ソリッドワイヤ
【課題】溶接のコストアップを最小限に抑えつつ、ワイヤの送給安定性、耐溶落ち性、耐アンダカット性、耐割れ性に優れ、スラグおよびスパッタが発生しにくく、且つ、母材と同等以上の溶接金属の硬度を有し、脆弱破壊を起こしにくいソリッドワイヤを提供する。
【解決手段】本発明に係るソリッドワイヤは、Ｃを０．００５〜０．０６０質量％、Ｓｉを０．６０〜１．００質量％、Ｍｎを１．１０〜１．６５質量％、Ｓを０．０４５〜０．０９０質量％、Ｏを０．００１５〜０．０１００質量％、且つ、前記Ｃと前記Ｓの含有量の合計を０．１２５質量％以下、Ｐを０．０１７質量％以下で含有し、残部がＦｅおよび不純物からなり、当該不純物が、Ｔｉを０．１５質量％以下、Ｂを０．００５０質量％以下、Ｎを０．００７５質量％以下、さらに、Ｃｒ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｎｂ、Ｖ、Ｚｒ、ＬａおよびＣｅがそれぞれ０．２０質量％以下で含有してなる。
【解決手段】本発明に係るソリッドワイヤは、Ｃを０．００５〜０．０６０質量％、Ｓｉを０．６０〜１．００質量％、Ｍｎを１．１０〜１．６５質量％、Ｓを０．０４５〜０．０９０質量％、Ｏを０．００１５〜０．０１００質量％、且つ、前記Ｃと前記Ｓの含有量の合計を０．１２５質量％以下、Ｐを０．０１７質量％以下で含有し、残部がＦｅおよび不純物からなり、当該不純物が、Ｔｉを０．１５質量％以下、Ｂを０．００５０質量％以下、Ｎを０．００７５質量％以下、さらに、Ｃｒ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｎｂ、Ｖ、Ｚｒ、ＬａおよびＣｅがそれぞれ０．２０質量％以下で含有してなる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アーク溶接に用いるソリッドワイヤに係り、より詳細には、薄板のアーク溶接に適用できる炭素鋼のソリッドワイヤに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境問題の観点から自動車の燃費改善に関する要求が強くなっている。それに対応するため、使用する鋼板を従来の引張強度３００ＭＰａ以下の軟鋼から引張強度４００ＭＰａ以上の高強度の鋼板に替えて板厚を低減し、軽量化を図る試みが進められている。
【０００３】
ここで、板厚を低減すると、スポット溶接法では殆ど問題ないものの、アーク溶接法ではアーク熱によって鋼板が溶融して穴が開く、いわゆる溶落ちが発生しやすくなる。
【０００４】
また、鋼板の高強度化は、一般に圧延時の冷却制御と鋼板に添加する元素を増量することによって達成されるが、鋼板に添加する元素の増量は、アーク溶接時の溶融池の粘性を高め、なじみ性が劣化して溶接止端部が厚みを欠損する、いわゆるアンダカットが発生しやすくなる。
【０００５】
さらに、溶接施行の面では、溶接の能率向上のために溶接速度を大きくすると、溶融池に対してアークが先行し、アークが直接溶融面に当たりやすくなることによって溶落ちが発生しやすくなる。また、溶落ちに至らずとも、溶接されている板材の裏側まで溶融した（これを裏波ともいう）場合に、高温割れが極めて発生しやすくなる。
【０００６】
例えば、特許文献１には、電気抵抗率を規定した０．９ｍｍ以下の細径のワイヤを用いて溶着量あたりの入熱を減少させることによって溶落ちしにくくする（つまり、耐溶落ち性を向上させる）旨が記載されている。
【０００７】
また、例えば、特許文献２には、ワイヤのＳｉ＋Ｍｎ、Ｓｉ×（Ｓｉ＋Ｍｎ）を規定し、さらにＡｒに極少量（３〜７％）のＯ２ガスを含有することによって耐溶落ち性を向上させる旨が記載されている。かかる技術は、ワイヤの電気抵抗率を適度に高めることによって溶着量あたりの入熱を減少させる効果と、シールドガスのＡｒの比率を高くすることで溶込み深さを減らす効果との相乗効果によるものである。
【０００８】
また、例えば、特許文献３や特許文献４には、先端にセラミックを装着した特殊な溶接給電チップを用いる旨が記載されている。これは、溶接給電チップの先端の通電点とアーク発生点との間に発生する電気抵抗発熱を高めることによって溶着量あたりの入熱を減少させ、これにより耐溶落ち性を向上させるとともに、電流低下によってアーク力が抑えられるためにアンダカットの発生を抑制する（つまり、耐アンダカット性を向上させる）ものである。
【０００９】
さらに、例えば、特許文献５には、シールドガスとしてＡｒとＣＯ２を用い、これに多量（５．５〜１５％）のＯ２を混合させることによって溶融池の対流方向を変え、それにより耐アンダカット性を向上させる旨が記載されている。
【００１０】
なお、従来から経験的に立向下進溶接することによって耐溶落ち性や耐アンダカット性を向上し得ることが知られているが、溶接姿勢が限定される上に、下進角度が過剰であるとビードの垂れ落ちやスパッタの多量発生となるため制御が困難であるという問題がある。
【特許文献１】特開２００１−９６３９２号公報
【特許文献２】特許第２９２２８１４号明細書
【特許文献３】特開平９−９４６６７号公報
【特許文献４】特許第３３４５８８３号明細書
【特許文献５】特開２００５−２５４２８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、特許文献１に記載されているような細径のワイヤは、細径であるために座屈しやすく、且つワイヤの送給安定性が悪いために溶接作業性が悪くなるという問題がある。また、かかる細径のワイヤはコストが高くなるので、溶接のコストアップにつながるという問題もある。
【００１２】
また、特許文献２に記載されているワイヤ単体では、耐溶落ち性に劣るという問題を解決することができない。また、このようにシールドガスのＡｒの比率を高くすると、シールドガスのコストが高くなるので、溶接のコストアップにつながるという問題がある。
【００１３】
一方、特許文献３や特許文献４に記載されているような特殊な溶接給電チップを用いるため、チップのコストが高くなるので、溶接のコストアップにつながる。
【００１４】
そして、特許文献５に記載のアーク溶接方法では、特殊なシールドガスを用いるためシールドガスのコストが高くなるので、溶接のコストアップにつながるという問題があり、また、酸素量が多いためにスラグやスパッタが多量に発生する。スラグやスパッタの存在は、溶接部の塗装性が劣化することにつながる。さらに、溶接金属に含まれる酸素量が大幅に増加することにともなって介在物が増加し、高温割れが発生しやすくなる（つまり、耐割れ性に劣る）という問題もある。
【００１５】
そして、前記した問題の他に、汎用性のある一般的な薄板溶接を行うために、母材と同等以上の溶接金属の硬度を有すること、脆弱破壊を起こさないこと、溶接を円滑に行わしめる良好な送給安定性を有することが求められている。
【００１６】
本発明は前記課題に鑑みてなされたものであり、溶接のコストアップを最小限に抑えつつ、ワイヤの送給安定性、耐溶落ち性、耐アンダカット性、耐割れ性に優れ、スラグおよびスパッタが発生しにくく、且つ、母材と同等以上の溶接金属の硬度を有し、脆弱破壊を起こさない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】
【００１７】
前記課題を解決した本発明に係るソリッドワイヤは、アーク溶接を行うために用いられるソリッドワイヤであって、Ｃを０．００５〜０．０６０質量％、Ｓｉを０．６０〜１．００質量％、Ｍｎを１．１０〜１．６５質量％、Ｓを０．０４５〜０．０９０質量％、Ｏを０．００１５〜０．０１００質量％、且つ、前記Ｃと前記Ｓの含有量の合計を０．１２５質量％以下、Ｐを０．０１７質量％以下で含有し、残部がＦｅおよび不純物からなり、当該不純物が、Ｔｉを０．１５質量％以下、Ｂを０．００５０質量％以下、Ｎを０．００７５質量％以下、さらに、Ｃｒ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｎｂ、Ｖ、Ｚｒ、ＬａおよびＣｅがそれぞれ０．２０質量％以下で含有してなる。
【００１８】
本発明に係るソリッドワイヤは、Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｓ、Ｏの含有量を特定の範囲に限定することによって、溶融池の粘性と表面張力を大幅に低下させることが可能となり、アーク溶接時に溶融池を深く形成させることができる。これにより、アーク力を緩和する障壁作用を得ることができ、溶込み深さを低減させることが可能となるので、耐溶落ち性を向上させることができる。
また、本発明に係るソリッドワイヤは、溶融池の粘性と表面張力を大幅に低下させているのでアンダカットが発生した場合であっても、溶融池で溶融している溶接金属が重力によって当該アンダカットした部分に流れ込むため、溶接箇所が凝固するまでにアンダカットをなくすことができる（つまり、耐アンダカット性を向上させることができる。）。
そして、本発明に係るソリッドワイヤは、Ｓの含有量とＯの含有量を適切化することによってスラグやスパッタを発生しにくくし、Ｃの含有量、Ｓの含有量、ＣとＳの含有量を合計した量、Ｐの含有量やＣとＳの含有量を合計した量を適切化することによって耐割れ性を向上させることができる。
さらに、本発明に係るソリッドワイヤは、特定の種類の不純物を、特定の範囲で含有することによって溶融池の粘性と表面張力が高くなるのをより防止することができるので、アーク溶接時に溶融池が浅くなるのをより防止することができる。したがって、アーク力を緩和する障壁作用をより確実に得ることができ、溶込み深さを低減させることが可能となるので、耐溶落ち性や耐アンダカット性を向上させ、スパッタおよびスラグをより発生しにくくすることができる。特に、Ｂを特定の含有量以下に規制することによって耐割れ性をより向上させることができ、Ｎを特定の含有量以下に規制することによって溶接金属の脆化を防止することができるので、より溶接部の健全化を図ることができる。
【００１９】
本発明に係るソリッドワイヤは、前記Ｏと前記Ｎの含有量の合計を０．０１１０質量％以下となるように制限するのが好ましい。また、本発明に係るソリッドワイヤは、Ｍｏを０．３０質量％以下で含有するのが好ましい。
このように、本発明に係るソリッドワイヤは、ＯとＮの含有量の合計を特定の含有量以下に規制することによって、溶融池の粘性が低くなりすぎるのを防止することができるので、より耐アンダカット性を向上させることができる。
そして、本発明に係るソリッドワイヤは、Ｍｏを特定の含有量以下に規制することによって、溶融池の粘性と表面張力が高くなるのを防止することができるので、アーク溶接時に溶融池が浅くなるのを防止することができる。これにより、アーク力を緩和する障壁作用を確実に得ることができ、溶込み深さを低減させることが可能となるので、耐溶落ち性や耐アンダカット性を向上させ、スパッタを発生しにくくすることができる。
【００２０】
本発明に係るソリッドワイヤは、前記ソリッドワイヤの表面に、Ｋ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｃａから選択される少なくとも１種以上の元素を合計で０．５〜３０ｐｐｍ有するのが好ましい。
本発明に係るソリッドワイヤは、その表面にこのような群から選択される少なくとも１種の元素を塗布や付着等させることにより、前記した特定の範囲で有することによって電子放出が容易となるので、Ａｒと酸化性ガス（Ｏ２やＣＯ２など）を用いた溶接においてアーク安定剤として働く。そのため、アーク長の変化を抑制することができ、より耐溶落ち性を向上させることができる。
【００２１】
本発明に係るソリッドワイヤは、前記ソリッドワイヤの表面に、ＭｏＳ２を０．０１〜１．００ｇ／１０ｋｇ有するのが好ましい。
本発明に係るソリッドワイヤは、その表面にＭｏＳ２を塗布や付着等させることにより、前記した特定の範囲で有することによって、通電点での瞬間融着が減少し、抵抗が減少するため、ソリッドワイヤの送給安定性を向上させることができる。
【００２２】
本発明に係るソリッドワイヤは、表面を銅めっきで被覆してもよい。
本発明に係るソリッドワイヤを銅めっきで被覆することによって、耐錆性の向上や、通電チップの耐磨耗性の向上、ワイヤ生産時に伸線性の向上効果による生産性の向上とそれにともなう低コスト化などを図ることができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明に係るソリッドワイヤによれば、溶接のコストアップを最小限に抑えつつ、ワイヤの送給安定性、耐溶落ち性、耐アンダカット性、耐割れ性に優れ、スラグおよびスパッタが発生しにくく、且つ、母材と同等以上の溶接金属の硬度を有し、脆弱破壊を起こしにくくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
