JPH0337470B2 - - Google Patents
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- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
- Arc Welding In General (AREA)
Description
〔産業上の利用分野〕
本発明は、アーク溶接に使用されるスパツタ付
着が少なく、寿命も長くかつ再使用可能なセラミ
ツクコンタクトチツプおよびその製造方法に関す
る。 〔従来技術〕 従来のアーク溶接用コンタクトチツプは、主と
して銅合金又はアルミニウム合金で作られていた
が、コンタクトチツプの表面が金属であるため、
アーク溶接中に飛散してくるスパツタが熱化学反
応などによりコンタクトチツプ表面に付着堆積し
て目づまりを起したり、溶接中のふく射熱により
コンタクトチツプが焼鈍軟化しワイヤ通過による
コンタクトチツプ先端部の摩耗が加速されるなど
が原因となり、アーク溶接用コンタクトチツプの
寿命が極めて短かいものであつた。 前述のような問題を解決する方法として、実開
昭52−26630号公報、実開昭59−49478号公報又は
実開昭57−8248号公報に記載されるように、コン
タクトチツプのノズル部をセラミツク製ガイド保
護する方法、あるいは実開昭50−76021号公報、
実開昭57−160887号公報に記載されるようにコン
タクトチツプをセラミツクで被覆する方法が提案
されてきている。 しかしながら前記のノズル部をセラミツクガイ
ドで保護する方法は、コンタクトチツプの構造が
複雑になり製造コスト的に問題があるばかりでな
く、広範囲に飛散するスパツタに対してコンタク
トチツプ全体を保護できないという問題があつ
た。 一方コンタクトチツプをセラミツクで被覆する
方法は、構造の複雑化およびチツプ全体に対する
スパツタ付着からの保護の問題を解決するもの
で、本発明者等もPVD法又はCVD法によりコン
タクトチツプをセラミツク被覆法を開発し、先に
実願昭59−163202号（実開昭61−77175号公報参
照）として出願した。 しかしながら、前述のセラミツク被覆コンタク
トチツプにおいても、基体自体が金属、特に銅合
金又はアルミニウム合金で構成されているため、
セラミツク被覆中の焼鈍軟化およびアーク溶接中
のふく射熱による焼鈍軟化により、耐摩耗性が低
下し寿命にはおのずから限界があつた。また、一
旦目づまりあるいはノズル部の摩耗により使用不
可能になつたものは、再生する手段がなく廃棄さ
れているのが現状であり、これもアーク溶接のコ
ストを高くする大きな要因となつていた。 また、本発明者等は、前述の問題を解決するも
のとして、コンタクトチツプ基体を92％Al2O3、
SiC系又はSi3N4系などのセラミツクで構成し、
ワイヤガイド孔内壁に電気良導体を被覆したアー
ク溶接用コンタクトチツプを発明し、先に出願し
た。 この発明により、焼鈍軟化によるノズル部の摩
耗および再使用の問題が解決され、コンタクトチ
ツプの寿命は著るしく長くなつたが、溶接中のス
パツタ付着に関しては、金属製コンタクトチツプ
に比較して大巾に減少してはいるものの、前記セ
ラミツクはFeを主成分とするスパツタと多少反
応性があり未だスパツタ付着の問題は残されてい
た。 〔発明が解決しようとする問題点〕 本発明は、前述のとおりのスパツタ付着による
目づまりの問題、耐摩耗性の問題を同時に解決
し、しかも繰返し再生可能なアーク溶接用セラミ
ツクコンタクトチツプと、そのコンタクトチツプ
を安定確定に製造できる製造方法を提供すること
を目的としている。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明は、前述の問題点を解決する手段を鋭意
研究した結果、アーク溶接用コンタクトチツプは
電気良導体である金属で構成するという既定の概
念を転換し、第１図に示すアーク溶接用コンタク
トチツプ基体１をセラミツクで構成し、ワイヤに
給電する部分のみを電気良導体３で構成するとい
う本発明者等による前述の先願の発明に、更に第
２図に示すように、セラミツク製コンタクトチツ
プ基体１の表面に、Feを主成分とするスパツタ
との反応性が低いTiC、TiN又はTi（Ｃ＋Ｎ）の
被覆層６を設けることにより、前述の目的が達成
されることを知見して完成されたものである。 更に本発明の具体的構成を詳細に説明すると、
アーク溶接用コンタクトチツプの基体１を、好ま
しくは92％Al2O3、SiC系又はSi3N4などの熱伝導
度0.03cal／cm・sec・℃以上、熱膨張係数7.3×
10-61／℃以下および曲げ強度2500Kg／cm2以上の
物理的特性を有するセラミツクで構成するととも
に、その基体１の表面にPVD法、CVD法又はプ
ラズマ溶射法などによりFeを主成分とするスパ
ツタと反応性の低いTiC、TiNまたはTi（Ｃ＋Ｎ）
の被覆層６を形成し、また該基体のワイヤガイド
孔２内壁に銅、銅合金、Ni合金、金合金、銀合
金、プラチナ合金、チタン合金などの電気良導体
の被覆層を形成することにより、溶接中のスパツ
タ付着が極めて少なく、かつ摩耗の問題もなく、
繰返し使用可能なアーク溶接用セラミツクコンタ
クトチツプを得たものである。 そして、前述のアーク溶接用セラミツクコンタ
クトチツプを工業的に安定して製造する方法とし
て、予め作成したセラミツクコンタクトチツプ基
体１の表面に、TiC、TiN又はTi（Ｃ＋Ｎ）を
CVD法、PVD法又はプラズマ法により被覆層６
を形成するとともに、該セラミツクコンタクトチ
ツプ基体のワイヤガイド孔２の内壁を電気良導体
で予め被覆処理したのち、該電気良導体よりなる
被覆層を電極として電気良導体３を電気メツキす
る方法、および、第３図に示すようにセラミツク
