃の添加量が１
５．０重量％を超えると、Ｂ₂Ｏ₃がＮＷＦを破壊し、耐
吸湿性が劣化してしまう。従って、Ｂ₂Ｏ₃の含有量は
５．０乃至１５．０重量％とする。なお、より一層の軟
化点の降下及び耐吸湿性を考慮すると、Ｂ₂Ｏ₃の含有量
は９．０乃至１３．０重量％であることが好ましい。

【００２３】Ａｌ₂Ｏ₃（酸化アルミニウム）：１．０乃
至５．０重量％、アルカリ土類金属酸化物：１．０乃至
３．０重量％、ＺｒＯ₂（酸化ジルコニウム）：１．０
乃至３．０重量％、ＴｉＯ₂（酸化チタン）：１．０乃
至５．０重量％、且つ総量：１．０乃至８．０重量％本願発明者等は種々の実験研究により、上述したＳｉＯ
₂、Ｎａ₂Ｏ、Ｋ₂Ｏ及びＢ₂Ｏ₃以外の第５の成分として
Ａｌ₂Ｏ₃、アルカリ土類金属の酸化物、ＺｒＯ₂及びＴ
ｉＯ₂からなる群から選択された少なくとも１種をアル
カリ金属の化合物に添加することにより耐吸湿性がより
一層向上することを見い出した。このような結果となる
詳細な理由は不明であるが、前記Ａｌ₂Ｏ₃等の化合物を
アルカリ金属の化合物に添加することにより、そのＮＷ
Ｆを強固にするためであると考えられる。Ａｌ₂Ｏ₃等の
添加量が夫々１．０重量％未満では、耐吸湿性の顕著な
向上は図れず、Ａｌ₂Ｏ₃、アルカリ土類金属酸化物、Ｚ
ｒＯ₂、ＴｉＯ₂及び４種類の化合物の総量が夫々５．０
重量％、３．０重量％、３．０重量％、５．０重量％及
び８．０重量％を超えると、ガラス質化したアルカリ金
属の化合物の融点が上昇し、上述したＢ₂Ｏ₃の効果が低
減してしまう。また、溶接作業性を劣化させてしまう場
合もある。従って、Ａｌ₂Ｏ₃の含有量は１．０乃至５．
０重量％、アルカリ土類金属の酸化物の含有量は１．０
乃至３．０重量％、ＺｒＯ₂の含有量は１．０乃至３．
０重量％、ＴｉＯ₂の含有量は１．０乃至５．０重量％
であり、４種類の化合物の総量は１．０乃至８．０重量
％とする。なお、耐吸湿性のより一層の向上を図るた
め、４種類の化合物の総量は５．０乃至７．０重量％で
あることが好ましい。

【００２４】粒度：４８メッシュ以下であって、そのう
ち２００メッシュ以下が９０重量％以下ガラス質化したアルカリ金属の化合物がフラックスに混
入される場合において、その化合物の粒度はフラックス
の流動性、分散性及び耐吸湿性に大きな影響を与える。
即ち、前記化合物の粒度が４８メッシュより大きいとフ
ラックスの流動性が悪化し、フラックス入りワイヤ（Ｆ
ＣＷ）を製造する場合フラックスを均一に分散させるこ
とが困難となる。一方、粒度が２００メッシュ以下であ
る前記化合物の量が９０重量％を超えると、粒度が細か
くなり過ぎて比表面積が増加するため、フラックスの耐
吸湿性が劣化してしまう。従って、ガラス質化したアル
カリ金属の化合物の粒度は４８メッシュ以下であって、
そのうち２００メッシュ以下が９０重量％以下とする。

【００２５】比表面積：２．５ｍ²／ｇ以下上記粒度と同様、ガラス質化したアルカリ金属の化合物
の比表面積は、フラックスの流動性及び耐吸湿性に大き
な影響を与える。即ち、前記化合物の比表面積が２．５
ｍ²／ｇを超えると、その表面形状の凹凸が多くなり、
フラックスの流動性及び耐吸湿性が劣化してしまう。従
って、ガラス質化したアルカリ金属の化合物の比表面積
を２．５ｍ²／ｇに制限する。なお、より一層の流動性
及び耐吸湿性を得るために、比表面積を１．０ｍ²／ｇ
以下とすることが好ましい。

