CN102114574B

CN102114574B - 钢材和铝合金的接合体、点焊方法及用于该方法的电极头

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Publication number: CN102114574B
Application number: CN2010105980722A
Authority: CN
Inventors: 漆原亘; 武田实佳子; 松本克史; 加藤淳
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2006-02-23
Filing date: 2007-02-21
Publication date: 2013-01-09
Anticipated expiration: 2027-02-21
Also published as: EP2340910A2; EP1987904A1; WO2007097378A1; EP1987904A4; US20120021240A1; CN102114574A; EP2340910B1; EP2340910A3; US20090011269A1; EP1987904B1; KR20080089501A; KR101032839B1; US8487206B2

Abstract

本发明提供钢材和铝材的接合体及其点焊方法，该钢材和铝材的接合体可以形成接合强度高的点焊。作为一实施方式，通过点焊将板厚t₁为0.3～3.0mm的钢材(1)、和板厚t₂为0.5～4.0mm的铝材(2)接合，形成钢材和铝材的接合体。该接合体的特征在于，接合部的熔核面积为20×t₂ ^0.5～100×t₂ ^0.5mm²，界面反应层的厚度为0.5～3μm部分的面积为10×t₂ ^0.5mm²以上，且接合部中心与离接合部中心为接合直径的1/4的距离的点的界面反应层的厚度之差为5μm以内。由此，能够提供异材接合体及其点焊方法，该异材接合体其接合强度优良，且能够通过既有的点焊装置不重新使用金属包层等另外的材料、不重新增加另外的工序且低成本地形成。

Description

钢材和铝合金的接合体、点焊方法及用于该方法的电极头

本申请是申请号：200780006234.5，申请日：2007.02.21，发明名称：“钢材和铝合金的接合体、点焊方法及用于该方法的电极头”的申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及通过点焊将在汽车、铁道车辆等运输车辆、机械零件、建筑结构物等的组装工序中需要的钢材和铝材接合的技术。

背景技术

点焊通常是将同种类的金属构件彼此进行接合。但是，如果能够应用于例如铁系材料(以下，简称钢材)和铝系材料(为纯铝及铝合金的总称，以下简称为铝材)这样的异种的金属构件的接合(异材接合体)，则能够非常有助于轻量化等。

但是，在将钢材和铝材接合的情况下，很容易在接合部生成脆的金属间化合物，因此，很难得到具有一定可靠性的高强度的接合部(接合强度)。因此，目前对这些异材接合体(异种金属构件接合体)的接合采用螺栓或铆钉等进行的接合，但存在接合接头的可靠性、气密性、成本等的问题。

于是，一直以来对这些异种接合体的点焊方法进行了大量的研究。例如提案了一种方法，该方法是在铝材和钢材之间嵌入铝-钢金属包层材料(参照专利文献1、2)。另外，还提案了一种方法，该方法在钢材侧镀敷或嵌入融点低的金属(参照专利文献3、4、5)。而且，还提案了在铝材和钢材之间夹绝缘体粒子的方法(参照专利文献6)或预先对构件进行凹凸加工的方法(参照专利文献7)等。

但是，这些任一个方法都不是简单的点焊，而是需要在多层的点焊或镀敷或加工等另外的工序，存在必须在现有的焊接生产线上组入新的设备的问题，且焊接成本也高。另外，也存在这些任一个方法都对焊接条件有很多限定等的作业上的问题。

作为通过有别于这些方法的方法对钢材实施镀敷等的皮膜的方法，专利文献8～11等已经提案。在这些专利文献中记载了如果预先对钢材或铝材实施镀敷，就能够进行直接焊接，因此通用性高，另外，在钢-铝材料间形成低融点的膜，由此，以减少界面反应层及在界面形成凹凸为目的，分别得到比钢和铝材料直接接合更高的强度。另外，根据镀敷的种类，能够抑制在钢和铝材之间产生的异种金属接触腐蚀。专利文献8中形成Mg，专利文献9中形成比铝材低融点的膜，专利文献10中形成比钢材低融点的膜，专利文献11中形成比铝材的融点低300℃的温度以上且比铝材的融点低的温度成为融点的膜。

但是，在专利文献8中，对母材断裂来说，80kgf的强度不充分。另外，在专利文献9中，能够得到充分的线断抗拉强度，但形不成熔核。只通过这些微观的结合的固定效果，虽然能够确保线断抗拉强度，但不能够保持十字抗拉强度(剥离强度)，其用途限定于只产生线断抗拉的特殊用途。

在专利文献10中，需要进一步嵌入电阻体，因此存在必须要在上述的现有的焊接生产线中组入新的设备的问题，且成本也高。专利文献11中，通过十字抗拉强度得到母材断裂，但没有形成界面反应层，将以上情况作为高强度的作用进行了记载。的确，钢和铝的金属间化合物即界面反应层较脆，根据发明者们的见解可知，如专利文献10所示，如果完全没有界面反应层的话，就没有相互扩散的粘合层，故接合强度低。因此，与专利文献9一样，仅通过微观的结合，不能保持充分的十字抗拉强度，不能够实现更高强度接合体的愿望。

另外，本发明者们以最优化为目标继续研究通过点焊形成的接合部的界面反应层的结构，发现通过抑制界面反应层的厚度及面积、结构，能够制作出具有高的接合强度的异材接合体。

本发明者们提案了一种技术，该技术通过抑制专利文献12～15中的镀敷皮膜的厚度及融点，还有熔核直径、界面反应层厚度，由此能够得到0.9kN/spot以上的剥离强度。

(日本)专利文献1：日本公开特许公报：6-63763号

(日本)专利文献2：日本公开特许公报：7-178563号

(日本)专利文献3：日本公开特许公报：4-251676号

(日本)专利文献4：日本公开特许公报：7-24581号

(日本)专利文献5：日本公开特许公报：4-143083号

(日本)专利文献6：日本公开特许公报：5-228643号

(日本)专利文献7：日本公开特许公报：9-174249号

(日本)专利文献8：日本公开特许公报：4-143088号

(日本)专利文献9：日本公开特许公报：4-251676号

(日本)专利文献10：日本公开特许公报：7-24581号

(日本)专利文献11：日本公开特许公报：7-178565号

(日本)专利文献12：日本公开特许公报：2005-305504号

(日本)专利文献13：日本公开特许公报：2005-152958号

(日本)专利文献14：日本公开特许公报：2005-152959号

(日本)专利文献15：日本公开特许公报：9-174249号

(日本)专利文献8：日本公开特许公报：2006-167801号

但是，为了实现组装零件的强度的进一步增大、点数目的减少的愿望，谋求完成得到更高的接合强度的点焊技术。

即使利用专利文献12～15，为了进一步提高接合强度也有极限。另外，在钢材和铝材的异种金属间，特别容易发生被称作电蚀的接触腐蚀，即使为通过点焊将钢材和铝材接合的异材接合体也不例外。在作为汽车构件等的异材接合体的使用中，在发生这样电蚀的情况下，异材接合体的接合强度也下降。

