(57)【要約】【課  題】大入熱かつ高パス間温度の条件で行なうガスシールドアーク溶接のような、溶接ワイヤの送給速度が増大したり、溶接ワイヤの温度が上昇するような厳しい条件下で使用した場合でも、安定した送給性が得られる溶接ワイヤを提供する。【解決手段】Ｃ： 0.005〜0.09質量％，Si：0.50〜1.2 質量％，Mn：1.50〜2.2 質量％，Ti：0.15〜0.30質量％，Ｂ：0.0005〜0.0035質量％，Cu：0.50質量％以下，Ｓ： 0.005〜0.025 質量％を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなる組成を有する鋼素線の表面に固形潤滑剤層を鋼素線10kgあたり 0.2〜1.0 ｇ有し、固形潤滑剤層の表面に潤滑剤層を鋼素線10kgあたり 0.2〜1.8 ｇ有する溶接ワイヤを使用する。【選択図】        無【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスシールドアーク溶接で用いられる溶接用鋼ワイヤであって、Ｃ： 0.005〜0.09質量％、Si：0.50〜1.2 質量％、Mn：1.50〜2.2 質量％、Ti：0.15〜0.30質量％、Ｂ：0.0005〜0.0035質量％、Cu：0.50質量％以下、Ｓ：0.005〜0.025 質量％を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなる組成を有する鋼素線の表面にMoＳ2 ：15〜70質量％、Ｋ化合物：２〜25質量％、銅粉：70質量％以下を含有する固形潤滑剤層を前記鋼素線10kgあたり 0.2〜1.0 ｇ有し、前記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潤滑剤層を前記鋼素線10kgあたり 0.2〜1.8 ｇ有することを特徴とするガスシールドアーク溶接用鋼ワイヤ。
【請求項２】
前記鋼素線が、前記組成に加えてMo：0.50質量％以下、Ni：2.0質量％以下およびCr：0.30質量％以下のうちの１種または２種以上を含有し、かつ下記の (1)式から算出されるＣＥ値が0.45以上、 (2)式から算出されるＫＥＱ値が0.02〜0.10の範囲内を満足することを特徴とする請求項１に記載のガスシールドアーク溶接用鋼ワイヤ。
2004195543.tif 000013
［Mn］：鋼素線のMn含有量（質量％）
［Si］：鋼素線のSi含有量（質量％）
［Ni］：鋼素線のNi含有量（質量％）
［Cr］：鋼素線のCr含有量（質量％）
［Mo］：鋼素線のMo含有量（質量％）
［Ｋ］：鋼素線のＫ含有量（質量％）
［Ｓ］：鋼素線のＳ含有量（質量％）
［Ti］：鋼素線のTi含有量（質量％）
［Al］：鋼素線のAl含有量（質量％）
【請求項３】
前記固形潤滑剤層が、前記MoＳ2 、Ｋ化合物および銅粉に加えてグラファイト：５〜20質量％を含有することを特徴とする請求項１または２に記載のガスシールドアーク溶接用鋼ワイヤ。
【請求項４】
前記鋼素線の実測表面積Ｓ0 （mm2 ）と理論表面積Ｓa （mm2 ）とを用いて下記の (3)式から算出される実表面積比Ｓが0.01〜3.0 ％の範囲内を満足することを特徴とする請求項１、２または３に記載のガスシールドアーク溶接用鋼ワイヤ。
Ｓ＝ 100×（Ｓ0 −Ｓa ）／Ｓa                       ・・・ (3)
Ｓ  ：実表面積比（％）
Ｓ0 ：実測表面積（mm2 ）
Ｓa ：理論表面積（mm2 ）
【請求項５】
前記鋼素線の表面に、平均厚さ 0.5μｍ以上のCuめっき層を形成することを特徴とする請求項１、２、３または４に記載のガスシールドアーク溶接用鋼ワイヤ。
【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， 490Ｎ／mm2 級高張力鋼， 590Ｎ／mm2 級高張力鋼をガスシールドアーク溶接する際に使用されるガスシールドアーク溶接用鋼ワイヤ（以下、溶接ワイヤという）に関し、特に大入熱かつ高パス間温度でのガスシールドアーク溶接に用いる溶接ワイヤに関する。
