(57)【要約】【課題】高入熱高パス間温度の溶接を行ったとき溶接金属の十分な機械的強度を確保するとともに、低入熱条件の溶接を行ったとき靭性の劣化あるいは割れの発生を防止できるガスシールドアーク溶接用溶接ワイヤを提案する。あわせて、高電流溶接によって連続溶接する際に円滑な溶接ワイヤ送給が可能なものとする。【解決手段】溶接用ワイヤの組成を以下の（１）〜（７）式を満たすものとする。また、ＭｏＳ２、ＢＮの１種または２種：合計１５〜７０％、ワックス分：２％以下、Ｋ化合物：２〜７０％、銅粉：５〜７０％以下からなる固形潤滑剤層とその表面の脂肪酸エステルおよび／または潤滑油からなる表層潤滑剤層を有する。ＤＥ＝Ｃ％＋Ｍｎ％／６＋Ｓｉ％／２４                （１）ＡＥ＝Ｍｏ％／４＋Ｃｒ％／５＋Ｎｉ％／４０              （２）０．３２＜（０．７×ＤＥ＋０．８×ＡＥ）            （３）（ＤＥ＋ＡＥ）＜０．５０                      （４）０．１＜ＡＥ／ＤＥ                          （５）Ｐｃｍ＝Ｃ％＋Ｍｎ％／６＋Ｓｉ％／３０＋（Ｃｒ％＋Ｃｕ％）／２０＋Ｎｉ％／６０＋Ｍｏ％／１５＋５Ｂ％  （６）Ｐｃｍ＋７６０Ｂ％＜２．５                                        （７）【選択図】          図１
2004202572.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
めっきを含めた溶接ワイヤの組成が質量比で
Ｃ：０．００５％以上０．０４％未満、Ｓｉ：０．６５％以上１．２％以下、Ｍｎ：１．７％以上２．２％以下、Ｔｉ：０．１５％以上０．３０％以下、Ｍｏ：０．１２％以上０．２２％以下、Ｂ：０．００１０％以上０．００２５％以下、Ｃｒ：０．３０％以下、Ｃｕ：０．５％以下を含有し、残部が実質的にＦｅからなり、かつ下記（１）〜（７）式を満たすことを特徴とするガスシールドアーク溶接用溶接ワイヤ。
ＤＥ＝Ｃ％＋Ｍｎ％／６＋Ｓｉ％／２４                （１）
ＡＥ＝Ｍｏ％／４＋Ｃｒ％／５＋Ｎｉ％／４０              （２）
０．３２＜（０．７×ＤＥ＋０．８×ＡＥ）            （３）
（ＤＥ＋ＡＥ）＜０．５０                      （４）
０．１＜ＡＥ／ＤＥ                          （５）
Ｐｃｍ＝Ｃ％＋Ｍｎ％／６＋Ｓｉ％／３０＋（Ｃｒ％＋Ｃｕ％）／２０＋Ｎｉ％／６０＋Ｍｏ％／１５＋５Ｂ％  （６）
Ｐｃｍ＋７６０Ｂ％＜２．５                                        （７）
【請求項２】
ワイヤ組成がさらに質量比で、
Ｋ：０．０００１％以上０．０１５０％以下を含有することを特徴とする請求項１記載のガスシールドアーク溶接用溶接ワイヤ。
【請求項３】
ガスシールドアーク溶接用溶接ワイヤ表面に、質量比で、
ＭｏＳ２、ＢＮの１種または２種：合計１５％以上７０％以下、
ワックス：２％以下
Ｋ化合物：２％以上７０％以下
銅粉：５％以上７０％以下
からなる固形潤滑剤層を前記鋼素線１０ｋｇ当り０．２ｇ以上１．０ｇ以下を有し、かつ該固形潤滑剤層の表面に脂肪酸エステルおよび／または潤滑油からなる表層潤滑剤層を前記鋼素線１０ｋｇ当たり０．２ｇ以上１．８ｇ以下を有することを特徴とする請求項１又は２に記載のガスシールドアーク溶接用溶接ワイヤ。
【請求項４】
固形潤滑剤層がさらに、質量比でグラファイト５％以上２０％以下を含有することを特徴とする請求項３記載のガスシールドアーク溶接用溶接ワイヤ。
【請求項５】
固形潤滑剤層は、鋼素線上に施された厚さ０．５μｍ以上の銅めっきに重ねて被覆されるものであることを特徴とする請求項３又は４に記載のガスシールドアーク溶接用溶接ワイヤ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、軟鋼、４９０ＭＰａ級及び５２０ＭＰａ級高張力鋼板のガスシールドアーク溶接用溶接ワイヤに係り、特に高入熱高パス間温度で溶接された場合でも高強度、高靭性が得られるガスシールドアーク溶接用溶接ワイヤに関する。また、本発明は、これに加えてワイヤの送給性、アーク安定性が重要視されるロボットを用いた自動溶接、高い溶接電流で施工される鉄骨、橋梁用のガスシールドアーク溶接施工に好適な溶接用溶接ワイヤに関する。
