(57)【要約】【要  約】【課  題】  伸線性や溶接作業性に優れるとともに、水分吸着量低減が可能な、溶接ワイヤ伸線用固体潤滑剤及びフラックス入り溶接ワイヤを提案する。【解決手段】  質量％で、MoS2：５〜50％、CaCO3：５〜50％、BN：５〜20％を含み、残部は実質的にマイカ、セリサイト及びタルクのうちから選んだ少なくとも一つの鉱物からなる溶接ワイヤ伸線用固体潤滑剤とする。この潤滑剤を、溶接ワイヤ１kg当たり0.01〜5.0ｇの割合でワイヤ表面に付着させることにより、フラックス入り溶接ワイヤの溶接作業性が向上し、水分吸着量が顕著に低減する。  【選択図】        なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、MoS２：５〜50％、CaCO３：５〜50％、BN：５〜20％を含み、残部が実質的にマイカ、セリサイト及びタルクのうちから選んだ少なくとも一つの鉱物からなることを特徴とする溶接ワイヤ伸線用固体潤滑剤。
【請求項２】
請求項１に記載の溶接ワイヤ伸線用固体潤滑剤を、溶接ワイヤ１kg当たり0.01〜5.0ｇの割合でワイヤ表面に付着させてなることを特徴とするフラックス入り溶接ワイヤ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶接ワイヤ伸線用固体潤滑剤に係り、とくにフラックス入り溶接ワイヤの製造時における伸線性の向上及びフラックス入り溶接ワイヤの溶接作業性の向上に関する。
【背景技術】
【０００２】
フラックス入り溶接ワイヤとして、フラックスを薄鋼板で包んだのち、伸線加工によって引き伸ばした、いわゆる巻締めフラックス入りワイヤが知られている。しかしながら、この巻締めフラックス入りワイヤの製造に際しては、伸線加工時に使用した潤滑剤を除去するためのベーキング処理が不可欠である。このため、製造コストの増大が避けられなかった。また、かかるベーキング処理によって、溶接ワイヤの表面にはFe2Ｏ3を主成分とした酸化膜が生成するため、給電チップ部における電気伝導性が低下し、ひいては溶接作業性の劣化を招いていた。
【０００３】
このような問題に対し、本出願人は、特許文献１に、ポリ四弗化エチレン：１〜60wt％、二硫化モリブデン：１〜50wt％およびグラファイト：１〜50wt％を含有し、残部は実質的にマイカ、セリサイト及びタルクのうちから選んだ少なくとも一つの鉱物からなる溶接ワイヤ伸線用固体潤滑剤、およびかかる潤滑剤を、溶接ワイヤ１kg当たり0.01〜5.0ｇの割合でワイヤ表面に付着させたフラックス入り溶接ワイヤを提案した。
【０００４】
特許文献１に記載された溶接ワイヤ伸線用固体潤滑剤を用いれば、伸線加工後に潤滑剤のベーキング処理が不必要になる。このため、製造コストの大幅な低減が達成でき、また溶接作業性も改善することができる。しかしながら、特許文献１に記載された溶接ワイヤ伸線用潤滑剤を用いてもなお、必ずしも十分満足いくほどの伸線性を得ることはできなかった。また、特許文献１に記載された潤滑剤はグラファイトを含有しているため、スパッタが発生しやすく、溶接作業性の面でも問題を残していた。
【０００５】
また、本出願人は特許文献２に、MoS2：５〜50wt％、CaCO3：５〜50wt％、アルカリ金属を含む化合物：１〜15wt％を含み、残部は実質的にマイカ、セリサイトおよびタルクのうちから選んだ少なくとも一つの鉱物からなる溶接ワイヤ伸線用潤滑剤、およびかかる潤滑剤を、溶接ワイヤ１kg当たり0.01〜5.0ｇの割合でワイヤ表面に付着させたフラックス入り溶接ワイヤを提案した。特許文献２に記載された溶接ワイヤ伸線用固体潤滑剤を用いれば、溶接用ワイヤ製造時の伸線加工性が向上するとともに、溶接時の溶接作業性が向上する。しかしながら特許文献２に記載された溶接ワイヤ伸線用固体潤滑剤には、吸湿性のあるアルカリ金属化合物を含んでおり、溶接ワイヤ製造後の水分吸着及び錆発生の問題があり、さらに溶接後に、吸着水分に起因した低温割れやピット、ブローホール等が生じる場合があり問題を残していた。
【特許文献１】特開平５−23731公報
【特許文献２】特開2000−87058号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記した従来技術の問題を有利に解決し、溶接ワイヤ製造時の伸線性や使用時の溶接作業性に優れるとともに、吸着水分に起因した低温割れやピット、ブローホール等の問題が生じることのない、溶接ワイヤ伸線用固体潤滑剤及びフラックス入り溶接ワイヤを提案することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者は、上記した課題を達成するために、溶接ワイヤ伸線用固形潤滑剤の水分吸着量に及ぼす潤滑剤組成の影響について鋭意研究を重ねた。その結果、二流化モリブデンや、マイカ等の無機系潤滑剤に、窒化ボロン（BN）を数質量％含有させることによって、伸線性が良好なままで吸着水分量が格段に低減し、水分吸着性を顕著に低減できることを新規に見出し、本発明を完成するに至った。