【０００２】
【従来の技術】
通常、ガスシールドアーク溶接は、消耗電極として直径 0.6〜1.6mm の溶接ワイヤを20ｍ／min 程度の速度で送給して溶接を行なう。良好な溶接性を維持するためには、溶接ワイヤを安定して送給することは不可欠である。そこで鋼素線の表面にCuめっきを施したり、あるいは潤滑油を塗布した溶接ワイヤを用いて溶接ワイヤの送給性の向上を図っている。
【０００３】
さらにガスシールドアーク溶接における溶接効率の一層の向上を達成するために、近年、大入熱かつ高パス間温度で溶接を行なう技術が検討されている。たとえば 490Ｎ／mm2 級高張力鋼板で、溶接入熱40kJ／cmかつ溶接線近傍の温度 350℃程度のガスシールドアーク溶接が行なわれている。しかしながら、このような大入熱かつ高パス間温度の条件でガスシールドアーク溶接を行なうと、溶接金属の強度が低下するのみならず靭性も劣化する。
【０００４】
そこで溶接金属の特性を改善するために、Ti，Ｂを添加し、Mn含有量を増加した鋼素線からなる溶接ワイヤ（いわゆるソリッドワイヤ）が用いられている。このような溶接ワイヤを用いると、溶接金属の強度が向上し、かつ溶接性が安定する。その結果、ガスシールドアーク溶接を行なう際に溶接ワイヤの送給速度を上昇させ、しかも溶接電流を増加させることが可能である。すなわち、溶接ワイヤの送給速度を通常の送給速度に比べて約 1.5倍に増速し，溶接電流を通常の電流値（＝約 300Ａ）から 400Ａ程度に増加して溶接を行なうことが可能である。
【０００５】
このような高速かつ大電流の溶接では、入熱量が増大しかつパス間温度が上昇するので、溶接ワイヤを安定して送給する必要がある。しかし、大入熱かつ高パス間温度の条件でガスシールドアーク溶接を行なう場合には、従来から知られているCuめっきや潤滑油では、溶接ワイヤの送給性を高いレベルで安定して維持することは困難である。そこで大入熱かつ高パス間温度の条件で使用する溶接ワイヤの送給性を向上させる技術が種々検討されている。
【０００６】
たとえば特開平5-23731 号公報には、素材となる鋼素線の表面に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保持させて、溶接ワイヤの送給性を向上させる技術が開示されている。
また特開平11-217578 号公報には、素材となる鋼素線の表面にMoＳ2 またはＷＳ2 ，エステルまたは石油ろう等からなる潤滑剤を保持させて、溶接ワイヤの送給性を向上させる技術が開示されている。
【０００７】
【特許文献１】
特開平5-23731 号公報
【特許文献２】
特開平11-217578 号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平5-23731 号公報および特開平11-217578 号公報に開示された技術では、溶接ロボットを用いた大電流によるガスシールドアーク溶接等に適用した場合に、依然として溶接ワイヤの送給の安定性を維持できず、溶接作業に支障をきたすのは避けられない。
【０００９】
したがって本発明の目的は、特に溶接ロボットを用いた大電流溶接等の、大入熱かつ高パス間温度の条件で行なうガスシールドアーク溶接のような、溶接ワイヤの送給速度が増大したり、溶接ワイヤの温度が上昇するような厳しい条件下で使用した場合でも、安定した送給性が得られる溶接ワイヤを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、溶接ロボットを用いた大電流によるガスシールドアーク溶接を行なう際に、溶接ワイヤの送給性が不安定になる現象について鋭意研究した。その結果、素材となる鋼素線の成分，鋼素線に塗布する潤滑剤の成分や塗布量が多大な影響を及ぼすという知見を得た。
【００１１】
まず、鋼素線の成分については、所定量のＣ，Si，Mn，TiおよびＢを含有することによって、溶接時の短絡および溶接ワイヤの送給抵抗の低下が達成される。その結果、溶接ワイヤの送給速度を増大しても溶接ワイヤの送給の安定性を維持できるので、安定したアークが得られる。
