CN102059439B - 异种金属板的接合方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供异种金属板的接合方法及异种金属接合体。所述接合方法包括：层叠工序，将铝合金板(1)与镀层钢板(2)隔着粘合剂(5)重叠；预加热工序，用点焊用的一对电极夹着在层叠工序中重叠的所述两金属板进行加压，并且在该一对电极间流通电流；冷却工序，预加热工序之后，在停止所述一对电极间的通电的状态下，以比预加热工序开始时更高的加压力对两金属板进行加压，并使该加压持续指定的冷却时间；焊接工序，冷却工序之后，在以比预加热工序开始时更高的加压力对两金属板进行加压的情况下，在所述一对电极间流通比预加热工序中的通电电流值更高的电流，以将两金属板彼此焊接。由此，并用粘合剂粘接和点焊，可以将异种金属板彼此牢固接合。

Description

异种金属板的接合方法

技术领域

本发明涉及通过粘合剂粘接和点焊将包括铝合金板及镀层钢板的异种金属板彼此接合的接合方法。

背景技术

自以往，在汽车、铁路车辆等输送设备和机械器件以及建筑构造物等领域，对有关例如将钢材和铝合金这样的异种金属彼此接合的方法、异种金属彼此的接合体的研究开发活跃。

特别是在汽车领域，在近年来严峻的能源现状等背景下，要求车身进一步减轻，因此，将较轻的铝合金制的板材与钢板一起使用的情形增多。然而，对于汽车这样的腐蚀环境严酷的制品而言，若钢板与铝合金板直接接合，则容易产生因两者的电位差引起的腐蚀(电腐蚀)的问题。对此，作为防止电腐蚀的技术，已知有将上述两金属板通过粘合剂粘接并进行点焊的所谓的焊接接合(weld bond)法。

然而，由于粘合剂的导电性差，在点焊时会导致通电电阻增大，因此无法将焊接电流大幅提高。此外还存在以下问题：由于会使钢板与铝合金板的交界面的清洁度恶化，因此无法得到充分的接合强度。

对此，例如日本专利公开公报特开2008－23583号(专利文献1)所示的方法中，在将由异种金属构成的两金属板通过焊接接合进行接合时，通过使介于上述两金属板之间的粘合剂(密封材料)至少从接合部的中央排出，以使上述两金属板直接接触，在该状态下使焊接电流流通。

另外，还已知有日本专利公开公报特开昭59－193773号(专利文献2)所示的接合方法，即，使涂抹在两金属板之间的粘合剂层中含有热塑性树脂制的间隔物，在该状态下用焊接用电极对上述两金属板进行加压、通电，从而在将上述粘合剂及间隔物从接合部排除的状态下进行焊接。

然而，上述专利文献1的方法中，为了从接合部的中央有效地排出粘合剂，而将电极的远端部形成为凸状曲面，但若电极的远端为凸状曲面，则尽管与该凸状曲面的顶部对应的部分的粘合剂会被切实地排出，但粘合剂仅局部地被排出，钢板与铝合金板的接合面积较小，结果有可能无法得到充分的接合强度。另外，该文献中，还有以下提议，即，使用由高频线圈等构成的外部加热单元对接合部附近进行加热，从而使粘合剂的排出更容易，但由于向周围传递的热量造成的影响，有可能无法有效地升温接合部的粘合剂。

上述专利文献2中，由于在将热塑性树脂制的间隔物夹在金属板之间的状态下进行加压、通电，因此可以预想粘合剂可以比上述专利文献1的方法更有效地从接合部排出。然而，在夹着这样的热塑性树脂制的间隔物的状态下将金属板接合后，例如在对所得到的接合体进行涂装之后的干燥工序中进行加热处理时，上述热塑性树脂制的间隔物有可能被熔融而流出到外部。若发生这样的树脂的流出，则会损害接合部的密封性，特别是作为车身用结构件这将是致命的缺陷。另外，该文献中没有记载加压及通电时的理想条件，也未明确如何进行从加压到通电的处理才能得到充分的接合强度。

发明内容

本发明鉴于上述情况而作，其目的在于有效提高在并用粘合剂粘接和点焊将异种金属板彼此接合时的接合强度。

本发明的异种金属板的接合方法是通过粘合剂粘接和点焊来接合铝合金板和镀层钢板的方法，其包括以下步骤：层叠步骤，将上述铝合金板与上述镀层钢板隔着上述粘合剂重叠；预加热步骤，在用一对点焊用电极夹着且加压于上述层叠步骤所重叠的上述铝合金板和上述镀层钢板亦即两金属板的情况下，在上述一对电极间流通电流；冷却步骤，上述预加热步骤后，在停止上述一对电极间的通电的状态下，以比上述预加热步骤开始时更高的加压力对上述两金属板进行加压，并使该加压持续指定的冷却时间；焊接步骤，上述冷却步骤后，在以比上述预加热步骤开始时更高的加压力对上述两金属板进行加压的情况下，在上述一对电极间流通比上述预加热步骤中的通电电流值更高的电流，以焊接上述两金属板，其中，所述粘合剂为热固化性粘合剂，在从所述预加热步骤开始经过指定时期的期间，将所述电极的加压力设定为第一加压力，在所述预加热步骤的中途或者结束时，使所述加压力增大至大于所述第一加压力的第二加压力，并使所述第二加压力下的加压持续至所述焊接步骤结束，所述异种金属板的接合方法还包括以下步骤：预加压步骤，位于所述预加热步骤前，用所述一对电极夹着所述铝合金板及所述镀层钢板并进行加压，其中，预加压步骤中的加压力设定为大于所述第一加压力。

