JPH05305456A - 連続打点性に優れたスポット溶接用電極 - Google Patents
連続打点性に優れたスポット溶接用電極Info
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- JPH05305456A JPH05305456A JP13170092A JP13170092A JPH05305456A JP H05305456 A JPH05305456 A JP H05305456A JP 13170092 A JP13170092 A JP 13170092A JP 13170092 A JP13170092 A JP 13170092A JP H05305456 A JPH05305456 A JP H05305456A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 亜鉛系めっき鋼板を溶接する場合の連続打点
性を高める。 【構成】 銅合金からなる電極本体１０の先端面中央部
にチップ２０を埋め込む。チップ２０は、ＷおよびＭｏ
の１種または２種からなる。チップ２０の先端面を含む
電極本体１０の先端面の全体をＮｉめっき層３０でコー
ティングする。
性を高める。 【構成】 銅合金からなる電極本体１０の先端面中央部
にチップ２０を埋め込む。チップ２０は、ＷおよびＭｏ
の１種または２種からなる。チップ２０の先端面を含む
電極本体１０の先端面の全体をＮｉめっき層３０でコー
ティングする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、連続打点性に優れたス
ポット溶接用電極に関する。
ポット溶接用電極に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、自動車の車体の耐久性を高めるた
めに、車体鋼板への防錆鋼板の導入が進められており、
なかでも、亜鉛系めっき鋼板の使用量が最も多い。
めに、車体鋼板への防錆鋼板の導入が進められており、
なかでも、亜鉛系めっき鋼板の使用量が最も多い。
【０００３】自動車の車体の組み立ては、周知のよう
に、生産性の最も高いスポット溶接を用い、しかも、大
量生産ラインで連続的にスポット溶接を実施することで
行われている。そのため、スポット溶接用電極は、先端
部が高温に加熱され続け、この加熱による変形を防ぐこ
とが特に重要とされている。
に、生産性の最も高いスポット溶接を用い、しかも、大
量生産ラインで連続的にスポット溶接を実施することで
行われている。そのため、スポット溶接用電極は、先端
部が高温に加熱され続け、この加熱による変形を防ぐこ
とが特に重要とされている。
【０００４】電極の変形を防ぐために、その材質として
Ｃｕ−Ｃｒ，Ｃｕ−Ｃｒ−Ｚｒ，Ｃｕ−Ｃｏ−Ｂｅ等の
銅合金は用いられている。しかし、被溶接材が亜鉛系め
っき鋼板の場合は、溶接過程でＣｕ−Ｚｎ，Ｆｅ−Ｚｎ
の合金層が電極先端に形成され、その形成・脱落を繰り
返すために、電極損傷が促進されるという問題がある。
Ｃｕ−Ｃｒ，Ｃｕ−Ｃｒ−Ｚｒ，Ｃｕ−Ｃｏ−Ｂｅ等の
銅合金は用いられている。しかし、被溶接材が亜鉛系め
っき鋼板の場合は、溶接過程でＣｕ−Ｚｎ，Ｆｅ−Ｚｎ
の合金層が電極先端に形成され、その形成・脱落を繰り
返すために、電極損傷が促進されるという問題がある。
【０００５】そのため、亜鉛系めっき鋼板のスポット溶
接に用いられる電極材料には、電極材料として本来保有
すべき特性（電極伝導性、熱伝導性、５００℃以上での
高温強度および室温での機械的強度）の他に、亜鉛との
間に合金を生成しないこと、電極先端が被溶接材に溶着
し難いことが要求される。
接に用いられる電極材料には、電極材料として本来保有
すべき特性（電極伝導性、熱伝導性、５００℃以上での
高温強度および室温での機械的強度）の他に、亜鉛との
間に合金を生成しないこと、電極先端が被溶接材に溶着
し難いことが要求される。