因此，为了将通过点焊将钢材和铝材接合形成的异材接合体作为汽车构件等而应用于实际当中，必须抑制这样的接触腐蚀。为了抑制这样的接触腐蚀，有效的是通过有机树脂皮膜等将钢材和铝材绝缘。但是，在利用有机树脂皮膜等将钢材和铝材绝缘的情况下，虽然能够抑制接触腐蚀，但通过这些两者间的通电进行焊接的点焊自身变困难。因此，反而产生点焊时的异材接合体的接合强度下降的问题。

所以，实际情况是，提高通过点焊将钢材和铝材接合形成的异材接合体的接合强度，同时能够抑制接触腐蚀的有效的方法，迄今为止还没有提案。

另外，也存在如下问题：对钢材和铝材的异材接合体而言，广泛应用于目前汽车车身面板等的钢材方面的镀锌钢板与裸的钢板相比，点焊性变差。

这是由于除在异材接合的接合部生成的所述脆的金属间化合物之外，在镀锌钢板(镀锌钢材)和铝材的异材接合时，必然生成源于镀锌的、脆的Zn-Fe系化合物的缘故。由于该Zn-Fe系化合物脆，所以显著地降低为破坏起点的接合强度。

发明内容

本发明是鉴于解决上述的各种课题而开发的。其目的在于，提供钢材和铝材的接合体及其点焊方法，该钢材和铝材的接合体的接合强度优良，在通过点焊将钢材和铝材进行接合时，如上述目前技术所示，能够通过既有的点焊装置不重新使用金属包层等另外的材料，还不重新增加另外的工序且低成本地形成。

另外，本发明的目的在于，提供异材接合体及其点焊方法，该异材接合体能够在提高通过点焊使钢材和铝材接合时的接合强度的同时，抑制接触腐蚀。

而且，本发明的目的还在于，提供即使为镀锌钢板(钢材)，也能够形成接合强度高的点焊的、钢材和铝材的接合体。

如下所述，本发明者们为解决上述课题做了进一步的研究，直到完成了本申请发明。

可知，为了将钢材彼此或铝材彼此等同种材料彼此高强度地进行点焊，通常，只要能促进点的形成即可，点面积越大，剪断强度及十字抗拉强度也越高。

另外，熔核面积(直径)与进热量具有密切的相关关系，电流量越高、时间越长，其越大，因此，通常通过点焊时的进热量控制点面积，由此得到接合强度高的接合体。当然，当熔核面积过大时，溶融部达到被接合材料反接合表面(接合面的相反侧的表面)，产生尘埃，故得到合适的熔核面积很重要。

但是，在将钢材和铝材这样的异材进行接合的情况下，钢材与铝材相比较，融点、电阻均高，热传导率小，因此，与铝材侧相比，钢材侧一方的发热大，因此，首先从与钢材相接的表面开始，低融点的铝材发生溶融。接着，钢材的与铝材相接的表面发生溶融，其结果是，在接合界面形成Al-Fe系的脆的金属间化合物层(以下，称“界面反应层”)，故得不到高的接合强度。

可知，由钢材和铝材的点焊接合形成的金属间化合物大致分成两层，在钢材侧形成Al₅Fe₂系化合物(后述的表10等定义的金属间化合物Al₅Fe₂的意思)，在铝材侧形成Al₃Fe系化合物(后述的表10等定义的金属间化合物Al₃Fe的意思)。由于这些金属间化合物很脆，所以一直以来都得不到高的接合强度。

而且，在镀锌钢板(镀锌钢材)和铝材点焊接合时，如上所述，生成源于镀锌的Zn-Fe系化合物(后述的表10等定义的金属间化合物Fe₃Zn₇的意思)层，且必然含于上述化合物层中。由于该Zn-Fe系化合物层脆，所以显著地降低为破坏起点的接合强度。

另外，当溶融达到铝材的反接合表面产生尘埃时，铝材的减少量增大，仍然得不到高的接合强度。

即，在通过点焊将钢材和铝材的异材接合的情况下，为了得到高的接合强度，需要加入形成一定大小熔核直径的高的进热量。但是，据本发明的见解，为了得到更高的接合强度，与控制熔核直径相比，更需要控制界面反应性的形成面积及厚度分布。

即，在通过点焊将钢材和铝材这样的异材进行接合的情况下，为了得到高的接合强度，只需要施加形成规定的熔核面积的进热量。为了在接合界面抑制界面反应层的形成，要求将钢材的溶融抑制到最小限，且将尘埃的发生量抑制到最小量。

因此，认为是，首先对于点焊条件而言，如果能够在高电流下得到大的熔核面积，且抑制钢材及铝材的发热，并将钢材在接合界面的溶融尽可能抑制为一样且少，则就能够薄且大范围地形成界面反应层，从而得到高的接合强度。

但是，当通过目前的点焊方法施加高电流时，接合部中心部的电流密度高，钢材的发热·溶融以及铝材的溶融也增大，因此在接合部中心部形成厚的界面反应层。通过增大电极头的前端R，减轻电流向接合部中心部的集中，能够进行大面积接合，但是，接合部中心部的界面反应层仍然厚，根据焊接条件，在接合部中心部，在铝材上将发生缺陷。

目前的研究表明，之所以要确定接合强度，考虑的不是接合部的中心部，而是周边部，中心部的界面反应层厚度加厚被轻视，更详细地解析时，即使周边部为相同大小的界面反应层厚度，当中心部的界面反应层为一定大小以上厚时，接合强度也会下降，另外，由于尘埃的发生不仅使外观受损，而且周边部的界面反应层的厚度分布也发生变化，成为接合强度不平衡的主要原因。

即，可知，一直以来为了进一步提高接合强度，抑制钢材及铝材的发热，分散电流密度且尽可能通过高电流进行接合，接合部中心部也含有被接合的异材接合体的界面反应层，且大面积控制在最合适厚度范围内，这点很重要。

另外，基于上述的见解，完成了以下的发明。

用于实现上述目的的、本发明的钢材和铝材的异材接合体的要旨是通过点焊将板厚t₁为0.3～3.0mm的钢材、和板厚t₂为0.5～4.0mm的纯铝材或铝合金材(以下，将纯铝材或铝合金材称作“铝材”)接合而形成，其特征在于，接合部的熔核面积为20×t₂ ^0.5～100×t₂ ^0.5mm²，界面反应层的厚度为0.5～3μm部分的面积为10×t₂ ^0.5mm²以上，且接合部中心与离接合部中心为接合直径的1/4的距离的点的界面反应层的厚度之差为5μm以内。

在此，优选所述界面反应层的最大厚度为0.5～10μm的范围。

另外，在用于形成所述要旨的接合体的点焊中使用的电极头，优选为其与被接合材料的接触通过两点以上或线状或面状进行的电极头。

优选所述电极头在前端部形成为圆顶型的同时，在所述前端部的中央形成直径2mm以上的凹部。

另外，用于形成所述要旨的接合体的点焊方法优选一对电极头中的至少一方使用所述电极头。

另外，所述点焊方法优选将所述钢材和所述铝材中的至少一方冷却到5℃以下再进行点焊。

用于实现上述目的的、本发明的钢材和铝材的异材接合体的要旨是通过点焊将板厚t₁为0.3～3.0mm的钢材、和板厚t₂为0.5～4.0mm的铝材接合而形成，其特征在于，在这些被接合的钢材和铝材的彼此的接合面间，在预设有融点350～1000℃、平均厚度3～19μm的Zn或Zn合金或Al或Al合金皮膜、和有机树脂粘接剂皮膜或磷酸盐皮膜的状态下进行点焊，且点焊后的焊接部的界面反应层的厚度为0.5～5μm部分的面积为10×t₂ ^0.5mm²以上。