根据上述发明，能够有效提高在并用粘合剂粘接和点焊将异种金属板彼此接合时的接合强度。

附图说明

图1是用于说明层叠工序的步骤的图。

图2是用于说明预加压工序的步骤的图。

图3是用于说明预加热工序的步骤的图。

图4是用于说明冷却工序的步骤的图。

图5是用于说明焊接工序的步骤的图。

图6是表示经过上述各工序得到的接合体的剖面构造的图。

图7是模式地表示铝合金板与镀层钢板的交界面的构造的图。

图8A～C是表示用于实验的电极的形状的图，图8A表示类型1的电极，图8B表示类型2的电极、图8C表示类型3的电极。

图9是用于说明测定剥离强度的实验的方法的图。

图10是表示实施例及比较例的接合条件和剥离强度的表。

图11是表示实施例1～3的接合条件的时序图。

图12是表示实施例4、7的接合条件的时序图。

图13是表示实施例5、8的接合条件的时序图。

图14是表示实施例6、9的接合条件的时序图。

图15是表示实施例10的接合条件的时序图。

图16是表示实施例11的接合条件的时序图。

图17是表示比较例1的接合条件的时序图。

图18是表示比较例2的接合条件的时序图。

图19是表示类型1～类型3的电极与金属板接触的面积的大小关系的图。

图20是表示实施例2和比较例2下的焊接时的电阻值的变化的图。

具体实施方式

图1～图5是用于说明本发明的异种金属板的接合方法的一个实施方式的图。如这些图所示，在该实施方式中，将由铝合金板1、表面被施以镀层的镀层钢板2、表面没有被施以镀层的非镀层钢板3(相当于本发明所涉及的“其它钢板”)构成的3片金属板，通过粘合剂5的粘接和点焊进行接合。另外，在图1～图5中，省略了在镀层钢板2的两面被施以的镀层的图示(后述的图6、图7也一样)。

作为铝合金板1，比较理想的是例如Al－Cu类(2000类)的合金、Al－Si－Mg类(6000类)的合金、或者Al－Zn－Mg类(7000类)的合金，但也可以是以铝为主成分的其它合金，具体的组成没有特别限定。

应用于镀层钢板2上的镀层的种类没有特别限定，但此处作为理想例，使用镀锌。因此，下面将镀层钢板2称为镀锌钢板2。可以使用镀锌的附着量为30g/m²～100g/m²的范围的镀锌钢板。

镀锌钢板2及非镀层钢板3的金属的组成除了是钢以外没有特别限定。另外，镀锌钢板2及非镀层钢板3的厚度可以分别在0.3mm以上、4.0mm以下的范围内选择。

作为粘合剂5，理想的是环氧类粘合剂，例如可以例举施敏打硬汉高(CemedineHenkel)公司制造的产品(型号：EP185－4)。该例示的粘合剂具有导电性，但本发明中可使用的粘合剂的种类不限于此。

(1)接合方法的概要

首先，说明该实施方式的接合方法的具体的步骤。由上述铝合金板1、镀锌钢板2、以及非镀层钢板3构成的3片金属板，经过以下所示的层叠工序、预加压工序、预加热工序、冷却工序、焊接工序、以及粘合剂固化工序，进行接合。

(1－1)层叠工序

为了将上述3片金属板1～3接合，首先如图1所示，进行将各金属板1～3彼此重叠的层叠工序。具体而言，将铝合金板1与镀锌钢板2夹着粘合剂5重叠，并且，在镀锌钢板2的铝合金板1侧的相反侧的面上重叠非镀层钢板3(即在铝合金板1与非镀层钢板3之间夹着镀锌钢板2)。另外，作为粘合剂5，使用在指定温度以上固化的热固化性的粘合剂。因此，在上述图1的时候，粘合剂5没有固化，具有某种程度的流动性。另外，这样的粘合剂5涂抹在铝合金板1与镀锌钢板2之间，与之相对，在镀锌钢板2与非镀层钢板3之间不涂抹粘合剂5，这两钢板2、3直接接触。下面，将如图1所示的重叠3片的金属板1～3总称为“工件W”。

(1－2)预加压工序

接下来，转到图2，执行对层叠后的上述金属板1～3(工件W)进行加压的预加压工序。具体而言，在该预加压工序中，将上述工件W夹在点焊用的一对电极7、7之间，以预定的预加压力F0对工件W进行加压。

上述电极7、7构成为近似圆柱状，安装在由未图示的操作机器人操作的接合枪的远端。然后，电极7、7中的至少一个被轴向驱动，从而两者的间隔可以在指定范围内变更。另外，电极7、7与未图示的供电装置连接，随着来自该供电装置的供电在上述电极7、7之间流通电流。

上述电极7、7的远端部如图所示，中心部形成为平面状，中心部周围形成为球状的锥面。当然，上述电极7、7的远端部的形状不限于此，例如可以将远端部整体形成为平面状，另外也可以将远端部整体形成为半径比较大(即接近平面)的凸球状(参照后述的实施例所使用的图8A～C的电极)。

(1－3)预加热工序

接下来，转到图3，进行对上述工件W加压并通电的预加热工序。具体而言，在该预加热工序中，利用上述一对电极7、7对工件W进行加压，从未图示的供电装置向上述电极7、7施加电压，流通预定的第一电流值I1。

在上述预加热工序中对工件W进行加压时，首先，将该工序的开始时的加压力设定为等于或者小于上述预加压工序的加压力F0的值即第一加压力F1。之后，可以继续以上述第一加压力F1进行加压，直到预加热工序结束，也可以在预加热工序的中途从上述第一加压力F1增大到后述的第二加压力F2(冷却工序及焊接工序中的加压力)。

另外，在上述预加热工序中流通的第一电流值I1，被设定为小于焊接用电流值(在后述的焊接工序中流通的第二电流值I2)的值(例如2kA)。因此，在流通上述第一电流值I1时，尽管工件W的温度会上升，但不会上升到金属的熔点。另外，流通上述第一电流值I1的期间的理想范围是约150～400msec。

