CN101351298A - 异种材料接合方法 - Google Patents

异种材料接合方法 Download PDF

Info

Publication number
CN101351298A
CN101351298A CNA2006800502459A CN200680050245A CN101351298A CN 101351298 A CN101351298 A CN 101351298A CN A2006800502459 A CNA2006800502459 A CN A2006800502459A CN 200680050245 A CN200680050245 A CN 200680050245A CN 101351298 A CN101351298 A CN 101351298A
Authority
CN
China
Prior art keywords
soldered
welding
flux
aluminium
different kinds
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CNA2006800502459A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101351298B (zh
Inventor
松本刚
笹部诚二
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kobe Steel Ltd
Original Assignee
Kobe Steel Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kobe Steel Ltd filed Critical Kobe Steel Ltd
Publication of CN101351298A publication Critical patent/CN101351298A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101351298B publication Critical patent/CN101351298B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/20—Bonding
    • B23K26/32—Bonding taking account of the properties of the material involved
    • B23K26/323—Bonding taking account of the properties of the material involved involving parts made of dissimilar metallic material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K20/00—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
    • B23K20/22—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating taking account of the properties of the materials to be welded
    • B23K20/227—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating taking account of the properties of the materials to be welded with ferrous layer
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K20/00—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
    • B23K20/16—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating with interposition of special material to facilitate connection of the parts, e.g. material for absorbing or producing gas
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K20/00—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
    • B23K20/22—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating taking account of the properties of the materials to be welded
    • B23K20/227—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating taking account of the properties of the materials to be welded with ferrous layer
    • B23K20/2275—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating taking account of the properties of the materials to be welded with ferrous layer the other layer being aluminium
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/02—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by mechanical features, e.g. shape
    • B23K35/0255—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by mechanical features, e.g. shape for use in welding
    • B23K35/0261—Rods, electrodes, wires
    • B23K35/0272—Rods, electrodes, wires with more than one layer of coating or sheathing material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/24—Selection of soldering or welding materials proper
    • B23K35/28—Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 950 degrees C
    • B23K35/286—Al as the principal constituent
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/36—Selection of non-metallic compositions, e.g. coatings, fluxes; Selection of soldering or welding materials, conjoint with selection of non-metallic compositions, both selections being of interest
    • B23K35/3601—Selection of non-metallic compositions, e.g. coatings, fluxes; Selection of soldering or welding materials, conjoint with selection of non-metallic compositions, both selections being of interest with inorganic compounds as principal constituents
    • B23K35/3603—Halide salts
    • B23K35/3605—Fluorides
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/36—Selection of non-metallic compositions, e.g. coatings, fluxes; Selection of soldering or welding materials, conjoint with selection of non-metallic compositions, both selections being of interest
    • B23K35/362—Selection of compositions of fluxes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00—Arc welding or cutting
    • B23K9/23—Arc welding or cutting taking account of the properties of the materials to be welded
    • B23K9/232—Arc welding or cutting taking account of the properties of the materials to be welded of different metals
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C21/00—Alloys based on aluminium
    • C22C21/02—Alloys based on aluminium with silicon as the next major constituent
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C21/00—Alloys based on aluminium
    • C22C21/06—Alloys based on aluminium with magnesium as the next major constituent
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/02—Iron or ferrous alloys
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/08—Non-ferrous metals or alloys
    • B23K2103/10—Aluminium or alloys thereof
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/18—Dissimilar materials
    • B23K2103/20—Ferrous alloys and aluminium or alloys thereof

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Nonmetallic Welding Materials (AREA)
  • Arc Welding In General (AREA)

Abstract

在焊接由铝或铝合金构成的铝系被焊接材(1)和铁系被焊接材(2)的异种材料接合方法中，铁系被焊接材(2)具有被覆其表面的由锌或锌合金构成的锌系被覆层(3)，使用焊剂，通过熔融焊接法，在焊接时边使焊剂边熔融，边接合2个被焊接材。

