(57)【要約】【課題】耐摩耗性の高い溶接用コンタクトチップを提供する。【解決手段】溶接用コンタクトチップ１の外表面全体に、全波長域にて平均熱放射率の高い材料、又は遠赤外域にて熱放射率の高い材料を含有する熱放射塗膜２０を設ける。この熱放射塗膜２０としては、特に、ＴｉＯ２、Ｆｅ２Ｏ３、ＳｉＣ、ＳｉＯ２のいずれか１つ以上の成分を含有する塗膜が望ましい。また、耐熱性の高い樹脂、例えば、シリコーン樹脂を主成分とする塗膜を使用することもできる。【選択図】図１
2008279500.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶接用コンタクトチップ本体と、このチップ本体の外表面に被覆され前記チップ本体の熱放射率より高い熱放射率を有する熱放射性塗膜と、を存することを特徴とする溶接用コンタクトチップ。
【請求項２】
前記熱放射性塗膜の熱放射率は、アーク溶接時のチップ本体の表面温度において、前記チップ本体の熱放射率より高いことを特徴とする請求項１に記載の溶接用コンタクトチップ。
【請求項３】
前記熱放射性塗膜は、全波長における平均熱放射率が前記溶接用コンタクトチップ本体の平均熱放射率より高いことを特徴とする請求項１に記載の溶接用コンタクトチップ。
【請求項４】
前記熱放射性塗膜は、遠赤外域における熱放射率が前記溶接用コンタクトチップ本体の熱放射率より高いことを特徴とする請求項１に記載の溶接用コンタクトチップ。
【請求項５】
前記熱放射性塗膜は、遠赤外域における熱放射率が９０％以上であることを特徴とする請求項１に記載の溶接用コンタクトチップ。
【請求項６】
前記熱放射性塗膜は、ＴｉＯ２、Ｆｅ２Ｏ３、ＳｉＣ、ＳｉＯ２からなる群から選択された少なくとも１種の成分を含有することを特徴とした請求項１乃至５のいずれか１項に記載の溶接用コンタクトチップ。
【請求項７】
前記熱放射性塗膜は、アーク溶接時のチップ先端温度に対する耐熱性を有する樹脂を主成分とすることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の溶接用コンタクトチップ。
【請求項８】
前記樹脂は、シリコーン樹脂であることを特徴とする請求項７に記載の溶接用コンタクトチップ。
【請求項９】
前記熱放射性塗膜の膜厚は、１乃至４０μｍであることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の溶接用コンタクトチップ。
【請求項１０】
前記熱放射性塗膜は、熱放射性物質を１０乃至３０質量％含有することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか1項に記載の溶接用コンタクトチップ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アーク溶接において、溶接ワイヤとの通電点を形成する溶接用コンタクトチップに関し、特にシールドガスに不活性ガスと炭酸ガスとの混合ガスを使用するＭＡＧ溶接に好適の溶接用コンタクトチップに関する。
【背景技術】
【０００２】
溶接用コンタクトチップは、アーク溶接において、チップ内部を挿通する溶接ワイヤに給電するための部材である。この溶接用コンタクトチップに給電される電流の７０％近くは溶接用コンタクトチップ先端で消費される。このため、特に溶接用コンタクトチップ先端の負荷が大きくなり、他の部分に比べて摩耗速度が大きい。
【０００３】
そして、溶接用コンタクトチップ先端の摩耗が進行すると、通電の不安定化、アークの不安定化又は溶接の狙いずれなどの弊害が生じる。この弊害を解決するため、従来から溶接用コンタクトチップ自身の材質又は溶接用コンタクトチップの構造についての工夫がなされてきた。
【０００４】
例えば、コンタクトチップ自身の材質を改良した溶接用コンタクトチップが特許文献１に開示されている。この溶接用コンタクトチップは、銅、クロム銅、ジルコニウム銅、ジルコニウムクロム銅、銀タングステン、銅タングステン、アルミナ分散銅、ベリリウム銅、ニッケルベリリウム銅等の導電性材料を使用したものである。