【０００６】このような要求に応えるために、電極先端
面にＡｌ，Ｎｉ，Ｔｉの１種または２種以上をめっきし
たスポット溶接用電極は、特開昭６０−１８７４８２号
公報に開示されている。また、特開昭６０−２２７９９
７号公報には、電極先端にＭｏ層を直接または中間層を
介して設けた電極が、特開昭６０−２２７９９８号公報
には、電極先端面に酸化物等の非金属をＭｏ，Ｗ等の金
属中に分散させた複合材料層を設けた電極がそれぞれ開
示されている。
面にＡｌ，Ｎｉ，Ｔｉの１種または２種以上をめっきし
たスポット溶接用電極は、特開昭６０−１８７４８２号
公報に開示されている。また、特開昭６０−２２７９９
７号公報には、電極先端にＭｏ層を直接または中間層を
介して設けた電極が、特開昭６０−２２７９９８号公報
には、電極先端面に酸化物等の非金属をＭｏ，Ｗ等の金
属中に分散させた複合材料層を設けた電極がそれぞれ開
示されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】これらのスポット溶接
用電極のうち、電極先端面にめっきを施したものについ
ては、めっき種によっては被溶接材との溶着を防ぐ効果
の大きいことを本発明者らは確認している。しかし、合
金層の形成を防止する効果は小さい。これに対し、Ｍ
ｏ，Ｗ等は、合金層の形成を防止する効果は大きい。し
かし、溶接時の加圧により亀裂を生じやすく、実質的な
電極寿命の延長には結びつかない。また、本発明者らの
調査によれば、Ｍｏ，Ｗ等は溶接性が良くなく、耐溶着
性も低い。従って、いずれのスポット溶接用電極も、亜
鉛系めっき鋼板に使用した場合の連続打点性は充分とは
言えない。
用電極のうち、電極先端面にめっきを施したものについ
ては、めっき種によっては被溶接材との溶着を防ぐ効果
の大きいことを本発明者らは確認している。しかし、合
金層の形成を防止する効果は小さい。これに対し、Ｍ
ｏ，Ｗ等は、合金層の形成を防止する効果は大きい。し
かし、溶接時の加圧により亀裂を生じやすく、実質的な
電極寿命の延長には結びつかない。また、本発明者らの
調査によれば、Ｍｏ，Ｗ等は溶接性が良くなく、耐溶着
性も低い。従って、いずれのスポット溶接用電極も、亜
鉛系めっき鋼板に使用した場合の連続打点性は充分とは
言えない。
【０００８】本発明の目的は、電極材料として本来保有
すべき特性を満足するのは勿論のこと、亜鉛系めっき鋼
板に使用して合金を生成し難く、更に、耐溶着性および
溶接性も優れたスポット溶接用電極電極を提供すること
にある。
すべき特性を満足するのは勿論のこと、亜鉛系めっき鋼
板に使用して合金を生成し難く、更に、耐溶着性および
溶接性も優れたスポット溶接用電極電極を提供すること
にある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】電気伝導率および高温強
度が高く、Ｚｎとの間に合金を生成し難い金属としてＭ
ｏやＷがある。しかし、熱伝導率が低いため、これらを
電極先端面にコーティングすると、異常発熱が生じ、溶
接性の劣化をもたらすことが本発明者らの調査から明ら
かとなった。また、連続打点時に亜鉛系めっき鋼板と溶
着しやすく、溶接能率を阻害することも同時に判明し
た。そこで、本発明者らは、これらの欠点を克服し、ま
た、銅合金の欠点である合金の生成のしやすさを克服す
るため、更に研究を続けた結果、銅合金からなる電極の
先端面中央部にＷやＭｏを埋め込み、その上から電極の
先端面にＮｉめっきを施すのが有効であるとの知見を得
た。
度が高く、Ｚｎとの間に合金を生成し難い金属としてＭ
ｏやＷがある。しかし、熱伝導率が低いため、これらを
電極先端面にコーティングすると、異常発熱が生じ、溶
接性の劣化をもたらすことが本発明者らの調査から明ら
かとなった。また、連続打点時に亜鉛系めっき鋼板と溶
着しやすく、溶接能率を阻害することも同時に判明し
た。そこで、本発明者らは、これらの欠点を克服し、ま
