JP4454112B2 - ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属製外皮中にフラックスを充填してなるガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤに関し、特に、良好な立向ビード形状及び良好な溶接作業性を有するガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ＴｉＯ2を主成分としたフラックスを含有する全姿勢用のガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤにおいては、スラグの流動性を調整し、立向姿勢でのビード形状を改善する目的でＡｌ2Ｏ3等のアルミニウム酸化物が添加されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤはＡｌ2Ｏ3の添加によりスラグの粘性が増加し、立向姿勢でのビード形状が向上するものの、スパッタの大幅な増加は避けられないという問題点がある。
【０００４】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、フラックス中にアルミニウム酸化物を添加してもスパッタの増加等が生じることなく、立向溶接姿勢において良好なビード形状及び良好な溶接作業性を得ることができるガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤは、金属製外皮中にフラックスを充填してなるガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤにおいて、前記フラックスはアルミニウム酸化物が添加されたチタン酸化物原料を含有し、このチタン酸化物原料はＡｌ2Ｏ3換算でチタン酸化物原料の全質量あたり０．５乃至１０質量％のアルミニウム酸化物を含有するものであり、前記フラックス中の総量で、チタン酸化物はＴｉＯ2換算でワイヤ全質量あたり４．５乃至９．０質量％、アルミニウム酸化物はＡｌ2Ｏ3換算でワイヤ全質量あたり０．０５乃至１．５質量％含有されることを特徴とする。
【０００６】
この場合、前記金属製外皮及び前記フラックスの一方又は双方中に、ワイヤ全質量あたりＳｉ：０．１乃至１．２質量％、Ｍｎ：１．０乃至３．０質量％、Ｂ：０．００１乃至０．０２５質量％、Ｍｇ：０．１乃至０．８質量％及び金属フッ化物：Ｆ換算で０．０１乃至０．３０質量％を含有することが好ましい。
【０００７】
また、前記アルミニウム酸化物が添加されたチタン酸化物原料の平均粒径は７５乃至６００μｍであることが好ましい。
【０００８】
更に、前記アルミニウム酸化物が添加されたチタン酸化物原料の比表面積は１．５ｍ2／ｇ以下であることが好ましい。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本願発明者等は本発明の課題を解決するために鋭意実験研究を重ねた結果、ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤのフラックスの成分として、アルミニウム酸化物が添加されたチタン酸化物原料を含有させることにより、アルミニウム酸化物がフラックス中に均一に分散されるため、溶接作業性を劣化させることなく、スラグの粘性を増加させ、立向姿勢におけるビード形状が改善されることを見出した。また、このアルミニウム酸化物が添加されたチタン酸化物原料のアルミニウム酸化物はアーク集中性を高め、アークを安定させてスパッタ発生量を低減すると共に、溶け込み深さを深くする。
【００１０】
更に、溶接金属の衝撃性能の観点から、金属製外皮及びフラックスの一方又は双方の中に、ワイヤ全質量あたりＳｉ：０．１乃至１．２質量％、Ｍｎ：１．０乃至３．０質量％、Ｂ：０．００１乃至０．０２５質量％、Ｍｇ：０．１乃至０．８質量％及び金属フッ化物：Ｆ換算で０．０１乃至０．３０質量％を含有することが好ましい。
【００１１】
以下、本発明のガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤの数値限定理由について説明する。
【００１２】
アルミニウム酸化物が添加されたチタン酸化物原料：Ａｌ 2 Ｏ 3 換算でチタン酸化物原料の全質量あたり０．５乃至１０質量％のアルミニウム酸化物を含有
アルミニウム酸化物（Ａｌ2Ｏ3）をフラックス中に均一に分散させるため、アルミニウム酸化物は少なくともその一部をチタン酸化物原料に添加された形でフラックス中に添加する。チタン酸化物原料に添加されたアルミニウム酸化物はアーク集中性を高め、アークを安定させてスパッタ発生量を低減すると共に、溶け込み深さを深くする効果を有する。アルミニウム酸化物が添加されたチタン酸化物原料のアルミニウム酸化物の含有量がＡｌ2Ｏ3換算でチタン酸化物原料の全質量あたり０．５質量％未満では、Ａｌ2Ｏ3の量が少なく、スラグの粘性が殆ど増加しないため、立向姿勢におけるビード形状を向上させる効果が発揮されない。一方、アルミニウム酸化物が添加されたチタン酸化物原料のアルミニウム酸化物の含有量がＡｌ2Ｏ3換算でチタン酸化物原料の全質量あたり１０質量％を超えると、アルミニウム酸化物が吸湿するためにフラックスの吸湿特性が劣化して、ワイヤ水分量が増加してしまう等の問題が発生する。従って、アルミニウム酸化物が添加されたチタン酸化物原料はＡｌ2Ｏ3換算でチタン酸化物の全質量あたり０．５乃至１０質量％のアルミニウム酸化物を含有する。
【００１３】
アルミニウム酸化物：フラックス中の総量でＡｌ 2 Ｏ 3 換算でワイヤ全質量あたり０．０５乃至１．５質量％
アルミニウム酸化物の含有量がフラックス中の総量でＡｌ2Ｏ3換算でワイヤ全質量あたり０．０５質量％未満では、スラグの粘性増加による立向ビード形状を改善する効果が期待できない。一方、アルミニウム酸化物の含有量がフラックス中の総量でＡｌ2Ｏ3換算でワイヤ全質量あたり１．５質量％を超えると、スパッタの増加及びスラグの硬化によるスラグ剥離性の劣化等が発生する。従って、アルミニウム酸化物の含有量はフラックス中の総量でＡｌ2Ｏ3換算でワイヤ全質量あたり０．０５乃至１．５質量％とする。なお、本発明においては、チタン酸化物に添加されたアルミニウム酸化物以外にも、フラックス中に補助的にアルミニウム酸化物を単独で添加することも可能である。しかし、溶接作業性の劣化防止の観点から、補助的に単独で添加するアルミニウム酸化物の含有量はフラックス中の総量でＡｌ2Ｏ3換算でワイヤ全質量あたり１．０質量％以下とし、好ましくは、０．５質量％以下とする。いずれにしても、アルミニウム酸化物の含有量はフラックス中の総量でＡｌ2Ｏ3換算でワイヤ全質量あたり０．０５乃至１．５質量％とする必要がある。