在此，为了提高异材接合体的接合强度，优选所述界面反应层的厚度为0.5～5μm范围部分的面积为50×t₂ ^0.5mm²以上。

另外，同样为了提高异材接合体的接合强度，优选所述Zn或Zn合金皮膜为含有对钢材侧的表面实施的88％质量以上的Zn的镀敷皮膜。

另外，同样为了提高异材接合体的接合强度，优选所述磷酸盐皮膜的平均厚度为0.1～5μm。还优选所述磷酸盐皮膜含有0.01～10％质量的Mg。

用于实现上述目的的、本发明的钢材和铝材的异材接合体的点焊方法的要旨是其为板厚t₁为0.3～3.0mm的钢材、和板厚t₂为0.5～4.0mm的铝材的异材接合体的点焊方法，其特征在于，具有在这些被接合的钢材和铝材的彼此的接合面间，在预设有融点350～1000℃、平均厚度3～19μm的Zn或Al的金属皮膜、和有机树脂粘接剂皮膜的状态下进行点焊，同时在该点焊中设铝材侧的电极头的前端直径为φ7mm以上，并施加电极头的加压力，以使前端曲率半径Rmm和加压力WkN的关系为(R×W)^1/3/R＞0.05，且使15×t₂ ^0.5～30×t₂ ^0.5kA的电流流过100×t₂ ^0.5～1000×t₂ ^0.5msec的工序，并且，通过不存在流过比该工序高的电流的工序的电流模式进行点焊。

在此，为了提高异材接合体的接合强度，优选所述界面反应层的厚度为0.5～5μm范围的部分的面积为50×t₂ ^0.5mm²以上。

用于实现上述目的的、本发明的钢材和铝材的异材接合体的点焊方法的要旨是其为板厚t₁为0.3～3.0mm的钢材、和板厚t₂为0.5～4.0mm的铝材的异材接合体的点焊方法，其特征在于，具有在这些被接合的钢材和铝材的彼此的接合面间，在预设有融点350～1000℃、平均厚度3～19μm的Zn或Zn合金皮膜、还有磷酸盐皮膜的状态下进行点焊，同时在该点焊中设铝材侧的电极头的前端直径为φ7mm以上，并施加电极头的加压力，以使前端曲率半径Rmm和加压力WkN的关系为(R×W)^1/3/R＞0.05，且使15×t₂ ^0.5～30×t₂ ^0.5kA的电流流过100×t₂ ^0.5～1000×t₂ ^0.5msec的工序，并且，通过不存在流过比该工序高的电流的工序的电流模式进行点焊。

另外，同样，为了提高异材接合体的接合强度，优选在使所述15×t₂ ^0.5～30×t₂ ^0.5kA的电流流过100×t₂ ^0.5～1000×t₂ ^0.5msec的工序之后的工序中，通过存在有使1×t₂ ^0.5～10×t₂ ^0.5kA的电流流过100×t₂ ^0.5～1000×t₂ ^0.5msec的工序的电流模式进行点焊。

用于实现上述目的的、本发明的钢材和铝材的异材接合体的要旨是通过点焊将板厚t₁为0.3～3.0mm、镀锌层的平均厚度为3～19μm的镀锌钢材、和板厚t₂为0.5～4.0mm的铝材进行接合，其特征在于，在该异材接合体的接合界面，分别在钢材侧具有Al₅Fe₂系化合物，在铝材侧具有Al₃Fe系化合物，该两层的熔核深度方向的合计平均厚度为0.5～10μm的部分的、在铝材侧的接合界面的平面方向所占的合计面积占熔核的在铝材侧的接合界面的平面方向所占的面积的50％以上的比例，并且，通过SEM对所述Al₅Fe₂系化合物层和Al₃Fe系化合物层的熔核深度方向的该两层的合计平均厚度为0.5～10μm的接合界面部分的截面进行观察，分别含于该两层中的Zn-Fe系化合物层的在截面方向所占的合计面积为该两层的合计平均厚度为0.5～10μm的部分的在截面方向所占的面积和Zn-Fe系化合物层的在截面方向所占的合计面积的合计的10％以下的比例。

在此，为了进一步提高接合强度，在所述要旨的基础上，优选所述熔核在铝材侧的接合界面的平均直径为7mm以上，与该熔核相接的接合界面的Zn层的在平面方向所占的合计面积为熔核在铝材侧的接合界面的平面方向所占的面积的30％以下。

另外，同样优选异材接合部的所述铝材侧的最小残存板厚为最初的铝材板厚的50％以上。

而且，同样优选所述钢材和铝材的板厚比t₁/t₂为1以上。

本发明如上所示构成，在通过点焊钢材和铝材的异材接合时，能够得到较大的熔核面积，且大面积形成最合适厚度范围的界面反应层，从而提高异材接合体的接合强度。其结果是，在通过点焊形成钢材和铝材的异材接合体时，如目前技术所示，不重新使用另外的材料，另外不需要增加新的另外工序，能够利用既有的点焊机，因此能够实现大幅度减少成本。

其结果是，本发明的接合体作为汽车、铁道车辆等运输车辆、机械零件、建筑结构物等各种结构构件特别适用。因此，据本发明，能够大大扩大钢材和铝材的异材接合体的用途。

另外，本发明者们发现在通过点焊将钢材和铝材的异材接合的情况下，为了控制界面反应层的形成面积及厚度分布，且得到高的接合强度，抑制控制在钢和铝材之间形成界面反应层的时间，这点很重要。另外，还发现为了抑制控制该界面反应层形成时间，预先在材料上形成抑制层很重要。

在本发明中，作为该抑制层，其特征在于，不仅只抑制控制用于界面反应层的形成时间，而且选择了能够抑制异种金属接触腐蚀的抑制层。而且，在本发明中，作为这样的抑制层，其特征在于，预先设置特定范围的Zn或Al的金属皮膜和有机树脂粘接剂的皮膜的两层。

为了控制界面反应层形成时间的抑制，且得到高的接合强度，需要融点与铝材接近的金属皮膜，以使之与溶融了的铝接触，且成为和钢材的中间层。关于这一点，本发明的特定范围的Zn或Al的金属皮膜其融点与铝接近，且具有抑制控制点焊时的界面反应层形成时间、得到高的接合强度的功能。

另外，为了抑制异种金属接触腐蚀，抑制层必须在点焊后大范围或全面介于钢材和铝材之间，且成为电的绝缘层。但是，另一方面，为了能够进行点焊，且得到点焊部的高的接合强度，该抑制层在点焊时必须使钢材和铝材电导通。关于这一点，有机树脂粘接剂的皮膜作为电的绝缘层，在点焊时抑制控制界面反应层形成时间，而且，具有在点焊后抑制异种金属接触腐蚀的功能。

