(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼製外皮内にメタル系フラックスが充填されたメタル系フラックス入りワイヤであって、
ワイヤ全質量あたり、
Ｃを０．０２〜０．３０質量％、
Ｓｉを０．３〜１．５質量％、及び
Ｍｎを０．３〜２．５質量％
含有すると共に、
クロム酸化物及びニッケル酸化物からなる群から選択される少なくとも１種の酸化物を含有し、更にシリコン酸化物を含有してもよく、シリコン酸化物、クロム酸化物及びニッケル酸化物の総含有量がワイヤ全質量あたり０．０１〜０．３０質量％であり、
Ｓを０．０２０質量％以下、並びに、
金属の形態又は合金の形態で含有されるＡｌ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｋ及びＮａを総量で０．３質量％以下に規制し、
残部がＦｅ及び不可避的不純物からなる、ガスシールドアーク溶接用メタル系フラックス入りワイヤ。
【請求項２】
鋼製外皮内にメタル系フラックスが充填されたメタル系フラックス入りワイヤであって、
ワイヤ全質量あたり、
Ｃを０．０２〜０．１５質量％、
Ｓｉを０．３〜１．５質量％、
Ｍｎを０．３〜２．５質量％、並びに
シリコン酸化物、クロム酸化物及びニッケル酸化物からなる群から選択される少なくとも１種の酸化物を総量で０．０１〜０．３０質量％、
を含有すると共に、
Ｓを０．０２０質量％以下、並びに、
金属の形態又は合金の形態で含有されるＡｌ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｋ及びＮａを総量で０．３質量％以下に規制し、
残部がＦｅ及び不可避的不純物からなる、ガスシールドアーク溶接用メタル系フラックス入りワイヤ。
【請求項３】
Ｐ含有量が、ワイヤ全質量あたり０．０２０質量％以下に規制される、請求項１又は２に記載のガスシールドアーク溶接用メタル系フラックス入りワイヤ。
【請求項４】
前記メタル系フラックスは、Ｓ含有量を、前記メタル系フラックス全質量あたり０．０２５質量％以下に規制する、請求項１〜３のいずれか１項に記載のガスシールドアーク溶接用メタル系フラックス入りワイヤ。
【請求項５】
Ｔｉ含有量が、ワイヤ全質量あたり０．５質量％以下に規制される、請求項１〜４のいずれか１項に記載のガスシールドアーク溶接用メタル系フラックス入りワイヤ。
【請求項６】
Ｓ含有量が、ワイヤ全質量あたり０．００９質量％以下に規制される、請求項１〜５のいずれか１項に記載のガスシールドアーク溶接用メタル系フラックス入りワイヤ。
【請求項７】
鋼製外皮内にメタル系フラックスが充填されたメタル系フラックス入りワイヤを使用した溶接方法であって、
ワイヤ全質量あたり、
Ｃを０．０２〜０．３０質量％、
Ｓｉを０．３〜１．５質量％、
Ｍｎを０．３〜２．５質量％、並びに
シリコン酸化物、クロム酸化物及びニッケル酸化物からなる群から選択される少なくとも１種の酸化物を総量で０．０１〜０．３０質量％、
を含有すると共に、
Ｓを０．０２０質量％以下、並びに、
金属の形態又は合金の形態で含有されるＡｌ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｋ及びＮａを総量で０．３質量％以下に規制し、
残部がＦｅ及び不可避的不純物からなるガスシールドアーク溶接用メタル系フラックス入りワイヤを使用し、鋼全質量あたりＳｉを０．１〜１．０質量％で含有する鋼からなる被溶接材を、ガスシールドアーク溶接する、溶接方法。
【請求項８】
シールドガス全体積あたり、Ａｒを９５〜１００体積％と、酸化性ガスを０〜５体積％とからなるシールドガスを用いる、請求項７に記載の溶接方法。
【請求項９】