次に、本発明に係るソリッドワイヤを実施するための最良の形態について詳細に説明する。
本発明者らは、前記した立向下進溶接時の溶融池および溶接金属の挙動に着目し、水平溶接、下向溶接、横向溶接、上向溶接、立向上進溶接など姿勢によらないで、溶融池および溶接金属が前述と同様の挙動を得ることができれば、より好適にアーク溶接を行い得ると考え、鋭意研究を行った。
【００２５】
まず、図１を参照して本発明者らが完成するに至った本発明に係るソリッドワイヤの原理について説明する。なお、図１は、アーク溶接の様子を模式的に示す図であって、（ａ）は、従来のソリッドワイヤを用いてアーク溶接を行う様子を模式的に示す図であり、（ｂ）は、本発明に係るソリッドワイヤを用いてアーク溶接を行う様子を模式的に示す図である。
【００２６】
図１（ａ）に示すように、従来のソリッドワイヤ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。そのため、アーク力と表面張力による溶融池６の押し上げＰ１が重力Ｐ２に対して大きくなるので、溶融池６自体の重力Ｐ２による降下が小さくなる。すなわち、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が大きくなる。
また、チップ２／ソリッドワイヤ３１通電点（主にチップ２の先端）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くなる。
【００２７】
そこで、本発明者らは、図１（ｂ）に示すように、立向下進溶接時には、重力によって溶融池がアーク後方からアーク直下に向けて移動すること、すなわち、アーク直下には常に深い溶融池が形成され、アーク力を緩和する障壁作用が働いていることにより、溶落ちしにくくなる（耐溶落ち性の向上）ことがわかった。また、瞬間的にアンダカットが生じても重力による溶融池の降下作用が大きく働き、溶融池の溶接金属が当該アンダカットした箇所に流れ込むため、凝固時にはアンダカットが消失すること（耐アンダカット性の向上）することがわかった。
これは、アーク５直下から溶接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５直下に落とし込ませる。これにより、アーク５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を低減させることによるものである。
【００２８】
本発明者らは、鋭意研究した結果、ソリッドワイヤ自身の電気抵抗を高めることにより、突出し部分および溶滴自体の抵抗発熱を高めて温度を上昇させて、アーク熱による溶融を低減させることにより溶接入熱を減らし、且つ、ソリッドワイヤの成分組成を適切化することによって溶融池の粘性と表面張力を大幅に低下させ、溶融池に働く重力作用を十分に引き出すことで、立向下進溶接以外の姿勢でも前記したメカニズムを実現できることを見出した。
なお、研究の段階で、従来知られているガス成分の高酸素化や、ソリッドワイヤの成分として含有されるＳｉやＭｎなどの強脱酸成分の低減といった手段によって高酸素化して溶融池の粘性と表面張力を低下させると、スラグの多量発生、ブローホールの発生、ビード形状の劣化、スパッタの増加といった問題が多発することがわかった。
【００２９】
本発明者らはまた、この問題を改善する手段としてＳとＯの含有量を適切化することでスラグやスパッタを発生しにくくし、ビード形状を良好に保ったまま、溶融池の粘性と表面張力を大幅に低下させ得ることをも見出した。
また、通常、Ｓを高い濃度で含有すると高温割れが発生しやすくなることが知られている。本発明者らは、Ｃの含有量、Ｐの含有量、Ｓの含有量、ＣとＳの含有量を合計した量といった、所定の元素の含有量を適切に規制すること、特に、図２に示すように、Ｓを高い濃度で含有する場合であっても、Ｃの含有量を適切に規制することで、高温割れしにくくできること（耐割れ性の向上）も見出した。なお、図２は、本発明のソリッドワイヤを完成するために行ったＣとＳの適正な含有量の範囲を説明するための図である。
本発明者らは、かかる知見の下、アーク溶接を行うのに好適な本発明に係るソリッドワイヤを完成させるに至った。
【００３０】
本発明に係るソリッドワイヤは、Ｃを０．００５〜０．０６０質量％、Ｓｉを０．６０〜１．００質量％、Ｍｎを１．１０〜１．６５質量％、Ｓを０．０４５〜０．０９０質量％、Ｏを０．００１５〜０．０１００質量％、且つ、前記Ｃと前記Ｓの含有量の合計を０．１２５質量％以下、Ｐを０．０１７質量％以下で含有し、残部がＦｅおよび不純物からなる。
以下、本発明のソリッドワイヤにおいて数値限定した理由について説明する。
【００３１】
（Ｃ：０．００５〜０．０６０質量％）
Ｃは、脱酸作用を有し、溶接金属の強度を高める効果がある。薄板溶接では多層溶接することはないため、再熱による強度低下を考慮する必要はなく、低い添加量でも一般的に使われる３００ＭＰａ以下の軟鋼から５９０ＭＰａ級のハイテン鋼板（高張力鋼板）に至るまで母材と同等以上の強度を得ることができる。
しかし、Ｃの含有量を０．００５質量％未満にまで低下させると軟鋼にしか適用できない強度になって汎用性がなくなる。したがって、Ｃは、０．００５質量％以上含有する必要がある。
一方、Ｃの含有量が高くなると、前記したように、耐割れ性が著しく劣化する。また、アーク近傍でＣＯが爆発することによってスパッタの発生が多くなるばかりでなく、ヒュームの発生も多くなる。さらに、脱酸が過剰となるので溶融池の酸素が減少し、溶融池の粘性や表面張力が高くなる。そのため、アーク力を緩和する障壁作用が低減し、耐溶落ち性や耐アンダカット性が劣りやすくなる。したがって、耐割れ性を確保することを加味して、Ｃは、０．０６０質量％以下で含有する必要があり、０．０５０質量％以下で含有するのが望ましい。なお、後記するように、Ｓの含有量によっては、Ｃの上限値をさらに低下させてもよい。
【００３２】
（Ｓｉ：０．６０〜１．００質量％）
Ｓｉは、強度を確保するために必要な一方、ソリッドワイヤの電気抵抗を高める作用がある。０．６０質量％未満では強度が下がり、軟鋼以外には適用できない強度となってしまう。また、ソリッドワイヤの電気抵抗が小さくなり過ぎるため、送給量あたりの電流値が上昇する。その結果、入熱が高くなるので、耐溶落ち性や耐アンダカット性が劣りやすくなる。したがって、Ｓｉは、０．６０質量％以上含有する必要がある。
一方、Ｓｉの含有量が１．００質量％を超えると脱酸が過剰となり、溶融池の酸素が減少して溶融池の粘性、表面張力が高くなる。そのため、アーク力を緩和する障壁作用が低減し、耐溶落ち性や耐アンダカット性が劣りやすくなる。また、Ｓｉが過剰であると溶接金属が脆化し、溶接部の硬度などについて健全性が失われるおそれがある。したがって、Ｓｉは、１．００質量％以下とする必要がある。
【００３３】
（Ｍｎ：１．１０〜１．６５質量％）
Ｍｎも強度確保に必要な一方で、ソリッドワイヤの電気抵抗を高める作用がある。Ｍｎの含有量が１．１０質量％未満であると強度が下がり、軟鋼以外には適用できない強度となってしまう。また、ソリッドワイヤの電気抵抗が小さくなり過ぎるため、送給量あたりの電流値が上昇する。その結果、入熱が高くなるので、耐溶落ち性や耐アンダカット性が劣りやすくなる。また、Ｍｎが少なすぎると溶接金属が脆化し、溶接部の健全性が失われるおそれがある。したがって、Ｍｎは、１．１０質量％以上含有する必要がある。
一方、Ｍｎの含有量が１．６５質量％を超えると脱酸が過剰となり、溶融池の酸素が減少して溶融池の粘性や表面張力が高くなる。そのため、溶融池の溶接金属がアーク直下へ落ち込みにくくなるので、アーク力を緩和するための障壁作用が低減し、耐溶落ち性や耐アンダカット性が劣りやすくなる。また、スラグも多く発生するので塗装性が劣化する。したがって、Ｍｎは、１．６５質量％以下で含有する必要がある。
【００３４】
（Ｓ：０．０４５〜０．０９０質量％）
Ｓは、本発明で最も重要な元素の一つであり、溶融池の粘性や表面張力の低下を図る作用がある。Ｓを適切な含有量で含有することによって、溶融池に対してアークが先行した場合であっても、粘性や表面張力の低い溶融池によってアーク力を緩和する障壁作用を得やすくなるので、耐溶落ち性や耐アンダカット性を向上させることができる。このような効果を得るためには、Ｓを０．０４５質量％以上含有することが必要である。
一方、Ｓの含有量が０．０９０質量％を超えると、溶融池だけでなくソリッドワイヤの先端に形成される溶滴の表面張力も大きく低下し、溶滴が球形を保てなくなる。また、過剰な厚さに形成される溶融池とも相まってアーク長さを長く設けても短絡状態となってしまうため、スパッタが非常に多くなる。また、他の元素の調整によっても、耐割れ性の向上を図ることができなくなってしまい、鋼板の裏側まで溶融した場合に高温割れが顕著に発生しやすくなる。さらに、溶融池の粘性が過剰に低下し、重力の作用でビードが垂れやすくなり、重ねすみ肉溶接の上板側にビードが形成され難くなって耐アンダカット性が劣りやすくなる。またさらに、溶接金属が脆化し、溶接部の健全性が失われるおそれもある。したがって、Ｓは０．０９０質量％以下で含有する必要がある。なお、耐アンダカット性を向上させる観点と、靭性を向上させる（つまり、溶接金属の脆化を防ぐ）観点から、Ｓを０．０７３質量％以下で含有するのがより望ましい。
【００３５】
（Ｏ：０．００１５〜０．０１００質量％）
ＳとともにＯを適当な量を添加することは、溶融池の粘性と表面張力を適度に下げることができるので、耐溶落ち性や耐アンダカット性を向上させるのに有効である。かかる効果を奏するには、Ｏを０．００１５質量％以上含有することが必要である。
一方、ソリッドワイヤのＯの含有量が０．０１００質量％を超えると、高酸素化による溶融池の粘性と表面張力の低下が過剰となるため、スパッタの増加、スラグの多量発生、介在物の増加による耐割れ性の劣化などを生じる。耐溶落ち性は劣りにくいものの、溶融池の粘性が過剰に低下するため、重力の作用でビードが垂れやすくなり、重ねすみ肉溶接の上板側にビードが形成され難くなって耐アンダカット性が劣りやすくなる。また、溶接金属が脆化し、溶接部の健全性が失われるおそれがある。したがって、Ｏは、０．０１００質量％以下で含有する必要がある。なお、以下に述べるＮの含有量によっては、後記するように、Ｏの上限値をさらに下げた方が望ましい場合もある。
ソリッドワイヤにＯを前記した含有量で含有せしめるには、溶製時の脱酸処理の条件を緩やかにすることで、線材のＯの含有量を上昇させる、あるいは、ソリッドワイヤの伸線時に焼鈍を行い、表面近傍で酸化を起こさせ、これを残留させることで表面にＯを濃化させる、などの手法によって行い得る。
【００３６】
（ＣとＳの含有量の合計：０．１２５質量％以下）
ＣもＳも耐割れ性を劣化させる元素であり、それぞれ上限値を設定しているが、これらを合計した含有量が０．１２５質量％を超えると、ＣとＳのそれぞれが前記した上限値以下で含有されていても耐割れ性が劣りやすくなる。したがって、耐割れ性を向上させるために、ＣとＳを合計した含有量を０．１２５質量％以下とする必要がある。
【００３７】
（Ｐ：０．０１７質量％以下）
Ｐは、Ｃと同様に、耐割れ性を顕著に劣化させるため、極力低減する。ＪＩＳ Ｚ３３１２では、Ｐの含有量は０．０３０質量％まで許容されているが、本発明ではＳの含有量を高くしていることから、相対的にＰの含有量を低くして耐割れ性を劣りにくくする必要がある。特に、Ｐの含有量が０．０１７質量％を超えると、鋼板の裏側まで溶融したときに、高温割れが顕著に発生しやすくなる。したがって、Ｐは、０．０１７質量％以下で含有する必要がある。
【００３８】
（残部がＦｅおよび不純物）
そして、本発明のソリッドワイヤの残部は、Ｆｅと不純物からなる。
不純物は、Ｔｉを０．１５質量％以下、Ｂを０．００５０質量％以下、Ｎを０．００７５質量％以下、さらに、Ｃｒ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｎｂ、Ｖ、Ｚｒ、ＬａおよびＣｅがそれぞれ０．２０質量％以下で含有するのがよい。
Ｃｒ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｖ、Ｚｒ、Ｌａ、Ｃｅを含有することによって溶融池の粘性と表面張力が高くなる。その結果、溶融池で溶融している金属がアーク直下へ落ち込みにくくなるので、アーク力を緩和する障壁作用が低減し、耐溶落ち性や耐アンダカット性が劣りやすくなるだけでなく、スパッタも多く発生する。
また、Ｎｉ以外の元素は、酸化するためスラグも多く発生し、塗装性を劣化させる。
