抵抗スポット溶接における電極特性の重要な役割

純銅抵抗溶接電極はその特性と設計により熱を伝導するのに対し、純難融金属電極はあえて熱を保持するために選ばれます。タングステン（W）は、金属中最高の融点（3387℃）を持ち、常温・高温ともに硬度が非常に高いことで知られます。一般的に酸化に強く、電気抵抗も非常に高いです。

モリブデン（Mo）は、難融金属におけるタングステンの「姉妹」元素で、同様に高い融点（2610℃）と高温での高い機械的強度を持ちますが、タングステンに比べてやや劣ります。Moの電気抵抗も高いです（タングステン、モリブデンを含む各元素の電気抵抗率の詳細なレビュー、全温度範囲での抵抗値を示すチャートについては、「The Electrical Resistivity of Selected Elements」を参照。単一値より実用的です）。

抵抗溶接用途の電極材料を選定する際、抵抗スポット溶接プロセスサイクルに電極を可能な限り冷却する機会を組み込むことで、避けられない酸化消耗を制御することが重要になります。タングステンはモリブデンより熱衝撃による剥離を起こしやすいため、これは追加の選定考慮事項です。しかし、トレードオフとしてモリブデンの方がタングステンより酸化しやすいという特性があります。

純銅の特性と挙動を改良する銅合金材料の開発と並行して、純元素自体を改良するタングステンおよびモリブデン合金も存在します（タングステンとモリブデンは粉末冶金製品であるため、ここでいう「合金」は非粉末金属の場合とは異なる意味を持ちます。難融金属に完全に分散させるには、合金添加材がタングステン・モリブデンの通常高温となるプロセス要求に耐えるか、それに適応させる必要があります）。

銅タングステン（CuW）はさまざまな組成比で入手可能で、銅とタングステンの利点をバランスよく兼ね備えているため非常に広く使用されています。銀タングステン（AgW）も異なる組成比で製造され、銀（Ag）は鉄（Fe）とニッケル（Ni）と合金化しにくいため、ステンレス鋼やその他のニッケル基合金の溶接に適した選択肢となります。

これらの合金電極材料は、浸透構造の焼結硬化の結果です。基本的に、精密に計量した純銅または銀を、精密に計量したタングステンまたはモリブデン粉末を詰めた金型の上に置き、不活性雰囲気炉で焼成します。その結果、高温強度と高電気伝導性を両立した電極が得られます。

時として、抵抗溶接用途で独自の特性構成が必要となる場合があります。こうしたケースでは、さまざまな特殊電極から選択可能です。銀タングステンカーバイド（AgWC）は、タングステンカーバイド（WC）が優れた酸化抵抗性を提供しながら溶接熱サイクル全体で形状を維持するため選ばれる、珍しい難融電極材料です。

最後に、ヘビーメタル（ヘビータングステン合金とも呼ばれ、W、Fe、Ni、Cuで構成され、各メーカーのグレードにより組成が異なる）もまた、珍しい難融金属スポット溶接電極です。そのメリットには、優れた酸化抵抗性と、純タングステンやタングステンカーバイド（WC）に比べて加工しやすい点が含まれます。

抵抗スポット溶接用電極の選定プロセスにあるなら、材料特性の知識が極めて重要です。材料特性とそれらの多様な相互作用についてさらに知るには、ホワイトペーパー「Resistance Welding Electrode Materials: Selecting the Right One for Your Application」をダウンロードしてください。