前記酸化性ガスが、ＣＯ２及びＯ２からなる群から選択される少なくとも１種のガスである、請求項８に記載の溶接方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ及びこのフラックス入りワイヤを用いた溶接方法に関する。より詳しくは、溶接後に塗装が施される用途に用いられるガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ及び溶接方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車部品などの車両用部品は、通常、溶接後に耐食性や美観を向上させるために塗装が施される。その際、溶接ビード上にスラグが発生していると、スラグにより塗料がはじかれ、塗装不良の原因となる。このため、従来、自動車部品などの薄鋼板の溶接には、ソリッドワイヤやメタル系フラックス入りワイヤなどのスラグ発生量が少ない溶接ワイヤが用いられている。
【０００３】
一方、溶接は、金属を溶融することにより接合する方法であるため、大気に高温の状態でさらされた溶接部には不可避的に酸化皮膜が生成するが、酸化皮膜は良好な化成処理及び塗装を阻害するため、塗装密着性を低下させる原因となる。また、溶接ビード上に生成した酸化皮膜の密着性が十分でない場合は、飛び石などによって塗装された部分に衝撃が加わった際に酸化皮膜が剥落しやすく、その上に設けられた塗装ごと剥離してしまうという問題が生じる。
【０００４】
このように、溶接部は、溶接ビード上に生成するスラグや酸化皮膜により、鋼板と同等の塗装性を得ることが困難である。そして、塗装の剥がれは、耐食性及び腐食寿命の低下を招くため、溶接部は特に耐食性が劣る部分とされている。そこで、従来、溶接部の塗装性などを改善するために、種々の検討がなされている(例えば、特許文献１〜３参照。)。
【０００５】
例えば、特許文献１に記載のフラックス入りワイヤは、ワイヤ組成を、Ｃと、Ｓｉと、Ｍｎと、Ｎｂ、Ｖ及びＰのうち１種又は２種以上を特定量含有し、スラグ剤含有量が１．０質量％以下、スラグ剤中のＦｅＯとＳｉＯ２との比（ＦｅＯ／ＳｉＯ２）が１．０以上にすることで、スラグと塗膜及び溶接ビードの密着性改善を図っている。また、特許文献２に記載のフラックス入りワイヤは、フラックスにグラファイトを添加することで、スラグ生成量を低減している。グラファイトは、溶接金属中の酸素と反応してＣＯやＣＯ２となって気化する。これにより溶接金属が脱酸されるため、ＳｉやＭｎなどによる脱酸作用が抑制され、その結果、スラグの発生量が低減する。
【０００６】
一方、特許文献３に記載の溶接用ワイヤでは、溶接ワイヤ中にＮｉやＣｒを添加することにより、溶接ビード表面に薄くて密着力のある酸化皮膜を形成し、酸化皮膜及び塗膜の耐剥離性向上を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平８−２８１４７５号公報
【特許文献２】特開２００６−２７２４０５号公報
【特許文献３】特開２００４−２６８０５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
車両用部品の塗装部には、塗装不良箇所をなくすだけでなく、塗装密着性が要求される。しかしながら、特許文献１に記載のフラックス入りワイヤは、スラグの密着性向上には寄与するが、酸化皮膜の密着性については考慮されていないため、この方法によってスラグ部以外の溶接ビード上の塗装密着性を向上させることは難しい。
【０００９】
特許文献２に記載のフラックス入りワイヤは、塗装不良の箇所を低減することはできるが、フラックスにグラファイトを添加すると、スパッタ発生量の増加及び耐高温割れ性の劣化を招く。また、特許文献２に記載のフラックス入りワイヤでは、溶接部におけるスラグ発生量を低減することで塗装密着性の改善を図っており、酸化皮膜に起因する塗膜密着性低下については、検討がなされていない。
【００１０】
一方、特許文献３に記載の溶接ワイヤは、ＣｒやＮｉを積極的に添加しているため、耐高温割れ性の劣化が懸念される。また、Ａｒ濃度が高いシールドガスを用いる場合は、合金元素としてＣｒを添加しても、これらが酸化被膜やその近傍に集まるとは限らないため、酸化皮膜の密着性改善効果を、安定的かつ十分に得られるとは限らない。