【０００５】
溶接用コンタクトチップの構造を工夫した例として、特許文献２〜４に開示された技術が知られている。特許文献２には、溶接用コンタクトチップの貫通孔内に板バネを取り付け、溶接ワイヤを貫通孔内に押圧する技術が記載されている。特許文献３には、溶接用コンタクトチップの構造を、その内側と外側とが異なる材質からなる二重構造とする技術が記載されている。特許文献４には、溶接用コンタクトチップに耐熱性樹脂をコーティングする技術が開示されている。特許文献５には、溶接用コンタクトチップに電気的に接続されたブラシと、溶接ワイヤをガイドする回転軸部とを溶接用コンタクトチップ内に取り付ける技術が記載されている。
【０００６】
【特許文献１】ＷＯ９７／１２７１５号公報
【特許文献２】特開２００３−３３８７７号公報
【特許文献３】特開平６−６５０号公報
【特許文献４】特開平６−２８５６４５号公報
【特許文献５】特開平１０−２４４３７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記従来の溶接用コンタクトチップでは、耐摩耗性の問題を十分に解決することができなかった。即ち、材質の工夫について、耐摩耗性の向上には、高い電気導電性と硬さとを要するところ、この２つの性質は、いずれか一方が高いと、他方が低くなるという関係にあるため、これらを両方とも満足する材料は、見出しがたい。存在したとしても高価である。例えば、純銅、クロム銅、ジルコニウムクロム銅は、高い導電性を持つが、硬さはそれほど高くはない。また、これらに対して、アルミナ分散銅及びベリリウム銅は、多少耐摩耗性が良好であるが、材料単価が高いため、一般には用いられない。
【０００８】
溶接用コンタクトチップ構造の工夫について、特許文献２に記載の技術を使用すると、給電点は安定するものの、溶接用コンタクトチップへの溶接ワイヤの接触力が大きくなるため、溶接の位置ずれが発生しやすい。
【０００９】
また、特許文献４に記載の技術を使用すると、溶接用コンタクトチップ表面へのスパッタ付着を防止できるが、耐摩耗性を向上させる効果は低い。同文献では、耐摩耗性を向上させるためには、スパッタ付着を防止し、耐熱樹脂をコーティングすることによる輻射熱の断熱効果により、スパッタがもつ熱などの外部からの熱をチップ本体に伝わらせることがないようにして、先端の硬さ低下を抑制することがよいとしている。しかし、外部からの熱を断熱しても、通電点における熱抵抗や摺動による摩擦などにより熱はチップ本体に蓄積されるため、このような熱の蓄積がチップの温度を上昇させてしまい、先端の硬さ低下を抑制することは困難である。ゆえに、同文献のようにスパッタ付着をしにくくして、外部からの熱を断熱するのみでは耐摩耗性の向上に大きくは貢献しない。
【００１０】
特許文献３及び５に記載の技術を使用すると、製造が複雑で手間を要するため、高コストとなる。従って、低コストでコンタクトチップの耐摩耗性を向上させることは困難であった。
【００１１】
この問題は、ＭＡＧ溶接の方が、シールドガスに炭酸ガスのみを使用するＣＯ２ガス溶接よりも顕著であった。これは、コンタクトチップ先端の温度が高いほど摩耗速度が大きくなり、図２に示すように、ＭＡＧ溶接の方がＣＯ２ガス溶接よりもコンタクトチップ先端の温度が高くなるためである。
【００１２】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、耐摩耗性が高い溶接用コンタクトチップ、特に、チップ先端の温度が高いＭＡＧ溶接用のコンタクトチップとして好適の溶接用コンタクトチップを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明に係る溶接用コンタクトチップは、溶接用コンタクトチップ本体と、このチップ本体の外表面に被覆され、前記チップ本体の熱放射率より高い熱放射率を有する熱放射性塗膜と、を存することを特徴とする。
【００１４】
