特許 6808834 抵抗溶接用電極コーティング方法および抵抗溶接用電極

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6808834

(24)【登録日】2020年12月11日

(45)【発行日】2021年1月6日

(54)【発明の名称】抵抗溶接用電極コーティング方法および抵抗溶接用電極

(51)【国際特許分類】

   C23C 24/04 20060101AFI20201221BHJP

   B23K 11/30 20060101ALI20201221BHJP

   B23K 35/12 20060101ALI20201221BHJP

   C22C 29/08 20060101ALI20201221BHJP

   B22F 1/00 20060101ALI20201221BHJP

   B22F 7/04 20060101ALI20201221BHJP

【ＦＩ】

   C23C24/04

   B23K11/30 320

   B23K35/12

   C22C29/08

   B22F1/00 P

   B22F7/04 Z

【請求項の数】14

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2019-526595(P2019-526595)

(86)(22)【出願日】2017年11月16日

(65)【公表番号】特表2020-510747(P2020-510747A)

(43)【公表日】2020年4月9日

(86)【国際出願番号】KR2017013038

(87)【国際公開番号】WO2018093178

(87)【国際公開日】20180524

【審査請求日】2019年5月17日

(31)【優先権主張番号】10-2016-0153390

(32)【優先日】2016年11月17日

(33)【優先権主張国】KR

(73)【特許権者】

【識別番号】592000691

【氏名又は名称】ポスコ

【氏名又は名称原語表記】ＰＯＳＣＯ

(73)【特許権者】

【識別番号】592000705

【氏名又は名称】リサーチ インスティチュート オブ インダストリアル サイエンス アンド テクノロジー

(74)【代理人】

【識別番号】110000051

【氏名又は名称】特許業務法人共生国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】ユン，サンフン

(72)【発明者】

【氏名】キム，ヒョン ジュン

(72)【発明者】

【氏名】ベ，ギュヨル

【審査官】 池ノ谷 秀行

(56)【参考文献】

【文献】 韓国公開特許第１０−２００８−００１００８６（ＫＲ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−１６２９６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−３０７９６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２３１５２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 中国特許出願公開第１０２２９９０１６（ＣＮ，Ａ）

【文献】 中国特許出願公開第１７７５４５３（ＣＮ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−００６６８８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ２３Ｃ ２４／００−３０／００

Ｂ２３Ｋ １１／００−１１／３６

Ｂ２３Ｋ ３５／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電極表面にコーティングするためのコーティング素材として、炭化タングステン（ＷＣ）を準備する炭化タングステン準備段階、
前記炭化タングステン（ＷＣ）を設定された平均粒度を有する粉末に粉砕する炭化タングステン粉末形成段階、および
前記炭化タングステン（ＷＣ）粉末を前記電極表面に粉末溶融なしに常温でコーティングが可能な低温噴射（ｃｏｌｄ ｓｐｒａｙ）コーティング工程により高速で噴射して設定されたコーティング厚さのコーティングにコーティングする炭化タングステン粉末コーティング段階を含み、
前記炭化タングステン粉末形成段階で形成された炭化タングステン（ＷＣ）粉末は、炭化タングステン（ＷＣ）を９５重量％以上、且つ１００重量％未満含み、および残部としてＣｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、およびＣｒからなる群より選択されるいずれか一つ以上の物質またはこれらの合金、およびその他不可避な不純物からなることを特徴とする抵抗溶接用電極コーティング方法。

【請求項2】

前記炭化タングステン粉末形成段階で前記炭化タングステン（ＷＣ）粉末の平均粒度は１〜５０μｍの大きさを有するものであることを特徴とする請求項１に記載の抵抗溶接用電極コーティング方法。

【請求項3】

前記コーティング厚さは１０〜１００μｍの大きさを有するものであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の抵抗溶接用電極コーティング方法。

