JPH0755382B2 - Electrode roll - Google Patents
Electrode rollInfo
- Publication number
- JPH0755382B2 JPH0755382B2 JP61150963A JP15096386A JPH0755382B2 JP H0755382 B2 JPH0755382 B2 JP H0755382B2 JP 61150963 A JP61150963 A JP 61150963A JP 15096386 A JP15096386 A JP 15096386A JP H0755382 B2 JPH0755382 B2 JP H0755382B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- alloy
- copper
- gallium
- electrode roll
- cobalt
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
- B23K35/02—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by mechanical features, e.g. shape
- B23K35/0205—Non-consumable electrodes; C-electrodes
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Electroplating Methods And Accessories (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、缶胴成形体のサイドシーム部等の重ね合わさ
れた金属板を電気抵抗シーム溶接する為に使用される電
極ロール、詳細には、固定部と回転部との間に形成され
た空隙部にガリウムを主体とする導電性液体易融合金を
封入した電極ロールに関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Industrial field of application) The present invention relates to an electrode roll used for electric resistance seam welding of superposed metal plates such as side seam portions of a can body, The present invention relates to an electrode roll in which a conductive liquid fusible alloy mainly containing gallium is enclosed in a void portion formed between a fixed portion and a rotating portion.
(従来の技術) 近年、スズメツキ鋼板、ニッケルメッキ鋼板ニッケル−
スズメツキ鋼板等の金属板を円筒形に丸めて両端縁部分
を重ね合わせて形成した缶胴成形体の重合部を、銅製の
線電極を介して、缶胴成形体の内側の電極ロールと缶胴
成形体の外側の電極ロールとの間で挟圧して通電するこ
とにより溶接するという電気抵抗シーム溶接法によつて
缶胴を製造することが行なわれている。(Prior Art) In recent years, Suzuki steel plate, nickel plated steel plate nickel-
The overlapped part of the can body formed by rolling a metal plate such as a Suzuki steel plate into a cylindrical shape and stacking the edges on both ends is connected to the electrode roll inside the body using a copper wire electrode and the can body. BACKGROUND ART A can barrel is manufactured by an electric resistance seam welding method in which a molded body is clamped between the electrode roll and the electrode roll to be energized to perform welding.
この電気抵抗シーム溶接において用いられる典型的な電
極ロールの縦断面図を第4図に示す。A vertical sectional view of a typical electrode roll used in this electric resistance seam welding is shown in FIG.
第4図に於て、1は電極ロールであり、2は電極ロール
1の中央に位置し、円盤状部3を有する固定部であり、
4は固定部の円盤状部3を取り囲むと共に固定部2に対
して回転自在に装着されている回転部である(図では2
部品を組み合せたものを示している)。In FIG. 4, 1 is an electrode roll, 2 is a fixed portion located at the center of the electrode roll 1 and having a disk-shaped portion 3,
Reference numeral 4 denotes a rotary portion that surrounds the disk-shaped portion 3 of the fixed portion and is rotatably attached to the fixed portion 2 (2 in the figure).
Shown is a combination of parts).
回転部4の外周部には銅製線電極を収容する溝部5が設
けられており、回転部4と固定部2との間には空隙部6
が形成されていて、この空隙部6内には導電性液体金属
7が充填されている。A groove portion 5 for accommodating a copper wire electrode is provided on the outer peripheral portion of the rotating portion 4, and a gap portion 6 is provided between the rotating portion 4 and the fixed portion 2.
Is formed, and the void 6 is filled with the conductive liquid metal 7.
8は導電性液体金属7が外部へ漏洩するのを防止する為
の密封材であり、9は固定部2を中心として回転部4の
回転を容易にする為のボールベアリングである。Reference numeral 8 is a sealing material for preventing the conductive liquid metal 7 from leaking to the outside, and 9 is a ball bearing for facilitating rotation of the rotating portion 4 around the fixed portion 2.
10は溶接熱により電極ロールが高温になり過ぎるのを防
止する為の冷却液を通す冷却液通路であり、固定部の円
盤状部3にまで延びている。Reference numeral 10 denotes a cooling liquid passage for passing a cooling liquid for preventing the electrode roll from becoming too high in temperature due to welding heat, and extends to the disk-shaped portion 3 of the fixed portion.
図示してない電極ロール保持体を介して固定部2に電流
が導入される様になつており導電性の観点から、固定部
2及び回転部4の大部分は、銅又は銅合金でできてお
り、殊に空隙部6に面する部分の固定部2及び回転部4
は銅又は銅合金でできている。A current is introduced into the fixed part 2 through an electrode roll holder (not shown), and from the viewpoint of conductivity, most of the fixed part 2 and the rotating part 4 are made of copper or a copper alloy. The stationary portion 2 and the rotating portion 4 of the portion facing the cavity 6, in particular.
Is made of copper or a copper alloy.
尚、電極ロールとしては、第4図に示すタイプの他に、
固定部のほぼ中央に回転部が回転自在に装着されている
タイプのもの及び米国特許第4051343号明細書に開示さ
れている様に回転部の内側と外側とに固定部が配置され
ているタイプのものがある。As the electrode roll, in addition to the type shown in FIG.
A type in which the rotating part is rotatably mounted in the center of the fixed part, and a type in which the fixing part is arranged inside and outside the rotating part as disclosed in US Pat. No. 4051343. There is one.
どのようなタイプの電極ロールであつても、大部分が銅
又は銅合金でできている固定部と回転部との間の通電手
段としては、両者の間に導電性の液体金属を介在させる
のが一般的である。In any type of electrode roll, a conductive liquid metal is interposed between the stationary part and the rotating part, which are mostly made of copper or a copper alloy, as a means for energizing them. Is common.
電極ロールの導電性液体金属としては、従来から水銀が
使用されて来た。Mercury has conventionally been used as a conductive liquid metal for electrode rolls.
その理由は、水銀の融点が−39℃と非常に低く、常温で
は勿論、かなりの低温下でも液状を維持していること及
び導電性が比較的良いことである。The reason is that the melting point of mercury is as low as −39 ° C., the liquid state is maintained at room temperature as well as at a considerably low temperature, and the conductivity is relatively good.
ところが、水銀はかなり強い毒性を有するので、万一の
漏洩を考慮してその代替品が望まれている。However, since mercury has a considerably high toxicity, a substitute for mercury is desired in consideration of leakage.
この水銀に代るものとして、出願人は既に、特開昭56−
62680号公報でGa87〜73重量%,In13〜27重量%の2元素
合金、特開昭57−75291号公報でGa95重量%,Sn5重量%
の2元素合金を提案し、更に、特開昭56−77076号公報
でガリウム、インジウム、錫、亜鉛から成る4元素合金
を提案した。As an alternative to this mercury, the applicant has already disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 56-
62680 discloses a binary alloy of Ga87-73 wt% and In13-27 wt%, and Japanese Patent Laid-Open No. 57-75291 discloses Ga95 wt% and Sn5 wt%.
In addition, in JP-A-56-77076, a four-element alloy composed of gallium, indium, tin and zinc was proposed.
出願人の研究による知見では、4元素合金でも特に、重
量比でGa67%,In20%,Sn10%,Zn3%のものが、凝固点6.
5℃,融点8.5℃,電気抵抗値22μΩ・cmであつて、水銀
の電気抵抗値95.8μΩ・cmよりも4倍以上も導電性が優
れていて水銀の代替品として好ましい。According to the findings of the applicant's research, even among four-element alloys, those having a Ga67%, In20%, Sn10%, and Zn3% by weight have a freezing point of 6.
It has 5 ℃, melting point of 8.5 ℃, electric resistance of 22μΩ ・ cm, and is more than 4 times more conductive than mercury's electric resistance of 95.8μΩ ・ cm.
この他に、特公昭55−40355号公報には、Ga69.5±5.0,I
n15.2±1.0,Sn6.1±1.0,Zn4.5±0.8,Ag3.2±0.5,Al1.5
±0.5(原子%)の6元素合金に、0.005〜0.05重量%の
不純物(SiO2,Al2O3)の微粉末を加えたものを用いるこ
とが提案されている。In addition to this, Japanese Patent Publication No. 55-40355 discloses Ga69.5 ± 5.0, I
n15.2 ± 1.0, Sn6.1 ± 1.0, Zn4.5 ± 0.8, Ag3.2 ± 0.5, Al1.5
It is proposed to use ± 0.5 (atomic%) 6-element alloy to which 0.005 to 0.05% by weight of fine powder of impurities (SiO 2 , Al 2 O 3 ) is added.