【００１４】
チタン酸化物：フラックス中の総量でＴｉＯ 2 換算でワイヤ全質量あたり４．５乃至９．０質量％
チタン酸化物の含有量がフラックス中の総量でＴｉＯ2換算でワイヤ全質量あたり４．５質量％未満では、スラグの粘性が不十分で、立向姿勢で溶接できなくなるだけでなく、アークが不安定になり、スパッタも増加する。一方、チタン酸化物の含有量がフラックス中の総量でＴｉＯ2換算でワイヤ全質量あたり９．０質量％を超えると、溶接金属中の酸素量が増加して溶接金属の衝撃性能が劣化する等の問題が発生する。また、スラグが硬化してスラグ剥離性が著しく劣化すると共に、スパッタも増加する。従って、チタン酸化物の含有量はフラックス中の総量でＴｉＯ2換算でワイヤ全質量あたり４．５乃至９．０質量％とする。なお、フラックス中にアルミニウム酸化物が添加されたチタン酸化物原料以外に、アルミニウム酸化物が添加されていないチタン酸化物を別途添加することも可能である。しかし、この場合においても、チタン酸化物の含有量は上述の如く、フラックス中の総量でＴｉＯ2換算でワイヤ全質量あたり４．５乃至９．０質量％とする必要がある。
【００１５】
本発明のガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤに使用されるアルミニウム酸化物が添加されたチタン酸化物原料は、上述の如く、アルミニウム酸化物の含有量がフラックス中の総量でＡｌ2Ｏ3換算でチタン酸化物の全質量あたり０．５乃至１０質量％である。このようなアルミニウム酸化物が添加されたチタン酸化物原料としては、工業的に製造されたもので顔料又は塗料に使用されるものが流用できる。これらのチタン酸化物原料は、一般的に、親油性を向上させる目的でＴｉＯ2の粒子の表面にＡｌ2Ｏ3のコーティングが施されたものであり、そのチタン酸化物原料は数質量％のＡｌ2Ｏ3を含有している。しかし、これらのチタン酸化物原料において、ＴｉＯ2の粒子は、一般的に、数質量％の水分を含んでいるため、そのままでは、フラックス入りワイヤ用の原料として使用することができない。また、この粒子は粒度も細かいため、製造上、フラックスの流動性が問題になる。従って、この粒子をフラックス入りワイヤ用の原料として使用するためには、乾燥、造粒、焼成及び粉砕の予備処理を行ない、平均粒径を７５乃至６００μｍとし、比表面積を１．５ｍ2／ｇ以下とすることが好ましい。また、Ａｌ2Ｏ3の分散性を向上させるためには、原料となるＴｉＯ2の粒子はできるだけ細かい方が好ましい。
【００１６】
図１はアルミニウム酸化物の存在形態を示す断面図であって、（ａ）はＴｉＯ2の粒子の表面にＡｌ2Ｏ3層が存在する原料を示す断面図、（ｂ）はＡｌ2Ｏ3の粒子の表面にＴｉＯ2層が存在する原料を示す断面図である。また、上述のアルミニウム酸化物が添加されたチタン酸化物原料は、顔料用のＴｉＯ2の粒子１の表面にＡｌ2Ｏ3層２を有しているが、逆に、Ａｌ2Ｏ3の粒子３の表面にＴｉＯ2層４があっても、最終的なＡｌ2Ｏ3の分散性に影響を与えるものではない。このため、ＴｉＯ2層４によりＡｌ2Ｏ3の粒子３を被覆し内部にＡｌ2Ｏ3の粒子３が存在するものをフラックス入りワイヤ用の原料として使用しても効果は同じである。
【００１７】
また、Ａｌ2Ｏ3はＴｉＯ2よりも親水性が高いため、上述の如く、アルミニウム酸化物が添加されたチタン酸化物原料のアルミニウム酸化物の含有量、即ち、ＴｉＯ2の粒子を被覆するアルミニウム酸化物の含有量がＡｌ2Ｏ3換算でチタン酸化物原料の全質量あたり１０質量％を超えると、乾燥等の前処理を施しても、粒子の再吸湿によりワイヤ水分量が増加するという問題が発生する。
【００１８】
アルミニウム酸化物が添加されたチタン酸化物原料の平均粒径：７５乃至６００μｍ
焼成及び粉砕の前処理を施した後、アルミニウム酸化物が添加されたチタン酸化物原料の平均粒径が７５μｍ未満では、フラックスの流動性が悪くなるため、フラックス率が安定しない等の問題が発生する。一方、アルミニウム酸化物が添加されたチタン酸化物原料の平均粒径が６００μｍを超えると、フラックスの流動性は確保されるものの、チタン酸化物原料の粒径が大きいため、伸線中に断線する等の問題が発生する。従って、アルミニウム酸化物が添加されたチタン酸化物原料の平均粒径は７５乃至６００μｍとすることが好ましい。
【００１９】
アルミニウム酸化物が添加されたチタン酸化物原料の比表面積：１．５ｍ 2 ／ｇ以下
アルミニウム酸化物が添加されたチタン酸化物原料の比表面積が１．５ｍ2／ｇを超えると、吸湿量が増加するため、即ち、吸湿性が劣化するため、フラックスのワイヤ水分量が多くなり、溶接時に、気孔欠陥が発生したり、又は低温割れが発生したりするという問題が発生する。従って、アルミニウム酸化物が添加されたチタン酸化物原料の比表面積は１．５ｍ2／ｇ以下とすることが好ましい。
【００２０】
Ｓｉ：ワイヤ全質量あたり０．１乃至１．２質量％
Ｓｉは溶融金属の粘性を調整しビード外観及びビード形状を良好にする効果を有している。また、適度にＳｉを添加することにより、スパッタを低減する効果も有している。しかし、Ｓｉの含有量がワイヤ全質量あたり０．１質量％未満では、ビード外観及びビード形状を良好にする効果並びにスパッタを低減する効果を得ることができない。一方、Ｓｉの含有量がワイヤ全質量あたり１．２質量％を超えると、溶接金属の強度が上昇し衝撃性能の劣化等が発生する。従って、Ｓｉの含有量はワイヤ全質量あたり０．１乃至１．２質量％とすることが好ましい。
【００２１】
Ｍｎ：ワイヤ全質量あたり１．０乃至３．０質量％
ＭｎはＳｉと同様に溶融金属の粘性を調整してビード外観及びビード形状を良好にすると共に、溶接金属の脱酸を促進する。また、Ｍｎの一部は溶接金属中に歩留まってその一成分になり、焼き入れ性を高めて溶接金属の組織を微細化し溶接金属の衝撃性能を向上させる効果がある。しかし、Ｍｎの含有量がワイヤ全質量あたり１．０質量％未満では、ビード外観及びビード形状を良好にすると共に、溶接金属の脱酸を促進し溶接金属の衝撃性能を向上させる効果を得ることができない。一方、Ｍｎの含有量がワイヤ全質量あたり３．０質量％を超えると、溶接金属の強度が増加して衝撃性能の劣化が発生する。従って、Ｍｎの含有量はワイヤ全質量あたり１．０乃至３．０質量％とすることが好ましい。
【００２２】