さらに、溶接電流が 400Ａ近い溶接電流でガスシールドアーク溶接を行なう場合は、給電チップの先端温度が 550℃を超えるので、従来から知られている潤滑油やエステル系潤滑剤は高温に曝されて分解する。したがって、これらの潤滑油やエステル系潤滑剤では、高温における潤滑性を維持できない。そこで、熱に対して安定な無機物すなわとMoＳ2 ，Ｋ化合物を含有する固形潤滑剤を塗布することによって、給電チップの温度上昇に伴って溶接ワイヤの温度が上昇しても溶接ワイヤの送給性を維持する。その結果、安定性の高いアークを得ることができる。
【００１２】
すなわち本発明は、ガスシールドアーク溶接で用いられる溶接用鋼ワイヤであって、Ｃ： 0.005〜0.09質量％，Si：0.50〜1.2 質量％，Mn：1.50〜2.2 質量％，Ti：0.15〜0.30質量％，Ｂ：0.0005〜0.0035質量％，Cu：0.50質量％以下，Ｓ： 0.005〜0.025 質量％を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなる組成を有する鋼素線の表面にMoＳ2 ：15〜70質量％，Ｋ化合物：２〜25質量％，銅粉：70質量％以下を含有する固形潤滑剤層を鋼素線10kgあたり 0.2〜1.0 ｇ有し、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潤滑剤層を鋼素線10kgあたり 0.2〜1.8 ｇ有するガスシールドアーク溶接用鋼ワイヤである。
【００１３】
前記した発明においては、第１の好適態様として、鋼素線が、前記した組成に加えてMo：0.50質量％以下，Ni： 2.0質量％以下およびCr：0.30質量％以下のうちの１種または２種以上を含有し、かつ下記の (1)式から算出されるＣＥ値が0.45以上、 (2)式から算出されるＫＥＱ値が0.02〜0.10の範囲内を満足することが好ましい。
【００１４】
2004195543.tif 000002
［Mn］：鋼素線のMn含有量（質量％）
［Si］：鋼素線のSi含有量（質量％）
［Ni］：鋼素線のNi含有量（質量％）
［Cr］：鋼素線のCr含有量（質量％）
［Mo］：鋼素線のMo含有量（質量％）
［Ｋ］：鋼素線のＫ含有量（質量％）
［Ｓ］：鋼素線のＳ含有量（質量％）
［Ti］：鋼素線のTi含有量（質量％）
［Al］：鋼素線のAl含有量（質量％）
また第２の好適態様として、固形潤滑剤層が、前記したMoＳ2 ，Ｋ化合物および銅粉に加えてグラファイト：５〜20質量％を含有することが好ましい。
１または２に記載のガスシールドアーク溶接用鋼ワイヤ。
【００１５】
また第３の好適態様として、鋼素線の実測表面積Ｓ0 （mm2 ）と理論表面積Ｓa （mm2 ）とを用いて下記の (3)式から算出される実表面積比Ｓが0.01〜3.0 ％の範囲内を満足することが好ましい。
Ｓ＝ 100×（Ｓ0 −Ｓa ）／Ｓa                       ・・・ (3)
Ｓ  ：実表面積比（％）
Ｓ0 ：実測表面積（mm2 ）
Ｓa ：理論表面積（mm2 ）
また第４の好適態様として、鋼素線の表面に、平均厚さ 0.5μｍ以上のCuめっき層を形成することが好ましい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
まず、本発明の溶接ワイヤの素材となる鋼素線の成分を限定した理由について説明する。
Ｃ： 0.005〜0.09質量％
Ｃは、溶接金属の強度を確保するために重要な成分であるが、溶融メタルの粘性を低下させ流動性を向上させる作用を有する元素である。Ｃ含有量が 0.005質量％未満では、溶接金属の強度を確保できない。一方、 0.09質量％を超えると、溶接を行なう際に溶融メタルの挙動が不安定となり、スパッタが多量に発生する。しかも不安定な短絡現象が起こり、 溶接ワイヤの送給性を阻害する。したがって、Ｃは 0.005〜0.09質量％の範囲内を満足する必要がある。
【００１７】
Si：0.50〜1.2 質量％