Description

异种材料接合方法
技术领域
本发明涉及用于得到作为汽车的各种结构材等所使用的铝系材料和铁系材料的复合结构体的异种材料接合方法。
背景技术
汽车的各种结构材，为了使之轻量化，会部分使用铝系材料，因此，就期望开发接合铁系材料和铝系材料的异种材料彼此的方法。
作为接合同种材料彼此的方法，一般使用TIG(Tungsten Inert Gas)焊接及激光焊接等的熔融焊接方法，但是，在铝系被焊接材和铁系被焊接材的异种材料接合中，在铝系材料和铁系材料的界面，会极厚地生成FeAl3或Fe2Al5等脆的Al-Fe系金属间化合物，其使铝系被焊接材和铁系被焊接材之间的接合强度显著降低，因此不能应用上述熔融焊接方法。
另外，作为将MIG(Metal Inert Gas)焊接应用于异种材料接合的例子，有在电极焊丝中使用有氧化膜去除效果的药芯焊丝(flux cored wire)，并使用直流脉冲电源对纯铝和裸钢板进行MIG焊接的例子(非专利文献1)。但是，将MIG焊接应用于异种材料接合时，在直流脉冲MIG中，因为需要缩小电流，所以会有电弧变得不稳定而容易发生飞溅，除去氧化膜的清洁作用不充分等的问题点。
因此，作为现有的异种材料接合方法，一般是专利文献1、2及非专利文献2所公开的使用铝系的钎料的钎焊。
另外，也有不通过钎焊，而是利用点焊来接合铝系材料和铁系材料的方法。
此外，还提出有异种金属的激光轧辊(laser roll)接合方法(专利文献3)。该方法是通过激光照射只对第1金属板进行加热后，再通过压接辊将该第1金属板的加热部按压在第2金属板上并使之紧贴，通过赋予塑性变形而接合两金属板。
专利文献1：特开平7-148571号公报
专利文献2：特开平10-314933号公报
专利文献3：特许第3535152号公报
非专利文献1：“关于熔融工艺铝/钢异种材料接合技术的调查研究”p75-93，平成14年度成果报告书(平成15年3月)，大阪大学接合科学研究所异种材料接合研究会编
非专利文献2：焊接学会论文集第22卷第2号p315-322(2004)
然而，在前述的现有的技术中存在以下所示的问题点。首先，利用钎焊的异种材料接合方法，需要在铝系被焊接材和铁系被焊接材之间插入钎料，因此有接合成本高这样的问题。另外，在接合时需要抑制脆的金属间化合物的生成，即需要控制钢不使之熔融，稳定地接合很困难。
另外，通过点焊进行异种材料接合时，因为不是线接合而是点接合，所以在接合点间的部分会通过液体或气体，从而不能对被接合材间进行气密性的或液密性的密封。另外，点焊不可以从单面进行接合作业，而需要在搭接部的双面配置电极，因此接合作业受到制约。
此外，在利用激光轧辊接合方法的异种材料接合中，需要利用轧辊对异种材料彼此进行加压，这就有需要大规模的装置这样的问题点。
发明内容
本发明鉴于这样的问题点而做，其目的在于，提供一种异种材料接合方法，其能够以线接合气密性及液密性地密封铝系被焊接材和铁系被焊接材，并且能够以高强度接合，在宽泛的施工条件下保持稳定，另外不需要大规模的装置，能够容易且低成分地进行接合。
本发明的异种材料接合方法，是焊接由铝或铝合金构成的铝系被焊接材和铁系被焊接材的异种材料接合方法，其特征在于，铁系被焊接材具有被覆其表面的由锌或锌合金构成的锌系被覆层，使用焊剂，通过熔融焊接法，在焊接时边使也焊剂熔融，边接合2个被焊接材。
作为具体的一个方法，是铝系被焊接材具有焊剂层，其至少被涂敷于铝系被焊接材与铁系被焊接材接合部位，将铝系被焊接材配置于焊炬侧并使2个被焊接材重合，在此状态下通过熔融焊接法，能够接合2个被焊接材。
另外作为其他方法，是将铝系被焊接材配置在焊炬侧并使2个被焊接材重合，在此状态下，作为熔填金属使用在铝合金外皮内部填充有焊剂的药芯焊丝，通过不给药芯焊丝通电的熔融焊接法，能够接合2个被焊接材。
焊剂优选氟化物系焊剂。
氟化物系焊剂优选由氟化铝和氟化钾的至少一方构成。
氟化物系焊剂还能够含有氟化铯。
另外，作为熔填金属材料的药芯焊丝的铝合金外皮，优选含有Si：2～13质量％。
另外，铝合金外皮也可以再含有Mg：3质量％以下及/或Mn：1质量％以下。
根据本发明，在来自激光等的热源的热量下，铝系被焊接材熔融，并且焊剂熔融，熔融的焊剂被添加到铝系被焊接材的熔融部，铁系被焊接材的表面的锌系被覆层熔融，铝或铝合金的熔液光滑地覆盖铁系被焊接材的表面。由此，铝系被焊接材和铁系被焊接材坚固地紧贴，两者被高界面接合力接合。因为铁的部分没有熔融，所以不会生成非金属夹杂物。另外，使用药芯焊丝时，因为药冷芯焊丝没有通电，所以电弧也不会使焊剂蒸发，能够稳定得到接合部。
附图说明
图1(a)及(b)是表示本发明的第1实施方式的异种材料接全方法的一例的概略图。
图2是表示本发明的第2实施方式的异种材料接合方法的概略图。
符号说明
1铝系被焊接材
2铁系被焊接材
3锌系被覆层
4焊剂层
5激光
6药芯焊丝
具体实施方式
以下，对于本发明的实施方式的异种材料接合方法，参照附图具体地加以说明。图1(a)及(b)是表示本发明的第1实施方式的异种材料接全方法的一例的概略图。图1(a)是配备于铝系被焊接材1的焊剂层4配备在焊炬侧的例子，图1(b)是是配备于铝系被焊接材I的焊剂层4配备在铁系被焊接材2侧的例子。表面具有焊剂层4的铝系被焊接材1、和表面由锌系被覆层3被覆的铁系被焊接材2，在铝系被焊接材1置于焊炬侧并被搭接的状态下配置。焊剂层4至少被涂敷于铝系被焊接材1与铁系被焊接材2接合的部位即可。在铝系被焊接材1的端面部，使之与焊剂层4一起通过图1(a)及(b)中箭头所示的激光5加热熔融，从而接合铝系被焊接材1和铁系被焊接材2。这时，也可以根据需要添加熔填金属(filler)。