又、特公昭55−40359号公報には、上記6元素合金を導
電性液体金属として用いた電極ロールに於て、6元素合
金と回転部及び6元素合金と固定部との間の接触電気抵
抗を少なくする為に、空隙部(第5図の7参照)に面す
る回転部と固定部とにニツケルメツキ又は鉄メツキを施
すことが提案されている。Further, in Japanese Patent Publication No. 55-40359, in an electrode roll using the above-mentioned 6-element alloy as a conductive liquid metal, the contact electric resistance between the 6-element alloy and the rotating part and between the 6-element alloy and the fixed part. In order to reduce the amount of noise, it has been proposed to apply a nickel plating or an iron plating to the rotating portion and the fixed portion facing the void portion (see 7 in FIG. 5).
更に、出願人は、特開昭57−75291号公報で、ガリウム
単体又はガリウムを主体とする易融合金を導電性液体金
属として不活性ガスと共に空隙部に封入した電極ロール
の長時間使用を可能にする為に、易融合金を収容する空
隙部に面する固定部と回転部との表面に、易融金合中に
混入した場合に形成される合金の融点が元のガリウムを
主体とする易融合金の融点以下となる様な金属メツキを
することを提案した。In addition, the applicant, in Japanese Patent Laid-Open No. 57-75291, enables long-term use of an electrode roll in which a gallium element or a fusible alloy mainly composed of gallium is sealed as a conductive liquid metal with an inert gas in a space. In order to achieve the above, the melting point of the alloy formed when mixed during easy fusion mainly consists of the original gallium on the surface of the fixed part and the rotating part which face the void for accommodating the easy fusion metal. It has been proposed that the metal plating should be below the melting point of the easy fusion metal.
(解決すべき課題) 既述した様に、電極ロールは導電性を良くするという観
点から、そのほとんどの部分が銅又は銅合金によつて製
造されているが、ガリウムの銅に対する侵食性が強烈で
あるので導電性液体金属としてガリウムを主体とする易
融合金を使用した場合には、電極ロールの使用開始後、
長時間を経過しないうちに、銅が固定部及び回転部から
ガリウムを主体とする易融合金中に混入して該易融合金
の融点を上げてしまうので、該易融合金が固化し、回転
部の回転が不能になつてしまうという欠点がある。(Problems to be solved) As described above, most of the electrode roll is manufactured from copper or a copper alloy from the viewpoint of improving conductivity, but gallium has a strong corrosiveness to copper. Therefore, in the case of using the fusible alloy mainly containing gallium as the conductive liquid metal, after using the electrode roll,
Before a long time elapses, copper is mixed into the easy-melting alloy mainly composed of gallium from the fixed part and the rotating part to raise the melting point of the easy-melting alloy, so that the easy-melting alloy solidifies and rotates. There is a drawback that the parts cannot be rotated.
即ち、ガリウム単体の場合の融点は、29.8℃であるのに
対し、ガリウムに銅が1重量%混入すると、この合金の
融点は100℃にもなつてしまうのである。That is, the melting point of gallium alone is 29.8 ° C., whereas when 1% by weight of copper is mixed in gallium, the melting point of this alloy reaches 100 ° C.
例えば、上述した重量割合のGa,In,Sn,Znから成る4元
素合金を電極ロールの導電性液体金属として用いた場合
に於て、4重量%以上の銅がこの液体金属中に混入した
時、この液体金属はゲル化を起こし、回転部は回転不能
に立ち云つた。For example, when a four-element alloy consisting of the above-mentioned weight ratios of Ga, In, Sn, Zn is used as the conductive liquid metal of the electrode roll, when 4% by weight or more of copper is mixed in this liquid metal. , The liquid metal gelled, and the rotating part stood unrotatable.
この状態を具体例で示すと以下の通りである。A concrete example of this state is as follows.
従来例1 第4図に示されている構造の電極ロールを用い、導電性
液体金属7として、重量比で、Ga67%、In20%,Sn10%,
Zn3%の4元素合金を用いた。Conventional Example 1 Using the electrode roll having the structure shown in FIG. 4, as the conductive liquid metal 7, by weight ratio, Ga67%, In20%, Sn10%,
A 4-element alloy containing 3% Zn was used.
電極ロール1は、固定部2をクロム銅合金、回転部4を
ベリリウム銅合金製とし、空隙部6内に充填され密封さ
れた導電性液体金属が、クロム銅合金とベリリウム銅合
金の表面に直接接触する状態とした。In the electrode roll 1, the fixed portion 2 is made of a chrome copper alloy and the rotating portion 4 is made of a beryllium copper alloy, and the conductive liquid metal filled and sealed in the void portion 6 directly contacts the surfaces of the chrome copper alloy and the beryllium copper alloy. It was in a state of contact.
この電極ロール1は、缶胴溶接の為に使用開始後、13時
間経過した時点で回転部4が回転不能に立ち至つた。This electrode roll 1 reached the point where 13 hours had passed after the start of its use for can body welding, and the rotating part 4 became unrotatable.
この電極ロール1を分解し、導電性液体金属7と接触し
ていたクロム銅合金及びベリリウム銅合金の表面を調べ
たところ、全面にわたり侵食されていた。When the electrode roll 1 was disassembled and the surfaces of the chromium copper alloy and the beryllium copper alloy that were in contact with the conductive liquid metal 7 were examined, the entire surface was corroded.
侵食の状態は、固定部2も回転部4もほぼ同じであつ
た。The eroded state was almost the same in both the fixed part 2 and the rotating part 4.
従来例2 従来例1と同じ構造の電極ロールを用い、固定部2と回
転部4との間の空隙部6内の導電性液体金属7と接触す
る面の固定部2及び回転部4(即ち、空隙部6に面する
固定部2の外面と回転部4の内面)に、平均3μmのコ
バルトメツキを施し、空隙部6に従来例1と同一の4元
素合金を充填し、密封した(丁度第1図の如き状態とな
る)。Conventional Example 2 An electrode roll having the same structure as that of Conventional Example 1 is used, and the fixed portion 2 and the rotating portion 4 (that is, the rotating portion 4) of the surface in contact with the conductive liquid metal 7 in the space 6 between the fixed portion 2 and the rotating portion 4 (that is, , The outer surface of the fixed portion 2 facing the void portion 6 and the inner surface of the rotating portion 4) were coated with an average of 3 μm of cobalt, and the void portion 6 was filled with the same four-element alloy as in Conventional Example 1 and sealed (just. (The state is as shown in FIG. 1).
この電極ロール1は、缶胴溶接の為に使用したところ、
93時間経過後に電極ロール1の回転トルクの増大によつ
て銅線電極と電極ロール1との間でスリップが発生した
ので、使用を中止し、電極ロール1を分解して点検した
ところ、導電性液体金属7と接触していたコバルトメツ
キの面が部分的に侵食穿孔され、クロム銅合金もその部
分で集中的に穿孔侵食されていた。When this electrode roll 1 was used for can body welding,
After 93 hours, slippage occurred between the copper wire electrode and the electrode roll 1 due to the increase in the rotating torque of the electrode roll 1, so the use was stopped, and the electrode roll 1 was disassembled and inspected. The surface of the cobalt plating that was in contact with the liquid metal 7 was partially eroded and perforated, and the chromium copper alloy was also intensively perforated and eroded at that portion.
更に、従来例2のコバルトメツキをニツケルメツキに代
え、4元素合金をガリウム95重量%と錫5重量%とから
成る2元素合金に代え、窒素ガスと共に空隙部に封入し
たもので缶銅を溶接したところ、最初は溶接が良好に行
なえたが、10時間経過後から次第に電気抵抗値が上昇
し、ほどなく回転部の回転が滑らかでなくなつてしまつ
た。Further, the cobalt plating of Conventional Example 2 was replaced with a nickel plating, the four-element alloy was replaced with a two-element alloy consisting of 95% by weight of gallium and 5% by weight of tin, and the can copper was welded with nitrogen gas sealed in the void. However, at first, the welding was performed well, but after 10 hours, the electric resistance value gradually increased, and soon the rotation of the rotating part became not smooth.