【００２６】焼成処理の温度範囲：（軟化点−２００
℃）乃至軟化点焼成処理の温度範囲を決定するためには、先ず軟化点を
測定し、このときの温度を上限とする。そして、軟化点
より２００℃低い温度を下限とする。これは、軟化点未
満の温度では粒子表面が軟化溶融することによる比表面
積の減少が少なく、一方軟化点を超えると粒子は一粒、
一粒くっ付き合い、元のガラス状の塊となり再度粉砕す
る必要が生じるからである。従って、軟化点以下の温度
で焼成する必要がある。この温度範囲で焼成処理を行う
ことにより、アルカリガラスの粒度を変更せず、粒の凹
凸のみをなくしてその表面を円滑にすることができる。
これは、ガラスに特有の軟化点の存在を利用しているも
のであり、耐吸湿性を考慮すると、できる限り軟化点に
近い温度で焼成処理を行うことが好ましい。

【００２７】以上のようなガラス質化したアルカリ金属
の化合物は、フラックスに混入され溶接棒（ＳＭＡ
Ｗ）、フラックス入りワイヤ（ＦＣＷ）又はサブマージ
溶接（ＳＡＷ）等の溶接材料に使用される。また、フラ
ックスに混入される前記化合物の量は、０．０１乃至１
０．０重量％であればよい。前記化合物の添加量が０．
０１重量％未満であると、アーク溶接時におけるアーク
の安定化を図ることができず、一方前記化合物が１０．
０重量％を超えて混入されると、Ｂ量が溶着金属中にお
いて増加し、高温割れ又は凝固割れが生じやすくなって
しまう。

【００２８】従って、本発明に係る溶接材料用アルカリ
ガラスのフラックスへの添加量は０．０１乃至１０．０
重量％とする。なお、フラックスのより一層の耐吸湿性
及び流動性の向上を図るためには、前記アルカリガラス
は０．５乃至５．０重量％であることが好ましい。

【００２９】

【実施例】以下、本発明の実施例について、本発明の特
許請求の範囲から外れる比較例と比較して説明する。

【００３０】先ず、アルカリガラスが所定の成分組成と
なるように、各化合物を秤量した後、配合及び混合し
て、電気炉又はアーク炉等において溶解した。その後、
凝固、粉砕した後、篩い分けしたものを供試材とした。
各供試材の成分組成は下記表１に示すとおりである。な
お、単位はすべて重量％である。

【００３１】

【表１】上記*はAl₂O₃+TiO₂の値である上記*はZrO₂+Al₂O₃の値である

【００３２】次に、各供試材に対して次のように焼成処
理を施した。先ず、加熱炉に各供試材を入れて加熱し、
焼成温度に達した後、その温度で１時間放置しその後空
冷を行った。このときの加熱保持時間又は冷却条件につ
いては、加熱炉自体の状態と一度に焼成する量とを考慮
して行った。なお、冷却時の冷却速度は速い方が好まし
い。

【００３３】また、焼成温度は次のように軟化点を測定
し、その軟化点の温度を焼成温度とした。図１は軟化点
測定のための熱機械分析機を示す模式図である。先ず、
各供試材から一定量をサンプル４として取り出し、それ
をアルミナるつぼ３に入れ、サンプル４の入ったアルミ
ナるつぼ３を加熱炉２において加熱する。その加熱によ
るサンプル４の膨張及び収縮を５ｇの荷重を作用させた
石英棒１により検出することにより、各供試材の軟化点
を測定した。

【００３４】図２は横軸に加熱温度をとり、縦軸にサン
プル４の膨張及び収縮量をとって、熱機械分析機におけ
る加熱温度と試料サンプルの膨張及び収縮との関係を示
すグラフ図である。各供試材の軟化点は図２に示すよう
に膨張及び収縮が急変する温度付近の上下の直線部分を
外挿してその温度を軟化点とし、その温度を焼成温度と
した。

【００３５】また、各供試材の比表面積の測定はＢ．
Ｅ．Ｔ一点法により行い、このときの供試材の粒度は全
て４８メッシュ以下であって、２００メッシュ以下を２
０〜８０重量％となるように調整した。

【００３６】以上のように製作した各供試材を以下のよ
うな方法により、耐吸湿性、アークの安定性、フラック
スの流動性及び製造コストについて評価をおこなった。
以下、その評価基準について説明する。