Ｂが０．００５０質量％を超えて含有されると耐割れ性が著しく劣化しやすくなる。Ｎが０．００７５質量％を超えて含有されると溶接金属が脆化し、溶接部の硬度などの健全性が失われるおそれがある。
したがって、前記した不純物は極力少ないことが望ましいが、前記した範囲内であれば、本発明のソリッドワイヤに含有することは許容される。なお、より好ましくは、ＣｒおよびＮｉは０．０５質量％以下、Ｔｉは０．０５質量％以下、Ａｌ、Ｎｂ、Ｖ、Ｚｒ、Ｌａ、およびＣｅは０．０１質量％以下、Ｂは０．００３０質量％以下である。仮に、これらの範囲で不純物を積極添加したとしても本発明の目的に対する利点はなく、本発明の範疇といえる。
【００３９】
そして、本発明に係るソリッドワイヤは、ＯとＮの含有量の合計を０．０１１０質量％以下となるように制限するのが望ましく、Ｍｏを０．３０質量％以下で含有するのがより望ましい。
【００４０】
（ＯとＮの含有量の合計：０．０１１０質量％以下）
ＯとＮの含有量の合計が０．０１１０質量％を超えると、耐溶落ち性については問題ないものの、溶融池の粘性が低下し過ぎてしまうため、重力の作用でビードが垂れやすくなり、重ねすみ肉溶接の上板側にビードが形成され難くなって耐アンダカット性が劣りやすくなる。したがって、ＯとＮの含有量を合計した量が０．０１１０質量％以下とするのが望ましい。
【００４１】
（Ｍｏ：０．３０質量％以下）
Ｍｏは、溶接金属の強度を上げることができる。かかる効果が有効となる下限は特にないものの、０．０５質量％以上含有することで前記した効果を顕著に得ることができる。
一方、Ｍｏの含有量が０．３０質量％を超えると、溶融池の粘性と表面張力が高くなる。その結果、溶融池の溶接金属がアーク直下へ落ち込みにくくなるので、アーク力を緩和する障壁作用が低減し、耐溶落ち性や耐アンダカット性が劣りやすくなる。また、スパッタも多く発生する。したがって、Ｍｏは０．３０質量％以下で含有するのが望ましい。
【００４２】
また、本発明のソリッドワイヤは、当該ソリッドワイヤの表面に、Ｋ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｃａから選択される少なくとも１種以上の元素を合計で０．５〜３０ｐｐｍ含有するのが望ましい。また、本発明のソリッドワイヤは、当該ソリッドワイヤの表面に、ＭｏＳ２を０．０１〜１．００ｇ／１０ｋｇ含有するのがより望ましい。
【００４３】
（当該ソリッドワイヤの表面に、Ｋ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｃａから選択される少なくとも１種以上の元素を合計で０．５〜３０ｐｐｍ）
Ｋ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｃａは含有しなくても問題ないが、Ａｒと酸化性ガス（Ｏ２、ＣＯ２）を用いた溶接において、これらの元素はアーク安定剤として働く作用がある。これらの元素が溶滴の表面付近にあると電子放出が容易となり、アークの安定化に有効である。アークが不安定になるとアーク長さが変化し、アーク力も変動する。これによって耐溶落ち性が劣りやすくなるので、アークはできるだけ安定であることが望ましい。アークの安定化は、アーク安定剤として作用する前記した元素のうち少なくとも１種以上を塗布あるいは含有させることによって得ることができ、その含有量は、いずれかの元素を０．５ｐｐｍ以上含有することによって顕著に得ることができる。
しかし、前記した元素を、３０ｐｐｍを超えて含有すると、アークを安定化する効果が飽和するだけでなく、却ってソリッドワイヤの表面の潤滑性が損なわれて送給安定性が低下する可能性があるので、これを実用的な観点から上限値とする。
なお、これらは溶製で添加が困難である。ソリッドワイヤ表面に前記した元素を塗布する手段としては、（ａ）例えば、伸線工程中に炭酸カリウム、炭酸リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸カルシウムなどのＫ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｃａ入り伸線潤滑剤を使い、ソリッドワイヤの表面に残留させる、（ｂ）例えば、Ｋ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｃａを含む溶液に浸漬させた後に焼鈍し、ソリッドワイヤ表面の粒界あるいは粒内に拡散させる、（ｃ）また、例えば、青酸カリ、青酸ナトリウム溶液を用いて銅めっきを施す、（ｄ）さらに、例えば、Ｋ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｃａイオンを含む油を送給潤滑油として塗布することによって表面近傍に塗布等させることができる。
【００４４】
（当該ソリッドワイヤの表面に、ＭｏＳ２を０．０１〜１．００ｇ／１０ｋｇ）
ソリッドワイヤの表面にＭｏＳ２が存在すると、通電点での瞬間融着が減少し、抵抗が減少するためソリッドワイヤの送給安定性が向上する。ソリッドワイヤの送給安定性が不安定だとアーク長さも不安定になり、アーク力も変動する。これによって耐溶落ち性が劣りやすくなるので、ソリッドワイヤの送給安定性はできるだけ安定であることが望ましい。ＭｏＳ２を塗布すると耐溶落ち性を向上させることができ、その効果は、ＭｏＳ２を０．０１／１０ｋｇ以上表面に塗布等することで有効となる。
一方、ＭｏＳ２を１．００ｋｇ／１０ｋｇを超えて表面に塗布等しても、送給ライナーや通電チップ内にＭｏＳ２が堆積して詰まりやすくなり、却って潤滑性が損なわれることとなるために送給安定性が低下することがある。したがって、ソリッドワイヤの表面に塗布（含有）するＭｏＳ２の含有量は、１．００ｋｇ／１０ｋｇ以下とするのが望ましい。
なお、ＭｏＳ２のソリッドワイヤへの塗布方法としては、伸線工程での引抜潤滑剤にこれを混ぜ、最終径まで残存させる、あるいは、仕上径において塗布する潤滑油に混ぜるといった方法などがある。
【００４５】
（銅めっき）
また、本発明に係るソリッドワイヤは、銅めっきで被覆してもよい。
一般的なソリッドワイヤは、素線の表面を銅めっきで被覆することにより、耐錆性の向上、通電チップの耐摩耗性の維持、ソリッドワイヤ生産時の伸線性を向上させる効果とそれによる生産性の向上、および低コスト化などを図ることができる。
なお、素線の表面を銅めっきで被覆しない場合は、通電部での電気抵抗が上昇する。このときの発熱効果によってソリッドワイヤがアーク発生箇所に到達する際の温度が高くなり、ソリッドワイヤが溶けやすい状態となる。溶接電源は送給されるソリッドワイヤを溶かすに足るだけの電流を与えるので、溶けやすい状態のソリッドワイヤでは低電流化し、溶融量が一定であれば入熱を下げることができる。このため、さらに溶込み深さを低減することができ、アーク力も弱くすることができる。これにより、耐アンダカット性を向上させることができる。
【実施例】
【００４６】
次に、本発明の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を対比して詳細に説明する。
表１〜３に示す組成成分を有するφ１．２ｍｍの径のソリッドワイヤを作製し、（１）耐溶落ち性、（２）耐アンダカット性、（３）溶接金属の硬度、（４）耐割れ性、（５）スパッタの発生量、（６）送給安定性、（７）スラグの被包率、（８）シャルピー吸収エネルギー、の各評価項目について評価を行った。なお、（１）〜（８）の評価項目の評価方法は下記のとおりである。
【００４７】
【表１】
【００４８】
【表２】
【００４９】
【表３】
【００５０】
（１）耐溶落ち性
図３は、重ねすみ肉溶接試験の説明およびアンダカットの深さの定義を説明するための図である。
図３に示すように、板厚２．０ｍｍ、引張強度５２０ＭＰａの炭素鋼板をルートギャップ０．５ｍｍ、重ね代４ｍｍで重ね継手とし、水平姿勢、溶接速度８０ｃｍ／ｍｉｎで重ね溶接を行った。その際のシールドガスの組成はＡｒ８０％＋ＣＯ２２０％とし、極性は母材マイナスとし、ソリッドワイヤの突出し長さを１５ｍｍとした。電流を５Ａ刻みで変化させ、溶落ちが生じない最大の電流値におけるソリッドワイヤの送給速度を限界送給速度（ｍ／ｍｉｎ）として、耐溶落ち性の評価に用いた。ここで、耐溶落ち性を電流値で評価しなかったのは、ソリッドワイヤの成分組成によって電流値と送給速度の関係が変化するためである。なお、電圧値は、変化させた電流値を変化させるごとに調整して、アークが最も安定であると判断された値（最適判断値）をとるようにした。このようにすれば、溶着量を一定とした場合、限界送給速度が大きいほど溶込みが浅くなるので、耐溶落ち性が優れることになる。
耐溶落ち性の評価は、限界送給速度が５．６０ｍ／ｍｉｎ以上６．５０ｍ／ｍｉｎ未満のものを良好（○）と評価し、さらに６．５０ｍ／ｍｉｎ以上のものを優良（◎）と評価した。これに対し、限界送給速度が５．６０ｍ／ｍｉｎ未満のものを良好でない（×）と評価した。なお、良好（○）および優良（◎）であるものを合格とし、良好でない（×）ものを不合格とした。
【００５１】
（２）耐アンダカット性
（１）の試験の結果を受けて、電流値を（限界送給速度の電流値−３０Ａ）に設定し、電圧を（最適判断値＋２Ｖ）に設定して溶接したときのビードの断面マクロ写真（倍率１０倍）を撮影し、かかる断面マクロ写真から溶接止端部のアンダカットの深さを測定した（なお、表４〜６には、「アンダカットの深さ（ｍｍ）」として示している。）。図３に示すように、上板側と下板側の両方を計測し、最大値を評価値とした。
耐アンダカット性の評価は、前記した最大値が０．５０ｍｍ以下０．２０ｍｍを超えたものを良好（○）と評価し、さらに０．２０ｍｍ以下のものを優良（◎）と評価した。これに対し、前記した最大値が０．５０ｍｍを超えたものを良好でない（×）と評価した。なお、良好（○）および優良（◎）であるものを合格とし、良好でない（×）ものを不合格とした。
【００５２】
（３）溶接金属の硬度
（１）の試験の結果を受けて、電流値を（限界送給速度の電流値−１０Ａ）に設定して溶接した重ね継手の溶接金属の断面中央部のビッカース硬度（荷重１ｋｇｆ（１Ｎ））を３点測定し、その平均値を溶接金属の強度（ＨＶ）とした。
溶接金属の硬度の評価は、母材と同等以上との一般的見解からビッカース硬度１６０ＨＶ以上のものを良好（○）と評価し、ビッカース硬度１６０ＨＶ未満のものを良好でない（×）と評価した。なお、良好（○）であるものを合格とし、良好でない（×）ものを不合格とした。
【００５３】
（４）耐割れ性
（１）の試験の結果を受けて、限界送給速度の電流値および限界送給速度にて溶接長１００ｍｍを１０回溶接し、全てＸ線透過試験を行った。なお、表４〜６には、「割れ」として示している。
耐割れ性の評価は、Ｘ線透過試験の結果、割れが生じず全て健全だったものを「無」（良好（○））と評価し、割れの生じたものを「有」（良好でない（×））と評価した。なお、良好（○）であるものを合格とし、良好でない（×）ものを不合格とした。
なお、割れの生じたものを全て調査した結果、割れの発生形態は図４に示すように、ビード幅のほぼ中央部の縦割れであった。また、その破面を観察した結果、高温割れは凝固割れであることがわかった。なお、図４は、耐割れ性の評価における評価対象となる割れを説明するための図である。
【００５４】
（５）スパッタの発生量
ビードオンプレート溶接にて電流２００Ａ、アーク近傍の拡大投影にてアーク長さ２ｍｍとなるように設定した電圧で溶接し、発生したスパッタを捕集箱で捕集してその重量を測定した。
スパッタの発生量の評価は、スパッタの発生量が１．３０ｇ／ｍｉｎを超え１．５０ｇ／ｍｉｎ以下のものを良好（○）と評価し、１．３０ｇ／ｍｉｎ以下のものを優良（◎）と評価した。これに対し、スパッタの発生量が１．５０ｇ／ｍｉｎを超えたものを良好でない（×）と評価した。なお、良好（○）および優良（◎）であるものを合格とし、良好でない（×）ものを不合格とした。
【００５５】
（６）送給安定性
ビードオンプレート溶接にてソリッドワイヤの送給速度６．００ｍ／ｍｉｎ、アーク長さ２ｍｍとなる電圧で１時間溶接を行い、安定性を官能評価した。
送給安定性の評価は、送給速度に全く変動が生じなかったものを優良（◎）と評価し、若干、送給速度に変動が認められるものの、実用上問題ないものを良好（○）と評価した。これに対し、送給速度の変動が多く、アークが不安定となり、使用に耐えないと判断されるものを良好でない（×）と評価した。なお、優良（◎）および良好（○）であるものを合格とし、良好でない（×）ものを不合格とした。
【００５６】
（７）スラグの被包率
溶接後に実施される電着塗装において、スラグが剥離することによって塗装が剥離してしまう危険性を評価するために、ビード上に生じたスラグの面積率を測定した。