接合时，通过来自图1(a)及(b)中的箭头所示的激光5的加热，铝系被焊接材1的激光光照射部位熔融。这时，涂敷于铝系被焊接材1的表面的焊剂层4熔融，添加到铝系被焊接材1的熔融部。若是那样，只有铁系被焊接材2的表面的锌被覆层3被熔融造成的热反应除去，但铁系被焊接材2的表面却不会熔融。然后，铁系被焊接材2的表面在熔融部其润湿性(wettability)提高，熔融的铝合金的熔液光滑地覆盖铁系被焊接材2的表面。由此，铝系被焊接材1和铁系被焊接材2坚固地紧贴，因此作为结果是能够得到坚固的界面接合力。
在本实施方式，作为接合方法，能够采用铝或铝合金的焊接中一般所使用的熔融焊接法。焊接方法没有特别制约。例如能够使用激光焊接、TIG焊接、MIG焊接、等离子体焊接及电子束焊接等。
图2是表示本发明的第2实施方式的异种材料接合方法的概略图。铝系被焊接材1、和表面由锌系被覆层3被覆的铁系被焊接材2，在铝系被焊接材1置于焊炬侧并被搭接的状态下配置。在该铝系被焊接材1的端面部，以药芯焊丝(flux cored wire)6为熔填金属，通过图2中的箭头所示的激光5使之加热熔融，从而接合铝系被焊接材1和铁系被焊接材2。
药芯焊丝6是使圆筒状的铝合金外皮的内部填充焊剂，接合时由于来自图2中的箭头所示的激光5的加热，致使铝系被焊接材1的激光光照射部位熔融。这时，焊剂与铝合金外皮一起熔融，被添加到铝系被焊接材1的熔融部。若是那样，只有铁系被焊接材2的表面的锌被覆层3被熔融造成的热反应除去，但铁系被焊接材2的表面却不会熔融。然后，铁系被焊接材2的表面在熔融部其润湿性提高，熔融的铝合金的熔液光滑地覆盖铁系被焊接材2的表面。由此，铝系被焊接材1和铁系被焊接材2坚固地紧贴，因此作为结果是能够得到坚固的界面接合力。
在本实施方式的异种材料接合方法中，是以激光或TIG焊接的电弧等加热，运用不使药芯焊丝6通电的接合方法进行铝系被焊接材1和铁系被焊接材2的接合。若以不使药芯焊丝6通电的接合方法进行接合，例如通过MIG焊接或YAG-MIG焊接进行接合，则因为焊剂没有通电性而成为电阻抗，由于通电导致发热，药芯焊丝6的前端过剩熔融而形成大的熔滴，成为降落到材料上的状态，电弧断续地中止而形成非常不稳定的熔融部。由于药芯焊丝6的前端的电弧热，导致在到达材料前其内部的焊剂就已蒸发，不仅对铁系被焊接材2表面的锌系被覆层3的反应受到抑制，而且该蒸气化的焊剂还会混入焊接气氛中，结果是使电弧不稳定。因此，在使药芯焊丝6电极化的方法中无法得到稳定的接合部。在不对药芯焊丝6通电的接合方法中，作为其热源，例如能够使用激光焊接、TIG焊接、电子束焊接或等离子体电弧焊。
在药芯焊丝6的铝合金外皮中，优选添加使焊接部的熔液流动性良好的Si。由此保持接合部的润湿性，维持界面的紧贴性。这时Si的添加量低于2质量％时，不仅得不到充分的润湿性，而且焊接部的强度降低，因此结果是导致接头性能的降低。另一方面，若超过13质量％，则焊接部硬化，韧性(toughness)降低。特别是为了得到高强度的接头，铝合金外皮的Si添加量为2～6质量％的范围最为有效。
另外，优选在药芯焊丝6的铝合金外皮中添加3质量％以下的Mg。通过添加3质量％以下的Mg，能够降低熔池(molten pool)的熔点，其结果是，能够进一步保持药芯焊丝6对于被焊接材的润湿性，并且在焊接部固溶并使之强化，对接头强度提高有效。另一方面，若超过3质量％，则与Si反应，容易形成脆的共晶组织。
另外，还优选在药芯焊丝6的铝合金外皮中添加1质量％以下的Mn。通过添加1质量％以下的Mn，晶粒被微细化，使焊接金属部的接头强度提高。另一方面，若超过1质量％，则晶粒粗大化，使接头强度降低。
无论是在上述第1实施方式中还是上述第2实施方式中，至少涂敷于铝系被焊接材1与铁系被焊接材2接合的部位或作为熔填金属的被填充于铝合金外皮的内部的焊剂，优选使用ノゴロツク(Nocolok，注册商标)等的含有氟化铝、氟化钾等的氟化系焊剂。此外该氟化系焊剂更优选氟化铯等含有Cs的焊剂。由此，因为可使焊剂的活性温度降低，并使铝熔液的流动性及浸透性提高，所以接合强度提高。
实施例1
接下来，为了证实本发明的异种材料接合方法的效果，对于纳入本发明的范围的实施例进行焊接后的抗拉强度及弯曲强度试验，将试验结果与脱离本发明的范围的比较例进行比较，并对比较的结果加以说明。
首先，对于第1试验例进行说明。在本发明的第1实施方式中，进行了运用激光焊接的异种材料接合。激光使用连续振荡的YAG(YttriumAluminum Garnet)激光。施工条件为激光输出功率4.0kW，接合速度1.5m/分，保护气体为氩。在供试材中，作为铝系被焊接材使用板厚1.0mm的AA6022铝板材，作为铁系被焊接材使用板厚1.2mm的实施了熔融镀钊的590N/mm2级的钢板。另外，作为熔填金属，还使用使用了直径1.6mm的JIS A4047WY焊丝的接头。另外，关于焊剂，是将作为(1)由氟化铝及氟化钾构成的焊剂粉末的ノゴロツク(注册商标)，或作为(2)含有氟化铯74％，余量由氟化铝及氟化钾构成的焊剂粉末混合在乙醇中之后，使用刷毛将其涂敷在铝系被焊接材与铁系被焊接材接合的部位。焊剂涂敷量为3g/m2。
下述表1显示抗拉强度及弯曲强度与比较例进行比较试验的结果。还有，拉伸试验是将进行了异种材料接合的板材加工成JIS5号所记载的试验片，并进行拉伸试验，评价其拉伸断裂强度。下述表1所示的评价为，接合焊道每1mm的拉伸断裂强度为250N/mm以上时为◎，200N/mm以上时为○，100N/mm以上时为△，低于100N/mm时为×。另外，弯曲试验是将进行了异种材料接合的板材的宽30mm的短条片，以固定有钢板的状态弯曲至100度，这时，弯曲至100度仍没有断裂的情况为◎，至90度没有断裂，但在低于100度时断裂的情况为○，至45度没有断裂，但在低于90度时断裂的情况为△，低于45度便断裂的情况为×。