【００３７】耐吸湿性の評価各供試材から一定量をサンプルとして取り出し、底面の
直径が３５ｍｍ、高さが３０ｍｍの円筒形をした秤量瓶
にその底部から高さが４．５〜５．５ｍｍとなるように
前記サンプルを入れ、下記表２に示す吸湿条件の下に吸
湿試験を行い、前記各サンプルの質量の増加を測定する
ことにより耐吸湿性を評価した。また、下記表３は評価
基準と下記表７において記載している記号とを示す。

【００３８】

【表２】

【００３９】

【表３】

【００４０】アークの安定性の評価アークは少なくとも１分間出し続けて、溶接作業者の観
察により評価を行った。下記表７においてアークの安定
性が十分満足するとの評価には○を、アークの安定性が
やや劣るとの評価には△により示している。

【００４１】フラックスの流動性下記表４に示す成分からなるフラックスにアルカリガラ
スを混合させ、その混合フラックスをワイヤ外皮金属の
成分組成が下記表５に示す元素を含有するワイヤに充填
し、その充填の度合いの観察により、フラックスの流動
性の評価を行った。

【００４２】

【表４】メタル成分：Fe,Fe-Si,Fe-Mn,Fe-Al,Ni,Mg等スラグ形成材：Si,Mn,Zr,Al,Ca,Mg,Ba等の金属酸化物

【００４３】

【表５】

【００４４】なお、下記表７において記載する混合フラ
ックスの評価の記号を下記表６に示す。

【００４５】

【表６】

【００４６】製造コストの評価アルカリガラスの製造時の溶融と焼成時の温度の高低に
より製造コストを評価した。即ち、溶融及び焼成温度が
低い場合は製造コストが低く、一方高い場合には製造コ
ストが高い。下記表７において、製造コストが低いとの
評価には○を、製造コストが高いとの評価には×により
示す。

【００４７】下記表７において、焼成処理の有無及び比
表面積の値を示すと共に、上述の各評価の結果を示す。
また、各実施例及び比較例についての総合判定を上記表
３と同様の評価記号を使用して示す。

【００４８】

【表７】

【００４９】以下、上記表７の各実施例及び比較例の結
果について詳細に説明する。

【００５０】実施例Ｎｏ１については、ＳｉＯ₂、Ｎａ₂
Ｏ、Ｋ₂Ｏ及びＢ₂Ｏ₃が所定量含有されたアルカリガラ
スであり、未焼成品であるが、耐吸湿性及びアーク安定
性は良好な結果であった。また、比表面積はやや大きい
ものの、フラックスの流動性も良好な結果を示してい
る。これより、本実施例Ｎｏ１は、総合的に良好なアル
カリガラスであるといえる。

【００５１】実施例Ｎｏ２及び３については、実施例Ｎ
ｏ１と同様の成分組成からなり、実施例Ｎｏ２及び３の
焼成処理は夫々軟化点より２００℃及び１００℃低い温
度で行った。そのため、夫々比表面積は実施例Ｎｏ１よ
りも小さく、フラックスの流動性については実施例Ｎｏ
１よりも優れている。また、耐吸湿性等については実施
例Ｎｏ１と同様の結果であった。これより、本実施例Ｎ
ｏ２及び３は、総合的に優れたアルカリガラスであると
いえる。

【００５２】実施例Ｎｏ４については、実施例Ｎｏ１と
同様の成分組成からなり、焼成処理は軟化点の近傍の温
度により行った。そのため、比表面積は０．６ｍ²／ｇ
と小さく、耐吸湿性及びフラックスの流動性は極めて優
れている。また、アークの安定性等についても実施例Ｎ
ｏ１と同様良好な結果であった。これより、本実施例Ｎ
ｏ４は、総合的に極めて優れたアルカリガラスであると
いえる。