Siは、脱酸作用を有し、 溶接金属の脱酸のためには不可欠な元素である。Si含有量が0.50質量％未満では、溶接を行なう際に溶滴および溶融池が揺動し、スパッタが多量に発生する。しかも不安定な短絡現象が起こり、溶接ワイヤの送給性を阻害する。一方、  1.2質量％を超えると、溶接金属の靭性が低下する。したがって、Siは0.50〜1.2 質量％の範囲内を満足する必要がある。
【００１８】
Mn：1.50〜2.2 質量％
Mnは、Siと同様に脱酸作用を有し、 溶融メタルの脱酸のためには不可欠な元素である。Mn含有量が1.50質量％未満では、溶接を行なう際に溶融池が揺動して、スパッタが多量に発生するばかりでなく、溶融メタルの脱酸が不足し、溶接金属にブローホールが発生しやすくなる。しかも不安定な短絡現象が起こり、溶接ワイヤの送給性を阻害する。一方、  2.2質量％を超えると、溶接金属の靭性が低下する。したがって、Mnは1.50〜2.2 質量％の範囲内を満足する必要がある。
【００１９】
Ti：0.15〜0.30質量％
Tiは、脱酸剤として作用し、 さらに溶接金属の強度，靭性を増加させる元素である。しかもアークを安定させて、スパッタを減少させる効果も有する。Ti含有量が0.15質量％未満では、これらの効果が発揮されない上に、スラグ中に十分な量のTi酸化物を形成させることができないので、スラグの剥離性が向上しない。一方、 0.30質量％を超えると、ガスシールドアーク溶接を行なう際に溶滴が粗大となり、大粒のスパッタを発生させるとともに、溶接金属の靭性が著しく低下する。したがって、Tiは0.15〜0.30質量％の範囲内を満足する必要がある。
【００２０】
Ｂ：0.0005〜0.0035質量％
Ｂは、溶接金属の粒界フェライトの粗大化を抑制して組織を微細化し、靭性を向上させるのに有効である。Ｂ含有量が0.0005質量％未満では、これらの効果が発揮されない。一方、0.0035質量％を超えると、高温割れが生じやすくなる。したがって、Ｂは0.0005〜0.0035質量％の範囲内を満足する必要がある。
【００２１】
Cu：0.50質量％以下
Cuは、溶接ワイヤの表面に形成されるCuめっき層から主に溶接金属中に移行する元素であるが、Cuめっきを施さない場合にも溶接ワイヤ中に不可避的不純物として含有される。しかしCu含有量（すなわちCuめっき層中のCu含有量と溶接ワイヤ中のCu含有量との合計）が0.50質量％を超えると、溶接ビードに割れが生じやすくなる。したがって、Cuは0.50質量％以下に限定した。
【００２２】
Ｓ： 0.005〜0.025 質量％
Ｓは、製鋼および鋳造工程で不可避的に混入する元素である。Ｓ含有量が 0.005質量％未満では、平滑なビードが形成されず、ハンピングビードが生じやすくなる。一方、 0.025質量％を超えると、溶接金属の高温割れが発生しやすくなる。したがって、Ｓは 0.005〜0.025 質量％の範囲内を満足する必要がある。
【００２３】
また本発明では、鋼素線は、上記した組成に加えてMo：0.50質量％以下，Ni：2.0質量％以下およびCr：0.30質量％以下のうちの１種または２種以上を含有し、かつ下記の (1)式から算出されるＣＥ値が0.45以上、 (2)式から算出されるＫＥＱ値が0.02〜0.10の範囲内を満足することが好ましい。
2004195543.tif 000003
［Mn］：鋼素線のMn含有量（質量％）
［Si］：鋼素線のSi含有量（質量％）
［Ni］：鋼素線のNi含有量（質量％）
［Cr］：鋼素線のCr含有量（質量％）
［Mo］：鋼素線のMo含有量（質量％）
［Ｋ］：鋼素線のＫ含有量（質量％）
［Ｓ］：鋼素線のＳ含有量（質量％）
［Ti］：鋼素線のTi含有量（質量％）
［Al］：鋼素線のAl含有量（質量％）
つまりMo，NiおよびCrは、いずれも溶接金属の強度を増加させ、かつ耐候性を向上させる成分であり、必要に応じて添加すれば良い。ただし各元素とも僅かな添加量で、これらの効果を発揮するから、特に下限を設ける必要はない。しかし過剰に添加すると溶接金属の靭性低下を招くので、これらの元素を添加する場合は、Mo：0.50質量％以下，Ni： 2.0質量％以下およびCr：0.30質量％以下とするのが好ましい。
【００２４】