[表1]
  焊剂   熔填金属焊丝   拉伸试验   弯曲试验   评价
  实施例1   (1)   无   ◎   ○   A
  实施例2   (2)   无   ◎   ◎   AA
  实施例3   (1)   添加   ◎   ◎   AA
  实施例4   (2)   添加   ◎   ◎   AA
  比较例1   无   无   ×   ×   E
  比较例2   无   添加   △   △   B
由上述表1的结果可知，使用焊剂进行利用激光焊接的异种材料接合时，与不使用焊剂而进行利用激光焊接的异种材料接合的情况相比较，在拉伸试验和弯曲试验中其强度更高。另外可知，焊剂使用含有氟化铯74％，余量由氟化铝及氟化钾构成的焊剂的一方，比起使用ノゴロツク(注册商标)一方，在弯曲试验中强度更高。
其次，对于第2试验例进行说明。在本发明的第2实施方式中，进行了利用激光焊接的异种材料接合。激光使用连续振荡的YAG激光。施工条件为激光输出功率4.0kW，接合速度1.5m/分，保护气体为氩。在供试材中，作为铝系被焊接材使用板厚1.0mm的AA6022铝板材，作为铁系被焊接材使用板厚1.2mm的实施了熔融镀钊的590N/mm2级的钢板，作为熔填金属，使用了直径1.6mm的JIS A4047WY焊丝。另外，作为熔填金属的焊丝的铝合金外皮的内部所填充的焊剂，作为(1)使用ノゴロツク(注册商标)或作为(2)使用含有氟化铯74％，余量由氟化铝及氟化钾构成的焊剂。
下述表2显示抗拉强度及弯曲强度与比较例进行比较试验的结果。Si、Mg及Mn项表示焊丝的铝合金外皮中所含的各个元素的质量％的值。拉伸试验及弯曲试验的试验方法与第1试验例中说明的试验方法相同。
[表2]
  Si   Mg   Mn   焊剂   拉伸试验   弯曲试验   评价   参考
  实施例5   2   0   0   (1)   ○   ◎   A
  实施例6   5   0   0   (1)   ○   ◎   A
  实施例7   9   0   0   (1)   ○   ○   A
  实施例8   13   0   0   (1)   ○   ○   A
  实施例9   2   1.5   0   (1)   ◎   ◎   AA
  实施例10   2   3   0   (1)   ◎   ◎   AA
  实施例11   2   3   1   (1)   ◎   ◎   AA
  实施例12   2   0   1   (1)   ◎   ◎   AA
  实施例13   2   4   0   (1)   ○   ○   A
  实施例14   2   0   2   (1)   ○   ○   A
  实施例15   13   1.5   0   (1)   ◎   ○   A
  实施例16   13   3   0   (1)   ◎   ○   A
  实施例17   13   3   1   (1)   ◎   ○   A
  实施例18   13   0   1   (1)   ◎   ○   A
  实施例19   13   4   0   (1)   ○   ○   A
  实施例20   13   0   2   (1)   ◎   ○   A
  实施例21   2   0   0   (2)   ◎   ◎   AA
  实施例22   13   0   0   (2)   ◎   ◎   AA
  实施例23   2   0   1   (2)   ◎   ◎   AA
  比较例3   0   0   0   (1)   △   △   B
  比较例4   0   3   0   (1)   △   ○   B
  比较例5   0   0   1   (1)   ×   △   D
  比较例6   1   0   0   (1)   △   ○   B
  比较例7   15   0   0   (1)   ○   ×   C
  比较例8   15   0   0   (2)   ○   △   B
  比较例9   0   0   0   无   △   △   B   JISA1050WY
  比较例10   5   0   0   无   ×   ×   E   JISA4043WY
  比较例11   11   0   0   无   △   △   B   JISA4047WY
由上述表2的结果可知，使用在焊丝的铝合金外皮的内部填充有焊剂的情况下，与使用未填充焊剂的情况相比较，在拉伸试验及弯曲试验中强度更高。另外可知，在焊丝的铝合金外皮中所添加的Si在2～13质量％的范围内时，在拉伸试验及弯曲试验中强度更高。另外可知，通过在焊丝的铝合金外皮中再添加Mg为3质量％以下及/或Mn为1质量％以下，在拉伸试验及弯曲试验中强度增加。
其次，对于第3试验例进行说明。在本发明的第1实施方式中，进行了利用TIG焊接的异种材料接合。TIG使用基于直流逆极性的接合法，施工条件为电流50A，接合速度30cpm，保护气体为氩。供试材及熔填金属使用的与第1试验例相同。另外，关于焊剂也与第1试验例相同。将作为(1)由ノゴロツク(注册商标)构成，或作为(2)含有氟化铯74％，余量由氟化铝及氟化钾构成的焊剂粉末混合在乙醇中之后，使用刷毛将其涂敷在铝系被焊接材与铁系被焊接材接合的部位。焊剂涂敷量为3g/m2。下述表3显示抗拉强度及弯曲强度与比较例进行比较试验的结果。拉伸试验及弯曲试验的试验方法与第1试验例中说明的试验方法相同。
[表3]
  焊剂   熔填金属焊丝   拉伸试验   弯曲试验   评价