製コンタクトチツプ基体１のワイヤガイド孔２の
孔径と概略同じ外径の電気良導体のパイプ４を予
め作成しておき、これをセラミツク製コンタクト
チツプ基体１のガイド孔２に挿入する方法を開発
したものである。 前述のセラミツク製コンタクトチツプのガイド
孔内壁に電気良導体を電気メツキする方法として
は、セラミツクに金属を電気メツキする公知のい
ずれの方法でも採用できるが、本発明者等の研究
によれば次の方法によりメツキした場合良好な結
果が確実に得られることが判明している。 (イ) CVD法又はPVD法により、電気導体である
TiC又はTiNなどでガイド孔内壁を被覆した
後、その被覆したTiC又はTiNなどの電気導体
層を電極として、Cu系合金、Ni系合金、銀系
合金、金系合金、プラチタ系合金又はTi系合
金などの電気良導体を電気メツキする方法。 (ロ) 前記ガイド孔内壁に金属粉をペースト状にし
て塗布、又はどぶ付けなどにより被覆した後、
N2／H2中又は真空中で焼成するいわゆるメタ
ライズ法により該ガイド孔内壁に電気導体層を
形成させた後、(イ)と同様にして電気良導体を電
気メツキする方法。このメタライズ法において
は、種々の金属粉を用いることができるが、基
体がAl2O3などの酸化物系セラミツクである場
合はNi、Mo、Cu、Mo−Mn、基体がSiC系で
ある場合はNi、Moそして基体がSi3N4系であ
る場合はMoの組合せにおいて特に良い結果が
得られる。 (ハ) 無電解メツキ法によりガイド孔内壁に予め電
気導体を被覆した後(イ)と同様に電気メツキを施
す方法。 この無電解メツキ法によつて被覆する電気導体
は、導電性を有するものであればいずれの金属で
もよいが、安定性および導電性の点からNi又は
Cuであることが望ましい。 なお、前記電気良導体の被覆は給電効果を上げ
るためネジ部７まで行つてもよい。 〔作用〕 本発明においては、アーク溶接用コンタクトチ
ツプ基体を硬度の高く耐熱性にすぐれたセラミツ
クで構成しているため、従来の金属製コンタクト
チツプに比較して、溶接中の焼鈍軟化の問題もな
く耐摩耗性が格段にすぐれている。また本発明に
おいてはセラミツクコンタクトチツプの表面にさ
らに極めて硬度が高くかつFeを主成分とするス
パツタと反応性の低いTiC、TiN又はTi（Ｃ＋Ｎ）
を被覆しているため、溶接中のスパツタの付着が
少なく、かつ一旦スパツタが付着しても容易に除
去することができる。本願発明の他の大きな利点
は、コンタクトチツプのワイヤガイド孔に設けた
電気良導体がワイヤ通過による摩擦で摩耗しワイ
ヤへの給電が不可能になつて場合でも、コンタク
トチツプ基体まで摩耗して使用不可能になること
はなく、再度電気良導体を被覆しなおして、コン
タクトチツプ基体を繰返し使用できることであ
る。 本願発明のアーク溶接用コンタクトチツプ基体
１の素材といては、市販のいずれのセラミツクを
選択しても所定の作用効果を得ることができる
が、アーク溶接中にセラミツクコンタクトチツプ
に割れが発生する機構を研究し実験を重ねた結
果、コンタクトチツプ基体の素材として、特に92
％Al2O3、SiCおよびSi3N4などの熱伝導度
0.03cal／cm・sec.℃以上、熱膨張係数7.3×
10-61／℃以下および曲げ強度2500Kg／cm2以上の
物理的特性を有するセラミツクを選択することに
より、長時間の繰返し使用によつても割れの発生
しない極めて寿命の長いアーク溶接用コンタクト
チツプが得られることが判明した。 すなわち、アーク溶接においては、コンタクト
チツプは局部加熱、急加熱が繰返し生じており、
その熱シヨツクによりコンタクトチツプに割れが
発生する機構を考察すると次のようなことが言え
る。 セラミツク製コンタクトチツプが、アーク溶接
中に割れを発生する場合は、熱によつて発生した
内部応力が曲げ強度を超えた場合である。アーク
溶接においてはコンタクトチツプは前述のとおり
局部加熱、急加熱が繰返されており、加熱部分と
その付近には大きな温度勾配が生じることにな
る。 すなわち、溶接部分は1200℃前後、そしてそれ
からのふく射熱および給電時の自己アーク熱によ
りコンタクトチツプは200〜300℃になる。そして
温度勾配を有するコンタクトチツプにおいては、
各部分がその加熱温度に応じた熱膨張を示し、そ
の熱膨張量の差が内部応力を発生させる基因とな
る。したがつてアーク溶接中の熱シヨツクによる
割れを防止、すなわち各部分の熱膨張量の差に起
因する内部応力が曲げ強度が超えないようにする
ためには、熱伝導度の高い素材を選択することに
より各部分の温度勾配を小さくすること、熱膨張
係数の小さい素材を選択することにより各部分の
熱膨張量を小さくし熱膨張量の差の絶対量を小に
することおよび曲げ強度の高い素材を選択するこ
とが考えられる。 本発明者等は、前述の考察に基づいて、表１に
示すとおり種々のセラミツクについて実験を重ね
た結果、前述のとおり、特に、熱伝導度
0.03cal／cm・sec.℃以上、熱膨張係数7.3×
10-61／℃以下および曲げ強度2500Kg／cm2の物理
的特性を有するセラミツクを素材としてアーク溶
接用コンタクトチツプ基体を作成した場合、長時
間の繰返しアーク溶接においても全く割れの生じ
ないという作用効果を得たものである。
着が少なく、寿命も長くかつ再使用可能なセラミ
ツクコンタクトチツプおよびその製造方法に関す
る。 〔従来技術〕 従来のアーク溶接用コンタクトチツプは、主と
して銅合金又はアルミニウム合金で作られていた
が、コンタクトチツプの表面が金属であるため、
アーク溶接中に飛散してくるスパツタが熱化学反
応などによりコンタクトチツプ表面に付着堆積し
て目づまりを起したり、溶接中のふく射熱により
コンタクトチツプが焼鈍軟化しワイヤ通過による
コンタクトチツプ先端部の摩耗が加速されるなど