また (1)式から算出されるＣＥ値は炭素当量と呼ばれるものであり、ＣＥ値が0.45未満では、大入熱かつ高パス間温度の条件で溶接を行なう場合に、十分な強度の溶接金属が得られない。したがって、ＣＥ値は0.45以上とするのが好ましい。一方、 ＣＥ値が 0.8を超えると、溶接金属の耐割れ性と靭性が低下する。そのため、ＣＥ値は 0.8以下とするのが一層好ましい。
【００２５】
次に、 (2)式から算出されるＫＥＱ値はビード形状を劣化させる元素の添加量を評価する指標である。つまりＫおよびＳは、Ti，SiおよびAlの含有量と関連させて添加するのが好ましいので、その指標としてＫＥＱ値が0.02〜0.10の範囲内を満足するように添加するのが好ましい。ＫＥＱ値がこの範囲を外れると、ハンピングビードが生じやすくなる。
【００２６】
なおAlは、脱酸剤として、横向き溶接におけるアーク安定剤として作用し、さらに溶接金属の強度，靭性を向上させる元素である。しかし0.50質量％を超えると、溶接金属の靭性を低下させる。したがって、Alは0.50質量％以下とするのが好ましい。
上記した鋼素線の成分以外の残部は、Feおよび不可避的不純物である。たとえばＯあるいはＮが代表的な不可避的不純物であり、鋼材を溶製する段階や鋼素線を製造する段階で不可避的に混入する。 Ｏは 0.020質量％以下，Ｎは 0.010質量％以下に低減するのが好ましい。 特にＯは、溶接に際して溶滴を微細化する効果を有するので、0.0020〜0.0080質量％とするのが一層好ましい。
【００２７】
次に、本発明の溶接ワイヤの製造方法について説明する。 なお、鋼素線の表面に形成される固形潤滑剤層あるいは潤滑剤層については、溶接ワイヤの製造工程にあわせて説明する。
転炉または電気炉等を用いて、上記した組成を有する溶鋼を溶製する。この溶鋼の溶製方法は、特定の技術に限定せず、従来から知られている技術を使用する。次いで、得られた溶鋼を、連続鋳造法や造塊法等によって鋼材（たとえばビレット等）を製造する。 この鋼材を加熱した後、熱間圧延を施し、さらに乾式の冷間圧延（すなわち伸線）を施して鋼素線を製造する。 熱間圧延や冷間圧延の操業条件は、特定の条件に限定せず、所望の寸法形状の鋼素線を製造する条件であれば良い。
【００２８】
さらに鋼素線は、焼鈍−酸洗−銅めっき−伸線加工−潤滑剤塗布の工程を順次施して、所定の製品すなわち溶接ワイヤとなる。
なお焼鈍を施す前に、あらかじめ鋼素線の表面にカリウム塩溶液を塗布しておくのが好ましい。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使用するのが好ましい。また、塗布した後のカリウム塩濃度は、Ｋに換算した値で 0.5〜3.0 体積％とするのが好ましい。
【００２９】
このようにして表面にカリウム塩溶液を塗布した鋼素線を焼鈍することによって、生成される内部酸化層中にＫが安定して保持される。一方、ＫをCuめっき層中に保持させる方法や単に塗布するだけの方法では、Cuめっきや鋼素線の変色等の問題が発生しやすい。しかも熱的に不安定であるから、Ｋによる低スパッタ化の効果が小さくなる。
【００３０】
焼鈍は鋼素線の軟化およびＫの付与を目的として行なうものであり、 650〜950 ℃の温度範囲で、かつ水蒸気を含む窒素ガス雰囲気中で行なうのが好ましい。すなわち焼鈍温度が 650℃未満では、内部酸化の進行が遅くなる。一方、 950℃を超えると内部酸化の進行が速すぎて内部酸化量の調整が困難となる。
焼鈍雰囲気は、内部酸化を進行させる観点から、露点０℃以下、酸素濃度 200体積ppm 以下とするのが好ましい。表面にカリウム塩溶液を塗布した鋼素線を、このような焼鈍雰囲気で焼鈍することによって、その表面から酸化が進行して、表層部が内部酸化される。この内部酸化層にＫが確実に保持される。
【００３１】
なお、焼鈍時間および焼鈍温度は、カリウム塩溶液の塗布条件（たとえば塗布量，カリウム塩濃度，鋼素線の直径等）に応じて設定するのが好ましい。さらに鋼素線中のＫ含有量が0.0003〜0.0030質量％，Ｏ含有量が0.0020〜0.0080質量％となるように、焼鈍時間や焼鈍温度を設定するのが好ましい。