例如，设有机树脂粘接剂的皮膜为热硬化性树脂等，在点焊时施加应力(加压力)的情况下，当容易将其从钢材和铝材的焊接部分向周围的部分排出或排除时，能够使钢材和铝材电导通。

而且，在进行了点焊后，该有机树脂粘接剂皮膜仅除已被除去的点焊部之外，大范围或全面介于钢材和铝材之间，成为电的绝缘体，抑制异材接合体的异种金属接触腐蚀。

当然，各抑制层为了发挥这样的功能，如后所述，在金属皮膜和有机树脂粘接剂的皮膜上具有最合适的组成或皮膜厚度范围等的条件，在点焊时，具有加压力或电流模式等的最合适条件。

在此，通常在钢材彼此等的同种类金属彼此的焊接时，公知的有，在将粘接剂介于钢材间后，对钢材彼此进行焊接的焊接粘接方式。但是，在通过点焊对钢材和铝材进行的异材接合的情况下，为了得到高的接合强度，如上所述，与同种类金属彼此的焊接相比较，需要施加高的进热量。针于通过点焊进行的钢材和铝材的异材接合，介入粘接剂，关于这一点，当然能够预测到将对界面反应层形成控制带来不利影响。另外，也能预测到将影响点焊自身。

实际上，在通过点焊对裸的(没有进行表面处理)钢材和铝材进行的异材接合的情况下，在介有粘接剂时，点焊自身及界面反应层形成控制困难，不能够得到高的接合强度。

对此，在被接合的钢材和铝材的彼此的接合面间预先设有作为抑制层的另一层的Zn或Al的金属皮膜的情况下，即使存在有机树脂粘接剂的皮膜，点焊自身及界面反应层形成控制也不困难，从而发挥有机树脂粘接剂的皮膜方面的功能。

这是推测由于Zn或Al的金属皮膜的存在(介有)而引起点焊时的电阻发热量增加，钢材和铝材的界面温度，尤其是钢材的温度显著地高到超过铝的溶融温度的缘故。另外，推测当点焊时的电阻发热量增加时，在铝的与钢的界面的扩散速度显著地加快，铝向钢侧扩散，迅速确保良好的接合状态。

如上所述，本发明的特征在于，在通过点焊进行的异材接合时，在被接合的钢材和铝材的彼此的接合面间，预设Zn或Al的金属皮膜和有机树脂粘接剂的皮膜两层。

由此，与目前的常识相反，抑制控制钢和铝材之间的界面反应层形成的时间，提高异材接合体的接合强度。另外，作为与点焊条件相对应的电流模式的焊接，保证接合强度的提高。

另外，本发明的特征在于，不仅不影响该界面反应层的形成面积及厚度分布的控制，而且选择了能够抑制异种金属接触腐蚀(电蚀)的抑制层(腐蚀抑制层)。该异材接合体使用中的异种金属接触腐蚀的抑制，关系到抑制该腐蚀引起的异材接合体的接合强度的下降，且维持接合强度。另外，本发明的特征还在于，作为这样的抑制层，在这些被接合的钢材和铝材的彼此的接合面间，预设特定范围的Zn或Zn合金皮膜和磷酸盐皮膜的两层。

为了不影响界面反应层的形成面积及厚度分布的控制，且抑制异种金属接触腐蚀(电蚀)，需要具有各种特性的两层皮膜。即，为了前者需要融点与铝材接近的金属皮膜，以使之与已溶融了的铝接触，并成为和钢材的中间层。为了后者，需要具有比钢低且比铝高的自然电位、具有比减小钢-铝材的电位差的皮膜或铝材低的自然电位、发挥牺牲防蚀效果的皮膜。

这一点上，本发明的特定范围的Zn或Zn合金皮膜的特性在于，在点焊时，即使存在磷酸盐皮膜，也不妨碍形成钢和铝的金属间化合物的界面反应层的时间控制及界面反应层的厚度范围和分布控制。另外，具有比钢低且比铝高的自然电位，不但减小钢-铝材的电位差，而且根据环境成为比形成氧化皮膜的铝材低的自然电位，且发挥牺牲防蚀效果的皮膜，因此即使在腐蚀环境下，也具有得到高的接合强度的功能。

另一方面，为了更有效地抑制异种金属接触腐蚀，抑制层需要在点焊后大范围或全面介于钢材和铝材之间，隔断钢材和铝材之间不受水分或氧气等腐蚀环境的影响，或利用牺牲防蚀作用形成保护基材的腐蚀抑制层。但是，另一方面，为了能够进行点焊，且得到点焊部的高的接合强度，该抑制层必须具有在点焊时使钢材和铝材电导通的特性。

这一点上，在磷酸盐皮膜与本发明特定范围的Zn或Zn合金皮膜共存的情况下，在点焊时，仅点焊部的部分被破坏，由该点焊部电导通钢材和铝材。尽管磷酸盐自身存在于任何一侧，但是没有本发明的Zn或Zn合金皮膜，当其独自介于钢材和铝材之间时，在焊接时，甚至连点焊部的部分也难于被破坏，从而影响点焊性。另外，影响接合体的界面反应层的形成面积及厚度分布控制。因此，得不到异材接合体的高的接合强度。这是在同种类的金属彼此之间、且介有磷酸盐时的点焊时未发生的现象，可以说是钢材和铝材的异材接合体特有的问题。

在磷酸盐皮膜厚度合适且比较薄时，在点焊时施加应力(加压力)的情况下，能够通过磷酸盐皮膜的孔，使钢材和铝材电导通。另外，在与本发明的特定范围的Zn或Zn合金皮膜共存的情况下，通过点焊时的应力及电阻，磷酸盐皮膜被破坏，即使溶出到已溶融了的铝材中，也能够大范围地使钢材和铝材充分地电导通

由此，磷酸盐(锌)皮膜的沸点大约为1075℃的比较高的高温。但是，在点焊时，即使为该沸点以下的温度，在本发明的特定范围的Zn或Zn合金皮膜共存的情况下，对上述磷酸盐皮膜也产生破坏，从而能够使钢材和铝材电导通。

而且，在进行了点焊后，该磷酸盐皮膜除已除去了皮膜的点焊部之外，大范围或全面介于钢材和铝材之间，隔断钢材和铝材之间不受水分或氧气等腐蚀环境的影响，或利用牺牲防蚀作用形成包含基材的腐蚀抑制层，抑制异材接合体的异种金属接触腐蚀。

但是，由于在磷酸盐皮膜上存在所述的孔，所以不能完全隔断水分或氧气等的腐蚀因素。因此，通过添加具有比后述的铝低的自然电位的Mg等控制皮膜成分组成，加强牺牲防蚀作用，由此，能够进一步发挥抑制异种金属接触腐蚀的功能。

不用说，为了发挥各抑制层的这样的功能，如后所述，在金属皮膜和磷酸盐皮膜上存在最合适的组成或皮膜厚度的范围等的条件，另外，在点焊时，具有加压力或电流模式等的最合适条件。

如上所示，本发明的特征在于，在通过点焊进行异材接合时，在被接合的钢材和铝材之间预设Zn或Zn合金的金属皮膜、和磷酸盐皮膜的两层。

由此，不妨碍钢和铝材之间的界面反应层的形成面积及厚度分布的控制，另外，抑制异材接合体在使用中的异种金属接触腐蚀，能够维持高的接合强度。换言之，抑制因异种金属接触腐蚀导致的接合强度的下降。

