JPH1043885A - ガスシールドアーク溶接用鋼ワイヤの製造方法およびワイヤ - Google Patents

ガスシールドアーク溶接用鋼ワイヤの製造方法およびワイヤ

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JPH1043885A
JPH1043885A JP20378796A JP20378796A JPH1043885A JP H1043885 A JPH1043885 A JP H1043885A JP 20378796 A JP20378796 A JP 20378796A JP 20378796 A JP20378796 A JP 20378796A JP H1043885 A JPH1043885 A JP H1043885A
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JP
Japan
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wire
hydrogen
amount
steel wire
arc welding
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JP20378796A
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English (en)
Inventor
Akira Hirano
侃 平野
Hiroshi Koyama
汎司 小山
Isamu Kimoto
勇 木本
Takeshi Kato
剛 加藤
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Nippon Steel Welding and Engineering Co Ltd
Original Assignee
Nippon Steel Welding and Engineering Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、銅めっきを施した、ガスシールド
アーク溶接用ソリッドワイヤの銅めっき層近傍の表層部
の水素量を低減するワイヤの製造方法およびワイヤを提
供する。 【解決手段】 本発明は、銅めっき処理したワイヤに
加熱温度300℃以上℃、加熱時間0.5Hr以上の非酸
化性ガス雰囲気で加熱処理を施すこと。加熱処理雰囲
気ガスがArまたはN2 ,CO2 であり、加熱温度30
0〜700℃で加熱処理を行うことを特徴とする記載
の方法。ワイヤ表層部に由来する抽出水素量が0.5
ppm 以下であることを特徴とする銅めっき処理を施した
ガスシールドアーク溶接用鋼ワイヤである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は主としてCO2 ある
いはAr−CO2 混合ガスをシールドガスとして使用す
るガスシールドアーク溶接用鋼ワイヤの製造方法と鋼ワ
イヤに関し、詳しくは高張力鋼用ワイヤなど低水素な銅
めっき処理を施したワイヤの製造方法と耐われ性に優れ
た鋼ワイヤに係わるものである。
【0002】
【従来の技術】フラックス材料を使用しない鋼ワイヤ
は、フラックス入りワイヤ、被覆アーク溶接棒等に比べ
て、一般的に水素量が低レベルにあると言われている。
このため、拡散性水素に影響を受ける溶接部の割れが問
題となる高張力鋼の溶接では、耐われ性の観点から鋼ワ
イヤによるガスシールドアーク溶接法を採用する場合が
あった。
【0003】しかしながら、最近の構造物は高張力化、
厚板化の趨勢にあり、これに対応し得る、より低水素で
耐割れ性に優れた鋼ワイヤの要求は、大きい。このよう
な最近の要求を充分満足できる鋼ワイヤの製造条件とワ
イヤについて検討した。
【0004】従来の鋼ワイヤにおける水素量低減の検討
は、数例を数える程度であまりなされていない。例え
ば、特開昭56−30091号公報では送給性、耐錆性
を向上させる目的で、実体ワイヤ表面にポリ四弗化エチ
レンテロマー被膜を形成したワイヤが示されており、拡
散性水素量を増加させないので高張力鋼の溶接に適用で
きるとしている。この技術も鋼ワイヤの水素量を積極的