スラグの被包率の評価は、ビードの表面積に対するスラグの合計面積の割合が４．０％以下である場合を優良（◎）と評価し、４．０％を超え５．０％以下である場合を良好（○）と評価した。これに対し、かかる割合が５．０％を超える場合を良好でない（×）と評価した。なお、優良（◎）および良好（○）であるものを合格とし、良好でない（×）ものを不合格とした。
【００５７】
（８）シャルピー吸収エネルギー
溶接部の衝撃性能、つまり、溶接部の溶接金属が脆化しているか否かを便宜的に評価するために、ＪＩＳ Ｚ３３１２「軟鋼及び高張力鋼用マグ溶接ソリッドワイヤ」に準拠してシャルピー吸収エネルギーを測定した。試験温度は０℃とし、３本試験してその平均値を評価に供した。
シャルピー吸収エネルギーの評価は、最も一般的に用いられる指標である２７Ｊ以上４７Ｊ未満のものを良好（○）と評価し、４７Ｊ以上のものを優良（◎）と評価した。これに対し、シャルピー吸収エネルギーが２７Ｊ未満のものは、脆化した金属と判断し、良好でない（×）と評価した。なお、良好（○）および優良（◎）であるものを合格とし、良好でない（×）ものを不合格とした。
（１）〜（８）の評価項目の評価結果を表４〜６に示す。
【００５８】
【表４】
【００５９】
【表５】
【００６０】
【表６】
【００６１】
Ｎｏ．１〜５６、８８〜９１は、ソリッドワイヤの成分組成が本発明の要件を満たしていることから、限界送給速度（耐溶落ち性）、耐アンダカット性、溶接金属の硬度、スパッタの発生量、ソリッドワイヤの送給安定性、スラグの被包率、シャルピー吸収エネルギー（衝撃性能）の全て評価項目において良好な評価結果を得ることができた（実施例；表４、５、６の備考欄参照）。
【００６２】
一方、Ｎｏ．５７〜８７、９２、９３は、ソリッドワイヤの成分組成が本発明の要件を満たしていないことから、前記した各評価項目のいずれかにおいて良好でない評価結果を得ることとなった（比較例；表５、６備考欄参照）。具体的には、以下の通りである。
【００６３】
Ｎｏ．５７は、Ｃの含有量が過少であったため、溶接金属の硬度が不足していた。つまり、溶接部の強度が不足しており汎用的に使用することができない。
Ｎｏ．５８は、Ｃの含有量が過剰であったため、脱酸過剰となり、限界送給速度が小さく、また、アンダカットの深さが深かった。つまり、耐溶落ち性、耐アンダカット性が良好でなかった。また、スパッタの発生量も多く、凝固割れが発生したため、耐割れ性も良好でなかった。
【００６４】
Ｎｏ．５９は、Ｓｉの含有量が過少であったため、溶接金属の硬度が不足していた。つまり、溶接部の強度が不足しており汎用的に使用することができない。また、ソリッドワイヤの電気抵抗が低いために送給量あたりの電流値が高くなる。そのため、入熱やアーク力が大きくなるので、溶落ちやアンダカットも発生しやすくなり、耐溶落ち性、耐アンダカット性が良好でなかった。
Ｎｏ．６０は、Ｓｉの含有量が過剰であったため、脱酸過剰となって耐溶落ち性、耐アンダカット性が良好でなかった。また、シャルピー吸収エネルギーも良好でなく、溶接金属の脆化が認められた。
【００６５】
Ｎｏ．６１、６２は、Ｍｎの含有量が過少であったため、溶接金属の硬度が不足していた。つまり、溶接部の強度が不足しており汎用的に使用することができない。また、ソリッドワイヤの電気抵抗が低いために送給量あたりの電流値が高くなる。そのため、入熱やアーク力が大きくなるので、溶落ちやアンダカットも発生しやすくなり、耐溶落ち性、耐アンダカット性が良好でなかった。また、シャルピー吸収エネルギーも良好でなく、溶接金属の脆化が認められた。
Ｎｏ．６３は、Ｍｎの含有量が過剰であったため、脱酸過剰となり、耐溶落ち性、耐アンダカット性が良好でなかった。また、スラグも多く発生したため、スラグの被包率が高くなった。これは、塗装性が悪くなることを意味する。
Ｎｏ．６４は、Ｍｎの含有量、ＣとＳの含有量の合計、Ｎの含有量が過剰である。Ｍｎの含有量が過剰であるため脱酸過剰となって耐溶落ち性、耐アンダカット性が良好でなかった。スラグも多く発生したため、スラグの被包率が高くなった。ＣとＳのそれぞれの含有量は本発明の要件を満たすものの、ＣとＳの含有量を合計した量が上限値を超えていることから凝固割れを生じた。つまり、耐割れ性が良好でなかった。また、Ｎが過剰のため、シャルピー吸収エネルギーも良好でなく、溶接金属の脆化が認められた。
【００６６】
Ｎｏ．６５は、Ｐの含有量が過剰であったため、凝固割れが生じた。つまり、耐割れ性が良好でなかった。
Ｎｏ．６６は、Ｐの含有量が過剰であったため、凝固割れが生じた。つまり、耐割れ性が良好でなかった。また、Ｓの含有量が過少であったため、溶融池の粘性と表面張力が適正範囲まで下がらず、溶融池に対して先行するアークのアーク力を緩和する障壁作用を得られなかった。そのため、耐溶落ち性、耐アンダカット性が良好でなかった。
Ｎｏ．６７は、Ｓの含有量が過少であったため、溶融池の粘性と表面張力が適正範囲まで下がらなかった。そのため、溶融池によるアーク力を緩和する障壁作用を得ることができず、耐溶落ち性、耐アンダカット性が良好でない結果となった。
Ｎｏ．６８は、Ｓの含有量、およびＣとＳの含有量を合計した量が過剰であったため、凝固割れが生じた。つまり、耐割れ性が良好でなかった。さらに、溶滴の粘性と表面張力が過少となって、溶滴と溶融池が短絡しやすくなったので、スパッタの発生量が非常に多かった。シャルピー吸収エネルギーも良好でなく、溶接金属の脆化が認められた。耐溶落ち性は良好であるものの、溶融池が重力によって垂れやすくなり、上板側のアンダカットが発生しやすく、耐アンダカット性が良好でない結果となった。
【００６７】
Ｎｏ．６９は、Ｃの含有量、Ｓｉの含有量、Ｓの含有量、ＣとＳの含有量の合計が全て過剰である。凝固割れが発生し、耐割れ性も良好でなかった。また、耐溶落ち性と耐アンダカット性も劣り、スパッタの発生量も多かった。さらに、シャルピー吸収エネルギーも良好でなく、溶接金属の脆化が認められた。
Ｎｏ．７０、７１、７２は、ＣとＳのそれぞれについては本発明の要件を満たすものの、ＣとＳの含有量の合計が本発明で規定する上限値よりも高いことから、凝固割れを生じた。そのため、耐割れ性が良好でなかった。
Ｎｏ．７３は、ＣとＳのそれぞれの含有量については本発明の要件を満たすものの、ＣとＳの含有量の合計が本発明で規定する上限値よりも高く、且つ、ＯとＮの含有量の合計が本発明で規定する上限値よりも高いことから、凝固割れを生じた。そのため、耐割れ性が良好でなかった。
【００６８】
Ｎｏ．７４は、Ｃｒの含有量が過剰であったため、溶融池の粘性と表面張力が過剰となって耐溶落ち性と耐アンダカット性が良好でなかった。また、スラグが多く発生したため、スラグの被包率が高くなった。スパッタの発生量も多かった。
Ｎｏ．７５は、Ｎｉの含有量が過剰であったため、溶融池の粘性と表面張力が過剰となって耐溶落ち性と耐アンダカット性が良好でなかった。また、スパッタの発生量も多かった。
【００６９】
Ｎｏ．７６、７７、７８、７９、８０、８１、８２は、それぞれＡｌ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｖ、Ｚｒ、Ｌａ、Ｃｅの含有量が過剰であり、溶融池の粘性と表面張力が過剰となったため、耐溶落ち性と耐アンダカット性が良好でない結果となった。また、スラグが多く発生し、スラグの被包率が高くなった。さらに、スパッタの発生量も多かった。
【００７０】
Ｎｏ．８３は、Ｂの含有量が過剰であったため、凝固割れが発生し、耐割れ性が良好でない結果となった。
Ｎｏ．８４は、Ｎの含有量が過剰であったため、気孔欠陥は生じなかったものの、溶接金属が脆化した。
Ｎｏ．８５は、Ｏの含有量が過少であったため、溶融池の粘性と表面張力が適正範囲まで下がらず、溶融池によるアーク力を緩和する障壁作用を得られなかったので、耐溶落ち性、耐アンダカット性が良好でなかった。
Ｎｏ．８６は、Ｏの含有量が過剰であり、さらにＯとＮの含有量の合計が過剰であったため、介在物が多くなり、割れが生じた。つまり、耐割れ性が良好でなかった。また、溶融池の粘性と表面張力が過少となって溶滴と溶融池が短絡しやすくなったため、スパッタの発生量が非常に多かった。シャルピー吸収エネルギーも良好でなく、溶接金属の脆化が認められた。なお、耐溶落ち性は良好であるものの、溶融池が重力によって垂れやすくなり、上板側のアンダカットが発生しやすかった。つまり、耐アンダカット性が良好でなかった。また、スラグが多く、スラグの被包率も高かった。つまり、塗装性に劣ることが示唆された。
Ｎｏ．８７は、Ｍｏの含有量が過剰であったために、溶融池の粘性と表面張力が過剰となり、耐溶落ち性と耐アンダカット性が良好でない結果となった。また、スパッタの発生量も多かった。
【００７１】
Ｎｏ．９２は、市場に流通しているソリッドワイヤの一種であるが、Ｓｉの含有量およびＳの含有量が本発明の要件よりも過少であり、Ｐの含有量が本発明の要件よりも過剰となっている。Ｓｉの含有量が不足しているために、溶接金属の硬度が良好でない結果となった。したがって、溶接部の強度が不足しており、汎用的に使用することができないことが示唆される。また、ソリッドワイヤの電気抵抗が低いため、送給量あたりの電流値が高くなり、入熱やアーク力が大きくなる。また、Ｓの含有量が過少であるために溶融池の粘性と表面張力が適正範囲まで下がらず、溶融池によるアーク力を緩和する障壁作用を得られなかったことと相まって、溶落ちやアンダカットが発生しやすかった。つまり、耐溶落ち性と耐アンダカット性が良好でない結果となった。さらに、Ｐの含有量が過剰であったため、割れも発生し、耐割れ性も良好でない結果となった。
Ｎｏ．９３も、市場に流通しているソリッドワイヤの一種であるが、Ｃ、Ｍｎ、Ｂ、Ｍｏの含有量が本発明の要件よりも過剰であり、Ｓの含有量が本発明の要件よりも過少となっている。Ｃの含有量およびＢの含有量が過剰であるために裏波溶接となり、割れが発生した（耐割れ性が低かった）。また、Ｃ、Ｍｎ、Ｍｏの含有量が過剰であり、Ｓの含有量が過少であるために溶融池の粘性や表面張力が著しく高くなり、耐溶落ち性と耐アンダカット性が良好でない結果となった。また、スパッタの発生量も多くなった。さらに、Ｍｎの含有量が高いため、スラグが多く発生し、スラグの被包率が高くなった。つまり、塗装性に劣ることが示唆された。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】（ａ）は、従来のソリッドワイヤを用いた場合におけるアーク溶接時の溶融池と溶込み深さについて説明する図であり、（ｂ）は、本発明のソリッドワイヤを用いた場合におけるアーク溶接時の溶融池と溶込み深さについて説明する図である。
【図２】本発明のソリッドワイヤを完成するために行ったＣとＳの適正な含有量の範囲を説明するための図である。
【図３】重ねすみ肉溶接試験の説明およびアンダカットの深さの定義を説明するための図である。
【図４】耐割れ性の評価における評価対象となる割れを説明するための図である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アーク溶接に用いるソリッドワイヤに係り、より詳細には、薄板のアーク溶接に適用できる炭素鋼のソリッドワイヤに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境問題の観点から自動車の燃費改善に関する要求が強くなっている。それに対応するため、使用する鋼板を従来の引張強度３００ＭＰａ以下の軟鋼から引張強度４００ＭＰａ以上の高強度の鋼板に替えて板厚を低減し、軽量化を図る試みが進められている。
【０００３】
ここで、板厚を低減すると、スポット溶接法では殆ど問題ないものの、アーク溶接法ではアーク熱によって鋼板が溶融して穴が開く、いわゆる溶落ちが発生しやすくなる。
【０００４】
また、鋼板の高強度化は、一般に圧延時の冷却制御と鋼板に添加する元素を増量することによって達成されるが、鋼板に添加する元素の増量は、アーク溶接時の溶融池の粘性を高め、なじみ性が劣化して溶接止端部が厚みを欠損する、いわゆるアンダカットが発生しやすくなる。
【０００５】
さらに、溶接施行の面では、溶接の能率向上のために溶接速度を大きくすると、溶融池に対してアークが先行し、アークが直接溶融面に当たりやすくなることによって溶落ちが発生しやすくなる。また、溶落ちに至らずとも、溶接されている板材の裏側まで溶融した（これを裏波ともいう）場合に、高温割れが極めて発生しやすくなる。
【０００６】
例えば、特許文献１には、電気抵抗率を規定した０．９ｍｍ以下の細径のワイヤを用いて溶着量あたりの入熱を減少させることによって溶落ちしにくくする（つまり、耐溶落ち性を向上させる）旨が記載されている。