【００５３】実施例Ｎｏ５〜Ｎｏ７については、実施例
Ｎｏ１と同様の成分を含有しており、実施例Ｎｏ７のＢ
₂Ｏ₃の含有量は実施例Ｎｏ１より少ないが、実施例Ｎｏ
５及び６のそれは実施例Ｎｏ１よりも多い。また、焼成
処理はいずれも軟化点の近傍の温度により行った。その
ため、耐吸湿性及びフラックスの流動性はいずれの実施
例も優れているが、特に実施例Ｎｏ６及びＮｏ７の耐吸
湿性及びフラックスの流動性は極めて優れている。ま
た、アークの安定性等についてはいずれも実施例Ｎｏ１
と同様良好な結果であった。これより、実施例Ｎｏ５〜
７はいずれも総合的に優れており、特にＮｏ６及び７は
極めて優れているといえる。なお、以下の実施例につい
てはすべて本実施例Ｎｏ５〜７と同様に、軟化点の近傍
の温度により焼成処理を行った。

【００５４】実施例Ｎｏ８については、実施例Ｎｏ１と
同様の成分の他にＬｉ₂Ｏを含有している。そのため、
耐吸湿性及びフラックスの流動性は優れており、アーク
の安定性等についても良好な結果であった。これより、
本実施例Ｎｏ８は総合的に優れたアルカリガラスである
といえる。

【００５５】実施例Ｎｏ９及び１１については、実施例
Ｎｏ１と同様の成分の他にＡｌ₂Ｏ₃を夫々４．１重量％
及び０．５重量％含有している。そのため、耐吸湿性及
びフラックスの流動性はいずれも良好以上の結果を示し
ており、特に実施例Ｎｏ９の耐吸湿性は極めて優れてい
る。また、アークの安定性等についても良好な結果であ
った。これより、本実施例Ｎｏ９及び１１はいずれも総
合的に良好以上であり、特に実施例Ｎｏ９は優れたアル
カリガラスであるといえる。なお、実施例Ｎｏ９におけ
る比表面積はＮｏ１１より大きいが、Ａｌ₂Ｏ₃を添加し
ており、そのため化学的吸着水が少ない効果によりフラ
ックスの流動性が優れている。通常、吸着水は物理的吸
着水と化学的吸着水とに分類され、前者は比表面積に影
響され、後者は組成に影響されると考えられる。この実
施例Ｎｏ９はその組成により化学的吸着水が少ない例で
あるため、フラックスの流動性が優れた結果となった。

【００５６】実施例Ｎｏ１０については、実施例Ｎｏ１
と同様の成分の他にＡｌ₂Ｏ₃及びＴｉＯ₂を混合したも
のを６．８重量％含有している。そのため、ガラスの軟
化点が上昇したものの、耐吸湿性は優れた結果を示し
た。また、フラックスの流動性等についても良好な結果
であった。これにより、本実施例Ｎｏ１０は総合的に良
好なアルカリガラスであるといえる。

【００５７】実施例Ｎｏ１２については、実施例Ｎｏ１
と同様の成分の他にＺｒＯ₂を２．２重量％含有してい
る。そのため、耐吸湿性は極めて優れており、フラック
スの流動性についても優れた結果を示した。また、アー
クの安定性等についても良好な結果であった。これよ
り、本実施例Ｎｏ１２は総合的に優れたアルカリガラス
であるといえる。

【００５８】実施例Ｎｏ１３及び１４については、実施
例Ｎｏ１と同様の成分の他にＭｇＯを夫々２．３重量％
及び４．２重量％含有している。そのため、耐吸湿性は
いずれも優れており、特に実施例Ｎｏ１３の耐吸湿性は
極めて優れている。フラックスの流動性についてはいず
れも良好以上の結果であり、特に実施例Ｎｏ１３のフラ
ックスの流動性は極めて優れている。また、実施例Ｎｏ
１４はガラスの軟化点が上昇したものの、製造コストの
評価等についても良好な結果であった。これより、本実
施例Ｎｏ１３及び１４はいずれも総合的に良好以上であ
り、特に実施例Ｎｏ１３は極めて優れたアルカリガラス
であるといえる。

【００５９】実施例Ｎｏ１５については、実施例Ｎｏ１
と同様の成分の他にＡｌ₂Ｏ₃を３．０重量％とＺｒＯ₂
を２．０重量％含有している。そのため、耐吸湿性及び
フラックスの流動性は共に極めて優れている。また、ア
ークの安定性等についても良好な結果を示した。これよ
り、本実施例Ｎｏ１５は総合的に極めて優れたアルカリ
ガラスであるといえる。

