(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
フェライト系ステンレス鋼用ガスシールド溶接に用いるソリッドワイヤにおいて、
前記ソリッドワイヤが鋼合金製のワイヤ素線からなるものであって、
ワイヤ全質量に対し、Ｓｉ：０．６０〜１．５０質量％、Ｍｎ：０．４０〜２．００質量％、Ｓ：０．０１２〜０．１００質量％、Ｃｒ：１６．０〜２０．０質量％含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなり、前記不可避的不純物のうち、Ｃ：０．０７質量％以下、Ｐ：０．０２５質量％以下、Ｎｉ：０．３０質量％以下であり、かつ、下記式（１）
Ｘ＝０．３２Ｒ１ｅｑ−３．８６−Ｎｅｑ、  Ｘ≧０  ・・・（１）
（式中、Ｎｅｑ＝Ｎｉ質量％＋３０Ｃ質量％＋０．５Ｍｎ質量％、Ｒ１ｅｑ＝Ｃｒ質量％＋１．５Ｓｉ質量％である）
を満足することを特徴とするソリッドワイヤ。
【請求項２】
フェライト系ステンレス鋼用ガスシールド溶接に用いるソリッドワイヤにおいて、
前記ソリッドワイヤが鋼合金製のワイヤ素線の表面にＣｕメッキ層を設けたものであって、
ワイヤ全質量に対し、Ｓｉ：０．６０〜１．５０質量％、Ｍｎ：０．４０〜２．００質量％、Ｓ：０．０１２〜０．１００質量％、Ｃｒ：１６．０〜２０．０質量％含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなり、前記不可避的不純物のうち、Ｃ：０．０７質量％以下、Ｐ：０．０２５質量％以下、Ｎｉ：０．３０質量％以下であり、前記Ｃｕメッキ層がワイヤ全体組成としてＣｕ：０．１８質量％以下であり、かつ、下記式（１）
Ｘ＝０．３２Ｒ１ｅｑ−３．８６−Ｎｅｑ、  Ｘ≧０  ・・・（１）
（式中、Ｎｅｑ＝Ｎｉ質量％＋３０Ｃ質量％＋０．５Ｍｎ質量％、Ｒ１ｅｑ＝Ｃｒ質量％＋１．５Ｓｉ質量％である）
を満足することを特徴とするソリッドワイヤ。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のソリッドワイヤにおいて、更に、Ｎ：０．０５０質量％以下、Ｎｂ：１．００質量％以下、Ｖ：１．００質量％以下、Ａｌ：０．２５質量％以下、Ｔｉ：０．２５質量％以下、Ｍｏ：２．５０質量％以下のうち１種以上を含有し、かつ、下記式（２）
Ｘ＝０．３２Ｒ２ｅｑ−３．８６−Ｎｅｑ、  Ｘ≧０  ・・・（２）
（式中、Ｎｅｑ＝Ｎｉ質量％＋３０Ｃ質量％＋０．５Ｍｎ質量％、Ｒ２ｅｑ＝Ｃｒ質量％＋１．５Ｓｉ質量％＋０．５（Ｎｂ質量％＋Ｖ質量％）である）
を満足することを特徴とするソリッドワイヤ。
【請求項４】
前記Ｎが０．００４０〜０．０５０質量％、前記Ｎｂが０．０５〜１．００質量％、前記Ｖが０．０５〜１．００質量％、前記Ａｌが０．０５〜０．２５質量％、前記Ｔｉが０．０５〜０．２５質量％、前記Ｍｏが０．０５〜２．５０質量％であることを特徴とする請求項３に記載のソリッドワイヤ。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載のソリッドワイヤにおいて、
更に、Ｋ、Ｎａ、Ｌｉの１種以上を合計３０ｐｐｍ以下含有することを特徴とするソリッドワイヤ。
【請求項６】
前記Ｋ、Ｎａ、Ｌｉの１種以上の合計が０．５〜３０ｐｐｍであることを特徴とする請求項５に記載のソリッドワイヤ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フェライト系ステンレス鋼用ガスシールド溶接に用いられるソリッドワイヤに係り、特に、自動車等の排気系部品に使われるフェライト系ステンレス鋼のアーク溶接に用いられる耐溶落ち性に優れたソリッドワイヤに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、自動車のエンジンから排出される高温のガスを誘導するエキゾーストマニホールドやマフラといった排気系部品には、高温での耐酸化性を重視して、ＳＵＳ４３０、ＳＵＳ４０９、ＳＵＳ４１０Ｌ、ＳＵＳ４４４等のフェライト系ステンレス鋼が多く使われている。これらのフェライト系ステンレス鋼には、軽量化のため、その板厚が薄いもので１．０ｍｍ未満のものや、０．５ｍｍ程度まで極薄のものもある。
これらのフェライト系ステンレス鋼に使用する溶接ワイヤとしては、一般的には、１７〜１９質量％程度のＣｒを添加し、溶接金属がフェライト単相を呈するようにＣ、Ｓｉ、Ｍｎを調整したソリッドワイヤまたはメタル系フラックス入りワイヤが多く実用化されている。また、高温割れを防止すべく、結晶粒微細化のためにＮｂを適量添加したものも実用化されている。
