(57)【要約】【課題】電気伝導率を低下させること無く、硬度を上げ、表面に酸化物の付着を抑制することを可能とするスポット溶接用電極及びその製造方法を提供する。【解決手段】０．０５〜０．６質量％のＡｇ及び０．００５〜０．１質量％のＯを含み、残部がＣｕ及び不可避的不純物から構成されることを特徴とする。なお、電気伝導率（ＩＡＣＳ）９５％以上、硬度６５ＨＶ以上であることが好ましい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
０．０５〜０．６質量％のＡｇ及び０．００５〜０．１質量％のＯを含み、残部がＣｕ及び不可避的不純物から構成されることを特徴とする鉄系材料のスポット溶接用電極。
【請求項２】
電気伝導率（ＩＡＣＳ）９５％以上、硬度６５ＨＶ以上であることを特徴とする請求項１に記載の鉄系材料のスポット溶接用電極。
【請求項３】
０．０５〜０．６質量％のＡｇ及び０．００５〜０．１質量％のＯを含み、残部がＣｕ及び不可避的不純物から構成される鋳塊に、熱間押し出し加工を行い押し出し材を形成し、この押し出し材に冷間抽伸加工を行い棒材を形成し、この棒材をヘッダー加工もしくは切削加工で最終形状を形成し、全工程を通じて熱処理を行わないことを特徴とする鉄系材料のスポット溶接用電極の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
鉄系材料のスポット溶接用電極及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、非特許文献１に示されるように、鉄系金属材料の溶接手段のひとつとして、鉄系金属材料を圧着しつつ電流を流し、その抵抗熱で鉄系金属材料を溶かして接合するスポット溶接が、自動車のホワイトボデー等の溶接ライン等に広く使用されている。
【０００３】
自動車のホワイトボデー等の溶接ラインで使用されるスポット溶接用電極は、時間当たりに多数のスポット溶接を行うため、また、溶接熱で電極材料が軟化するため変形し易くなっている。スポット溶接用電極が変形すると、溶接品質の確保が難しくなる。そこで、一定の処理時間あるいは一定の溶接打点数を超えると、電極チップを取り外して新品あるいは研磨処理したものと交換して、電極チップの先端形状を確保していた。
【０００４】
しかしながら、電極チップを取り外すには、溶接ラインを停止する必要があり、生産性が低下してしまう。そこで、従来では熱や加圧力による変形を防止するため、銅に少量のクロムやジリコニウム等の添加金属を添加した銅合金に、溶体化処理及び析出硬化処理からなる熱処理を行い、軟化温度や硬度を上げていた。しかしながら、クロムやジリコニウム等の添加金属は、いずれも銅より電気伝導率に劣り、電気伝導率の低下は避けられなかった。また、前記熱処理を行って、硬度を上げるにつれて、電気伝導率が低下してしまうという問題があった。例えば、溶体化処理及び析出硬化処理を行ったクロム銅は、軟化温度を５００℃に高めることが出来る一方で、電気伝導率は約７５％（ＩＡＣＳ）に低下してしまう。
【０００５】
一方で、自動車のホワイトボデーは、耐腐食性を要するため、鋼板の表面に亜鉛やアルミニウム等のメッキ層を形成した亜鉛メッキ鋼板やアルミメッキ鋼板等が使用されている。亜鉛やアルミニウムは鋼板よりも融点が低いことから、鋼板が溶解する前に、亜鉛やアルミニウムメッキ層が溶解し、電極の表面に付着してしまう。
【０００６】
前述したように、添加金属を銅に添加して、溶体化処理及び析出硬化処理を行った電極の電気伝導率は低いうえに、電極の表面に亜鉛やアルミニウム等の溶融金属が付着すると、溶接電流の流れを弱め、溶接不良が発生してしまう。
【非特許文献１】株式会社中央製作所  電気抵抗スポット溶接機カタログ
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、軟化温度及び硬度を上げると電気伝導率が低下するという問題及び表面に酸化物が付着するという問題を解決し、電気伝導率を低下させること無く、硬度を上げ、表面に酸化物の付着を抑制することを可能とするスポット溶接用電極及びその製造方法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】
【０００８】