が原因となり、アーク溶接用コンタクトチツプの
寿命が極めて短かいものであつた。 前述のような問題を解決する方法として、実開
昭52−26630号公報、実開昭59−49478号公報又は
実開昭57−8248号公報に記載されるように、コン
タクトチツプのノズル部をセラミツク製ガイド保
護する方法、あるいは実開昭50−76021号公報、
実開昭57−160887号公報に記載されるようにコン
タクトチツプをセラミツクで被覆する方法が提案
されてきている。 しかしながら前記のノズル部をセラミツクガイ
ドで保護する方法は、コンタクトチツプの構造が
複雑になり製造コスト的に問題があるばかりでな
く、広範囲に飛散するスパツタに対してコンタク
トチツプ全体を保護できないという問題があつ
た。 一方コンタクトチツプをセラミツクで被覆する
方法は、構造の複雑化およびチツプ全体に対する
スパツタ付着からの保護の問題を解決するもの
で、本発明者等もPVD法又はCVD法によりコン
タクトチツプをセラミツク被覆法を開発し、先に
実願昭59−163202号（実開昭61−77175号公報参
照）として出願した。 しかしながら、前述のセラミツク被覆コンタク
トチツプにおいても、基体自体が金属、特に銅合
金又はアルミニウム合金で構成されているため、
セラミツク被覆中の焼鈍軟化およびアーク溶接中
のふく射熱による焼鈍軟化により、耐摩耗性が低
下し寿命にはおのずから限界があつた。また、一
旦目づまりあるいはノズル部の摩耗により使用不
可能になつたものは、再生する手段がなく廃棄さ
れているのが現状であり、これもアーク溶接のコ
ストを高くする大きな要因となつていた。 また、本発明者等は、前述の問題を解決するも
のとして、コンタクトチツプ基体を92％Al2O3、
SiC系又はSi3N4系などのセラミツクで構成し、
ワイヤガイド孔内壁に電気良導体を被覆したアー
ク溶接用コンタクトチツプを発明し、先に出願し
た。 この発明により、焼鈍軟化によるノズル部の摩
耗および再使用の問題が解決され、コンタクトチ
ツプの寿命は著るしく長くなつたが、溶接中のス
パツタ付着に関しては、金属製コンタクトチツプ
に比較して大巾に減少してはいるものの、前記セ
ラミツクはFeを主成分とするスパツタと多少反
応性があり未だスパツタ付着の問題は残されてい
た。 〔発明が解決しようとする問題点〕 本発明は、前述のとおりのスパツタ付着による
目づまりの問題、耐摩耗性の問題を同時に解決
し、しかも繰返し再生可能なアーク溶接用セラミ
ツクコンタクトチツプと、そのコンタクトチツプ
を安定確定に製造できる製造方法を提供すること
を目的としている。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明は、前述の問題点を解決する手段を鋭意
研究した結果、アーク溶接用コンタクトチツプは
電気良導体である金属で構成するという既定の概
念を転換し、第１図に示すアーク溶接用コンタク
トチツプ基体１をセラミツクで構成し、ワイヤに
給電する部分のみを電気良導体３で構成するとい
う本発明者等による前述の先願の発明に、更に第
２図に示すように、セラミツク製コンタクトチツ
プ基体１の表面に、Feを主成分とするスパツタ
との反応性が低いTiC、TiN又はTi（Ｃ＋Ｎ）の
被覆層６を設けることにより、前述の目的が達成
されることを知見して完成されたものである。 更に本発明の具体的構成を詳細に説明すると、
アーク溶接用コンタクトチツプの基体１を、好ま
しくは92％Al2O3、SiC系又はSi3N4などの熱伝導
度0.03cal／cm・sec・℃以上、熱膨張係数7.3×
10-61／℃以下および曲げ強度2500Kg／cm2以上の
物理的特性を有するセラミツクで構成するととも
に、その基体１の表面にPVD法、CVD法又はプ
ラズマ溶射法などによりFeを主成分とするスパ
ツタと反応性の低いTiC、TiNまたはTi（Ｃ＋Ｎ）
の被覆層６を形成し、また該基体のワイヤガイド
孔２内壁に銅、銅合金、Ni合金、金合金、銀合
金、プラチナ合金、チタン合金などの電気良導体
の被覆層を形成することにより、溶接中のスパツ
タ付着が極めて少なく、かつ摩耗の問題もなく、
繰返し使用可能なアーク溶接用セラミツクコンタ
クトチツプを得たものである。 そして、前述のアーク溶接用セラミツクコンタ
クトチツプを工業的に安定して製造する方法とし
て、予め作成したセラミツクコンタクトチツプ基
体１の表面に、TiC、TiN又はTi（Ｃ＋Ｎ）を
CVD法、PVD法又はプラズマ法により被覆層６
を形成するとともに、該セラミツクコンタクトチ
ツプ基体のワイヤガイド孔２の内壁を電気良導体
で予め被覆処理したのち、該電気良導体よりなる
被覆層を電極として電気良導体３を電気メツキす
る方法、および、第３図に示すようにセラミツク
製コンタクトチツプ基体１のワイヤガイド孔２の
孔径と概略同じ外径の電気良導体のパイプ４を予
め作成しておき、これをセラミツク製コンタクト
チツプ基体１のガイド孔２に挿入する方法を開発
したものである。 前述のセラミツク製コンタクトチツプのガイド
孔内壁に電気良導体を電気メツキする方法として
は、セラミツクに金属を電気メツキする公知のい
ずれの方法でも採用できるが、本発明者等の研究
によれば次の方法によりメツキした場合良好な結
果が確実に得られることが判明している。 (イ) CVD法又はPVD法により、電気導体である
TiC又はTiNなどでガイド孔内壁を被覆した
後、その被覆したTiC又はTiNなどの電気導体
層を電極として、Cu系合金、Ni系合金、銀系
合金、金系合金、プラチタ系合金又はTi系合
金などの電気良導体を電気メツキする方法。 (ロ) 前記ガイド孔内壁に金属粉をペースト状にし
て塗布、又はどぶ付けなどにより被覆した後、
N2／H2中又は真空中で焼成するいわゆるメタ
ライズ法により該ガイド孔内壁に電気導体層を