【０００３】
具体的には、耐割れ性や高温強度の改善を目的として、Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｃｒの基本元素の他に、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｃａ、Ｍｏ等を含有させたソリッドワイヤが提案されており（例えば、特許文献１）、また、延性、靭性を改善する目的で、Ｍｇを添加したワイヤが提案されている（例えば、特許文献２）。
【０００４】
一方、フラックス入りワイヤとしては、高い入熱で割れを防止すべく、Ｍｏ、Ｎｂ、Ａｌを添加したワイヤや（例えば、特許文献３）、耐溶接割れ性を改善する目的でＮｂ、Ａｌ、Ｔｉ、アルカリ金属炭酸塩、アルカリ土類金属炭酸塩等を添加したワイヤが提案されている（例えば、特許文献４）。また、スラグ剥離性、耐割れ性、靭性の改善を目的としたＣｒ系ステンレス鋼溶接用フラックス入りワイヤが提案されている（例えば、特許文献５）。さらに、耐溶落ち性に着目し、溶接作業性の向上を図ったフラックス入りワイヤが提案されている（例えば、特許文献６、７）。
【特許文献１】特開２００２−３５９８８号公報（段落００１１〜００２８）
【特許文献２】特開平９−２２５６８０号公報（段落０００６〜００２０）
【特許文献３】特開平６−６９１号公報（段落０００８、００１３〜００２２）
【特許文献４】特開２００４−３５８５５２号公報（段落００１４〜００３４）
【特許文献５】特開平３−４２１９５号公報（第２頁右上欄７行目〜１３行目）
【特許文献６】特公平５−３０５５７号公報（第２頁右欄３３行目〜第４頁右欄３０行目）
【特許文献７】特開２００１−２９３５９６号公報（段落０００７、０００９〜００３０）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来より使用されているステンレス鋼用ワイヤでは、以下に示す問題があった。
自動車の排気系部品等に使用されるＳＵＳ鋼板は、その薄さによって、アーク溶接時に溶落ちが発生しやすいため、その改善が望まれていることから、使用するワイヤにおいても、耐溶落ち性が必要とされている。
そこで、耐溶落ち性に優れたＴＩＧ（Ｔｕｎｇｓｔｅｎ  Ｉｎｅｒｔ  Ｇａｓ）溶接法やプラズマ溶接法が用いられているが、これらの溶接法では、能率が悪くコストも高いという問題がある。そのため、溶接能率とコストに優れる消耗電極式ガスシールドアーク溶接法、いわゆるＭＡＧ（Ｍｅｔａｌ  Ａｃｔｉｖｅ  Ｇａｓ）溶接法やＭＩＧ（Ｍｅｔａｌ  Ｉｎｅｒｔ  Ｇａｓ）溶接法での耐溶落ち性改善が望まれていた。
【０００６】
しかし、特許文献１〜４に記載のワイヤは、フェライト系ステンレス鋼での耐溶落ち性の改善に着目したものではないため、これらのワイヤでは、耐溶落ち性の向上を図ることができないという問題があった。
また、特許文献５のフラックス入りワイヤは、スラグが大量に発生するタイプであり、溶接後にスラグ除去工程が組まれない自動車分野では適用することはできないという問題があった。
【０００７】
特許文献６、７に記載のフラックス入りワイヤは、ステンレス鋼用ソリッドワイヤでの耐溶落ち性の改善に着目し、主にスラグ造宰剤やフラックスの添加量を制限することで溶接作業性を向上させることを目的としている。しかし、これらのフラックス入りワイヤは、ソリッドワイヤに比べれば耐溶落ち性は改善しているものの、フラックス入りワイヤは、ソリッドワイヤに比べコストが高いという問題があった。また、ロボットでの連続運転の際、パックワイヤ同士のワイヤ終端と始端を抵抗溶接して、パックを取り替えずに連続運転させるためには、フラックス入りワイヤでは溶接が困難であることから、ロボットでの連続運転性を重視し、ソリッドワイヤの使用を前提とした耐溶落ち性の改善要望も未だ多い。
【０００８】
本発明はこれらの状況を鑑みて開発した技術であり、極薄鋼板での耐溶落ち性に優れ、不良を発生し難いフェライト系ステンレス鋼用ガスシールド溶接に用いるソリッドワイヤ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】
【０００９】