其结果是，钢材和铝材的异种接合体具有不重新使用如所述目前技术所示的另外的材料，另外不需要新的另外工序，就得到接合强度高的、通过点焊今年下的异材接合体的效果。而且，在点焊后，具有得到抑制异种金属接触腐蚀的异材接合体的效果。

另外，本发明者们尤其详细地对影响通过点焊进行的镀锌钢材和铝材的异材接合强度的界面反应层的厚度进行了调查，其结果发现，界面反应层的举动与目前的越薄越好的见解有很大差异。即，发现如果将构成界面反应层的钢材侧的Al₅Fe₃系化合物层和铝材侧的Al₃Fe系化合物层的厚度及面积的关系控制在最合适范围，则例如即使界面反应层由该两层的金属间化合物构成，接合强度也能提高到实用的水平。

另外，在通过点焊进行的镀锌钢材和铝材的异材接合时，一方面是，源于镀锌而生成的特有的脆的Zn-Fe系化合物层被抑制，提高接合强度。

由此，即使是镀锌钢板(镀锌钢材)，也能够提高其与铝材的异材接合性或点焊性。因此，在多数连续打点的点焊时，得到异材接合体的充分的接头强度或接合强度。并且，每次打点的电极与钢材和铝材的接触状态稳定，电极寿命显著提高，保证多数连续打点的点焊的效率优良。

另外，也具有下述效果，不重新使用上述目前技术所示的其它的材料，还不需要新的另外工序，镀锌钢板(镀锌钢材)和铝材就能够得到接合强度高、可通过点焊形成的异材接合。

附图说明

图1是表示本发明的异材接合体的截面的状态的截面照片；

图2是表示本发明的异种接合体的截面图；

图3是表示用于得到异种接合体的点焊方式的说明图；

图4是表示本发明异材接合体的接合部界面的截面图；

图5是扩大示意本发明异材接合体的接合部界面的截面组织(图6)的说明图；

图6是表示本发明异材接合体的接合部界面的截面组织的代替图面用的SEM照片；

图7是表示本发明异材接合体的接合部界面的截面组织的代替图面用的TEM照片；

图8是表示本发明异材接合体的接合部界面反应层的厚度分布的说明图；

图9是表示本发明异材接合体的接合部界面反应层的平面方向的一定厚度分布的说明图；

图10是表示比较例异材接合体的接合部界面反应层的平面方向的一定厚度的分布的说明图；

图11是表示用于得到异材接合体的点焊方式的说明图；

图12是表示比较例异材接合体的接合部界面的截面组织的代替图面用TEM照片。

附图说明

1钢材

2铝合金

3熔核

4界面反应层

5接合部中心

D_N熔核直径

D_C接合直径

11钢板

12铝合金板

13异种接合体

14抑制层

15熔核

16界面反应层

17、18电极

21钢板

22铝合金板

23异材接合体

24氧化皮膜

25熔核

26界面反应层

27、28电极

具体实施方式

下面，对本发明实施方式的各要件的限定理由及其作用进行说明。

另外，以下举例更具体地说明本发明，不用说，本发明不受下述实施例限制。不言而喻，也可以在能够适于前述、后述的要旨的范围内适当进行变更，这些均包含于本发明的技术范围。

[1]

(接合体的构成)

为了说明本发明一实施方式的接合体的构成，图1表示本发明的接合体的接合部的截面照片。同图中，1表示钢材、2表示铝材、3表示熔核、4表示截面反应层，5表示接合部中心。

(钢材)

本发明中使用的钢材的板厚t₁设为0.3～3.0mm。在不足0.3mm的情况下，作为组件的结构构件或结构材料不能够确保必要的母材强度或刚性，另一方面，在超过3.0mm的情况下，作为结构构件或结构材料，通常采用另外的接合方法，这是因为利用点焊进行接合的必要性少的缘故。

另外，本发明对使用的钢材的形状或材质没有特别的限定，可根据作为各结构用构件的要求特性适宜选择通用的板材、型材、锻造材、铸造材。

(铝材)

本发明中使用的铝材的板厚t₂设为0.5～4.0mm的范围。在铝材板厚t₂不足0.5mm的情况下，作为结构材料不仅母材强度不足，而且得不到规定大小的熔核面积，而且容易熔融到铝材的相反的接合表面，因此得不到高的接合强度。另一方面，在铝材板厚t₂超过4mm的情况下，作为结构构件或结构材料采用另外的接合方法，这是因为利用点焊进行接合的必要性少的缘故。

另外，本发明中，对使用的铝材形状或材质(合金的种类)没有特别的限定，可根据作为各结构用构件的要求特性适宜选择通用的板材、型材、锻造材、铸造材。另外，为了抑制点焊时的加压引起的变形，理想的是铝材的强度高的一方。这一点上，最好使用在铝合金中强度也高，且作为该种结构用构件通用的A5000系、A6000系等。

(熔核面积)

通过图1所示的点焊形成的熔核3的面积设为由铝材2的板厚t₂规定的、20×t₂ ^0.5～100×t₂ ^0.5mm²的范围。换言之，必须选定点焊条件，以使熔核面积成为20×t₂ ^0.5～100×t₂ ^0.5mm²的范围。

一直以来，在点焊同种金属构件时，相对于金属构件的厚度设通过点焊形成的熔核的面积为20×t₂ ^0.5mm²大小，不论从接合强度方面看，还是从加工性及经济性方面看，都最合适。

对此，本发明的特征在于，异种金属构件彼此的接合为比上述同种类的金属构件彼此的接合更大的熔核面积。即，进行点焊，以使通过点焊形成的熔核3的面积成为由铝材2的板厚t₂规定的20×t₂ ^0.5～100×t₂ ^0.5mm²的范围，由此，即使是异材的接合体，也可以得到充分的接合强度，而且加工性、经济性也优良。

在如本发明的异种金属材料彼此接合的情况下，最合适的熔核面积的特征在于，其依存于铝材2侧的板厚t₂，钢材1的板厚t₁的影响小到可以忽视的程度。

在此，在熔核面积不足20×t₂ ^0.5mm²、更严格地说不足30×t₂ ^0.5mm²时，熔核面积过小，接合强度不充分。另一方面当熔核面积超过1000×t₂ ^0.5mm²时，得到的接合强度很充分，但需要极高的电流量，因此不能使用现行的点焊装置，需要特别的装置。所以，设熔核面积为20×t₂ ^0.5～100×t₂ ^0.5mm²的范围，优选30×t₂ ^0.5～100×t₂ ^0.5mm²的范围。

本发明的熔核面积通过测定钢材1和铝材2的接合界面的面积得到。接合界面的面积的测定方法是在接合界面通过剥离或切断分开接合体，对铝材2侧进行图像解析，测定熔核3的面积，由此而求得。在熔核的形状为大致圆形时，也可以在接合部中心5纵向(板厚方向)切断接合部通过光学显微镜观察切断面，测定熔核3的接合界面的直径(熔核直径)D_N求出面积。此时，例如在正交的两方向的纵断面中测定熔核直径D_N计算以其为长径和短径的椭圆的面积，将其作为熔核面积。

