JP3602582B2 - 抵抗溶接用電極の製造法 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、金属線や金属線束の熱カシメあるいは溶接に好適に用いられる抵抗溶接用電極に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の抵抗溶接用電極として、電気伝導度と熱伝導度が高く、しかも、機械的強度に優れている耐熱合金を電極材とし、これにアルミナ分散Ｃｕ、Ｃｕ−Ｒｅ、Ｃｒ−Ｃｕ合金等からなる通電部材をロー付けしたもの、さらには、電極チップと通電部材とを同一材料にして一体化させたものも知られている。
【０００３】
さらに、この抵抗溶接用電極として、電極チップと通電部材との接合を強化するために、電極チップを通電部材中に完全に埋設したものが特開平４−４９８４号公報に開示されている。
【０００４】
ところが、金属線束を型中で加圧し通電しながら熱カシメしたり、溶接するための電極が具備すべき条件として、電極チップが通電部材から脱落しないこと、電極チップが溶接相手側と溶着しないことと共に、電極チップが熱変形しないという条件がある。この条件から見て、完全に電極チップが通電部材中に埋設された型の電極は、通電部材が通常軟らかな金属のために全体が熱変形しやすい或いは通電部材と溶接相手が溶着するという不都合が生じ易い。
【０００５】
この電極チップを完全に通電部材に埋め込まないで、電極チップと通電部材との接合を強化するための手段として、接点部材ではあるが、タングステンスケルトンを使用し、これに通電材としてのＣｕを溶浸せしめて直接接合した構造のものが特開平１−１２０７１８号公報に開示されており、この溶浸法による接合を熱カシメのための抵抗溶接用電極における電極チップと通電部材との接合に適用することも考えられるが、電極チップ材料として強度上の不安があり、抵抗溶接用電極としてはより耐熱性に優れ接合面を強化したものが要求される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、金属線束の熱カシメに適用に際して外力が加えられても、電極チップが通電部材から脱落しない程の接合力を有し、しかも電極チップが熱変形せず、さらには、金属線束と電極チップとが溶着することのない抵抗溶接用電極の製造法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、耐熱性の鋳込治具容器内に、電極チップを通電部材内への埋没深さに相当する部分をその底面からの空間内に入れ込んだ状態で設置し、この空間域に通電部を形成する量の通電部材を装入し、その通電部材を非酸化性雰囲気中で加熱溶融して電極チップの埋没面と溶融通電部とを直接接合することを特徴とする抵抗溶接用電極の製造法である。
【０００８】
この電極チップの溶融埋没の程度は、電極の長さにして、１／５以上の長さの基部部分が埋没していることが、接合面の接合強度及び通電面積を大きくすることが熱変形対策の点から好ましい。
【０００９】
電極チップとしては、Ｗ又はＭｏ又はそれらの複合物のような高融点金属が使用でき、通電部材としては、Ｃｕ単体金属あるいはＣｕ−Ｃｒのような通電性と電極材として充分な強度を有する金属材が使用できる。
【００１０】
本発明に基づいて、通電部材とぬれ性のよくない、黒鉛、あるいはセラミックス製のような耐熱性の鋳込治具容器内に、電極チップを通電部材内への埋没深さに相当する部分をその底面からの空間内に入り込んだ状態で設置し、この空間域に通電部を形成する量の通電部材を装入し、その通電部材を非酸化性雰囲気中で加熱溶融することによって、電極チップの埋没面と溶融通電部とが強固に密着して接合した抵抗溶接用電極が得られる。
【００１１】
また、少なくとも電極チップの埋設部分の一部にＮｉあるいはＮｉ−Ｐの鉄族金属を塗布又はメッキ等の手段を用いて介在させることによって、通電部材の溶融時に拡散反応を生じさせて通電部材と電極チップとの間に一層強固な接合面を形成できる。
【００１２】
【作用】
本発明は、通電部材を電極チップの基部に鋳ぐるみに際して、電極チップの加熱状態から冷却に際しての熱収縮量よりも通電部材の溶融状態から固化状態、さらに固化後の熱収縮量が大きいために、電極チップへの通電部の食い込み力が大きく、また、固溶は生じなくても電極部材と通電部材とが非常に接近して原子間に引力が働き、強固な接合力を得ることができる。Ｎｉ等が存在すれば、当然固溶現象により強固な接合力が得られるが、電気抵抗の増加という好ましくない現象を生じるので、Ｎｉ等は少ない方が望ましい。
【００１３】
【実施例】