に低減させるものでない。
【0005】また同様に、特開昭54−128954号
公報には、送給性、耐錆性等の向上を目的として、鋼ワ
イヤ表面に特定組成液を特定量付着させて成るソリッド
ワイヤは溶着金属の拡散性水素量を低減できるとする技
術であるが、この技術もまた鋼ワイヤの水素量を積極的
に低減させるものではない。
【0006】さらに、特公平3−210992号公報に
は、無めっきサブマージドアーク溶接用ワイヤ表面を脱
水素処理及びブルーイング処理することにより、ワイヤ
表面の発錆を抑えつつ溶接金属の拡散性水素量を低減す
るワイヤ表面処理方法が開示されている。この技術は、
無めっきワイヤを対象とするものであるので本発明の銅
めっきワイヤでは効果を発揮しない。
【0007】銅めっき処理を施した鋼ワイヤに関して
は、特開昭55−30344号公報がある。この技術
は、原子炉構造物等の銅含有量の低減が好ましい溶接に
使用する、比較的薄い銅めっき処理でワイヤの耐蝕性、
送給性に優れた鋼ワイヤを目的として、ワイヤ表面に特
定の防錆油を特定量付着させたものである。しかし、こ
の技術も銅めっき処理ワイヤを対象にはするものの、ワ
イヤ自体の水素量を積極的に低減させるものではない。
【0008】また、特開昭59−50992号公報に
は、パルスMAG溶接におけるスパッタ低減を目的とし
て、Si,Mn,Ti含有量範囲を規定し、C,Cr,
Al,REM,N,Oの上限を規制し、さらにH:5cc
/100g以下のワイヤが開示されている。この発明に
よる水素上限規制はワイヤ全体の水素量を規制すること
により、スパッタ発生量を抑制を意図するものである
が、銅めっきの存在を必須としていないので本発明の効
果は期待できない。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】このように、従来技術
においては銅めっき処理を施した鋼ワイヤの水素量低減
の検討は殆どなされていないのが実状である。本発明者
らはこれらの実状に鑑み、鋼ワイヤの水素量を積極的に
低減する技術の検討を行った。まず、通常鋼ワイヤは溶
解、熱延、伸線の各工程を経て5mm径程度に加工され、
ワイヤ製造の各工程に原線として供される。この原線は
脱スケール処理工程、一次伸線工程、焼鈍工程、
めっき前処理工程、めっき工程、二次伸線工程、
仕上げ伸線工程、巻き取り工程の各工程を経て製品
に仕上げられる。これら一連工程の内、代表的工程での
水素レベルを測定した結果を表1に示す。
【0010】
【表1】
【0011】表1は、原線におけるワイヤの抽出水素量
を基準として、各工程のワイヤ抽出水素量との比で示し
ている。なお、鋼ワイヤの水素分析は、赤外燃焼ガスク
ロマトグラフィー法で行い、同一条件毎に採取した3サ
ンプルの平均抽出水素量で評価した。また、分析時に前
処理する場合は、ワイヤをトルエン浴中で約7分間の超
音波洗浄を行い、ワイヤ表面における付着物を除去し、
乾燥後分析に供した。一次伸線後の抽出水素量は原線の
3〜15倍程度に増加し、焼鈍後も5倍程度以上のレベ
ルにある。これらは、めっき前処理によりほぼ原線レベ
ルまでに低下する。しかし、めっきにより抽出水素量は
原線の4倍程度にまで増加し、このレベルは製品におい
ても変わらない。
【0012】尚、製品ワイヤについて、表面を0.1mm
と0.2mm切削した後に抽出水素量を分析した結果、い
ずれの場合共に原線と同レベルの水素量となった。従っ
て、めっきにより増加した水素源は、めっき層を含むワ
イヤ表面から0.1mm以内のワイヤ表層部に存在するも
のである。
【0013】通常の製品ワイヤはワイヤ送給時における
送給性を向上する目的でワイヤ表面に油脂類を塗布して
いる。このため、通常の製品ワイヤの総抽出水素量は表
1の製品のレベルよりさらに高くなっている。そこでワ
イヤの銅めっき層およびワイヤ最表面の水素源の存在位
置が溶接金属拡散性水素量に及ぼす影響を調査した。調
査ワイヤは、表1で行ったワイヤと同一の原線を使用
し、銅めっき前処理のまま伸線して仕上げたワイヤと通
常の銅めっき製品ワイヤ各々の表面に植物性潤滑油(パ
ーム油)の塗布量を変化したワイヤを準備して、拡散性
水素量を測定した。拡散性水素量の測定方法はJISZ
