抵抗スポット溶接電極の正しい選び方：重要因子とベストプラクティス

高伝導率電極材料（ISO 5182体系のクラス1・2）は低伝導率ワークの溶接に最適であることは広く知られています。逆に、高伝導率金属には、ISO 5182でクラス3電極と呼ばれる難融金属電極のような低伝導率電極が必要です。

例えば、広く入手可能な銅/クロム、銅/クロム/ジルコニウム電極は、低炭素鋼と高張力鋼に優れた効果を発揮します。この鉄系金属ファミリーをスポット溶接するには、銅を強化して必要な材料硬度を達成するさまざまな戦略が用いられます（なお、高炭素ステンレス鋼には銅合金が推奨されますが、より高い力と低い電流が必要となるよう抵抗溶接プロセスを調整します）。一方、銅を溶接する場合は、純タングステン、モリブデン、タングステン/銅電極を含む難融金属電極ファミリーや、その他いくつかのバリエーションといった低伝導率金属が最適です。

低伝導率金属を抵抗スポット溶接する場合、ワーク材料（溶接電極ではない）が発熱します。銅は電流と熱をワークに流すのに理想的です。一方、高伝導率金属を溶接する場合、ワークが熱を逃がし、ヒートシンクのように振る舞います。この場合、熱、特に先端部で保持でき、高温でも十分な剛性を保って位置を維持し、電極とワークの接触を最大化できる電極が必要です。

これらの原則にもかかわらず、単一の電極材料があらゆる用途で優れているわけではありません。例えば、難融金属電極は、熱サイクルにより先端が割れたり剥離したりすると認識されがちですが、これは真に不適切な高抵抗率ワーク材に選定した場合に真実であり、ある程度の妥当性があります。しかし、先端剥離を排除する戦略も存在します。成功する用途では、難融金属の高電流・高繰り返しサイクルでの生存性という優位性が不可欠となります。

高伝導率電極の問題は、析出硬化合金、例えばクロム銅（CrCu）で見られます。使用中の繰り返し熱サイクルにより、析出物が銅マトリクスへさらに拡散し、電極硬度の上昇と電気伝導率の低下を招くことが判明しています。この使用中の冶金的変化は管理可能ですが、クラス1・2の優位性は適切なワーク金属の溶接において依然として説得力があります。

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