た、銅合金の欠点である合金の生成のしやすさを克服す
るため、更に研究を続けた結果、銅合金からなる電極の
先端面中央部にＷやＭｏを埋め込み、その上から電極の
先端面にＮｉめっきを施すのが有効であるとの知見を得
た。
【００１０】本発明は上記知見に基づきなされたもの
で、銅合金からなる電極本体の先端面中央部に、Ｗおよ
びＭｏの１種または２種を主成分とするチップを埋め込
み、該チップの先端面を含む電極本体先端面をＮｉめっ
きでコーティングしたことを特徴とする連続打点性に優
れたスポット溶接用電極を要旨とする。
で、銅合金からなる電極本体の先端面中央部に、Ｗおよ
びＭｏの１種または２種を主成分とするチップを埋め込
み、該チップの先端面を含む電極本体先端面をＮｉめっ
きでコーティングしたことを特徴とする連続打点性に優
れたスポット溶接用電極を要旨とする。
【００１１】
【作用】図１は本発明のスポット溶接用電極の構造を模
式的に示す縦断面図である。
式的に示す縦断面図である。
【００１２】本発明のスポット溶接用電極は、銅合金か
らなる電極本体１０と、電極本体１０の先端面中央部に
埋め込まれたチップ２０と、チップ２０の先端面を含む
電極本体１０の先端面全体にコーティングされたＮｉめ
っき層３０を主要構成要件としている。ここで、チップ
２０の材質は、ＷおよびＭｏの１種または２種の主成分
とする。
らなる電極本体１０と、電極本体１０の先端面中央部に
埋め込まれたチップ２０と、チップ２０の先端面を含む
電極本体１０の先端面全体にコーティングされたＮｉめ
っき層３０を主要構成要件としている。ここで、チップ
２０の材質は、ＷおよびＭｏの１種または２種の主成分
とする。
【００１３】電極本体１０を構成する銅合金は、銅を主
体として、これにＣｒ，Ｂｅ，Ｚｒ，Ｃｏ等の金属を添
加した合金であり、これにＡｌ3 Ｏ3 等のセラミックス
を分散させた分散強化型合金でもよい。これらの銅合金
は、高い電気伝導性および熱伝導性を有し、電極材料と
して本来保有すべき特性の確保に寄与する。また、後述
するＭｏ，Ｗの欠点を補う作用がある。
体として、これにＣｒ，Ｂｅ，Ｚｒ，Ｃｏ等の金属を添
加した合金であり、これにＡｌ3 Ｏ3 等のセラミックス
を分散させた分散強化型合金でもよい。これらの銅合金
は、高い電気伝導性および熱伝導性を有し、電極材料と
して本来保有すべき特性の確保に寄与する。また、後述
するＭｏ，Ｗの欠点を補う作用がある。
【００１４】電極本体１０のサイズおよび形状は、通常
使用されているスポット溶接用電極に準じれば良く、シ
ングルＲ型、ＣＦ型、ドーム型などが挙げられる。ドー
ム型電極の代表例を図２に示す。
使用されているスポット溶接用電極に準じれば良く、シ
ングルＲ型、ＣＦ型、ドーム型などが挙げられる。ドー
ム型電極の代表例を図２に示す。
【００１５】チップ２０は、溶接時に被溶接材と接する
位置にある。チップの主成分であるＷ，Ｍｏは、融点が
それぞれ３３８７℃，２６１０℃と高いため、亜鉛系め
っき鋼板の溶接時にＺｒ−Ｃｕ，Ｚｎ−Ｆｅ等の合金層
が電極表面に形成されるのを防ぐ。このＷ，Ｍｏは熱伝
導率が低いため、異常発熱の懸念があるが、本発明電極
では、周囲に熱伝導率の高い銅合金が存在するため、異
常発熱の懸念はなく、溶接性が優れる。また、Ｗ，Ｍｏ
には、亜鉛系めっき鋼板と溶着しやすい欠点があるが、
その欠点は後述するＮｉめっきにより解消される。
位置にある。チップの主成分であるＷ，Ｍｏは、融点が
それぞれ３３８７℃，２６１０℃と高いため、亜鉛系め
っき鋼板の溶接時にＺｒ−Ｃｕ，Ｚｎ−Ｆｅ等の合金層
が電極表面に形成されるのを防ぐ。このＷ，Ｍｏは熱伝
導率が低いため、異常発熱の懸念があるが、本発明電極
では、周囲に熱伝導率の高い銅合金が存在するため、異
常発熱の懸念はなく、溶接性が優れる。また、Ｗ，Ｍｏ
には、亜鉛系めっき鋼板と溶着しやすい欠点があるが、
その欠点は後述するＮｉめっきにより解消される。
【００１６】Ｎｉめっき層３０は、亜鉛系めっき鋼板の