又、導電性液体金属を、ガリウム単体又はガリウムを主
体とする易融合金とし、電極ロールの空隙部に面する固
定部と回転部との表面に、銀、錫、亜鉛等をメツキする
と共に、導電性液体金属の調合を窒素ガス雰囲気下で行
なうと共に空隙部を易融合金と窒素ガスによつて満した
電極ロールは、溶接可能時間が150時間を越えたものも
あつたが、電極ロール毎の寿命のバラツキが大きくて信
頼性に欠けるものであつた。Further, the conductive liquid metal is gallium simple substance or easy fusion metal mainly composed of gallium, and silver, tin, zinc, etc. are plated on the surface of the fixed portion and the rotating portion facing the void of the electrode roll, Some electrode rolls were prepared by mixing the conductive liquid metal in a nitrogen gas atmosphere and filling the voids with fusible metal and nitrogen gas.The welding time of some electrode rolls exceeded 150 hours. It had a large variation in the service life and lacked reliability.
上述した様に、導電性液体金属としてガリウムを主体と
する易融合金を用いた公知の電極ロールは、使用可能時
間がみじか過ぎたり信頼性に欠けて実用的でなかつたの
である。As described above, the known electrode roll using the fusible alloy mainly composed of gallium as the conductive liquid metal is unpractical because the usable time is too short and the reliability is low.
本発明は、以上述べた様な従来技術の問題の解消を図る
ものである。The present invention is intended to solve the problems of the prior art as described above.
即ち、本発明の目的は、電極ロールの固定部及び回転部
の主たる構成材料である銅又は銅合金に対するガリウム
を主体とする易融合金による侵食を防止し、ガリウムを
主体とする易融合金が固定部と回転部との間の優れた導
電媒体(導電性液体金属)としての特性を長時間発揮し
長時間使用し得る電気抵抗シーム溶接用電極ロールを提
供することを目的とする。That is, the object of the present invention is to prevent the erosion of the copper or copper alloy, which is the main constituent material of the fixed part and the rotating part of the electrode roll, by the fusible alloy mainly composed of gallium, and the fusible alloy mainly composed of gallium. An object of the present invention is to provide an electrode roll for electric resistance seam welding, which exhibits excellent characteristics as a conductive medium (conductive liquid metal) between a fixed part and a rotating part and can be used for a long time.
本発明の他の目的は、ガリウムを主体とする易融合金の
固定部及び回転部との間の接触電気抵抗が小さくて通電
による発熱量が少ない電気抵抗溶接用電極ロールを提供
することである。Another object of the present invention is to provide an electrode roll for electric resistance welding, which has a small contact electric resistance between the fixed part and the rotating part of the easy-to-melt alloy mainly composed of gallium and generates a small amount of heat due to energization. .
(問題を解決する手段) 本発明は上述の目的を達成する為に、少なくとも一部分
が銅又は銅合金製である固定部と、該固定部に対して回
転自在に装着されており、少なくとも一部分が銅又は銅
合金製である回転部と、該回転部と該固定部との間に形
成されている環状の空隙部と、該空隙部に導電性液体金
属としてガリウムを主体とする易融合金が封入されてい
る電気抵抗シーム溶接用電極ロールに於て、該空隙部に
面する前記固定部及び前記回転部の銅又は銅合金材質部
分が、コバルトとタングステンとの重量比が90:10〜30:
70の範囲のコバルト−タングステン合金層で被覆され、
更に、該コバルト−タングステン合金層が、錫、銀、亜
鉛、ガリウム、インジウム、アルミニウムから成る群よ
り選ばれる1種類の金属又は2種類以上の金属から成る
合金の薄層で被覆されている様にした。(Means for Solving the Problem) In order to achieve the above-mentioned object, the present invention has a fixing portion at least a part of which is made of copper or a copper alloy, and the fixing portion is rotatably attached to the fixing portion, and at least a part of the fixing portion. A rotating portion made of copper or a copper alloy, an annular void portion formed between the rotating portion and the fixed portion, and an easy fusion metal mainly containing gallium as a conductive liquid metal in the void portion. In the encapsulated electric resistance seam welding electrode roll, the copper or copper alloy material portion of the fixed portion and the rotating portion facing the void portion has a weight ratio of cobalt and tungsten of 90:10 to 30. :
Coated with a cobalt-tungsten alloy layer in the range of 70,
Further, the cobalt-tungsten alloy layer is covered with a thin layer of one kind of metal selected from the group consisting of tin, silver, zinc, gallium, indium and aluminum or an alloy of two or more kinds of metals. did.
(作 用) 本発明では、固定部と回転部との間の空隙部に封入され
ているガリウムを主体とする易融合金は、固定部及び回
転部の銅(又は銅合金)材質部分と直接接触することな
く、これらの表面の最外層を形成している錫、銀、亜
鉛、ガリウム、インジウム、アルミニウムから選ばれる
1種類の合金の薄層又は2種類以上の金属から成る合金
の薄層と接触することになるが、これらの金属はガリウ
ムを主体とする易融合金との濡れ性が良好であるので、
該易融合金と固定部及び回転部との間の接触電気抵抗が
小さく、従つて、抵抗溶接時の発熱量が少なくてすみ、
しかも、これらの金属は、ガリウム自身又はガリウムと
共晶合金を形成する金属であると共にこれらの金属又は
合金の層は薄いので、ガリウムを主体とする易融合金中
に混入しても易融合金の融点を大きく上昇させることが
なく(高々ガリウム単体の融点)、その上、これら金属
層又は合金層と銅(又は銅合金)材質部分との間には、
コバルトとタングステンとが重量比で90:10〜30:70の範
囲内にコバルト−タングステン合金層が存在しており、
このコバルト−タングステン合金層がガリウムに侵食さ
れ難い特性を有するので、長時間に亘る溶接を行なつて
も、固定部及び回転部は侵食され難く、従つて、銅が易
融合金中に混入することがなく、その結果、易融合金が
導電性液体金属としての優れた特性を発揮し続けること
ができるのである。(Operation) In the present invention, the fusible alloy mainly composed of gallium enclosed in the space between the fixed part and the rotating part is directly connected to the copper (or copper alloy) material part of the fixed part and the rotating part. A thin layer of one type of alloy selected from tin, silver, zinc, gallium, indium, and aluminum or a thin layer of an alloy of two or more types of metals, which forms the outermost layer of these surfaces without contact Although they will come into contact with each other, since these metals have good wettability with the easy-fusion gold mainly composed of gallium,
The electric resistance of contact between the easy fusion metal and the fixed portion and the rotating portion is small, and accordingly, the amount of heat generated during resistance welding is small.
Moreover, since these metals are gallium itself or a metal that forms a eutectic alloy with gallium, and the layer of these metals or alloys is thin, even if they are mixed in the easy-fusion alloy mainly containing gallium, the easy-fusion alloy is formed. Without significantly increasing the melting point of (at most, melting point of gallium simple substance), and further, between these metal layers or alloy layers and the copper (or copper alloy) material portion,
The cobalt-tungsten alloy layer exists in the range of 90:10 to 30:70 in weight ratio of cobalt and tungsten,
Since this cobalt-tungsten alloy layer has the property of being less likely to be corroded by gallium, even if welding is performed for a long time, the fixed part and the rotating part are not easily corroded, and therefore copper is mixed in the fusible alloy. As a result, the fusible alloy can continue to exhibit excellent characteristics as a conductive liquid metal.
(実施例及び実験例) 次に本発明を図面を参照して説明する。(Examples and Experimental Examples) Next, the present invention will be described with reference to the drawings.
第1図は本発明の1実施例を示す溶接用電極ロールの縦
断面図で、大部分は第4図と同じである。FIG. 1 is a longitudinal sectional view of an electrode roll for welding showing one embodiment of the present invention, and most of it is the same as FIG.