形成させた後、(イ)と同様にして電気良導体を電
気メツキする方法。このメタライズ法において
は、種々の金属粉を用いることができるが、基
体がAl2O3などの酸化物系セラミツクである場
合はNi、Mo、Cu、Mo−Mn、基体がSiC系で
ある場合はNi、Moそして基体がSi3N4系であ
る場合はMoの組合せにおいて特に良い結果が
得られる。 (ハ) 無電解メツキ法によりガイド孔内壁に予め電
気導体を被覆した後(イ)と同様に電気メツキを施
す方法。 この無電解メツキ法によつて被覆する電気導体
は、導電性を有するものであればいずれの金属で
もよいが、安定性および導電性の点からNi又は
Cuであることが望ましい。 なお、前記電気良導体の被覆は給電効果を上げ
るためネジ部７まで行つてもよい。 〔作用〕 本発明においては、アーク溶接用コンタクトチ
ツプ基体を硬度の高く耐熱性にすぐれたセラミツ
クで構成しているため、従来の金属製コンタクト
チツプに比較して、溶接中の焼鈍軟化の問題もな
く耐摩耗性が格段にすぐれている。また本発明に
おいてはセラミツクコンタクトチツプの表面にさ
らに極めて硬度が高くかつFeを主成分とするス
パツタと反応性の低いTiC、TiN又はTi（Ｃ＋Ｎ）
を被覆しているため、溶接中のスパツタの付着が
少なく、かつ一旦スパツタが付着しても容易に除
去することができる。本願発明の他の大きな利点
は、コンタクトチツプのワイヤガイド孔に設けた
電気良導体がワイヤ通過による摩擦で摩耗しワイ
ヤへの給電が不可能になつて場合でも、コンタク
トチツプ基体まで摩耗して使用不可能になること
はなく、再度電気良導体を被覆しなおして、コン
タクトチツプ基体を繰返し使用できることであ
る。 本願発明のアーク溶接用コンタクトチツプ基体
１の素材といては、市販のいずれのセラミツクを
選択しても所定の作用効果を得ることができる
が、アーク溶接中にセラミツクコンタクトチツプ
に割れが発生する機構を研究し実験を重ねた結
果、コンタクトチツプ基体の素材として、特に92
％Al2O3、SiCおよびSi3N4などの熱伝導度
0.03cal／cm・sec.℃以上、熱膨張係数7.3×
10-61／℃以下および曲げ強度2500Kg／cm2以上の
物理的特性を有するセラミツクを選択することに
より、長時間の繰返し使用によつても割れの発生
しない極めて寿命の長いアーク溶接用コンタクト
チツプが得られることが判明した。 すなわち、アーク溶接においては、コンタクト
チツプは局部加熱、急加熱が繰返し生じており、
その熱シヨツクによりコンタクトチツプに割れが
発生する機構を考察すると次のようなことが言え
る。 セラミツク製コンタクトチツプが、アーク溶接
中に割れを発生する場合は、熱によつて発生した
内部応力が曲げ強度を超えた場合である。アーク
溶接においてはコンタクトチツプは前述のとおり
局部加熱、急加熱が繰返されており、加熱部分と
その付近には大きな温度勾配が生じることにな
る。 すなわち、溶接部分は1200℃前後、そしてそれ
からのふく射熱および給電時の自己アーク熱によ
りコンタクトチツプは200〜300℃になる。そして
温度勾配を有するコンタクトチツプにおいては、
各部分がその加熱温度に応じた熱膨張を示し、そ
の熱膨張量の差が内部応力を発生させる基因とな
る。したがつてアーク溶接中の熱シヨツクによる
割れを防止、すなわち各部分の熱膨張量の差に起
因する内部応力が曲げ強度が超えないようにする
ためには、熱伝導度の高い素材を選択することに
より各部分の温度勾配を小さくすること、熱膨張
係数の小さい素材を選択することにより各部分の
熱膨張量を小さくし熱膨張量の差の絶対量を小に
することおよび曲げ強度の高い素材を選択するこ
とが考えられる。 本発明者等は、前述の考察に基づいて、表１に
示すとおり種々のセラミツクについて実験を重ね
た結果、前述のとおり、特に、熱伝導度
0.03cal／cm・sec.℃以上、熱膨張係数7.3×
10-61／℃以下および曲げ強度2500Kg／cm2の物理
的特性を有するセラミツクを素材としてアーク溶
接用コンタクトチツプ基体を作成した場合、長時
間の繰返しアーク溶接においても全く割れの生じ
ないという作用効果を得たものである。
【表】
また、本発明においては、セラミツク製コンタ
クトチツプ基体のガイド孔内壁に電気良導体被覆
層を設けて、この被覆層により溶接ワイヤに電流
を給電する方式としているため、アーク溶接中の
ふく射熱はコンタクトチツプ基体によつて遮断さ
れ、ふく射熱による給電材としての前記被覆層の
溶損または焼鈍軟化に伴う耐摩耗性の低下はほと
んどみられない。 次に、本願の第２番目および第３番目の発明で
ある前記のアーク溶接用セラミツクコンタクトチ
ツプの製造方法に関してその作用効果を説明す
る。 第２番目および第３番目の発明において、セラ
ミツクコンタクトチツプ基体１の表面にスパツタ
粒と反応性の低いTiC、TiN又はTi（Ｃ＋Ｎ）の
被覆層６を形成しているが、その被覆層の形成手
段としては、CVD法、PVD法あるいはプラズマ
溶射法のいずれの方法も採用し得るが、CVD法
又はPVD法を採用した場合は被覆層は数μ程度
と薄いが表面の表面粗度が高くそのままでも表面
の凹凸によるスパツタのかかえ込み現象に伴うス
パツタ付着が少ないという利点があり、一方プラ
ズマ溶射法を採用した場合は被覆層を100μ以上
に厚くすることができるが、被覆層の表面が粗い
ため、表面粗度20s以下、好ましくは0.5〜2s程度
に研磨する必要がある。 因みに、セラミツクコンタクトチツプの面粗度
とそれぞれの被覆法を採用した場合の表面粗度の
関係を示すと第２表のようになる。
クトチツプ基体のガイド孔内壁に電気良導体被覆
層を設けて、この被覆層により溶接ワイヤに電流
を給電する方式としているため、アーク溶接中の
ふく射熱はコンタクトチツプ基体によつて遮断さ