スポット溶接用電極材料としてＷ，Ｍｏを用いた場合の
大きな欠点である耐溶着性の悪さを解消するものであ
る。この理由は明らかではないが、Ｎｉの融点が約１４
３９℃で、電極先端の最高到達温度である８００℃より
もかなり高いことから、Ｚｎとの間に合金が欠点され
ず、Ｚｎに対する密着強度が低いことが一つの理由と推
定される。
スポット溶接用電極材料としてＷ，Ｍｏを用いた場合の
大きな欠点である耐溶着性の悪さを解消するものであ
る。この理由は明らかではないが、Ｎｉの融点が約１４
３９℃で、電極先端の最高到達温度である８００℃より
もかなり高いことから、Ｚｎとの間に合金が欠点され
ず、Ｚｎに対する密着強度が低いことが一つの理由と推
定される。
【００１７】チップ２０の直径は、小さすぎると銅合金
単体と同じような電極損傷が発生してしまい、大きすぎ
ると異常発熱の度合が高まり耐溶着性が悪くなる。望ま
しい直径は、被溶接材の板厚等によって変わり、0.８ｍ
ｍの板厚では3.６〜8.６ｍｍ、板厚をＴ（ｍｍ）とすれ
ば４Ｔ1/2 〜４Ｔ1/2 ＋５ｍｍであり、通常は電極先端
径に大概一致する。
単体と同じような電極損傷が発生してしまい、大きすぎ
ると異常発熱の度合が高まり耐溶着性が悪くなる。望ま
しい直径は、被溶接材の板厚等によって変わり、0.８ｍ
ｍの板厚では3.６〜8.６ｍｍ、板厚をＴ（ｍｍ）とすれ
ば４Ｔ1/2 〜４Ｔ1/2 ＋５ｍｍであり、通常は電極先端
径に大概一致する。
【００１８】チップ２０の長さは、短かすぎると溶接性
向上効果が少なく、長すぎても良いが、経済性が悪くな
るため、３〜８ｍｍ程度が望ましい。
向上効果が少なく、長すぎても良いが、経済性が悪くな
るため、３〜８ｍｍ程度が望ましい。
【００１９】Ｎｉめっき層３０の厚みは、１〜２０μｍ
が望ましい。１μｍ未満では、溶着性低減の効果が少な
く、２０μｍを超えると、溶着性低減の効果が飽和し、
経済性の悪化のみを招く。
が望ましい。１μｍ未満では、溶着性低減の効果が少な
く、２０μｍを超えると、溶着性低減の効果が飽和し、
経済性の悪化のみを招く。
【００２０】このＮｉめっき層３０は、チップ２０の先
端面をカバーする必要があり、且つ、被溶接材との溶着
性を低減する必要があるため、被溶接材と接触する範囲
（図２では、先端径６ｍｍの部分）をカバーする必要が
ある。Ｎｉめっき層３０が広いのは特に支障なく、電極
本体１０の先端面からはみでるような広い範囲にめっき
を行うことも可能である。
端面をカバーする必要があり、且つ、被溶接材との溶着
性を低減する必要があるため、被溶接材と接触する範囲
（図２では、先端径６ｍｍの部分）をカバーする必要が
ある。Ｎｉめっき層３０が広いのは特に支障なく、電極
本体１０の先端面からはみでるような広い範囲にめっき
を行うことも可能である。
【００２１】チップ２０の材質は、通常は純度が９9.９
９％程度のＷおよびＭｏの１種または２種とする。Ｎｉ
めっき層３０のＮｉには必要に応じてＣｏ，Ｃｒ，Ｍｎ
等を添加してもよい。
９％程度のＷおよびＭｏの１種または２種とする。Ｎｉ
めっき層３０のＮｉには必要に応じてＣｏ，Ｃｒ，Ｍｎ
等を添加してもよい。
【００２２】本発明のスポット溶接用電極は、先端中央
部の高温強度が高いため、先端部の変形を抑制でき、亜
鉛系めっき鋼板以外の溶接に使用しても連続打点性を改
善できる。
部の高温強度が高いため、先端部の変形を抑制でき、亜
鉛系めっき鋼板以外の溶接に使用しても連続打点性を改
善できる。
【００２３】
【実施例】以下に本発明の実施例を説明する。
【００２４】溶融Ｚｎめっき鋼板および電気Ｚｎめっき
鋼板をスポット溶接するにあたり、図１に示す電極を使
用して、連続打点性を調査した。めっき鋼板は、いずれ
も板厚0.８ｍｍの両面めっき鋼板であり、付着量は、溶
融めっき鋼板では１００ｇ／ｍ2 、電気めっき鋼板では
３０ｇ／ｍ2 である。使用した電極は、ドーム型（先端
径６ｍｍ）であり、その先端に直径６ｍｍ×長さ６ｍｍ