【請求項4】

前記抵抗溶接用コーティング方法により得られた抵抗溶接用電極を利用して２．６ｋＮの加圧力で１０．５ｋＡの電流を２７０分通電した後、これを４０分間維持する溶接条件でスポット溶接を行い、１００打点間隔で引張試片を溶接して引張強度を測定した結果、４００打点以上で６ｋＮ以上の溶接強度を有するものであることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の抵抗溶接用電極コーティング方法。

【請求項5】

前記炭化タングステン粉末コーティング段階で電極表面にコーティングを行った後、前記コーティング表面を研磨するコーティング表面研磨段階を含むものであることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の抵抗溶接用電極コーティング方法。

【請求項6】

前記低温噴射コーティング工程は、噴射ガスを２００〜１１００℃の加熱温度および１５〜７５ｂａｒの圧力条件で加速させて前記炭化タングステン（ＷＣ）粉末を電極表面に衝突させて積層させるものであることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の抵抗溶接用電極コーティング方法。

【請求項7】

前記噴射ガスは、窒素およびヘリウムのうちのいずれか一つのガス、またはこれらの混合ガスからなるものであることを特徴とする請求項６に記載の抵抗溶接用電極コーティング方法。

【請求項8】

前記炭化タングステン粉末コーティング段階で炭化タングステン（ＷＣ）粉末粒子を電極表面に衝突させて母材（電極）表面と粉末粒子、粉末粒子と粉末粒子間の界面で物理的に接合させて固相状態でコーティング層を形成するものであることを特徴とする請求項６に記載の抵抗溶接用電極コーティング方法。

【請求項9】

前記コーティング層で前記炭化タングステン（ＷＣ）粉末粒子が前記電極表面に埋め込まれる深さは５μｍ以上、且つ５０μｍ以下であるものであることを特徴とする請求項６乃至請求項８のいずれか１項に記載の抵抗溶接用電極コーティング方法。

【請求項10】

電極の外側面をなす電極表面、および
前記電極表面にコーティングするためのコーティング素材として、炭化タングステン（ＷＣ）粉末を前記電極表面に粉末溶融なしに常温でコーティングが可能な低温噴射（ｃｏｌｄ ｓｐｒａｙ）コーティング工程により噴射ガスと共に２００〜１１００℃の加熱温度および１５〜７５ｂａｒの圧力条件で高速に噴射して設定されたコーティング厚さに形成されるコーティング層を含み、
前記炭化タングステン（ＷＣ）粉末は、炭化タングステン（ＷＣ）を９５重量％以上、且つ１００重量％未満含み、および残部としてＣｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、およびＣｒからなる群より選択されるいずれか一つ以上の物質またはこれらの合金、およびその他不可避な不純物からなり、
前記コーティング層は、前記炭化タングステン（ＷＣ）粉末粒子が前記電極表面に深さ方向に埋め込まれて積層されて形成されるものであることを特徴とする抵抗溶接用電極。

【請求項11】

前記炭化タングステン粉末の平均粒度は１〜５０μｍの大きさを有するものであることを特徴とする請求項１０に記載の抵抗溶接用電極。

【請求項12】

前記コーティング層のコーティング厚さは１０〜１００μｍの大きさを有するものであることを特徴とする請求項１０または請求項１１に記載の抵抗溶接用電極。

【請求項13】

前記コーティング層で前記炭化タングステン（ＷＣ）粉末粒子が前記電極表面に埋め込まれる深さは５μｍ以上、且つ５０μｍ以下であるものであることを特徴とする請求項１０乃至請求項１２のいずれか１項に記載の抵抗溶接用電極。

【請求項14】

前記噴射ガスは、窒素およびヘリウムのうちのいずれか一つのガス、またはこれらの混合ガスからなるものであることを特徴とする請求項１０乃至請求項１３のいずれか１項に記載の抵抗溶接用電極。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、抵抗溶接用電極コーティング方法および抵抗溶接用電極に係り、より詳しくは、抵抗溶接（スポット抵抗溶接、プロジェクション抵抗溶接など）時に使用される電極の寿命延長のために電極にコーティングする抵抗溶接用電極コーティング方法および抵抗溶接用電極に関する。