れ、ふく射熱による給電材としての前記被覆層の
溶損または焼鈍軟化に伴う耐摩耗性の低下はほと
んどみられない。 次に、本願の第２番目および第３番目の発明で
ある前記のアーク溶接用セラミツクコンタクトチ
ツプの製造方法に関してその作用効果を説明す
る。 第２番目および第３番目の発明において、セラ
ミツクコンタクトチツプ基体１の表面にスパツタ
粒と反応性の低いTiC、TiN又はTi（Ｃ＋Ｎ）の
被覆層６を形成しているが、その被覆層の形成手
段としては、CVD法、PVD法あるいはプラズマ
溶射法のいずれの方法も採用し得るが、CVD法
又はPVD法を採用した場合は被覆層は数μ程度
と薄いが表面の表面粗度が高くそのままでも表面
の凹凸によるスパツタのかかえ込み現象に伴うス
パツタ付着が少ないという利点があり、一方プラ
ズマ溶射法を採用した場合は被覆層を100μ以上
に厚くすることができるが、被覆層の表面が粗い
ため、表面粗度20s以下、好ましくは0.5〜2s程度
に研磨する必要がある。 因みに、セラミツクコンタクトチツプの面粗度
とそれぞれの被覆法を採用した場合の表面粗度の
関係を示すと第２表のようになる。
【表】
第２番目の発明においては、最終的には効率的
な電気メツキにより給電材となる電気良導体被覆
を形成しているが、その前処理として予めガイド
孔内壁および必要に応じてネジ部に電気導体を被
覆する処理を施しているが、これはコンタクトチ
ツプ基体を構成するセラミツクは電気伝導度が低
く、これに直接電気メツキを施すことは困難であ
り、このような電気伝導度が低いセラミツクに電
気メツキを施すためにはメツキする部分を予め電
極化しておく必要があるためである。 また、CVD法、PVD法、メタライズ法あるい
は無電解メツキ法により被覆された部分は、油脂
分などの汚染物もなく、かつ熱化学処理により活
性化しているため電気メツキが効果的に行えると
いう効果もある。 第３番目の発明においては、セラミツク製コン
タクトチツプ基体のガイド孔に、予め作成してお
いた電気良導体のパイプを嵌合することによつて
アーク溶接用コンタクトチツプを製造するもので
あるが、この製造方法の利点は、第２番目の発明
におけるような複雑なメツキ工程を必要とせず、
機械加工によるパイプの製造および該パイプをセ
ラミツク製コンタクトチツプ基体のガイド孔に嵌
合するという比較的簡単な作業により製造できる
ことおよび再生する再に摩耗したパイプを簡単に
取りはずし新しいパイプと交換できるという点を
挙げることができる。またこの製造方法のもう１
つの大きな利点は、パイプを加工硬化した状態ま
たは硬化熱処理した状態でセラミツク製コンタク
トチツプ基体に組込めるため、アーク溶接使用中
のパイプの摩耗を小さくすることができることで
ある。 なお、セラミツクコンタクトチツプ基体自体の
製造に関しては、通常のセラミツク製品の製造と
同様に、セラミツク粉体に有機バインダーを混合
して造粒した後鋳込成形法、プレス成形法又はイ
ンジエクジエクシヨン成形法によりコンタクトチ
ツプ基体を成形し、これを焼成する方法で製造す
ることができるが、アーク溶接用コンタクトチツ
プには取付けのためのネジ部７，８が設けられて
おり、このネジ部を生加工等で加工することはコ
ストの面から不利であるため、このようなアーク
溶接用セラミツクコンタクトチツプ基体の成形法
としては第６図のフローシートに示すインジエク
シヨン成形を採用することが有利である。 ＜実施例＞ (イ) セラミツクコンタクトチツプ基体の製造 92％Al2O3粉末に下記の組成比で有機バイン
ダーを添加し第４図に示すように加熱混練、ロ
ール造粒して成形用材粒を得て、 原料組成アルミナ（92％調合粉体） エチレン−酢ビ共重合体 ポリブチルメタクリレート ワツクス（ワツクスＥ） シリブチルフタレート 100（部） 6.0 6.5 3.0 3.0（部） 該成形用材料を下記の成形条件でインジエクシ
ヨン法によりアーク溶接用コンタクトチツプ基体
の形状に生成形した。 成形条件圧力 温度 金型温度 射出時間 冷却時間 700Kg／cm2 170〜180℃ 25℃ 5sec 20sec 前記の生成形のアーク溶接用コンタクトチツプ
基体に下記の条件で脱脂処理を施した後、焼成し
アーク溶接用コンタクトチツプ基体を作成した。 脱脂条件−（室温）〜80℃ 3Hrs 80〜360℃ ５℃／Hr 360℃ 2Hrs保持 ↓ 放 冷 焼成条件（気中）−（室温）〜1500℃ 7Hrs 1500℃ 1Hr保持 ↓ 放 冷 (ロ) セラミツクコンタクトチツプ基体表面への
TiC、TiN又はTi（Ｃ＋Ｎ）被覆層の形成 前述の工程で組成した92％Al2O3よりなるセ
ラミツクコンタクトチツプ基体表面へ、CVD
法、PVD法およびプラズマ溶射法によりTiC、
TiNおよびTi（Ｃ＋Ｎ）と被覆層を形成した。 (ハ) セラミツクコンタクトチツプ基体のワイヤガ
イド孔内壁への電気良導体の被覆 前述のTiC、TiNあるいはTi（Ｃ＋Ｎ）被覆
層を形成されたセラミツクコンタクトチツプの
外表面にマスキングし、ワイヤガイド孔内壁の
みにNiを無電解メツキした後、該Ni無電解メ
ツキ層を陰極とし、下記の条件下で電気メツキ
を施し、0.1〜0.3mmの厚さのCu被覆層をワイヤ
ガイド孔内壁に形成した。 浴組成 メツキ条件 シアン化第１銅…120ｇ／
電流密度 3A／ｄm2 シアン化ナトリウム…135ｇ／ PH 12.6 苛性カリ…25ｇ／ 浴 温 80℃ 遊離シアン苛ソーダ…10ｇ／ 時 間 1.5hr (ニ) 溶接試験 前述の工程で作成したアーク溶接用コンタク
トチツプを下記の実際のアーク溶接に近い条件
で溶接試験を行つた結果は第３表に示すとおり
であつた。 溶接条件電圧…22V 電流…240A 溶接ワーク数 600ケ／日 溶接速度800mm／min 溶接長さ80mm／１ケ
な電気メツキにより給電材となる電気良導体被覆