【０００７】
また、例えば、特許文献２には、ワイヤのＳｉ＋Ｍｎ、Ｓｉ×（Ｓｉ＋Ｍｎ）を規定し、さらにＡｒに極少量（３〜７％）のＯ２ガスを含有することによって耐溶落ち性を向上させる旨が記載されている。かかる技術は、ワイヤの電気抵抗率を適度に高めることによって溶着量あたりの入熱を減少させる効果と、シールドガスのＡｒの比率を高くすることで溶込み深さを減らす効果との相乗効果によるものである。
【０００８】
また、例えば、特許文献３や特許文献４には、先端にセラミックを装着した特殊な溶接給電チップを用いる旨が記載されている。これは、溶接給電チップの先端の通電点とアーク発生点との間に発生する電気抵抗発熱を高めることによって溶着量あたりの入熱を減少させ、これにより耐溶落ち性を向上させるとともに、電流低下によってアーク力が抑えられるためにアンダカットの発生を抑制する（つまり、耐アンダカット性を向上させる）ものである。
【０００９】
さらに、例えば、特許文献５には、シールドガスとしてＡｒとＣＯ２を用い、これに多量（５．５〜１５％）のＯ２を混合させることによって溶融池の対流方向を変え、それにより耐アンダカット性を向上させる旨が記載されている。
【００１０】
なお、従来から経験的に立向下進溶接することによって耐溶落ち性や耐アンダカット性を向上し得ることが知られているが、溶接姿勢が限定される上に、下進角度が過剰であるとビードの垂れ落ちやスパッタの多量発生となるため制御が困難であるという問題がある。
【特許文献１】特開２００１−９６３９２号公報
【特許文献２】特許第２９２２８１４号明細書
【特許文献３】特開平９−９４６６７号公報
【特許文献４】特許第３３４５８８３号明細書
【特許文献５】特開２００５−２５４２８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、特許文献１に記載されているような細径のワイヤは、細径であるために座屈しやすく、且つワイヤの送給安定性が悪いために溶接作業性が悪くなるという問題がある。また、かかる細径のワイヤはコストが高くなるので、溶接のコストアップにつながるという問題もある。
【００１２】
また、特許文献２に記載されているワイヤ単体では、耐溶落ち性に劣るという問題を解決することができない。また、このようにシールドガスのＡｒの比率を高くすると、シールドガスのコストが高くなるので、溶接のコストアップにつながるという問題がある。
【００１３】
一方、特許文献３や特許文献４に記載されているような特殊な溶接給電チップを用いるため、チップのコストが高くなるので、溶接のコストアップにつながる。
【００１４】
そして、特許文献５に記載のアーク溶接方法では、特殊なシールドガスを用いるためシールドガスのコストが高くなるので、溶接のコストアップにつながるという問題があり、また、酸素量が多いためにスラグやスパッタが多量に発生する。スラグやスパッタの存在は、溶接部の塗装性が劣化することにつながる。さらに、溶接金属に含まれる酸素量が大幅に増加することにともなって介在物が増加し、高温割れが発生しやすくなる（つまり、耐割れ性に劣る）という問題もある。
【００１５】
そして、前記した問題の他に、汎用性のある一般的な薄板溶接を行うために、母材と同等以上の溶接金属の硬度を有すること、脆弱破壊を起こさないこと、溶接を円滑に行わしめる良好な送給安定性を有することが求められている。
【００１６】
本発明は前記課題に鑑みてなされたものであり、溶接のコストアップを最小限に抑えつつ、ワイヤの送給安定性、耐溶落ち性、耐アンダカット性、耐割れ性に優れ、スラグおよびスパッタが発生しにくく、且つ、母材と同等以上の溶接金属の硬度を有し、脆弱破壊を起こさない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】
【００１７】
前記課題を解決した本発明に係るソリッドワイヤは、アーク溶接を行うために用いられるソリッドワイヤであって、Ｃを０．００５〜０．０６０質量％、Ｓｉを０．６０〜１．００質量％、Ｍｎを１．１０〜１．６５質量％、Ｓを０．０４５〜０．０９０質量％、Ｏを０．００１５〜０．０１００質量％、且つ、前記Ｃと前記Ｓの含有量の合計を０．１２５質量％以下、Ｐを０．０１７質量％以下で含有し、残部がＦｅおよび不純物からなり、当該不純物が、Ｔｉを０．１５質量％以下、Ｂを０．００５０質量％以下、Ｎを０．００７５質量％以下、さらに、Ｃｒ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｎｂ、Ｖ、Ｚｒ、ＬａおよびＣｅがそれぞれ０．２０質量％以下で含有してなる。
【００１８】
本発明に係るソリッドワイヤは、Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｓ、Ｏの含有量を特定の範囲に限定することによって、溶融池の粘性と表面張力を大幅に低下させることが可能となり、アーク溶接時に溶融池を深く形成させることができる。これにより、アーク力を緩和する障壁作用を得ることができ、溶込み深さを低減させることが可能となるので、耐溶落ち性を向上させることができる。
また、本発明に係るソリッドワイヤは、溶融池の粘性と表面張力を大幅に低下させているのでアンダカットが発生した場合であっても、溶融池で溶融している溶接金属が重力によって当該アンダカットした部分に流れ込むため、溶接箇所が凝固するまでにアンダカットをなくすことができる（つまり、耐アンダカット性を向上させることができる。）。
そして、本発明に係るソリッドワイヤは、Ｓの含有量とＯの含有量を適切化することによってスラグやスパッタを発生しにくくし、Ｃの含有量、Ｓの含有量、ＣとＳの含有量を合計した量、Ｐの含有量やＣとＳの含有量を合計した量を適切化することによって耐割れ性を向上させることができる。
さらに、本発明に係るソリッドワイヤは、特定の種類の不純物を、特定の範囲で含有することによって溶融池の粘性と表面張力が高くなるのをより防止することができるので、アーク溶接時に溶融池が浅くなるのをより防止することができる。したがって、アーク力を緩和する障壁作用をより確実に得ることができ、溶込み深さを低減させることが可能となるので、耐溶落ち性や耐アンダカット性を向上させ、スパッタおよびスラグをより発生しにくくすることができる。特に、Ｂを特定の含有量以下に規制することによって耐割れ性をより向上させることができ、Ｎを特定の含有量以下に規制することによって溶接金属の脆化を防止することができるので、より溶接部の健全化を図ることができる。
【００１９】
本発明に係るソリッドワイヤは、前記Ｏと前記Ｎの含有量の合計を０．０１１０質量％以下となるように制限するのが好ましい。また、本発明に係るソリッドワイヤは、Ｍｏを０．３０質量％以下で含有するのが好ましい。
このように、本発明に係るソリッドワイヤは、ＯとＮの含有量の合計を特定の含有量以下に規制することによって、溶融池の粘性が低くなりすぎるのを防止することができるので、より耐アンダカット性を向上させることができる。
そして、本発明に係るソリッドワイヤは、Ｍｏを特定の含有量以下に規制することによって、溶融池の粘性と表面張力が高くなるのを防止することができるので、アーク溶接時に溶融池が浅くなるのを防止することができる。これにより、アーク力を緩和する障壁作用を確実に得ることができ、溶込み深さを低減させることが可能となるので、耐溶落ち性や耐アンダカット性を向上させ、スパッタを発生しにくくすることができる。
【００２０】
本発明に係るソリッドワイヤは、前記ソリッドワイヤの表面に、Ｋ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｃａから選択される少なくとも１種以上の元素を合計で０．５〜３０ｐｐｍ有するのが好ましい。
本発明に係るソリッドワイヤは、その表面にこのような群から選択される少なくとも１種の元素を塗布や付着等させることにより、前記した特定の範囲で有することによって電子放出が容易となるので、Ａｒと酸化性ガス（Ｏ２やＣＯ２など）を用いた溶接においてアーク安定剤として働く。そのため、アーク長の変化を抑制することができ、より耐溶落ち性を向上させることができる。
【００２１】
本発明に係るソリッドワイヤは、前記ソリッドワイヤの表面に、ＭｏＳ２を０．０１〜１．００ｇ／１０ｋｇ有するのが好ましい。
本発明に係るソリッドワイヤは、その表面にＭｏＳ２を塗布や付着等させることにより、前記した特定の範囲で有することによって、通電点での瞬間融着が減少し、抵抗が減少するため、ソリッドワイヤの送給安定性を向上させることができる。
【００２２】
本発明に係るソリッドワイヤは、表面を銅めっきで被覆してもよい。
本発明に係るソリッドワイヤを銅めっきで被覆することによって、耐錆性の向上や、通電チップの耐磨耗性の向上、ワイヤ生産時に伸線性の向上効果による生産性の向上とそれにともなう低コスト化などを図ることができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明に係るソリッドワイヤによれば、溶接のコストアップを最小限に抑えつつ、ワイヤの送給安定性、耐溶落ち性、耐アンダカット性、耐割れ性に優れ、スラグおよびスパッタが発生しにくく、且つ、母材と同等以上の溶接金属の硬度を有し、脆弱破壊を起こしにくくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
次に、本発明に係るソリッドワイヤを実施するための最良の形態について詳細に説明する。
本発明者らは、前記した立向下進溶接時の溶融池および溶接金属の挙動に着目し、水平溶接、下向溶接、横向溶接、上向溶接、立向上進溶接など姿勢によらないで、溶融池および溶接金属が前述と同様の挙動を得ることができれば、より好適にアーク溶接を行い得ると考え、鋭意研究を行った。
【００２５】
まず、図１を参照して本発明者らが完成するに至った本発明に係るソリッドワイヤの原理について説明する。なお、図１は、アーク溶接の様子を模式的に示す図であって、（ａ）は、従来のソリッドワイヤを用いてアーク溶接を行う様子を模式的に示す図であり、（ｂ）は、本発明に係るソリッドワイヤを用いてアーク溶接を行う様子を模式的に示す図である。
【００２６】
図１（ａ）に示すように、従来のソリッドワイヤ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。そのため、アーク力と表面張力による溶融池６の押し上げＰ１が重力Ｐ２に対して大きくなるので、溶融池６自体の重力Ｐ２による降下が小さくなる。すなわち、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が大きくなる。
また、チップ２／ソリッドワイヤ３１通電点（主にチップ２の先端）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くなる。
【００２７】
そこで、本発明者らは、図１（ｂ）に示すように、立向下進溶接時には、重力によって溶融池がアーク後方からアーク直下に向けて移動すること、すなわち、アーク直下には常に深い溶融池が形成され、アーク力を緩和する障壁作用が働いていることにより、溶落ちしにくくなる（耐溶落ち性の向上）ことがわかった。また、瞬間的にアンダカットが生じても重力による溶融池の降下作用が大きく働き、溶融池の溶接金属が当該アンダカットした箇所に流れ込むため、凝固時にはアンダカットが消失すること（耐アンダカット性の向上）することがわかった。
これは、アーク５直下から溶接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５直下に落とし込ませる。これにより、アーク５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を低減させることによるものである。
【００２８】
本発明者らは、鋭意研究した結果、ソリッドワイヤ自身の電気抵抗を高めることにより、突出し部分および溶滴自体の抵抗発熱を高めて温度を上昇させて、アーク熱による溶融を低減させることにより溶接入熱を減らし、且つ、ソリッドワイヤの成分組成を適切化することによって溶融池の粘性と表面張力を大幅に低下させ、溶融池に働く重力作用を十分に引き出すことで、立向下進溶接以外の姿勢でも前記したメカニズムを実現できることを見出した。
なお、研究の段階で、従来知られているガス成分の高酸素化や、ソリッドワイヤの成分として含有されるＳｉやＭｎなどの強脱酸成分の低減といった手段によって高酸素化して溶融池の粘性と表面張力を低下させると、スラグの多量発生、ブローホールの発生、ビード形状の劣化、スパッタの増加といった問題が多発することがわかった。