【０００２】
【従来の技術】
鋼構造物の溶接には、ガスシールドアーク溶接、とくに炭酸ガスシールドアーク溶接がもっとも一般的な溶接方法として広く用いられている。前記溶接方法では、従来から、溶接金属の靭性向上手段として、Ｔｉ−Ｂ系溶接材料の検討が行われている。例えば、特許文献１では、溶接ワイヤ中のＣ、Ｓｉ、Ｍｎに加えＡｌ、Ｔｉ、Ｚｒ、及びＶの中の１種類以上を含有するとともにさらにＢを添加した溶接ワイヤが開示されている。また、特許文献２ではＣ、Ｓｉ、Ｍｎに加えてＴｉ、Ｍｏの１種類以上を含有するとともにＢを添加した溶接ワイヤが提案されている。
【０００３】
しかし、近年、溶接作業の効率化のために、高電流、高入熱高パス間温度条件で溶接が実施される傾向にある。このような高入熱高パス間温度条件下においては、溶接金属の強度が低下するとともに衝撃特性も劣化する。一方、最近の溶接部の特性に対する要求は高度化しており、そのため高電流、高入熱高パス間温度条件で溶接が実施されても、優れた溶接部特性が得られる溶接材料の必要性が高くなっている。特に、近年では炭酸ガスシールドアーク溶接ではそのような要求が高く、高入熱高パス間温度条件において、高度の機械的特性を得ることができる溶接材料が求められている。このような高入熱高パス間温度条件に対応するために、特許文献３では、Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｔｉ、Ｂ、Ｓを含有し、ＢとＴｉの比率およびＢとＳの積を規制した溶接ワイヤが、特許文献４ではＴｉ、Ｂ及びＡｌ、Ｚｒの１種類以上を含有し、さらにＣ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｍｏを所定量含む溶接ワイヤが提案されている。
【０００４】
また、これらの溶接ワイヤは、溶接ロボットを用い連続溶接を高電流、高速度で行うために用いるものであり、高速で送給する際の溶接ワイヤ送給不安定によるトラブルを防止するために送給性がよいことが要求されている。送給性を向上させるためには、従来、銅めっき、潤滑油の塗布が行われてきたが、これら単独の適用では上記ワイヤに十分な送給性を付与することは困難である。そのため、特許文献５には、ポリ四弗化エチレン、ＭｏＳ２、グラファイト、および鉱物からなる潤滑剤をワイヤ表面に保持させてワイヤ送給性を向上させた方法が提案されている。また、特許文献６には、ＭｏＳ２または、ＷＳ２、エステルまたは石油ろうからなる潤滑剤をワイヤ表面に保持させてワイヤ送給性を向上させた方法が提案されている。
【０００５】
【特許文献１】
特公昭４３−１２２５８号公報
【特許文献２】
特公昭５５−１４９７９７号公報
【特許文献３】
特開平１０−２３０３８７号公報
【特許文献４】
特開平１１−９０６７８号公報
【特許文献５】
特開平５−２３７３１号公報
【特許文献６】
特開平１１−２１７５７８号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記ワイヤ組成に関する発明は、高入熱高パス間温度条件での機械的特性の改善には有効であるが、組み立て溶接や横向き溶接のような場合に、実用上求められる低入熱高パス間温度条件での溶接性に問題があった。すなわち、これら従来の溶接ワイヤは、実用上の作業効率を落とさずに連続的な溶接作業を続けたときに、溶接金属の硬さが大きくなり、靭性の劣化あるいは割れの発生を引き起こしていた。低入熱高パス間温度条件での溶接が想定されていなかったためである。
【０００７】
また、上記ワイヤの送給性向上に関する提案も、上記溶接ロボットを用いた連続溶接や、高電流溶接等においてさらに高速送給性を要求される場合には溶接ワイヤ送給不安定によるトラブルが発生する可能性があり、送給性の一層の向上が求められている。
【０００８】