前記課題を解決するため、請求項１に係るソリッドワイヤは、フェライト系ステンレス鋼用ガスシールド溶接に用いるソリッドワイヤにおいて、前記ソリッドワイヤが鋼合金製のワイヤ素線からなるものであって、ワイヤ全質量に対し、Ｓｉ：０．６０〜１．５０質量％、Ｍｎ：０．４０〜２．００質量％、Ｓ：０．０１２〜０．１００質量％、Ｃｒ：１６．０〜２０．０質量％含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなり、前記不可避的不純物のうち、Ｃ：０．０７質量％以下、Ｐ：０．０２５質量％以下、Ｎｉ：０．３０質量％以下であり、かつ、下記式（１）
Ｘ＝０．３２Ｒ１ｅｑ−３．８６−Ｎｅｑ、  Ｘ≧０  ・・・（１）
（式中、Ｎｅｑ＝Ｎｉ質量％＋３０Ｃ質量％＋０．５Ｍｎ質量％、Ｒ１ｅｑ＝Ｃｒ質量％＋１．５Ｓｉ質量％である）
を満足することを特徴とする。
【００１０】
このような構成によれば、Ｓｉ、Ｍｎを所定量含有することで、ワイヤ自身の電気抵抗が高まり、チップ／ワイヤ通電点(主にチップ先端)からアーク発生点までのいわゆる突出し部分および先端に形成される溶滴自体の抵抗発熱が高まることで温度が上昇し、アーク熱による溶融が低減することにより溶接入熱が減少する。
また、Ｓを所定量含有することで、アーク直下から溶接線後方に形成される溶融池の粘性、表面張力が低下し、アーク力＋表面張力による溶融池の押し上げが小さくなることで、溶融池自体の重力が勝り、溶融池がアーク直下に落ち込みやすくなる。これにより、アーク直下での溶融池の深さが大きくなり、溶込み深さが低減する。
これらの作用により、耐溶落ち性が向上する。
その他、所定の元素を所定量含有することで、耐溶落ち性、耐高温酸化性、耐割れ性等が向上する。
【００１１】
請求項２に係るソリッドワイヤは、フェライト系ステンレス鋼用ガスシールド溶接に用いるソリッドワイヤにおいて、前記ソリッドワイヤが鋼合金製のワイヤ素線の表面にＣｕメッキ層を設けたものであって、ワイヤ全質量に対し、Ｓｉ：０．６０〜１．５０質量％、Ｍｎ：０．４０〜２．００質量％、Ｓ：０．０１２〜０．１００質量％、Ｃｒ：１６．０〜２０．０質量％含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなり、前記不可避的不純物のうち、Ｃ：０．０７質量％以下、Ｐ：０．０２５質量％以下、Ｎｉ：０．３０質量％以下であり、前記Ｃｕメッキ層がワイヤ全体組成としてＣｕ：０．１８質量％以下であり、かつ、下記式（１）
Ｘ＝０．３２Ｒ１ｅｑ−３．８６−Ｎｅｑ、  Ｘ≧０  ・・・（１）
（式中、Ｎｅｑ＝Ｎｉ質量％＋３０Ｃ質量％＋０．５Ｍｎ質量％、Ｒ１ｅｑ＝Ｃｒ質量％＋１．５Ｓｉ質量％である）
を満足することを特徴とする。
【００１２】
このような構成によれば、ワイヤ素線の表面にＣｕメッキ層を設けることで、チップ磨耗が抑制され、また、耐錆性、製造時の伸線性等が向上する。
【００１３】
請求項３に係るソリッドワイヤは、前記記載のソリッドワイヤにおいて、更に、Ｎ：０．０５０質量％以下、Ｎｂ：１．００質量％以下、Ｖ：１．００質量％以下、Ａｌ：０．２５質量％以下、Ｔｉ：０．２５質量％以下、Ｍｏ：２．５０質量％以下のうち１種以上を含有し、かつ、下記式（２）
Ｘ＝０．３２Ｒ２ｅｑ−３．８６−Ｎｅｑ、  Ｘ≧０  ・・・（２）
（式中、Ｎｅｑ＝Ｎｉ質量％＋３０Ｃ質量％＋０．５Ｍｎ質量％、Ｒ２ｅｑ＝Ｃｒ質量％＋１．５Ｓｉ質量％＋０．５（Ｎｂ質量％＋Ｖ質量％）である）
を満足することを特徴とする。
【００１４】
このような構成によれば、さらに所定の元素を所定量含有することにより、耐割れ性、耐腐食性・耐酸化性等がさらに向上する。
【００１５】
請求項４に係るソリッドワイヤは、前記Ｎが０．００４０〜０．０５０質量％、前記Ｎｂが０．０５〜１．００質量％、前記Ｖが０．０５〜１．００質量％、前記Ａｌが０．０５〜０．２５質量％、前記Ｔｉが０．０５〜０．２５質量％、前記Ｍｏが０．０５〜２．５０質量％であることを特徴とする。
【００１６】
このような構成によれば、所定の元素の含有量の範囲をさらに規定することで、耐割れ性、耐腐食性・耐酸化性等がさらに向上する。
【００１７】
請求項５に係るソリッドワイヤは、前記記載のソリッドワイヤにおいて、更に、Ｋ、Ｎａ、Ｌｉの１種以上を合計３０ｐｐｍ以下含有することを特徴とする。
【００１８】
このような構成によれば、Ｋ、Ｎａ、Ｌｉを所定量含有することで、アーク安定性が向上し、耐溶落ち性がさらに向上する。
【００１９】
請求項６に係るソリッドワイヤは、前記Ｋ、Ｎａ、Ｌｉの１種以上の合計が０．５〜３０ｐｐｍであることを特徴とする。