前記熱放射性塗膜の熱放射率は、アーク溶接時のチップ本体の表面温度において、前記チップ本体の熱放射率より高いことが好ましい。
【００１５】
また、前記熱放射性塗膜は、全波長における平均熱放射率が前記溶接用コンタクトチップ本体の平均熱放射率より高いものとすることができる。
【００１６】
更に、前記熱放射性塗膜は、遠赤外域における熱放射率が前記溶接用コンタクトチップ本体の熱放射率より高いものにすることもできる。
【００１７】
更にまた、前記熱放射性塗膜は、例えば、遠赤外域における熱放射率が９０％以上であるものが好ましい。
【００１８】
前記熱放射性塗膜は、例えば、ＴｉＯ２、Ｆｅ２Ｏ３、ＳｉＣ、ＳｉＯ２からなる群から選択された少なくとも１種の成分を含有するものである。
【００１９】
また、前記熱放射性塗膜は、例えば、アーク溶接時のチップ先端温度に対する耐熱性を有する樹脂を主成分とするものである。この場合に、前記樹脂は、シリコーン樹脂であることが好ましい。
【００２０】
更に、前記熱放射性塗膜の膜厚は、例えば、１乃至４０μｍである。
【００２１】
更にまた、前記熱放射性塗膜は、例えば、熱放射性物質を１０乃至３０質量％含有する。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、チップ本体の外表面に、チップ本体の熱放射率より高い熱放射率を有する熱放射性塗膜を被覆したので、溶接用コンタクトチップの耐摩耗性を著しく高めることができる。このため、特に、チップ先端が高温になりやすいＭＡＧ溶接用コンタクトチップとして、その耐摩耗性を向上させる上で、有効である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明について詳細に説明する。図１（ａ）は、本発明の実施形態に係る溶接用コンタクトチップ１を示す断面図である。溶接用コンタクトチップ本体１０の外表面全体には、熱放射性塗膜２０が被覆されている。この熱放射性塗膜２０は、熱放射塗料を、チップ本体１の外表面に塗布した後、焼き付けることにより、形成されている。熱放射性塗膜２０は、チップ本体１０の熱放射率より高い熱放射率を有するものである。ここで、熱放射率とは理想黒体の熱放射率を１００％としたときの比率である。
【００２４】
溶接用コンタクトチップ本体１０の材質は、特に制約はないが、例えば、Ｃｕ−Ｃｒチップを使用することができる。
【００２５】
熱放射塗膜２０としては、ＴｉＯ２、Ｆｅ２Ｏ３、ＳｉＣ、ＳｉＯ２からなる群から選択された少なくとも１種の成分を含有するものを使用することができ、これらの成分はアーク溶接時のチップ先端温度に対する耐熱性を有する樹脂、例えば、シリコーン樹脂を主成分とするものに含有させて使用することができる。一例として、熱放射性塗膜として、オキツモ株式会社製クールテックＣＴ−８００を使用することができる。この塗料は、シリコーン樹脂、ＳｉＣ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｃｏ、マンガン複合化合物を主成分として構成されている。
【００２６】
溶接用コンタクトチップ本体１０自体より熱放射率が高い熱放射性塗膜としては、例えば、Ａｌ２Ｏ３、Ｆｅ２Ｏ３、ＣｕＯ、ＭｇＯ、ＮｉＯ、ＴｉＯ２、ＳｉＣ、ＳｉＯ２などのセラミック材料を含む塗料がある。上記セラミック材料の中でも特に適しているのが、全波長域で熱放射効果が高いＴｉＯ２、Ｆｅ２Ｏ３及び遠赤外域で熱放射効果の高いＳｉＣ、ＳｉＯ２である。
【００２７】
特に、熱放射効果の高いＳｉＣにＴｉＯ２、Ｆｅ２Ｏ３などの成分を混合した熱放射塗料を使用することが好ましい。
【００２８】
図３は、縦軸に各成分の積分標準放射率（％）をとり、横軸に測定時の温度（℃）をとって、セラミック材の成分Ｆｅ２Ｏ３、ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＭｇＯの積分標準放射率（％）の温度依存特性を示す図である。ここで、積分標準放射率（％）は、測定対象から放射される光を積分球で集め、均一にして測定した熱放射率（％）であり、全波長域での平均熱放射率（％）を意味する。