なお、フラックスのＳｉ及びＭｎの添加源としては、電解Ｍｎ、Ｆｅ−Ｍｎ、Ｆｅ−Ｓｉ及びＳｉ−Ｍｎ合金等を使用することができる。
【００２３】
Ｂ：ワイヤ全質量あたり０．００１乃至０．０２５質量％
Ｂは溶接金属の組織を微細化し、衝撃性能を向上させる効果がある。Ｂの含有量がワイヤ全質量あたり０．００１質量％未満では、溶接金属の組織を微細化する効果がない。一方、Ｂの含有量がワイヤ全質量あたり０．０２５質量％を超えると、逆に溶接金属の組織が粗大化するため、溶接金属の衝撃性能が劣化する。従って、Ｂの含有量はワイヤ全質量あたり０．００１乃至０．００２５質量％とすることが好ましい。なお、Ｂの添加源としては、Ｆｅ−Ｂ等の合金があり、このＦｅ−Ｂ等の合金による添加以外にＢ酸化物による添加も可能である。Ｂ酸化物によりＢを添加した場合には、Ｂ酸化物は溶接中に還元されてＢとなり、溶接金属中に歩留まってその一成分になる。
【００２４】
金属フッ化物：ワイヤ全質量あたりＦ換算で０．０１乃至０．３０質量％
金属フッ化物はアーク安定性を高めてスパッタ発生量を低減すると共に、溶接金属中の水素量を低減し耐低温割れ性を高める効果がある。これらの作用はワイヤ全質量あたりＦ換算で０．０１質量％以上の金属フッ化物を含有することにより発現する。一方、金属フッ化物の含有量がワイヤ全質量あたりＦ換算で０．３０質量％を超えると、スパッタ及びヒューム発生量が増加すると共に、スラグの流動性が過大になりビード形状が劣化する。従って、金属フッ化物の含有量はワイヤ全質量あたりＦ換算で０．０１乃至０．３０質量％とすることが好ましい。なお、金属フッ化物としては、Ｎａ、Ｋ、Ｌｉ、Ｍｇ及びＣａ等のアルカリ金属並びにアルカリ土類金属のフッ化物が一般的に使用される。
【００２５】
Ｍｇ：ワイヤ全質量あたり０．１乃至０．８質量％
Ｍｇは溶接金属の脱酸を促進し、溶接金属中の酸素量を低減すると共に、Ｂ酸化物又は酸化チタンを還元する。これにより、チタン及びＢは溶接金属中に歩留まり、溶接金属の組織を微細化して溶接金属の衝撃性能を向上させる。この効果はＭｇの含有量がワイヤ全質量あたり０．１質量％以上で発現する。一方、Ｍｇの含有量がワイヤ全質量あたり０．８質量％を超えると、それ以上脱酸が促進されず、また、スパッタの増加及びスラグの硬化によるスラグ剥離性の劣化が発生する。従って、Ｍｇの含有量はワイヤ全質量あたり０．１乃至０．８質量％とすることが好ましい。
【００２６】
なお、本発明においては、上記要件を満足する範囲内で金属製外皮及び／又はフラックスに他の合金成分を添加することも可能である。例えばＮｉ、Ｍｏ、Ｃｒ及びＣｕは本発明の効果に関して特に影響を及ぼさないので必要に応じて添加することができる。また、脱酸剤として、前記Ｓｉ、Ｍｎ及びＭｇ以外にＴｉ、Ｚｒ及びＡｌ等も添加できるが、これらの元素の総量がワイヤ全質量あたり０．８質量％を超えると、アーク安定性、ビード外観及びビード形状等が劣化する。更に、アーク安定剤として、Ｋ、Ｎａ及びＬｉ等のアルカリ金属の酸化物又は炭酸塩等を添加することができる。
【００２７】
【実施例】
以下、本発明の範囲に入るガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤの実施例について、その特性を比較例と比較して具体的に説明する。
【００２８】
下記表１乃至８に示す組成を有するガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤを作製した。下記表１乃至８に示す項目の測定方法について説明する。
【００２９】
チタン酸化物の測定については、チタン酸化物を含むワイヤよりフラックスを分離し、フラックスをアルカリ溶解し、Ｔｉを溶解した後、不要分を分離した溶液を酸化還元滴定で定量して金属Ｔｉ量を測定し、これをＴｉＯ2に換算する。このＴｉＯ2換算値をチタン酸化物の量とする。
【００３０】
アルミニウム酸化物の測定については、アルミニウム酸化物を含むチタン酸化物をアルカリ溶融し、Ａｌを溶解した後、その溶液をキレート滴定でＡｌ量を求め、これをＡｌ2Ｏ3に換算する。このＡｌ2Ｏ3換算値をアルミニウム酸化物の量とする。
【００３１】
チタン酸化物原料の平均粒径は、ＪＩＳ Ｚ８８１５に規定された乾式ふるい分け試験により測定した。また、チタン酸化物原料の比表面積はＮ2の吸着量を求め、Ｂ.Ｅ.Ｔ（Brunauer，Emmett and Teller）の多点法により計算して求めた。
【００３２】
更に、フッ素量は、ＪＩＳ Ｍ８５１４（鉄鋼用ほたる石−分析方法）に規定されたフッ素量定量方法により測定した。
【００３３】
上述のワイヤを使用して下記表９に示す溶接条件で溶接し、溶接作業性（立向溶接におけるビード形状、スパッタ発生状況及びアークの集中性）について評価した。この結果を表１０及び１１に示す。以下、溶接作業性の評価方法及び評価基準について説明する。
【００３４】
ビード形状は、官能評価により評価した。評価は、ビード表面がほぼ完全に平ら（フラット）な状態のものを◎（極めて良好）とし、ビード表面がほぼ平ら（フラット）な状態なものを○（良好）とし、ビード表面が若干凸な状態のものを△（やや不良）とし、ビード表面が凸な状態のものを×（不良）とした。
【００３５】
また、スパッタ発生量は、官能により評価した。評価は、スパッタの粒径が小さく発生量も少ないものを◎（極めて良好）とし、スパッタの粒径が若干大きいが発生量が少ないものを○（良好）とし、スパッタの粒径が大きく発生量も若干多いものを△（やや不良）とし、スパッタの粒径が大きく発生量も多いものを×（不良）とした。
【００３６】
更に、アークの集中性は、官能評価により評価した。評価は、アークの広がりが小さく溶け込みが深い感じがするものを◎（極めて良好）とし、アークの広がりは若干広いが溶け込みは深い感じがするものを○（良好）とし、アークの広がりが大きく溶け込みも浅い感じがするものを△（やや不良）とした。
【００３７】
更にまた、ワイヤ吸湿性については、温度が３０℃で相対湿度が８０％の雰囲気に１週間放置した後のワイヤ水分量が７００質量ｐｐｍ以上となるものを△とした。また、フラックス流動性は、フラックスの流れが悪く、ワイヤ生産においてフラックス率が安定しない状態のものを△とした。更に、ワイヤ生産時に断線が生じたものを表１０及び１１の「その他特性」の欄に「ワイヤ伸線性劣る」と表現した。
【００３８】