【０００８】
すなわち、本発明は、質量％で、MoS2：５〜50％、CaCO3：５〜50％、BN：５〜20％を含み、残部は実質的にマイカ、セリサイト及びタルクのうちから選んだ少なくとも一つの鉱物からなることを特徴とする溶接ワイヤ伸線用固体潤滑剤である。
【０００９】
また、本発明は、質量％で、MoS2：５〜50％、CaCO3：５〜50％、BN：５〜20％を含み、残部は実質的にマイカ、セリサイト及びタルクのうちから選ばれた少なくとも一つの鉱物からなる溶接ワイヤ伸線用固体潤滑剤を、溶接ワイヤ１kg当たり0.01〜5.0ｇの割合でワイヤ表面に付着させてなることを特徴とするフラックス入り溶接ワイヤである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、伸線性や溶接作業性に優れ、しかも水分吸着量の少ない溶接ワイヤを製造することができ、産業上格段の効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
まず、本発明の溶接ワイヤ伸線用固体潤滑剤の成分限定理由について説明する。以下、組成における質量％は単に％で記す。
【００１２】
MoS２：５〜50％
MoS２は、極圧性の潤滑剤として、溶接ワイヤの伸線加工時における焼付を防止するのに有効に寄与する成分であるが、含有量が５％未満ではその添加効果に乏しい。一方、50％を超えて含有すると、溶接ビード表面にアバタが発生するだけでなく、ワイヤ表面に錆が発生しやすくなる。このため、MoS２は５〜50％の範囲に限定した。なお、耐錆性の観点から好ましくは10〜35％である。
【００１３】
CaCO３：５〜50％
CaCO３は、造粒剤であり、伸線加工時にキャリアとして寄与するだけでなく、MoS２による酸性を中和して耐錆性を向上させる有用な成分である。しかしながら、含有量が５％未満ではその添加効果に乏しく、一方、50％を超える含有は、アークを不安定化し、溶接作業性を劣化させる。このため、CaCO３は５〜50％の範囲に限定した。なお、アーク安定性の観点から好ましくは10〜30％である。
【００１４】
BN：５〜20％
BNは、極圧性の潤滑剤として、溶接ワイヤの伸線加工時における焼付の発生を防止するのに寄与するとともに、吸湿性がないことから、製造後の溶接ワイヤの水分吸着量低減に有効に寄与する。しかし、含有量が５％未満ではその添加効果に乏しく、一方、20％を超えるBNの含有は、ワイヤ表面への潤滑剤の付着量が極度に増大し、逆に水分吸着量が増加するとともにワイヤ送給性及び溶接作業性が低下する。このため、BNは５〜20％の範囲に限定した。なお、吸湿性の観点から好ましくは10〜20％、より好ましくは15〜20％である。
【００１５】
上記した成分の残部は、マイカ、セリサイトおよびタルクのうちから選ばれた少なくとも一つの鉱物からなる。
【００１６】
マイカ、セリサイトおよびタルクはいずれも、伸線加工時におけるキャリアとして作用する鉱物であり、これら鉱物が含有されない場合には、伸線性が劣化し、伸線加工時に破断が生じるおそれがある。このため、本発明ではこれらの鉱物のうちの少なくとも一種を必須成分として含有するものとした。上記した効果の観点からは、これら鉱物の含有量は５〜50％の範囲とすることが好ましい。
【００１７】
本発明の溶接ワイヤ伸線用固体潤滑剤は、上記した成分を上記した範囲内となるように配合し、例えばＶ型混合機等により混合して得られる。
【００１８】
つぎに、本発明のフラックス入り溶接ワイヤの製造方法について説明する。
【００１９】
本発明のフラックス入り溶接ワイヤは、所定組成のフラックスを含むワイヤ素材に所定径までの伸線加工を施して製造される。ワイヤ素材の種類は、所定の組成のフラックスを、好ましくは冷延鋼板で所定の径に巻締めしたものとしても、あるいはシームレス鋼管に所定の組成のフラックスを内部に詰めたものとしてもよく、とくに限定されない。使用するワイヤ素材の径はとくに限定されないが、伸線性の観点から3.0mmφ程度とすることが好ましい。一方、製品となる溶接ワイヤの径は、汎用性の観点から1.2mm程度とすることが好ましい。
【００２０】
伸線加工は、通常のダイス引き抜き方式の伸線機を利用して冷間で行なう。本発明では、伸線加工に際し、ワイヤ素材に潤滑剤を塗布する。
【００２１】