上記課題を解決するためになされた本発明は、０．０５〜０．６質量％のＡｇ及び０．００５〜０．１質量％のＯを含み、残部がＣｕ及び不可避的不純物から構成されることを特徴とする。
【０００９】
なお、電気伝導率（ＩＡＣＳ）９５％以上、硬度６５ＨＶ以上であることが好ましい。
【００１０】
本発明のスポット溶接用電極を製造するための製造方法は、０．０５〜０．６質量％のＡｇ及び０．００５〜０．１質量％のＯを含み、残部がＣｕ及び不可避的不純物から構成される鋳塊に、熱間押し出し加工を行い押し出し材を形成し、この押し出し材に冷間抽伸加工を行い棒材を形成し、この棒材をヘッダー加工もしくは切削加工で最終形状を形成し、全工程を通じて熱処理を行わないことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、スポット溶接用電極に、０．０５〜０．６質量％のＡｇを含有させたので、軟化温度を高めることが可能となった。また、スポット溶接用電極に、０．００５〜０．１質量％のＯを固溶させたので、アルミニウムや亜鉛は銅よりも酸化されやすいため、スポット溶接機用電極の表面と接触したアルミニウムや亜鉛等の溶融金属が、スポット溶接機用電極に含まれる酸素と反応して酸化物となり、スポット溶接用電極の表面に亜鉛メッキやアルミニウムメッキ等の溶融金属の付着を抑止することが可能となった。
【００１２】
また、スポット溶接用電極を、電気伝導率（ＩＡＣＳ）９５％以上にしたので、スポット溶接時に被溶接材に効率よく電流を流すことが可能となり、溶接不良を抑制することが可能となった。また、スポット溶接用電極を、硬度６５ＨＶ以上にしたので、スポット溶接時に変形することを抑制することが可能となった。
【００１３】
また、本発明のスポット溶接用電極を製造するための製造方法は、０．０５〜０．６質量％のＡｇ及び０．００５〜０．１質量％のＯを含み、残部がＣｕ及び不可避的不純物から構成される鋳塊に、熱間押し出し加工を行い押し出し材を形成し、この押し出し材に冷間抽伸加工を行い棒材を形成し、この棒材をヘッダー加工もしくは切削加工で最終形状を形成し、全工程を通じて熱処理を行わないので、電気伝導率を低下させることなく、硬度を上げることが可能となった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
（スポット溶接用電極の構成）
以下に、図面を参照しつつ本発明の好ましい実施の形態を示す。図１は本発明の実施の形態を示すスポット溶接用電極１の説明図である。本発明のスポット溶接用電極１は、鉄系金属材料を溶接するために用いられるものである。ここでいう、鉄系金属材料とは、鉄（Ｆｅ）を主成分とするものであり、例えば鋼板、鋼板の表面に亜鉛メッキ層を形成した亜鉛メッキ鋼板、鋼板の表面にアルミニウムメッキ層を形成したアルミニウムメッキ鋼板、ステンレス鋼板等が含まれるがこれらに限定されるものではない。図１に示されるように、スポット溶接用電極１は、スポット溶接機のシャンクに取り付けられる取付部1ａが凹陥形成されている。取付部１ａの反対側の端部には、当接部１ｂが形成されている。この当接部１ｂと被溶接材とを当接させて、電流を被溶接材に流して溶接するようにしている。図１に示される当接部１ｂは、ドーム型形状をしているが、当接部１ｂの形状は、この形状に限定されず、平面形状や円錐台形状等であっても差し支えない。１ｃは使用限界線であり、スポット溶接用電極１の全周に渡って形成されている。これら取付部１ａや当接部１ｂは、後述するヘッダー加工により形成される。
【００１５】
（スポット溶接用電極の組成）
以下、スポット溶接用電極の組成について説明をする。本発明のスポット溶接用電極の組成は、０．０５〜０．６質量％の銀（Ａｇ）及び０．００５〜０．１質量％の酸素（Ｏ）を含み、残部が銅（Ｃｕ）及び不可避的不純物から構成される。本発明のスポット溶接用電極１は、後述する製造方法により、本発明ではスポット溶接用電極１の硬度６５ＨＶ（ビッカース硬さ）以上で、電気伝導率は９５％以上（ＩＡＣＳ：International Annealed Copper Standardの略、国際焼きなまし銅線標準ともいう）となっている。
【００１６】
銅に微量の銀を含有させると、スポット溶接用電極１の軟化温度を高い値に向上させることが可能となる。銀の含有量が、０．０５質量％未満では、スポット溶接用電極１の軟化温度を十分に向上させることができない。一方で、銀を０．６質量％を超えて銅に含有させると、電気伝導率が低下してしまう。そこで、本発明では、銀の含有量を０．０５〜０．６質量％に設定することとした。