を形成しているが、その前処理として予めガイド
孔内壁および必要に応じてネジ部に電気導体を被
覆する処理を施しているが、これはコンタクトチ
ツプ基体を構成するセラミツクは電気伝導度が低
く、これに直接電気メツキを施すことは困難であ
り、このような電気伝導度が低いセラミツクに電
気メツキを施すためにはメツキする部分を予め電
極化しておく必要があるためである。 また、CVD法、PVD法、メタライズ法あるい
は無電解メツキ法により被覆された部分は、油脂
分などの汚染物もなく、かつ熱化学処理により活
性化しているため電気メツキが効果的に行えると
いう効果もある。 第３番目の発明においては、セラミツク製コン
タクトチツプ基体のガイド孔に、予め作成してお
いた電気良導体のパイプを嵌合することによつて
アーク溶接用コンタクトチツプを製造するもので
あるが、この製造方法の利点は、第２番目の発明
におけるような複雑なメツキ工程を必要とせず、
機械加工によるパイプの製造および該パイプをセ
ラミツク製コンタクトチツプ基体のガイド孔に嵌
合するという比較的簡単な作業により製造できる
ことおよび再生する再に摩耗したパイプを簡単に
取りはずし新しいパイプと交換できるという点を
挙げることができる。またこの製造方法のもう１
つの大きな利点は、パイプを加工硬化した状態ま
たは硬化熱処理した状態でセラミツク製コンタク
トチツプ基体に組込めるため、アーク溶接使用中
のパイプの摩耗を小さくすることができることで
ある。 なお、セラミツクコンタクトチツプ基体自体の
製造に関しては、通常のセラミツク製品の製造と
同様に、セラミツク粉体に有機バインダーを混合
して造粒した後鋳込成形法、プレス成形法又はイ
ンジエクジエクシヨン成形法によりコンタクトチ
ツプ基体を成形し、これを焼成する方法で製造す
ることができるが、アーク溶接用コンタクトチツ
プには取付けのためのネジ部７，８が設けられて
おり、このネジ部を生加工等で加工することはコ
ストの面から不利であるため、このようなアーク
溶接用セラミツクコンタクトチツプ基体の成形法
としては第６図のフローシートに示すインジエク
シヨン成形を採用することが有利である。 ＜実施例＞ (イ) セラミツクコンタクトチツプ基体の製造 92％Al2O3粉末に下記の組成比で有機バイン
ダーを添加し第４図に示すように加熱混練、ロ
ール造粒して成形用材粒を得て、 原料組成アルミナ（92％調合粉体） エチレン−酢ビ共重合体 ポリブチルメタクリレート ワツクス（ワツクスＥ） シリブチルフタレート 100（部） 6.0 6.5 3.0 3.0（部） 該成形用材料を下記の成形条件でインジエクシ
ヨン法によりアーク溶接用コンタクトチツプ基体
の形状に生成形した。 成形条件圧力 温度 金型温度 射出時間 冷却時間 700Kg／cm2 170〜180℃ 25℃ 5sec 20sec 前記の生成形のアーク溶接用コンタクトチツプ
基体に下記の条件で脱脂処理を施した後、焼成し
アーク溶接用コンタクトチツプ基体を作成した。 脱脂条件−（室温）〜80℃ 3Hrs 80〜360℃ ５℃／Hr 360℃ 2Hrs保持 ↓ 放 冷 焼成条件（気中）−（室温）〜1500℃ 7Hrs 1500℃ 1Hr保持 ↓ 放 冷 (ロ) セラミツクコンタクトチツプ基体表面への
TiC、TiN又はTi（Ｃ＋Ｎ）被覆層の形成 前述の工程で組成した92％Al2O3よりなるセ
ラミツクコンタクトチツプ基体表面へ、CVD
法、PVD法およびプラズマ溶射法によりTiC、
TiNおよびTi（Ｃ＋Ｎ）と被覆層を形成した。 (ハ) セラミツクコンタクトチツプ基体のワイヤガ
イド孔内壁への電気良導体の被覆 前述のTiC、TiNあるいはTi（Ｃ＋Ｎ）被覆
層を形成されたセラミツクコンタクトチツプの
外表面にマスキングし、ワイヤガイド孔内壁の
みにNiを無電解メツキした後、該Ni無電解メ
ツキ層を陰極とし、下記の条件下で電気メツキ
を施し、0.1〜0.3mmの厚さのCu被覆層をワイヤ
ガイド孔内壁に形成した。 浴組成 メツキ条件 シアン化第１銅…120ｇ／
電流密度 3A／ｄm2 シアン化ナトリウム…135ｇ／ PH 12.6 苛性カリ…25ｇ／ 浴 温 80℃ 遊離シアン苛ソーダ…10ｇ／ 時 間 1.5hr (ニ) 溶接試験 前述の工程で作成したアーク溶接用コンタク
トチツプを下記の実際のアーク溶接に近い条件
で溶接試験を行つた結果は第３表に示すとおり
であつた。 溶接条件電圧…22V 電流…240A 溶接ワーク数 600ケ／日 溶接速度800mm／min 溶接長さ80mm／１ケ
【表】
【表】
命はスパツタ付着により目づまりを
発生するまでの時間
実施例 ２ (イ) セラミツクコンタクトチツプ基体の製造 Si3N4の粉末に下記の組成比で有機バインダ
ーを混合し第４図に示すように加熱混練、加熱
押出し造粒して成形用材料を得、 組成窒化珪素、調合粉体 （Si3N4） ポリスチレン メタクリル酸エステル共重合体 エチレン−酢ビ共重合体 パラフインワツクス56 ステアクン酸 ジメチルスタレート 100〔部〕 7.0 5.0 4.0 5.0 1.5 4.0〔部〕 該成形用材料を下記の条件下でインジエクシヨ
ン法によりアーク溶接用コンタクトチツプ基体の
形状に成形し、 成形条件−圧 力 850Kg／cm2 温 度 220℃ 金型温度 25℃ 射出時間 5sec 冷却時間 5sec 該生成形のアーク溶接用コンタクトチツプ基体
を下記の条件で脱脂後焼成した。
発生するまでの時間
実施例 ２ (イ) セラミツクコンタクトチツプ基体の製造 Si3N4の粉末に下記の組成比で有機バインダ
ーを混合し第４図に示すように加熱混練、加熱
押出し造粒して成形用材料を得、 組成窒化珪素、調合粉体 （Si3N4） ポリスチレン メタクリル酸エステル共重合体 エチレン−酢ビ共重合体 パラフインワツクス56 ステアクン酸 ジメチルスタレート 100〔部〕 7.0 5.0 4.0 5.0 1.5 4.0〔部〕 該成形用材料を下記の条件下でインジエクシヨ