このようにして焼鈍を施した鋼素線は、酸洗した後で、その表面にCuめっきを施すのが好ましい。Cuめっき層の厚さは 0.5μｍ以上とするのが好ましい。
【００３２】
すなわち大電流で連続溶接を行なう場合は、給電不良により溶接ワイヤの送給が阻害されやすい。これに対して、Cuめっき層の厚さを 0.5μｍ以上とすることによって、給電不良に起因する溶接ワイヤの送給の不安定化を防止できる。より好ましくは 0.8μｍ以上である。このようにCuめっきを厚目付とすることによって、給電チップの損耗を低減する効果も得られる。
【００３３】
さらに、鋼素線の実表面積比Ｓが0.01〜3.00％の範囲内を満足することが好ましい。実表面積比Ｓは下記の (3)式で算出される値である。
Ｓ＝ 100×（Ｓ0 −Ｓa ）／Ｓa                       ・・・ (3)
Ｓ  ：実表面積比（％）
Ｓ0 ：実測表面積（mm2 ）
Ｓa ：理論表面積（mm2 ）
ここで表面積とは、後述する潤滑剤を塗布する前の状態の表面積を意味する。したがって、溶接ワイヤの素材である鋼素線の表面積を指す。ただし鋼素線にCuめっきを施した場合は、Cuめっき層を含めた鋼素線の表面積である。
【００３４】
さらに鋼素線の実測表面積Ｓ0 （mm2 ）とは、走査型電子顕微鏡（いわゆるＳＥＭ）による 400倍の観察面に鋼素線が占める面積を指す。また鋼素線の理論表面積Ｓa （mm2 ）とは、同様の観察面で鋼素線を円柱として計算した表面積を指す。
したがって鋼素線の実表面積比Ｓは、潤滑剤を塗布する前の鋼素線表面の凹凸の大きさを表わすことになる。つまり実表面積比Ｓが増大すると、凹凸が大きくなり、潤滑剤が付着する面積が増加することを意味している。逆に実表面積比Ｓが減少すると、潤滑剤が付着する面積が縮小することを意味している。溶接を行なう際に給電の安定化を図るためには、鋼素線の表面を平滑にする（すなわち実表面積比Ｓを小さくする）ことが好ましく、実表面積比Ｓを3.0 ％以下とすることが好ましい。一方、 実表面積比Ｓが0.01％未満では、鋼素線の表面に潤滑剤を塗布したときに、その付着量が不足しやすい。潤滑剤を過剰に塗布すると、鋼素線の表面に潤滑剤を付着させることは可能であるが、溶接を行なうにあたって送給ローラーでスリップするので送給が不安定になる。したがって、鋼素線の実表面積比Ｓは0.01〜3.0 ％の範囲内を満足することが好ましい。
【００３５】
このようにしてCuめっきを施した鋼素線を伸線、塗布する工程を利用して、表面に、MoＳ2 ：15〜70質量％，Ｋ化合物：２〜25質量％，伸線工程で発生する銅粉：70質量％以下からなる固形潤滑剤層を形成する。この固形潤滑剤層は、鋼素線10kgあたり 0.2〜1.0 ｇとする。
溶接電流 400Ａで１分以上の連続溶接を行なうと、給電チップは 500℃以上の温度になる。このような高温では、脂肪酸エステルや潤滑油は分解するので潤滑性を維持できない。そこで本発明者らは種々の潤滑剤を検討した結果、高温でも潤滑性を維持するものとして、MoＳ2 ，Ｋ化合物，銅粉が有効であることを見出した。ただしMoＳ2 ：15〜70質量％，Ｋ化合物：２〜25質量％，伸線工程で発生する銅粉：70質量％以下の範囲内を満足する必要がある。この範囲を外れると、大入熱かつ高パス間温度でガスシールドアーク溶接を行なうにあたって、潤滑性を維持できず、溶接ワイヤの送給速度が著しく変動するので送給が不安定になる。
【００３６】
なおMoＳ2 の含有量は、好ましくは15〜50質量％である。さらにグラファイトを５〜20質量％含有すると、高温の給電チップでの潤滑性が向上するので一層好ましい。
またＫ化合物としてステアリン酸カリウムを使用すると、高温の潤滑性が向上するので好ましい。
【００３７】
一方、 Cuめっき後の伸線工程で発生する銅粉は、コンジットチューブでの摩擦を低減する効果がある。固形潤滑剤層の銅粉量が70質量％を超えると、溶接を行なう際に給電チップで焼き付きが発生して、瞬間的に溶接ワイヤの送給が停止する。その結果、アークが不安定になる。したがって、固形潤滑剤層中の銅粉の含有量は70質量％以下に限定した。なお、固形潤滑剤層中の銅粉が５質量％未満では、溶接ワイヤを送給する際の抵抗を十分に軽減できないので、銅粉の含有量を５質量％以上とするのが好ましい。