【００６０】実施例Ｎｏ１６及び１７については、実施
例Ｎｏ１５と同様の成分の他にＭｇＯを夫々２．０重量
％及び２．２重量％含有している。そのため、耐吸湿性
は共に優れており、特に実施例Ｎｏ１６は極めて優れて
いる。フラックスの流動性についてはいずれも良好以上
の結果であり、特に実施例Ｎｏ１６のフラックスの流動
性は極めて優れている。また、実施例Ｎｏ１７はガラス
の軟化点が上昇し、実施例Ｎｏ１６に比べ比表面積の減
少量が小さいものの、製造コストの評価等については良
好な結果を示した。これより、本実施例Ｎｏ１６及び１
７はいずれも総合的に良好以上であり、特に実施例Ｎｏ
１６は極めて優れたアルカリガラスであるといえる。

【００６１】実施例Ｎｏ１８及び１９については、実施
例Ｎｏ１と同様の成分の他にＣａＯを夫々２．１重量％
及び４．３重量％含有している。そのため、耐吸湿性は
共に優れており、特に実施例Ｎｏ１８は極めて優れてい
る。フラックスの流動性についてはいずれも良好以上の
結果であり、特に実施例Ｎｏ１８のフラックスの流動性
は極めて優れている。また、実施例Ｎｏ１９はガラスの
軟化点が上昇し、実施例Ｎｏ１８に比べ比表面積の減少
量が小さいものの、製造コストの評価等については良好
な結果を示した。これより、本実施例Ｎｏ１８及び１９
はいずれも総合的に良好以上であり、特に実施例Ｎｏ１
８は極めて優れたアルカリガラスであるといえる。

【００６２】実施例Ｎｏ２０及び２１については、実施
例Ｎｏ１と同様の成分の他にＳｒＯを夫々２．２重量％
及び４．４重量％含有している。そのため、耐吸湿性は
共に優れており、特に実施例Ｎｏ２０は極めて優れてい
る。フラックスの流動性についてはいずれも良好以上の
結果であり、特に実施例Ｎｏ２０のフラックスの流動性
は極めて優れている。また、実施例Ｎｏ２１はガラスの
軟化点が上昇し、実施例Ｎｏ２０に比べ比表面積の減少
量が小さいものの、製造コストの評価等については良好
な結果を示した。これより、本実施例Ｎｏ２０及び２１
はいずれも総合的に良好以上であり、特に実施例Ｎｏ２
０は極めて優れたアルカリガラスであるといえる。

【００６３】実施例Ｎｏ２２及び２３については、実施
例Ｎｏ１と同様の成分の他にＢａＯを夫々２．１重量％
及び４．３重量％含有している。そのため、耐吸湿性は
共に優れており、特に実施例Ｎｏ２２は極めて優れてい
る。フラックスの流動性についてはいずれも良好以上の
結果であり、特に実施例Ｎｏ２２のフラックスの流動性
は極めて優れている。また、実施例Ｎｏ２３はガラスの
軟化点が上昇し、実施例Ｎｏ２２に比べ比表面積の減少
量が小さいものの、製造コストの評価等については良好
な結果を示した。これより、本実施例Ｎｏ２２及び２３
はいずれも総合的に良好以上であり、特に実施例Ｎｏ２
２は極めて優れたアルカリガラスであるといえる。

【００６４】実施例Ｎｏ２４については、実施例Ｎｏ１
と同様の成分の他にＡｌ₂Ｏ₃を２．５重量％、ＺｒＯ₂
とＡｌ₂Ｏ₃とを混合したものを１．５重量％、ＭｇＯを
１．１重量％及びＣａＯを１．２重量％含有している。
そのため、耐吸湿性及びフラックスの流動性は極めて優
れている。また、アークの安定性等についても良好な結
果を示した。これより、本実施例Ｎｏ２４は総合的に極
めて優れたアルカリガラスであるといえる。

【００６５】実施例Ｎｏ２５については、実施例Ｎｏ１
と同様の成分の他にＡｌ₂Ｏ₃を４．２重量％、ＺｒＯ₂
を２．１重量％、ＭｇＯを２．０重量％及びＣａＯを
１．０重量％含有している。本実施例では第５成分であ
るＡｌ₂Ｏ₃、ＺｒＯ₂及びアルカリ土類金属の合計量が
所定量より多いため、実施例Ｎｏ２４に比べ耐吸湿性及
びフラックスの流動性は若干劣っている。そのため、Ｂ
₂Ｏ₃の添加による効果は小さいものの、製造コストの評
価等については良好な結果を示している。これより、本
実施例Ｎｏ２５は総合的に良好なアルカリガラスである
といえる。