【００２０】
このような構成によれば、Ｋ、Ｎａ、Ｌｉの含有量の範囲をさらに規定することで、アーク安定性が向上し、耐溶落ち性がさらに向上する。
【発明の効果】
【００２１】
本発明に係るソリッドワイヤによれば、ワイヤの諸成分を適正範囲に規定することにより、耐高温酸化性に加え、耐溶落ち性が極めて良好となると共に、金属組織状態、耐割れ性、アーク安定性、曲げ性能（延性）等も良好となる。そのため、自動車の軽量化を図るために、排気系部品の板厚を薄くしても、当該ワイヤの適用によって、溶落ち不良が低減し、溶接工程における生産性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
本発明は、ソリッドワイヤの成分を所定範囲に規定することを特徴とするフェライト系ステンレス鋼用ガスシールド溶接に用いるソリッドワイヤである。
前記ソリッドワイヤは、鋼合金製のワイヤ素線からなるものであり、所定量のＳｉ、Ｍｎ、Ｓ、Ｃｒを含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなり、不可避的不純物として、Ｃ、Ｐ、Ｎｉを所定量以下に抑制したものである。
また、このワイヤ素線の表面に、Ｃｕメッキ層を設けてもよい。
【００２３】
まず、図を参照して、従来のワイヤを用いた場合および本発明に係るワイヤを用いた場合のアーク溶接について説明する。
図１は、アーク溶接の様子を模式的に示した模式図であり、（ａ）は、従来のワイヤを用いた場合を示す模式図、（ｂ）は、本発明に係るワイヤを用いた場合を示す模式図である。
【００２４】
図１（ａ）に示すように、従来のワイヤ３１を用いたアーク溶接では、溶融池６の粘性、表面張力が大きいため、アーク力＋表面張力による溶融池６の押し上げＰ１が、重力Ｐ２に対して大きく、よって、溶融池６自体の重力Ｐ２による降下が小さい。また、アーク直下での溶融池６の深さＬ１が小さく、溶込み深さＬ２が大きい。
また、チップ２／ワイヤ３１通電点(主にチップ２先端)からアーク５の発生点までのいわゆる突出し部分Ａおよび先端に形成される溶滴４自体の抵抗発熱が低い。
【００２５】
そこで、本発明者らは、図１（ｂ）に示すように、（１）ワイヤ３自身の電気抵抗を高めることにより、突出し部分Ａおよび溶滴４自体の抵抗発熱を高めて温度を上昇させ、アーク熱による溶融を低減することにより溶接入熱を減らす、（２）アーク５直下から溶接線後方に形成される溶融池６の粘性、表面張力を低下させ、Ｐ１が小さくなることで、Ｐ２が勝り、溶融池６をアーク直下に落とし込ませる。これにより、アーク直下での溶融池６の深さＬ１を大きくし、アーク力の作用を防御させることで、溶込み深さＬ２を低減させる、という（１）（２）の２つの手段を組み合わせることで、極薄板の耐溶落ち性を改善することに成功した。
【００２６】
ちなみに、ソリッドワイヤよりもフラックス入りワイヤのほうが一般的に耐溶落ち性に優れるが、その理由は、形状的にワイヤ３自身の電気抵抗が高まることと、熱容量が小さくなるからである。本発明では、組成的にワイヤ３自身の電気抵抗のみならず、溶滴４の電気抵抗をも高め、かつ溶融池６の粘性と表面張力の調整によってアーク力の鋼材（母材）１への影響力を緩和させることを手段としている。
具体的には（１）の電気抵抗増大にはＳｉ、Ｍｎ、必要に応じてＮｂ、Ｖの増大を、（２）の溶融池の表面張力と粘性の低下にはＳの増大を図ることで達成した。
以下、ワイヤの成分の限定理由について説明する。
【００２７】
＜Ｓｉ：０．６０〜１．５０質量％＞
Ｓｉは脱酸反応に必要で、かつ突出し部分と溶滴の電気抵抗上昇に効果的である。耐溶落ち性向上に対して最低０．６０質量％が必要であるため、Ｓｉの含有量は、０．６０質量％以上、好ましくは０．８０質量％以上とする。一方、１．５０質量％を超えると溶滴が大粒化し、スパッタが増加すると共に、延性が低下する。したがって、Ｓｉの含有量は、１．５０質量％以下、好ましくは１．３０質量％以下とする。
【００２８】
＜Ｍｎ：０．４０〜２．００質量％＞
Ｍｎもまた脱酸反応に必要な元素であり、かつ突出し部分と溶滴の電気抵抗上昇に効果的である。しかし、マルテンサイトを生成しやすくする元素のため、通常は０．４０質量％未満に抑えられているのが一般的である。本発明ではＣ含有量の低減、Ｓｉ含有量の増加等によるフェライト相の安定化を図ることによりマルテンサイト生成を抑制しつつ、Ｍｎ含有量の増大を図っている。０．４０質量％以上で耐溶落ち性向上に有効であるため、Ｍｎの含有量は０．４０質量％以上、好ましくは０．７５質量％以上、さらに好ましくは、１．００質量％以上とする。一方、２．００質量％を超えると溶滴が大粒化し、スパッタが増加すると共に、延性が低下する。したがって、Ｍｎの含有量は、２．００質量％以下とする。