【００３８】
Ｋは、前記した通り、アークを安定化し、溶接ワイヤの送給を安定化する働きがある。Ｋ化合物としては、ステアリン酸カリウムが好ましい。固形潤滑剤層中のＫ化合物が２質量％未満では、アーク安定化による溶接ワイヤ送給の安定化の効果がなく、70質量％を超えて添加すると、固形潤滑剤による送給性向上の効果がなくなる。したがって、固形潤滑剤層中のＫ化合物の含有量は２〜70質量％とした。
【００３９】
また、固形潤滑剤の付着量が鋼素線10kgあたり 0.2ｇ未満では、溶接ワイヤを送給する際の抵抗を軽減する効果が得られない。一方、鋼素線10kgあたり 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されて溶接ワイヤの送給を阻害する。したがって、固形潤滑剤の付着量は鋼素線10kgあたり 0.2〜1.0 ｇの範囲内を満足する必要がある。
【００４０】
さらに、溶接を行なう際の溶接ワイヤの送給抵抗を軽減して、送給を安定化させるために、この固形潤滑剤層の表面に室温（25℃）で液体の脂肪酸エステルまたは潤滑油を塗布する。あるいは脂肪酸エステルと潤滑油との混合物を塗布しても良い。このようにして脂肪酸エステルおよび／または潤滑油からなる潤滑剤層を形成する。この潤滑剤層が鋼素線10kgあたり 0.2ｇ未満では、溶接ワイヤを送給する際の抵抗を軽減する効果が得られない。一方、鋼素線10kgあたり 1.8ｇを超えると、溶接を行なうにあたって溶接ワイヤが送給ローラーでスリップし、送給速度が著しく変動するので送給が不安定になる。したがって、潤滑剤層は鋼素線10kgあたり 0.2〜1.8 ｇの範囲内を満足する必要がある。
【００４１】
このようにして脂肪酸エステルおよび／または潤滑油を塗布して潤滑剤層を形成することによって、MoＳ2 による鋼素線の変色と劣化を防止する効果も得られる。
【００４２】
【実施例】
連続鋳造によって製造されたビレットを熱間圧延して、直径 5.5〜7.0mm の線材とした。次いで冷間圧延（すなわち伸線）によって直径 2.0〜2.8mm の鋼素線とした。
この鋼素線を、露点−２℃以下，酸素濃度 200体積ppm 以下，二酸化炭素濃度0.1体積％以下の窒素雰囲気中で焼鈍した。焼鈍温度は 750〜950 ℃とした。焼鈍の後、鋼素線に酸洗を施し、必要に応じて鋼素線の表面にCuめっきを施した。さらに冷間で伸線加工（湿式伸線）を施して、直径 1.4〜1.6mm の溶接ワイヤを製造した。この冷間の伸線加工には湿式伸線を用いたが、その一部にMoＳ2 ，ＢＮ，グラファイト，金属石鹸，あるいはＫ化合物からなる乾式伸線を加えることによって、高温潤滑性物質を溶接ワイヤの表面に付着させた。その高温潤滑性物質の付着量は、乾式伸線数，ダイススケジュール，ダイス形状を変更することによって調整した。
【００４３】
鋼素線の成分およびCuめっき層の厚さを表１，２に示す。なお表１，２中に示した鋼素線中のCu量は、Cuめっき層中のCuを含めた値である。さらに各鋼素線の表面に形成した固形潤滑剤層と潤滑剤層の成分を表３，４に示す。
【００４４】
【表１】
2004195543.tif 000004
【００４５】
【表２】
2004195543.tif 000005
【００４６】
【表３】
2004195543.tif 000006
【００４７】
【表４】
2004195543.tif 000007
【００４８】
これらの溶接ワイヤを使用して、表５に示す条件でガスシールドアーク溶接を行ない、溶接継手を作製した。開先形状は図１に示す通り、レ型開先（開先角度θ＝35°，ルートギャップＲ＝８mm）とし、鋼板１はＪＩＳ規格SM490Cの鋼板（厚さｔ＝32mm，幅Ｗ＝200mm ）を使用した。なお、シールドガスとして炭酸ガスを使用した。
【００４９】
【表５】
2004195543.tif 000008
【００５０】