【背景技術】

【0002】

電気抵抗溶接は広く使用される溶接方法として、溶接しようとする材料を互いに接触させておき、銅系合金で作られた電極を使用して、二つの電極に電流が流れるようにし、この時、素材に発生する抵抗熱で接合面の温度が高まった時に加圧して溶接を行うものである。
一般に使用されている抵抗溶接電極は、優れた電気伝導度と強度向上のために銅系合金（Ｃｕ−Ｃｒ、Ｃｕ−Ｂｅ、Ｃｕ−Ｃｒ−Ｎｉ系など）で作られた電極を使用しているが多数回溶接を行うと溶接時に発生するアーク熱により銅系合金でなる電極は摩耗および劣化が起こり、そのため、溶接品質が急激に劣るようになり、電極を交換したり電極表面を研磨して再使用しなければならない。
このため、電極寿命低下（電極交換、電極表面研磨および再設置時間を含む）による生産性の低下が発生する。特に、低融点合金を含むＺｎ系メッキ鋼板やＡｌ系メッキ鋼板溶接時は低融点メッキ素材が熱発生部位である電極と反応してメッキ層が電極にくっつく現像により電極寿命が短縮され、特に自動車用鋼板として広く使用されるＺｎ系合金を利用したメッキ鋼板溶接時には電極寿命が一般鋼板の使用時に比べ１０％以下に急激に低下する問題がある。これにより、頻繁に溶接を中止して電極を研磨する必要があり、生産性が低下し、電極使用費用も増大する。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

本発明の目的とするところは、薄板、特にメッキされた薄板の抵抗溶接時に電極の劣化を防止し、メッキ層との反応を抑制して電極寿命および溶接品質を向上するために電極表面に低温噴射コーティング工程を利用して炭化タングステン（ＷＣ）粉末をコーティングする抵抗溶接用電極コーティング方法および抵抗溶接用電極を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0004】

本発明の抵抗溶接用電極コーティング方法は、電極表面にコーティングするためのコーティング素材として、炭化タングステン（ＷＣ）を準備する炭化タングステン準備段階、
前記炭化タングステン（ＷＣ）を設定された平均粒度を有する粉末として形成する炭化タングステン粉末形成段階、および
前記炭化タングステン（ＷＣ）粉末を前記電極表面に粉末溶融なしに常温でコーティングが可能な低温噴射（ｃｏｌｄ ｓｐｒａｙ）コーティング工程により高速で噴射して設定されたコーティング厚さにコーティングする炭化タングステン粉末コーティング段階を含み、
前記炭化タングステン粉末形成段階で形成された炭化タングステン（ＷＣ）粉末は炭化タングステン（ＷＣ）を９５重量％以上、且つ１００重量％未満含み、残部としてＣｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｃｒからなる群より選択されるいずれか一つ以上の物質またはこれらの合金、およびその他不可避な不純物を含むことを特徴とする。

【0005】

前記炭化タングステン粉末形成段階で炭化タングステン粉末の平均粒度は１〜５０μｍの大きさを有するものであることがよい。
前記コーティング厚さは１０〜１００μｍの大きさを有するものであることができる。
前記抵抗溶接用電極コーティング方法により得られた抵抗溶接用電極を利用してスポット溶接時、４００打点以上で６ｋＮ以上の溶接強度を有するものであることが好ましい。

【0006】

前記炭化タングステン粉末コーティング段階で電極表面にコーティングを行った後、前記コーティング表面を研磨するコーティング表面研磨段階を含むものであることがよい。
前記低温噴射コーティング工程は、噴射ガスを設定された加熱温度および圧力条件で加速させて炭化タングステン粉末を電極表面に衝突させて積層させるものであることができる。
前記噴射ガスは、窒素およびヘリウムのうちのいずれか一つのガス、またはこれらの混合ガスからなるものであることが好ましい。