3118に準拠したガスクロ法により行った。その結果
を表2に示す。
【0014】
【表2】
【0015】表2から明らかなように、拡散性水素量に
影響を与えるのは、銅めっき層を含めた表層部に存在す
る水素で、ワイヤ表面に付着している油脂(表2ではパ
ーム油)に由来する水素源の影響は比較的小さい。これ
は、ワイヤ表面に塗布した油脂類は、溶接に際してワイ
ヤの抵抗発熱あるいは溶融金属の輻射熱やアーク輻射熱
等によりチップ先端からアーク先端に至るまでの短時間
で蒸発逸散して溶接金属には入り込まないものと思われ
る。一方、めっき層近傍の水素源はこのような短時間加
熱では殆ど逸散しなく、そのまま溶接金属拡散性水素源
となりうる。このように、めっき層近傍に存在するワイ
ヤ表層部水素の低下には新たな手段が必要であることが
判った。
【0016】
【課題を解決するための手段】本発明は、銅めっき製品
ワイヤにおいて増加した水素を軽減する鋼ワイヤの製造
方法を検討した結果なされたものである。すなわち本発
明は、銅めっき処理したワイヤに加熱温度300℃以
上、加熱時間0.5Hr以上の非酸化性ガス雰囲気で加熱
処理を施すことを特徴とするガスシールドアーク溶接用
鋼ワイヤの製造方法である。また、加熱処理雰囲気ガス
がAr,N2 ,CO2 の少なくとも1種であり、加熱温
度300〜700℃で加熱処理を行うことを推奨するガ
スシールドアーク溶接用鋼ワイヤの製造方法である。さ
らに、ワイヤ表層部に由来する抽出水素量が0.5ppm
以下であることを特徴とする銅めっき処理を施したガス
シールドアーク溶接用鋼ワイヤである。
【0017】
【発明の実施の形態】銅めっき後および製品の表層部で
水素レベルが増加する主原因として、電気めっき時の
水素の侵入、めっき液のめっき層およびその素線の下
地部分への取込みが考えられる。従って、いずれの場合
にも水素を除去するには、加熱処理による手段が好まし
いと考えられる。そこで、より効果的に水素が低減でき
る熱処理条件の検討を行った。
【0018】線材としてJISZ3312のYGW12
系鋼塊(C=0.08%,Si=0.78%,Mn=
1.45%)を使用して、前記の各製造工程を経て、
1.2mmφの銅めっきを施した製品に仕上げた。この製
品鋼ワイヤを雰囲気ガスを変えて、100℃〜900℃
の範囲の加熱温度と0.5〜24Hrの加熱時間範囲の条
件で加熱処理した後、抽出水素量を測定し、水素低減効
果を検討した。尚、加熱温度までの昇温速度は約300
℃/Hrに設定し、冷却は炉冷で行った。分析試料の前処
理は超音波洗浄を施した。抽出水素分析結果を表3およ
び図2に示す。
【0019】
【表3】
【0020】加熱温度が300℃未満では、充分な水素
低減効果が得られない。この理由としては、めっき層お
よびめっき下の素地には微少な空隙が多数存在してお
り、その空隙に水素源が強固に捕捉されているためと考
えられる。
【0021】すなわち、めっき下の鋼ワイヤ表面には、
伸線加工等による微少な凹凸や粒界介在物や結晶粒界等
が存在している。このような鋼表面の微少な凹凸部ある
いは粒界には銅めっき層が形成され難く微少な空隙を形
成する場合が多い。また、これ以外にも、銅めっき層の
内部にも多少のめっき液の残存があることが認められ
た。このような部位に存在する水素源の形態は、分子状
水素あるいはめっき液として存在するため、低温度の加
熱や低時間の加熱では外部に十分に逸散しないものであ
る。
【0022】表2および図2に示すように抽出水素量
は、加熱温度300℃、加熱時間0.5Hr以上の条件で
水素低減効果が認められ、1Hr以上では顕著に低減する
ことが分かった。しかし、Ar,CO2 ,N2 の雰囲気
で800℃以上の加熱温度では水素低減効果は、得られ
ず抽出水素量は増加する。これらの検討は、鋼ワイヤを
工業的に製造する際に使用するポット形の焼鈍炉を使用
したためである。このような焼鈍炉では充分に雰囲気の
気密が保持できないため、雰囲気中に空気が混入して銅
めっき層あるいは銅めっき下の鋼素地表面に水酸化物が
形成されたためである。
【0023】そこで、気密が十分に保持できる雰囲気制
御炉により雰囲気の酸素ポテンシャルを十分に管理して
行った場合には、800℃以上の加熱温度でも酸化は発