第1図に於て、1は電極ロール、2は電極ロールの中央
に位置し、円盤状部3を有する固定部であり、4は固定
部の円盤状部3を取り囲むと共に固定部4に対して回転
自在に装着されている回転部で、外周部には線電極収容
の為の溝5が設けられている。In FIG. 1, 1 is an electrode roll, 2 is a fixing part located in the center of the electrode roll and having a disk-shaped part 3, and 4 is a part surrounding the disk-shaped part 3 of the fixing part and with respect to the fixing part 4. And a groove 5 for accommodating the wire electrode is provided on the outer peripheral portion of the rotary portion.
固定部2と回転部4の大部分は、導電性及び強度の観点
からクロム銅合金やベリリウム合金等の銅合金で製造さ
れるのが好ましい。Most of the fixed portion 2 and the rotating portion 4 are preferably made of a copper alloy such as a chromium copper alloy or a beryllium alloy from the viewpoint of conductivity and strength.
7は固定部2と回転部4との間に形成されている空隙部
6内に封入された導電性液体金属としてのガリウムを主
体とする易融合金であり、前記した2元素合金、4元素
合金、6元素合金の他にも、種々のものが使用でき、一
部を例示すると、Ga96.4%,Ag3.6%(いずれも重量%、
以下同様)から成る2元素合金、Ga65.6%,In21.3%,Sn
10.7%,Ag2.5%から成る4元素合金、Ga63.4%,In20.6
%,Sn10.3%,Zn3.3%,Ag2.4%から成る5元素合金等が
挙げられる。Reference numeral 7 is an easy-fusion alloy mainly containing gallium as a conductive liquid metal enclosed in a space 6 formed between the fixed portion 2 and the rotating portion 4, and is composed of the above-mentioned two-element alloy and four elements. In addition to alloys and 6-element alloys, various kinds of materials can be used, and some examples are Ga96.4%, Ag3.6% (all are weight%,
The same shall apply hereinafter), a two-element alloy consisting of Ga65.6%, In21.3%, Sn
4 element alloy consisting of 10.7%, Ag2.5%, Ga63.4%, In20.6
%, Sn10.3%, Zn3.3%, Ag2.4%, and other five-element alloys.
尚、これらの元素は不活性ガス雰囲気中で調合して液化
する。In addition, these elements are mixed and liquefied in an inert gas atmosphere.
8は易融合金の漏洩を防止する為の密封材であり、9は
回転部4の回転を容易にする為のボールベアリングであ
る。Reference numeral 8 is a sealing material for preventing the easy fusion metal from leaking, and 9 is a ball bearing for facilitating the rotation of the rotating portion 4.
又、10は水等の冷却液を通す為の冷却液通路であり、円
盤状部3にまで延びている。Further, 10 is a cooling liquid passage for passing a cooling liquid such as water, which extends to the disk-shaped portion 3.
尚、図示しない電極ロール保持体を介して固定部2に電
流が導入される様になつている。An electric current is introduced into the fixed portion 2 via an electrode roll holder (not shown).
11は、空隙部6に面する部分の固定部2及び回転部4を
被覆している金属被覆層であり、第1図の要部拡大図で
ある第2図を参照して、銅合金又は銅材質面上を被覆し
ているコバルトとタングステンとの重量比が90:10〜30:
70の範囲内のコバルト−タングステン合金層12とコバル
ト−タングステン合金層12の上を被覆している錫、銀、
亜鉛、ガリウム、インジウム、アルミニウムから成る群
より選ばれる1種類の金属又は2種類以上の金属から成
る合金の薄層13とから成つている。Reference numeral 11 is a metal coating layer that covers the fixed portion 2 and the rotating portion 4 in the portion facing the void portion 6. Referring to FIG. 2 which is an enlarged view of a main portion of FIG. 1, a copper alloy or The weight ratio of cobalt and tungsten coating the copper material surface is 90:10 to 30:
Cobalt-tungsten alloy layer 12 in the range of 70 and tin, silver coating on the cobalt-tungsten alloy layer 12;
It comprises a thin layer 13 of one metal selected from the group consisting of zinc, gallium, indium and aluminum, or an alloy of two or more metals.
コバルト−タングステン合金層12の厚さは、1〜10μm,
好ましくは3〜5μmである。The thickness of the cobalt-tungsten alloy layer 12 is 1 to 10 μm,
It is preferably 3 to 5 μm.
又、コバルト−タングステン合金層12の被覆法は、電気
メツキ法、溶射法等の周知方法を採用し得るが、電気メ
ツキ法を採用する場合には、合金の付着性及び密着性の
観点から、被覆される固定部2と回転部4の凸部及び凹
部を成す角の部分は、鋭角を避けR=0.4mm以上にする
ことが望ましい。Further, the coating method of the cobalt-tungsten alloy layer 12 may be a well-known method such as an electric plating method and a thermal spraying method.However, when the electric plating method is adopted, from the viewpoint of the adhesion and adhesion of the alloy, It is desirable that the corner portions forming the convex portion and the concave portion of the fixed portion 2 and the rotating portion 4 to be covered be R = 0.4 mm or more to avoid an acute angle.
コバルト−タングステン合金層12の上の金属又は合金の
薄層13の厚さは、この値に限定されないが、例えば0.1
〜1.5μmの如く極く薄くて良い。The thickness of the metal or alloy thin layer 13 on the cobalt-tungsten alloy layer 12 is not limited to this value, for example, 0.1.
It can be extremely thin, such as ~ 1.5 μm.
この薄層13の厚さの上限は、導電性液体金属として使用
するガリウムを主体とする易融合金の種類(構成金属と
それらの混合割合)および量と薄層13を構成する金属の
種類とによつて決まる。The upper limit of the thickness of the thin layer 13 depends on the kind and the amount of the fusible alloy mainly containing gallium used as the conductive liquid metal (the constituent metals and their mixing ratio) and the kind of the metal constituting the thin layer 13. Decided by
即ち、薄層13を構成している金属が、全部ガリウムを主
体とする易融合金中へ混入した場合であつても、この易
融合金の融点がガリウムの融点(29.8℃)を越えない様
にするのである。That is, even when all the metal forming the thin layer 13 is mixed in the easy-melting alloy mainly containing gallium, the melting point of the easy-melting alloy does not exceed the melting point of gallium (29.8 ° C.). To do.
この薄層13の厚さの上限値は、被覆すべき固定部2と回
転部4の表面の面積を測定すれば、実験によつて容易に
算出できる。The upper limit of the thickness of the thin layer 13 can be easily calculated by an experiment by measuring the surface areas of the fixed portion 2 and the rotating portion 4 to be covered.
そして、算出した上限値以下の厚さで被覆するば、たと
え薄層13の金属がすべて易融合金中に混入したとして
も、電極ロールの使用時の温度は、ガリウムの融点より
も十分高いので、易融合金は液状を維持して導電性液体
金属としての優れた特性を発揮し続けることができる。Then, if the coating is performed with a thickness equal to or less than the calculated upper limit value, even if all of the metal of the thin layer 13 is mixed in the fusible alloy, the temperature during use of the electrode roll is sufficiently higher than the melting point of gallium. The fusible alloy can maintain its liquid state and continue to exhibit excellent characteristics as a conductive liquid metal.
この薄層13の被覆法は、コバルト−タングステン合金層
12と同様に、各種の方法を採用し得る。This thin layer 13 is coated with a cobalt-tungsten alloy layer.
Similar to 12, various methods can be adopted.
尚、薄層13を構成する金属は、前述したものを使用でき
るが、その中でも、価格の安さ、メツキのし易さ、ガリ
ウムを主体とする易融合金へ混入した場合の易融合金の
融点の上昇が急激でない等の観点から、錫が好ましい。The metal constituting the thin layer 13 can be any of those mentioned above. Among them, the price is low, the metal is easy to be plated, and the melting point of the fusible alloy when it is mixed with the fusible alloy mainly containing gallium. The tin is preferable from the viewpoint that the increase in the temperature is not rapid.
又、第3図は、別の実施例の縦断面図であり、第1〜2
図の実施例と回転部以外は全く同一である。Further, FIG. 3 is a vertical sectional view of another embodiment.