【００２９】
＜Ｓ：０．０１２〜０．１００質量％以下＞
Ｓは溶融池の粘性と表面張力を低下させる効果がある。それによってアーク後方からアーク直下に溶湯が流れ込み、深い溶融池を形成する。これによって溶込み深さが低減され、耐溶落ち性が向上する。この溶湯の流れ込みによる耐溶落ち性向上の効果を得るには、最低０．０１２質量％の含有が必要である。したがって、Ｓの含有量は、０．０１２質量％以上、好ましくは０．０１６質量％以上、より好ましくは０．０２５質量％以上とする。さらに、０．０５０質量％以上とすると、より効果的である。一方、０．１００質量％を超えると耐高温割れ性が発生し、また、延性が低下するため、Ｓの含有量は、０．１００質量％以下とする。
【００３０】
＜Ｃｒ：１６．０〜２０．０質量％＞
Ｃｒはステンレス鋼用としての耐食性や耐酸化性を得るために必須な元素である。ＳＵＳ４３０等の排気系部品に使われる鋼材と同等の耐食性・耐酸化性とするためにはＣｒ含有量も同等であることが好ましい。１６．０質量％以上であれば耐食性・耐酸化性に問題は無いため、Ｃｒの含有量は、１６．０質量％以上とする。一方２０．０質量％を超えると高コスト化し、スパッタが増加すると共に、延性が低下するため、Ｃｒの含有量は、２０．０質量％以下とする。
【００３１】
以下、不可避的不純物として含まれる元素であるＣ、Ｐ、Ｎｉの含有量を制限した理由について説明する。これらの不可避的不純物は含有しないこと（すなわち、０質量％）が好ましいが、本発明の効果を妨げない範囲においてこれらを含有することは許容され、本発明においては以下に示す含有量以下であれば問題なく使用することができる。
【００３２】
＜Ｃ：０．０７質量％以下＞
Ｃは耐食性・耐酸化性を低下させ、マルテンサイトを生成させやすくし、また、延性の低下や、割れを発生しやすくするため、極力少ない方が好ましい。上限としては０．０７質量％まで許容可能である。好ましくは０．０３質量％以下である。下限は設けないが、溶製が困難となるため、現実的には０．００１質量％程度が工業的に下限となる。
【００３３】
＜Ｐ：０．０２５質量％以下＞
Ｐは耐割れ性を劣化させる元素のため、極力低減する。上限としては０．０２５質量％までであれば実用上問題ないため、これを上限とする。なお、Ｐは少ないほうが好ましいため、下限は設定しないが０質量％でもよい。
【００３４】
＜Ｎｉ：０．３０質量％以下＞
Ｎｉはフェライト系ステンレス鋼には不要な元素である。Ｎｉが多いほどフェライト層が不安定化し耐高温酸化性が低下するので、Ｎｉの含有量は少ない方が好ましい。工業的に０．３０質量％以下に抑制してあれば問題ないので、Ｎｉの含有量は０．３０質量％以下とする。なお、Ｎｉは少ないほうが好ましいため、下限は設定しないが０質量％でもよい。
【００３５】
不可避的不純物として、Ｃ、Ｐ、Ｎｉの他、例えば、Ｏ、Ｚｒ等を含有することが考えられるが、本発明の効果を妨げない範囲においてこれらを含有することは許容され、これらの含有量は、それぞれ０．０５０質量％以下が好ましい。
【００３６】
＜Ｘ＝０．３２Ｒ１ｅｑ−３．８６−Ｎｅｑ、  Ｘ≧０＞
（式中、Ｎｅｑ＝Ｎｉ質量％＋３０Ｃ質量％＋０．５Ｍｎ質量％、Ｒ１ｅｑ＝Ｃｒ質量％＋１．５Ｓｉ質量％である）
ここで、ＮｅｑはＮｉ当量を表し、Ｒ１ｅｑはＣｒ当量を表す。Ｘ≧０の時に形成される溶接金属はフェライト層となる。逆にＸ＜０の場合はマルテンサイト層が析出し、耐腐食性・耐酸化性の低下、熱サイクルに対する疲労性能低下、延性の低下が発生するのでＸ≧０を必須とする。
【００３７】
本発明に係るソリッドワイヤにおいては、ワイヤ素線の表面にＣｕメッキ層を設けてもよい。
＜メッキ層のＣｕ：０．１８質量％以下＞
チップ磨耗の抑制、耐錆性の向上、製造時の伸線性の向上といった目的でＣｕメッキを施しても良いが、ワイヤ通電点の電気抵抗を低下させ、ワイヤの発熱効果が低下して耐溶落ち性が低下しやすい。したがって、Ｃｕメッキを施す場合、０．１８質量％以下であれば許容範囲であるため、メッキ層のＣｕ含有量は、０．１８質量％以下とする。
【００３８】