本発明は、このような従来の溶接ワイヤにかかる問題点を解決することを目的とし、溶接作業の効率化のために必要な高入熱高パス間温度の溶接を行っても溶接金属の十分な機械的強度を確保し、かつ組み立て溶接や横向き溶接のような低入熱条件の溶接を行っても溶接金属の硬さの増加を抑え、靭性の劣化あるいは割れの発生を防止できるガスシールドアーク溶接用溶接ワイヤを提案することを目的とする。また、本発明は、上記ガスシールドアーク溶接用溶接ワイヤを、溶接ロボットを用いて高電流溶接によって連続溶接する際に円滑な溶接ワイヤ送給が可能な潤滑手段の施されたガスシールドアーク溶接用溶接ワイヤを提案するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、ガスシールド溶接における高入熱高パス間温度条件での溶接の特徴、溶接金属の化学組成と低入熱溶接条件における靭性の劣化或いは割れの発生などについて総合的な検討を行い、高入熱高パス間温度の溶接条件および低入熱条件の双方に適応できる溶接ワイヤを得るためには、溶接時の溶融金属内で起こる脱酸反応によって溶融金属から部分的に離脱する元素の炭素当量への寄与、および溶接時の溶融金属から実質的に離脱しない元素の炭素当量への寄与を分離して成分調整することが重要であることに想到した。
【００１０】
また、本発明者らは、溶接ロボットを用いた連続溶接や、高電流溶接時の溶接ワイヤ送給不安定現象とワイヤ表面および潤滑剤、無機物の働き、さらに、高電流溶接におけるワイヤ組成の影響について鋭意検討し、潤滑剤中にＫ化合物を含有させることの有利性を発見し、本発明を完成した。
【００１１】
本発明のガスシールドアーク溶接用溶接ワイヤは、めっきを含めた溶接ワイヤの組成が質量比で、Ｃ：０．００５％以上０．０４％未満、Ｓｉ：０．６５％以上１．２％以下、Ｍｎ：１．７％以上２．２％以下、Ｔｉ：０．１５％以上０．３０％以下、Ｍｏ：０．１２％以上０．２２％以下、Ｂ：０．００１０％以上０．００２５％以下、Ｃｒ：０．３０％以下、Ｃｕ：０．５％以下を含有し、残部が実質的にＦｅからなり、かつ下記（１）〜（７）式を満たすものである。
ＤＥ＝Ｃ％＋Ｍｎ％／６＋Ｓｉ％／２４                （１）
ＡＥ＝Ｍｏ％／４＋Ｃｒ％／５＋Ｎｉ％／４０              （２）
０．３２＜（０．７×ＤＥ＋０．８×ＡＥ）            （３）
（ＤＥ＋ＡＥ）＜０．５０                      （４）
０．１＜ＡＥ／ＤＥ                          （５）
Ｐｃｍ＝Ｃ％＋Ｍｎ％／６＋Ｓｉ％／３０＋（Ｃｒ％＋Ｃｕ％）／２０＋Ｎｉ％／６０＋Ｍｏ％／１５＋５Ｂ％  （６）
Ｐｃｍ＋７６０Ｂ％＜２．５                                        （７）
上記溶接ワイヤは、さらに、Ｋ：０．０００１％以上０．０１５０％以下を含有した組成とすることができる。
【００１２】
上記各ガスシールドアーク溶接用溶接ワイヤは、その表面に、質量比で、
ＭｏＳ２、ＢＮの１種または２種：合計１５％以上７０％以下、ワックス：２％以下、Ｋ化合物：２％以上７０％以下、銅粉：５％以上７０％以下からなる固形潤滑剤層を鋼素線１０ｋｇ当り０．２ｇ以上１．０ｇ以下有し、かつ、該固形潤滑剤層の表面に脂肪酸エステルおよび／または潤滑油からなる表層潤滑剤層を鋼素線１０ｋｇ当たり０．２ｇ以上１．８ｇ以下有するのが有利である。ここにおいて、上記固形潤滑剤層はさらに、グラファイト５％以上２０％以下を含有することが潤滑効果を向上させるために一層有利である。また、上記潤滑剤層は鋼素線の上に施された０．５μｍ以上の銅めっきに重ねて被覆するのが好ましい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
まず、本発明の鋼素線組成をその限定理由を含めて具体的に説明する。
【００１４】
Ｃ：０．００５％以上０．０４％未満（含有量は質量比、以下同様）
溶接ワイヤに不可避的に含まれるＣは、溶接金属の強度を確保するのに必要であり、脱酸元素としての効果もある。０．００５％未満では溶接金属の強度が不足し、一方０．０４％以上では溶接金属の靭性が低下する。このため０．００５％以上０．０４％未満とする。