のチップを埋め込み、更に、先端面全体にＮｉめっきを
種々の厚みに施した構造とした。溶接条件を表１に示
す。連続打点性は、ナゲットを中央で切断して測定した
ナゲット径が3.６ｍｍになるまでの打点数で評価した。
連続打点性の調査結果を表２、表３に示す。
鋼板をスポット溶接するにあたり、図１に示す電極を使
用して、連続打点性を調査した。めっき鋼板は、いずれ
も板厚0.８ｍｍの両面めっき鋼板であり、付着量は、溶
融めっき鋼板では１００ｇ／ｍ2 、電気めっき鋼板では
３０ｇ／ｍ2 である。使用した電極は、ドーム型（先端
径６ｍｍ）であり、その先端に直径６ｍｍ×長さ６ｍｍ
のチップを埋め込み、更に、先端面全体にＮｉめっきを
種々の厚みに施した構造とした。溶接条件を表１に示
す。連続打点性は、ナゲットを中央で切断して測定した
ナゲット径が3.６ｍｍになるまでの打点数で評価した。
連続打点性の調査結果を表２、表３に示す。
【００２５】
【表１】
【００２６】
【表２】
【００２７】
【表３】
【００２８】表２、表３に見るとおり、電極が銅合金単
体の場合は、アルミナ分散銅合金を使用しても打点数は
２０００に過ぎない（No. ７，８）。しかるに、その先
端にＷおよびＭｏの１種または２種からなるチップを埋
め込み、且つ先端面をＮｉめっき層でコーティングする
と、電極材質がクロム銅の場合でも打点数は４５００に
達し、条件によっては５０００を超える（No. １〜
６）。ただし、Ｎｉめっきが施されていない場合、ま
た、Ｎｉ以外のめっきが施されている場合は、溶着が多
発し、連続打点性は改善されない（No. ９、１１）。埋
め込みチップのない場合、また、そのチップがＷ，Ｍｏ
以外の材質の場合は、溶着性は改善されるが、ナゲット
形成特性は改善されず、連続打点性も劣化する（No. １
２，１３）。
体の場合は、アルミナ分散銅合金を使用しても打点数は
２０００に過ぎない（No. ７，８）。しかるに、その先
端にＷおよびＭｏの１種または２種からなるチップを埋
め込み、且つ先端面をＮｉめっき層でコーティングする
と、電極材質がクロム銅の場合でも打点数は４５００に
達し、条件によっては５０００を超える（No. １〜
６）。ただし、Ｎｉめっきが施されていない場合、ま
た、Ｎｉ以外のめっきが施されている場合は、溶着が多
発し、連続打点性は改善されない（No. ９、１１）。埋
め込みチップのない場合、また、そのチップがＷ，Ｍｏ
以外の材質の場合は、溶着性は改善されるが、ナゲット
形成特性は改善されず、連続打点性も劣化する（No. １
２，１３）。
【００２９】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
のスポット溶接用電極は、電極材料に本来的に求められ
る特性に加え、亜鉛系めっき鋼板を溶接した場合の耐合
金生成性および耐溶着性が高く、また、異常発熱による
溶接性低下がなく、連続打点性に著しく優れる。従っ
て、電極コストの低減等に大きな効果を発揮する。
のスポット溶接用電極は、電極材料に本来的に求められ
る特性に加え、亜鉛系めっき鋼板を溶接した場合の耐合
金生成性および耐溶着性が高く、また、異常発熱による
溶接性低下がなく、連続打点性に著しく優れる。従っ
て、電極コストの低減等に大きな効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のスポット溶接用電極の構造を模式的に
示す縦断面図である。
示す縦断面図である。
【図２】スポット溶接用電極の一般的形状を示す側面図
である。
である。
１０ 電極本体 ２０ チップ ３０ Ｎｉめっき層
Claims (1)
- 【請求項１】 銅合金からなる電極本体の先端面中央部
に、ＷおよびＭｏの１種または２種を主成分とするチッ
プを埋め込み、該チップの先端面を含む電極本体先端面
をＮｉめっきでコーティングしたことを特徴とする連続