なお、表２において「≦０．１」は０．１以下であることを示す。表３及び表７のその他合金成分の欄において、左側に示すのはその他合金成分の物質名であり、右側の数値はそのワイヤ全質量あたりの含有量を示す。また、その他脱酸剤の欄においても、左側に示すのはその他脱酸剤の物質名であり、右側の数値はそのワイヤ全質量あたりの含有量を示す。表３及び表７において「―」は添加されていないことを示す。更に、表４及び表８のフッ化物量の欄において、左側に示すのはフッ化物の物質名であり、右側の数値はそのワイヤ全質量あたりの含有量を示す。更にまた、Ｆ量はフッ化物をＦに換算した値を示し、アーク安定剤とは、Ｎａ2Ｏ、Ｋ2Ｏ及びＬｉ2Ｏであり、スラグ形成剤とは、ＳｉＯ2、ＺｒＯ2及びＭｇＯであり、残部とは、Ｆｅ及びその他である。
【００３９】
【表１】
【００４０】
【表２】
【００４１】
【表３】
【００４２】
【表４】
【００４３】
【表５】
【００４４】
【表６】
【００４５】
【表７】
【００４６】
【表８】
【００４７】
【表９】
【００４８】
【表１０】
【００４９】
【表１１】
【００５０】
上記表１０に示すように、実施例No.１乃至１５は立向姿勢におけるビード形状、スパッタ発生状況及びアークの集中性について、良好な結果を得ることができた。なお、実施例No.９は請求項１を満足するものの、その他のＡｌ2Ｏ3量が本発明の上限値を超えているので、スパッタ発生状況が若干劣った。
【００５１】
実施例No.１０は請求項１を満足するものの、アルミニウム酸化物が添加されたチタン酸化物原料の平均粒径が本発明の上限値を超えているので、伸線性が若干劣った。実施例No.１１は請求項１を満足するものの、アルミニウム酸化物が添加されたチタン酸化物原料の平均粒径が本発明の下限値未満であり、アルミニウム酸化物が添加されたチタン酸化物原料の比表面積が本発明の上限値を超えているので、フラックス流動性及びワイヤ吸湿性が若干劣った。
【００５２】
実施例No.１２は請求項１を満足するものの、外皮及び／又はフラックスに含有されるＳｉの含有量が本発明の上限値を超え、Ｍｇの含有量が本発明の下限値未満であるが、これらは溶接金属の衝撃性を劣化させるものなので、溶接作業性に影響はなく立向姿勢におけるビード形状、スパッタ発生状況及びアーク集中性について、良好な結果を得ることができた。実施例No.１３は請求項１を満足するものの、外皮及び／又はフラックスに含有されるＭｎ及びＭｇの含有量が本発明の上限値を超え、Ｂの含有量が本発明の下限値未満であるので、スパッタ発生状況が若干劣った。実施例No.１４は請求項１を満足するものの、外皮及び／又はフラックスに含有されるＳｉ、Ｍｎ及びＢの含有量が本発明の下限値未満であるので、スパッタ発生状況が若干劣った。
【００５３】
実施例No.１５は請求項１を満足するものの、アルミニウム酸化物が添加されたチタン酸化物原料の平均粒径が本発明の下限値未満であるので、フラックス流動性が若干劣った。実施例No.１６は請求項１を満足するものの、アルミニウム酸化物が添加されたチタン酸化物原料の比表面積が本発明の上限値を超えているので、ワイヤ吸湿性が若干劣った。実施例No.１７は請求項１を満足するものの、金属フッ化物のＦ換算量が本発明の下限値未満であるので、スパッタ発生状況が若干劣った。実施例No.１８は請求項１を満足するものの、金属フッ化物のＦ換算量が本発明の上限値を超えているので、スパッタ発生状況が若干劣り、またヒューム発生量も若干多かった。実施例No.１９は請求項１を満足するものの、アルミニウム酸化物が添加されたチタン酸化物原料の平均粒径が本発明の下限値未満であり、比表面積が本発明の上限値を超えており、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｂ、Ｍｇ及び金属フッ化物のＦ換算量が適正範囲から外れているので、スパッタ発生状況及びアークの集中性が若干劣った。また、ヒューム発生量が若干多かった。
【００５４】
一方、上記表１１に示すように、比較例No.２０はアルミニウム酸化物が添加されたチタン酸化物原料中のＡｌ2Ｏ3換算でのアルミニウム酸化物量が本発明の上限値を超えているので、ワイヤ吸湿性が不可であった。比較例No.２１はワイヤ全質量あたりの総ＴｉＯ2量が本発明の上限値を超えているので、スパッタ発生状況が劣った。また、衝撃性能が劣化した。比較例No.２２はワイヤ全質量あたりの総ＴｉＯ2量が本発明の下限値未満であるので、立向姿勢におけるビード形状が劣り、スパッタ発生状況が若干劣った。比較例No.２３はワイヤ全質量あたりの総Ａｌ2Ｏ3量が本発明の上限値を超えているので、スパッタが増加しスパッタ発生状況が劣った。比較例No.２４はワイヤ全質量あたりの総Ａｌ2Ｏ3量が本発明の下限値未満であるので、立向姿勢におけるビード形状及びアークの集中性が若干劣った。比較例No２５はアルミニウム酸化物が添加されたチタン酸化物原料中のＡｌ2Ｏ3換算でのアルミニウム酸化物量が本発明の下限値未満であるので、立向溶接におけるビード形状が劣り、スパッタ発生状況も若干劣った。
【００５５】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、チタン酸化物に含有されるアルミニウム酸化物の含有量、チタン酸化物の含有量及びチタン酸化物に含有されるアルミニウム酸化物も含めたアルミニウム酸化物の含有量を適切に規定しているので、フラックス中にアルミニウム酸化物を添加してもスパッタの増加等が生じることなく、立向溶接姿勢において良好なビード形状及び良好な溶接作業性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】アルミニウム酸化物の存在形態を示す断面図であって、（ａ）はＴｉＯ2の粒子の表面にＡｌ2Ｏ3層が存在する原料を示す断面図、（ｂ）はＡｌ2Ｏ3の粒子の表面にＴｉＯ2層が存在する原料を示す断面図である。
【符号の説明】
１、３；粒子
２；Ａｌ2Ｏ3層
４；ＴｉＯ2層
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属製外皮中にフラックスを充填してなるガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤに関し、特に、良好な立向ビード形状及び良好な溶接作業性を有するガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ＴｉＯ2を主成分としたフラックスを含有する全姿勢用のガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤにおいては、スラグの流動性を調整し、立向姿勢でのビード形状を改善する目的でＡｌ2Ｏ3等のアルミニウム酸化物が添加されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤはＡｌ2Ｏ3の添加によりスラグの粘性が増加し、立向姿勢でのビード形状が向上するものの、スパッタの大幅な増加は避けられないという問題点がある。