【００１１】
そこで、本発明は、耐高温割れ性が良好で、かつ、塗装密着性が優れた溶接部が得られるフラックス入りワイヤ及び溶接方法を提供することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に係るガスシールドアーク溶接用メタル系フラックス入りワイヤは、鋼製外皮内にメタル系フラックスが充填されたメタル系フラックス入りワイヤであって、ワイヤ全質量あたり、Ｃを０．０２〜０．３０質量％、Ｓｉを０．３〜１．５質量％、Ｍｎを０．３〜２．５質量％、並びにシリコン酸化物、クロム酸化物及びニッケル酸化物からなる群から選択される少なくとも１種の酸化物を総量で０．０１〜０．３０質量％を含有すると共に、Ｓを０．０２０質量％以下、並びに金属の形態又は合金の形態で含有されるＡｌ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｋ及びＮａを総量で０．３質量％以下に規制し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなる組成のものである。
このガスシールドアーク溶接用メタル系フラックス入りワイヤは、Ｐ含有量が、ワイヤ全質量あたり０．０２０質量％以下に規制されていてもよい。
また、前記メタル系フラックスのＳ含有量は、前記メタル系フラックス全質量あたり０．０２５質量％以下に規制することができる。
さらに、本発明のガスシールドアーク溶接用メタル系フラックス入りワイヤは、Ｔｉ含有量を、ワイヤ全質量あたり０．５質量％以下に規制することができる。
またさらに、本発明のガスシールドアーク溶接用メタル系フラックス入りワイヤは、Ｓ含有量を、ワイヤ全質量あたり０．００９質量％以下に規制することができる。
【００１３】
本発明に係る溶接方法は、前述したメタル系フラックス入りワイヤを使用し、鋼全質量あたりＳｉを０．１〜１．０質量％で含有する鋼からなる被溶接材を、ガスシールドアーク溶接する。
この溶接方法では、例えば、シールドガス全体積あたり、Ａｒを９５〜１００体積％と、酸化性ガスを０〜５体積％とからなるシールドガスを用いることができる。
酸化性ガスは、ＣＯ２及びＯ２からなる群から選択される少なくとも１種のガスでよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、メタル系フラックス入りワイヤにごく少量の酸化物を添加することで、良好な耐高温割れ性と、優れた塗装密着性とが両立した溶接部が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】酸化皮膜形成の概念図である。
【図２】本発明の実施形態に係るメタル系フラックス入りワイヤ用いた溶接方法を示す概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明を実施するための形態について、詳細に説明する。なお、本発明は、以下に説明する実施形態に限定されるものではない。
【００１７】
（酸化皮膜の密着性向上機構）
図１は酸化皮膜形成の概念図である。図１に示すように、溶接ビード（溶接金属１）の表面は、溶融金属（溶融池２）が凝固した後でシールドガス３や大気中の酸素（Ｏ２）により酸化されるため、シールドガス３にＡｒのような希ガスを用いて溶接を行っても、厚さ数μｍ程度の酸化皮膜４が不可避的に生成してしまう。従来、電着塗装処理を行う場合、前処理として燐酸亜鉛処理が行われているが、例えば鋼板表面に酸化皮膜が存在していると、この酸化皮膜が燐酸亜鉛皮膜の生成を阻害するため、緻密な燐酸亜鉛皮膜を形成することができない。そして、そのような箇所では、電着塗装膜の密着性が低下する。
【００１８】