The embodiment is exactly the same as the illustrated embodiment except for the rotating part.
即ち、本実施例では、2部品4a,4bから成る回転部4の
うち、固定部の円盤状部3の外周面と対面し、溶接時に
は大電流が通る方の部品4aを、銅又は銅合金製としもう
一方の部品4bを、ガリウムを主体とする易融合金によつ
て侵食され難い材料、例えば、ニツケル−クロム−鉄合
金,クロム−鉄合金,コバルト−タングステン合金等で
製造したことが特徴である。That is, in the present embodiment, of the rotating part 4 composed of two parts 4a and 4b, the part 4a which faces the outer peripheral surface of the disk-shaped part 3 of the fixed part and through which a large current flows during welding is made of copper or copper alloy. The other component 4b is made of a material which is hard to be eroded by the easy fusion gold mainly composed of gallium, for example, nickel-chromium-iron alloy, chromium-iron alloy, cobalt-tungsten alloy, etc. Is.
従つて、回転部のうち、銅又は銅合金製の部品4aの空隙
部6に面する部分だけにコバルト−タングステン合金層
12及び錫、銀、亜鉛、ガリウム、インジウム、アルミニ
ウムから成る群より選ばれる単独金属又は合金の薄層13
を設けてある(第2図参照)。Therefore, the cobalt-tungsten alloy layer is formed only on the portion of the rotating portion that faces the void portion 6 of the component 4a made of copper or copper alloy.
12 and a thin layer of a single metal or alloy selected from the group consisting of tin, silver, zinc, gallium, indium and aluminum 13
Is provided (see FIG. 2).
部品4bには溶接時に小電流しか流れないので、銅又は銅
合金を使用しなくても溶接性能が大きく低下することは
ない。Since only a small current flows in the component 4b during welding, the welding performance does not significantly decrease without using copper or copper alloy.
尚、図面には示してないが、部品4bの一部に導電性液体
金属充填用の穴を設けると、コバルト−タングステン合
金層12等を施す部品4aの空隙部6側の面に穴がなくなる
ので、電気メツキ法等で均一な被覆が施し易くなる利点
がある(穴があると被覆不良になり易く、侵食され易く
なる、)。Although not shown in the drawing, when a hole for filling the conductive liquid metal is provided in a part of the component 4b, there is no hole in the surface of the component 4a on which the cobalt-tungsten alloy layer 12 or the like is provided on the side of the void portion 6 side. Therefore, there is an advantage that it is easy to apply a uniform coating by an electric plating method or the like (there is a problem that a hole easily causes poor coating and is apt to be corroded).
又、空隙部6に面する部品4bの表面に、直接又は他の金
属層を介して錫、銀、亜鉛等をメツキすることも易融合
金との濡れ性を良くするので好ましい。Further, it is also preferable that the surface of the component 4b facing the void portion 6 is plated with tin, silver, zinc or the like directly or through another metal layer because the wettability with the easy fusion metal is improved.
本発明に於て、空隙部に面する固定部及び回転部のう
ち、銅又は銅合金材質部分の表面を、コバルト−タング
ステン合金層で被覆するのは、ガリウムを主体とする易
融合金に体するコバルト−タングステン合金の優れた耐
侵食性を利用する為であるが、以下の実験結果から、電
極ロール内のガリウムを主体とする易融合金と接触する
面に使用されることが公知の鉄、ニツケル、錫、銀等の
金属に比べると、コバルト−タングステン合金はガリウ
ムを主体とする易融合金に対して優れた耐侵食性を有し
ていることがわかる。In the present invention, the surface of the copper or copper alloy material portion of the fixed portion and the rotating portion facing the void is covered with a cobalt-tungsten alloy layer to form an easy fusion alloy mainly containing gallium. In order to utilize the excellent erosion resistance of the cobalt-tungsten alloy, it is known from the following experimental results that iron known to be used on the surface of the electrode roll that comes into contact with the easy-melting alloy mainly containing gallium. In comparison with nickel, tin, silver, and other metals, the cobalt-tungsten alloy has excellent erosion resistance with respect to the easy-melting alloy mainly containing gallium.
実験1 錫、亜鉛、銀、鉄、ニツケル、コバルトの薄板(板厚
は、いずれも0.2mm)及び2mm厚の銅板に4μmのCo−W
メツキ(Co:W=40:60)をしたものを用意し、それぞれ
重量%がGa67%、In20%、Sn10%、Zn3%から成る液状
の4元素合金とGa76%、In24%から成る液状の2元素合
金及びGa60.5%、In21.6%、Sn9.5%、Zn3.8%、Ag4.1
%、Al0.5%から成る液状の6元素合金を、それぞれ3
個所に1滴ずつ滴下し、錫板、亜鉛板及び銀板は120℃
で40時間、鉄板、ニツケル板、コバルト板及びCo−Wメ
ツキ銅板は300℃で40時間それぞれ放置した後、それぞ
れの板を石ケン水中、水中、アセトン中に順次入れ、そ
れらの液中で超音波を当てることによりそれぞれの板上
から各合金を取り除き、それぞれの滴下面を観察すると
共にその面の粗さを測定し、その後滴下部分を切断して
その断面の拡大写真を撮つてその部分の状態を観察し、
又、EGX測定器で浸透している金属を分析した。Experiment 1 Tin, zinc, silver, iron, nickel, cobalt thin plates (all have a thickness of 0.2 mm) and 2 mm thick copper plates with 4 μm Co-W
Prepared with a metal (Co: W = 40:60), each of which is a liquid 4-element alloy whose weight% is Ga67%, In20%, Sn10%, Zn3%, and a liquid 2 element consisting of Ga76%, In24%. Elemental alloy and Ga60.5%, In21.6%, Sn9.5%, Zn3.8%, Ag4.1
%, Al 0.5%, liquid 6 element alloy, 3
Drop one drop at a point, tin plate, zinc plate and silver plate 120 ℃
For 40 hours, the iron plate, nickel plate, cobalt plate, and Co-W plated copper plate are left at 300 ° C for 40 hours, and then placed in soapy water, water, and acetone in that order, Remove each alloy from each plate by applying a sound wave, observe each drip surface and measure the roughness of that surface, then cut the drip part and take a magnified photograph of its cross section Observe the condition,
In addition, the permeating metal was analyzed with an EGX measuring instrument.
その結果を第1表(4元素合金を滴下したもの)、第2
表(2元素合金を滴下したもの)及び第3表(6元素合
金を滴下したもの)に示す。The results are shown in Table 1 (drops of a four-element alloy), No. 2
The results are shown in Table (dropped with 2 element alloy) and Table 3 (dropped with 6 element alloy).
粗さは、中心線平均粗さ(μm)であり、上段は滴下面
の粗さを、下段の()内は板材素地の粗さをそれぞれ示
す。The roughness is the center line average roughness (μm), the upper part shows the roughness of the dropping surface, and the lower part () shows the roughness of the plate material base.
第1表、第2表、第3表の結果から、電極ロール内でガ
リウムを主体とする易融合金に接触する面に用いられる
ことが公知の鉄、ニツケル、錫、銀等の金属と比較する
と、コバルト−タングステン合金が、ガリウムを主体と
する易融合金に対して高耐侵食性を有していることがわ
かる。 From the results of Table 1, Table 2 and Table 3, compared with metals such as iron, nickel, tin, silver, etc. which are known to be used for the surface of the electrode roll that is in contact with the easy-to-melt alloy mainly containing gallium. Then, it is found that the cobalt-tungsten alloy has a high erosion resistance with respect to the fusible alloy mainly containing gallium.
次に、本発明に於て、空隙部に面する固定部及び回転部
のうち、銅又は銅合金材質部分の表面を被覆するコバル
ト−タングステン合金層のコバルトとタングステンの重
量比を、90:10〜30:70の範囲に制限するのは、この範囲
内の合金が範囲外のものに比べて、ガリウムを主体とす
る易融合金に対する耐侵食性が優れているからである。Next, in the present invention, of the fixed part and the rotating part facing the void, the weight ratio of cobalt to tungsten in the cobalt-tungsten alloy layer covering the surface of the copper or copper alloy material part is 90:10. The reason for limiting the range to 30:70 is that the alloys within this range are superior in erosion resistance to the fusible alloy mainly containing gallium, as compared with those outside the range.