このようにしてガスシールドアーク溶接を行ないながら、溶接ワイヤの送給性，スパッタの発生量，給電チップの損耗度を下記の要領で調査した。
(a) 溶接ワイヤの送給性
ガスシールドアーク溶接を行ないながら溶接ワイヤの送給抵抗をロードセルで測定し、その平均値が29.4Ｎ以下（＝３kgf 以下）を良（○），29.4Ｎ超え（＝３kgf 超え）〜53.9Ｎ以下（＝5.5kgf以下）を可（△），53.9Ｎ超え（＝5.5kgf超え）を不可（×）として評価した。
(b) スパッタの発生量
Cu製捕集容器内でガスシールドアーク溶接を行ないながら、飛散したスパッタを回収して重量を測定し、スパッタの発生量が溶接時間１分あたり 2.0ｇ以下を良（○）， 2.0ｇ超え〜 3.0ｇ以下を可（△）， 3.0ｇ超えを不可（×）として評価した。
(c) 給電チップの損耗度
ガスシールドアーク溶接が終了した後、使用した給電チップ先端の内径を測定し、その最大値と最小値を用いて下記の (4)式から算出される楕円化率が２％以下を良（○），２％超え〜５％以下を可（△），５％超えを不可（×）として評価した。
【００５１】
楕円化率（％）＝ 100×（Ｄmax −Ｄmin ）／Ｄmin     ・・・ (4)
Ｄmax ：給電チップ先端の最大内径（mm）
Ｄmin ：給電チップ先端の最小内径（mm）
このようにして評価した結果を表６，７に示す。
【００５２】
【表６】
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【００５３】
【表７】
2004195543.tif 000010
【００５４】
またガスシールドアーク溶接の終了後、得られた溶接継手の溶接金属から引張試験片（ＪＩＳ規格Z2201 に準拠したＡ１号試験片）とシャルピー衝撃試験片（ＪＩＳ規格Z2202 に準拠した２mmＶノッチ試験片）を採取し、それぞれ引張試験（室温）およびシャルピー衝撃試験（０℃）を行なった。こうして得られた引張強さ（MPa ）とシャルピー吸収エネルギー（Ｊ）を表８，９に示す。なお、溶接金属の強度については、引張強さが490MPa以上を良（○），490MPa未満を不可（×）として評価した。靭性については、０℃における吸収エネルギーが 100Ｊ以上を良（○）， 100Ｊ未満を不可（×）として評価した。
【００５５】
【表８】
2004195543.tif 000011
【００５６】
【表９】
2004195543.tif 000012
【００５７】
表６，７から明らかなように、溶接ワイヤの送給抵抗は、発明例が26.5〜53.9Ｎであったのに対して、比較例では35.3〜94.1Ｎであった。スパッタの発生量は、発明例が1.47〜3.10ｇ／分であったのに対して、比較例では2.02〜5.24ｇ／分であった。給電チップの楕円化率は、発明例が 1.7〜4.8 ％であったのに対して、比較例では 2.9〜8.5 ％であった。つまり発明例の溶接ワイヤは、その送給抵抗，スパッタの発生量，給電チップの楕円化率が、いずれも比較例に比べて優れており、溶接ワイヤの送給性に優れていることが確かめられた。
【００５８】
また表８，９から明らかなように、発明例の溶接ワイヤを用いて得られた溶接金属の引張強さは491MPa以上、溶接金属の０℃におけるシャルピー吸収エネルギーは 100〜130 Ｊであったのに対して、比較例では34〜65Ｊであった。つまり発明例の溶接ワイヤを用いて得られた溶接金属の強度および靭性は、比較例に比べて優れていることが確かめられた。
【００５９】
【発明の効果】
軟鋼， 490Ｎ／mm2 級高張力鋼あるいは 590Ｎ／mm2 級高張力鋼のガスシールドアーク溶接を大入熱かつ高パス間温度で行なう際に、本発明の溶接ワイヤを用いることによって、溶接ワイヤの優れた送給性が得られ、安定した溶接が可能となる。その結果、強度および靭性に優れた溶接金属を有する溶接継手を安定して得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】開先形状を示す断面図である。
【符号の説明】
１  鋼板
２  当て金
【図１】
2004195543.tif 000014