(界面反应层的厚度)

图1所示的界面反应层4，设其最合适的厚度为0.5～3μm，设具有该最合适厚度的部分的面积为10×t₂ ^0.5mm²以上。

这样，之所以规定具有最合适厚度的界面反应层4的面积，是基于如上所述，为了接合强度的提高，尽可能扩大形成具有最合适厚度的界面反应层的这一技术思想。

即，在界面反应层4的厚度为0.5～3μm部分的面积不足10×t₂ ^0.5mm²、更严格地说不足25×t₂ ^0.5mm²的情况下，具有最合适厚度的界面反应层4形成的范围窄，接合强度下降。另外，界面反应层4的厚度不足0.5μm的部分其钢铝的扩散不充分，接合强度降低。另一方面，界面反应层4的厚度超过3μm的部分变脆，接合强度降低。因而，为了提高作为接合部整体的接合强度，必须设界面反应层4的厚度为0.5～3μm部分的面积为10×t₂ ^0.5mm²以上，优选25×t₂ ^0.5mm²以上。

还必须设接合部中心5与离接合部中心5为接合直径Dc的1/4的距离的点的界面反应层的厚度之差为5μm以内，理想的是3μm以内。在此，所谓接合直径Dc是指形成界面反应层4范围的直径。在使用通常的圆顶型电极头(也可以将“电极头”简称为“接头”)的接合时，接合部中心(以下，也可以简称为“中心”)5，为界面反应层4最厚的部位，与此相对，离中心5为接合直径Dc的1/4的距离的点的界面反应层变薄。当上述厚度之差大于5μm时，中心5的界面反应层4与周边部的界面反应层4相比过度增厚，接合强度下降，而且，不仅由于尘埃的发生而有损外观，而且周边部的界面反应层4的厚度分布也发生变化，从而成为强度不均衡的主要原因。

另外，理想的是，界面反应层4的最大厚度为0.5～10μm，更理想的是1.5～5μm的范围。在使用通常的圆顶型接头的接合时，接合部中心5相当于成为上述最大厚度的位置。当上述最大厚度超过10μm时，不仅该部分的强度低，而且整体的接合强度下降，而且，由于尘埃的发生，对周边部的界面反应层4的厚度分布也产生不良影响，从而成为强度不均匀的主要原因。另一方面，在上述最大厚度不足0.5μm的情况下，不能够得到上述0.5～3μm的最合适的厚度。

该界面反应层4的厚度也与上述熔核面积一样，能够通过测定钢材1和铝材2的接合界面的面积得到，且能够通过铝材2侧的图像解析或光学显微镜观察求得。

以下，对点焊的要件进行说明。

(电极头)

有关用于点焊的电极头，理想的是，与被接合材料即板的接触以两点以上或线状或面状进行。如目前所示，与板的极大加压部不是一点，而为两点以上，或使用为线状或面状的街头，由此能够得到上述较大的最合适的熔核面积及上述界面反应层的最合适结构。在此，所谓线状定义为3mm以上的连续线，所谓面状定义为5mm²以上的连续面，不满足这些的为点。

为了确认接头的极大加压部，将市场上销售的加压纸加在板与接头之间，用0.1kN的加压力加住，由此只要在加压纸上确认残留的痕迹即可。通常的圆顶型接头，只残留接触的一点痕迹。

作为上述理想的电极头的一例，推荐在圆顶型接头的前端部的中央(接头的轴上)形成有直径2mm以上的凹部的电极头。由于在点焊时连续打点而消耗前端部，所以必须定期通过研磨纸、研削器等对接头前端部进行维修，但此时，难于对前端部的形状不是轴对称的接头进行维修。通过在接头的轴上(即，与轴同心)设置凹部，由此，不仅接头的加工容易，而且能够使研磨纸或研削器沿圆周方向旋转而很容易进行维修。另外，对接头前端部完全为平面的平面型接头来说，由于相对于板面状抵接，所以能够降低电流密度，这样，在相对于板面状抵接的情况下，接头粗度对电流径路的影响大，需要提高对接头的维修频度。因此，为了同时满足接头的维修频度性和界面反应层4的平均化效果，最好在圆顶型接头的前端部设有凹部，理想的是凹部的直径为2mm以上。不足2mm时，不能充分抑制电流向中心部的集中，界面反应层4的平均化效果小。另外，不设凹部直径的上限，当考虑接头的尺寸和维修性时，考虑15～20mm为最大。尽管凹部的深度浅，但理想的是为0.5mm以上。另外，当凹部的深度深时，接头变长，冷却水的冷却效率下降，因此没有必要大于3mm。另外，没有特别对圆顶型接头的前端直径、前端R进行规定，但为了确保熔核面积，理想的是前端直径为7mm以上，且前端R为75mm以上。

另外，在使用这样接头的情况下，需要预先通过感压纸确认，并进行维护，以使之完全接触。

而且，在用于点焊的一对(两个)的电极头中的至少一方使用在上述前端部设有凹部的接头，由此，设多个通过板内的焊接电流径路，从而抑制电流的集中，在防止尘埃或缺陷发生的同时，能够使界面反应层4的厚度均匀。只在一方使用接头的情况下，用于钢材1侧的方法能够进一步抑制发热，两方均使用接头的方法还能够抑制电流的集中，且能够更可靠地使界面反应层4的厚度均匀化。

(焊接温度)

另外，即使将钢材1及铝材2的至少一方冷却到5℃以下，也能够抑制两构件的发热，防尘埃或瑕疵的发生，且使界面反应层厚度均匀。只任一方进行冷却的情况下，对钢进行冷却的方法能够进一步抑制发热，对两方进行冷却的方法更能够抑制发热，更能够可靠地使界面反应层4的厚度均匀化。为了充分发挥该发热抑制效果，理想的是，设焊接温度(板温度)为5℃以下。由于焊接温度越低越能够抑制发热，所以没有设定下限，但当考虑加工性时，-5℃以上合适。

作为板的冷却方法，无论是预先通过液体或气体冷却剂对板进行冷却后再进行焊接的方法，还是焊接的同时通过气体冷却剂进行冷却的方法都可以。另外，在预先对板进行冷却的情况下，必须在排除附着在板上的霜等之后再进行焊接。

另外，通过应用使用对上述前端部形状进行研究后的接头和冷却上述板的两种办法，能够抑制电流的集中，同时能够更可靠地防止板发热，且还能够抑制尘埃或瑕疵的发生，更能够使界面反应层4的厚度均匀。

(接合条件)

本发明中使用的点焊的接合条件对加压力及电流模式没有特别限定，可以根据钢材1或铝材2的材质或板厚、表面处理的不同、还有接头前端部形状等适宜选择。但是，熔核面积及界面反应层4的结构必须满足本发明规定的范围，为了确保熔核面积，需要比较高的加压力和电流量，为了抑制界面反应层4的厚度增加，在板上不存在表面处理层的情况下，求取短时间的焊接，在具有表面处理层的情况下，在同样排出接合部的表面处理层之后，求取尽可能短时间的焊接。

[实施例]