【０００４】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、フラックス中にアルミニウム酸化物を添加してもスパッタの増加等が生じることなく、立向溶接姿勢において良好なビード形状及び良好な溶接作業性を得ることができるガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤは、金属製外皮中にフラックスを充填してなるガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤにおいて、前記フラックスはアルミニウム酸化物が添加されたチタン酸化物原料を含有し、このチタン酸化物原料はＡｌ2Ｏ3換算でチタン酸化物原料の全質量あたり０．５乃至１０質量％のアルミニウム酸化物を含有するものであり、前記フラックス中の総量で、チタン酸化物はＴｉＯ2換算でワイヤ全質量あたり４．５乃至９．０質量％、アルミニウム酸化物はＡｌ2Ｏ3換算でワイヤ全質量あたり０．０５乃至１．５質量％含有されることを特徴とする。
【０００６】
この場合、前記金属製外皮及び前記フラックスの一方又は双方中に、ワイヤ全質量あたりＳｉ：０．１乃至１．２質量％、Ｍｎ：１．０乃至３．０質量％、Ｂ：０．００１乃至０．０２５質量％、Ｍｇ：０．１乃至０．８質量％及び金属フッ化物：Ｆ換算で０．０１乃至０．３０質量％を含有することが好ましい。
【０００７】
また、前記アルミニウム酸化物が添加されたチタン酸化物原料の平均粒径は７５乃至６００μｍであることが好ましい。
【０００８】
更に、前記アルミニウム酸化物が添加されたチタン酸化物原料の比表面積は１．５ｍ2／ｇ以下であることが好ましい。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本願発明者等は本発明の課題を解決するために鋭意実験研究を重ねた結果、ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤのフラックスの成分として、アルミニウム酸化物が添加されたチタン酸化物原料を含有させることにより、アルミニウム酸化物がフラックス中に均一に分散されるため、溶接作業性を劣化させることなく、スラグの粘性を増加させ、立向姿勢におけるビード形状が改善されることを見出した。また、このアルミニウム酸化物が添加されたチタン酸化物原料のアルミニウム酸化物はアーク集中性を高め、アークを安定させてスパッタ発生量を低減すると共に、溶け込み深さを深くする。
【００１０】
更に、溶接金属の衝撃性能の観点から、金属製外皮及びフラックスの一方又は双方の中に、ワイヤ全質量あたりＳｉ：０．１乃至１．２質量％、Ｍｎ：１．０乃至３．０質量％、Ｂ：０．００１乃至０．０２５質量％、Ｍｇ：０．１乃至０．８質量％及び金属フッ化物：Ｆ換算で０．０１乃至０．３０質量％を含有することが好ましい。
【００１１】
以下、本発明のガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤの数値限定理由について説明する。
【００１２】
アルミニウム酸化物が添加されたチタン酸化物原料：Ａｌ 2 Ｏ 3 換算でチタン酸化物原料の全質量あたり０．５乃至１０質量％のアルミニウム酸化物を含有
アルミニウム酸化物（Ａｌ2Ｏ3）をフラックス中に均一に分散させるため、アルミニウム酸化物は少なくともその一部をチタン酸化物原料に添加された形でフラックス中に添加する。チタン酸化物原料に添加されたアルミニウム酸化物はアーク集中性を高め、アークを安定させてスパッタ発生量を低減すると共に、溶け込み深さを深くする効果を有する。アルミニウム酸化物が添加されたチタン酸化物原料のアルミニウム酸化物の含有量がＡｌ2Ｏ3換算でチタン酸化物原料の全質量あたり０．５質量％未満では、Ａｌ2Ｏ3の量が少なく、スラグの粘性が殆ど増加しないため、立向姿勢におけるビード形状を向上させる効果が発揮されない。一方、アルミニウム酸化物が添加されたチタン酸化物原料のアルミニウム酸化物の含有量がＡｌ2Ｏ3換算でチタン酸化物原料の全質量あたり１０質量％を超えると、アルミニウム酸化物が吸湿するためにフラックスの吸湿特性が劣化して、ワイヤ水分量が増加してしまう等の問題が発生する。従って、アルミニウム酸化物が添加されたチタン酸化物原料はＡｌ2Ｏ3換算でチタン酸化物の全質量あたり０．５乃至１０質量％のアルミニウム酸化物を含有する。
【００１３】
アルミニウム酸化物：フラックス中の総量でＡｌ 2 Ｏ 3 換算でワイヤ全質量あたり０．０５乃至１．５質量％
アルミニウム酸化物の含有量がフラックス中の総量でＡｌ2Ｏ3換算でワイヤ全質量あたり０．０５質量％未満では、スラグの粘性増加による立向ビード形状を改善する効果が期待できない。一方、アルミニウム酸化物の含有量がフラックス中の総量でＡｌ2Ｏ3換算でワイヤ全質量あたり１．５質量％を超えると、スパッタの増加及びスラグの硬化によるスラグ剥離性の劣化等が発生する。従って、アルミニウム酸化物の含有量はフラックス中の総量でＡｌ2Ｏ3換算でワイヤ全質量あたり０．０５乃至１．５質量％とする。なお、本発明においては、チタン酸化物に添加されたアルミニウム酸化物以外にも、フラックス中に補助的にアルミニウム酸化物を単独で添加することも可能である。しかし、溶接作業性の劣化防止の観点から、補助的に単独で添加するアルミニウム酸化物の含有量はフラックス中の総量でＡｌ2Ｏ3換算でワイヤ全質量あたり１．０質量％以下とし、好ましくは、０．５質量％以下とする。いずれにしても、アルミニウム酸化物の含有量はフラックス中の総量でＡｌ2Ｏ3換算でワイヤ全質量あたり０．０５乃至１．５質量％とする必要がある。
【００１４】
チタン酸化物：フラックス中の総量でＴｉＯ 2 換算でワイヤ全質量あたり４．５乃至９．０質量％
チタン酸化物の含有量がフラックス中の総量でＴｉＯ2換算でワイヤ全質量あたり４．５質量％未満では、スラグの粘性が不十分で、立向姿勢で溶接できなくなるだけでなく、アークが不安定になり、スパッタも増加する。一方、チタン酸化物の含有量がフラックス中の総量でＴｉＯ2換算でワイヤ全質量あたり９．０質量％を超えると、溶接金属中の酸素量が増加して溶接金属の衝撃性能が劣化する等の問題が発生する。また、スラグが硬化してスラグ剥離性が著しく劣化すると共に、スパッタも増加する。従って、チタン酸化物の含有量はフラックス中の総量でＴｉＯ2換算でワイヤ全質量あたり４．５乃至９．０質量％とする。なお、フラックス中にアルミニウム酸化物が添加されたチタン酸化物原料以外に、アルミニウム酸化物が添加されていないチタン酸化物を別途添加することも可能である。しかし、この場合においても、チタン酸化物の含有量は上述の如く、フラックス中の総量でＴｉＯ2換算でワイヤ全質量あたり４．５乃至９．０質量％とする必要がある。