【００１５】
Ｓｉ：０．６５％以上１．２％以下
Ｓｉは脱酸元素として、ガスシールドアーク溶接、とくに炭酸ガスシールドアーク溶接やＭＡＧ溶接時に使用する溶接ワイヤに不可欠な元素である。０．６５％未満では脱酸効果が不十分で、ブローホールが発生しやすい。一方、１．２％を超えると、溶接金属中の含有量が過多となり、靭性がかえって劣化する。そのため０．６５％以上１．０％以下の範囲で含有させる。
【００１６】
Ｍｎ：１．７％以上２．２％以下
ＭｎはＳｉとともに脱酸元素として不可欠な元素であるだけでなく、溶接金属の機械的強度および靭性を確保させるために必須な元素である。１．７％未満では、溶接金属中での含有量が不足して十分な機械的強度、靭性を得ることができない。しかし、２．２％を超えて含まれると、溶接金属中での含有量が過多となり、靭性がかえって劣化する。このため１．７％以上２．２％以下の範囲で含有させる。
【００１７】
Ｔｉ：０．１５％以上０．３０％以下
Ｔｉは比較的入熱の高いガスシールドアーク溶接を行う場合に、アークを安定させてスパッタを減少させ、またブローホールの発生を防止する効果がある。また、溶接金属の靭性を向上させる効果がある。しかし、０．１５％未満ではこれらの効果に乏しく、一方０．３０％を超えると溶接ワイヤ素材の溶製上の問題により生産性が低下する。このため、その含有量は０．１５％以上０．３０％以下とする。
【００１８】
Ｂ：０．００１０％以上０．００２５％以下
Ｂは、溶接金属組織の粗大なフェライト生成を抑制して組織を微細化し、靭性を向上させるのに有効な元素である。０．００１０％未満では、靭性を向上させる効果が不十分であり、一方、０．００２５％を超えて含有させても靭性改善効果が乏しく、むしろ高温割れが発生しやすくなる。このため、その含有量は０．００１０％以上０．００２５％以下とする。
【００１９】
Ｍｏ：０．１２％以上０．２２％以下
Ｍｏは、大入熱のガスシールドアーク溶接を行う場合に、溶接金属の組織を微細化して靭性を向上させるのに不可欠な元素である。しかし、０．１２％未満ではその効果が乏しく、一方、０．２２％を超えると、溶接金属に低温変態組織が生成して溶接金属が硬化して靭性が劣化し、割れの発生が顕著となる。このためその含有量は、０．１２％以上０．２２％以下とする。
【００２０】
Ｃｒ：０．３０％以下
Ｃｒは、大入熱のガスシールドアーク溶接を行う場合に、溶接金属の組織を微細化して、靭性を向上させるのに不可欠な元素である。０．３０％を超えると溶接金属に低温変態組織が生成して溶接金属が硬化して靭性を劣化させ、割れの発生が顕著となる。したがって、その含有量は０．３０％以下の範囲とする。なお、十分な効果を得るには０．０５％以上とするのがよい。
【００２１】
Ｃｕ：０．５％以下
Ｃｕは、溶接金属の焼入れ性を増し、またミクロ組織の固溶強化による強度確保の期待できる成分であるが、多量に含まれると凝固割れ感受性を高めるため、０．５％以下とする。なお、上記効果を得るためには０．０５％以上とするとよい。
【００２２】
Ｋ：０．０００１％以上０．０１５０％以下
Ｋは、アークを広げ（アークをソフト化し）、正極性炭酸ガスアーク溶接において溶滴の移行をスムーズにし、溶滴そのものを微細化し、ワイヤ送給抵抗の変動（振動）を抑制する効果を有している。この効果は、０．０００１％以上の含有で認められる。一方、０．０１５０％を超える含有は、アーク長が長くなり、ワイヤ先端に懸垂した溶滴が不安定となり、スパッタの発生を増す。このため、Ｋは０．０００１％以上０．０１５０％以下の範囲、より好ましくは０．０００３％以上０．００３０％以下の範囲で含有させるのが好ましい。なお、Ｋは沸点が約７６０℃と低く溶製段階での歩留まりが著しく低いため、その添加は、鋼の溶製段階で行うより、線引きされたワイヤ表面にカリウム塩溶液を塗布した後に焼鈍を行うことにより、ワイヤ内部（内部酸化層内）にＫを侵入させて含有させるのが好ましい。
【００２３】