  实施例24   (1)   无   ○   ◎   A
  实施例25   (2)   无   ◎   ◎   AA
  实施例26   (1)   无   ◎   ◎   AA
  实施例27   (2)   添加   ◎   ◎   AA
  比较例12   无   无   ×   △   D
  比较例13   无   添加   ×   △   D
由上述表3的结果可知，使用焊剂进行利用TIG焊接的异种材料接合时，与不使用焊剂而进行利用TIG焊接的异种材料接合的情况相比较，在拉伸试验和弯曲试验中其强度更高。另外可知，在不添加熔填金属焊丝的情况下，焊剂使用含有氟化铯74％，余量由氟化铝及氟化钾构成的焊剂的一方，比起使用ノゴロツク(注册商标)一方，其在拉伸试验中强度更高。
其次，对于第4试验例进行说明。在本发明的第2实施方式中，进行了利用TIG焊接的异种材料接合。TIG使用基于直流逆极性的接合法，施工条件为电流50A，接合速度30cpm，保护气体为氩。供试材及熔填金属使用的与第2试验例相同。另外，作为熔填金属的焊丝的铝合金外皮的内部所填充的焊剂与与第2试验例相同，作为(1)使用ノゴロツク(注册商标)或作为(2)使用含有氟化铯74％，余量由氟化铝及氟化钾构成的焊剂。
下述表4显示抗拉强度及弯曲强度与比较例进行比较试验的结果。Si、Mg及Mn项表示焊丝的铝合金外皮中所含的各个元素的质量％的值。拉伸试验及弯曲试验的试验方法与第1试验例中说明的试验方法相同。
[表4]
  Si   Mg   Mn   焊剂   拉伸试验   弯曲试验   评价   参考
  实施例28   2   0   0   (1)   ○   ◎   A
  实施例29   5   0   0   (1)   ○   ◎   A
  实施例30   9   0   0   (1)   ○   ◎   A
  实施例31   13   0   0   (1)   ○   ◎   A
  实施例32   2   1.5   0   (1)   ◎   ◎   AA
  实施例33   2   3   0   (1)   ◎   ◎   AA
  实施例34   2   3   1   (1)   ◎   ◎   AA
  实施例35   2   0   1   (1)   ◎   ◎   AA
  实施例36   2   4   0   (1)   ○   ○   A
  实施例37   2   0   2   (1)   ○   ○   A
  实施例38   13   1.5   0   (1)   ◎   ◎   AA
  实施例38   13   3   0   (1)   ◎   ◎   AA
  实施例40   13   3   1   (1)   ◎   ○   A
  实施例41   13   0   1   (1)   ◎   ◎   AA
  实施例42   13   4   0   (1)   ○   ○   A
  实施例43   13   0   2   (1)   ○   ○   A
  实施例44   2   0   0   (2)   ◎   ◎   AA
  实施例45   13   0   0   (2)   ◎   ◎   AA
  实施例46   13   0   1   (2)   ◎   ◎   AA
  比较例14   0   0   0   (1)   △   ○   B
  比较例15   0   3   0   (1)   △   △   B
  比较例16   0   0   1   (1)   ×   ○   C
  比较例17   1   0   0   (1)   ×   ○   C
  比较例18   15   0   0   (1)   △   ×   D
  比较例19   15   0   0   (2)   ○   △   B
  比较例20 0 0 0 无 △ △ B   JISA1050WY
  比较例21 5 0 0 无 △ × D   JISA4043WY
  比较例22 11 0 0 无 × △ D   JISA4047WY
由上述表4的结果可知，在焊丝的铝合金外皮中所添加的Si在2～13质量％的范围内时，在拉伸试验及弯曲试验中强度高。另外可知，通过在焊丝的铝合金外皮中添加Mg为3质量％以下及/或Mn为1质量％以下，在拉伸试验及弯曲试验中强度增加。另外可知，焊剂使用含有氟化铯74％，余量由氟化铝及氟化钾构成的焊剂的一方，比起使用ノゴロツク(注册商标)一方，其在拉伸试验中强度更高。
其次，对于第5试验例进行说明。在本发明的第1实施方式中，进行了利用MIG焊接的异种材料接合。MIG使用基于交流式的接合法，施工条件为电流50A，接合速度40cpm，保护气体为氩。供试材及熔填金属使用的与第1试验例相同。另外，关于焊剂也与第1试验例相同。将作为(1)由ノゴロツク(注册商标)构成，或作为(2)含有氟化铯74％，余量由氟化铝及氟化钾构成的焊剂粉末混合在乙醇中之后，使用刷毛将其涂敷在铝系被焊接材与铁系被焊接材接合的部位。焊剂涂敷量为3g/m2。下述表5显示抗拉强度及弯曲强度与比较例进行比较试验的结果。拉伸试验及弯曲试验的试验方法与第1试验例中说明的试验方法相同。
[表5]
  焊剂   拉伸试验   弯曲试验   评价
  实施例47   (1)   ◎   ◎   AA
  实施例48   (2)   ◎   ◎   AA
  比较例23   无   ×   ×   E
由上述表5的结果可知，使用焊剂进行利用MIG焊接的异种材料接合时，与不使用焊剂而进行利用MIG焊接的异种材料接合的情况相比较，在拉伸试验和弯曲试验中其强度更高。