使用する潤滑剤として、上記した組成を有する本発明の溶接ワイヤ用固体潤滑剤を用いる。本発明では、製品の溶接ワイヤ１kg当たり潤滑剤が0.01〜5ｇ残存付着するように、種々の形状の伸線ダイスを用いてワイヤ素材表面に塗布する。潤滑剤の残存付着量が0.01ｇ／溶接ワイヤ１kg未満となるような塗布量では、十分な伸線加工を行うことができない。一方、潤滑剤の残存付着量が5.0ｇ／溶接ワイヤ１kgを超えて多くなるような塗布量では、製品である溶接ワイヤの送給性が低下し、ひいては溶接作業性の低下を招く。
【００２２】
このようにして得られた溶接ワイヤは、質量％で、MoS2：５〜50％、CaCO3：５〜50％、BN：５〜20％を含み、残部は実質的にマイカ、セリサイト及びタルクのうちから選ばれた少なくとも一つの鉱物からなる溶接ワイヤ伸線用固体潤滑剤を、溶接ワイヤ１kg当たり0.01〜5.0ｇの割合でワイヤ表面に付着させてなるワイヤである。
【００２３】
このようにして得られた本発明の溶接ワイヤは、吸着水分量が少なく、しかも溶接作業性に優れた溶接ワイヤである。
【実施例】
【００２４】
表１に示す組成のフラックスを、板厚：0.8mmの冷延鋼板で3.0mmφに巻締め、ワイヤ素材とした。これらワイヤ素材に、表２に示す配合比率からなる潤滑剤を、製品である溶接ワイヤ表面に表２に示す付着量が残存するように、伸線ダイスによる引き抜き加工により塗布、伸線加工して1.2mmφの溶接ワイヤとした。伸線加工に際しては、伸線性について評価した。なお、潤滑剤のワイヤでの残存付着量は重量法によって測定した。
【００２５】
ついで、得られた溶接ワイヤについて、ワイヤ送給性、発錆性、水分吸着量について調査した。調査方法はつぎの通りである。
（１）伸線性
伸線性は、得られた溶接ワイヤの表面性状から判断した。表面の疵発生面積率が10％以下の場合を◎、表面の疵発生面積率が10％超え20％以下の場合を○、表面の疵発生面積率が20％超えの場合を×として評価した。
（２）ワイヤ送給性
ワイヤ送給性は、ベーキング処理を施さない、潤滑剤が付着したままの溶接ワイヤを用いて、溶接電流：250Ａ、溶接電圧：30Ｖ、溶接速度：30cm／min、ワイヤ突き出し長さ：20mm、シールドガス：CO2ガス（供給量：20ｌ／min）のCO2溶接とし、下向きビードオンプレート溶接を行い、溶接電流のばらつきを測定し、ワイヤ送給性を評価した。溶接電流のばらつきが20Ａ未満の場合にワイヤ送給性に優れると評価した。
（３）発錆性
発錆性は、溶接ワイヤを温度30℃、湿度80％の恒温恒湿槽に24時間保持し、表面に発生する錆を写真撮影した後、撮影面積中の錆部を目視判定により面積％に換算した。
（４）水分吸着量
水分吸着量は、温度：30℃、湿度：80％の恒温恒湿槽に８時間保持し、保持前後の重量変化により吸着された水分量を測定した。なお、水分の測定はカールフィッシャー法によった。
【００２６】
得られた結果を表２に示す。
【００２７】
【表１】
2006095579.tif 000002
【００２８】
【表２】
2006095579.tif 000003
【００２９】
本発明例はいずれも、伸線性に優れ、水分吸着量が非常に少なく、錆発生面積率も低く、さらにワイヤ送給性に優れている。これに対し、本発明の範囲を外れる比較例は、伸線性、ワイヤ送給性、発錆性のいずれか、またはすべてが劣化しているか、あるいは水分吸着量が多くなっている。なお、総合評価における○印は伸線性が◎又は○、ワイヤ送給性が20Ａ未満、発錆性が５％未満、ワイヤ水分吸着量が150ppm未満の場合であり、それ以外を×印とした。
【００３０】
MoS２量が不足する溶接ワイヤ（ワイヤNo.10）では、伸線性が悪化しており、そのため、疵線となりやすい。また、送給ローラでの摩擦が大きくなるため、ワイヤ送給性も劣化している。
【００３１】
また、MoS２量が過剰である溶接ワイヤ（ワイヤNo.11）では、送給ローラに汚れが付着し、スリップの発生によりワイヤ送給性が低下しており、また、MoS２に起因した錆が発生した。
【００３２】
CaCO３量が少ない溶接ワイヤ（ワイヤNo.12）では、MoS２に起因した錆が発生した。CaCO２が過剰な溶接ワイヤ（ワイヤNo.13）では、アークが不安定となり、溶接作業性が劣化した。
【００３３】
窒化ボロン量が不足している溶接ワイヤ（ワイヤNo.14）では、伸線加工性が低下し、疵線となり易く、またワイヤ送給性も劣化した。窒化ボロン量が過剰な溶接ワイヤ（ワイヤNo.15）では、送給ローラに汚れが付着し、スリップの発生によりワイヤ送給性が低下した。窒化ボロンが過大な溶接ワイヤ（ワイヤNo.16、No.17）では、潤滑剤の残存付着量が極度に多くなり、水分吸着量や錆発生面積率が多くなるとともに送給ローラのスリップが発生しワイヤ送給性が低下した。