通过上述第一电流值I1的通电，夹在上述电极7、7部分的粘合剂5与常温时相比被软化，变为易于流动的状态。

(1－4)冷却工序

接下来，转到图4，进行停止上述电极7、7间的通电并对工件W加压的冷却工序。具体而言，在该冷却工序中，在使上述电极7、7的施加电压为零而停止通电的状态下，以大于上述第一加压力F1(预加热工序开始时的加压力)的第二加压力F2对工件W进行加压，并将其持续指定的冷却时间。即，通过停止上述电极7、7间的通电，工件W的温度比上述预加热工序结束时下降，并且上述电极7、7的加压力增大，从而通过预加热工序而软化的粘合剂5从被上述电极7、7加压的部分(加压部)高效地排出。另外，上述冷却时间的理想范围是约300～1500msec。

(1－5)焊接工序

接下来，转到图5，执行对上述工件W进行点焊的焊接工序。具体而言，在该焊接工序中，以与上述冷却工序中的加压力F2相同的加压力对工件W进行加压，并流通大于上述预加热工序中的电流值I1的第二电流值I2。

上述第二电流值I2被设定为可以使金属熔融的较大电流值。即，通过流通上述第二电流值I2，在被上述电极7、7夹着的部分，特别是各金属板1～3彼此的交界面附近大幅升温，该部分的金属熔融。但是，若上述第二电流值I2过大，则会成为熔融的金属向周围飞散的被称为飞溅现象的原因，因此上述第二电流值I2需要被设定为使金属切实地熔融以确保接合强度，同时不会过度产生飞溅的程度的值(例如14kA左右)。另外，上述第二电流值I2的通电期间的理想范围是约150～400msec。

如上所述的第二电流值I2的通电结束后，金属的熔融部位凝固，形成图6所示的熔核部M1、M2。即，在铝合金板1的与镀锌钢板2的接触部形成熔核部M1，并且在镀锌钢板2与非镀层钢板3之间形成熔核部M2，通过这些熔核部M1、M2，上述各金属板1～3彼此被互相接合(焊接)。

(1－6)粘合剂固化工序

接下来，进行使粘合剂5固化的粘合剂固化工序。具体而言，将焊接后的工件W投入加热用的炉子(未图示)，使其温度上升至粘合剂5的固化温度以上。据此，在铝合金板1与镀锌钢板2之间粘合剂5整体固化，通过该固化的粘合剂5，铝合金板1与镀锌钢板2被粘接。

(2)接合后的构造

接下来，说明经过以上那样的工序而被接合的接合体的构造。接合后，如上所述，铝合金板1与镀锌钢板2通过熔核部M1被接合，镀锌钢板2与非镀层钢板3通过熔核部M2被接合。另外，在上述熔核部M1以外的部位，铝合金板1与镀锌钢板2被粘合剂5粘接。

上述熔核部M1是受到上述第二电流值I2的通电所引起的电阻发热，铝合金板1局部地熔融，并且镀锌钢板2的表面的镀锌层被破坏(扩散)，金属的新生面彼此接触从而原子地结合而产生的。另外，由于铝合金板1的熔点低于镀锌钢板2的金属母材，因此在熔核部M1形成时镀锌钢板2的铝合金板1侧的表面除镀层以外不会熔融，仅铝合金板1熔融。

上述熔核部M2是基于上述第二电流值I2的通电，镀锌钢板2及非镀层钢板3这两者熔融后凝固而成的。如图6所示，上述熔核部M2形成于与上述铝合金板1的熔核部M1相对且与铝合金板1不接触的位置。

图7是示意地表示上述铝合金板1与镀锌钢板2的交界面的构造的图。如该图所示，上述两金属板1、2的交界面从上述电极7、7的加压部的中心，依次可以分为区域S1、S2、S3、S4。

上述区域S1、S2与上述熔核部M1的形成部(即铝合金板1熔融后凝固的部分)对应。其中，在位于径向中心侧的区域S1，如a部的放大图所示，残留有由于粘合剂5热分解而产生的热分解物5a。另一方面，在上述区域S1的径向外侧，形成有俯视(从金属板的层叠方向观察)呈圆环状的区域S2，但在该区域S2中，如b部的放大图所示，几乎不存在如上所述的热分解物5a，金属彼此牢固结合。即，上述区域S1、S2都是与熔核部M1对应的焊接所形成的接合面，但基于粘合剂5的热分解物5a的有无，与中心侧的区域S1相比，外侧的区域S2的结合强度更高。下面，将上述区域S1称为不完全焊接部S1，将上述区域S2称为完全焊接部S2。

如上所述在不完全焊接部S1残留粘合剂5的热分解物5a，一般认为是由于作用于与电极7、7的中心部对应的粘合剂5的排出力相对较弱。一般认为例如，作为上述电极7、7，在使用图2～图5所示的形状的电极(远端为平面状的电极)时，尽管与电极7、7的径向外侧部分对应的粘合剂5被切实地排出到周围，但对与电极7、7的中心部对应的粘合剂5未产生充分的排出力，该部的粘合剂5局部地残留。即，在受到来自电极7、7的加压力时，粘合剂5主要从电极7、7的中心部向径向外侧排出，但还存在与此相反地从电极7、7的径向外侧向中心部移动的粘合剂5，因此对与电极7、7的中心部对应的粘合剂5未产生充分的排出力，容易引起粘合剂5的残留。

在上述不完全焊接部S1及完全焊接部S2的更外侧存在区域S3、S4。区域S3是受到上述电极7、7的加压、通电所导致的影响，粘合剂5层的厚度变薄的区域。另一方面，区域S4是没有上述电极7、7所导致的影响，存在厚于上述区域S3的一定的粘合剂5层的区域。因此，上述区域S3的粘接强度弱于上述区域S4的粘接强度。下面，将上述区域S3称为弱粘接部S3，将上述区域S4称为粘接部S4。