また、溶接金属１の表面に不可避的に生成する酸化皮膜４は、通常、非常に脆く、剥落しやすいという問題がある。このような理由から、溶接部は塗装密着性が最も悪く、腐食の原因となる箇所であると認識されている。そこで、本発明者は、前述した問題を解決するために鋭意実験検討を行った結果、メタル系ワイヤにＳｉ、Ｃｒ、Ｎｉの酸化物を特定量添加すると、溶接後のビード表面にファイアライトなどの密着性の高い酸化皮膜を形成できることを見出した。
【００１９】
（メタル系フラックス入りワイヤ）
本実施形態のメタル系フラックス入りワイヤは、鋼製外皮にフラックスを充填したものであり、ガスシールドアーク溶接に用いられる。そして、本実施形態のメタル系フラックス入りワイヤは、ワイヤ全質量あたり、Ｃを０．０２〜０．３０質量％、Ｓｉを０．３〜１．５質量％、Ｍｎを０．３〜２．５質量％、並びにシリコン酸化物、クロム酸化物及びニッケル酸化物からなる群から選択される少なくとも１種の酸化物を総量で０．０１〜０．３０質量％を含有すると共に、Ｓを０．０２０質量％以下、並びに金属の形態又は合金の形態で含有されるＡｌ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｋ及びＮａを総量で０．３質量％以下に規制している。
【００２０】
また、本実施形態のメタル系フラックス入りワイヤは、前述した各成分以外にＰやＴｉなどを含有していてもよく、その場合、ワイヤ全質量あたり、上限値として、Ｐ含有量を０．０２０質量％以下、Ｔｉ含有量を０．５質量％以下とすることが好ましい。さらに、フラックスは、上限値として、Ｓ含有量を前記フラックス全質量あたり０．０２５質量％以下とすることが好ましい。なお、本実施形態のメタル系フラックス入りワイヤにおける上記以外の成分、即ち、残部はＦｅ及び不可避的不純物である。
【００２１】
本実施形態のメタル系フラックス入りワイヤの外径は、特に限定されるものではないが、例えば０．８〜２．０ｍｍである。また、フラックス充填率は、ワイヤ中の各成分が前述した範囲内であれば、任意の値に設定することができるが、ワイヤの伸線性及び溶接時の作業性（送給性など）の観点から、ワイヤ全質量の１０〜２５質量％とすることが好ましい。
【００２２】
次に、本実施形態のメタル系フラックス入りワイヤに含有される各成分の数値限定理由について説明する。なお、下記に示す各成分の含有量は、ワイヤを酸などに溶解させた上でＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma：誘導結合プラズマ）法により測定する。
【００２３】
［Ｃ：０．０２〜０．３０質量％］
Ｃは、溶接金属の強度を向上させる効果があるが、Ｃ含有量がワイヤ全質量あたり０．０２質量％未満の場合、その効果が十分に得られず、溶接部の強度が不足する。一方、Ｃ含有量が０．３０質量％を超えると、スパッタの発生量が増加すると共に、強度過多になり割れが発生しやすくなる。なお、付着したスパッタ近傍において、鋼板の塗装密着性が低下することが分かっており、スパッタの発生量は塗装密着性に大きな影響を与える。よって、Ｃ含有量は、ワイヤ全質量あたり０．０２〜０．３０質量％とする。なお、塗装密着性向上の観点から、Ｃ含有量は０．０２〜０．１５質量％とすることが好ましい。
【００２４】
［Ｓｉ：０．３〜１．５質量％］
Ｓｉは、溶接ビードの止端形状を滑らかにし疲労強度を向上させる効果があると共に、大気中の酸素と反応してファイアライトを溶接ビード上に形成する働きがある。しかしながら、Ｓｉ含有量がワイヤ全質量あたり０．３質量％未満の場合、これらの効果が十分に得られず、酸化皮膜の密着性が低下する。一方、Ｓｉ含有量がワイヤ全質量あたり１．５質量％を超えると、高温割れが発生しやすくなる。
【００２５】
よって、Ｓｉ含有量は、ワイヤ全質量あたり０．３〜１．５質量％とする。なお、Ｓｉ含有量は０．６〜１．２質量％とすることが好ましく、これにより更に密着性の高い酸化皮膜を形成し、加えて高温割れを抑制することができる。
【００２６】