Claims (8)

1.一种异种材料接合方法，是焊接由铝或铝合金构成的铝系被焊接材和铁系被焊接材的异种材料接合方法，其特征在于，所述铁系被焊接材具有被覆其表面的由锌或锌合金构成的锌系被覆层，使用焊剂，通过熔融焊接法，在焊接时使焊剂也熔融，同时对2个被焊接材进行接合。
2.根据权利要求1所述的异种材料接合方法，其特征在于，所述铝系被焊接材具有焊剂层，该焊剂层至少被涂敷于所述铝系被焊接材与所述铁系被焊接材相接合的部位，将所述铝系被焊接材配置于焊炬侧并使所述2个被焊接材重合，在此状态下通过熔融焊接法，接合2个被焊接材。
3.根据权利要求1所述的异种材料接合方法，其特征在于，将所述铝系被焊接材配置在焊炬侧并使所述2个被焊接材重合，在此状态下，作为熔填金属使用在铝合金外皮内部填充有焊剂的药芯焊丝，通过不对所述药芯焊丝通电的熔融焊接法，接合所述2个被焊接材。
4.根据权利要求1所述的异种材料接合方法，其特征在于，所述焊剂为氟化物系焊剂。
5.根据权利要求4所述的异种材料接合方法，其特征在于，所述氟化物系焊剂由氟化铝和氟化钾中的至少一种构成。
6.根据权利要求5所述的异种材料接合方法，其特征在于，所述氟化物系焊剂还含有氟化铯。
7.根据权利要求3所述的异种材料接合方法，其特征在于，所述铝合金外皮含有Si：2～13质量％。
8.根据权利要求3所述的异种材料接合方法，其特征在于，所述铝合金外皮含有Mg：3质量％以下和Mn：1质量％以下中的至少一种。
CN2006800502459A 2005-11-21 2006-11-16 异种材料接合方法 Expired - Fee Related CN101351298B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005336271A JP3927987B2 (ja) 2005-11-21 2005-11-21 異材接合方法
JP336271/2005 2005-11-21
PCT/JP2006/322855 WO2007058257A1 (ja) 2005-11-21 2006-11-16 異材接合方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101351298A true CN101351298A (zh) 2009-01-21
CN101351298B CN101351298B (zh) 2012-01-25