打点性に優れたスポット溶接用電極。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13170092A JPH05305456A (ja) | 1992-04-24 | 1992-04-24 | 連続打点性に優れたスポット溶接用電極 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13170092A JPH05305456A (ja) | 1992-04-24 | 1992-04-24 | 連続打点性に優れたスポット溶接用電極 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05305456A true JPH05305456A (ja) | 1993-11-19 |
Family
ID=15064161
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13170092A Pending JPH05305456A (ja) | 1992-04-24 | 1992-04-24 | 連続打点性に優れたスポット溶接用電極 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05305456A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003031203A (ja) * | 2001-07-13 | 2003-01-31 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | アルカリ電池用抵抗溶接電極及び集合型電池の製造方法 |
| JP2003065564A (ja) * | 2002-07-23 | 2003-03-05 | Mitsubishi Electric Corp | 空調用機器の箱体とその製造方法 |
| JP2005279678A (ja) * | 2004-03-29 | 2005-10-13 | Jfe Steel Kk | 抵抗スポット溶接方法 |
| JP2005279679A (ja) * | 2004-03-29 | 2005-10-13 | Jfe Steel Kk | 溶融亜鉛めっき鋼板と非めっき鋼板の抵抗スポット溶接方法 |
| JP2006102775A (ja) * | 2004-10-05 | 2006-04-20 | Nippon Tungsten Co Ltd | スポット溶接用電極 |
| JP2015221935A (ja) * | 2014-04-28 | 2015-12-10 | 三菱マテリアル株式会社 | 抵抗溶接用タングステン−モリブデン合金電極材料 |
| JP2019150832A (ja) * | 2018-02-28 | 2019-09-12 | 本田技研工業株式会社 | 亜鉛メッキ鋼板の溶接用電極および亜鉛メッキ鋼板のシーム溶接装置 |
-
1992
- 1992-04-24 JP JP13170092A patent/JPH05305456A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003031203A (ja) * | 2001-07-13 | 2003-01-31 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | アルカリ電池用抵抗溶接電極及び集合型電池の製造方法 |
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| JP2019150832A (ja) * | 2018-02-28 | 2019-09-12 | 本田技研工業株式会社 | 亜鉛メッキ鋼板の溶接用電極および亜鉛メッキ鋼板のシーム溶接装置 |
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