【0007】

前記噴射ガスの加熱温度は２００〜１１００℃の範囲内であるものであることがよい。
前記噴射ガスの設定圧力は１５〜７５ｂａｒ範囲内であるものであることができる。

【0008】

前記炭化タングステン粉末コーティング段階で炭化タングステン（ＷＣ）粉末粒子が電極表面に深さ方向に埋め込まれてコーティング層を形成するものであることが好ましい。
前記コーティング層で前記炭化タングステン（ＷＣ）粉末粒子が前記電極表面に埋め込まれる深さは５μｍ以上、且つ５０μｍ以下であるものであることがよい。

【0009】

本発明の抵抗溶接用電極は、電極の外側面をなす電極表面、および
前記電極表面にコーティングするためのコーティング素材として、炭化タングステン（ＷＣ）粉末を前記電極表面に粉末溶融なしに常温でコーティングが可能な低温噴射（ｃｏｌｄ ｓｐｒａｙ）コーティング工程により噴射ガスと共に設定された加熱温度および圧力条件で高速に噴射して設定されたコーティング厚さに形成されるコーティング層を含み、
前記炭化タングステン（ＷＣ）粉末は、炭化タングステン（ＷＣ）を９５重量％以上、且つ１００重量％未満含み、残部としてＣｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｃｒからなる群より選択されるいずれか一つ以上の物質またはこれらの合金、およびその他不可避な不純物を含み、
前記コーティング層は、前記炭化タングステン（ＷＣ）粉末粒子が前記電極表面に深さ方向に埋め込まれて積層されて形成されるものであることを特徴とする。

【0010】

前記炭化タングステン粉末の平均粒度は１〜５０μｍの大きさを有するものであることがよい。
前記コーティング厚さは１０〜１００μｍの大きさを有するものであることができる。

【0011】

前記コーティング層で前記炭化タングステン（ＷＣ）粉末粒子が前記電極表面に埋め込まれる深さは５μｍ以上、且つ５０μｍ以下であるものであることがよい。
前記噴射ガスは、窒素およびヘリウムのうちのいずれか一つのガス、またはこれらの混合ガスからなるものであることができる。

【0012】

前記噴射ガスの加熱温度は２００〜１１００℃の範囲内であるものであることがよい。
前記噴射ガスの設定圧力は１５〜７５ｂａｒ範囲内であるものであることができる。

【発明の効果】

【0013】

本発明の実施形態によれば、電極寿命増大、溶接品質向上および電極研磨周期延長による溶接生産性が増大し、また、電極寿命増大により電極消費費用を減らすことができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明の一実施形態に係る抵抗溶接用電極コーティング方法の概略的な構成図である。

【図2】比較例１のコーティングされた電極表面の研磨前の断面写真である。

【図3】比較例２のコーティングされた電極表面の研磨前の断面写真である。

【図4】本発明の一実施形態に係る発明例１のコーティングされた電極表面の研磨前の断面写真である。

【図5】本発明の一実施形態に係る抵抗溶接用電極コーティング装置の概略的な構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、添付した図面を基にして、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が容易に実施できるように本発明の実施形態を説明する。
本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が容易に理解できるように、後述する実施形態は本発明の概念と範囲を逸脱しない限度内で多様な形態に変形可能である。できる限り同一または類似の部分は図面で同一の図面符号を用いて示す。
以下で使用される専門用語は単に特定の実施形態を言及するためのものであり、本発明を限定することを意図しない。ここで使用される単数の形態は、文句がこれと明確に反対の意味を示さない限り、複数の形態も含む。明細書で使用される「含む」の意味は特定の特性、領域、整数、段階、動作、要素および／または成分を具体化し、他の特定の特性、領域、整数、段階、動作、要素、成分および／または群の存在や付加を除外させるものではない。
以下で使用される技術用語および科学用語を含むすべての用語は、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が一般に理解する意味と同一の意味を有する。辞書に定義された用語は、関連技術文献と現在開示された内容に符合する意味を有するものに追加解釈され、定義されない限り、理想的または非常に公式的な意味に解釈されない。