本発明に係るソリッドワイヤは、前記成分に加えて、更に、Ｎ、Ｎｂ、Ｖ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｍｏのうち１種以上を含有することが好ましい。以下、これらの限定理由について説明する。
【００３９】
＜Ｎ：０．０５０質量％以下＞
Ｎは無添加でも問題ないが、少量の添加で焼入れ性を高め、結晶粒を微細化して耐高温割れ性を向上させる。しかし、０．０５０質量％を超えるとブローホールが発生し、また、延性が低下するため、Ｎの含有量は、０．０５０質量％以下とする。また、この効果は０．００４０質量％以上で顕著となるため、Ｎの含有量は、０．００４０質量％以上とするのが好ましい。
【００４０】
＜Ｎｂ:１．００質量％以下、Ｖ:１．００質量％以下＞
Ｎｂ、Ｖは無添加でも問題ないが、添加することによりフェライトを安定化し、耐割れ性を向上させると共に、耐腐食性・耐酸化性も向上させることが出来る。しかし、それぞれ１．００質量％を超えると延性が低下するので、Ｎｂ、Ｖの含有量は、それぞれ１．００質量％以下とする。また、この効果はそれぞれ０．０５質量％以上で顕著となるため、Ｎｂ、Ｖの含有量は、それぞれ０．０５質量％以上とするのが好ましい。
【００４１】
なお、Ｎｂ、Ｖを含む場合には、「Ｘ＝０．３２Ｒ２ｅｑ−３．８６−Ｎｅｑ、  Ｘ≧０」
（式中、Ｎｅｑ＝Ｎｉ質量％＋３０Ｃ質量％＋０．５Ｍｎ質量％、Ｒ２ｅｑ＝Ｃｒ質量％＋１．５Ｓｉ質量％＋０．５（Ｎｂ質量％＋Ｖ質量％））である。
ここで、ＮｅｑはＮｉ当量を表し、Ｒ２ｅｑはＣｒ当量を表す。Ｘ≧０の時に形成される溶接金属はフェライト層となる。逆にＸ＜０の場合はマルテンサイト層が析出し、耐腐食性・耐酸化性の低下、熱サイクルに対する疲労性能低下、延性の低下が発生するのでＸ≧０を必須とする。
【００４２】
＜Ａｌ:０．２５質量％以下、Ｔｉ:０．２５質量％以下＞
Ａｌ、Ｔｉは無添加でも問題ないが、Ｎｂ、Ｖと同様に添加することにより結晶粒を微細化し、耐割れ性を向上させると共に、耐腐食性・耐酸化性も向上させることが出来る。しかし、それぞれ０．２５質量％を超えると延性が低下すると共に、スラグが多く発生して塗装性を低下させるので、Ａｌ、Ｔｉの含有量は、それぞれ０．２５質量％以下とする。また、この効果はそれぞれ０．０５質量％以上で顕著となるため、Ａｌ、Ｔｉの含有量は、それぞれ０．０５質量％以上とするのが好ましい。
【００４３】
＜Ｍｏ:２．５０質量％以下＞
Ｍｏは無添加でも問題ないが、添加することにより結晶粒を微細化し、耐割れ性を向上させると共に、耐腐食性・耐酸化性も向上させることが出来る。特に、鋼板がＭｏを必須添加とするＳＵＳ４４４等に適用する場合は、溶接金属にも必須となるため、この場合は、同程度添加させる。しかし、２．５０質量％を超えると延性が低下するので、Ｍｏの含有量は、２．５０質量％以下とする。また、この効果は０．０５質量％以上で顕著となるため、Ｍｏの含有量は、０．０５質量％以上とするのが好ましい。
【００４４】
更に、本発明に係るソリッドワイヤは、前記成分に加えて、Ｋ、Ｎａ、Ｌｉの１種以上を合計３０ｐｐｍ以下含有することが好ましい。以下、これらの限定理由について説明する。
【００４５】
＜Ｋ、Ｎａ、Ｌｉ合計：３０ｐｐｍ以下＞
Ｋ、Ｎａ、Ｌｉは無添加でも問題ないが、Ａｒ＋酸化性ガス（Ｏ２、ＣＯ２）を用いた溶接においてアーク安定剤として働く。これらの元素が溶滴表面付近にあると電子放出が容易となり、アーク安定化に有効である。アーク不安定時には、アーク長が変化し、アーク力も変動するが、これによって耐溶落ち性が劣化するので、アークはできるだけ安定であることが好ましい。ソリッドワイヤの場合、３０ｐｐｍを超えて塗布あるいは含有させると、アーク安定効果が飽和し、逆にワイヤ表面の潤滑が損なわれて送給性が低下する。送給性が損なわれた場合、アーク長変動によって耐溶落ち性も低下するので、Ｋ、Ｎａ、Ｌｉの合計は、３０ｐｐｍ以下とする。また、アーク安定剤を塗布あるいは含有させると耐溶落ち性向上に有効となるが、その効果は０．５ｐｐｍ以上で顕著であるため、Ｋ、Ｎａ、Ｌｉの合計は、０．５ｐｐｍ以上とするのが好ましい。
【００４６】