【００６６】実施例Ｎｏ２６については、実施例Ｎｏ２
５と同様の成分の他にＳｒＯを１．２重量％、ＢａＯを
１．２重量％含有する。本実施例では実施例Ｎｏ２５と
同様に第５成分の合計量が所定量より多いため、実施例
Ｎｏ２５に比べ耐吸湿性は若干劣ってしまう。しかし、
フラックスの流動性については優れており、アークの安
定性等についても良好な結果を示している。これによ
り、本実施例Ｎｏ２６は総合的に良好なアルカリガラス
であるといえる。

【００６７】実施例Ｎｏ２７については、実施例Ｎｏ１
と同様の成分組成である。焼成処理を軟化点より１００
℃高い温度により行ったため、試料が固化してしまっ
た。そのため、再粉砕が必要となり、比表面積が大きく
なったが、耐吸湿性及びフラックスの流動性は良好であ
った。これより、本実施例Ｎｏ２７は総合的に良好なア
ルカリガラスであるといえる。

【００６８】次に比較例Ｎｏ１〜Ｎｏ１１の結果につい
て説明する。

【００６９】比較例Ｎｏ１については、Ｎａ₂Ｏの含有
量が多く、Ｂ₂Ｏ₃が全く含有されていない。また、焼成
処理が行われていないため、比表面積が３．１ｍ²／ｇ
と極めて大きい。そのため、耐吸湿性は通常必要とされ
るものに比べ極めて劣っており、フラックスの流動性に
ついても劣っている。また、アークの安定性は良好であ
るが、溶融温度が高いため、製造コストが高くなってし
まった。これより、本比較例Ｎｏ１は、総合的に極めて
劣っているアルカリガラスであるといえる。

【００７０】比較例Ｎｏ２については、比較例Ｎｏ１と
同様の成分組成である。焼成処理を軟化点より１００℃
低い温度により行っているため、比較例Ｎｏ１より比表
面積は減少しているが、耐吸湿性は若干向上しているも
のの、十分ではない。また、フラックスの流動性及び製
造コストの低減については何等向上が見られなかった。
これより、本比較例Ｎｏ２は、総合的に極めて劣ってい
るアルカリガラスであるといえる。

【００７１】比較例Ｎｏ３については、Ｋ₂Ｏを添加し
ないこと以外は比較例Ｎｏ１と同様の成分であり、比較
例Ｎｏ１と同様にＢ₂Ｏ₃が含有されていない。焼成処理
を軟化点より１００℃低い温度により行っており、比表
面積が２．０ｍ²／ｇと比較例Ｎｏ１に比べて小さくな
っているため、フラックスの流動性は良好な結果であっ
たが、耐吸湿性は十分ではない。また、溶融温度及び焼
成温度が高いため、製造コストを低減させることができ
なかった。これより、本比較例Ｎｏ３は、総合的に劣っ
ているアルカリガラスであるといえる。

【００７２】比較例Ｎｏ４については、比較例Ｎｏ１と
同様の成分であり、比較例Ｎｏ１に比べＮａ₂Ｏを減少
させているが、Ｂ₂Ｏ₃は比較例Ｎｏ１と同様に全く含有
されておらず、焼成処理も行われていない。比較例Ｎｏ
３に比べて耐吸湿性については改善が見られるが、溶融
温度が高いため、製造コストを低減させることはできな
かった。これより、本比較例Ｎｏ４は、総合的に劣って
いるアルカリガラスであるといえる。

【００７３】比較例Ｎｏ５については、比較例Ｎｏ４と
同様の成分組成であり、焼成処理を軟化点の近傍の低い
温度で行っている。そのため、耐吸湿性及びフラックス
の流動性は優れた結果を示しているが、Ｂ₂Ｏ₃が含有さ
れていないため、溶融温度及び焼成温度が高く、製造コ
ストを低減させることができなかった。これより、本比
較例Ｎｏ５は、総合的に劣っているアルカリガラスであ
るといえる。