上述の合金元素を除く残部は実質的にＦｅ（鉄）および不可避的不純物である。不可避的不純物としてはＣａ、Ｎなどがあり、これらは質量比でＣａは２０ｐｐｍ以下、Ｎは８０ｐｐｍ以下の範囲で許容できる。ただし、低入熱時の溶接金属の硬さの上昇を抑制するためには、Ｃａは１０ｐｐｍ以下、Ｎは５０ｐｐｍ以下とするのが好ましい。
【００２４】
本発明においては、上記組成条件を満足するとともに、下記（１）式および（２）式で定義されるＤＥおよびＡＥが、下記（３）および（４）式を満たす必要がある。ここで、ＤＥは溶接時の溶融金属内で起こる脱酸反応により、溶融金属から一部が離脱する元素の溶接ワイヤ中の合計量であり、ＡＥは、溶接時の溶融金属から離脱しない元素の溶接ワイヤ中の合計量である。
ＤＥ＝Ｃ％＋Ｍｎ％／６＋Ｓｉ％／２４                （１）
ＡＥ＝Ｍｏ％／４＋Ｃｒ％／５＋Ｎｉ％／４０              （２）
０．３２＜（０．７×ＤＥ＋０．８×ＡＥ）            （３）
（ＤＥ＋ＡＥ）＜０．５０                      （４）
【００２５】
このうち、（３）式は高入熱高パス間温度条件で溶接した場合に溶接金属の強度を確保するための条件であり、（４）式は、低入熱条件の場合に溶接金属の硬さの増加を抑え、靭性の劣化或いは割れの発生を防止するための条件である。これらの条件は、何れもいわゆる炭素当量に関係する量であるが、本発明の場合は、これを溶接時に溶融金属内で起こる脱酸反応により溶融金属から部分的に離脱して減少する元素群とそうでない元素群に分け、上記式に表される形でこれらの元素のバランスを図ったものである。
【００２６】
さらに、本発明では、
０．１＜ＡＥ／ＤＥ                    （５）
を満たすことが必要である。これにより、高入熱高パス間温度条件で溶接金属強度を確保することができる。
【００２７】
高入熱高パス間温度条件では、積層法やウィービング幅などの条件によっては、溶融金属内で起こる脱酸反応により溶融金属から部分的に離脱する元素群が減少し、そのため溶接金属強度を安定して確保することが困難になる。そこで、（５）式を満足させることにより、溶接時の溶融金属から離脱しない元素群の炭素当量の指標であるＡＥを、溶融金属から部分的に離脱する元素群の炭素当量の指標であるＤＥに対して十分大きくし、溶接金属強度を安定して確保するのである。なお、この場合において、上記ＡＥ／ＤＥの値を０．２未満とすれば、低入熱条件の場合に溶接金属硬さの増加を抑え、靭性の劣化あるいはそれに伴う割れの発生を防止できるので好ましい。
【００２８】
さらに、本発明では組み立て溶接や横向き溶接のような低入熱での溶接性を確保するために、特に低入熱溶接時の溶接金属の硬さを上昇させるＢの含有量を（６）式および（７）式を満たすように制限する。
Ｐｃｍ＝Ｃ％＋Ｍｎ％／６＋Ｓｉ％／３０＋（Ｃｒ％＋Ｃｕ％）／２０＋Ｎｉ％／６０＋Ｍｏ％／１５＋５Ｂ％    （６）
Ｐｃｍ＋７６０Ｂ％＜２．５                                          （７）
【００２９】
一般に溶接金属の硬さに及ぼす化学組成の影響はＰｃｍで評価されるが、本発明のような高入熱高パス間温度に対応した溶接ワイヤを用いて低入熱の溶接を行った場合、Ｂの影響が顕著となる。そこで（７）式によって規定される条件を設け、低入熱時に起こる溶接金属の硬さの上昇を押さえ、靭性の劣化およびそれに由来する割れの発生を回避するのである。
【００３０】
化学組成を上記の成分バランスで有せしめることにより、溶接作業の効率化のために必要な高入熱高パス間温度の溶接を行っても溶接金属の十分な機械的強度を確保し、かつ組み立て溶接や横向き溶接のような低入熱条件の溶接を行っても溶接金属の硬さの増加を抑え、靭性の劣化あるいは割れの発生を防止できるガスシールドアーク溶接用溶接ワイヤを得ることができる。しかしながら、本発明のワイヤを溶接ロボットを用いて高電流溶接によって連続溶接する際に円滑な送給を可能とするためには、以下に示すような鋼素線上に銅めっきを施しそれに重ねてＫ化合物及び銅粉を含んだ固形潤滑剤層、さらに、それに重ねて表層潤滑剤層を有せしめるのがよい。以下潤滑層について説明する。
【００３１】
銅めっき：厚さ０．５μｍ以上