【００２９】
図３に示すように、ＴｉＯ２は、全波長域での平均熱放射率（％）が、温度に関わらず、他物質と比較して高いという特徴を持ち、Ｆｅ２Ｏ３は、温度が上昇するほど、平均熱放射率（％）も増加する傾向にある。このため、ＴｉＯ２及びＦｅ２Ｏ３は、溶接用コンタクトチップの表面温度が高くなるほど高い冷却効果を生む物質となる。
【００３０】
図４は、縦軸に各成分の単色標準放射率（以下、「熱放射率」という）（％）をとって、横軸に測定時の波長（μｍ）をとって、セラミック材の成分ＳｉＯ２、ＳｉＣ、ＣｕＯ、ＮｉＯ、ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３の測定波長域での単色標準放射率（％）の測定結果を示す図である。
【００３１】
ここで、物体から放出される光のスペクトルは、物体の種類と温度とによって定まる（ウィーンの変位則）。即ち、絶対温度と放射される赤外線のピーク波長とは反比例する。
【００３２】
図４に示すように、ＳｉＯ２及びＳｉＣは、遠赤外域（６〜１５μｍ）において９０％以上の高い熱放射率（％）を有しており、これらのセラミック材料は熱放射塗料の材料として他材料よりも優れた熱放射性を持つ。
【００３３】
また、熱放射塗料中の樹脂としては、コンタクトチップの先端が６００℃〜８００℃の高温となるため、この温度に耐えうる耐熱性の高いものが望ましい。例えば、シリコーン樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリイミド樹脂フッ素樹脂等である。これらの樹脂の中でも特に耐熱性の高いシリコーン樹脂が好ましい。
【００３４】
熱放射塗料の膜厚は、１〜４０μｍが適当である。膜厚が１μｍより小さいと、十分な熱放射効果を発揮できない。逆に、膜厚が４０μｍより大きいと、急激な加熱をしたとき、塗膜中の残留溶剤と塗膜硬化の反応ガスの発生により塗膜が破れて、塗膜の剥離を生じることがある。
【００３５】
溶接用コンタクトチップに用いられる導電性材料の多くは銅合金であるが、銀合金、タングステン合金なども適用されている。これらのいずれの電極材料を使用しても、本発明に係る熱放射塗料を塗膜することができ、そのコンタクトチップ本体に対する冷却能力を高めることができる。即ち、通常の使用で耐摩耗性が優れている電極材料に本発明に係る熱放射塗料を塗膜することで、その冷却能力が高められ、さらに耐摩耗性が向上した溶接用コンタクトチップを得ることができる。
【００３６】
ＭＡＧ溶接等において、溶接中は溶接ワイヤが常に供給され続けるので、溶接用コンタクトチップの摩耗は、溶接ワイヤとの摺動摩耗となる。摺動接点において、片方の材質が軟質である場合、硬質材の方へ軟質材の移着が進み、摩耗が促進される。また、アーク溶接の電気接点となる溶接用コンタクトチップの先端では、アークによる輻射熱、通電点における熱抵抗、摺動による摩擦により、溶接用コンタクトチップは高温になり、摩耗に対する熱の影響が特に大きくなる。即ち溶接用コンタクトチップの先端では、その材質が軟化し、より摩耗が進みやすくなる。
【００３７】
このように、溶接用コンタクトチップ先端の摩耗は、熱による材料の軟化により促進される。そこで、溶接用コンタクトチップが有する熱量の低減について考察する。
【００３８】
熱の移動形式には基本的には熱伝導、熱伝達及び熱放射が挙げられる。このうち、熱伝導と熱伝達については、溶接用コンタクトチップの材料として通常、銅合金、銀合金などの導電性材料が用いられ、必然的にこれらの値が高いので改良の余地は少ない。本願発明者等は、熱放射に着目し、コンタクトチップ表面に放熱性を高める塗料をコーティングすることにより、コンタクトチップの冷却能力を高めることを着想した。
【００３９】
ここで、熱放射とは、物体から熱エネルギーが主に赤外域の電磁波として放出される現象である。また、熱量について、温度ＴＡ、表面積ＡＡ、熱放射率εＡの物体の熱放射量Ｅ（Ｗ）は、下記数式１で求められる（シュテファン＝ボルツマンの法則）。