【００１５】
本発明のガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤに使用されるアルミニウム酸化物が添加されたチタン酸化物原料は、上述の如く、アルミニウム酸化物の含有量がフラックス中の総量でＡｌ2Ｏ3換算でチタン酸化物の全質量あたり０．５乃至１０質量％である。このようなアルミニウム酸化物が添加されたチタン酸化物原料としては、工業的に製造されたもので顔料又は塗料に使用されるものが流用できる。これらのチタン酸化物原料は、一般的に、親油性を向上させる目的でＴｉＯ2の粒子の表面にＡｌ2Ｏ3のコーティングが施されたものであり、そのチタン酸化物原料は数質量％のＡｌ2Ｏ3を含有している。しかし、これらのチタン酸化物原料において、ＴｉＯ2の粒子は、一般的に、数質量％の水分を含んでいるため、そのままでは、フラックス入りワイヤ用の原料として使用することができない。また、この粒子は粒度も細かいため、製造上、フラックスの流動性が問題になる。従って、この粒子をフラックス入りワイヤ用の原料として使用するためには、乾燥、造粒、焼成及び粉砕の予備処理を行ない、平均粒径を７５乃至６００μｍとし、比表面積を１．５ｍ2／ｇ以下とすることが好ましい。また、Ａｌ2Ｏ3の分散性を向上させるためには、原料となるＴｉＯ2の粒子はできるだけ細かい方が好ましい。
【００１６】
図１はアルミニウム酸化物の存在形態を示す断面図であって、（ａ）はＴｉＯ2の粒子の表面にＡｌ2Ｏ3層が存在する原料を示す断面図、（ｂ）はＡｌ2Ｏ3の粒子の表面にＴｉＯ2層が存在する原料を示す断面図である。また、上述のアルミニウム酸化物が添加されたチタン酸化物原料は、顔料用のＴｉＯ2の粒子１の表面にＡｌ2Ｏ3層２を有しているが、逆に、Ａｌ2Ｏ3の粒子３の表面にＴｉＯ2層４があっても、最終的なＡｌ2Ｏ3の分散性に影響を与えるものではない。このため、ＴｉＯ2層４によりＡｌ2Ｏ3の粒子３を被覆し内部にＡｌ2Ｏ3の粒子３が存在するものをフラックス入りワイヤ用の原料として使用しても効果は同じである。
【００１７】
また、Ａｌ2Ｏ3はＴｉＯ2よりも親水性が高いため、上述の如く、アルミニウム酸化物が添加されたチタン酸化物原料のアルミニウム酸化物の含有量、即ち、ＴｉＯ2の粒子を被覆するアルミニウム酸化物の含有量がＡｌ2Ｏ3換算でチタン酸化物原料の全質量あたり１０質量％を超えると、乾燥等の前処理を施しても、粒子の再吸湿によりワイヤ水分量が増加するという問題が発生する。
【００１８】
アルミニウム酸化物が添加されたチタン酸化物原料の平均粒径：７５乃至６００μｍ
焼成及び粉砕の前処理を施した後、アルミニウム酸化物が添加されたチタン酸化物原料の平均粒径が７５μｍ未満では、フラックスの流動性が悪くなるため、フラックス率が安定しない等の問題が発生する。一方、アルミニウム酸化物が添加されたチタン酸化物原料の平均粒径が６００μｍを超えると、フラックスの流動性は確保されるものの、チタン酸化物原料の粒径が大きいため、伸線中に断線する等の問題が発生する。従って、アルミニウム酸化物が添加されたチタン酸化物原料の平均粒径は７５乃至６００μｍとすることが好ましい。
【００１９】
アルミニウム酸化物が添加されたチタン酸化物原料の比表面積：１．５ｍ 2 ／ｇ以下
アルミニウム酸化物が添加されたチタン酸化物原料の比表面積が１．５ｍ2／ｇを超えると、吸湿量が増加するため、即ち、吸湿性が劣化するため、フラックスのワイヤ水分量が多くなり、溶接時に、気孔欠陥が発生したり、又は低温割れが発生したりするという問題が発生する。従って、アルミニウム酸化物が添加されたチタン酸化物原料の比表面積は１．５ｍ2／ｇ以下とすることが好ましい。
【００２０】
Ｓｉ：ワイヤ全質量あたり０．１乃至１．２質量％
Ｓｉは溶融金属の粘性を調整しビード外観及びビード形状を良好にする効果を有している。また、適度にＳｉを添加することにより、スパッタを低減する効果も有している。しかし、Ｓｉの含有量がワイヤ全質量あたり０．１質量％未満では、ビード外観及びビード形状を良好にする効果並びにスパッタを低減する効果を得ることができない。一方、Ｓｉの含有量がワイヤ全質量あたり１．２質量％を超えると、溶接金属の強度が上昇し衝撃性能の劣化等が発生する。従って、Ｓｉの含有量はワイヤ全質量あたり０．１乃至１．２質量％とすることが好ましい。
【００２１】
Ｍｎ：ワイヤ全質量あたり１．０乃至３．０質量％
ＭｎはＳｉと同様に溶融金属の粘性を調整してビード外観及びビード形状を良好にすると共に、溶接金属の脱酸を促進する。また、Ｍｎの一部は溶接金属中に歩留まってその一成分になり、焼き入れ性を高めて溶接金属の組織を微細化し溶接金属の衝撃性能を向上させる効果がある。しかし、Ｍｎの含有量がワイヤ全質量あたり１．０質量％未満では、ビード外観及びビード形状を良好にすると共に、溶接金属の脱酸を促進し溶接金属の衝撃性能を向上させる効果を得ることができない。一方、Ｍｎの含有量がワイヤ全質量あたり３．０質量％を超えると、溶接金属の強度が増加して衝撃性能の劣化が発生する。従って、Ｍｎの含有量はワイヤ全質量あたり１．０乃至３．０質量％とすることが好ましい。
【００２２】
なお、フラックスのＳｉ及びＭｎの添加源としては、電解Ｍｎ、Ｆｅ−Ｍｎ、Ｆｅ−Ｓｉ及びＳｉ−Ｍｎ合金等を使用することができる。
【００２３】
Ｂ：ワイヤ全質量あたり０．００１乃至０．０２５質量％
Ｂは溶接金属の組織を微細化し、衝撃性能を向上させる効果がある。Ｂの含有量がワイヤ全質量あたり０．００１質量％未満では、溶接金属の組織を微細化する効果がない。一方、Ｂの含有量がワイヤ全質量あたり０．０２５質量％を超えると、逆に溶接金属の組織が粗大化するため、溶接金属の衝撃性能が劣化する。従って、Ｂの含有量はワイヤ全質量あたり０．００１乃至０．００２５質量％とすることが好ましい。なお、Ｂの添加源としては、Ｆｅ−Ｂ等の合金があり、このＦｅ−Ｂ等の合金による添加以外にＢ酸化物による添加も可能である。Ｂ酸化物によりＢを添加した場合には、Ｂ酸化物は溶接中に還元されてＢとなり、溶接金属中に歩留まってその一成分になる。