【００２９】
本発明者らはまた、この問題を改善する手段としてＳとＯの含有量を適切化することでスラグやスパッタを発生しにくくし、ビード形状を良好に保ったまま、溶融池の粘性と表面張力を大幅に低下させ得ることをも見出した。
また、通常、Ｓを高い濃度で含有すると高温割れが発生しやすくなることが知られている。本発明者らは、Ｃの含有量、Ｐの含有量、Ｓの含有量、ＣとＳの含有量を合計した量といった、所定の元素の含有量を適切に規制すること、特に、図２に示すように、Ｓを高い濃度で含有する場合であっても、Ｃの含有量を適切に規制することで、高温割れしにくくできること（耐割れ性の向上）も見出した。なお、図２は、本発明のソリッドワイヤを完成するために行ったＣとＳの適正な含有量の範囲を説明するための図である。
本発明者らは、かかる知見の下、アーク溶接を行うのに好適な本発明に係るソリッドワイヤを完成させるに至った。
【００３０】
本発明に係るソリッドワイヤは、Ｃを０．００５〜０．０６０質量％、Ｓｉを０．６０〜１．００質量％、Ｍｎを１．１０〜１．６５質量％、Ｓを０．０４５〜０．０９０質量％、Ｏを０．００１５〜０．０１００質量％、且つ、前記Ｃと前記Ｓの含有量の合計を０．１２５質量％以下、Ｐを０．０１７質量％以下で含有し、残部がＦｅおよび不純物からなる。
以下、本発明のソリッドワイヤにおいて数値限定した理由について説明する。
【００３１】
（Ｃ：０．００５〜０．０６０質量％）
Ｃは、脱酸作用を有し、溶接金属の強度を高める効果がある。薄板溶接では多層溶接することはないため、再熱による強度低下を考慮する必要はなく、低い添加量でも一般的に使われる３００ＭＰａ以下の軟鋼から５９０ＭＰａ級のハイテン鋼板（高張力鋼板）に至るまで母材と同等以上の強度を得ることができる。
しかし、Ｃの含有量を０．００５質量％未満にまで低下させると軟鋼にしか適用できない強度になって汎用性がなくなる。したがって、Ｃは、０．００５質量％以上含有する必要がある。
一方、Ｃの含有量が高くなると、前記したように、耐割れ性が著しく劣化する。また、アーク近傍でＣＯが爆発することによってスパッタの発生が多くなるばかりでなく、ヒュームの発生も多くなる。さらに、脱酸が過剰となるので溶融池の酸素が減少し、溶融池の粘性や表面張力が高くなる。そのため、アーク力を緩和する障壁作用が低減し、耐溶落ち性や耐アンダカット性が劣りやすくなる。したがって、耐割れ性を確保することを加味して、Ｃは、０．０６０質量％以下で含有する必要があり、０．０５０質量％以下で含有するのが望ましい。なお、後記するように、Ｓの含有量によっては、Ｃの上限値をさらに低下させてもよい。
【００３２】
（Ｓｉ：０．６０〜１．００質量％）
Ｓｉは、強度を確保するために必要な一方、ソリッドワイヤの電気抵抗を高める作用がある。０．６０質量％未満では強度が下がり、軟鋼以外には適用できない強度となってしまう。また、ソリッドワイヤの電気抵抗が小さくなり過ぎるため、送給量あたりの電流値が上昇する。その結果、入熱が高くなるので、耐溶落ち性や耐アンダカット性が劣りやすくなる。したがって、Ｓｉは、０．６０質量％以上含有する必要がある。
一方、Ｓｉの含有量が１．００質量％を超えると脱酸が過剰となり、溶融池の酸素が減少して溶融池の粘性、表面張力が高くなる。そのため、アーク力を緩和する障壁作用が低減し、耐溶落ち性や耐アンダカット性が劣りやすくなる。また、Ｓｉが過剰であると溶接金属が脆化し、溶接部の硬度などについて健全性が失われるおそれがある。したがって、Ｓｉは、１．００質量％以下とする必要がある。
【００３３】
（Ｍｎ：１．１０〜１．６５質量％）
Ｍｎも強度確保に必要な一方で、ソリッドワイヤの電気抵抗を高める作用がある。Ｍｎの含有量が１．１０質量％未満であると強度が下がり、軟鋼以外には適用できない強度となってしまう。また、ソリッドワイヤの電気抵抗が小さくなり過ぎるため、送給量あたりの電流値が上昇する。その結果、入熱が高くなるので、耐溶落ち性や耐アンダカット性が劣りやすくなる。また、Ｍｎが少なすぎると溶接金属が脆化し、溶接部の健全性が失われるおそれがある。したがって、Ｍｎは、１．１０質量％以上含有する必要がある。
一方、Ｍｎの含有量が１．６５質量％を超えると脱酸が過剰となり、溶融池の酸素が減少して溶融池の粘性や表面張力が高くなる。そのため、溶融池の溶接金属がアーク直下へ落ち込みにくくなるので、アーク力を緩和するための障壁作用が低減し、耐溶落ち性や耐アンダカット性が劣りやすくなる。また、スラグも多く発生するので塗装性が劣化する。したがって、Ｍｎは、１．６５質量％以下で含有する必要がある。
【００３４】
（Ｓ：０．０４５〜０．０９０質量％）
Ｓは、本発明で最も重要な元素の一つであり、溶融池の粘性や表面張力の低下を図る作用がある。Ｓを適切な含有量で含有することによって、溶融池に対してアークが先行した場合であっても、粘性や表面張力の低い溶融池によってアーク力を緩和する障壁作用を得やすくなるので、耐溶落ち性や耐アンダカット性を向上させることができる。このような効果を得るためには、Ｓを０．０４５質量％以上含有することが必要である。
一方、Ｓの含有量が０．０９０質量％を超えると、溶融池だけでなくソリッドワイヤの先端に形成される溶滴の表面張力も大きく低下し、溶滴が球形を保てなくなる。また、過剰な厚さに形成される溶融池とも相まってアーク長さを長く設けても短絡状態となってしまうため、スパッタが非常に多くなる。また、他の元素の調整によっても、耐割れ性の向上を図ることができなくなってしまい、鋼板の裏側まで溶融した場合に高温割れが顕著に発生しやすくなる。さらに、溶融池の粘性が過剰に低下し、重力の作用でビードが垂れやすくなり、重ねすみ肉溶接の上板側にビードが形成され難くなって耐アンダカット性が劣りやすくなる。またさらに、溶接金属が脆化し、溶接部の健全性が失われるおそれもある。したがって、Ｓは０．０９０質量％以下で含有する必要がある。なお、耐アンダカット性を向上させる観点と、靭性を向上させる（つまり、溶接金属の脆化を防ぐ）観点から、Ｓを０．０７３質量％以下で含有するのがより望ましい。
【００３５】
（Ｏ：０．００１５〜０．０１００質量％）
ＳとともにＯを適当な量を添加することは、溶融池の粘性と表面張力を適度に下げることができるので、耐溶落ち性や耐アンダカット性を向上させるのに有効である。かかる効果を奏するには、Ｏを０．００１５質量％以上含有することが必要である。
一方、ソリッドワイヤのＯの含有量が０．０１００質量％を超えると、高酸素化による溶融池の粘性と表面張力の低下が過剰となるため、スパッタの増加、スラグの多量発生、介在物の増加による耐割れ性の劣化などを生じる。耐溶落ち性は劣りにくいものの、溶融池の粘性が過剰に低下するため、重力の作用でビードが垂れやすくなり、重ねすみ肉溶接の上板側にビードが形成され難くなって耐アンダカット性が劣りやすくなる。また、溶接金属が脆化し、溶接部の健全性が失われるおそれがある。したがって、Ｏは、０．０１００質量％以下で含有する必要がある。なお、以下に述べるＮの含有量によっては、後記するように、Ｏの上限値をさらに下げた方が望ましい場合もある。
ソリッドワイヤにＯを前記した含有量で含有せしめるには、溶製時の脱酸処理の条件を緩やかにすることで、線材のＯの含有量を上昇させる、あるいは、ソリッドワイヤの伸線時に焼鈍を行い、表面近傍で酸化を起こさせ、これを残留させることで表面にＯを濃化させる、などの手法によって行い得る。
【００３６】
（ＣとＳの含有量の合計：０．１２５質量％以下）
ＣもＳも耐割れ性を劣化させる元素であり、それぞれ上限値を設定しているが、これらを合計した含有量が０．１２５質量％を超えると、ＣとＳのそれぞれが前記した上限値以下で含有されていても耐割れ性が劣りやすくなる。したがって、耐割れ性を向上させるために、ＣとＳを合計した含有量を０．１２５質量％以下とする必要がある。
【００３７】
（Ｐ：０．０１７質量％以下）
Ｐは、Ｃと同様に、耐割れ性を顕著に劣化させるため、極力低減する。ＪＩＳ Ｚ３３１２では、Ｐの含有量は０．０３０質量％まで許容されているが、本発明ではＳの含有量を高くしていることから、相対的にＰの含有量を低くして耐割れ性を劣りにくくする必要がある。特に、Ｐの含有量が０．０１７質量％を超えると、鋼板の裏側まで溶融したときに、高温割れが顕著に発生しやすくなる。したがって、Ｐは、０．０１７質量％以下で含有する必要がある。
【００３８】
（残部がＦｅおよび不純物）
そして、本発明のソリッドワイヤの残部は、Ｆｅと不純物からなる。
不純物は、Ｔｉを０．１５質量％以下、Ｂを０．００５０質量％以下、Ｎを０．００７５質量％以下、さらに、Ｃｒ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｎｂ、Ｖ、Ｚｒ、ＬａおよびＣｅがそれぞれ０．２０質量％以下で含有するのがよい。
Ｃｒ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｖ、Ｚｒ、Ｌａ、Ｃｅを含有することによって溶融池の粘性と表面張力が高くなる。その結果、溶融池で溶融している金属がアーク直下へ落ち込みにくくなるので、アーク力を緩和する障壁作用が低減し、耐溶落ち性や耐アンダカット性が劣りやすくなるだけでなく、スパッタも多く発生する。
また、Ｎｉ以外の元素は、酸化するためスラグも多く発生し、塗装性を劣化させる。
Ｂが０．００５０質量％を超えて含有されると耐割れ性が著しく劣化しやすくなる。Ｎが０．００７５質量％を超えて含有されると溶接金属が脆化し、溶接部の硬度などの健全性が失われるおそれがある。
したがって、前記した不純物は極力少ないことが望ましいが、前記した範囲内であれば、本発明のソリッドワイヤに含有することは許容される。なお、より好ましくは、ＣｒおよびＮｉは０．０５質量％以下、Ｔｉは０．０５質量％以下、Ａｌ、Ｎｂ、Ｖ、Ｚｒ、Ｌａ、およびＣｅは０．０１質量％以下、Ｂは０．００３０質量％以下である。仮に、これらの範囲で不純物を積極添加したとしても本発明の目的に対する利点はなく、本発明の範疇といえる。
【００３９】
そして、本発明に係るソリッドワイヤは、ＯとＮの含有量の合計を０．０１１０質量％以下となるように制限するのが望ましく、Ｍｏを０．３０質量％以下で含有するのがより望ましい。
【００４０】
（ＯとＮの含有量の合計：０．０１１０質量％以下）
ＯとＮの含有量の合計が０．０１１０質量％を超えると、耐溶落ち性については問題ないものの、溶融池の粘性が低下し過ぎてしまうため、重力の作用でビードが垂れやすくなり、重ねすみ肉溶接の上板側にビードが形成され難くなって耐アンダカット性が劣りやすくなる。したがって、ＯとＮの含有量を合計した量が０．０１１０質量％以下とするのが望ましい。
【００４１】
（Ｍｏ：０．３０質量％以下）
Ｍｏは、溶接金属の強度を上げることができる。かかる効果が有効となる下限は特にないものの、０．０５質量％以上含有することで前記した効果を顕著に得ることができる。
一方、Ｍｏの含有量が０．３０質量％を超えると、溶融池の粘性と表面張力が高くなる。その結果、溶融池の溶接金属がアーク直下へ落ち込みにくくなるので、アーク力を緩和する障壁作用が低減し、耐溶落ち性や耐アンダカット性が劣りやすくなる。また、スパッタも多く発生する。したがって、Ｍｏは０．３０質量％以下で含有するのが望ましい。
【００４２】
また、本発明のソリッドワイヤは、当該ソリッドワイヤの表面に、Ｋ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｃａから選択される少なくとも１種以上の元素を合計で０．５〜３０ｐｐｍ含有するのが望ましい。また、本発明のソリッドワイヤは、当該ソリッドワイヤの表面に、ＭｏＳ２を０．０１〜１．００ｇ／１０ｋｇ含有するのがより望ましい。
【００４３】
（当該ソリッドワイヤの表面に、Ｋ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｃａから選択される少なくとも１種以上の元素を合計で０．５〜３０ｐｐｍ）
Ｋ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｃａは含有しなくても問題ないが、Ａｒと酸化性ガス（Ｏ２、ＣＯ２）を用いた溶接において、これらの元素はアーク安定剤として働く作用がある。これらの元素が溶滴の表面付近にあると電子放出が容易となり、アークの安定化に有効である。アークが不安定になるとアーク長さが変化し、アーク力も変動する。これによって耐溶落ち性が劣りやすくなるので、アークはできるだけ安定であることが望ましい。アークの安定化は、アーク安定剤として作用する前記した元素のうち少なくとも１種以上を塗布あるいは含有させることによって得ることができ、その含有量は、いずれかの元素を０．５ｐｐｍ以上含有することによって顕著に得ることができる。