高電流での連続溶接においては、給電不良によりワイヤの送給が阻害されやすい。この給電不良に基づくワイヤ送給の阻害に対処するため、本発明では、鋼素線に銅めっきを厚さ０．５μｍ以上、好ましくは０．８μｍ以上行う。これにより、給電不良によるワイヤ送給の不安定化が容易に防止できる。また、それにより、給電チップの損耗も低減できるという効果も得られる。しかし、Ｃｕ量が、鋼ワイヤ中のＣｕ量を含めて０．５％を超えると、溶接金属の靭性低下が著しくなる。このため、銅めっき厚は、０．５μｍ以上好ましくは０．８μｍ以上とするが、ワイヤ中のＣｕ量は上記銅めっき分を含めて０．５％以下となるようにする。
【００３２】
固形潤滑剤層は、質量比で、ＭｏＳ２、ＢＮの１種または２種：合計１５％以上７０％以下、ワックス：２％以下、Ｋ化合物：２％以上７０％以下、銅粉：５％以上７０％以下からなる。固形潤滑剤層は、鋼素線１０ｋｇ当たり０．２ｇ以上１．０ｇ以下の付着量とする。
【００３３】
ＭｏＳ２，ＢＮ，ワックス，Ｋ化合物，銅粉等を含む潤滑層は、給電チップの温度が５００℃以上に達する大電流連続ガスシールドアーク溶接において送給性を維持する効果がある。しかし上記範囲を外れると、溶接ワイヤの送給速度が著しく変動し送給が不安定になるので、上記範囲内に制限する。この場合において、ＭｏＳ２及び／又はＢＮの含有量は、合計で１５％以上５０％以下とするのが上記効果を確実にする上で好ましい。また、Ｋ化合物としてはステアリン酸カリウムを使用するのが好ましい。なお、上記に示す銅粉は、銅めっきされた鋼素線を溶接ワイヤに加工する途中で銅粉として固形潤滑層に含まれるもので、特別に添加されたものではない。
【００３４】
さらにグラファイトを５％以上２０％以下含有すると、給電チップが高温になっても溶接ワイヤの送給性が維持され、スパッタも低減する効果が得られる。
【００３５】
固形潤滑剤層の付着量は、鋼素線１０ｋｇ当たり０．２ｇ以上１．０ｇ以下を有するのが好ましい。鋼素線１０ｋｇ当たり０．２ｇ未満では、溶接ワイヤの送給抵抗を軽減する効果が得られない。一方、鋼素線１０ｋｇ当たり１．０ｇを超えると、給電チップ内面に固形潤滑剤が付着蓄積して溶接ワイヤの送給を阻害する。
【００３６】
表層潤滑剤層は、脂肪酸エステルおよび／または潤滑油からなる。これらの付着量は鋼素線１０ｋｇ当たり０．２ｇ以上１．８ｇ以下とする。これらの付着量が鋼素線１０ｋｇ当たり０．２ｇ未満では、ワイヤ送給抵抗の軽減と安定化を図る効果がなく、１．８ｇ超えでは、ワイヤ送給ローラでのスリップを生じ、ワイヤ送給速度が著しく変動し、アークの安定化が困難になる。
【００３７】
上記本発明の溶接用溶接ワイヤの製造方法は以下のとおりである。まず、上記組成（Ｃｕ及びＫを除く）を有する溶鋼を、転炉、電気炉等の通常公知の溶製方法により溶製し、好ましくは連続鋳造法により、ビレット等の鋼素材とする。得られた鋼素材を加熱し、ついで熱間圧延あるいはさらに乾式による冷間圧延（伸線）を施し鋼素線とする。熱間圧延の条件は、所望の寸法形状の鋼素線となる条件であればよく、とくに限定されない。さらに、これら鋼素線に、焼鈍―酸洗―銅めっき―伸線加工―潤滑剤付与、の各工程を順次施し所定の線径の製品（溶接用溶接ワイヤ）とする。
【００３８】
Ｋ（カリウム）は、上記一連の工程中、焼鈍前のワイヤ表面にカリウム塩溶液を塗布したのち、焼純を行うことによってワイヤ表面に形成される内部酸化層中に侵入させる。カリウム塩溶液としては、クエン酸３カリウム水溶液、炭酸カリウム水溶液、水酸化カリウム水溶液等を利用することができ、塗布溶液のカリウム塩濃度は、Ｋ換算で、０．５％以上３．０ｍａｓｓ％以下とするのが好ましい。
【００３９】
焼純は、温度：６５０〜８５０℃の範囲内で、水蒸気を含む窒素ガス雰囲気中で行うのが好ましい。焼鈍温度が６５０℃未満では、内部酸化層の形成速度が遅く、一方８５０℃を超えると、酸化の進行が速すぎて、いずれも所要の内部酸化層を形成させるのが困難となる。この焼鈍によりワイヤを軟化させることができ、併せてＫを内部酸化層中に確実に保持させることができる。
【００４０】