このことは以下の実験結果から明らかである。This is clear from the following experimental results.
実験2 第1図に示されているタイプの電極ロールであつて、コ
バルトとタングステンの重量比を、 95:5,90:10,80:20,70:30,60:40,50:50,40:60,30:70,20:
80とそれぞれ変えたものを、空隙部に面する固定部及び
回転部に約3μmの厚さに電気メツキしたものを用意
し、窒素ガス雰囲気中で調合したGa67%,In20%、Sn10
%、Zn3%(重量%)から成る4元素合金を、空気中で
空隙部に充填した。Experiment 2 In the electrode roll of the type shown in FIG. 1, the weight ratio of cobalt to tungsten was 95: 5,90: 10,80: 20,70: 30,60: 40,50: 50, 40: 60,30: 70,20:
Prepared by changing the value of 80 to a value of 3 μm in the fixed part and the rotating part facing the void, and mixing them in a nitrogen gas atmosphere. Ga67%, In20%, Sn10
%, Zn 3% (wt%), a four-element alloy was filled into the voids in air.
これらの電極ロールを、1種類3個ずつ用意し、それぞ
れ同一の条件で溶接缶胴を製造した。Three types of these electrode rolls were prepared, and welding can bodies were manufactured under the same conditions.
結果を第4表に示す。The results are shown in Table 4.
尚、Co−Wの重量比が95:5の電極ロールは、いずれも使
用時間が100時間近くで回転トルクが増加し、電極ロー
ルと銅線電極との間でスリツプが見られたため機械を停
止し、電極ロールを分解して内部を点検したところ、い
ずれも固定部及び回転部のメツキ面のところどころが侵
食されて穿孔が始まつていた。 For the electrode rolls with a Co-W weight ratio of 95: 5, the rotation torque increased with a usage time of nearly 100 hours, and slippage was observed between the electrode rolls and the copper wire electrode, so the machine was stopped. Then, when the electrode roll was disassembled and the inside was inspected, it was found that in both cases, the perforations started at the fixed surfaces of the fixed part and the rotating part due to erosion.
又、Co−Wの重量比が80:20〜30:70の電極ロールは、い
ずれも使用時間が20時間を越えても回転トルクに異常は
なかつたが、分解して内部を点検したところ、易融合金
は充填時と変らぬ流動性を保つており、又、固形部及び
回転部のメツキ面も全く侵食されていなかつた。但し、
メツキ面のうち、易融合金が付着してない部分が全面積
の20〜50%あつた(Co−Wの重量比が90:10の電極ロー
ルも同様であつた。)。Co−Wの重量比が20:80の電極
ロールはいずれも使用時間が30時間内外で回転トルクが
増大して使用不能になつた。In addition, the electrode rolls with a Co-W weight ratio of 80:20 to 30:70 all had no abnormal rotation torque even when the usage time exceeded 20 hours, but when disassembling and inspecting the inside, The easy fusion metal maintained the same fluidity as when it was filled, and neither the solid surface nor the rotating surface was eroded at all. However,
20-50% of the total surface area of the plated surface to which the fusible metal was not adhered (the same was true for the electrode roll having a Co-W weight ratio of 90:10). All of the electrode rolls having a Co-W weight ratio of 20:80 became unusable due to an increase in the rotating torque within 30 hours of use.
この実験結果から、Co−W合金層のCo−Wの重量比は、
90:10〜30:70の範囲内であることが必要なことがわか
る。From this experimental result, the weight ratio of Co—W in the Co—W alloy layer is
It turns out that it is necessary to be within the range of 90:10 to 30:70.
次に、本発明では、コバルト−タングステン合金層のガ
リウムを主体とする易融合金に対する濡れ性の悪さを改
善する為に、該易融合金によつて侵食されて該易融合金
中に混入しても、該易融合金の融点をあまり上昇させる
ことがない錫、銀、亜鉛、ガリウム、インジウム、アル
ミニウムから成る群より選ばれるガリウム自身又はガリ
ウムと共晶合金を形成する金属の単独又はこれら2種類
以上の金属から成る合金の薄層でコバルト−タングステ
ン合金層を被覆するのであり、これらの金属がガリウム
を主体とする易融合金に対して濡れ性が良好であるの
は、これらの金属がガリウムを主体とする易融合金に侵
食され易いことを示す実験1の結果及びこれらの金属が
該易融合金の構成成分であるか又は該易融合金の主成分
であるガリウムと共晶合金を形成する金属であることか
ら明らかであるが、以下の比較実験からも明らかであ
る。Next, in the present invention, in order to improve the poor wettability of the cobalt-tungsten alloy layer with respect to easy-melting gold mainly composed of gallium, it is eroded by the easy-melting gold and mixed in the easy-melting gold. However, gallium itself selected from the group consisting of tin, silver, zinc, gallium, indium, and aluminum, or a metal forming a eutectic alloy with gallium, which does not significantly increase the melting point of the fusible alloy, or these 2 The cobalt-tungsten alloy layer is coated with a thin layer of an alloy composed of more than one kind of metal, and these metals have good wettability with respect to easy-melting gold mainly containing gallium. The result of Experiment 1 showing that the fusible alloy mainly containing gallium is easily eroded, and these metals are either a constituent of the fusible alloy or a gallium which is the main component of the fusible alloy. Although it is apparent from the fact that a metal to form an alloy, it is clear from the following comparative experiment.
実験3 銅板に4μmのCo−Wメツキ(co:Wの重量比40:60)を
しただけのものと、更にその上に0.4μmの錫メツキを
したものとを各5枚用意し、平らな場合に置いた後、実
験1で使用したと同一の4元素合金を、それぞれ板の上
に1滴ずつ滴下し、時間の経過と4元素合金の拡がりの
程度を観察した。Experiment 3 Prepare a copper plate with only 4 μm Co-W plating (co: W weight ratio of 40:60) and a plate with 0.4 μm tin plating on each of them, and prepare 5 flat plates each. After being placed in each case, the same four-element alloy used in Experiment 1 was dropped on the plate one drop at a time, and the lapse of time and the degree of spread of the four-element alloy were observed.
Co−Wメツキだけのものは、滴下直後と20分経過後とで
は全く変化がないのに対し、Co−Wメツキの上に錫メツ
キをしたものは、時間の経過と共に4元素合金は拡がつ
ていつた。In the case of Co-W plating only, there is no change immediately after dropping and after 20 minutes have passed, whereas in the case of tin plating on Co-W plating, the four-element alloy spreads over time. I was tired.
それぞれ平均拡がり半径を求めて面積を算出し、時間と
の関係を見たものが第5図のグラフである。これによる
と、滴下直後から10分後くらいまでは面積がほぼ直線的
に増加している。The graph of FIG. 5 shows the relationship between time and the area obtained by calculating the average spread radius. According to this, the area increases almost linearly from just after the dropping until about 10 minutes later.
従つて、Co−W合金層の表面にガリウムと共晶合金を形
成する錫等の被覆層を設けると、Co−W合金層に比べて
ガリウムを主体とする易融合金に対する濡れ性が格段に
改善されることがわかる。Therefore, when a coating layer of tin or the like that forms a eutectic alloy with gallium is provided on the surface of the Co-W alloy layer, the wettability with respect to easy-melting alloy mainly containing gallium is markedly higher than that of the Co-W alloy layer. It can be seen that it will be improved.
実施例 固定部2及び回転部4のほぼ全体が、それぞれクロム銅
合金製とベリリウム銅合金製であり、第1〜2図に示さ
れている如き構造の電極ロールを製造した。Example Nearly all of the fixed part 2 and the rotating part 4 were made of chromium copper alloy and beryllium copper alloy, and an electrode roll having a structure as shown in FIGS. 1 and 2 was manufactured.