另外，作为以上说明的该实施方式的接合构造(图7)与本申请的技术方案所涉及的发明的对应关系，上述不完全焊接部S1相当于本发明所涉及的“弱接合部”，上述完全焊接部S2相当于本发明所涉及的“第一接合部”，上述粘接部S4相当于本发明所涉及的“第二接合部”。

(3)实验

接下来，说明用于确认本实施方式的效果而进行的实验的结果。具体而言，在该实验中，用上述(1)说明的接合方法(图1～图5)实际地接合金属板，利用L形剥离试验(参照图9)来测定由此得到的接合体的接合强度。

(3－1)实验条件

图8A～C是表示用于实验的电极7的形状的图。图8A所示的类型1的电极与图2～图5所示的电极7为相同的形状，电极整体的直径为16mm，形成于远端部的平面部分的直径为6mm，其周围的球状部分的半径为5mm。图8B所示的类型2的电极，远端部整体形成为凸球状，其半径为50mm。图8C所示的类型3的电极，远端部整体形成为凸球状，其半径为100mm。

如后述的实施例及比较例所示，实验所使用的电极7在大部分情况下是图8A所示的类型1的电极。仅在实施例10、11的情况下，使用类型2、3的电极作为与非镀层钢板3抵接侧的电极7，但与铝合金板1抵接侧的电极7在任何情况下都使用类型1的电极。

使用图8所示的电极7、7，将由铝合金板1、镀锌钢板2、非镀层钢板3构成的3片金属板接合为图9所示的形状。然后，通过对得到的接合体进行拉拽直至其剥离，来测定接合部的强度(L形剥离试验)。另外，用于实验的铝合金板1的厚度为1.2mm，镀锌钢板2的厚度为0.8mm，非镀层钢板3的厚度为1.6mm。这在后述的实施例及比较例的所有情况下是共通的。

图10～图18表示分别在不同的接合条件下接合上述金属板1～3，并通过上述L形剥离试验(图9)对得到的接合体的强度进行测定的结果。另外，图10是总结各接合条件与L形剥离试验的测定结果的图，图11～图18是以时间序列表示各接合条件的时序图。

在图10的表及图11～图18的时序图中，实施例1～11表示根据本发明的接合方法(图1～图5所示的步骤)接合上述金属板1～3的情形，比较例1、2表示以与本发明不同的步骤进行接合的情形。另外，在图10～图18中，各工序的时间以电源的循环数(cyc)表示。由于在该实验中使用60Hz的电源，因此例如若用秒数来表达15cyc，则该15cyc为15/60＝0.25sec(250msec)。在图10中，以循环数(cyc)和秒数(msec)这两者并记各工序的时间。另外，图10所记载的剥离强度的值是以实施例1的强度为1.0时的相对值。

接下来，具体说明实施例1～11的接合条件。

实施例1

实施例1的接合条件如图10及图11所示。即，在实施例1中，首先，作为预加压工序，施加2kN的加压力60cyc(1000msec)。接下来，作为预加热工序，继续以2kN进行加压，并流通2kA的电流15cyc(250msec)。接下来，作为冷却工序，在停止通电的状态下，施加7kN的加压力60cyc(1000msec)。最后，作为焊接工序，继续以7kN进行加压，并流通14kA的电流18cyc(300msec)。另外，在该实施例中，铝侧(与铝合金1接触侧)的电极7使用类型1的电极(图8A)，并且钢板侧(与非镀层钢板3接触侧)的电极7也使用类型1的电极。

实施例2

在实施例2中，首先，作为预加压工序，施加2kN的加压力60cyc(1000msec)。接下来，作为预加热工序，流通2kA的电流15cyc(250msec)，但此时，在从预加热工序开始起10cyc(167msec)的时间内将加压力设定为2kN，另一方面，在之后的5cyc(83msec)的时间内将加压力设定为7kN。接下来，作为冷却工序，在停止通电的状态下，施加7kN的加压力60cyc(1000msec)。最后，作为焊接工序，继续以7kN的加压力，并流通14kA的电流18cyc(300msec)。另外，该实施例所使用的电极7在铝侧及钢板侧都是类型1的电极(图8A)。

实施例3

实施例3的接合条件中，加压及通电的时机与实施例1相同，但作为与实施例1不同的点，冷却工序及焊接工序时的加压力设定为5kN，并且焊接工序时的通电电流设定为13kA。另外，该实施例所使用的电极7在铝侧及钢板侧都是类型1的电极(图8A)。

实施例4

实施例4的接合条件如图10及图12所示。即，在实施例4中，首先，作为预加压工序，施加5kN的加压力60cyc(1000msec)。接下来，作为预加热工序，流通2kA的电流15cyc(250msec)，但此时，在从预加热工序开始起10cyc(167msec)的时间内将加压力设定为2kN，另一方面，在之后的5cyc(83msec)的时间内将加压力设定为5kN。接下来，作为冷却工序，在停止通电的状态下，施加5kN的加压力30cyc(500msec)。最后，作为焊接工序，继续以5kN进行加压，并流通13kA的电流18cyc(300msec)。另外，该实施例所使用的电极7在铝侧及钢板侧都是类型1的电极(图8A)。

实施例5

实施例5的接合条件如图10及图13所示。即，在实施例5中，首先，作为预加压工序，施加5kN的加压力60cyc(1000msec)。接下来，作为预加热工序，施加2kN加压力，并流通2kA的电流15cyc(250msec)。接下来，作为冷却工序，在停止通电的状态下，施加5kN的加压力30cyc(500msec)。最后，作为焊接工序，继续以5kN进行加压，并流通13kA的电流18cyc(300msec)。另外，该实施例所使用的电极7在铝侧及钢板侧都是类型1的电极(图8A)。