［Ｍｎ：０．３〜２．５質量％］
Ｍｎは、溶接金属の強度を高めると共に、溶接金属の耐高温割れ性に影響を及ぼすＳをＭｎＳとして固定し、高温割れを抑制する効果があるが、Ｍｎ含有量がワイヤ全質量あたり０．３質量％未満の場合、これらの効果が十分に得られない。一方、Ｍｎ含有量がワイヤ全質量あたり２．５質量％を超えると、溶接金属が過度に硬化し、高温割れが発生しやすくなると共に靭性も低下する。よって、Ｍｎ含有量は、ワイヤ全質量あたり０．３〜２．５質量％とする。
【００２７】
［シリコン酸化物、クロム酸化物、及びニッケル酸化物：０．０１〜０．３０質量％］
シリコン酸化物、クロム酸化物及びニッケル酸化物をワイヤに添加することにより、溶接ビード表面に緻密な酸化皮膜層が形成され、塗装の剥離防止及び溶接部の耐食性を向上させる効果が得られる。しかしながら、シリコン酸化物、クロム酸化物及びニッケル酸化物の総含有量が、ワイヤ全質量あたり０．０１質量％未満の場合、十分な厚さの酸化被膜とならずこれらの効果が十分に得られない。また、シリコン酸化物、クロム酸化物及びニッケル酸化物の総含有量が０．３０質量％を超えると、余剰分が酸化被膜から分離したスラグを形成し、溶接後にスラグ除去の作業が必要となる、あるいは、酸化被膜が必要以上の厚さとなり剥がれやすくなり、塗装密着性に悪影響を及ぼす。
【００２８】
よって、シリコン酸化物、クロム酸化物及びニッケル酸化物の総含有量は、ワイヤ全質量あたり０．０１〜０．３０質量％とする。また、塗膜密着性向上の観点から、シリコン酸化物、クロム酸化物及びニッケル酸化物の総含有量は、ワイヤ全質量あたり０．０１５〜０．１５質量％とすることが好ましい。なお、シリコン酸化物、クロム酸化物及びニッケル酸化物は、少なくとも１種が含まれていれば、前述した効果が得られる。
【００２９】
シリコン酸化物、クロム酸化物及びニッケル酸化物は、そのほとんどがフラックスに含有されている。即ち、フラックスは、シリコン酸化物、クロム酸化物及びニッケル酸化物のうち少なくとも１種の酸化物を含有している。そして、塗膜密着性向上の観点から、これらの酸化物の総含有量は、フラックス全質量あたり０．１〜１．０質量％にすることが好ましい。これにより、溶接ビード上に生成するスラグを低減しつつ、塗膜密着性を更に向上させることができる。
【００３０】
［Ｓ：０．０２０質量％以下（０質量％を含む。）］
Ｓは、酸化皮膜と溶接金属の界面に低融点化合物を生成して酸化皮膜の密着性を劣化させると共に、高温割れを誘起する元素であり、Ｓ含有量がワイヤ全質量あたり０．０２０質量％を超えると、塗膜密着性が低下し、高温割れも発生しやすくなる。よって、Ｓ含有量はワイヤ全質量あたり０．０２０質量％以下に規制する。なお、Ｓ含有量をワイヤ全質量あたり０．００９質量％以下に規制することで、酸化被膜と溶接金属の密着性とがより良好となるため、より好ましい。
【００３１】
また、Ｓは主にフラックスに含有されており、塗膜密着性向上の観点から、フラックス中に含まれるＳ量を、フラックス全質量あたり０．０２５質量％以下に規制することが好ましく、０．０２０質量％以下に規制することがより好ましい。これにより、塗膜密着性を更に向上させることができる。
【００３２】
［Ａｌ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｋ、Ｎａ：０．３質量％以下（０質量％を含む。）］