なお、これらは溶製で添加することが困難である。したがって、ワイヤ表面への塗布等の手段によって表面近傍に存在させる。塗布の方法としては、（１）伸線工程中に炭酸カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸リチウム等のＫ、Ｎａ、Ｌｉ入り伸線潤滑剤を使い、表面残留させる、（２）Ｋ、Ｎａ、Ｌｉを含む溶液に浸漬させた後で焼鈍し、ワイヤ表面の粒界あるいは粒内に拡散させる、（３）青酸カリ、青酸ナトリウム溶液を用いて銅メッキを施す、（４）Ｋ、Ｎａ、Ｌｉイオンを含む油を送給潤滑油として塗布する、等の方法が用いられる。
【実施例】
【００４７】
次に、本発明に係るソリッドワイヤについて、本発明の要件を満たす実施例と本発明の要件を満たさない比較例とを比較して具体的に説明する。
先ず、１．２mmφのソリッドワイヤを試作した。ワイヤの成分組成、使用した鋼板（試験板）を表１、２に示す。なお、表１、２において、成分を含有していないものについては「−」で示し、表２において、本発明の構成を満たさないものについては、数値に下線を引いて示す。なお、表１、２において、Ｓｏｌｉｄは、ソリッドワイヤのことである。
【００４８】
【表１】
0004806300.tif 000002
【００４９】
【表２】
0004806300.tif 000003
【００５０】
次に、ワイヤについて、以下に示す、耐溶落ち性、耐高温酸化性、金属組織状態、耐割れ性、アーク安定性、曲げ性能の試験と共に、Ｘ線透過試験により、耐ブローホール性、ワイヤ送給性、スラグ発生量等の官能評価を行った。
【００５１】
＜耐溶落ち性＞
耐溶落ち性については、ＳＵＳ４３０または一部ＳＵＳ４４４の２．０ｍｍ厚さのステンレス鋼板を用いて、開先無し、ルートギャップなしの下向Ｉ型突合せを速度８０ｃｍ／ｍｉｎで行った。シールドガスはＡｒ９８体積％＋Ｏ２２体積％、溶接機は定電圧インバータ制御機(パルス無し)である。ワイヤ送給速度を変化させて、溶落ちが発生しない限界の最大溶着量を限界溶着量として求めた。限界溶着量が大きい方が耐溶落ち性に優れていると評価した。３６ｇ／ｍｉｎ以上を良好、それ未満は不合格とした。
【００５２】
＜耐高温酸化性＞
耐高温酸化性については、ＪＩＳ  Ｚ３３２１に従い全溶着金属試験を行い、その溶接金属中央から厚さ１．５ｍｍ、幅１０ｍｍ、長さ４０ｍｍの酸化試験片を採取し、大気中で９００℃×２００時間保持して試験前後の重量を測定した。その酸化増量が少ない方が耐高温酸化性に優れていると判断した。５ｇ／ｍ２以下を良好、それを超えたものは不合格とした。
【００５３】
＜金属組織状態＞
金属組織状態については、溶接金属のミクロ組織観察により、フェライト単相となっているものを合格、マルテンサイト相が析出しているものはフェライト系マルテンサイト鋼用として不適切と判断した。
【００５４】
＜耐割れ性＞
ＪＩＳ  Ｚ３１５５「Ｃ型冶具拘束突合せ溶接割れ試験方法」に従い、溶接条件を耐溶落ち性の限界溶着量を求めた時の電流、電圧、溶接速度にて行った。割れが生じたものは不合格、生じないものを合格とした。
【００５５】
＜アーク安定性＞
アーク安定性については、耐溶落ち性の試験の際に官能にて安定性を評価した。溶滴移行が安定でスパッタが少ない場合やワイヤ送給性が良く、アーク長が乱れない場合は良好とした。溶滴移行が不安定でスパッタが多い場合やワイヤ送給性が悪く、アーク長が乱れる場合は不合格（×）とした。
【００５６】
＜曲げ性能（延性）＞
曲げ性能については、全溶着金属試験の継手から板厚の表側５ｍｍをスライスして切り出し、ＪＩＳ  Ｚ３１２２「突合せ溶接継手の曲げ試験方法」に従って表曲げ試験を行った。Ｒ１０ｍｍで１８０°曲げを行い、割れの有無を確認した。無欠陥を延性良好として合格、割れが生じたものは不合格（×）とした。
【００５７】
＜その他＞
Ｘ線透過試験にて溶接金属にブローホールが発見された場合、ワイヤ送給性が悪い場合、スラグ量が多く塗装性劣化の懸念が高い場合等を記し、不合格とした。
これらの結果を表３、４に示す。なお、表４において、耐溶落ち性および耐高温酸化性が不合格のものについては、数値に下線を引いて示す。
【００５８】
【表３】
0004806300.tif 000004
【００５９】
【表４】
0004806300.tif 000005
【００６０】
表３に示すように、実施例Ｎｏ．１〜２０は、全てのワイヤ成分が本発明の範囲を満足しているため、耐溶落ち性、耐高温酸化性、金属組織状態、耐割れ性、アーク安定性、曲げ性能（延性）、ワイヤ送給性等すべてが優れている。
【００６１】