焼純雰囲気は、露点０℃以下、酸素濃度２００ｍａｓｓ  ｐｐｍ以下とするのが内部酸化層形成の観点から望ましい。このような雰囲気中で、表面にカリウム塩含有溶液を塗布された鋼素線を焼鈍することにより、鋼表面から酸化が進行し、生成した内部酸化層中にカリウムが保持されるようになる。
【００４１】
焼純温度及び時間は、溶接ワイヤの線径、カリウム塩濃度、カリウム塩含有溶液の塗布量等と関連して決定し、ワイヤ中の内部酸化層を含むＫ含有量が、０．０００３％以上０．００３０％以下、Ｏ含有量が０．００２０％以上０．００８０％以下となるように決定すればよい。焼鈍済みの鋼素線は酸洗（その際、内部酸化層は除去しない）した上で、銅めっきを施し、さらに必要に応じ固形潤滑剤層及び表層潤滑剤層を被覆する。
【００４２】
【実施例１】
表１に示す化学組成を有し、かつ、（１）〜（７）式に規定するパラメータが表２に示すようになっている鋼を溶製し、鍛造、圧延、めっき及び巻取りの各工程を経て溶接用溶接ワイヤを製造した。これらのワイヤを用い、表３に示す組成を有する引張強度５００ＭＰａ級鋼板に対して表４に示す溶接条件で炭酸ガスシールドアーク溶接を行って溶接継手とした。開先形状は図１（溶接条件Ａ：高入熱高パス間温度条件のとき）及び図２（溶接条件Ｂ：低入熱溶接条件のとき）であった。
【００４３】
上記により得られた溶接継手の溶接部から溶接金属を含む試験片を採取し、引張強度及びビッカース硬度Ｈｖを測定した。なお、引張強度の測定は、ＪＩＳ  Ｚ  ２２０１に規定するＡ１号丸棒試験片相当の試験片で行った。ビッカース硬度は、荷重９８Ｎで溶接金属部を０．５ｍｍ間隔で連続して５点測定しその平均値から求めた。
【００４４】
得られた測定結果を表５に示す。本発明の条件を満たす場合（試験番号Ｎｏ．１〜３）、溶接金属の引張強度が高入熱高パス間温度条件で必要な５００ＭＰａを満たし、かつ溶接金属の硬さが低入熱溶接条件で必要なビッカース硬さで３２０以下であった。これにより、本発明の条件を満たせば、高入熱高パス間温度溶接を行っても、溶接部の機械的な強度を確保でき、かつ低入熱溶接を行っても、溶接部靭性の劣化あるいは割れの発生を防止できることが確認できた。これに対し、本発明の条件を満たさない場合は、引っ張り強度の必要条件を満たさない。すなわち、試験番号４〜６の場合は、溶接金属の引張強度は５００ＭＰａ未満である。
【００４５】
【表１】
2004202572.tif 000003
【００４６】
【表２】
2004202572.tif 000004
【００４７】
【表３】
2004202572.tif 000005
【００４８】
【表４】
2004202572.tif 000006
【００４９】
【表５】
2004202572.tif 000007
【００５０】
【実施例２】
連続鋳造製鋼素材（ビレット）を、熱間圧延し、直径５．５〜７．０ｍｍの線材とし、ついで冷間加工（伸線）により、２．０〜２．８ｍｍの鋼素線とした。これら鋼素線に、質量比で２〜３０％のクエン酸３カリウム水溶液（濃度：２〜３０質量％）を塗布した。塗布量は３０〜５０ｇ／素線１ｋｇとした。ついで、これら鋼素線を露点−２℃以下、酸素２００ｖｏｌ．ｐｐｍ以下、二酸化炭素０．１ｖｏｌ．％以下のＮ２雰囲気中で焼鈍した。焼鈍温度は７５０〜９５０℃の範囲とした。この際、線径、カリウム塩濃度、加熱温度と保持時間の調整により、ワイヤの内部酸化層に保持されるＫ量とＯ量とを調整した。
【００５１】
焼鈍後、鋼素線に酸洗を施し、ついで、鋼素線表面に銅めっきを施した。銅めっき後、これら鋼素線に冷間で伸線加工を施し、直径１．２ｍｍの溶接ワイヤとした。冷間伸線加工は、主として湿式伸線によるが、一部工程に乾式伸線法を適用することによってＭｏＳ２、ワックス（ポリ４弗化エチレン及び金属石鹸）、およびＫ化合物よりなる固形潤滑剤層を形成させた。なお、固形潤滑剤層の付着量は、乾式伸線数、ダイススケジュール、およびダイス形状により調整した。得られた鋼素線の組成（内部酸化層、めっき層を含む）、および銅めっき厚を表６及び７に、固形潤滑剤層及び表層潤滑剤層の組成を表８に示す。
【００５２】
【表６】
2004202572.tif 000008
【００５３】
【表７】