フラックス入りワイヤではアルミニウム、アルカリ金属及びアルカリ土類金属を脱酸剤として、金属の形態又は合金の形態で添加する。しかしながら、これら脱酸剤はシールドガス中の酸化性ガスと反応するだけでなく、前述したシリコン酸化物、クロム酸化物及びニッケル酸化物からも酸素を奪う。酸化された脱酸剤は酸化被膜の一部になるほか、シリコン酸化物、クロム酸化物及びニッケル酸化物は脱酸されると金属となり、酸化被膜に留まらず溶接金属に移行する。このように、脱酸剤が過剰に存在すると酸化皮膜の組成および厚さへの影響が大きい。そこで、本実施形態のメタル系フラックス入りワイヤでは、密着性の高い酸化皮膜を形成するため、Ａｌ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｋ及びＮａの総含有量を、ワイヤ全質量あたり０．３質量％以下に規制する。なお、Ａｌ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｋ及びＮａの総含有量は、塗膜密着性向上の観点から、ワイヤ全質量あたり０．２質量％以下に規制することが好ましい。
【００３３】
［Ｐ：０．０２０質量％以下（０質量％を含む。）］
Ｐは、高温割れを誘起する元素であるため、その含有量は低い程が好ましい。具体的には、Ｐ含有量がワイヤ全質量あたり０．０２０質量％を超えると、溶接金属の耐高温割れ性が低下する。よって、Ｐ含有量を、ワイヤ全質量あたり０．０２０質量％以下に規制することが好ましい。また、溶接金属の靱性や延性に与える影響も考慮すると、０．０１５質量％以下に規制することがより好ましい。
【００３４】
［Ｔｉ：０．５質量％以下（０質量％を含む。）］
Ｔｉは、アーク安定剤として添加されることがあるが、その含有量がワイヤ全質量あたり０．５質量％を超えると、ビード上に形成される酸化皮膜に影響を及ぼすことがある。よって、Ｔｉ含有量を、ワイヤ全質量あたり０．５質量％以下に規制することが好ましい。また、Ｔｉ含有量は金属Ｔｉだけでなく、金属以外の形態（例えば酸化チタン）のＴｉ換算量も含めた合計とする。
【００３５】
［残部］
本実施形態のメタル系フラックス入りワイヤの成分組成における残部は、Ｆｅ及び不可避的不純物である。本実施形態のメタル系フラックス入りワイヤにおける不可避的不純物としては、Ｎｂ及びＢなどが挙げられる。また、本実施形態のメタル系フラックス入りワイヤには、前述した各成分の他に、前述した効果が阻害されない範囲で、Ｍｏ、Ｗ、金属Ｎｉ及び金属Ｃｒなどが添加されていてもよい。
【００３６】
（溶接方法）
本実施形態のメタル系フラックス入りワイヤは、例えばシールドガスとしてアルゴンガス又はアルゴンと二酸化炭素又は酸素との混合ガスを用いたガスシールドアーク溶接に用いられる。図２は本実施形態のメタル系フラックス入りワイヤ用いた溶接方法を示す概念図である。図２に示すように、溶接ビード（溶接金属１）上に生成するスラグ５の発生原因としては、鋼板（母材６）に付着している汚れや溶接ワイヤ７中の酸化物（酸素）及びシールドガス３中の酸素が挙げられる。
【００３７】
そこで、本実施形態の溶接方法では、溶接ワイヤ７に酸化物量が非常に少ないメタル系のフラックス入りワイヤを使用し、シールドガス３には、シールドガス全体積あたり、Ａｒ含有量が９５体積％以上のガスを使用する。これにより、スラグ発生量を大幅に低減することができる。
【００３８】
［シールドガス］
シールドガス中に酸化性ガスが過剰に含まれていると、フラックス成分、主に脱酸剤を酸化し、スラグを発生させる。このスラグが酸化被膜に吸収されると酸化被膜の組成が変化する。具体的には、シールドガス中の酸化性ガスの量が、シールドガス全体積あたり、５体積％を超えると、塗膜密着性が悪化する。よって、本実施形態のメタル系フラックス入りワイヤによりガスシールドアーク溶接する場合は、シールドガス中の各成分の割合を、シールドガス全体積あたり、Ａｒを９５〜１００体積％とし、酸化性ガスを０〜５体積％とすることが好ましい。なお、上述の酸化性ガスとは、例えば、ＣＯ２、Ｏ２、ＣＯ２とＯ２との混合ガス等を意味する。
【００３９】
［被溶接材］
本実施形態の溶接方法における被溶接材（図1及び図２における母材６）は、特に限定されるものではないが、鋼全質量あたり、Ｓｉを０．１〜１．０質量％で含有する鋼からなるものが好適である。このような成分組成を有する鋼としては、例えば、引張強さが４４０ＭＰａ級以上の高張力鋼などが挙げられる。本実施形態のメタル系フラックス入りワイヤを、これらの鋼材のガスシールドアーク溶接に用いると、特に、熱影響部の耐食性向上に効果がある。