实施例6

实施例6的接合条件如图10及图14所示。即，在实施例6中，首先，作为预加压工序，施加5kN的加压力60cyc(1000msec)。接下来，作为预加热工序，施加2kN加压力，并流通2kA的电流10cyc(167msec)。接下来，作为冷却工序，在停止通电的状态下，施加5kN的加压力20cyc(333msec)。最后，作为焊接工序，继续以5kN进行加压，并流通13kA的电流18cyc(300msec)。另外，该实施例所使用的电极7在铝侧及钢板侧都是类型1的电极(图8A)。

实施例7

实施例7的接合条件如图10及图12所示，加压及通电的时机与实施例4相同，但作为与实施例4不同的点，预加热工序时以外的加压力设定为7kN，并且焊接工序时的通电电流设定为14kA。另外，该实施例所使用的电极7在铝侧及钢板侧都是类型1的电极(图8A)。

实施例8

实施例8的接合条件如图10及图13所示，加压及通电的时间与实施例5相同，但作为与实施例5不同的点，预加热工序时以外的加压力设定为7kN，并且焊接工序时的通电电流设定为14kA。另外，该实施例所使用的电极7在铝侧及钢板侧都是类型1的电极(图8A)。

实施例9

实施例9的接合条件如图10及图14所示，加压及通电的时间与实施例6相同，但作为与实施例6不同的点，预加热工序时以外的加压力设定为7kN，并且焊接工序时的通电电流设定为14kA。另外，该实施例所使用的电极7在铝侧及钢板侧都是类型1的电极(图8A)。

实施例10

实施例10的接合条件如图10及图15所示。即，在实施例10中，首先，作为预加压工序，施加3kN的加压力60cyc(1000msec)。接下来，作为预加热工序，继续以3kN进行加压，并流通3kA的电流15cyc(250msec)。接下来，作为冷却工序，在停止通电的状态下，施加7kN的加压力40cyc(667msec)。最后，作为焊接工序，继续以7kN进行加压，并流通15kA的电流18cyc(300msec)。另外，在该实施例中，铝侧的电极7使用类型1的电极(图8A)；另一方面，钢板侧的电极7使用类型2的电极(图8B)。

实施例11

实施例11的接合条件如图10及图16所示。即，在实施例11中，首先，作为预加压工序，施加3kN的加压力60cyc(1000msec)。接下来，作为预加热工序，继续以3kN进行加压，并流通3kA的电流15cyc(250msec)。接下来，作为冷却工序，在停止通电的状态下，施加7kN的加压力20cyc(333msec)。最后，作为焊接工序，继续以7kN进行加压，并流通16kA的电流18cyc(300msec)。另外，在该实施例中，铝侧的电极7使用类型1的电极(图8A)；另一方面，钢板侧的电极7使用类型3的电极(图8C)。

若将以上说明的实施例1～11的接合条件代入于上述的图1～图5的接合步骤中的预加压力F0、第一加压力F1、第二加压力F2、第一电流值I1、第二电流值I2的各值，则可以如下表达各实施例的接合条件。

实施例1、2……预加压力F0＝2kN，第一加压力F1＝2kN，第二加压力F2＝7kN，第一电流值I1＝2kA，第二电流值I2＝14kA

实施例3……预加压力F0＝2kN，第一加压力F1＝2kN，第二加压力F2＝5kN，第一电流值I1＝2kA，第二电流值I2＝13kA

实施例4～6……预加压力F0＝5kN，第一加压力F1＝2kN，第二加压力F2＝5kN，第一电流值I1＝2kA，第二电流值I2＝13kA

实施例7～9……预加压力F0＝7kN，第一加压力F1＝2kN，第二加压力F2＝7kN，第一电流值I1＝2kA，第二电流值I2＝14kA

实施例10……预加压力F0＝3kN，第一加压力F1＝3kN，第二加压力F2＝7kN，第一电流值I1＝3kA，第二电流值I2＝15kA

实施例11……预加压力F0＝3kN，第一加压力F1＝3kN，第二加压力F2＝7kN，第一电流值I1＝3kA，第二电流值I2＝16kA。

接下来，说明比较例1、2的接合条件。

比较例1

比较例1的接合条件如图10及图17所示。即，在比较例1中，首先，施加2kN的加压力60cyc(1000msec)。接下来，继续以2kN进行加压，并流通2kA的电流15cyc(250msec)。最后，施加7kN的加压力，并流通12kA的电流18cyc(300msec)。从该条件可知，在比较例1中，作为与上述各实施例的预加热工序及焊接工序相当的工序，分别进行2kA的通电与12kA的通电，但在两工序与之间不存在停止通电的期间(冷却工序)。另外，该比较例所使用的电极7在铝侧及钢板侧都是类型1的电极(图8A)。

比较例2

比较例2的接合条件如图10及图18所示。即，在比较例2中，施加7kN的加压力60cyc(1000msec)后，继续该加压并流通10kA的电流18cyc(300msec)。从该条件可知，在比较例2中，不存在与上述各实施例的预加热工序及冷却工序相当的工序。另外，该比较例所使用的电极7在铝侧及钢板侧都是类型1的电极(图8A)。

(3－2)实验结果

比较图10所示的剥离强度的测定结果可知，在比较例1的剥离强度为1.0时，实施例1～11的剥离强度都是2.7～3.0范围的值，可以得到非常高的接合强度。另一方面，对于不存在相当于预加热工序、冷却工序的工序的比较例2而言，剥离强度为0.2，非常低，与上述各实施例相比较仅能得到1/15左右的强度。由此可知，根据上述各实施例的接合条件，可以得到与以往相比非常高的接合强度。另外，作为以实施例1～11的方法接合的接合部的构造，都可以得到与之前的图6、图7所示的构造相同的构造。