【００２４】
金属フッ化物：ワイヤ全質量あたりＦ換算で０．０１乃至０．３０質量％
金属フッ化物はアーク安定性を高めてスパッタ発生量を低減すると共に、溶接金属中の水素量を低減し耐低温割れ性を高める効果がある。これらの作用はワイヤ全質量あたりＦ換算で０．０１質量％以上の金属フッ化物を含有することにより発現する。一方、金属フッ化物の含有量がワイヤ全質量あたりＦ換算で０．３０質量％を超えると、スパッタ及びヒューム発生量が増加すると共に、スラグの流動性が過大になりビード形状が劣化する。従って、金属フッ化物の含有量はワイヤ全質量あたりＦ換算で０．０１乃至０．３０質量％とすることが好ましい。なお、金属フッ化物としては、Ｎａ、Ｋ、Ｌｉ、Ｍｇ及びＣａ等のアルカリ金属並びにアルカリ土類金属のフッ化物が一般的に使用される。
【００２５】
Ｍｇ：ワイヤ全質量あたり０．１乃至０．８質量％
Ｍｇは溶接金属の脱酸を促進し、溶接金属中の酸素量を低減すると共に、Ｂ酸化物又は酸化チタンを還元する。これにより、チタン及びＢは溶接金属中に歩留まり、溶接金属の組織を微細化して溶接金属の衝撃性能を向上させる。この効果はＭｇの含有量がワイヤ全質量あたり０．１質量％以上で発現する。一方、Ｍｇの含有量がワイヤ全質量あたり０．８質量％を超えると、それ以上脱酸が促進されず、また、スパッタの増加及びスラグの硬化によるスラグ剥離性の劣化が発生する。従って、Ｍｇの含有量はワイヤ全質量あたり０．１乃至０．８質量％とすることが好ましい。
【００２６】
なお、本発明においては、上記要件を満足する範囲内で金属製外皮及び／又はフラックスに他の合金成分を添加することも可能である。例えばＮｉ、Ｍｏ、Ｃｒ及びＣｕは本発明の効果に関して特に影響を及ぼさないので必要に応じて添加することができる。また、脱酸剤として、前記Ｓｉ、Ｍｎ及びＭｇ以外にＴｉ、Ｚｒ及びＡｌ等も添加できるが、これらの元素の総量がワイヤ全質量あたり０．８質量％を超えると、アーク安定性、ビード外観及びビード形状等が劣化する。更に、アーク安定剤として、Ｋ、Ｎａ及びＬｉ等のアルカリ金属の酸化物又は炭酸塩等を添加することができる。
【００２７】
【実施例】
以下、本発明の範囲に入るガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤの実施例について、その特性を比較例と比較して具体的に説明する。
【００２８】
下記表１乃至８に示す組成を有するガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤを作製した。下記表１乃至８に示す項目の測定方法について説明する。
【００２９】
チタン酸化物の測定については、チタン酸化物を含むワイヤよりフラックスを分離し、フラックスをアルカリ溶解し、Ｔｉを溶解した後、不要分を分離した溶液を酸化還元滴定で定量して金属Ｔｉ量を測定し、これをＴｉＯ2に換算する。このＴｉＯ2換算値をチタン酸化物の量とする。
【００３０】
アルミニウム酸化物の測定については、アルミニウム酸化物を含むチタン酸化物をアルカリ溶融し、Ａｌを溶解した後、その溶液をキレート滴定でＡｌ量を求め、これをＡｌ2Ｏ3に換算する。このＡｌ2Ｏ3換算値をアルミニウム酸化物の量とする。
【００３１】
チタン酸化物原料の平均粒径は、ＪＩＳ Ｚ８８１５に規定された乾式ふるい分け試験により測定した。また、チタン酸化物原料の比表面積はＮ2の吸着量を求め、Ｂ.Ｅ.Ｔ（Brunauer，Emmett and Teller）の多点法により計算して求めた。
【００３２】
更に、フッ素量は、ＪＩＳ Ｍ８５１４（鉄鋼用ほたる石−分析方法）に規定されたフッ素量定量方法により測定した。
【００３３】
上述のワイヤを使用して下記表９に示す溶接条件で溶接し、溶接作業性（立向溶接におけるビード形状、スパッタ発生状況及びアークの集中性）について評価した。この結果を表１０及び１１に示す。以下、溶接作業性の評価方法及び評価基準について説明する。
【００３４】
ビード形状は、官能評価により評価した。評価は、ビード表面がほぼ完全に平ら（フラット）な状態のものを◎（極めて良好）とし、ビード表面がほぼ平ら（フラット）な状態なものを○（良好）とし、ビード表面が若干凸な状態のものを△（やや不良）とし、ビード表面が凸な状態のものを×（不良）とした。
【００３５】
また、スパッタ発生量は、官能により評価した。評価は、スパッタの粒径が小さく発生量も少ないものを◎（極めて良好）とし、スパッタの粒径が若干大きいが発生量が少ないものを○（良好）とし、スパッタの粒径が大きく発生量も若干多いものを△（やや不良）とし、スパッタの粒径が大きく発生量も多いものを×（不良）とした。
【００３６】
更に、アークの集中性は、官能評価により評価した。評価は、アークの広がりが小さく溶け込みが深い感じがするものを◎（極めて良好）とし、アークの広がりは若干広いが溶け込みは深い感じがするものを○（良好）とし、アークの広がりが大きく溶け込みも浅い感じがするものを△（やや不良）とした。
【００３７】
更にまた、ワイヤ吸湿性については、温度が３０℃で相対湿度が８０％の雰囲気に１週間放置した後のワイヤ水分量が７００質量ｐｐｍ以上となるものを△とした。また、フラックス流動性は、フラックスの流れが悪く、ワイヤ生産においてフラックス率が安定しない状態のものを△とした。更に、ワイヤ生産時に断線が生じたものを表１０及び１１の「その他特性」の欄に「ワイヤ伸線性劣る」と表現した。
【００３８】
なお、表２において「≦０．１」は０．１以下であることを示す。表３及び表７のその他合金成分の欄において、左側に示すのはその他合金成分の物質名であり、右側の数値はそのワイヤ全質量あたりの含有量を示す。また、その他脱酸剤の欄においても、左側に示すのはその他脱酸剤の物質名であり、右側の数値はそのワイヤ全質量あたりの含有量を示す。表３及び表７において「―」は添加されていないことを示す。更に、表４及び表８のフッ化物量の欄において、左側に示すのはフッ化物の物質名であり、右側の数値はそのワイヤ全質量あたりの含有量を示す。更にまた、Ｆ量はフッ化物をＦに換算した値を示し、アーク安定剤とは、Ｎａ2Ｏ、Ｋ2Ｏ及びＬｉ2Ｏであり、スラグ形成剤とは、ＳｉＯ2、ＺｒＯ2及びＭｇＯであり、残部とは、Ｆｅ及びその他である。
【００３９】
【表１】
【表２】
【表３】
【表４】
【表５】
【表６】
【表７】
【表８】
【表９】
【表１０】
【表１１】
上記表１０に示すように、実施例No.１乃至１５は立向姿勢におけるビード形状、スパッタ発生状況及びアークの集中性について、良好な結果を得ることができた。なお、実施例No.９は請求項１を満足するものの、その他のＡｌ2Ｏ3量が本発明の上限値を超えているので、スパッタ発生状況が若干劣った。