Family

ID=38048641

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2006800502459A Expired - Fee Related CN101351298B (zh) 2005-11-21 2006-11-16 异种材料接合方法

Country Status (5)

Country Link
EP (1) EP1980357B1 (zh)
JP (1) JP3927987B2 (zh)
KR (1) KR100997607B1 (zh)
CN (1) CN101351298B (zh)
WO (1) WO2007058257A1 (zh)

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101941119A (zh) * 2010-09-10 2011-01-12 北京工业大学 一种激光填丝连接铝合金与钢的方法
CN102059454A (zh) * 2009-11-11 2011-05-18 詹诺普蒂克自动化技术有限公司 用于借助激光束进行点焊的设备
CN102407404A (zh) * 2011-08-19 2012-04-11 北京工业大学 一种无钎剂激光填粉焊接铝钢异种金属接头的方法
CN102430871A (zh) * 2010-09-29 2012-05-02 株式会社神户制钢所 异材焊接用药芯焊丝、异材激光焊接方法及异材mig焊接法
CN102764934A (zh) * 2012-07-05 2012-11-07 兰州理工大学 铝钢异种金属激光熔钎焊焊接方法和填充粉末
CN102883852A (zh) * 2009-07-31 2013-01-16 株式会社神户制钢所 异种材料焊接用填充焊剂焊丝、异种材料激光焊接方法以及异种材料mig焊接方法
CN102935559A (zh) * 2012-12-04 2013-02-20 郑州机械研究所 含有铍镁和铷盐的复合药芯锌铝焊丝及其制造方法
CN106573340A (zh) * 2014-07-28 2017-04-19 西门子能源有限公司 利用熔剂对反射性金属的激光金属加工
CN108025404A (zh) * 2015-09-07 2018-05-11 蒂森克虏伯钢铁欧洲股份公司 具有改进的接合特性的构件结构的生产方法和构件结构
CN108213652A (zh) * 2017-12-29 2018-06-29 南京理工大学 一种镁/铝合金异种金属自熔ptig焊焊接方法
CN109551109A (zh) * 2018-12-28 2019-04-02 博盾科技(浙江)有限公司 一种锌钢护栏的焊接工艺

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009056492A (ja) * 2007-08-31 2009-03-19 Kobe Steel Ltd 異材接合体及びその製造方法
JP5661377B2 (ja) * 2010-08-27 2015-01-28 株式会社神戸製鋼所 異材接合方法
MX2019009891A (es) 2017-02-22 2019-10-15 Nippon Steel Nisshin Co Ltd Metodo de soldado fuerte con mig, metodo para fabricar el miembro de junta de solape y miembro de junta de solape.
KR102061471B1 (ko) 2017-02-22 2019-12-31 닛테츠 닛신 세이코 가부시키가이샤 레이저 브레이징 방법 및 겹치기 이음 부재의 제조방법
KR102268505B1 (ko) * 2017-06-30 2021-06-22 히다치 아스테모 가부시키가이샤 동력 전달축 및 그 제조 방법
WO2020212735A1 (en) * 2019-04-17 2020-10-22 Arcelormittal A method for the manufacture of an assembly by submerged arc welding (saw)
WO2020212736A1 (en) * 2019-04-17 2020-10-22 Arcelormittal A method for the manufacture of an assembly by laser welding

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN85105468B (zh) * 1985-07-18 1988-11-30 交通部公路科学研究所 用于预处理不易钎焊金属的刷镀液
CN1021554C (zh) * 1991-02-05 1993-07-14 中国核工业总公司北京核仪器厂 铝硅钎料真空钎焊异种材料的工艺方法
DE10017453B4 (de) * 2000-04-07 2004-11-04 Audi Ag Verfahren zur Herstellung einer Schweiß- bzw. Lötverbindung
JP4037109B2 (ja) * 2002-01-18 2008-01-23 株式会社ダイヘン アルミニウムと鉄鋼の接合方法
JP2004223548A (ja) * 2003-01-21 2004-08-12 Daihen Corp アルミニウムと鉄鋼の接合方法
JP4181063B2 (ja) * 2004-02-17 2008-11-12 日産自動車株式会社 異種金属薄板の液相拡散接合方法