比较例1、2的接合强度较低，其原因在于粘合剂5的排出不充分，并且由于在材料的冷却不充分的状态(即电阻较大的状态)下流通焊接电流，电阻发热量容易过大，无法充分提高焊接电流。实际上，比较例1、2的焊接电流(12kA或者10kA)低于实施例1～11的焊接电流值(13～16kA)，但即使提高焊接电流，也会引起母材飞散的被称为飞溅的现象而无法得到良好的焊接构造。

(4)总结

从以上的实验结果可知，根据该实施方式的接合方法，具有的优点是：可以将包含铝合金1及镀锌钢板2的异种金属彼此牢固接合。

即，在上述实施方式中，由于在工件W中流通焊接用高电流前，执行利用电极7、7对工件W加压并通电的预加热工序，因此可以将工件W的温度抑制在熔点以下的范围，并且使铝合金板1与镀锌钢板2之间的粘合剂5基于通电导致的升温效果而充分软化。另外，在之后的冷却工序中，通过在停止通电的状态下施加更高的加压力，能够促进在预加热工序中软化的粘合剂5的排出，同时使工件W的温度下降，并且可以使金属彼此充分适应。据此，材料的电阻(特别是铝合金板1与镀锌钢板2的界面电阻)被有效降低，即使从上述电极7、7流通较高的焊接电流，也不会产生过大的电阻发热量，抑制焊接时出现母材飞散的现象(飞溅)。因此，可以确保良好的焊接性，流通更高的焊接电流，可以有效提高接合强度。

图20是证明如上所述的作用效果的图。具体而言，该图20的图表示的是在有预加热工序或没有预加热工序的情况下，流通恒定电流时的焊接工序中的电阻变化。图中的△标记的波形表示存在预加热工序的实施例2中的电阻值的变化，□标记的波形表示不存在预加热工序的比较例2中的电阻值的变化。从该图可知，在焊接工序前进行预加热工序的实施例2，与不进行预加热工序的比较例2相比，从通电开始到结束为止的期间内电阻值都较低。这与有无向铝合金板1与镀锌钢板2的界面涂抹粘合剂无关。由以上情况可知，在利用预加热工序提高材料的适应性的情况下，可以使接触电阻下降并提高通电电流，提高焊接性。

另外，在上述实施方式中，在将金属板1～3层叠的层叠工序之后，作为预加压工序，使用电极7、7夹着由金属板1～3构成的工件W并加压指定时间，之后，作为预加热工序，对工件W加压并流通指定的电流(第一电流值I1)，但如果可能，也可以省略预加压工序，几乎同时地开始工件W的加压和第一电流值I1的通电。但是，通过预加压工序事先对工件W加压在此状态下移至预加热工序时有以下的优点，通电电流稳定，能得到理想的升温效果。

特别是，如上述实施例4～9所示，当将预加压工序中的电极7、7的加压力(预加压力F0)设定得大于预加热工序开始时的加压力(第一加压力F1)时，由于在预加压工序中，也可以从上述电极7、7的加压部积极地排出粘合剂5，因此，加上之后的预加热工序及冷却工序所实现的效果，可以从上述加压部更切实地排出粘合剂5，可以使铝合金板1与镀锌钢板2的焊接性进一步提高。另外，通过提高粘合剂5的排出力，具有的优点是：即使缩短预加热工序及冷却工序的时间，也可以确保充分的接合强度。

例如，上述实施例4～9中的冷却工序的时间被设定为比实施例1～3中的冷却工序的时间(60cyc)更短的20cyc或者30cyc，并且实施例6、9中的预加热工序的时间被设定为比实施例1～3中的预加热工序的时间(15cyc)更短的10cyc。另一方面，关于剥离强度，在实施例1～3及实施例4～9中，都在2.7～3.0的范围内。即，比较实施例4～9与实施例1～3可知，尽管实施例4～9的预加热工序及冷却工序中的任意一个或者两者的时间较短，也可以得到与实施例1～3几乎相同水平的剥离强度。这可以认为是由于实施例4～9的预加压工序中的加压力(预加压力F0)较大，由于上述的原因，即使预加热工序及冷却工序的时间较短也可以得到充分的剥离强度。

另外，在上述实施方式中，作为电极7、7，使用图2～图5或者图8所示的电极，但可使用的电极的形状不限于此。但是，最好避免与金属板的接触面积过度减小的电极形状。例如，如图8B、C所示，在使用远端部形成为凸球状的电极时，若将远端部的半径过度减小(即尖锐化)，则电极与金属板的接触面积过小，有可能无法得到上述实施方式那样的充分的接合强度。

即，如上述实施方式所示，作为电极7、7，当使用与金属板接触的接触面积比较大的电极时，无法将与电极7、7的中心部对应的粘合剂5充分排出，另一方面，与电极7、7的径向外侧部分对应的粘合剂5可以切实地向周围排出。这样，如图7所示，在铝合金板1与镀锌钢板2之间，呈同心圆状地形成残留有粘合剂5的热分解物5a的不完全焊接部S1、与热分解物5a几乎没有残留的完全焊接部S2。即，接合强度高的完全焊接部S2形成为圆环状，在其中心侧形成接合强度弱的不完全焊接部S1。据此，由于接合强度高的完全焊接部S2的外径大，因此具有的优点是：可以构成耐弯曲或耐扭曲性能强，抗疲劳强度也优异的接合构造。

与之相对，当使用与金属板接触的接触面积较小的电极时，粘合剂5的排出区域会集中在电极的中心部，形成实心圆状的接合部。这样，与上述实施方式的情形相比，接合部的外径较小，有可能无法得到充分的接合强度。因此，如上述实施方式所示，使用与金属板接触的接触面积较大的电极来形成圆环状的完全焊接部S2时，在得到更高的接合强度这一点上是有利的。