本発明をＣｕ線束の熱カシメ用電極に適用した例について説明する。
【００１４】
実施例１
図１は本発明に係る熱カシメ用電極１０の外観を示し、図２はその断面構造を示す。図中、通電部１が電極チップ２の埋没部２２の全埋没面を取り囲み、その作働部２１が通電部１から開放された構造となっている。通電部１は２０ｍｍ径で高さが２０ｍｍの円柱状のＣｕからなり、電極チップ２は厚みが３ｍｍ、巾が１２ｍｍ、長さが２２ｍｍのＷ製であって、電極チップ２の全長さの２／５が通電部１に埋没している。
【００１５】
図３はその製造方法を示す。同図において、３は黒鉛あるいはセラミックスからなる鋳込治具容器を示す。そして、この鋳込治具容器３は、図１と図２に示す通電部材１の形状、大きさに相当する空間を形成した一体容器を示しているが、割型構造とすることもできる。その鋳込治具容器３の底部の中央には凹部４が形成され、その凹部４にＷ製電極チップ２を装入し、次に鋳込治具容器３の空間にＣｕ粉あるいはＣｕ片５を充填し、鋳込治具容器３全体を窒素ガス雰囲気中で、１３００℃に加熱し、充填Ｃｕを溶融しＷ製電極チップ２と一体化した通電部１を形成する。これを鋳込治具容器３から取り外せば図１と図２に示す電極１０が得られる。
【００１６】
図４は、こうして得た抵抗溶接用電極１０をＣｕ線束の熱カシメに適用する状態を示す。同図に示すように、細線径の線材複数本を束にしたＣｕ線束７とＣｕ板６をセットして、その両側から電極１０を、両側から機械的に加圧して押し付けて熱カシメを行い、Ｃｕ線束の端部とＣｕ板が一体化したものを得た。
【００１７】
比較のため、電極チップを通電部材にロー付けした電極と、電極チップの全体を通電部に埋設した構造の電極を用いて、同様の条件で線束を熱カシメを行った結果、ロウ付型はロウ付部分の剥離が生じるものもあり、その寿命は平均、本発明と比べて２割減程度であった。また、全埋設型は電極チップの側面がＣｕ材であるため、発熱により側面のＣｕが軟化し、Ｃｕ線束を加圧することができなかった。
【００１８】
実施例２
図５および図６は、上記実施例１の図１と図２において、通電部１内の埋没面の１面が開放された電極２０の外観とその電極チップ２の埋没状態を示すもので、その埋没部２１は、一面のみが開放され、他の３面は通電材１内に埋没している。この実施例の場合は、実施例１の場合と比較して、実施例１の方が構造上結合強度の点で優れたものである。同図に示す電極２０は、Ｗ製電極チップ２の全長さの基部１／２を、その３面がＣｕ製の通電部１に埋没した構造を有し、その製造に際しては、電極チップ２の埋没面にあらかじめＮｉ−Ｐメッキを施しておく。これによって、通電部材の溶融時に拡散反応を生じ、その接合面９の強度を向上することができた。この電極２０を用いて、実施例１の場合と同様のＣｕ線束の熱カシメを行ったところ実施例１の場合と同様の結果を得た。
【００１９】
ただし、通電率は実施例１よりも温度が高くなった。これはＮｉ−ＰとＣｕとＷとの合金が結合界面に形成され、界面の電気抵抗が高くなったためである。
【００２０】
もちろん、この実施例２において、Ｎｉ−Ｐメッキをしなくても十分な性能を有する電極が得られる。
【００２１】
【発明の効果】
本発明によって以下の効果を奏する。
【００２２】
（１）電極チップと通電材との接合状態と通電能に優れた電極を得ることができる。
【００２３】
（２）とくに、金属線束の熱カシメに優れており、そのカシメ部を一体の金属として取扱いができ程の熱カシメに適用できる。
【００２４】
（３）ロウ付型と比較して、接合面の電気抵抗は小さく、しかもそのバラツキもなく、安定した溶接ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例に係る電極の外観を示す。
【図２】図１に示す電極の断面構造を示す。
【図３】本発明の電極の製造方法を示す。
【図４】本発明の電極の適用例を示す。
【図５】本発明の第２の実施例に係る電極の外観を示す。
【図６】図５に示す電極の断面構造を示す。
【符号の説明】
１０，２０ 本発明の電極 １ 通電部 ２ 電極チップ
３ 鋳込治具容器 ４ 鋳込治具容器の凹部 ５ 溶融Ｃｕ材
６ ガイド ７ 線束

Claims (1)

1. 耐熱性の鋳込治具容器内に、電極チップを通電部材内への埋没深さに相当する部分をその底面からの空間内に入れ込んだ状態で設置し、この空間域に通電部を形成する量の通電部材を装入し、その通電部材を非酸化性雰囲気中で加熱溶融して電極チップの埋没面と溶融通電部とを直接接合することを特徴とする抵抗溶接用電極の製造法。

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