【００４０】
本実施形態のメタル系フラックス入りワイヤは、酸化皮膜形成に影響する元素の含有量を特定の範囲にしているため、溶接ビードの表面に密着性が高い酸化皮膜を形成することができる。その結果、従来の溶接方法に比べて溶接部の塗装密着性が向上し、塗装後の溶接ビード部の腐食寿命を長くすることができる。
【実施例】
【００４１】
以下、本発明の実施例及び比較例を挙げて、本発明の効果について具体的に説明する。本実施例においては、下記表１及び表２に示す組成の実施例及び比較例の各フラックス入りワイヤを使用し、下記表３に示す組成で厚さ２．３ｍｍの鋼板に対して、下記表４に示す組成のシールドガスを用いて、ガスシールドアーク溶接による重ね隅肉溶接を行い、その溶接部を評価した。その際、溶接条件は、溶接電流を２４０Ａ、溶接速度を１００ｃｍ／分とした。なお、下記表１及び表２に示すワイヤ組成及び下記表３に示す鋼板組成における残部は、Ｆｅ及び不可避的不純物である。また、表１及び表２に示す、ワイヤ組成（質量％）はワイヤ全質量に対する質量の割合であり、フラックス中のＳ量（質量％）はフラックス全質量に対する質量の割合である。また、表３に示す鋼板組成（質量％）は鋼板全質量に対する質量の割合である。さらに、表４に示すシールドガス組成（体積％）はシールドガス全体積に対する体積の割合である。
【００４２】
【表１】
0006476058.tif 000002
【００４３】
【表２】
0006476058.tif 000003
【００４４】
【表３】
0006476058.tif 000004
【００４５】
【表４】
0006476058.tif 000005
【００４６】
実施例及び比較例の各試験体の評価は、以下に示す方法で行った。
【００４７】
＜スラグの有無＞
溶接直後の試験体を目視及びマイクロスコープで観察し、ビードの際にスラグが生成していなかったものを○（良）、長さ１ｍｍ以下のスラグが断続的に生成していたものを△（可）、長さが１ｍｍを超えるスラグが断続的又は連続的に生成していたものを×（不可）とした。
【００４８】
＜酸化皮膜密着性＞
溶接後２４時間以上経過した試験体の溶接部に、積水化学工業株式会社  セロテープ（登録商標）Ｎｏ．２５２を、目視で気泡が発生しない状態に密着させた後、１秒以内に全て剥がれる速度で引き剥がし、テープに付着している酸化皮膜の面積を計測した。ビード上の評価は、テープと密着しているビードの面積に対して、酸化皮膜の剥離面積が５％未満であったものを○（良）、５％以上１０％以下のものを△（可）、１０％を超えるものを×（不良）とした。また、ＨＡＺ（熱影響部）については剥離箇所が2か所以下のものを○、３か所以上のものを×とした。
【００４９】
＜高温割れ＞
ＪＩＳ  Ｚ３１５５：１９９３に基づいて、Ｃ型拘束割れ試験を実施した。その際、溶接電流を２８０Ａ、溶接速度を７０、１００、１２０ｃｍ／分とした。その後、Ｘ線透過試験を行い、割れが生じていたものを×（不良）、割れがなかったものを○（良）として、評価した。
【００５０】
以上の結果を、下記表５にまとめて示す。
【００５１】
【表５】
0006476058.tif 000006
【００５２】
上記表５に示すように、Ｎｏ．３５のメタル系フラックス入りワイヤは、ワイヤ全質量あたりのＣ含有量が０．３質量％を超えていたため、溶接金属に高温割れが発生した。また、Ｎｏ．３６のメタル系フラックス入りワイヤは、ワイヤ全質量あたりのＳｉ含有量が０．３質量％に満たないため、酸化皮膜の密着性が低下した。一方、Ｎｏ．３７のメタル系フラックス入りワイヤは、ワイヤ全質量あたりのＳｉ含有量が１．５質量％を超えていたため、溶接金属に高温割れが発生した。
【００５３】