另外，图8A～C所示的类型1～3的电极中，作为更为理想的电极的组合，如上述实施例10、11所示，在铝侧(与铝合金板1接触侧)使用类型1的电极，在钢板侧(与非镀层钢板3接触侧)使用类型2或者3的电极即可。即，比较实施例1与实施例10、11可知，与铝侧、钢板侧都使用类型1的电极的实施例1相比，在铝侧使用类型1、钢板侧使用类型2或者3的电极的实施例10、11的情况下，尽管冷却工序的时间较短，但可以得到完全相同的剥离强度(3.0)。从这点可知，可以说实施例10、11的电极的组合可以以较短的冷却时间得到相同的接合强度。

实施例10、11中冷却时间较短即可得到相同的接合强度，这可以认为是由于类型2、3的电极与金属板接触的接触面积较大。即，在冷却工序中利用电极7、7对工件W加压时的该电极7的与非镀层钢板3接触的面积如图19所示，依类型1、类型2、类型3的顺序增大。因此，与类型1的电极相比，在使类型2、3的电极与非镀层钢板3接触的情况下，在冷却工序时可以通过电极7高效地吸收热，不花费太多时间就可以实现充分的冷却。而且，由于使上述类型2、3的电极不与铝合金板1接触，而与热容更大的非镀层钢板3接触，因此可以进一步提高冷却效率。

另外，在上述实施例10、11中，在钢板侧使用类型2、3的电极，另一方面，在铝侧使用类型1的电极，是因为若在铝侧及钢板侧这两侧均使用接触面积更大的类型2、3的电极，则焊接时的电流密度会下降，熔核的形成变得困难。

无论怎样，如上述各实施例所示，通过使用与金属板接触的接触面积适当地大的电极，如图7所示，可以在铝合金板1与镀锌钢板2之间形成外形较大的圆环状的完全焊接部S2，可以有效提高接合部的强度。而且，根据图7，由于由粘合剂5粘接的粘接部S4围绕上述完全焊接部S2的外侧而形成，因此可以有效防止水分浸入铝合金板1与镀锌钢板2之间及因此而产生的电腐蚀。

另外，在上述实施方式中，将由铝合金板1、镀锌钢板2、以及非镀层钢板3构成的3片金属板重叠来同时接合，但不必一定包含非镀层钢板3来接合，可以利用同样的方法仅将铝合金板1和镀锌钢板2接合。此时，在不形成图7的熔核部M2这一点不同。

另外，在上述实施方式中，使冷却工序及焊接工序时的电极7、7的加压力为同一值(第二加压力F2)，但上述冷却工序及焊接工序时的加压力只要分别高于预加热工序开始时的加压力(第一加压力F1)即可，冷却工序时的加压力与焊接工序时的加压力可以不同。

另外，在上述实施方式中，将表面施以镀锌的钢板(镀锌钢板)2与铝合金板1重叠来接合，但作为镀层钢板2，也可以适宜地使用施以镀锌以外的镀层的钢板。这里，作为一个例子，说明将镀铝钢板、或者镀锌－铝－镁钢板用作镀层钢板2，将这些钢板与铝合金板1，通过粘合剂和点焊进行接合的实施例。镀层的附着量、板厚与上述镀锌钢板2时相同。另外，镀锌－铝－镁钢板的镀层成分为，Zn－11％Al－3％Mg。

使用上述镀铝钢板或者镀锌－铝－镁钢板的实施例的接合条件，与作为上述镀锌钢板2与铝合金板1的一个接合例所说明的实施例2(参照图10)相同。电极的类型也与实施例2相同。另外，作为用于与该实施例比较的比较例，将镀锌钢板2替换为镀铝钢板或者镀锌－铝－镁钢板，并以与上述比较例1(参照图10)相同的条件进行接合。

其结果是，当比较例的剥离强度为1时，镀铝钢板与铝合金板的接合体的作为相对值的剥离强度为3.0。另外，当比较例的剥离强度为1时，镀锌－铝－镁钢板与铝合金板的接合体的作为相对值的剥离强度也为3.0。另外，这些实施例中得到的接合体的构造，无论在使用镀铝钢板时还是在使用镀锌－铝－镁钢板时，均与图6、图7说明的构造相同。

最后，总结说明基于如上所述的实施方式所披露的本发明的结构及其效果。

本发明的异种金属板的接合方法是通过粘合剂粘接和点焊来接合铝合金板和镀层钢板的方法，其包括以下步骤：层叠步骤，将上述铝合金板与上述镀层钢板隔着上述粘合剂重叠；预加热步骤，在用一对点焊用电极夹着且加压于上述层叠步骤所重叠的上述铝合金板和上述镀层钢板亦即两金属板的情况下，在上述一对电极间流通电流；冷却步骤，上述预加热步骤后，在停止上述一对电极间的通电的状态下，以比上述预加热步骤开始时更高的加压力对上述两金属板进行加压，并使该加压持续指定的冷却时间；焊接步骤，上述冷却步骤后，在以比上述预加热步骤开始时更高的加压力对上述两金属板进行加压的情况下，在上述一对电极间流通比上述预加热步骤中的通电电流值更高的电流，以焊接上述两金属板。

根据本发明的接合方法，由于在铝合金板及镀层钢板中流通焊接用的高电流前，执行利用电极对这两金属板加压并通电的预加热步骤，因此可以将金属的温度抑制在熔点以下的范围，并且使铝合金板与镀层钢板之间的粘合剂基于通电导致的升温效果而充分软化。另外，在之后的冷却步骤中，通过在停止通电的状态下施加更高的加压力，能够从该被加压的部分(加压部)高效地排出上述粘合剂，并且可以使金属彼此充分熔合。据此，材料的电阻(特别是铝合金板与镀层钢板的界面电阻)被有效降低，即使从上述电极流通较高的焊接电流，也不会产生过大的电阻发热量，抑制焊接时母材飞散的被称为飞溅的现象。因此，可以确保良好的焊接性，可以流通更高的焊接电流，从而可以有效提高接合强度。