尚、空隙部6に面する固定部2と回転部4とを被覆する
コバルト−タングステン合金層12としては、電気メツキ
法によりコバルトとタングステンの重量比が40:60で厚
さが約3μmの合金メツキを施し、更にその上の金属の
薄層13としては、電気メツキ法により厚さが約0.5μm
の錫メツキを施した。The cobalt-tungsten alloy layer 12 that covers the fixed portion 2 facing the void 6 and the rotating portion 4 is an alloy having a weight ratio of cobalt and tungsten of 40:60 and a thickness of about 3 μm by the electroplating method. A thin metal layer 13 is formed by plating, and the thickness of the thin metal layer 13 is about 0.5 μm by the electric plating method.
It was painted with tin.
又、導電性液体金属7としては、重量比でGa67%,In20
%,Sn10%,Zn3%から成る4元素合金を用い、(4元素
合金の調合は窒素ガス雰囲気で行なつた)、大気中で空
隙部6内に充填し密封した(充填用の穴は図示せず)。In addition, the conductive liquid metal 7 has a weight ratio of Ga67%, In20
%, Sn10%, Zn3%, a four-element alloy was used (mixing of the four-element alloy was performed in a nitrogen gas atmosphere), and the cavity 6 was filled and sealed in the atmosphere (the filling hole is (Not shown).
この電極ロールを缶胴内面側用の電極ロールとして使用
し、#25ブリキ材(板厚0.22mm)製の溶接缶胴を下記条
件で製造した(各電極ロールとブリキ材との間には銅線
電極を使用した)。Using this electrode roll as an electrode roll for the inner surface of the can body, a welded can body made of # 25 tin plate material (plate thickness 0.22 mm) was manufactured under the following conditions (copper was used between each electrode roll and the tin plate material). Line electrodes were used).
溶接速度50m/分 溶接機の二次電流4200A 電極ロール加圧力40kg・f この電極ロールは、溶接を250時間行なつた後も回転部
の回転トルクに異常がなかつた。Welding speed 50m / min Welder secondary current 4200A Electrode roll pressure 40kgf This electrode roll had no abnormality in the rotating torque of the rotating part even after 250 hours of welding.
250時間使用後、この電極ロールを分解して内部を点検
したところ、錫メツキの面全体にガリウムを主体とする
易融合金が付着していた。After 250 hours of use, the electrode roll was disassembled and the inside was inspected. As a result, it was found that the fusible alloy mainly containing gallium was attached to the entire surface of the tin plating.
本実施例の電極ロールは、ガリウムを主体とする易融合
金が錫層に接触して錫層を侵食すると同時に該侵食部分
に付着するので、該易融合金と固定部及び回転部との間
の接触電気抵抗が小さくなり、これに伴つて、溶接時に
於けるこれら界面での発熱量が抑制されるので、錫層の
下層のコバルト−タングステン合金属に対する該易融合
金による侵食も抑制され、更に密封材の劣化も抑制され
る。In the electrode roll of the present embodiment, since the fusible alloy mainly composed of gallium contacts the tin layer to erode the tin layer and adheres to the corroded portion at the same time, the fusible alloy is fixed between the fusible alloy and the fixed part and the rotating part. The contact electric resistance of is reduced, and along with this, the amount of heat generated at these interfaces during welding is suppressed, so that the corrosion of the fusible alloy with respect to the cobalt-tungsten alloy under the tin layer is also suppressed, Further, deterioration of the sealing material is suppressed.
又、該易融合金と固定部及び回転部との間の接触電気抵
抗が、コバルト−タングステン合金層のみを被覆層とす
る場合に比べてかなり小さいので導電性が良く、溶接部
の品質も安定する。Further, the contact electric resistance between the fusible alloy and the fixed part and the rotating part is much smaller than that in the case where only the cobalt-tungsten alloy layer is used as the coating layer, so that the conductivity is good and the quality of the welded part is stable. To do.
更に、錫層の下層には、ガリウムを主体とする易融合金
に侵食され難い組成割合のコバルト−タングステン合金
層が存在するので、この合金層によつて保護被覆されて
いる固定部及び回転部の銅合金は、かなり長時間の溶接
を行なつても該易融合金によつて侵食されて該易融合金
中に混入するという事態は生じない。Furthermore, since a cobalt-tungsten alloy layer mainly composed of gallium and having a composition ratio that is not easily eroded by the fusible alloy exists below the tin layer, the fixed portion and the rotating portion that are protectively covered by this alloy layer. Even if the copper alloy of No. 3 is welded for a considerably long time, a situation in which the copper alloy is eroded by the fusible alloy and mixed into the fusible alloy does not occur.
この様に、本実施例の電極ロールは、ガリウムを主体と
する易融合金と固定部及び回転部との接触電気抵抗が小
さい上に、該易融合金との接触面に存在する錫層から該
易融合金中へ錫が混入した場合にも、該易融合金は液体
状態を維持し続けて導電性液体金属としての優れた特性
を維持し続け、しかもコバルト−タングステン合金層に
よつて銅合金部分が保護され続けているので、特に空隙
部内の空気を不活性ガスで置換するという操作を行なわ
なくとも長時間の使用が可能なのである。As described above, the electrode roll of this example has a small contact electric resistance between the easy-to-melt alloy mainly composed of gallium and the fixed part and the rotating part, and further includes the tin layer existing on the contact surface with the easy-to-melt alloy. Even when tin is mixed in the fusible alloy, the fusible alloy continues to maintain a liquid state and excellent characteristics as a conductive liquid metal, and moreover, a cobalt-tungsten alloy layer is used to form copper. Since the alloy portion continues to be protected, it can be used for a long period of time without performing the operation of replacing the air in the void with an inert gas.
コバルト−タングステン合金層の上に被覆される金属又
は合金の薄層を構成する金属との厚さとしては、ガリム
ウを主体とする易融合金との濡れ性が良く、しかも該金
属が該易合金中に混入して新たな又は混合割合の異なる
合金を形成した場合に、この合金の融点がガリウムの融
点(29.8℃)を越えることがない様な金属及びその厚さ
(量)であれば良く、錫の他に、銀、亜鉛、ガリウム、
インジウム、アルミニウムの単一金属又はこれらの2種
類以上から成る合金の薄層を挙げることができる。As the thickness of the metal that constitutes the thin layer of the metal or alloy coated on the cobalt-tungsten alloy layer, the wettability with the easy-to-use fusion alloy mainly composed of Galimuu is good, and the metal is the easy-to-use alloy. It is sufficient if the metal and its thickness (amount) are such that the melting point of this alloy does not exceed the melting point of gallium (29.8 ° C) when mixed into it to form a new alloy with a different mixing ratio. , Tin, silver, zinc, gallium,
A single layer of indium or aluminum or a thin layer of an alloy composed of two or more of these may be mentioned.
ガリウムを主体とする易融合金としては、前に述べた通
り種々の合金が使用できるが、そのうちでも実施例1で
使用した4元素合金は、融点がかなり低い上に、6元素
合金に比べると調合がし易くてコストも安いという利点
があり、特に好ましい。As the fusion alloy mainly composed of gallium, various alloys can be used as described above. Among them, the four-element alloy used in Example 1 has a considerably low melting point and is superior to the six-element alloy. It is particularly preferable because it has the advantages of easy preparation and low cost.
(効 果) 本発明では、空隙部に面する固定部及び回転部のうち、
銅又は銅合金材質部分の表面を被覆している被覆層の最
外層を、該空隙部に封入されているガリウムを主体とす
る易融合金との濡れ性が良好であり、しかも談易融合金
中に混入してもその融点を大きく上昇させることがない
1種類の金属又は2種類以上の金属から成る合金の薄層
としたので、該易融合金と固定部及び回転部との間の接
触電気抵抗がち小さくて溶接時の発熱量が少なくて済む
だけでなく最外層金属の混入による該易融合金の固化も
防止でき、更に、最外層の内側に、コバルトとタングス
テンとが重量比で、90:10〜30:70の範囲内であり、ガリ
ウムを主体とする易融合金に対して高い耐侵食性を有す
るコバルト−タングステン合金層を設けたので、長時間
に亘る溶接を行なつても固定部及び回転部の銅が該易融
合金中に混入して該易融合金を固化させることがなく、
従つて、該易融合金が導電性液体金属としての優れた特
性を発揮し続けることができるのである。(Effect) In the present invention, of the fixed part and the rotating part facing the void,
The outermost layer of the coating layer that covers the surface of the copper or copper alloy material portion has good wettability with the easy-to-use fusion alloy mainly containing gallium enclosed in the void, and the easy-to-use fusion alloy. Since the thin layer is made of one kind of metal or an alloy of two or more kinds of metals, the melting point of which does not greatly increase even if mixed in the metal, the fusible alloy is brought into contact with the fixed part and the rotating part. Not only does it have a small electric resistance and a small amount of heat during welding, but it can also prevent solidification of the fusible alloy due to the mixing of the outermost layer metal, and furthermore, inside the outermost layer, cobalt and tungsten are in a weight ratio, Since a cobalt-tungsten alloy layer having a high corrosion resistance to the easy fusion alloy mainly containing gallium is provided in the range of 90:10 to 30:70, even if welding is performed for a long time. The copper of the fixed part and the rotating part is mixed in the easy fusion metal and Without solidifying the fusion money,
Therefore, the fusible alloy can continue to exhibit excellent characteristics as a conductive liquid metal.