Cited By (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9186754B2 (en) 2009-07-31 2015-11-17 Kobe Steel, Ltd. Flux-cored wire for welding different materials, method for laser welding of different materials, and method for MIG welding of different materials
CN102883852A (zh) * 2009-07-31 2013-01-16 株式会社神户制钢所 异种材料焊接用填充焊剂焊丝、异种材料激光焊接方法以及异种材料mig焊接方法
CN102883852B (zh) * 2009-07-31 2015-11-25 株式会社神户制钢所 异种材料焊接用填充焊剂焊丝、异种材料激光焊接方法以及异种材料mig焊接方法
US8759711B2 (en) 2009-11-11 2014-06-24 JENOPTIK Automatisierung Stechnik GmbH System for spot welding with a laser beam
CN102059454A (zh) * 2009-11-11 2011-05-18 詹诺普蒂克自动化技术有限公司 用于借助激光束进行点焊的设备
CN102059454B (zh) * 2009-11-11 2015-04-15 詹诺普蒂克自动化技术有限公司 用于借助激光束进行点焊的设备
CN101941119A (zh) * 2010-09-10 2011-01-12 北京工业大学 一种激光填丝连接铝合金与钢的方法
CN101941119B (zh) * 2010-09-10 2013-04-03 北京工业大学 一种激光填丝连接铝合金与钢的方法
CN102430871A (zh) * 2010-09-29 2012-05-02 株式会社神户制钢所 异材焊接用药芯焊丝、异材激光焊接方法及异材mig焊接法
US8907246B2 (en) 2010-09-29 2014-12-09 Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho Flux-cored wire for welding different materials, method for laser welding of different materials and method for MIG welding of different materials
CN102430871B (zh) * 2010-09-29 2015-04-01 株式会社神户制钢所 异材焊接用药芯焊丝、异材激光焊接方法及异材mig焊接法
CN102407404A (zh) * 2011-08-19 2012-04-11 北京工业大学 一种无钎剂激光填粉焊接铝钢异种金属接头的方法
CN102764934A (zh) * 2012-07-05 2012-11-07 兰州理工大学 铝钢异种金属激光熔钎焊焊接方法和填充粉末
CN102935559B (zh) * 2012-12-04 2015-03-04 郑州机械研究所 含有铍镁和铷盐的复合药芯锌铝焊丝的制造方法
CN102935559A (zh) * 2012-12-04 2013-02-20 郑州机械研究所 含有铍镁和铷盐的复合药芯锌铝焊丝及其制造方法
CN106573340A (zh) * 2014-07-28 2017-04-19 西门子能源有限公司 利用熔剂对反射性金属的激光金属加工
CN108025404A (zh) * 2015-09-07 2018-05-11 蒂森克虏伯钢铁欧洲股份公司 具有改进的接合特性的构件结构的生产方法和构件结构
CN108213652A (zh) * 2017-12-29 2018-06-29 南京理工大学 一种镁/铝合金异种金属自熔ptig焊焊接方法
CN109551109A (zh) * 2018-12-28 2019-04-02 博盾科技(浙江)有限公司 一种锌钢护栏的焊接工艺
CN109551109B (zh) * 2018-12-28 2020-11-03 博盾科技(浙江)股份有限公司 一种锌钢护栏的焊接工艺

Also Published As

Publication number Publication date
CN101351298B (zh) 2012-01-25
KR100997607B1 (ko) 2010-11-30
EP1980357A1 (en) 2008-10-15
EP1980357B1 (en) 2014-01-15
JP2007136524A (ja) 2007-06-07
EP1980357A4 (en) 2010-02-10
WO2007058257A1 (ja) 2007-05-24
KR20080061402A (ko) 2008-07-02
JP3927987B2 (ja) 2007-06-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101351298B (zh) 异种材料接合方法
EP1997579B1 (en) Flux-cored wire for different-material bonding and method of bonding different materials
JP5326862B2 (ja) マグネシウム合金と鋼との異種金属接合方法
JP4836234B2 (ja) 異材接合方法
JP5198528B2 (ja) 異材接合用溶加材及び異材接合方法
JP2007136525A (ja) 異材接合方法
JP2012152789A (ja) 異種金属板の重ね電気抵抗ろう付による接合方法およびそれによるろう付継手
JP2008207245A (ja) 鋼材とアルミニウム材との異材接合体
JP4326492B2 (ja) レーザ溶接を用いた異材の接合方法
KR102061471B1 (ko) 레이저 브레이징 방법 및 겹치기 이음 부재의 제조방법
JP4614223B2 (ja) 異材接合用溶加材及び異材接合方法
JP2006224147A (ja) 異材接合用溶加材及び異材接合方法
CN102145439A (zh) 钢与铝合金异质电阻钎焊方法
JP2019025520A (ja) 異種金属の接合方法およびレーザ溶接装置
JPH0639558A (ja) アルミニウムと鋼の抵抗溶接方法
JP6996547B2 (ja) Ｍｉｇろう付け方法、重ね継手部材の製造方法、および重ね継手部材
JP2007260701A (ja) 異材接合方法
JP4931506B2 (ja) 異材接合方法
JP2006088174A (ja) 異材接合方法
JP2006088175A (ja) 異材接合方法
JP5637655B2 (ja) マグネシウム合金と鋼の異種金属接合方法及び接合構造
JP4962907B2 (ja) 異種金属の接合方法及び接合構造
JP4256892B2 (ja) 異材接合方法
JP2009072812A (ja) 鉄−アルミニウム材料の溶接方法及び鉄−アルミニウム接合部材
WO2007108079A1 (ja) 異材接合用溶加材及び異材接合方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20120125

Termination date: 20201116