另外，从上述预加热步骤到焊接步骤为止的期间所施加的加压力的具体值或加压力的变化时期可以适当变更，但作为理想的例子的是，在从上述预加热步骤开始经过指定时期的期间，将上述电极的加压力设定为第一加压力，在上述预加热步骤的中途或者结束时，使上述加压力增大至大于上述第一加压力的第二加压力，并将上述第二加压力下的加压持续至上述焊接步骤结束。

此时，更为理想的是，还包括以下步骤：预加压步骤，位于上述预加热步骤前，用上述一对电极夹着上述铝合金板及上述镀层钢板并进行加压。

由此，具有的优点是：预加热步骤中的通电电流稳定，可以得到理想的升温效果。

此外，较为理想的是，上述预加压步骤中的加压力设定为大于上述第一加压力。

由此，由于在预加压步骤中，也可以从上述电极加压的加压部积极地排出粘合剂，因此结合之后的预加热步骤及冷却步骤所实现的效果，可以从上述加压部更切实地排出粘合剂，可以使铝合金板与镀层钢板的焊接性进一步提高。另外，还具有的优点是：通过提高粘合剂的排出力，即使将预加热步骤及冷却步骤的时间缩短一定程度，也可以确保充分的接合强度。

本发明的接合方法中，较为理想的是，在上述层叠步骤中，除了将上述铝合金板与上述镀层钢板隔着上述粘合剂重叠以外，还将与上述镀层钢板不同的其它钢板重叠于上述镀层钢板的上述铝合金板侧的相反侧的面上，并且，在该状态下实施所述层叠步骤后的各步骤，以将所述铝合金板和所述镀层钢板互相接合且将该镀层钢板和所述其它钢板互相接合，所述各步骤包含上述预加热步骤、上述冷却步骤及上述焊接步骤。

由此，具有的优点是：可以将包含铝合金板及镀层钢板的3片金属板同时接合。

另外，本发明的异种金属接合体是接合有铝合金板与镀层钢板的接合体，其中，在上述铝合金板与上述镀层钢板之间形成有由点焊焊接而成的第一接合部、以及由粘合剂粘接而成的第二接合部，上述第一接合部俯视呈圆环状。

根据本发明的异种金属接合体，由于在铝合金板与镀层钢板之间存在有通过点焊进行接合、且形成为圆环状的第一接合部，因此具有的优点是：例如与将相同面积的接合部形成为实心圆形时相比，可以增大接合部的外径，可以构成耐弯曲或扭曲性能强，抗疲劳强度也优异的接合构造。另外，由于除上述第一接合部以外还存在由粘合剂粘接而成的第二接合部，因此具有的优点是：可以有效防止水分浸入铝合金板与镀层钢板之间及因此而产生的电腐蚀。

本发明的异种金属接合体中，较为理想的是，上述第一接合部的周围被上述第二接合部包围。

根据该结构，具有的优点是：利用围绕第一接合部而形成的第二接合部的粘合剂，可以更有效地防止如上所述的电腐蚀的发生。

本发明的异种金属接合体中，较为理想的是，在比圆环状的上述第一接合部更靠中心处形成有弱接合部，该弱接合部中残留有上述粘合剂的热分解物。

根据该结构，具有的优点是：尽管被粘合剂的热分解物削弱了接合强度的弱接合部形成在中心侧，但由于在其周围形成有圆环状的第一接合部，因此可以充分确保接合强度。

本发明的异种金属接合体中，较为理想的是，在上述镀层钢板的上述铝合金板侧的相反侧的面上，接合有与上述镀层钢板不同的其它钢板。

此时，较为理想的是，在上述镀层钢板与上述其它钢板之间形成有熔核部，该熔核部形成于与上述铝合金板不接触且与上述第一接合部相对的位置。

根据这些结构，具有的优点是：能以充分的接合强度适宜地接合包含铝合金板及镀层钢板的3片金属板。

Claims (2)

1.一种异种金属板的接合方法，通过粘合剂粘接和点焊来接合铝合金板和镀层钢板，其特征在于包括以下步骤：

层叠步骤，将所述铝合金板与所述镀层钢板隔着所述粘合剂重叠；

预加热步骤，在用一对点焊用电极夹着且加压于所述层叠步骤所重叠的所述铝合金板和所述镀层钢板亦即两金属板的情况下，在所述一对电极间流通电流；

冷却步骤，所述预加热步骤后，在停止所述一对电极间的通电的状态下，以比所述预加热步骤开始时更高的加压力对所述两金属板进行加压，并使该加压持续指定的冷却时间；

焊接步骤，所述冷却步骤后，在以比所述预加热步骤开始时更高的加压力对所述两金属板进行加压的情况下，在所述一对电极间流通比所述预加热工序中的通电电流值更高的电流，以焊接所述两金属板，其中，

所述粘合剂为热固化性粘合剂，

在从所述预加热步骤开始经过指定时期的期间，将所述电极的加压力设定为第一加压力，在所述预加热步骤的中途或者结束时，使所述加压力增大至大于所述第一加压力的第二加压力，并使所述第二加压力下的加压持续至所述焊接步骤结束，

所述异种金属板的接合方法还包括以下步骤：

预加压步骤，位于所述预加热步骤前，用所述一对电极夹着所述铝合金板及所述镀层钢板并进行加压，其中，

预加压步骤中的加压力设定为大于所述第一加压力。

2.根据权利要求1所述的异种金属板的接合方法，其特征在于：

在所述层叠步骤中，还将与所述镀层钢板不同的其它钢板重叠于所述镀层钢板的所述铝合金板侧的相反侧的面上，

并且，在该状态下实施包含所述预加热步骤、所述冷却步骤及所述焊接步骤的各步骤，以将所述铝合金板和所述镀层钢板互相接合且将该镀层钢板和所述其它钢板互相接合。