ン法によりアーク溶接用コンタクトチツプ基体の
形状に成形し、 成形条件−圧 力 850Kg／cm2 温 度 220℃ 金型温度 25℃ 射出時間 5sec 冷却時間 5sec 該生成形のアーク溶接用コンタクトチツプ基体
を下記の条件で脱脂後焼成した。
【表】
(ロ) セラミツクコンタクトチツプ基体表面への
TiC、TiN又はTi（Ｃ＋Ｎ）被覆層の形成 前述の工程作成したセラミツクコンタクトチ
ツプ基体表面へ、CVD法、PVD法およびプラ
ズマ溶射法によりTiC、TiNおよびTi（Ｃ＋Ｎ）
と被覆層を形成した。 (ハ) セラミツクコンタクトチツプ基体のワイヤガ
イド孔内への電気良導体パイプの挿入 Cu−Cr−Zr合金（Cr：１％、Cu99％）を素
材とした外径1.90mmφ、内径1.33mmφ、のパイ
プ４にフランジ５をロウ付けしたフランジ付パ
イプを、実施例１で作成したと同様のコンタク
トチツプ基体１のガイド孔３（孔径1.90mmφ）
にポンチで強制挿入し、該ガイド孔内面密着さ
せるようにして、アーク溶接用セラミツクコン
タクトチツプを製造した。 この工程により製造したアーク溶接用コンタ
クトチツプについて実施例１と同様な溶接試験
を行つた結果第４表のとおりであつた。
TiC、TiN又はTi（Ｃ＋Ｎ）被覆層の形成 前述の工程作成したセラミツクコンタクトチ
ツプ基体表面へ、CVD法、PVD法およびプラ
ズマ溶射法によりTiC、TiNおよびTi（Ｃ＋Ｎ）
と被覆層を形成した。 (ハ) セラミツクコンタクトチツプ基体のワイヤガ
イド孔内への電気良導体パイプの挿入 Cu−Cr−Zr合金（Cr：１％、Cu99％）を素
材とした外径1.90mmφ、内径1.33mmφ、のパイ
プ４にフランジ５をロウ付けしたフランジ付パ
イプを、実施例１で作成したと同様のコンタク
トチツプ基体１のガイド孔３（孔径1.90mmφ）
にポンチで強制挿入し、該ガイド孔内面密着さ
せるようにして、アーク溶接用セラミツクコン
タクトチツプを製造した。 この工程により製造したアーク溶接用コンタ
クトチツプについて実施例１と同様な溶接試験
を行つた結果第４表のとおりであつた。
【表】
以上詳細に説明したとおり、本願発明は、従来
のアーク溶接用コンタクトチツプ基体は銅合金な
どの電気良導体で構成すべきであるとする既定の
概念を転換し、コンタクトチツプの基体をセラミ
ツクで構成し、更にそ表面に極めて硬度が高くか
つスパツタとの反応性の低いTiC、TiN又はTi
（Ｃ＋Ｎ）を被覆し、そのワイヤ孔内壁に給電材
としての電気良導体を被覆するという新しい型の
アーク溶接用セラミツクコンタクトチツプおよび
その製造方法を開発し、しかも本発明の前記構成
のアーク溶接用セラミツクコンタクトチツプを用
いることによつて従来のアーク溶接用コンタクト
チツプを使用した場合に問題となつていたスパツ
タ付着の問題、摩耗の問題および再生再使用の問
題を同時に解決できるものであるから、本発明の
アーク溶接産業分野における利用効果は極めて大
きいものと言うことができる。
のアーク溶接用コンタクトチツプ基体は銅合金な
どの電気良導体で構成すべきであるとする既定の
概念を転換し、コンタクトチツプの基体をセラミ
ツクで構成し、更にそ表面に極めて硬度が高くか
つスパツタとの反応性の低いTiC、TiN又はTi
（Ｃ＋Ｎ）を被覆し、そのワイヤ孔内壁に給電材
としての電気良導体を被覆するという新しい型の
アーク溶接用セラミツクコンタクトチツプおよび
その製造方法を開発し、しかも本発明の前記構成
のアーク溶接用セラミツクコンタクトチツプを用
いることによつて従来のアーク溶接用コンタクト
チツプを使用した場合に問題となつていたスパツ
タ付着の問題、摩耗の問題および再生再使用の問
題を同時に解決できるものであるから、本発明の
アーク溶接産業分野における利用効果は極めて大
きいものと言うことができる。
第１図はアーク溶接用セラミツクコンタクトチ
ツプのワイヤガイト孔に電気良導体を形成した
図、第２図はアーク溶接用セラミツクコンタクト
チツプ基体のガイド孔内壁に電気良導体の被覆層
を形成するとともに基体表面にTiC、TiN又はTi
（Ｃ＋Ｎ）を被覆した図、第３〜５図は電気良導
体のパイプをガイド孔に挿入する図および第６図
はアーク溶接用セラミツクコンタクトチツプの基
体の製造フローシートを示す図である。 １……アーク溶接用セラミツクコンタクトチツ
プ基体、２……ガイド孔、３……電気良導体被覆
層、４……電気良導体パイプ、５……フランジ、
６……TiC、TiN又はTi（Ｃ＋Ｎ）の被覆層、７
……ネジ部。
ツプのワイヤガイト孔に電気良導体を形成した
図、第２図はアーク溶接用セラミツクコンタクト
チツプ基体のガイド孔内壁に電気良導体の被覆層
を形成するとともに基体表面にTiC、TiN又はTi
（Ｃ＋Ｎ）を被覆した図、第３〜５図は電気良導
体のパイプをガイド孔に挿入する図および第６図
はアーク溶接用セラミツクコンタクトチツプの基
体の製造フローシートを示す図である。 １……アーク溶接用セラミツクコンタクトチツ
プ基体、２……ガイド孔、３……電気良導体被覆
層、４……電気良導体パイプ、５……フランジ、
６……TiC、TiN又はTi（Ｃ＋Ｎ）の被覆層、７
……ネジ部。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ TiC、TiN又はTi（Ｃ＋Ｎ）の被覆層を有す
るセラミツクコンタクトチツプ基体と、該コンタ
クトチツプ基体のワイヤガイド孔内壁に設けられ
た電気良導体被覆層とからなることを特徴とする
アーク溶接用セラミツクコンタクトチツプ。 ２ 前記セラミツクコンタクトチツプ基体が熱伝
導度0.03cal／cm・sec・℃以上、熱膨張係数7.3×