Ｎｏ．３８のメタル系フラックス入りワイヤは、ワイヤ全質量あたりのＭｎ含有量が２．５質量％を超えているため、溶接金属に高温割れが発生した。Ｎｏ．３９〜４２のメタル系フラックス入りワイヤは、ワイヤ全質量あたりの、金属の形態又は合金の形態で含有されるＡｌ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｋ及びＮａの含有量が０．３質量％を超えているため、いずれも酸化皮膜の密着性が低下した。
【００５４】
Ｎｏ．４３のメタル系フラックス入りワイヤは、Ｓｉ酸化物、Ｃｒ酸化物及びＮｉ酸化物の含有量が、ワイヤ全質量あたり、０．０１質量％に満たないため、酸化皮膜の密着性が低下した。一方、Ｎｏ．４４〜４６のメタル系フラックス入りワイヤは、Ｓｉ酸化物、Ｃｒ酸化物及びＮｉ酸化物の含有量が、ワイヤ全質量あたり、０．３０質量％を超えているため、ビード中央部及びビード止端部の両方にスラグが生成した。また、Ｎｏ．４７のメタル系フラックス入りワイヤは、ワイヤ全質量あたりのＣ含有量が０．０２質量％に満たないため、酸化皮膜の密着性が低下した。
【００５５】
これに対して、Ｎｏ．１〜３４のメタル系フラックス入りワイヤは、耐高温割れ性が良好であり、かつ溶接部の塗装密着性も優れていた。ただし、Ｎｏ．３３は、シールドガス全体積あたり５体積％を超える量のＯ２を含むシールドガスを用いており、Ｎｏ．３４はシールドガス全体積あたり５体積％を超える量のＣＯ２を含むシールドガスを用いているため、長さ１ｍｍ以下ではあるが、断続的にスラグが生成した。
【００５６】
以上の結果から、本発明によれば、耐高温割れ性が良好で、塗装密着性が優れた溶接部が得られることが確認された。
【００５７】
本発明の実施形態は、以下のような構成をとることができる。
［１］鋼製外皮内にフラックスが充填されたメタル系フラックス入りワイヤであって、
ワイヤ全質量あたり、
Ｃを０．０２〜０．３０質量％、
Ｓｉを０．３〜１．５質量％、
Ｍｎを０．３〜２．５質量％、並びに
シリコン酸化物、クロム酸化物及びニッケル酸化物からなる群から選択される少なくとも１種の酸化物を総量で０．０１〜０．３０質量％、
を含有すると共に、
Ｓを０．０２０質量％以下、並びに、
金属の形態又は合金の形態で含有されるＡｌ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｋ及びＮａを総量で０．３質量％以下に規制し、
残部がＦｅ及び不可避的不純物からなる、ガスシールドアーク溶接用メタル系フラックス入りワイヤ。
［２］Ｐ含有量が、ワイヤ全質量あたり０．０２０質量％以下に規制される、［１］に記載のガスシールドアーク溶接用メタル系フラックス入りワイヤ。
［３］前記メタル系フラックスは、Ｓ含有量を、前記メタル系フラックス全質量あたり０．０２５質量％以下に規制する、［１］又は［２］に記載のガスシールドアーク溶接用メタル系フラックス入りワイヤ。
［４］Ｔｉ含有量が、ワイヤ全質量あたり０．５質量％以下に規制される、［１］〜［３］のいずれか１つに記載のガスシールドアーク溶接用メタル系フラックス入りワイヤ。
［５］Ｓ含有量が、ワイヤ全質量あたり０．００９質量％以下に規制される、［１］〜［４］のいずれか１つに記載のガスシールドアーク溶接用メタル系フラックス入りワイヤ。
［６］［１］〜［５］のいずれか１つに記載のメタル系フラックス入りワイヤを使用し、鋼全質量あたりＳｉを０．１〜１．０質量％で含有する鋼からなる被溶接材を、ガスシールドアーク溶接する溶接方法。
［７］シールドガス全体積あたり、Ａｒを９５〜１００体積％と、酸化性ガスを０〜５体積％とからなるシールドガスを用いる、［６］に記載の溶接方法。
［８］前記酸化性ガスが、ＣＯ２及びＯ２からなる群から選択される少なくとも１種のガスである、［７］に記載の溶接方法。
【符号の説明】
【００５８】
１  溶接金属
２  溶融池
３  シールドガス
４  酸化皮膜
５  スラグ
６  母材
７  溶接ワイヤ
【図１】
0006476058.tif 000007
【図２】
0006476058.tif 000008