【0016】

図１は本発明の一実施形態に係る抵抗溶接用電極コーティング方法の概略的な構成図である。
図１に示したとおり、本発明の一実施形態に係る抵抗溶接用電極コーティング方法は、薄板の抵抗溶接、特にＺｎ、Ａｌなどメッキ鋼板の抵抗溶接時に電極の寿命を増大するための電極表面コーティング方法であって、電極表面にコーティングするためのコーティング素材として、炭化タングステン（ＷＣ）を準備する炭化タングステン準備段階（Ｓ１０）、炭化タングステン（ＷＣ）を設定された平均粒度を有する炭化タングステン（ＷＣ）粉末として形成する炭化タングステン粉末形成段階（Ｓ２０）、および炭化タングステン（ＷＣ）粉末を電極表面に高速に噴射して設定されたコーティング厚さにコーティングする炭化タングステン粉末コーティング段階（Ｓ３０）を含む。

【0017】

炭化タングステン粉末形成段階（Ｓ２０）で形成された炭化タングステン（ＷＣ）粉末は、炭化タングステン（ＷＣ）を９５重量％以上、且つ１００重量％未満含み、さらに残部としてＣｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｃｒからなる群より選択されるいずれか一つ以上の物質またはこれらの合金、およびその他不可避な不純物を含むことができる。
また、炭化タングステン粉末コーティング段階（Ｓ３０）で電極表面にコーティングを行った後、コーティング表面を研磨するコーティング表面研磨段階（Ｓ４０）を含むことができる。
このコーティング表面研磨段階（Ｓ４０）は、研磨紙または研摩機などでコーティング表面を設定された表面粗さを有するように研磨を行う。

【0018】

炭化タングステン準備段階（Ｓ１０）でコーティング素材としては亜鉛（Ｚｎ）、アルミニウム（Ａｌ）などの低融点メッキ素材との反応を最小化できたものであると、電気伝導性および耐摩耗性に優れた炭化タングステン（ＷＣ）を使用する。
炭化タングステン粉末準備段階（Ｓ２０）は、炭化タングステンを粉砕機などにより粉砕して設定された平均粒度を有する炭化タングステン粉末として形成する。
積層効率を上げるために炭化タングステン（ＷＣ）粉末に金属粉末（Ｃｕ、Ｎｉなど）を混合して使用することができるが、下記の比較例１、比較例２の結果から分かるように金属と亜鉛（Ｚｎ）など低融点メッキ層との反応が増大してメッキ層が電極に付着、溶接不良により電極寿命増大効果を得ることができないため、炭化タングステン（ＷＣ）を９５重量％以上、且つ１００重量％未満で含む炭化タングステン（ＷＣ）粉末を使用する。

【0019】

炭化タングステン粉末準備段階（Ｓ２０）で炭化タングステン粉末の平均粒度は１〜５０μｍの大きさを有することが好ましい。
炭化タングステン粉末の平均粒度を上記のように限定する臨界的意義は、一般に低温噴射コーティング素材の場合、１μｍ以下の粉末は過度に軽くてコーティング層が形成されず、５０μｍ以上である場合には同一の工程条件下で十分な速度に加速されず、積層効率が低下するためである。
したがって、一般に低温噴射コーティングに使用される炭化タングステン粉末（素材）の平均粒度は１〜５０μｍの大きさを有することがコーティング層形成と積層効率の観点から最適である。