【００４０】
【数１】
2008279500.tif 000003
Ｅ：熱放射量（Ｗ）
σ：シュテファン＝ボルツマン定数（５．６７×１０−８Ｗｍ−２Ｋ−４）
ＴＡ：物体の温度（Ｋ）
ＡＡ：物体の表面積（ｍ２）
εＡ：物体の熱放射率（％）
ＴＢ：壁面の温度（Ｋ）
ＡＢ：壁面の表面積（ｍ２）
εＢ：壁面の熱放射率（％）
【００４１】
物体の周りが大気である場合、表面積の割合はＡＡ＜＜ＡＢであるから、数式１は、下記数式２のように簡略化できる。
【００４２】
【数２】
2008279500.tif 000004
Ｅ：熱放射量（Ｗ）
σ：シュテファン＝ボルツマン定数（５．６７×１０−８Ｗｍ−２Ｋ−４）
ＴＡ：物体の温度（Ｋ）
ＡＡ：物体の表面積（ｍ２）
εＡ：物体の熱放射率（％）
ＴＢ：大気温度（Ｋ）
【００４３】
この数式２を使用して、ＴＢが室温２９８（Ｋ）である場合の、各熱放射率（％）による単位面積当たりの熱放射量（Ｗ）、即ち放射発散度（Ｗｍ−２）についてプロットしたものを図５に示す。同図の縦軸は、放射発散度（Ｗｍ−２）、横軸は温度（Ｋ）である。同図に示すように、熱放射率εＡ（％）が高いほど、温度上昇に伴う放射発散度（Ｗｍ−２）の上昇は大きくなる。このように、熱放射率が熱放射に及ぼす影響は大きい。
【００４４】
従って、コーティングされる塗料は、熱放射の向上に大きく寄与する熱放射率（％）の高い物質を含有するのが望ましい。この熱放射率（％）の高い物質としては、Ａｌ２Ｏ３、Ｆｅ２Ｏ３、ＣｕＯ、ＭｇＯ、ＮｉＯ、ＴｉＯ２、ＳｉＣ、ＳｉＯ２などのセラミック材料が知られている。
【００４５】
熱放射塗料は、熱放射性物質を１０乃至３０質量％含有するものが望ましい。熱放射性物質の含有率が１０質量％より小さいと、熱放射塗料の効果が弱くなり、耐摩耗性が低下する。また、熱放射性物質の含有率が３０質量％より大きいと、局部的に過剰膜厚となって、剥離が起こりやすくなるため、耐摩耗性が低下しやすくなる。
【００４６】
次に、熱放射塗料に含まれる樹脂について、アーク溶接中の溶接用コンタクトチップの先端温度は６００〜８００（℃）の高温となる。そのため、熱放射塗料は、この温度に耐えうる耐熱性の高い樹脂を含有する必要がある。例えば、シリコーン樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリイミド樹脂、フッ素樹脂等である。これらの樹脂の中でも特に耐熱性の高いことから、シリコーン樹脂が最も好ましい。
【００４７】
上記のようにして、熱放射塗料のコーティングにより溶接用コンタクトチップの冷却能力が促進されると、溶接ワイヤと溶接用コンタクトチップとの間の軟化電圧が大きくなり軟化し難くなる。ここで、軟化電圧とは、接点の接触温度が軟化温度に達するときの接点間電圧降下である。この軟化電圧に達すると、接触部の集中応力によって起きた塑性変形による硬化及び弾性変形が開放され、接触部は軟化、拡散によって溶着又は粘着を起こす。溶接用コンタクトチップの先端温度と、溶接ワイヤ−溶接用コンタクトチップ間の通電点における電圧降下と、の関係式は、例えば、下記数式３によって表される。
【００４８】
【数３】
2008279500.tif 000005
Ｅｃ：接点における電圧降下（Ｖ）
Ｔmax：接触部最高温度（Ｋ）
ＴERT：電極温度（Ｋ）
Ｌ：ローレンツ数（２．４５×１０−８ＷΩＫ−２）
【００４９】
数式３に示すように、電極温度ＴERT、即ち溶接用コンタクトチップの先端温度が低下すれば、電圧降下Ｅｃは低下し、結果として接点溶融に必要な電圧が大きくなる。このため、溶接用コンタクトチップ先端の軟化を防ぐことができる。
【００５０】
上述したように、耐摩耗性の向上には、溶接用コンタクトチップの材料が高い導電率を備え、且つ高い高温硬さを備えることが要求される。しかしながら、これらを両立させる材料は見出しがたく、通常、どちらかが高い材料を溶接用コンタクトチップに使用している。特に、硬度は、温度の上昇とともに極端に低下していく傾向にあるので、高温硬さの高いＣｕ−ＢｅやＣｕ−Ｗなどの硬質材料が電極材料として使用される場合もある。本発明に係る熱放射塗料を、これらの材料からなる溶接用コンタクトチップに使用することで、冷却能力が向上し、さらに耐摩耗性が向上する。