一方、表４に示すように、Ｎｏ．２１はＣの含有量が上限を超えるため、マルテンサイトが生成し、かつ割れが生じた。曲げ試験でも割れが生じ、また、耐高温酸化性も劣っていた。Ｎｏ．２２はＳｉの含有量が下限未満のため、突出し部分と溶滴の電気抵抗が不足し、耐溶落ち性が向上しなかった。Ｎｏ．２３はＳｉの含有量が上限を超えるため、溶滴が大きくなりスパッタが過剰となった。また、延性も低下し、曲げ試験で割れが生じた。Ｎｏ．２４はＭｎの含有量が下限未満のため、突出し部分と溶滴の電気抵抗が不足し、耐溶落ち性が向上しなかった。
【００６２】
Ｎｏ．２５はＭｎの含有量が上限を超えるため、溶滴が大きくなりスパッタが過剰となった。また、延性も低下し、曲げ試験で割れが生じた。Ｎｏ．２６はＰの含有量が上限を超えるため、高温割れが生じた。Ｎｏ．２７はＳの含有量が下限未満のため、溶融池の粘性が低下せず、アーク直下の溶融池の深さが過少となり耐溶落ち性が向上しなかった。Ｎｏ．２８はＳの含有量が上限を超えるため、高温割れが生じた。また、延性が低下し、曲げ試験で割れが生じた。
【００６３】
Ｎｏ．２９はＣｒの含有量が下限未満のため、耐高温酸化性が低かった。Ｎｏ．３０はＣｒの含有量が上限を超えるため、溶滴の粘性が過剰となり、スパッタが増加した。また、延性が低下し、曲げ試験で割れが生じた。Ｎｏ．３１はＮｉの含有量が上限を超えるため、耐高温酸化性が低かった。Ｎｏ．３２はＮの含有量が上限を超えるため、溶接中にブローホール欠陥が生じた。また、脆化により延性も低下し、曲げ試験で割れが生じた。Ｎｏ．３３はワイヤにＣｕメッキが施されているが、そのメッキのＣｕ含有量が上限を超えるため、通電点での電気抵抗が不足し、耐溶落ち性が向上しなかった。
【００６４】
Ｎｏ．３４、３５、３６は各元素個々の含有量は問題ないが、パラメータＸが０未満となっており、溶接金属がフェライト単相になっていないものである。マルテンサイト相が析出しているため、延性が低下し曲げ試験で割れが生じた。また、耐高温酸化性も劣っていた。Ｎｏ．３７、３８はそれぞれＮｂ、Ｖの含有量が上限を超えるため、延性が低下し、曲げ試験で割れが生じた。Ｎｏ．３９、４０はそれぞれＡｌ、Ｔｉの含有量が上限を超えるため、延性が低下し、曲げ試験で割れが生じた。さらにスラグ発生量も非常に多かった。
【００６５】
Ｎｏ．４１はＭｏの含有量が上限を超えるため、延性が低下し、曲げ試験で割れが生じた。Ｎｏ．４２はワイヤ伸線潤滑剤としてＫ、Ｎａ、Ｌｉを含む化合物を用い、故意に洗浄を弱めて残留量を多くしたワイヤである。しかし、過剰に残留量を残したため、Ｋ、Ｎａ、Ｌｉの含有量の合計が上限を超え、表面の潤滑性が損なわれワイヤ送給性が悪かった。そのためアーク長変動が大きく、耐溶落ち性が低下し、また、スパッタも多かった。Ｎｏ．４３は一般に流通しているＳＵＳ４３０系ワイヤの一例である。Ｍｎ、Ｓの含有量が下限未満のため、突出し部分と溶滴の電気抵抗の不足、溶融池の粘性不足によるアーク直下の溶融池の深さが過少と、両方ともに効果が得られず耐溶落ち性が悪かった。
【００６６】
Ｎｏ．４４はＳｉの含有量が下限未満のため、突出し部分と溶滴の電気抵抗が不足し、耐溶落ち性が向上しなかった。また、パラメータＸが０未満となっており、溶接金属がフェライト単相になっていないものである。マルテンサイト相が析出しているため、延性が低下し曲げ試験で割れが生じた。また、耐高温酸化性も劣っていた。
Ｎｏ．４５はＳｉ、Ｍｎの含有量が下限未満のため、突出し部分と溶滴の電気抵抗が不足し、耐溶落ち性が向上しなかった。
【００６７】
Ｎｏ．４６はワイヤにＣｕメッキが施されているが、そのメッキのＣｕ含有量が上限を超えるため、通電点での電気抵抗が不足し、耐溶落ち性が向上しなかった。
Ｎｏ．４７はＣの含有量が上限を超えるため、また、パラメータＸが０未満となっているため、マルテンサイトが生成し、かつ割れが生じた。曲げ試験でも割れが生じ、また、耐高温酸化性も劣っていた。
【００６８】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく本発明の範囲を逸脱しない範囲で変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】アーク溶接の様子を模式的に示した模式図であり、（ａ）は、従来のワイヤを用いた場合を示す模式図、（ｂ）は、本発明に係るワイヤを用いた場合を示す模式図である。
【符号の説明】
【００７０】
１      鋼材（母材）
２      チップ
３、３１  ワイヤ
４      溶滴
５      アーク
６      溶融池
【図１】
0004806300.tif 000006