【0020】

炭化タングステン粉末コーティング段階（Ｓ３０）は、コーティング厚さの調節が容易であり、炭化タングステン（ＷＣ）の脱炭を防止するために、常温で粉末溶融なしにコーティングが可能な低温噴射（ｃｏｌｄ ｓｐｒａｙ）コーティング工程で実行され得る。
電極のコーティング厚さは１０〜１００μｍの大きさを有することができる。
コーティングの厚さを上記のとおりに設定する理由は、コーティングの厚さが１０μｍ以下ではコーティングの効果を得ることが難しく、コーティングの厚さが１００μｍ以上では電気抵抗増大による溶接不良およびコーティング剥離の可能性が増大するためである。
したがって、電極のコーティング厚さは１０〜１００μｍの厚さにすることがコーティング効果、および電気抵抗増大による溶接不良およびコーティング剥離防止の観点から最適である。

【0021】

ここで、電極は銅系合金（Ｃｕ−Ｃｒ、Ｃｕ−Ｂｅ、およびＣｕ−Ｃｒ−Ｎｉを含む群より選択されるいずれか一つの合金）などで作られた電極が使用され得る。
このように、コーティング工程が既存の溶射（ｔｈｅｒｍａｌ ｓｐｒａｙ）コーティング工程に比べて、本発明では粉末溶融なしに低温噴射コーティング工程のみで実行されるため、炭化タングステン（ＷＣ）粉末粒子が母材（電極）表面に深さ方向に埋め込まれてコーティング層を形成することができる。
ここで、母材（電極表面）の深さ方向は母材の表面から垂直内部への方向をいう。

【0022】

コーティング層で炭化タングステン（ＷＣ）粉末粒子が母材（電極）表面に埋め込まれる深さは５μｍ以上、且つ５０μｍ以下であることがよい。
つまり、既存の溶射（Ｔｈｅｒｍａｌ ｓｐｒａｙ）コーティング工程とは異なり、本発明の低温噴射（Ｃｏｌｄ ｓｐｒａｙ）コーティング工程はコーティング素材（粉末）を高温の火炎に露出、溶融させずに常温でコーティング素材を超高速に加速させ、加速されたコーティング素材を素材（電極表面）に衝突させて母材（電極）表面と粉末粒子、粉末粒子と粉末粒子間の界面で物理的に接合させて固相状態でコーティング層を形成する工程である。

【0023】

したがって、既存の溶射コーティング工程に比べて本発明の低温噴射工程の次のような特徴および長所を有する。
（１）相対的に硬質（Ｈａｒｄ）の炭化タングステン（ＷＣ）粉末粒子が、軟質（Ｓｏｆｔ）の母材（Ｃｕ系電極）に衝突することにより母材（電極）表面に埋め込まれる現像が発生する。
工程条件と粒子大きさにより母材（電極）表面に炭化タングステン（ＷＣ）粉末粒子が深さ方向に埋め込まれる深さは５μｍ以上、且つ５０μｍ以下であることが好ましい。
これに対し、既存の溶射コーティング工程では溶融された粒子が母材（電極）に衝突して凝固するため、本発明のように粒子が埋め込まれる現像が発生しない。
（２）高速に衝突させてコーティングする工程であることから、結合力が強力でコーティング前に追加的に母材（電極）表面を粗く整える作業（グリットブラスティング：ｇｒｉｔ ｂｌａｓｔｉｎｇ）を行う必要がない。
これに対し、既存の溶射コーティング工程では溶融された粒子が衝突、凝固して機械的に結合をしなければならず、コーティング前に母材（電極）表面を粗くして最大限に接触面積を広げて結合力を向上させる必要があるため、５〜２０マイクロの表面粗さ（Ｒａ）が形成された抵抗溶接用電極を使用する。

【0024】

また、低温噴射コーティング工程は、工程ガスである噴射ガスを設定された加熱温度および圧力条件で超高速に加速させて常温のコーティング素材である炭化タングステン粉末を移送、母材（電極）に衝突させて積層させる工程である。
ここで、工程ガスの温度と圧力を上げる目的はコーティング素材を溶かす目的でなく、単に速度を付与するためである。
ここで、噴射ガスは、窒素およびヘリウムのうちのいずれか一つのガス、またはこれらの混合ガスからなることができる。
また、噴射ガスの加熱温度は２００〜１１００℃の範囲内であってよい。