生せず、水素の低減も十分であった。しかし、工業的に
経済的に製造を行う場合には、大型の制御雰囲気炉では
コスト高になるため、通常ワイヤの強度調整を行う焼鈍
炉を使用して、700℃以下の温度でAr,CO2 ,N
2 等の雰囲気ガスで行うことが推奨される。以下に本発
明の効果を具体的に詳述する。
【0024】
【実施例】表4に示す化学成分のワイヤ径1.2mmφの
鋼ワイヤをArガス雰囲気で加熱条件を変化させて、各
レベルの抽出水素量のワイヤを準備した。ワイヤ表層部
の抽出水素量は、製品鋼ワイヤ表面から0.1mm切削し
た前後の水素量の差から求めた。このワイヤを用い、表
5の溶接条件で、JISZ3158のy型溶接割れ試験
方法により、割れ性を評価した。鋼板は引張り強さが7
80N/mm2 級鋼を用いた。図1の開先で予熱温度を変
化して1パス溶接部の耐割れ性を評価した。図に示す開
先の条件は、開先角度θ=60°、板厚T=30mm、開
先間隙G=2mm、ルートフェイスM=15mm、試験片幅
W=150mm、同長さL=200mmである。耐割れ性の
評価は割れ停止予熱温度で行った。尚、断面割れ率の調
査は、各条件5断面の断面マクロの光学顕微鏡( ×10
0)で行った。この結果を表6に示す。
【0025】
【表4】
【0026】
【表5】
【0027】
【表6】
【0028】No.21,No.22およびNo.25
は、加熱条件が本発明の範囲未満であるため、水素が低
減せず、100℃の予熱温度でも割れが発生した。N
o.23,No.24は、加熱条件が、本発明の範囲を
超えたたため、水素が増加し、100℃の予熱温度でも
割れが発生した。また、No.26は全く加熱処理を行
っていないために、水素量は高く、割れが発生する。一
方、本発明の範囲の加熱条件で加熱処理した各ワイヤ
は、水素量も大幅に低減し、予熱温度100℃以下の条
件でも割れの発生は全く認められなかった。
【0029】
【発明の効果】以上のように、本発明のワイヤの製造方
法においては、適度な加熱処理条件によって、銅めっき
層近傍の水素量を低減でき、耐割れ性を大幅に改善する
ことが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図1】割れ試験片の形状を示す図である。
【図2】加熱温度と加熱時間の水素低減率に及ぼす影響
を示す図である。
フロントページの続き (72)発明者 加藤 剛 東京都中央区築地三丁目5番4号 日鐵溶 接工業株式会社研究所内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 銅めっき処理したワイヤに加熱温度30
    0℃以上℃、加熱時間0.5Hr以上の非酸化性ガス雰囲
    気で加熱処理を施すことを特徴とするガスシールドアー
    ク溶接用鋼ワイヤの製造方法。
  2. 【請求項2】 加熱処理雰囲気ガスがAr,N2 ,CO
    2 の少なくとも1種であり、加熱温度300〜700℃
    で加熱処理を行うことを特徴とする請求項1記載のガス
    シールドアーク溶接用鋼ワイヤの製造方法。
  3. 【請求項3】 ワイヤ表層部に由来する抽出水素量が
    0.5ppm 以下であることを特徴とする銅めっき処理を
    施したガスシールドアーク溶接用鋼ワイヤ。
JP20378796A 1996-08-01 1996-08-01 ガスシールドアーク溶接用鋼ワイヤの製造方法およびワイヤ Pending JPH1043885A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3225349A4 (en) * 2014-11-27 2018-05-30 Baoshan Iron & Steel Co., Ltd. Super high strength gas protection welding wire containing v and manufacturing method therefor

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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