従来のソリッド溶接ワイヤは、半製品であるスチールワイヤの表面に銅をコーティングしており、ワイヤと溶接ノズルの導電性と耐食性を高め、給電ホースや溶接ノズルとの摩擦を低減することができます。銅被覆線の被覆厚は、一般的に0.2〜0.8μmです。溶接工程では、銅元素の一部が溶接部に溶け込み、溶接継手の機械的特性、特に低温での衝撃靭性、伸びを低下させる。また、銅は酸化して銅の粒子になり、空気中に逃げ、吸入すると人体に有害となる。また、銅被覆溶接ワイヤの製造は、廃酸を発生させ、環境を汚染することになる。これらの理由を踏まえて ノンコッパー線 または銅を含まないワイヤが普及し、溶接工に支持されています。ここでは、非銅被覆溶接ワイヤがどのように製造されるかを紹介する。

非銅被覆溶接ワイヤの歴史

スウェーデンのESAB社は、1997年にECOIGと名付けられ、その後Autrodと改名して以来、非銅線の開発を続けてきた。2002年、ESABは先進的な表面処理技術（ASC）を用いて非銅ワイヤを発明し、これをAristorodと名付けました。この処理は、溶接ワイヤの表面を黒くしたり、表面仕上げを確保しながら表面に別の保護層を追加するもので、導電性、ワイヤ送給安定性、耐錆性、溶接性能に優れ、多様な分野で広く使用されている。

また、2002年からは、神戸製鋼所と住友金属工業株式会社が、MAG溶接やCO2溶接用の銅を含まないソリッドコアードワイヤを相次いで供給しています。また、韓国のキスウェル社は、アルカリ金属またはアルカリ土類金属化合物、Zn化合物、炭化水素化合物を含む表面処理油を用いて溶接ワイヤの表面をコーティングし、コーティング量を厳密に管理（溶接ワイヤ1kgに対して0.003〜0.006g）した銅フリー溶接線の発明について特許出願しています。

日本の学者の中には、溶接ワイヤの表面をMoS2、WS2、Cでコーティングして送給性を高めることを提案した人もいます。また、カリウム化合物、硫黄化合物、ポリイソブチレンでコーティングした溶接ワイヤを提案し、飛沫を低減させたものもあります。特許には、炭化水素鉱油と植物油、MoS2、WS2、C、PTFE、脂肪酸、金属石鹸などの混合物で、ワイヤにコーティングして銅フリーワイヤにすることも提案してあります。

非銅線はどのように製造されているのですか？

  • 硬質脂肪酸潤滑剤プロセス

ステアリン酸型潤滑剤に防錆剤を配合した金属石鹸極圧剤と、亜鉛、銅、アルミニウム、チタンなどの金属粉を一定量混合した伸線用潤滑粒子です。金属粉末の粒径は325#以下、質量分率は概ね10%程度（30%まで）であり、線材の表面に付着する潤滑剤の総質量が線材の0.01%~0.25%程度、金属粉末は0.001%~0.10%とする。

  • 水溶性液体潤滑剤プロセス

水溶性液体潤滑剤は、低水素溶接ワイヤに適している。まず、半製品ワイヤを15%～25%のH2SO4水溶液で電解酸洗する。

次に、洗浄後の溶接ワイヤを5%〜25%の圧縮率で1〜2回引き抜きます。伸線潤滑剤は、水溶性ナトリウム石鹸と水溶性無機防錆剤で構成されています。代表的な配合は、トリグリセリド硬質脂肪酸ナトリウムとクロム酸ナトリウムの質量分率がそれぞれ0.75%と0.75%、残りは水、防錆剤の体積分率が0.3%~1.5%です。

  • 表面コーティング工程

溶接ワイヤの表面コーティングは、防錆、防湿であり、アークの安定性と溶接の冶金的特性を損なわないことが必要です。

溶接ワイヤの表面処理剤として超微粒子黒鉛、二硫化モリブデン、水素を含まないフッ素樹脂、溶剤としてトリクロロエチレンまたは四塩化炭素、溶接ワイヤの性能を向上させるアーク安定剤としてCeO2、K2CO2、CsCO3を少量加えることは必要性に応じて可能です。一部の企業では、Nashk防錆塗料を使用して製造しています。 銅フリー溶接線.その防錆メカニズムは、金属表面に吸着した1分子堆積層が、大気環境下で金属表面のマイクロバッテリー効果を遮断し、電解腐食の発生を抑制するというものです。

非銅被覆溶接ワイヤの優位性

  • 溶接粉が少ない

溶接の際、銅被覆溶接ワイヤは少し黄色い煙を出し、銅被覆溶接ワイヤは青や白の煙を出さない、つまり、煙にはCu元素が含まれず、溶接工への害を減らすことができる。ソリッドコアードワイヤの溶接工程では、主に金属蒸気の酸化によって煤が発生するが、銅被覆ソリッドコアードワイヤの溶接時に発生する主な有害元素はCuである。非銅線のCu含有量は従来の銅レス線よりはるかに少ないので、非銅線は溶接工の健康を守るためにより有益である。統計によると、銅被覆ワイヤを使用しない場合の煙の量は、銅被覆ワイヤを使用した場合よりも約20%少なくなっています。

  • 小さなスパッタ

このため、溶接継手の品質が安定し、溶接後の洗浄作業が軽減されます（主に溶接パラメータのマッチングに依存）。

  • 良好なアーク放電性能と給電性能

非銅系溶接ワイヤは、良好なアーク放電性能を有しています。ドロップレットの平均短絡移行時間は銅被覆ワイヤより短く、溶接中のワイヤの延長長の急激な変化に耐えることができます。特殊な表面処理により、銅被覆層の脱落がなく、高速状態でも長時間安定したワイヤ送給を維持でき、より高い溶接・溶着効率を得ることができる。

  • 強度・成形性の向上

従来は、鉄は銅よりも活性が高いため、銅層の方が錆びにくいと考えられてきました。しかし、塩水噴霧試験（温度30℃、湿度80%、0.01% NaCl溶液に2時間滞在）の腐食結果から、銅めっき線よりも銅めっき線の腐食が深刻であることがわかります。

銅被覆電線の深刻な腐食は、微小な銅層が割れたり、銅層が剥がれたりした箇所にガルバニックセルが形成されやすく、その腐食が急速に進むためであると結論づけられた。銅でない電線の表面は他の金属と接触しないので、ガルバニックセルは形成されない。防錆グリースを添加することにより、防錆能力は銅被覆電線よりも優れています。

溶接実験の結果、非銅被覆ワイヤの溶接成形品質は、銅被覆ワイヤよりも明らかに優れていることが確認された。

非銅被覆線 溶接工程では、溶接煙が少ない、溶接スパッタが少ない、溶接アークの安定性が良い、溶接成形性が良いなどの一連の利点があり、環境に優しく経済的な新製品の一種で、機械加工、建設工学、航空宇宙、橋梁工学、鋼構造加工などに広く使用されており、ソリッドワイヤの開発方向とみなすことができます。