【実施例】
【００５１】
次に、本発明の実施例について、図１、図６、図７を参照して説明する。図１（ａ）は、本発明に係る溶接用コンタクトチップ１の断面図である。同図に示すように、溶接用コンタクトチップ本体１０の外表面全体には、熱放射塗膜２０がコーティングされ、焼き付けが行われている。
【００５２】
溶接用コンタクトチップ本体１０の材質は銅等の導電性材料であれば、特に問わない。本実施例では、溶接用コンタクトチップ本体１０としてＣｕ−Ｃｒチップを使用した。
【００５３】
熱放射塗膜２０としてオキツモ株式会社製クールテックＣＴ−８００を使用した。この塗料は、シリコーン樹脂、ＳｉＣ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｃｏ、マンガン複合化合物を主成分として構成されている。
【００５４】
また、比較のために、図１（ｂ）に示すように、熱放射塗膜２０をコーティングしていない、同じ材質の溶接用コンタクトチップ２を別に用意した。
【００５５】
熱放射塗膜２０のコーティングによる冷却効果について調べるため、まず、これらの溶接用コンタクトチップの温度測定を行った。
【００５６】
溶接用コンタクトチップ１、２の温度の測定方法について説明する。図１に示すように、溶接用コンタクトチップ１、２の先端から、溶接ワイヤの挿通される挿通孔の伸びる方向に沿って、５ｍｍ、１０ｍｍ、１５ｍｍ離れた位置をそれぞれ、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３の測定点とした。そして、各位置に図示しない熱電対を接触させ、ＭＡＧ溶接を行い、溶接状態においての平衡温度を測定した。
【００５７】
図６に溶接用コンタクトチップ１、２の測定点Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３の温度測定の結果を示す。同図に示すように、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３の各測定点で熱放射塗膜２０がコーティングされた溶接用コンタクトチップ１の温度が、熱放射塗膜２０のコーティングされていない溶接用コンタクトチップ２の温度より低くなる。先端に最も近いＴ１の位置で約１５０℃、Ｔ２の位置で約３０℃、Ｔ３の位置で１０℃の温度差であり、先端に近づくほど、即ち高温であるほど、温度差が顕著となる。
【００５８】
このように、熱放射塗膜２０をコーティングすることにより、溶接用コンタクトチップの冷却を促進する冷却効果が現れ、特に先端の高温部において冷却効果が顕著であることが確認できる。
【００５９】
次に、熱放射塗膜２０のコーティングによる耐摩耗性の向上について調べた。
【００６０】
本願発明者等は、測定対象として、Ｃｕ−ＣｒチップとＡｌ２Ｏ３分散Ｃｕチップとを用意し、これらに熱放射塗膜２０をコーティングして測定を行った。比較のため、別途、Ｃｕ−Ｃｒチップと、Ａｌ２Ｏ３分散Ｃｕチップと、Ｃｕ−Ｃｒ−ＺｒとＣｕ−Ｂｅチップとを用意し、これらには熱放射塗膜２０をコーティングしないで測定を行った。
【００６１】
耐摩耗性の測定方法について説明する。まず、図１（ａ）、（ｂ）に示すように、用意した溶接用コンタクトチップの溶接前のチップ先端の直径Ｄ（ｍｍ）を測定した。そして、各溶接用コンタクトチップでＡｒ＋２０％ＣＯ２をシールドガスとしたＭＡＧ溶接を１時間連続して行った。その後、各溶接用コンタクトチップの溶接後のチップ先端の直径Ｄ（ｍｍ）のうち最も大きな直径（ｍｍ）を測定した。溶接前後のチップ先端の直径Ｄ（ｍｍ）の差の絶対値を最大摩耗距離Ｌ（ｍｍ）として、各溶接用コンタクトチップについてＬを求めた。最大摩耗距離Ｌ（ｍｍ）の値が小さいほど、耐摩耗性が高いことを意味する。より詳細な耐摩耗性の試験条件を下記表１に示す。
【００６２】
【表１】
2008279500.tif 000006
【００６３】
図７に、各溶接用コンタクトチップの最大摩耗距離Ｌ（ｍｍ）の測定結果を示す。同図に示すように、熱放射塗膜２０をコーティングしない場合の各材質の最大摩耗距離Ｌ（ｍｍ）は、Ｃｕ−Ｃｒチップ＞Ｃｕ−Ｃｒ−Ｚｒチップ＞Ａｌ２Ｏ３分散Ｃｕチップ＞Ｃｕ−Ｂｅチップであった。一方、各材料の硬度の高さは、Ｃｕ−Ｃｒチップ＜Ｃｕ−Ｃｒ−Ｚｒチップ＜Ａｌ２Ｏ３分散Ｃｕチップ＜Ｃｕ−Ｂｅチップであり、硬度が高く、耐摩耗性が高いほど、最大摩耗距離Ｌ（ｍｍ）の値が小さくなることが確認できる。なお、耐摩耗性の高いＣｕ−Ｂｅチップ、Ａｌ２Ｏ３分散Ｃｕチップは高価であるため、広く用いられていない。
【００６４】
これに対して、最も低い耐摩耗性を示したＣｕ−Ｃｒチップに熱放射塗膜２０をコーティングした場合、コーティングしないＣｕ−Ｃｒチップと比較して最大摩耗距離Ｌ（ｍｍ）が１／３になる。この最大摩耗距離Ｌ（ｍｍ）は、コーティングしない溶接用コンタクトチップのうち最も高い耐摩耗性を示したＣｕ−Ｂｅチップより小さい値である。熱放射塗膜２０をコーティングしたＡｌ２Ｏ３分散Ｃｕチップの最大摩耗距離Ｌ（ｍｍ）は、コーティングしたＣｕ−Ｃｒチップより、さらに小さな値となる。
【００６５】
上記のように、耐摩耗性の低いＣｕ−Ｃｒチップであっても、熱放射塗膜２０をコーティングすることで、高価なＣｕ−Ｂｅチップより耐摩耗性が向上する。このため、熱放射塗膜２０をコーティングすれば、低コストで溶接用コンタクトチップの耐摩耗性を向上できる。
【００６６】
また、Ａｌ２Ｏ３分散Ｃｕチップに熱放射塗膜２０をコーティングしても、耐摩耗性の向上がしたことから、溶接用コンタクトチップの材質にかかわらず、熱放射塗膜２０のコーティングにより耐摩耗性が向上することが確認できた。
【００６７】
次に、耐摩耗性の向上に適した熱放射塗料の成分について調べた結果について説明する。実験において、熱放射塗料のベース成分には、熱放射性の高いＳｉＣを使用した。そして添加成分ＡとしてＦｅ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＣｕＯ、ＴｉＯ２を選択し、添加成分ＢとしてＡｌ２Ｏ３、ＭｇＯを選択した。これらのベース成分、添加成分Ａのトータル、添加成分Ｂのトータルを振り分けた熱放射塗料を用いて、耐摩耗性の評価を行った。尚、添加成分Ａ、Ｂは、その酸化物の放射率が比較的優れているものをＡ、それ以外をＢとして分類したものである。
【００６８】
各種の成分比率の熱放射塗料について耐摩耗性を調べた実験結果を下記表２に示す。耐摩耗性試験の条件は、上記表１と同様である。表２の耐摩耗性の評価の欄において、×は塗膜剥離が生じ、耐摩耗性が非常に劣る場合、△は耐摩耗性が劣る場合、○は耐摩耗性が良好な場合、◎は耐摩耗性が非常に良好な場合であり、この○と◎とに対応する試料を本発明例、×と△とに対応する試料を比較例とする。
【００６９】
【表２】
2008279500.tif 000007
【００７０】
試料Ｎｏ．１〜３は、ベース成分のみを振り分けたときの結果である。試料Ｎｏ．１のように、塗料中に熱放射性物質（ＳｉＣ等）を３２．８質量％含有した場合、塗料の粘性が高くなり、均一に塗膜しにくくなることから、膜圧が不均一となる。従って、焼付けの際、過剰膜圧となったところから膨れが生じ、塗膜の剥離が起こった（×）。そこで、試料Ｎｏ．２のように、塗料中の熱放射性物質（ＳｉＣ等）を２５．６質量％としたところ問題なく塗布でき、且つ耐摩耗性も良好であった（○）。一方、熱放射性物質（ＳｉＣ等）の含有率を９．４質量％まで下げた場合、熱放射性の効果が弱くなり、耐摩耗性について十分な効果を発揮することができなかった（△）。従って、塗料中の熱放射性物質（ＳｉＣ等）の含有率は、１０質量％乃至３０質量％が適当である。このことから、試料Ｎｏ．４〜１１において、ＳｉＣも含めた熱放射性物質の全成分の合計は、２５質量％前後に合わせている。
【００７１】
試料Ｎｏ．４、５は、ベース成分であるＳｉＣを１５質量％前後とし、成分Ａ又は成分Ｂを約１０質量％加えた試料である。添加成分Ａのみを加えた試料Ｎｏ．４では、塗膜の剥離は特になく、耐摩耗性も良好であったが（○）、添加成分Ｂのみを加えた試料Ｎｏ．５では、塗膜の剥離が生じ、且つ耐摩耗性向上の効果もそれほど見られなかった（△）。添加成分Ｂのみでなく、試料Ｎｏ．８、１１のように、添加成分ＡとＢとを組み合わせた場合においても、同様に塗膜の剥離が生じた（△）。但し、試料Ｎｏ．９のように、添加成分ＡとＢとを組み合わせた場合であっても添加成分Ｂの含有率が小さいときは、剥離に関する影響は見られなかった（◎）。
【００７２】
ここで、Ａｌ２Ｏ３及びＭｇＯ（添加成分Ｂ）の含有率が高い場合に起こる剥離現象を解明するため、塗膜の分析を行ったところ、これらは塗料中に単一成分として存在しておらず、主にコーディエライト（Ｍｇ２Ａｌ４Ｓｉ６Ｏ１８）の多成分系酸化物として存在していた。通常Ａｌ２Ｏ３、Ｆｅ２Ｏ３、ＴｉＯ２などの酸化物の線熱膨張係数は、８．５〜１５．０×１０−６／℃の範囲内で、下地である銅の線熱膨張係数は、１７．０×１０−６／℃となり、両者の熱膨張率の差は小さい。しかし、コーディエライトの線熱膨張係数は非常に低く、２．５×１０−６／℃程度である。よって、下地の銅とコーディエライトとの間の線熱膨張係数の違いにより熱応力が発生することが剥離現象の原因と思われる。ただ、熱放射率の観点だけ見ると、単一系の酸化物よりも多成分系の酸化物の方が高くなるという報告もある。以上のことから添加成分Ｂ（Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯ）の酸化物を合わせて３％以上含有することは好ましくない。
【００７３】
試料Ｎｏ．６、７は、ベース成分（ＳｉＣ）を１０％前後とし、添加成分Ａ中の酸化物の割合の影響を調べたものである。試料Ｎｏ．６はＦｅ２Ｏ３を、試料Ｎｏ．７はＣｕＯを多めに含有しているものであるが、耐摩耗性評価について、両者に差は見られなかった（両者とも◎）。試料Ｎｏ．６、７のように、全成分の割合として、ベース成分１０質量％前後と添加成分Ａ合計で１５％前後とを合わせて２５質量％前後としたとき、耐摩耗性は非常に良好で（◎）、オキツモ製クールテックＣＴ−８００を使用したときと同程度の耐摩耗性を得ることができた。
【００７４】
以上のことから、ベース成分（ＳｉＣ）を１０質量％前後、添加成分Ａの各酸化物２〜６質量％で合わせて１５質量％とし、合計で２５質量％前後の熱放射性物質を含有したときの塗料を溶接チップに塗布することが好ましい。この熱放射塗料の塗布によって、良好な耐摩耗性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】（ａ）本発明の実施形態に係るコンタクトチップの断面図である。（ｂ）熱放射塗料をコーティングしない従来のコンタクトチップの断面図である。
【図２】ＭＡＧ溶接と炭酸ガス溶接とにおけるチップ温度を示した図である。
【図３】各セラミック材料の積分標準放射率を示した図である。
【図４】各セラミック材料の単色標準放射率を示した図である。
【図５】各熱放射率における熱放射量の影響を示した図である。
【図６】熱放射塗料の有無における各チップ位置の温度を比較した図である。
【図７】熱放射塗料の有無における各チップの最大摩耗距離を比較した図である。
【符号の説明】
【００７６】
１、２  溶接用コンタクトチップ
１０  溶接用コンタクトチップ本体
２０  熱放射塗膜
Ｔ１  チップ先端から５ｍｍ位置の温度測定点
Ｔ２  チップ先端から１０ｍｍ位置の温度測定点
Ｔ３  チップ先端から１５ｍｍ位置の温度測定点
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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