10-61／℃以下および曲げ強度2500Kg／cm2以上の
物理的特性を有するセラミツクで構成されている
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のア
ーク溶接用セラミツクコンタクトチツプ。 ３ 前記セラミツク基体が92％Al2O3、SiC系お
よびSi3N4系のセラミツクから選択されることを
特徴とする特許請求の範囲第１項または第２項記
載のアーク溶接用セラミツクコンタクトチツプ。 ４ 前記電気良導体被覆層が銅系合金、ニツケル
系合金、Ti系合金、金合金、又はプラチナ合金
で構成されていることを特徴とする特許請求の範
囲第１項ないし第３項のいずれか記載のアーク溶
接用セラミツクコンタクトチツプ。 ５ TiC、TiN又はTi（Ｃ＋Ｎ）の被覆層を有す
るセラミツクコンタクトチツプ基体と、該コンタ
クトチツプ基本のワイヤガイド孔内壁に設けられ
た電気良導体被覆層とからなるアーク溶接用セラ
ミツクコンタクトチツプの製造方法において、予
め作成したセラミツクコンタクトチツプ基体表面
に、CVD法、PVD法又はプラズマ溶射法により
TiC、TiN又はTi（Ｃ＋Ｎ）の被覆層を形成した
後、セラミツクコンタクトチツプ基体のワイヤガ
イド内壁を電気導体で被覆し、次に該電気導体の
被覆層を電極として電気良導体をメツキすること
を特徴とするアーク溶接用セラミツクコンタクト
チツプの製造方法。 ６ TiC、TiN又はTi（Ｃ＋Ｎ）の被覆層を有す
るセラミツクコンタクトチツプ基体と、該コンタ
クトチツプ基本のワイヤガイド孔内壁に設けられ
た電気良導体被覆層とからなるアーク溶接用セラ
ミツクコンタクトチツプの製造方法において、予
め作成したセラミツクコンタクトチツプ基体表面
に、CVD法、PVD法又はプラズマ溶射法により
TiC、TiN又はTi（Ｃ＋Ｎ）の被覆層を形成した
後、該セラミツクコンタクトチツプ基体のワイヤ
ガイド孔径と概略同じ外径を有する電気良導体の
パイプを挿入することを特徴とするアーク溶接用
セラミツクコンタクトチツプの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10715285A JPS61266189A (ja) | 1985-05-20 | 1985-05-20 | ア−ク溶接用セラミツクコンタクトチツプおよびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10715285A JPS61266189A (ja) | 1985-05-20 | 1985-05-20 | ア−ク溶接用セラミツクコンタクトチツプおよびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61266189A JPS61266189A (ja) | 1986-11-25 |
| JPH0337470B2 true JPH0337470B2 (ja) | 1991-06-05 |
Family
ID=14451824
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10715285A Granted JPS61266189A (ja) | 1985-05-20 | 1985-05-20 | ア−ク溶接用セラミツクコンタクトチツプおよびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61266189A (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63188477A (ja) * | 1987-01-29 | 1988-08-04 | Kyocera Corp | 熔接用案内通電部材 |
| EP0428740A1 (en) * | 1989-05-10 | 1991-05-29 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Electric contact material, method of producing said material, and electric contact produced therefrom |
| US20100320184A1 (en) * | 2009-06-19 | 2010-12-23 | Lincoln Global, Inc. | Welding contact tip and welding gun incorporating the same |
| JP5887473B2 (ja) * | 2011-04-12 | 2016-03-16 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 溶接用コンタクトチップ |
| JP6559454B2 (ja) * | 2015-04-02 | 2019-08-14 | 株式会社東芝 | レーザ溶接ヘッド |
| JP2019136768A (ja) * | 2018-02-08 | 2019-08-22 | 新光機器株式会社 | コンタクトチップ |
| CN111136405B (zh) * | 2020-01-17 | 2021-02-23 | 西南交通大学 | 一种核电高温镍基合金复合焊丝的制备方法及其产品 |
-
1985
- 1985-05-20 JP JP10715285A patent/JPS61266189A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61266189A (ja) | 1986-11-25 |
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