【0025】

このように噴射ガスの加熱温度の範囲を設定する理由は、噴射ガスの加熱温度が２００℃以下の条件では粒子速度が低くて積層が起こらないためであり、また、噴射ガスの加熱温度が１１００℃以上の条件では粒子速度が過度に速くなり母材に亀裂を発生させる虞があるためである。
また、噴射ガスの設定圧力は１５〜７５ｂａｒ範囲内であることができる。
噴射ガスの設定圧力をこのように設定する理由は、噴射ガスの設定圧力が１５ｂａｒ以下の条件では粒子速度が低くて積層が起こらないためであり、また、噴射ガスの設定圧力が７５ｂａｒ以上の条件では粒子速度が過度に速くて母材に亀裂を発生させる虞があるためである。

【0026】

以下、図１に基づいて、本発明の一実施形態に係る抵抗溶接用電極コーティング方法の過程について説明する。
電極表面にコーティングするためのコーティング素材として、金属粉末が混合されていない炭化タングステン（ＷＣ）のみからなる炭化タングステン（ＷＣ）を準備し（Ｓ１０）、炭化タングステンの設定された平均粒度は、例えば１〜５０μｍの大きさを有する粉末として形成する（Ｓ２０）。
ここで、コーティング素材としては亜鉛（Ｚｎ）、アルミニウム（Ａｌ）などの低融点メッキ素材との反応を最小化でき、電気伝導性および耐摩耗性に優れた炭化タングステン（ＷＣ）を使用する。

【0027】

そして、炭化タングステン（ＷＣ）粉末を電極表面に高速に噴射して設定されたコーティング厚さは、例えば１０〜１００μｍの厚さにコーティングするが（Ｓ３０）、炭化タングステン粉末コーティング段階（Ｓ３０）はコーティング厚さの調節が容易であり、炭化タングステン（ＷＣ）の脱炭を防止するために粉末溶融なしに常温でコーティングが可能な低温噴射（ｃｏｌｄ ｓｐｒａｙ）コーティング工程で実行される。
その後、炭化タングステン粉末コーティング段階（Ｓ３０）で電極表面にコーティングを行った後、コーティング表面を研磨紙または研摩機などにより設定された表面粗さを有するように研磨する（Ｓ４０）。

【0028】

（実施例）
［表１］にスポット溶接のための電極種類を示した。従来例は無コーティング電極として銅（Ｃｕ）系合金電極をそのまま使用した。各コーティングに使用した素材は粉末の形態で使用され、金属粉末の大きさは５〜５０μｍの粉末を使用し、炭化タングステン（ＷＣ）粉末は５〜１０μｍの大きさの粉末を使用した。電極にコーティング後、コーティング表面は６００番研磨紙で表面を研磨後、溶接試験を実施した。溶接に使用した鋼板は厚さ１．２ｍｍの亜鉛（Ｚｎ）合金メッキ鋼板である。
［表２］には使用されたスポット溶接条件を示した。
［表３］には同一の溶接条件で溶接時、１００打点間隔で引張試片を溶接して引張強度を測定した溶接強度の結果を示した。

【0029】

従来例の電極は溶接強度が１００打点以降漸次に減少するだけでなく、４００打点以降メッキ鋼板が過度に多く電極に付着し、これによってスパッタが過度に多く発生して溶接試験を中止した。
溶接強度で比較例１は従来例と比較して溶接強度の側面からほぼ類似の強度を示し、また同様に３００打点あるいは４００打点以降過度に多いスパッタの発生で溶接試験を中止した。
比較例２は従来例と比較して溶接強度が顕著に落ち、メッキ層との反応により溶接電極がメッキ鋼板とくっついて中止した。反面、発明例１の電極は従来例と比較して５００打点までも高い強度を維持することが分かり、メッキ層との反応もほとんど発生しなかった。