【００７４】比較例Ｎｏ６及び７については、比較例Ｎ
ｏ４と同様の成分の他にＢ₂Ｏ₃を夫々４．０重量％及び
１５．７重量％を含有しており、比較例Ｎｏ６は焼成処
理を行わなかったが、比較例Ｎｏ７は軟化点の近傍の温
度で焼成処理を行った。そのため、比較例Ｎｏ６につい
ては、耐吸湿性及びフラックスの流動性については良好
な結果であったが、Ｂ₂Ｏ₃の含有量が所定量より少ない
ため、溶融温度が高く、製造コストを低減させることが
できなかった。また、比較例Ｎｏ７については、逆にＢ
₂Ｏ₃の含有量が所定量より多いため、軟化点を降下させ
ることはできたが、耐吸湿性を劣化させてしまった。こ
れより、本比較例Ｎｏ６及び７は、総合的に劣っている
アルカリガラスであるといえる。なお、以下の比較例で
はすべて焼成処理を行っており、その温度は軟化点の近
傍の温度である。

【００７５】比較例Ｎｏ８については、比較例Ｎｏ６と
同様の成分であるが、Ｎａ₂Ｏは所定量より少ない。そ
のため、耐吸湿性及びフラックスの流動性は優れている
が、アークの安定性は劣化してしまった。これより、本
比較例Ｎｏ８は、総合的に劣っているアルカリガラスで
あるといえる。

【００７６】比較例Ｎｏ９及び１０については、比較例
Ｎｏ６と同様の成分であるが、比較例Ｎｏ９はＫ₂Ｏの
含有量が所定量より少なく、一方比較例Ｎｏ１０はその
含有量が所定量より多い。そのため、比較例Ｎｏ９は、
耐吸湿性及びフラックスの流動性については優れている
ものの、アークの安定性が劣化してしまった。一方、比
較例Ｎｏ１０は、フラックスの流動性は優れており、ま
たアークの安定性も良好であるが、耐吸湿性が劣化して
しまった。これより、本比較例Ｎｏ９及び１０は、総合
的に劣っているアルカリガラスであるといえる。

【００７７】比較例Ｎｏ１１については、比較例Ｎｏ６
と同様の成分の他にＬｉ₂Ｏを９．８重量％含有してい
る。このＬｉ₂Ｏの含有量は所定量より多いため、耐吸
湿性を劣化させてしまった。これより、本比較例の１１
は、総合的に劣っているアルカリガラスであるといえ
る。

【００７８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
溶接時においてフラックスを均一に分散することがで
き、低電流域においてもアークを安定的に供給して、ピ
ット、ブローホール又は低温割れ等の溶接欠陥を防止す
ることができる耐吸湿性が優れた溶接材料用アルカリガ
ラスを製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】軟化点測定のための熱機械分析機を示す模式図
である。

【図２】熱機械分析における加熱温度と試料サンプルの
膨張及び収縮との関係を示すグラフ図である。

【符号の説明】

１；石英棒２；加熱炉３；るつぼ４；サンプル

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ＳｉＯ₂：６０．０乃至８４．０重量
％、Ｎａ₂Ｏ：５．０乃至１０．０重量％、Ｋ₂Ｏ：２．
０乃至４．０重量％及びＢ₂Ｏ₃：５．０乃至１５．０重
量％を含有することを特徴とする溶接材料用アルカリガ
ラス。
【請求項２】ＳｉＯ₂：６３．０乃至８０．０重量
％、Ｎａ₂Ｏ：５．０乃至１０．０重量％、Ｋ₂Ｏ：２．
０乃至４．０重量％及びＢ₂Ｏ₃：５．０乃至１５．０重
量％を含有し、更にＡｌ₂Ｏ₃：１．０乃至５．０重量
％、アルカリ土類金属酸化物：１．０乃至３．０重量
％、ＺｒＯ₂：１．０乃至３．０重量％及びＴｉＯ₂１．
０乃至５．０重量％からなる群から選択された少なくと
も１種を総量で１．０乃至８．０重量％含有することを
特徴とする溶接材料用アルカリガラス。
【請求項３】粒度が４８メッシュ以下であって、その
うち２００メッシュ以下のものが９０重量％以下であ
り、その比表面積が２．５ｍ²／ｇ以下であることを特
徴とする請求項１又は２に記載の溶接材料用アルカリガ
ラス。