2004202572.tif 000009
【００５４】
【表８】
2004202572.tif 000010
【００５５】
上記の溶接ワイヤを用い、実施例１と同様の条件で炭酸ガスシールドアーク溶接を行った。得られた測定結果を表９に示す。本発明の条件を満たす場合（試験番号Ｎｏ．７〜９）、溶接金属の引張強度が高入熱高パス間温度条件で必要な５００ＭＰａを満たし、かつ溶接金属の硬さが低入熱溶接条件で必要なビッカース硬さで３２０以下であった。これにより、本発明の条件を満たせば、高入熱高パス間温度溶接を行っても、溶接部の機械的な強度を確保でき、かつ低入熱溶接を行っても、溶接部靭性の劣化あるいは割れの発生を防止できることが確認できた。
【００５６】
【表９】
2004202572.tif 000011
【００５７】
これらの溶接ワイヤの送給性を評価するために表１０に示す条件でワイヤ送給溶接試験を行い、ワイヤ送給抵抗とスパッタ発生量、給電チップの損耗度を測定した。各測定方法及び評価基準は以下のとおりである。
【００５８】
【表１０】
2004202572.tif 000012
【００５９】
（ワイヤ送給抵抗）
板厚１９ｍｍ鋼板上に２分間のビードオン溶接を行い、ワイヤ送給抵抗を測定した。なお、ワイヤ送給抵抗の目標値は６０Ｎ以下とし、ワイヤ送給抵抗が４０Ｎ以下を良（○）、４０Ｎ超え６０Ｎ以下を可（△）、６０Ｎ超えを不可（×）とした。
【００６０】
（スパッタ発生量）
板厚１９ｍｍの鋼板上に２分間のビードオン溶接を行い、Ｃｕ製捕集治具を用いて、スパッタを捕集し、スパッタ発生量を測定した。溶接時間は１ｍｉｎとした。なお、スパッタ発生量の目標値は３．０ｇ／ｍｉｎ以下とし、スパッタ発生量が２．０ｇ／ｍｉｎ以下を良（○）、２．０ｇ／ｍｉｎ超え３．０ｇ／ｍｉｎ以下を可（△）、３．０ｇ／ｍｉｎ超えを不可（×）として評価した。
【００６１】
（給電チップの損耗度）
直径８００ｍｍφの鋼管（肉厚：２５ｍｍ）を自転させながら、鋼管外周に３０ｍｉｎ間の連続溶接を行った。この連続溶接後に、チップ先端内径を測定し、最大値、最小値を求めチップ内径の楕円化率を算出し、給電チップの損耗度を評価した。
チップ内径の楕円化率は下記式で算出した。楕円化率の目標値を５％以下とし、楕円化率が２％以下を良（○）、２％超え５％以下を可（△）、５％超えを不可（×）として、給電チップの損耗度を評価した。
楕円化率＝（（チップ先端内径の最大値）／（チップ先端内径最小値）−１）×１００
【００６２】
これらの試験結果を表１１に示す。本発明による溶接ワイヤは、ワイヤ送給抵抗が６０Ｎ以下、スパッタ発生量が３．０ｇ／ｍｉｎ以下と少なく給電チップの損耗も低減されている。一方、本発明範囲を外れる比較例では、ワイヤ送給抵抗は６０Ｎ超え、スパッタ発生量が３．０ｇ／ｍｉｎを超え、スパッタが多発するとともに、給電チップの損耗が顕著となっている。
【００６３】
【表１１】
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【００６４】
【発明の効果】
本発明により、高入熱高パス間温度の溶接条件において十分な強度の溶接金属が得られ、また低入熱の溶接条件においても溶接金属の硬さの上昇を抑え、靭性の劣化さらにはそれに基づく割れの発生を防止できる。さらに、本発明によれば、ガスシールドアーク溶接において、高電流での連続溶接においてもワイヤ送給性とアークの安定性に優れ、安定した品質の溶接継手が得られる。また、スパッタ量も低減でき、さらに給電安定性に優れ、給電チップの損耗も低減できるなど、産業上格段の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】表４に示す溶接条件Ａによって溶接試験を行うときの開先形状を示す断面図である。
【図２】表４に示す溶接条件Ｂによって溶接試験を行うときの開先形状を示す断面図である。
【図１】
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【図２】
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