しかし、前記した元素を、３０ｐｐｍを超えて含有すると、アークを安定化する効果が飽和するだけでなく、却ってソリッドワイヤの表面の潤滑性が損なわれて送給安定性が低下する可能性があるので、これを実用的な観点から上限値とする。
なお、これらは溶製で添加が困難である。ソリッドワイヤ表面に前記した元素を塗布する手段としては、（ａ）例えば、伸線工程中に炭酸カリウム、炭酸リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸カルシウムなどのＫ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｃａ入り伸線潤滑剤を使い、ソリッドワイヤの表面に残留させる、（ｂ）例えば、Ｋ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｃａを含む溶液に浸漬させた後に焼鈍し、ソリッドワイヤ表面の粒界あるいは粒内に拡散させる、（ｃ）また、例えば、青酸カリ、青酸ナトリウム溶液を用いて銅めっきを施す、（ｄ）さらに、例えば、Ｋ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｃａイオンを含む油を送給潤滑油として塗布することによって表面近傍に塗布等させることができる。
【００４４】
（当該ソリッドワイヤの表面に、ＭｏＳ２を０．０１〜１．００ｇ／１０ｋｇ）
ソリッドワイヤの表面にＭｏＳ２が存在すると、通電点での瞬間融着が減少し、抵抗が減少するためソリッドワイヤの送給安定性が向上する。ソリッドワイヤの送給安定性が不安定だとアーク長さも不安定になり、アーク力も変動する。これによって耐溶落ち性が劣りやすくなるので、ソリッドワイヤの送給安定性はできるだけ安定であることが望ましい。ＭｏＳ２を塗布すると耐溶落ち性を向上させることができ、その効果は、ＭｏＳ２を０．０１／１０ｋｇ以上表面に塗布等することで有効となる。
一方、ＭｏＳ２を１．００ｋｇ／１０ｋｇを超えて表面に塗布等しても、送給ライナーや通電チップ内にＭｏＳ２が堆積して詰まりやすくなり、却って潤滑性が損なわれることとなるために送給安定性が低下することがある。したがって、ソリッドワイヤの表面に塗布（含有）するＭｏＳ２の含有量は、１．００ｋｇ／１０ｋｇ以下とするのが望ましい。
なお、ＭｏＳ２のソリッドワイヤへの塗布方法としては、伸線工程での引抜潤滑剤にこれを混ぜ、最終径まで残存させる、あるいは、仕上径において塗布する潤滑油に混ぜるといった方法などがある。
【００４５】
（銅めっき）
また、本発明に係るソリッドワイヤは、銅めっきで被覆してもよい。
一般的なソリッドワイヤは、素線の表面を銅めっきで被覆することにより、耐錆性の向上、通電チップの耐摩耗性の維持、ソリッドワイヤ生産時の伸線性を向上させる効果とそれによる生産性の向上、および低コスト化などを図ることができる。
なお、素線の表面を銅めっきで被覆しない場合は、通電部での電気抵抗が上昇する。このときの発熱効果によってソリッドワイヤがアーク発生箇所に到達する際の温度が高くなり、ソリッドワイヤが溶けやすい状態となる。溶接電源は送給されるソリッドワイヤを溶かすに足るだけの電流を与えるので、溶けやすい状態のソリッドワイヤでは低電流化し、溶融量が一定であれば入熱を下げることができる。このため、さらに溶込み深さを低減することができ、アーク力も弱くすることができる。これにより、耐アンダカット性を向上させることができる。
【実施例】
【００４６】
次に、本発明の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を対比して詳細に説明する。
表１〜３に示す組成成分を有するφ１．２ｍｍの径のソリッドワイヤを作製し、（１）耐溶落ち性、（２）耐アンダカット性、（３）溶接金属の硬度、（４）耐割れ性、（５）スパッタの発生量、（６）送給安定性、（７）スラグの被包率、（８）シャルピー吸収エネルギー、の各評価項目について評価を行った。なお、（１）〜（８）の評価項目の評価方法は下記のとおりである。
【００４７】
【表１】
【００４８】
【表２】
【００４９】
【表３】
【００５０】
（１）耐溶落ち性
図３は、重ねすみ肉溶接試験の説明およびアンダカットの深さの定義を説明するための図である。
図３に示すように、板厚２．０ｍｍ、引張強度５２０ＭＰａの炭素鋼板をルートギャップ０．５ｍｍ、重ね代４ｍｍで重ね継手とし、水平姿勢、溶接速度８０ｃｍ／ｍｉｎで重ね溶接を行った。その際のシールドガスの組成はＡｒ８０％＋ＣＯ２２０％とし、極性は母材マイナスとし、ソリッドワイヤの突出し長さを１５ｍｍとした。電流を５Ａ刻みで変化させ、溶落ちが生じない最大の電流値におけるソリッドワイヤの送給速度を限界送給速度（ｍ／ｍｉｎ）として、耐溶落ち性の評価に用いた。ここで、耐溶落ち性を電流値で評価しなかったのは、ソリッドワイヤの成分組成によって電流値と送給速度の関係が変化するためである。なお、電圧値は、変化させた電流値を変化させるごとに調整して、アークが最も安定であると判断された値（最適判断値）をとるようにした。このようにすれば、溶着量を一定とした場合、限界送給速度が大きいほど溶込みが浅くなるので、耐溶落ち性が優れることになる。
耐溶落ち性の評価は、限界送給速度が５．６０ｍ／ｍｉｎ以上６．５０ｍ／ｍｉｎ未満のものを良好（○）と評価し、さらに６．５０ｍ／ｍｉｎ以上のものを優良（◎）と評価した。これに対し、限界送給速度が５．６０ｍ／ｍｉｎ未満のものを良好でない（×）と評価した。なお、良好（○）および優良（◎）であるものを合格とし、良好でない（×）ものを不合格とした。
【００５１】
（２）耐アンダカット性
（１）の試験の結果を受けて、電流値を（限界送給速度の電流値−３０Ａ）に設定し、電圧を（最適判断値＋２Ｖ）に設定して溶接したときのビードの断面マクロ写真（倍率１０倍）を撮影し、かかる断面マクロ写真から溶接止端部のアンダカットの深さを測定した（なお、表４〜６には、「アンダカットの深さ（ｍｍ）」として示している。）。図３に示すように、上板側と下板側の両方を計測し、最大値を評価値とした。
耐アンダカット性の評価は、前記した最大値が０．５０ｍｍ以下０．２０ｍｍを超えたものを良好（○）と評価し、さらに０．２０ｍｍ以下のものを優良（◎）と評価した。これに対し、前記した最大値が０．５０ｍｍを超えたものを良好でない（×）と評価した。なお、良好（○）および優良（◎）であるものを合格とし、良好でない（×）ものを不合格とした。
【００５２】
（３）溶接金属の硬度
（１）の試験の結果を受けて、電流値を（限界送給速度の電流値−１０Ａ）に設定して溶接した重ね継手の溶接金属の断面中央部のビッカース硬度（荷重１ｋｇｆ（１Ｎ））を３点測定し、その平均値を溶接金属の強度（ＨＶ）とした。
溶接金属の硬度の評価は、母材と同等以上との一般的見解からビッカース硬度１６０ＨＶ以上のものを良好（○）と評価し、ビッカース硬度１６０ＨＶ未満のものを良好でない（×）と評価した。なお、良好（○）であるものを合格とし、良好でない（×）ものを不合格とした。
【００５３】
（４）耐割れ性
（１）の試験の結果を受けて、限界送給速度の電流値および限界送給速度にて溶接長１００ｍｍを１０回溶接し、全てＸ線透過試験を行った。なお、表４〜６には、「割れ」として示している。
耐割れ性の評価は、Ｘ線透過試験の結果、割れが生じず全て健全だったものを「無」（良好（○））と評価し、割れの生じたものを「有」（良好でない（×））と評価した。なお、良好（○）であるものを合格とし、良好でない（×）ものを不合格とした。
なお、割れの生じたものを全て調査した結果、割れの発生形態は図４に示すように、ビード幅のほぼ中央部の縦割れであった。また、その破面を観察した結果、高温割れは凝固割れであることがわかった。なお、図４は、耐割れ性の評価における評価対象となる割れを説明するための図である。
【００５４】
（５）スパッタの発生量
ビードオンプレート溶接にて電流２００Ａ、アーク近傍の拡大投影にてアーク長さ２ｍｍとなるように設定した電圧で溶接し、発生したスパッタを捕集箱で捕集してその重量を測定した。
スパッタの発生量の評価は、スパッタの発生量が１．３０ｇ／ｍｉｎを超え１．５０ｇ／ｍｉｎ以下のものを良好（○）と評価し、１．３０ｇ／ｍｉｎ以下のものを優良（◎）と評価した。これに対し、スパッタの発生量が１．５０ｇ／ｍｉｎを超えたものを良好でない（×）と評価した。なお、良好（○）および優良（◎）であるものを合格とし、良好でない（×）ものを不合格とした。
【００５５】
（６）送給安定性
ビードオンプレート溶接にてソリッドワイヤの送給速度６．００ｍ／ｍｉｎ、アーク長さ２ｍｍとなる電圧で１時間溶接を行い、安定性を官能評価した。
送給安定性の評価は、送給速度に全く変動が生じなかったものを優良（◎）と評価し、若干、送給速度に変動が認められるものの、実用上問題ないものを良好（○）と評価した。これに対し、送給速度の変動が多く、アークが不安定となり、使用に耐えないと判断されるものを良好でない（×）と評価した。なお、優良（◎）および良好（○）であるものを合格とし、良好でない（×）ものを不合格とした。
【００５６】
（７）スラグの被包率
溶接後に実施される電着塗装において、スラグが剥離することによって塗装が剥離してしまう危険性を評価するために、ビード上に生じたスラグの面積率を測定した。
スラグの被包率の評価は、ビードの表面積に対するスラグの合計面積の割合が４．０％以下である場合を優良（◎）と評価し、４．０％を超え５．０％以下である場合を良好（○）と評価した。これに対し、かかる割合が５．０％を超える場合を良好でない（×）と評価した。なお、優良（◎）および良好（○）であるものを合格とし、良好でない（×）ものを不合格とした。
【００５７】
（８）シャルピー吸収エネルギー
溶接部の衝撃性能、つまり、溶接部の溶接金属が脆化しているか否かを便宜的に評価するために、ＪＩＳ Ｚ３３１２「軟鋼及び高張力鋼用マグ溶接ソリッドワイヤ」に準拠してシャルピー吸収エネルギーを測定した。試験温度は０℃とし、３本試験してその平均値を評価に供した。
シャルピー吸収エネルギーの評価は、最も一般的に用いられる指標である２７Ｊ以上４７Ｊ未満のものを良好（○）と評価し、４７Ｊ以上のものを優良（◎）と評価した。これに対し、シャルピー吸収エネルギーが２７Ｊ未満のものは、脆化した金属と判断し、良好でない（×）と評価した。なお、良好（○）および優良（◎）であるものを合格とし、良好でない（×）ものを不合格とした。
（１）〜（８）の評価項目の評価結果を表４〜６に示す。
【００５８】
【表４】
【００５９】
【表５】
【００６０】
【表６】
【００６１】
Ｎｏ．１〜５６、８８〜９１は、ソリッドワイヤの成分組成が本発明の要件を満たしていることから、限界送給速度（耐溶落ち性）、耐アンダカット性、溶接金属の硬度、スパッタの発生量、ソリッドワイヤの送給安定性、スラグの被包率、シャルピー吸収エネルギー（衝撃性能）の全て評価項目において良好な評価結果を得ることができた（実施例；表４、５、６の備考欄参照）。
【００６２】
一方、Ｎｏ．５７〜８７、９２、９３は、ソリッドワイヤの成分組成が本発明の要件を満たしていないことから、前記した各評価項目のいずれかにおいて良好でない評価結果を得ることとなった（比較例；表５、６備考欄参照）。具体的には、以下の通りである。
【００６３】
Ｎｏ．５７は、Ｃの含有量が過少であったため、溶接金属の硬度が不足していた。つまり、溶接部の強度が不足しており汎用的に使用することができない。
Ｎｏ．５８は、Ｃの含有量が過剰であったため、脱酸過剰となり、限界送給速度が小さく、また、アンダカットの深さが深かった。つまり、耐溶落ち性、耐アンダカット性が良好でなかった。また、スパッタの発生量も多く、凝固割れが発生したため、耐割れ性も良好でなかった。
【００６４】
Ｎｏ．５９は、Ｓｉの含有量が過少であったため、溶接金属の硬度が不足していた。つまり、溶接部の強度が不足しており汎用的に使用することができない。また、ソリッドワイヤの電気抵抗が低いために送給量あたりの電流値が高くなる。そのため、入熱やアーク力が大きくなるので、溶落ちやアンダカットも発生しやすくなり、耐溶落ち性、耐アンダカット性が良好でなかった。
Ｎｏ．６０は、Ｓｉの含有量が過剰であったため、脱酸過剰となって耐溶落ち性、耐アンダカット性が良好でなかった。また、シャルピー吸収エネルギーも良好でなく、溶接金属の脆化が認められた。
【００６５】