【００５１】
実施例No.１０は請求項１を満足するものの、アルミニウム酸化物が添加されたチタン酸化物原料の平均粒径が本発明の上限値を超えているので、伸線性が若干劣った。実施例No.１１は請求項１を満足するものの、アルミニウム酸化物が添加されたチタン酸化物原料の平均粒径が本発明の下限値未満であり、アルミニウム酸化物が添加されたチタン酸化物原料の比表面積が本発明の上限値を超えているので、フラックス流動性及びワイヤ吸湿性が若干劣った。
【００５２】
実施例No.１２は請求項１を満足するものの、外皮及び／又はフラックスに含有されるＳｉの含有量が本発明の上限値を超え、Ｍｇの含有量が本発明の下限値未満であるが、これらは溶接金属の衝撃性を劣化させるものなので、溶接作業性に影響はなく立向姿勢におけるビード形状、スパッタ発生状況及びアーク集中性について、良好な結果を得ることができた。実施例No.１３は請求項１を満足するものの、外皮及び／又はフラックスに含有されるＭｎ及びＭｇの含有量が本発明の上限値を超え、Ｂの含有量が本発明の下限値未満であるので、スパッタ発生状況が若干劣った。実施例No.１４は請求項１を満足するものの、外皮及び／又はフラックスに含有されるＳｉ、Ｍｎ及びＢの含有量が本発明の下限値未満であるので、スパッタ発生状況が若干劣った。
【００５３】
実施例No.１５は請求項１を満足するものの、アルミニウム酸化物が添加されたチタン酸化物原料の平均粒径が本発明の下限値未満であるので、フラックス流動性が若干劣った。実施例No.１６は請求項１を満足するものの、アルミニウム酸化物が添加されたチタン酸化物原料の比表面積が本発明の上限値を超えているので、ワイヤ吸湿性が若干劣った。実施例No.１７は請求項１を満足するものの、金属フッ化物のＦ換算量が本発明の下限値未満であるので、スパッタ発生状況が若干劣った。実施例No.１８は請求項１を満足するものの、金属フッ化物のＦ換算量が本発明の上限値を超えているので、スパッタ発生状況が若干劣り、またヒューム発生量も若干多かった。実施例No.１９は請求項１を満足するものの、アルミニウム酸化物が添加されたチタン酸化物原料の平均粒径が本発明の下限値未満であり、比表面積が本発明の上限値を超えており、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｂ、Ｍｇ及び金属フッ化物のＦ換算量が適正範囲から外れているので、スパッタ発生状況及びアークの集中性が若干劣った。また、ヒューム発生量が若干多かった。
【００５４】
一方、上記表１１に示すように、比較例No.２０はアルミニウム酸化物が添加されたチタン酸化物原料中のＡｌ2Ｏ3換算でのアルミニウム酸化物量が本発明の上限値を超えているので、ワイヤ吸湿性が不可であった。比較例No.２１はワイヤ全質量あたりの総ＴｉＯ2量が本発明の上限値を超えているので、スパッタ発生状況が劣った。また、衝撃性能が劣化した。比較例No.２２はワイヤ全質量あたりの総ＴｉＯ2量が本発明の下限値未満であるので、立向姿勢におけるビード形状が劣り、スパッタ発生状況が若干劣った。比較例No.２３はワイヤ全質量あたりの総Ａｌ2Ｏ3量が本発明の上限値を超えているので、スパッタが増加しスパッタ発生状況が劣った。比較例No.２４はワイヤ全質量あたりの総Ａｌ2Ｏ3量が本発明の下限値未満であるので、立向姿勢におけるビード形状及びアークの集中性が若干劣った。比較例No２５はアルミニウム酸化物が添加されたチタン酸化物原料中のＡｌ2Ｏ3換算でのアルミニウム酸化物量が本発明の下限値未満であるので、立向溶接におけるビード形状が劣り、スパッタ発生状況も若干劣った。
【００５５】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、チタン酸化物に含有されるアルミニウム酸化物の含有量、チタン酸化物の含有量及びチタン酸化物に含有されるアルミニウム酸化物も含めたアルミニウム酸化物の含有量を適切に規定しているので、フラックス中にアルミニウム酸化物を添加してもスパッタの増加等が生じることなく、立向溶接姿勢において良好なビード形状及び良好な溶接作業性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】アルミニウム酸化物の存在形態を示す断面図であって、（ａ）はＴｉＯ2の粒子の表面にＡｌ2Ｏ3層が存在する原料を示す断面図、（ｂ）はＡｌ2Ｏ3の粒子の表面にＴｉＯ2層が存在する原料を示す断面図である。
【符号の説明】
１、３；粒子
２；Ａｌ2Ｏ3層
４；ＴｉＯ2層
Claims (4)
- 金属製外皮中にフラックスを充填してなるガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤにおいて、前記フラックスはアルミニウム酸化物が添加されたチタン酸化物原料を含有し、このチタン酸化物原料はＡｌ2Ｏ3換算でチタン酸化物原料の全質量あたり０．５乃至１０質量％のアルミニウム酸化物を含有するものであり、前記フラックス中の総量で、チタン酸化物はＴｉＯ2換算でワイヤ全質量あたり４．５乃至９．０質量％、アルミニウム酸化物はＡｌ2Ｏ3換算でワイヤ全質量あたり０．０５乃至１．５質量％含有されることを特徴とするガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ。
- 前記金属製外皮及び前記フラックスの一方又は双方の中に、ワイヤ全質量あたりＳｉ：０．１乃至１．２質量％、Ｍｎ：１．０乃至３．０質量％、Ｂ：０．００１乃至０．０２５質量％、Ｍｇ：０．１乃至０．８質量％及び金属フッ化物：Ｆ換算で０．０１乃至０．３０質量％を含有することを特徴とする請求項１に記載のガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ。
- 前記アルミニウム酸化物が添加されたチタン酸化物原料の平均粒径は７５乃至６００μｍであることを特徴とする請求項１又は２に記載のガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ。
- 前記アルミニウム酸化物が添加されたチタン酸化物原料の比表面積は１．５ｍ2／ｇ以下であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ。
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