作为钢材，使用如下所示得到的钢板。即，铸造作为化学成分，在质量上含有0.06％C-0.5％Si-1.2％Mn，除P、S等的不可避免的杂质外，残余部分实质上为Fe的供试钢锭，将其轧制到1.2mm的板厚，得到薄钢板。而且，在连续退火中，在500～1000℃的退火后，进行油洗或水洗，其后通过回火得到590MPa级的高拉力钢板。

另外，作为铝材，使用板厚1.0mm和1.6mm的两种市场上销售的A6022(6000系)铝合金板。

在将这些钢板(钢材)和铝合金板(铝材)加工成JIS A 3137记载的十字抗拉试验片形状的基础上进行焊接，从而制作成异种接合体。利用水或冰水预先对钢板和铝合金板进行冷却，在接合之前调节为各试验温度，之后进行焊接。在所有的焊接试验中，钢板的温度和铝合金板的温度相同。另外，在焊接之前擦去附着在板表面上的液体或霜。

在点焊时，使用直流电阻焊接试验机。电极头使用全部由Cu-Cr合金组成的圆顶型接头(前端直径12mm、前端R150mm)，且使用没有加工的(接头A、比较例：通过一点抵接)、在接头前端部中心进行宽5mm、深1mm的槽加工的(接头B：通过两点抵接)、在接头前端部分别以直径1mm、2mm、5mm加工深1mm的凹部的(接头C、D、E：在圆周线状抵接)的五形状的接头。设阳极为铝合金板、阴极为钢板，在所有的焊接试验中，一对电极头的两方的形状相同。在使用接头B的情况下，使加工槽的方向在一定方向一致。

[表1]

表1表示试验条件(铝板厚t₂、焊接之前的板温度、电极头的种类、加压力、以及电流模式[焊接电流、焊接时间])。

熔核面积通过在将点焊后的接合体试样在接合部的中心纵向切断埋入树脂且研磨后，利用光学显微镜观察切断面，测定形成的熔核的接合界面的直径而求出。测定正交的两方向的熔核直径，且算出将这些设为长径及短径的椭圆的面积，并将其作为熔核面积。

界面反应层的厚度通过对接头A、C、D及E来说，每一个条件制作三个点焊的接合体试样，且分别在接合部的中心纵向切断埋入树脂且研磨后，通过SEM观察而求出。在界面反应层的厚度为1μm以上的情况下以2000倍的视场，在不足1mm的情况下以10000倍的视场进行计测。而且，将三个试样测定中的最大厚度设为界面反应层的最大厚度。另外，分别测定接合部中心的厚度，以及分别离接合部中心左右为接合直径的1/4的距离的两点(中间点)的界面反应层的厚度，并求出中心与中间点的厚度之差，将对每三个试样的各两点的合计六点的值进行平均得到的值作为接合部中心和离接合部中心为接合直径的1/4的距离的点的界面反应层的厚度之差。对界面反应层的厚度为0.5～3μm部分的面积来说，计算使各截面的0.5～3μm部分的线段绕接合部中心一周描画的图形的面积，并对三个试样平均求出该面积。

另外，由于接头B的凹部的形状不是圆状，不能利用上述的方法测定，所以每个条件下制作六个点焊接的接合体试样，并在接合部的中心沿相对于连结接头抵接于板的两点间的直线，分别倾斜0度、15度、30度、45度、60度、75度、90度的方向纵向切断，埋入树脂且研磨后，进行SEM观察。在层的厚度为1μm以上的情况下，以2000倍的视场、不足1μm的情况下，以10000倍的视场进行计测。而且，设六个试样的各角度方向的测定中的最大厚度为界面反应层的最大厚度。另外，对于各试样，测定接合部中心的厚度、分别离接合部中心左右为接合直径的1/4的长度的两点(中间点)的界面反应层的厚度，求出中心与中间点的厚度之差，将这些的差中最大的值设为接合部与离接合部中心为接合直径的1/4的距离的点的界面反应层的厚度之差。另外，通过接头B倾斜90度的截面进行测定时，为最大差异。另外，在0～90度的各角度的0.5～3μm的范围内，在每个各角度方向绘制界面反应层的厚度为0.5～3μm部分的面积的曲线，各角度方向间通过直线连结曲线，由此算出0～90度的范围的0.5～3μm部分的面积。以中心为对象轴，能够求出两个90度范围的面积，因此将两个求出来的90度范围的0.5～3μm部分的面积相加，再将其乘以2，从而算出整体的0.5～3μm部分的面积。

作为接合强度的评价，对异材接合体实施了十字抗拉试验。十字抗拉试验中，如果接合强度为1.5kN以上或破断方式为铝母材破断，则记为◎，如果接合强度为1.0～1.5kN则记为○，如果接合强度为0.5～1.0kN则记为△，如果接合强度不足0.5kN则记为×。

另外，在本实施例中，之所以对接合强度的评价不采用剪断抗拉试验而采用十字抗拉试验，是因为十字抗拉试验一方在试验条件间的接合强度的相对差异大，因此，其更适于良否判定的缘故。剪断抗拉试验的倾向与十字抗拉试验结果吻合，在十字抗拉试验中得到○、◎的评价的异材接合体均能够得到2.5kN以上的高剪断强度。

[表2]

表2表示在表1所示的各试验条件下，通过点焊得到的异材接合体的十字抗拉试验结果。

当对试验No.1～6进行比较时可知，与板的温度高于5℃的试验No.1～3相比较，板的温度为低于5℃以下的试验No.4～6其为界面反应层的最合适厚度范围(0.5～3μm)部分的面积大，而且，接合部中心与离接合直径1/4的长度的点的界面反应层的厚度之差小，异种接合体的接合强度高。

另外，当对试验No.1、2和试验No.7～11进行比较时可知，与使用在前端部不实施加工的通常的圆顶型接头的试验No.1、2相比较，适用本发明规定的接头的试验No.7～11其为界面反应层的最合适厚度范围(0.5～3μm)部分的面积大，而且，接合部中心与离接合直径1/4的距离的点的界面反应层的厚度之差小，异材接合体的接合强度高。尤其是，使用在圆顶型接头的前端部中央形成有直径2mm以上的凹部的电极头的试验No.9～11，能够将为界面反应层的最合适厚度范围(0.5～3μm)部分的面积、及接合部中心与离接合直径1/4的距离的点的界面反应层的厚度之差控制在更理想的范围，因此异材接合体的接合强度极高。而且，将板的温度降低5℃以下的试验No.12、13，能够将为界面反应层的最合适厚度范围(0.5～3μm)部分的面积、以及接合部中心与离接合直径1/4的距离的点的界面反应层的厚度之差，控制在更理想的范围。

因此，由上述实施例的结果可知本发明规定的各要件的临界的意义。

但是，作为本发明优选的接头使用规定的接头，即使使用5℃以下的低温的构件，接合条件也不适合的试验No.14～16，其熔核面积或界面反应层的最合适厚度范围(0.5～3μm)部分的面积、最大界面反应层厚度、接合部中心与离接合直径1/4的长度的点的界面反应层的厚度之差中一个以上不在规定范围，接合强度降低。

即，必须通过钢板或铝合金板的材质或板厚、表面处理的不同、还有接头形状适宜选择最合适金额焊条间(加压力、电流模式)，以使熔核面积、界面反应层的结构满足本发明规定的范围。