【0030】

図２から図４は、それぞれ比較例１、比較例２および発明例１の、銅（Ｃｕ）母材にコーティングしたときのコーティング断面写真を示した。
低温噴射コーティング工程の特性上、炭化タングステン（ＷＣ）粉末に銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）金属粉末が混合されたコーティング層は、金属基材内に炭化タングステン（ＷＣ）粉末が均一に分布しており、炭化タングステン（ＷＣ）粉末を用いた場合は銅（Ｃｕ）母材より相対的に硬質（Ｈａｒｄ）の炭化タングステン（ＷＣ）粒子が母材に埋め込まれる形態にコーティングが形成されることが分かる。

【0031】

【表1】

【表2】

【表3】

【0032】

図５は、本発明の一実施形態に係る抵抗溶接用電極コーティング装置の概略的な構成図である。
本発明の一実施例による抵抗溶接用電極コーティング装置は、下記で特に説明する事項以外は本発明の一実施例による抵抗溶接用電極コーティング方法で説明した事項と同一であるため、その詳細な説明は省略する。
図５に示したとおり、本発明の一実施例による抵抗溶接用電極コーティング装置は、電極１０の表面１１にコーティングするためのコーティング素材として、炭化タングステン（ＷＣ）を設定された平均粒度を有する粉末に粉砕するための粉砕機１００、粉砕機１００で粉砕された炭化タングステン（ＷＣ）粉末を常温で噴射ガスと共に設定された加熱温度および圧力条件で加速させる加速器２００、および電極表面１１の上部に配置され、加速器２００で加速された噴射ガスを炭化タングステン（ＷＣ）粉末と共に電極表面１０に高速に噴射して設定されたコーティング厚さのコーティング層２０を形成する低温噴射（ｃｏｌｄ ｓｐｒａｙ）コーティング機３００を含む。

【0033】

抵抗溶接用電極コーティング方法または抵抗溶接用電極コーティング装置により抵抗溶接用電極が製造され得る。
このような抵抗溶接用電極は、電極１０の外側面をなす電極表面１１と、電極表面１１にコーティングするためのコーティング素材として、炭化タングステン（ＷＣ）粉末を電極表面１１に粉末溶融なしに常温でコーティングが可能な低温噴射（ｃｏｌｄ ｓｐｒａｙ）コーティング工程により噴射ガスと共に設定された加熱温度および圧力条件で高速に噴射して設定されたコーティング厚さに形成されるコーティング層２０と、を含む。

【0034】

ここで、炭化タングステン（ＷＣ）粉末は、炭化タングステン（ＷＣ）を９５重量％以上、且つ１００重量％未満含み、さらに残部としてＣｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｃｒからなる群より選択されるいずれか一つ以上の物質またはこれらの合金、およびその他不可避な不純物を含むことができる。
また、コーティング層２０は、炭化タングステン（ＷＣ）粉末粒子が電極表面１１に深さ方向に埋め込まれて積層されて形成されるものであることがよい。
炭化タングステン粉末の平均粒度は１〜５０μｍの大きさを有することが好ましい。
コーティング厚さは１０〜１００μｍの大きさを有することができる。

【0035】

また、コーティング層２０で炭化タングステン（ＷＣ）粉末粒子が電極表面１１に埋め込まれる深さは５〜５０μｍ以下であることがよい。
ここで、電極表面１１の深さ方向とは図５に示したとおり、電極１０の上下方向、つまり、電極表面１１から電極１０内部方向を指す。
電極表面１０のコーティング層２０は研摩機（図示せず）により設定された表面粗さを有するように練磨され得る。
噴射ガスは、窒素およびヘリウムのうちのいずれか一つのガス、またはこれらの混合ガスからなることができる。
噴射ガスの加熱温度は２００〜１１００℃の範囲内であることがよい。
噴射ガスの設定圧力は１５〜７５ｂａｒ範囲内であることができる。

【符号の説明】

【0036】

１０：電極
１１：（電極）表面
２０：コーティング層
１００：粉砕機
２００：加速器
３００：コーティング機

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】