Ｎｏ．６１、６２は、Ｍｎの含有量が過少であったため、溶接金属の硬度が不足していた。つまり、溶接部の強度が不足しており汎用的に使用することができない。また、ソリッドワイヤの電気抵抗が低いために送給量あたりの電流値が高くなる。そのため、入熱やアーク力が大きくなるので、溶落ちやアンダカットも発生しやすくなり、耐溶落ち性、耐アンダカット性が良好でなかった。また、シャルピー吸収エネルギーも良好でなく、溶接金属の脆化が認められた。
Ｎｏ．６３は、Ｍｎの含有量が過剰であったため、脱酸過剰となり、耐溶落ち性、耐アンダカット性が良好でなかった。また、スラグも多く発生したため、スラグの被包率が高くなった。これは、塗装性が悪くなることを意味する。
Ｎｏ．６４は、Ｍｎの含有量、ＣとＳの含有量の合計、Ｎの含有量が過剰である。Ｍｎの含有量が過剰であるため脱酸過剰となって耐溶落ち性、耐アンダカット性が良好でなかった。スラグも多く発生したため、スラグの被包率が高くなった。ＣとＳのそれぞれの含有量は本発明の要件を満たすものの、ＣとＳの含有量を合計した量が上限値を超えていることから凝固割れを生じた。つまり、耐割れ性が良好でなかった。また、Ｎが過剰のため、シャルピー吸収エネルギーも良好でなく、溶接金属の脆化が認められた。
【００６６】
Ｎｏ．６５は、Ｐの含有量が過剰であったため、凝固割れが生じた。つまり、耐割れ性が良好でなかった。
Ｎｏ．６６は、Ｐの含有量が過剰であったため、凝固割れが生じた。つまり、耐割れ性が良好でなかった。また、Ｓの含有量が過少であったため、溶融池の粘性と表面張力が適正範囲まで下がらず、溶融池に対して先行するアークのアーク力を緩和する障壁作用を得られなかった。そのため、耐溶落ち性、耐アンダカット性が良好でなかった。
Ｎｏ．６７は、Ｓの含有量が過少であったため、溶融池の粘性と表面張力が適正範囲まで下がらなかった。そのため、溶融池によるアーク力を緩和する障壁作用を得ることができず、耐溶落ち性、耐アンダカット性が良好でない結果となった。
Ｎｏ．６８は、Ｓの含有量、およびＣとＳの含有量を合計した量が過剰であったため、凝固割れが生じた。つまり、耐割れ性が良好でなかった。さらに、溶滴の粘性と表面張力が過少となって、溶滴と溶融池が短絡しやすくなったので、スパッタの発生量が非常に多かった。シャルピー吸収エネルギーも良好でなく、溶接金属の脆化が認められた。耐溶落ち性は良好であるものの、溶融池が重力によって垂れやすくなり、上板側のアンダカットが発生しやすく、耐アンダカット性が良好でない結果となった。
【００６７】
Ｎｏ．６９は、Ｃの含有量、Ｓｉの含有量、Ｓの含有量、ＣとＳの含有量の合計が全て過剰である。凝固割れが発生し、耐割れ性も良好でなかった。また、耐溶落ち性と耐アンダカット性も劣り、スパッタの発生量も多かった。さらに、シャルピー吸収エネルギーも良好でなく、溶接金属の脆化が認められた。
Ｎｏ．７０、７１、７２は、ＣとＳのそれぞれについては本発明の要件を満たすものの、ＣとＳの含有量の合計が本発明で規定する上限値よりも高いことから、凝固割れを生じた。そのため、耐割れ性が良好でなかった。
Ｎｏ．７３は、ＣとＳのそれぞれの含有量については本発明の要件を満たすものの、ＣとＳの含有量の合計が本発明で規定する上限値よりも高く、且つ、ＯとＮの含有量の合計が本発明で規定する上限値よりも高いことから、凝固割れを生じた。そのため、耐割れ性が良好でなかった。
【００６８】
Ｎｏ．７４は、Ｃｒの含有量が過剰であったため、溶融池の粘性と表面張力が過剰となって耐溶落ち性と耐アンダカット性が良好でなかった。また、スラグが多く発生したため、スラグの被包率が高くなった。スパッタの発生量も多かった。
Ｎｏ．７５は、Ｎｉの含有量が過剰であったため、溶融池の粘性と表面張力が過剰となって耐溶落ち性と耐アンダカット性が良好でなかった。また、スパッタの発生量も多かった。
【００６９】
Ｎｏ．７６、７７、７８、７９、８０、８１、８２は、それぞれＡｌ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｖ、Ｚｒ、Ｌａ、Ｃｅの含有量が過剰であり、溶融池の粘性と表面張力が過剰となったため、耐溶落ち性と耐アンダカット性が良好でない結果となった。また、スラグが多く発生し、スラグの被包率が高くなった。さらに、スパッタの発生量も多かった。
【００７０】
Ｎｏ．８３は、Ｂの含有量が過剰であったため、凝固割れが発生し、耐割れ性が良好でない結果となった。
Ｎｏ．８４は、Ｎの含有量が過剰であったため、気孔欠陥は生じなかったものの、溶接金属が脆化した。
Ｎｏ．８５は、Ｏの含有量が過少であったため、溶融池の粘性と表面張力が適正範囲まで下がらず、溶融池によるアーク力を緩和する障壁作用を得られなかったので、耐溶落ち性、耐アンダカット性が良好でなかった。
Ｎｏ．８６は、Ｏの含有量が過剰であり、さらにＯとＮの含有量の合計が過剰であったため、介在物が多くなり、割れが生じた。つまり、耐割れ性が良好でなかった。また、溶融池の粘性と表面張力が過少となって溶滴と溶融池が短絡しやすくなったため、スパッタの発生量が非常に多かった。シャルピー吸収エネルギーも良好でなく、溶接金属の脆化が認められた。なお、耐溶落ち性は良好であるものの、溶融池が重力によって垂れやすくなり、上板側のアンダカットが発生しやすかった。つまり、耐アンダカット性が良好でなかった。また、スラグが多く、スラグの被包率も高かった。つまり、塗装性に劣ることが示唆された。
Ｎｏ．８７は、Ｍｏの含有量が過剰であったために、溶融池の粘性と表面張力が過剰となり、耐溶落ち性と耐アンダカット性が良好でない結果となった。また、スパッタの発生量も多かった。
【００７１】
Ｎｏ．９２は、市場に流通しているソリッドワイヤの一種であるが、Ｓｉの含有量およびＳの含有量が本発明の要件よりも過少であり、Ｐの含有量が本発明の要件よりも過剰となっている。Ｓｉの含有量が不足しているために、溶接金属の硬度が良好でない結果となった。したがって、溶接部の強度が不足しており、汎用的に使用することができないことが示唆される。また、ソリッドワイヤの電気抵抗が低いため、送給量あたりの電流値が高くなり、入熱やアーク力が大きくなる。また、Ｓの含有量が過少であるために溶融池の粘性と表面張力が適正範囲まで下がらず、溶融池によるアーク力を緩和する障壁作用を得られなかったことと相まって、溶落ちやアンダカットが発生しやすかった。つまり、耐溶落ち性と耐アンダカット性が良好でない結果となった。さらに、Ｐの含有量が過剰であったため、割れも発生し、耐割れ性も良好でない結果となった。
Ｎｏ．９３も、市場に流通しているソリッドワイヤの一種であるが、Ｃ、Ｍｎ、Ｂ、Ｍｏの含有量が本発明の要件よりも過剰であり、Ｓの含有量が本発明の要件よりも過少となっている。Ｃの含有量およびＢの含有量が過剰であるために裏波溶接となり、割れが発生した（耐割れ性が低かった）。また、Ｃ、Ｍｎ、Ｍｏの含有量が過剰であり、Ｓの含有量が過少であるために溶融池の粘性や表面張力が著しく高くなり、耐溶落ち性と耐アンダカット性が良好でない結果となった。また、スパッタの発生量も多くなった。さらに、Ｍｎの含有量が高いため、スラグが多く発生し、スラグの被包率が高くなった。つまり、塗装性に劣ることが示唆された。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】（ａ）は、従来のソリッドワイヤを用いた場合におけるアーク溶接時の溶融池と溶込み深さについて説明する図であり、（ｂ）は、本発明のソリッドワイヤを用いた場合におけるアーク溶接時の溶融池と溶込み深さについて説明する図である。
【図２】本発明のソリッドワイヤを完成するために行ったＣとＳの適正な含有量の範囲を説明するための図である。
【図３】重ねすみ肉溶接試験の説明およびアンダカットの深さの定義を説明するための図である。
【図４】耐割れ性の評価における評価対象となる割れを説明するための図である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アーク溶接を行うために用いられるソリッドワイヤであって、
Ｃを０．００５〜０．０６０質量％、Ｓｉを０．６０〜１．００質量％、Ｍｎを１．１０〜１．６５質量％、Ｓを０．０４５〜０．０９０質量％、Ｏを０．００１５〜０．０１００質量％、且つ、前記Ｃと前記Ｓの含有量の合計を０．１２５質量％以下、Ｐを０．０１７質量％以下で含有し、残部がＦｅおよび不純物からなり、当該不純物が、Ｔｉを０．１５質量％以下、Ｂを０．００５０質量％以下、Ｎを０．００７５質量％以下、さらに、Ｃｒ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｎｂ、Ｖ、Ｚｒ、ＬａおよびＣｅがそれぞれ０．２０質量％以下で含有していることを特徴とするソリッドワイヤ。
【請求項２】
前記Ｏと前記Ｎの含有量の合計を０．０１１０質量％以下となるように制限したことを特徴とする請求項１に記載のソリッドワイヤ。
【請求項３】
さらに、Ｍｏを０．３０質量％以下で含有されるようにしたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のソリッドワイヤ。
【請求項４】
前記ソリッドワイヤの表面に、Ｋ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｃａから選択される少なくとも１種以上の元素を合計で０．５〜３０ｐｐｍ有することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のソリッドワイヤ。
【請求項５】
前記ソリッドワイヤの表面に、ＭｏＳ２を０．０１〜１．００ｇ／１０ｋｇ有したことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のソリッドワイヤ。
【請求項６】
表面を銅めっきで被覆したことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のソリッドワイヤ。
【請求項１】
アーク溶接を行うために用いられるソリッドワイヤであって、
Ｃを０．００５〜０．０６０質量％、Ｓｉを０．６０〜１．００質量％、Ｍｎを１．１０〜１．６５質量％、Ｓを０．０４５〜０．０９０質量％、Ｏを０．００１５〜０．０１００質量％、且つ、前記Ｃと前記Ｓの含有量の合計を０．１２５質量％以下、Ｐを０．０１７質量％以下で含有し、残部がＦｅおよび不純物からなり、当該不純物が、Ｔｉを０．１５質量％以下、Ｂを０．００５０質量％以下、Ｎを０．００７５質量％以下、さらに、Ｃｒ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｎｂ、Ｖ、Ｚｒ、ＬａおよびＣｅがそれぞれ０．２０質量％以下で含有していることを特徴とするソリッドワイヤ。
【請求項２】
前記Ｏと前記Ｎの含有量の合計を０．０１１０質量％以下となるように制限したことを特徴とする請求項１に記載のソリッドワイヤ。
【請求項３】
さらに、Ｍｏを０．３０質量％以下で含有されるようにしたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のソリッドワイヤ。
【請求項４】
前記ソリッドワイヤの表面に、Ｋ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｃａから選択される少なくとも１種以上の元素を合計で０．５〜３０ｐｐｍ有することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のソリッドワイヤ。
【請求項５】
前記ソリッドワイヤの表面に、ＭｏＳ２を０．０１〜１．００ｇ／１０ｋｇ有したことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のソリッドワイヤ。
【請求項６】
表面を銅めっきで被覆したことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のソリッドワイヤ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００８−１８４３５（Ｐ２００８−１８４３５Ａ）
【公開日】平成２０年１月３１日（２００８．１．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１９０２３６（Ｐ２００６−１９０２３６）
【出願日】平成１８年７月１１日（２００６．７．１１）
【出願人】（０００００１１９９）株式会社神戸製鋼所 (5,860)
【公開日】平成２０年１月３１日（２００８．１．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年７月１１日（２００６．７．１１）
【出願人】（０００００１１９９）株式会社神戸製鋼所 (5,860)
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