即ち、本発明の電極ロールは、ガリウムを主体とする易
融合金を液体金属として使用し、該ガリウムを封入する
空隙部に面する固定部及び回転部の少なくとも一部分
に、銅又は銅合金を使用しているにもかかわらず、良好
な電気抵抗シーム溶接を長時間行なうことができるとい
う利点がある。That is, the electrode roll of the present invention uses the fusible alloy mainly containing gallium as a liquid metal, and uses copper or a copper alloy for at least a part of the fixed part and the rotating part facing the void for enclosing the gallium. However, there is an advantage that good electric resistance seam welding can be performed for a long time.
第1図は、本発明の1実施例の電極ロールの縦断面図で
あり、第2図は第1図のA部の拡断図である。 第3図は、本発明の他の実施例の電極ロールの縦断面図
であり、第4図は従来の電極ロールの縦断面図である。 第5図は、錫メツキ上に易融合金を滴下した直後の易融
合金の面積とその後の経過時間と拡がり面積との関係を
示したグラフである。 1……電極ロール、2……固定部、4……回転部、6…
…空隙部、7……導電性液体金属、12……コバルト−タ
ングステン合金層、13……錫、銀、亜鉛、ガリウム、イ
ンジウム、アルミニウムから成る群より選ばれる1種類
の金属又は2種類以上の金属から成る合金の薄層。1 is a longitudinal sectional view of an electrode roll according to one embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an enlarged view of a portion A in FIG. FIG. 3 is a vertical sectional view of an electrode roll according to another embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a vertical sectional view of a conventional electrode roll. FIG. 5 is a graph showing the relationship between the area of the fusible alloy immediately after dropping the fusible alloy on the tin plating, the elapsed time thereafter, and the spread area. 1 ... Electrode roll, 2 ... Fixed part, 4 ... Rotating part, 6 ...
... Void portion, 7 ... Conductive liquid metal, 12 ... Cobalt-tungsten alloy layer, 13 ... One kind of metal selected from the group consisting of tin, silver, zinc, gallium, indium and aluminum, or two or more kinds A thin layer of metal alloy.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−45484(JP,A) 特開 昭61−293688(JP,A) 特開 昭57−75291(JP,A) 特開 昭56−77076(JP,A) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) Reference JP-A-62-45484 (JP, A) JP-A-61-293688 (JP, A) JP-A-57-75291 (JP, A) JP-A-56- 77076 (JP, A)
Claims (2)
固定部と、該固定部に対して回転自在に装着されてお
り、少なくとも一部分が銅又は銅合金製である回転部
と、該回転部と該固定部との間に形成されている環状の
空隙部と、該空隙部に導電性液体金属としてガリウムを
主体とする易融合金が封入されている電気抵抗シーム溶
接用電極ロールに於て、 該空隙部に面する前記固定部及び前記回転部の銅又は銅
合金材質部分が、 コバルトとタングステンとの重量比が90:10〜30:70の範
囲内のコバルト−タングステン合金層で被覆され、更
に、該コバルト−タングステン合金層が錫、銀、亜鉛、
ガリウム、インジウム、アルミニウムから成る群より選
ばれる1種類の金属又は2種類以上の金属から成る合金
の薄層で被覆されていることを特徴とする電極ロール。1. A fixed part at least a part of which is made of copper or a copper alloy, a rotary part which is rotatably mounted on the fixed part and at least a part of which is made of copper or a copper alloy, and the rotary part. In an electrode roll for electric resistance seam welding, an annular void portion formed between the fixing portion and the fixing portion, and an easy fusion metal mainly containing gallium as a conductive liquid metal are enclosed in the void portion. The copper or copper alloy material portion of the fixed portion and the rotary portion facing the void is covered with a cobalt-tungsten alloy layer having a weight ratio of cobalt to tungsten within the range of 90:10 to 30:70. Further, the cobalt-tungsten alloy layer comprises tin, silver, zinc,
An electrode roll coated with a thin layer of one kind of metal selected from the group consisting of gallium, indium, and aluminum or an alloy of two or more kinds of metals.
ム、インジウム、錫、亜鉛から成る4元素合金から成る
ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の電極ロー
ル。2. The electrode roll according to claim 1, wherein the fusible alloy mainly containing gallium is composed of a four-element alloy composed of gallium, indium, tin and zinc.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61150963A JPH0755382B2 (en) | 1986-06-27 | 1986-06-27 | Electrode roll |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61150963A JPH0755382B2 (en) | 1986-06-27 | 1986-06-27 | Electrode roll |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6310085A JPS6310085A (en) | 1988-01-16 |
| JPH0755382B2 true JPH0755382B2 (en) | 1995-06-14 |
Family
ID=15508263
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61150963A Expired - Fee Related JPH0755382B2 (en) | 1986-06-27 | 1986-06-27 | Electrode roll |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0755382B2 (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102006028647B4 (en) * | 2006-06-22 | 2009-10-01 | Siemens Ag | Tool or production machine or robot |
| JP6389069B2 (en) * | 2014-06-17 | 2018-09-12 | 木田精工株式会社 | Plated composite product and its manufacturing method |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5775291A (en) * | 1980-10-29 | 1982-05-11 | Daiwa Can Co Ltd | Electrode roll for seam welding |
| JPH0761549B2 (en) * | 1984-12-26 | 1995-07-05 | 大和製罐株式会社 | Welding electrode roller |
-
1986
- 1986-06-27 JP JP61150963A patent/JPH0755382B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6310085A (en) | 1988-01-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPS6031900B2 (en) | Composite cast iron drying roll | |
| JPH08291349A (en) | Sliding contact material, clad composite material, commutator made of them, and small DC motor using the commutator | |
| JPH03481A (en) | Electrode formed of copper or copper alloy having excellent electric conductivity | |
| JPH0418955B2 (en) | ||
| JPH033557B2 (en) | ||
| US4780589A (en) | Roller electrodes for electric-resistance welding machine | |
| JPH0755382B2 (en) | Electrode roll | |
| US5961854A (en) | Electrode for resistance spot welding of aluminum sheet | |
| JP2006102775A (en) | Spot welding electrode | |
| US5089682A (en) | Roller electrodes for electric-resistance welding machine | |
| US5334814A (en) | Electrode for spot welding | |
| US4782207A (en) | Electrode roll | |
| US4940873A (en) | Roller electrodes for electric-resistance welding machine | |
| US4642437A (en) | Electrode roll for electric resistance welding | |
| US3004873A (en) | Coated welding electrode for electric arc welding | |
| US6210837B1 (en) | Electrode grid for lead storage batteries | |
| JP3017058B2 (en) | Cut wire for welding | |
| EP0622860B1 (en) | Hydrogen-absorbing alloy electrode | |
| WO2011092713A2 (en) | An electrically conductive coating for spot welding applications | |
| JPH0683905B2 (en) | Electrode material for resistance welding | |
| JP3846960B2 (en) | Welding torch member and manufacturing method thereof | |
| JP2006149144A (en) | Micromotor, sliding contact for micromotor and manufacturing method thereof | |
| JPS60227998A (en) | Electrode material for welding | |
| JPH10216959A (en) | Electrode for resistance welding | |
| JPH0259237B2 (en) |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |