(57)【要約】      （修正有）【課題】溶接性能を向上させる金属被覆粒子を組み込む溶接ワイヤ電極を提供する。【解決手段】溶接ワイヤ電極１００は、コアを含む金属シース３００と、金属シース３００のコア内に含有されるコア材料２００とを含む。コア材料２００は、少なくとも１つの金属合金化合物の粒子を含み、粒子の各々は外面を有する。少なくとも１層の金属被覆が、粒子の外面上に堆積されて金属被覆粒子を形成する。【選択図】図２
0003202081.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
コアを含む金属シースと、
前記金属シースの前記コア内に含有されるコア材料と、
を含み、
前記コア材料は、少なくとも１つの金属合金化合物の粒子を含み、
前記粒子の各々は外面を有し、
少なくとも１層の金属被覆が、各粒子の前記外面上に堆積されて金属被覆粒子を形成する、
溶接ワイヤ電極。
【請求項２】
前記少なくとも１つの合金化合物は、金属炭化物、金属ホウ化物、金属硫化物、金属窒化物、金属酸化物、グラファイト、ダイヤモンド粒子及びこれらの混合物からなる群から選ばれる、請求項１に記載の溶接ワイヤ電極。
【請求項３】
前記金属炭化物は、炭化チタン、炭化ジルコニウム、炭化ハフニウム、炭化バナジウム、炭化ニオビウム、炭化タンタル、炭化クロム、炭化モリブデン及び炭化タングステンからなる群から選ばれる、請求項２に記載の溶接ワイヤ電極。
【請求項４】
前記金属ホウ化物は、ホウ化ニッケル、ホウ化コバルト、ホウ化チタン、ホウ化レニウム、ホウ化ジルコニウム及びホウ化ハフニウムからなる群から選ばれる、請求項２又は３に記載の溶接ワイヤ電極。
【請求項５】
前記金属硫化物は、硫化タングステン及び硫化モリブデンからなる群から選ばれる、請求項２から４のいずれか一項に記載の溶接ワイヤ電極。
【請求項６】
前記金属窒化物は、窒化チタン、窒化ホウ素、窒化クロム、窒化ジルコニウム、窒化バナジウム、窒化ニオブ、窒化タンタル、窒化タングステン及び窒化ハフニウムからなる群から選ばれる、請求項２から５のいずれか一項に記載の溶接ワイヤ電極。
【請求項７】
金属被覆は、ニッケル、コバルト、クロム、イオン、アルミニウム、マグネシウム、チタン、ジルコニウム、マンガン及びシリコンからなる群から選ばれる金属を含む、請求項１から６のいずれか一項に記載の溶接ワイヤ電極。
【請求項８】
前記金属被覆は、化学気相成長及び物理気相成長からなる群から選ばれるプロセスによって、各粒子の前記外面上に堆積される、請求項１から７のいずれか一項に記載の溶接ワイヤ電極。
【請求項９】
前記コア材料は、溶接ワイヤ電極の約５重量％から約５０重量％の範囲であるか、あるいは、
前記コア材料は、溶接ワイヤ電極の約１０重量％から約３０重量％の範囲である、請求項１から８のいずれか一項に記載の溶接ワイヤ電極。
【請求項１０】
第１金属被覆の第１の層は、各粒子の前記外面上に堆積され、第２金属被覆の第２の層は、前記第１金属被覆の前記第１の層上に堆積される、請求項１から９のいずれか一項に記載の溶接ワイヤ電極。
【請求項１１】
前記第１金属被覆及び前記第２金属被覆は、前記の同じ金属を含むか、あるいは、
前記第１金属被覆及び前記第２金属被覆は、異なる金属を含む、請求項１０に記載の溶接ワイヤ電極。
【請求項１２】
ホットワイヤ溶接プロセスと共に用いるための溶接ワイヤ電極であって、当該溶接ワイヤ電極は、
コアを含む金属シースと、
前記金属シースの前記コア内に含有されるコア材料と、
を含み、
前記コア材料は、少なくとも１つの金属合金化合物の粒子を含み、
前記粒子の各々は外面を有し、
少なくとも１層の金属被覆が、気相成長プロセスによって各粒子の前記外面上に堆積されて金属被覆粒子を形成し、
前記金属被覆粒子の各々は、前記ホットワイヤ溶接プロセス中に形成される溶接パドル内に堆積される、
溶接ワイヤ電極。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願）
本願は、２００９年６月５日に出願された米国特許出願番号第１２／４７８，８４９号及び２０１２年１２月１０日に出願された米国特許出願番号第１３／７０９，６８４号に優先権を主張し、両出願はその全体を参照として本明細書に取り入れられる。
【０００２】
溶接性能を向上させるために、溶接ワイヤ電極及び方法が提供される。とりわけ、金属シースのコア内に含有されるコア材料の粒子上に少なくとも１層の金属被覆（ｍｅｔａｌｌｉｃ  ｃｏａｔｉｎｇ）を有する材料を組み込む溶接ワイヤ電極及び方法が提供される。特に、請求項１のプリアンブルに記載の溶接ワイヤ電極に関し、また、金属ワークピースを表面硬化する方法が提供される。
【背景技術】
【０００３】
従来型の電極及びそのような電極を製造する方法は、長年、利用可能であった。しかしながら、そのような従来型の電極及び方法は、溶接プロセス中に窒素及び酸素が溶接部に入ることを多少防ぐ一方で、溶接アークプラズマからの窒素及び酸素を十分に排除していない。
【０００４】
フラックスコアードアーク溶接（ＦＣＡＷ：Ｆｌｕｘ−Ｃｏｒｅｄ  Ａｒｃ  Ｗｅｌｄｉｎｇ）プロセスにおいて、フラックス化合物及び合金化合物を含む、金属シースのコア内に含有されるコア材料は、溶接プロセス中、高温とアーク内の酸素との反応による影響を受ける。最終的に、これらの反応は、コア材料及び堆積される溶接金属の特性に有害な変更を生じさせてしまう。
【考案の概要】
【０００５】
一実施形態に従って、溶接ワイヤ電極が提供される。溶接ワイヤ電極は、コアを有する金属シースと、金属シースのコア内に含有されるコア材料とを含む。コア材料は、少なくとも１つの金属合金化合物の粒子を含む。粒子の各々は外面を有する。少なくとも１層の金属被覆が、各粒子の外面上に堆積されて金属被覆粒子（ｍｅｔａｌｌｉｃ  ｃｏａｔｅｄ  ｐａｒｔｉｃｌｅ）を形成する。
【０００６】
他の実施形態に従って、金属ワークピースを表面硬化する方法が提供される。方法は、金属ワークピースを提供する工程と、複数の粒子を含む微粒子状の金属合金化合物を作製する工程とを含む。粒子の各々は外面を有する。少なくとも１層の金属被覆が、各粒子の外面上に堆積されて金属被覆粒子を形成する。また、当該方法は、金属被覆粒子を含むコア材料を作製する工程と、金属シース内にコア材料を配置することによって、有心ワイヤ電極（ｃｏｒｅｄ  ｗｉｒｅ）を形成する工程と、ワークピースに有心ワイヤ電極を供給する工程と、溶接パドルを作り、有心ワイヤ電極を溶接パドルに送給する溶接するための手段とを含む。有心ワイヤ電極の少なくとも一部は溶融され、金属被覆粒子は溶接パドル内に堆積される。
【０００７】
更に他の実施形態に従って、ホットワイヤ溶接プロセスと共に使用するための溶接ワイヤ電極が提供される。電極は、コアを有する金属シースと、金属シースのコア内に含有されるコア材料とを含む。コア材料は、少なくとも１つの金属合金化合物の粒子を含む。粒子の各々は外面を有する。少なくとも１層の金属被覆が、気相成長によって各粒子の外面上に堆積されて金属被覆粒子を形成する。金属被覆粒子の各々は、ホットワイヤ溶接プロセス中に形成される溶接パドル内に堆積される。更なる実施形態は、以下の説明、図面及び請求項に開示される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
本明細書は、考案を特に指摘し、かつ、明瞭に主張する請求項で締めくくられる一方で、添付の図面と併せて取り入れられる以下の説明から、同様のことがより良く理解されると考えられる。
【図１】本考案の一実施形態に従った、溶接電極を描く断面図である。
【図２】本考案の他の実施形態に従った、溶接電極を描く断面図である。
【考案を実施するための形態】
【０００９】
選択された実施形態が、図１と関連して本明細書内で詳細に説明される。図１は、溶接電極１０の断面図を図示する。図１に図示されるように、溶接電極１０はフラックスコアード電極の実施形態を描く。フラックスコアード電極では、フラックス部２０が金属電極部３０によって実質的に取り囲まれ、フラックス部２０は電極１０のコアとして機能することができる。図１で表される構成において、溶接作業中に溶融池（ｗｅｌｄ  ｐｏｏｌ）からの空気を遮蔽することに付随して起こる、窒素の溶接金属への混入を防ぐために、溶接作業中にシールドガスを提供するようにフラックス部２０が採用され得る。これらの種類の溶接電極は、一般に自己遮蔽電極（ｓｅｌｆ−ｓｈｅｉｌｄｉｎｇ  ｅｌｅｃｔｒｏｄｅｓ）として知られている。自己遮蔽電極は、フラックスコアードアーク溶接（ＦＣＡＷ）などの多くの異種の溶接作業において使用される。一実施形態において、フラックス部は、電極の約５重量％から約５０重量％の範囲でよい。他の実施形態において、フラックス部は、電極の約１０重量％から約３０重量％の範囲でよい。
【００１０】
溶接プロセスにおいて、電極は、シールドガスを生成し、フラックス部を形成する材料を介して、溶融池（ｍｏｌｔｅｎ  ｗｅｌｄ  ｐｏｏｌ）の領域から酸素及び窒素を除去する。シールドガスは、溶接中に分解及び／又は気化する、フラックス部内に含有される化合物によって生成される。放出ガスは、溶融池からの窒素及び酸素の吸収を抑えるように、溶接アーク環境における窒素及び酸素の部分的な圧力を軽減させる。
【００１１】
溶接金属からの窒素の排除を達成するために、従来型の自己遮蔽電極は、特定量のアルミニウムをフラックス部又は金属電極部のいずれか一方、あるいは、その両方に含む。アルミニウムの存在は、溶接金属からの酸素及び窒素を妨げ、かつ、多くの用途で不要な脆弱な溶接部を防止することに役立つ。このように、電極は溶接金属に窒素が入ることを防ぎ、溶接作業中に、溶接金属の相間移動に近づかない、あるいは、著しく干渉しない組成物を有する必要がある。
【００１２】
一実施形態において、フラックス部は粒子を含有する物質を含むことができる。各粒子は、外層で実質的に被覆される基材（ｓｕｂｓｔｒａｔｅ）を含む。外層はアルミニウムを含むことができ、従って、アルミニウム被覆粒子を形成することができる。一実施形態において、基材は、酸素化合物及び／又はフッ化化合物などの非金属粉末を含むことができる。酸素化合物は、酸化リチウムを含むことができる。フッ化化合物はフッ化バリウム及び／又はフッ化カルシウムを含むことができる。他の実施形態において、外層の追加前に、第２の層が基材に加えられ得る。例えば、第２の層は防湿層でよい。防湿層の追加は、非金属粉末の早期劣化を防止するように使用され得る。一実施形態において、防湿層は、鉄、マンガン、ニッケル及び／又は任意の他の適切な防湿化合物でよい。
【００１３】
一実施形態において、アルミニウム被覆粒子は、約５０μｍから約３００μｍの範囲の直径を有することができる。一実施形態において、粒子の基材は、粒子の約７０重量％から約９５重量％の範囲でよい。他の実施形態において、粒子の基材は、粒子の約８０重量％から約８８重量％の範囲でよい。一実施形態において、粒子の外層は、粒子の約５重量％から約３０重量％の範囲でよい。他の実施形態において、粒子の外層は、粒子の約１２重量％から約２０重量％の範囲でよい。一実施形態において、粒子の外層は、約２μｍから約１０μｍの範囲の厚さを有することができる。
【００１４】
本明細書で説明したようなアルミニウム被覆粒子は、さまざまな方法で作製される。一実施形態において、アルミニウム被覆粒子は、化学気相成長によって形成され得る。化学気相成長は、高純度で、高性能な固体材料を生成すように使用される化学的なプロセスでよい。典型的な化学気相成長プロセスにおいて、基材は１つ以上の前駆体に晒される。前駆体は、基材表面において反応及び／又は分解し、例えばアルミニウムといった所望の堆積層を生成する。一実施形態において、アルミニウム層は、トリイソブチルアルミニウム及び／又はトリメチルアルミニウムを伴う反応を通して、基材上に堆積され得る。他の実施形態において、アルミニウム被覆粒子は、物理気相成長によって形成され得る。物理気相成長は、気化した形態の材料（例えば、ニッケル）の凝縮の一部形態により、多様な表面（例えば、基材表面）に薄膜を堆積する、任意の種類の方法を含むことができる。一実施形態において、物理気相成長に使用される被覆方法は、高温真空蒸着又はプラズマスパッタ衝撃（ｐｌａｓｍａ  ｓｐｕｔｔｅｒ  ｂｏｍｂａｒｄｍｅｎｔ）などの物理的なプロセスを含むことができる。
【００１５】
フラックス部２０におけるアルミニウム被覆粒子の存在は、図１に図示した溶接電極１０内で使用されるアルミニウムの削減を提供することができる。例えば、溶接などの用途において、アルミニウム被覆粒子は、脱窒剤及び脱酸剤として作用し、溶融池から窒素及び酸素を削減することができる。例えば、アルミニウム被覆粒子は、より多くの酸素及び窒素を溶融池から除去することができ、向上した物理特性を有するより清浄な（ｃｌｅａｎｅｒ）溶接金属を生じさせる。アルミニウム被覆粒子を介してフラックス部内にアルミニウムを送給することは、電極のコアにおいてアルミニウムのより均一な分散を提供することができ、かつ、より化学反応性のあるアルミニウムを作製するより大きな表面積を提供することができる。従って、一実施形態において、電極のフラックス部に通常存在する少なくとも一部のアルミニウムは、アルミニウム被覆粒子に置換される。一部の実施形態において、フラックス部は、アルミニウム被覆粒子を最大約５重量％から約３０重量％含む。更に他の実施形態において、フラックス部は、アルミニウム被覆粒子を約１２重量％から約２０重量％含む。もちろん、電極のフラックス部に存在するアルミニウム被覆粒子の全体的な割合は、電極の種類、所望性能及び構成の相関関係となることができる。
【００１６】
一実施形態において、アルミニウム被覆粒子は、電極全体内のアルミニウムを完全に置換することができる。従って、従来型の電極がフラックス部のアルミニウムを約１０重量％の含む場合、電極の一実施形態は、アルミニウム無添加のフラックス部のアルミニウム被覆粒子を約１０重量％含むことができる。もちろん、さまざまな製造技術に起因して、微量のアルミニウムが、製造プロセス及び使用される材料の相関関係として電極内に存在し得るということが当業者によって理解されよう。従って、意図的に添加されたアルミニウムの量は、アルミニウム被覆粒子に置換され得る。
【００１７】
表１に示す実施例において図示されるように、フラックス部において、アルミニウム被覆粒子からのアルミニウムの割合が増加すると、溶接プロセス中に存在する窒素及び酸素の量は減少する。
【表１】
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従って、電極のフラックス部内にアルミニウム被覆粒子を有する材料の使用は、溶接電極の遮蔽性能を低減させることなく、かつ、結果として生じた溶接部に冶金の悪影響を及ぼすことなく、溶接電極に存在するアルミニウムの量を削減することができる。実際、本明細書で議論される種々の実施形態に従った電極の使用は、従来型の電極に対して、向上した冶金的性質を結果として生じることができる。これは、溶接部内に残存するアルミニウムの総量が削減されるからである。
【００１８】
一実施形態において、アルミニウム被覆粒子に加えて、アルミニウム金属粉末及び／又はアルミニウム合金粉末（例えば、Ａｌ５５％、Ｍｇ４５％）などの他の化合物もフラックス部に含まれ得る。一実施形態において、フラックス部内のアルミニウム被覆粒子からのアルミニウムの量は、フラックス部内の全アルミニウムの約１０重量％から約１００重量％の範囲である。他の実施形態において、フラックス部内のアルミニウム被覆粒子からのアルミニウムの量は、フラックス部内の全アルミニウムの約１９重量％から約８１重量％の範囲である。
【００１９】
なお、アルミニウム被覆粒子の反応性に応じて、電極内で利用されるアルミニウム被覆粒子の割合は、所望の性能を達成するように調整される必要がある。従って、アルミニウム被覆粒子が、アルミニウムと結合するにせよ、あるいは、特定の電極の形成時にそれ自体によって使用されるにせよ、当業者が、採用されるアルミニウム被覆粒子の適切な量を決めることができるということが理解されよう。このように、使用されるアルミニウム被覆粒子の全体量は、必要な脱酸及び脱窒を提供し、かつ、硬度などといった望ましい冶金的性質を有する溶接部を作製する能力に対して、電極の所望の性能の相関関係となることができる。
【００２０】
アルミニウム被覆粒子は、概して、非結晶質でよく、従って、溶接電極のフラックス部を形成する材料中のアルミニウム被覆粒子の配置は、製造の観点から簡便である。アルミニウム被覆粒子は、混合プロセス中、溶接電極のフラックス部に添加されて、電極に加えられるフラックス部を形成する。続いて、製造プロセス中に、フラックス部が加えられて最終的な溶接電極を形成する。本明細書で議論されるように、フラックス部は、金属電極部によって実質的に取り囲まれ、かつ、電極のコアとして機能することができる。金属電極部が、任意の適用可能な溶接用途で使用される任意の適切な金属化合物及び／又は合金から形成され得る、ということが理解されるだろう。更に、電極が、多くの溶接用途に役立つように製造され得る。このように、電極の物理的寸法（例えば、電極の直径）と、電極部分としてのフラックス部の一体化は、既知の溶接電極のものと同様であるということが当業者によって理解されるであろう。
【００２１】
他の実施形態が、図２と関連して本明細書で詳細に説明される。図２は、溶接ワイヤ電極１００の断面を図示する。図２に図示されるように、溶接ワイヤ電極１００は、ワイヤ電極の実施形態を描く。ワイヤ電極では、コア材料２００の部分が金属シース３００の部分の中に実質的に含有され、かつ、コア材料２００が溶接ワイヤ電極１００のコア内に含有される。金属シース３００の組成物は、スチール、ニッケル、アルミニウム、そして、溶接ワイヤの製造に関する当業者に公知の他の金属及び合金を含むが、これらに限らない。図２に示す構成において、コア材料２００は、溶接金属内に金属合金化合物を送給するために、溶接作業中に反応性があるコア粒子又は金属合金化合物を提供するように採用される。一実施形態において、コア材料は、溶接ワイヤ電極の約５重量％から約５０重量％の範囲である。他の実施形態において、コア材料は、溶接ワイヤ電極の約１０重量％から約３０重量％の範囲である。
【００２２】
溶接ワイヤ電極は、多くの異種の溶接作業で使用されるが、主にホットワイヤ溶接プロセスに適している。このようなホットワイヤプロセスは、ホットワイヤＧＴＡＷであり、これは、ガスタングステンアーク溶接又はタングステン不活性ガスプロセスを更に発展させたものである。ＧＴＡＷプロセスは、最初に電気アークを使用して基材を溶融し、そして、アルゴンガスを使用して溶融された溶接パドルを遮蔽した。ホットワイヤＧＴＡＷが開発され、ＧＴＡ溶接プロセスにおいて、ワイヤ形状のフィラーワイヤが溶接部に加えられた。従来型ＧＴＡＷと共に、フィラーワイヤは、低温状態（つまり、周囲温度）で溶接パドルの前端に導入される。アークからのエネルギーが、プロセスの効率を低下させるワイヤを溶融するために必要になる。ホットワイヤ溶接において、フィラーワイヤは、融解点に近づくまで抵抗加熱され、タングステンの後に溶接パドルに加えられる。これは、ワイヤが溶融池を冷硬する（ｃｈｉｌｌ）ことを防ぎ、溶加材がタングステンの後の溶接パドルにわたって流出することを可能にし、これにより、平滑で均一な溶接ビードが生じる。溶接アークのほぼ全てのエネルギーが、溶け込み（ｐｅｎｅｔｒａｔｉｏｎ）に利用可能であるか、あるいは、溶融池及び溶解を発生させるために利用可能であるので、２から３倍速い移動速度が実現され得る。
【００２３】
一実施形態において、溶接ワイヤ電極は、ホットワイヤレーザハイブリッドプロセス、ホットワイヤタンデムプロセス、ホットワイヤタングステン不活性ガスプロセス及びホットワイヤ電子ビームプロセスを含むが、これらに限らないホットワイヤプロセスで使用される。
【００２４】
ホットワイヤ溶接プロセスは、金属合金化合物の粒子をアーク内で反応させることなく、直接的に溶接パドルに送給する利点を提供する。これにより、溶接作業中にアーク内で直面する酸化から合金化合物を保護する。ホットワイヤ溶接プロセス中、溶接パドル内に金属合金化合物を送給することを達成するために、少なくとも１層の金属被覆が、金属合金化合物の各粒子の外面上に堆積される。
【００２５】
一実施形態において、ホットワイヤ溶接プロセスと共に使用するための溶接ワイヤ電極が提供される。溶接ワイヤ電極は、コアと、金属シースのコア内に含有されるコア材料とを有する金属シースを含む。コア材料は少なくとも１つの金属合金化合物の粒子を含む。粒子の各々は外面を有する。少なくとも１層の金属被覆が、気相成長プロセスによって各粒子の外面上に堆積されて金属被覆粒子を形成する。金属被覆粒子の各々は、ホットワイヤ溶接プロセス中に形成される溶接パドル内に堆積される。
【００２６】
一実施形態において、金属合金化合物は、金属炭化物、金属ホウ化物、金属硫化物、金属窒化物、金属酸化物、グラファイト、ダイヤモンド粒子及びこれらの混合物を含む。代表的な金属炭化物は、炭化チタン、炭化ジルコニウム、炭化ハフニウム、炭化バナジウム、炭化ニオビウム、炭化タンタル、炭化クロム、炭化モリブデン及び炭化タングステンを含む。代表的な金属ホウ化物は、ホウ化ニッケル、ホウ化コバルト、ホウ化チタン、ホウ化レニウム、ホウ化ジルコニウム及びホウ化ハフニウムを含む。代表的な金属硫化物は、硫化タングステン及び硫化モリブデンを含む。代表的な金属窒化物は、窒化チタン、窒化ホウ素、窒化クロム、窒化ジルコニウム、窒化バナジウム、窒化ニオブ、窒化タンタル、窒化タングステン及び窒化ハフニウムを含む。
【００２７】
金属合金化合物の各粒子の外面上に堆積される金属被覆は、ニッケル、コバルト、クロム、イオン、アルミニウム、マグネシウム、チタン、ジルコニウム、マンガン及びシリコンを含む金属を含む。
【００２８】
本明細書で説明されるような金属被覆粒子は、種々の方法で作製され得る。一実施形態において、金属被覆粒子は、化学気相成長によって形成される。化学気相成長は、高純度で、高性能な固体材料を生成するように使用される化学なプロセスである。典型的な化学気相成長プロセスにおいて、基材が１つ以上の前駆体に晒される。前駆体は、基材表面において反応及び／又は分解されて所望の堆積層を生成する。他の実施形態において、金属被覆粒子は、物理気相成長によって形成される。物理気相成長は、気化した形態の材料（例えば、ニッケル）の凝縮の一部形態により、薄膜を多様な表面（例えば、基材表面）に堆積する、任意の種類の方法を含むことができる。一実施形態において、物理気相成長で使用される被覆方法は、高温真空蒸着又はプラズマスパッタ衝撃などの物理的なプロセスを含むことができる。
【００２９】
一実施形態において、第１金属被覆の第１の層は、各粒子の外面上に堆積され、第２金属被覆の第２の層は、第１金属被覆の第１の層上に堆積される。第１金属被覆及び第２金属被覆は、同じ金属を含む。本実施形態において、ニッケルなどの第１金属被覆の第１の層は、各粒子の外面上に堆積され、続いて、ニッケル金属被覆の第２の層は、粒子の第１ニッケル金属被覆上に堆積される。
【００３０】
他の実施形態において、第１金属被覆の第１の層は、各粒子の外面上に堆積され、第２金属被覆の第２の層は、第１金属被覆の第１の層上に堆積される。第１金属被覆及び第２金属被覆は、異なる金属を含む。本実施形態において、コバルトなどの第１金属被覆の第１の層は、各粒子の外面上に堆積され、続いて、ニッケル金属被覆の第２の層は、粒子の第１コバルト金属被覆上に堆積される。
【００３１】
本明細書で説明されるように、金属合金化合物の各粒子の外面上に堆積される金属被覆は、溶接プロセス中にアーク内で直面する酸化に対して保護を提供する。金属合金化合物が溶接プロセス中に溶接パドル内に直接送給されるので、金属被覆は、堆積された溶接金属中の金属合金化合物の回収を増大させる。粒子の酸化に対する保護に加えて、金属被覆は、粒子の溶融を遅らせるか、あるいは、抑制することができ、それ故、堆積された材料の性能に悪影響を及ぼす可能性がある、有害な酸化物、炭化物又は他の化合物の形成を抑制することができる。金属被覆は、ニッケルマトリックスと酸化物との間など、マトリックスと粒子との間に、より均一な構造物を作り出すように更に作用することもできる。
【００３２】
溶接ワイヤ電極は、本明細書で説明されるように、表面硬化の用途において役立つ。表面硬化は、金属部品に合金を堆積して摩耗領域を元の寸法に戻す、かつ／あるいは、新たな金属部品を摩耗から保護する、特化した溶接プロセスである。このプロセスは、有意な耐摩耗及び耐衝撃性を有する機器（ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ）を提供する。また、破損、あるいは、摩耗した部品を取り換えるためのダウンタイムを減らす利点を提供する。
【００３３】
２つの主な表面硬化プロセスは、オーバーレイ及びビルドアップを含む。オーバーレイプロセスでは、向上した耐摩耗性及び耐食性を提供するために、溶接部の追加的な保護層が金属基材に加えられる。ビルドアッププロセスは、金属部品を元の寸法に戻すために、溶接部の層が金属部品などの金属基材上に配置されるプロセスである。ビルドアッププロセスは、衝撃に対して優れた保護を提供するが、耐摩耗性は低い。ビルドアッププロセスとオーバーレイプロセスとの組み合わせを用いて、古い金属部品の大きさを戻し、続いて、摩耗や腐食からそれらを保護することができる。
【００３４】
一実施形態において、金属ワークピースを表面硬化する方法が提供される。当該表面硬化方法は、金属ワークピースを提供する工程を含む。複数の粒子を含む微粒子状の金属合金化合物が作製される。粒子の各々は外面を有する。少なくとも１層の金属被覆が、各粒子の外面上に堆積されて金属被覆粒子を形成する。当該方法は、また、金属被覆粒子を含むコア材料を作製する工程と、コア材料を金属シース内に配置することによって有心ワイヤ電極を形成する工程とを含む。有心ワイヤ電極はワークピースへと供給され、続いて、溶接のための手段が溶接パドルを作り出し、かつ、有心ワイヤ電極を溶接パドル内に送給する。有心ワイヤ電極の少なくとも一部が溶融され、金属被覆粒子は溶接パドル内に堆積される。
【００３５】
溶接のための手段は、ホットワイヤプロセスであり、ホットワイヤレーザハイブリッドプロセス、ホットワイヤタンデムプロセス、ホットワイヤタングステン不活性ガスプロセス及びホットワイヤ電子ビームプロセスを含む。
【００３６】
本明細書で説明されるように、メタル軸受の生産において、溶接ワイヤ電極は、タングステン硫化物及びモリブデン硫化物などの金属硫化物を含む金属合金化合物を提供するのにも有益である。これらの金属硫化物は、軸受の金属マトリックス内に組み込みこまれるとき、向上した潤滑性を提供する。これは、使用中に軸受が直面する摩擦の量を減らし、最終的に軸受の磨耗率を低下させる。
【００３７】
実施形態及び実施例の前述の記載は、図示及び説明の目的のために提示されてきた。これは、考案を記載された形態に限定することや、包括的にすることを目的としていない。上記の教示を考慮すると、多くの変更が可能である。議論される変更もあれば、当業者に理解されるものもあるだろう。熟慮される特定の使用に適するように、種々の実施形態を最良に説明するため、実施形態は選択され、かつ、説明された。これにより、本考案の範囲は、本明細書に添付された請求項により定義されるということが意図される。
【符号の説明】
【００３８】
１０    電極
２０    フラックス部
３０    金属電極部
１００    電極
２００    コア材料
３００    金属シース
【図１】
0003202081.tif 000004
【図２】
0003202081.tif 000005