【００１７】
本発明では、銅に０．００５〜０．１質量％の酸素を固溶させている。このように、銅に微量の酸素を固溶させると、アルミニウムや亜鉛は銅よりも酸化されやすいため、スポット溶接機用電極１の表面と接触したアルミニウムや亜鉛等の溶融金属が、上記銅合金中に含まれる酸素と反応して酸化物となり、スポット溶接用電極１の表面に亜鉛メッキやアルミニウムメッキ等の溶融金属の付着を抑止することが可能となる。０．００５質量％未満ではスポット溶接用電極１の表面での、前記溶融金属の酸化が不十分であり、スポット溶接時に亜鉛メッキやアルミニウムメッキ等の溶融金属の付着し易くなってしまう。一方で、銅に固溶させる酸素の質量％が０．１質量％を超えると、水素脆性によりスポット溶接用電極１が脆化する恐れがあり好ましくない。このため本発明では、銅に０．００５〜０．１質量％の酸素を含有させることとした。
【００１８】
（スポット溶接用電極の製造方法）
以下、本発明のスポット溶接用電極１の製造方法について説明をする。上記組成の銅合金材料を溶解して、外径が約１００〜４５０ｍｍの鋳塊を製造する。この鋳塊を熱間（上記銅合金の再結晶温度以上の温度、本実施形態では約９００℃）により、押し出し加工を行い外径が８０〜５０ｍｍの押し出し材に形成する。更に、この押し出し材を冷間（上記銅合金の再結晶温度以下の温度）により抽伸加工を行い、７〜１２ｍｍの直棒材もしくはコイル状丸棒材に形成する。このように冷間で抽伸加工（以下、冷間抽伸加工とする）を行うと、転位密度が増殖し変形抵抗が大きくなって硬度が増す。
【００１９】
前記直棒材もしくはコイル状丸棒材をヘッダー加工（冷間圧造ともいう）により、取付部１ａ、当接部１ｂを形成し、切削加工により使用限界線１ｃを形成して、スポット溶接用電極１が完成する。
【００２０】
従来では、溶体化処理及び析出硬化処理からなる熱処理を行い、軟化温度や硬度を上げていた。しかしながら、本発明では、全工程を通じて、溶体化処理や析出硬化処理等の熱処理を行わず、冷間抽伸加工やヘッダー加工により硬度を上げることにしている。このため、スポット溶接用電極１の硬度を６５ＨＶ以上まで硬くしながら、一方で電気伝導率を９５％（ＩＡＣＳ）にすることが可能となる。
【００２１】
なお、本発明のスポット溶接用電極は、図１に示される実施形態に限定されず、図２に示されるように、ウェルドナット５１をスポット溶接するウェルドナット溶接用電極１０や、図３に示されるように、ウェルドボルト５２をスポット溶接するためのウェルドナット溶接用電極２０等のスポット溶接用電極にも適用することができることは言うまでもない。
【００２２】
以上、現時点において、もっとも、実践的であり、かつ好ましいと思われる実施形態に関連して本発明を説明したが、本発明は、本願明細書中に開示された実施形態に限定されるものではなく、請求の範囲および明細書全体から読み取れる発明の要旨あるいは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う鉄系材料のスポット溶接用電極及び鉄系材料のスポット溶接用電極の製造方法もまた技術的範囲に包含されるものとして理解されなければならない。      
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施の形態を示すスポット溶接用電極の説明図である。
【図２】本発明の実施の形態を示すウェルドナット溶接用電極の説明図である。
【図３】本発明の実施の形態を示すウェルドボルト溶接用電極説明図である。
【符号の説明】
【００２４】
１      スポット溶接用電極
１ａ    取付部
１ｂ    当接部
１ｃ    使用限界線
１０    ウェルドナット溶接用電極
２０    ウェルドボルト溶接用電極
５１    ウェルドナット
５２    ウェルドボルト
【図１】
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【図２】
2009090340.tif 000004
【図３】
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