[2]

(异种接合体)

图2通过截面图表示本发明的一实施方式规定的异种接合体。图2中，13为通过点焊将钢材(钢板)11和铝材(铝合金板)12进行接合的异材接合体。15为具有点焊的界面反应层16的熔核，且图中水平方向具有箭头所示的直径。19为熔核周围的晕区结合部。t₁为钢材的板厚、t₂为铝材的板厚、Δt为通过点焊接合后的铝材的最小的残余板厚。

在此，14为抑制层，且为预设在这些被接合的钢材11和铝材12的彼此的接合面间、Zn或Al的金属皮膜和有机树脂粘接剂的皮膜的层叠体。图2表示没有分别区分地整体表示Zn或Al的金属皮膜和有机树脂粘接剂的皮膜，在钢材11的接合侧表面实施镀Zn，在其上涂敷有机树脂粘接剂，从而做成抑制层14的方式。

而且，图2表示在点焊后的异种接合体的接合部排除在点焊前预设的、为Zn或Al的金属皮膜和有机树脂粘接剂的皮膜的层叠体即抑制层14，且钢材11和铝材12直接接合、异种接合体的良好的接合状态。另外，图2还表示在异种接合体以外的界面区域预先形成的这些抑制层14照样存在的状态。

(钢材的板厚)

本发明必须是钢材的板厚为0.3～3.0mm的接合体。在钢材的板厚t₁不足0.3mm的情况下，作为上述结构构件或结构材料，不能够确保必要的强度或刚性，这是不合适的。另外，除此之外，由于点焊进行的加压使钢材变形加大，氧化皮膜容易被破坏，因此促进钢材和铝的反应。其结果是，容易形成金属间化合物。

另一方面，在板厚超过3.0mm的情况下，作为上述结构构件或结构材料，采用另外的接合方法，因此进行点焊接合的必要性少。所以，没有必要将钢材的板厚t₁加厚超过3.0mm。

(钢材)

本发明没有特别对使用的钢材的形状或材料进行限定，可使用通用于结构构件、或根据结构构件用途选择的钢板、钢型材、钢管等的适宜的形状、材料。但是，为了得到汽车构件等的轻量的高强度结构构件(异材接合体)，优选钢材的抗拉强度为400MPa以上的通常的高拉力钢(高强度钢)。

抗拉强度不足400MPa的低强度钢通常多为低合金钢，氧化皮膜由铁氧化物组成，因此Fe和Al扩散容易，容易形成脆的金属间化合物。因此，同样优选抗拉强度为400MPa以上，理想是是500MPa以上的高拉力钢(高强度钢)。

(铝材)

用于本发明的铝材对其合金的种类及形状没有特别限定，可根据作为各结构构件的要求特性，适宜选择通用的板材、型材、锻造材、铸造材等。但是，铝材的强度也与上述钢材的情况一样，为抑制点焊时的加压引起的变形，高的一方理想。这一点上，最好使用铝合金中强度也高、且作为该种结构用构件通用的A5000系、A6000系等。

但是，本发明中使用的这些铝材的板厚t₂为0.5～4.0mm的范围。在铝材的板厚t₂不足0.5mm的情况下，作为结构材料的强度不足，这是不合适的。另外，由于得不到熔核直径，且溶融容易到达铝材料表面而容易形成尘埃，所以不能够得到高的接合强度。另一方面，在铝材的板厚t₂超过4.0mm的情况下，与上述钢材的板厚的情况一样，作为上述结构构件或结构材料，采用另外的接合方法，因此进行点焊接合的必要性少。所以，没有必要将铝材的板厚t₂加厚超过4.0rnm。

(抑制层)

本发明为了得到更高的接合强度，在点焊时，控制钢和铝材之间的界面反应层的形成面积及厚度分布。因此，本发明抑制控制在钢和铝材之间形成界面反应层的时间。而且，为了抑制控制该反应层形成时间，预先在钢和铝材之间(材料)形成抑制层。

作为该抑制层，为了抑制控制界面反应层形成时间和抑制异种金属接触腐蚀，本发明在这些被接合的钢材和铝材彼此的接合面间预设两层特定范围的Zn或Al的金属皮膜、和有机树脂粘接剂的皮膜。因此，如后所述，在钢材侧或铝材侧的任一接合面侧层叠设置金属皮膜和有机树脂粘接剂的皮膜。虽然设置(进行层叠)的顺序可以是任意的，但是，先设有金属皮膜一方容易设置机树脂粘接剂的皮膜。

(Zn或Al的金属皮膜)

下面，首先对作为抑制层之一的特定范围的Zn或Al的金属皮膜进行说明。在本发明中，由于在被接合的钢材和铝材彼此的接合面间预设有Zn或Al的金属皮膜的状态下进行点焊，所以在钢材或铝材的至少接合面侧的表面预设Zn或Al的金属皮膜。该Zn或Al的金属皮膜如后述的特定融点范围所示，由于其与接合的铝材的融点接近，所以在点焊时，能够控制钢和铝的金属间化合物即界面反应层形成的时间，且能够控制界面反应层的厚度范围和分布。

在使用裸的、或没有Zn或Al的金属皮膜的钢材和铝材的目前的点焊中，点焊时的电阻发热量比较少，因此，由于钢材和铝材的界面温度，尤其是钢材的温度没有显著地高到超过铝的溶融温度，所以不能够得到高的接合强度。这样，作为点焊方式，在接合界面介有有机树脂粘接剂层的情况下，更加难于控制点焊自身或界面反应层形成，从而不能得到高的接合强度。

与之相对，在被接合的钢材和铝材彼此的接合面间，在作为抑制层预设有Zn或Al的金属皮膜的情况下，即使在接合面间介入有机树脂粘接剂的皮膜，点焊自身及界面反应层形成控制也不困难，从而发挥有机树脂粘接剂皮膜方面的功能。

如上所述，这是由于通过Zn或Al的金属皮膜的存在(介在)，点焊时的电阻发热量增加，钢材和铝材的界面温度，尤其是钢材的温度显著地高到超过铝的溶融温度的缘故。通过该电阻发热量的增加，有机树脂粘接剂的皮膜容易从钢材和铝材的焊接部分向周围的部分排出或排除，从而能够电导通钢材和铝材。

另外，如上述所述，当由于Zn或Al的金属皮膜的存在(介在)而点焊时的电阻发热量增加时，铝在与钢的界面的扩散速度显著地加快，铝在钢侧进行扩散，从而能够迅速确保良好的接合状态。另外，推测在镀锌钢板的情况下，利用融点的差异，镀锌层先行溶融，其结果是，也具有使界面的热分布均匀化的效果。推测为通过这些Zn或Al的金属皮膜的复合效果，即使有机树脂粘接剂的皮膜介入，与目前的常识相反，也可以提高点焊性。

为了发挥这些的效果，设Zn或Al的金属皮膜的融点为350～1000℃，优选400～950℃的窄温度范围。另外，更优选设Zn或Al的金属皮膜的融点为铝材融点以上900℃以下的更窄的温度范围。铝材的融点为660℃左右(纯Al的融点)，纯Zn的融点为420℃左右。如上所述，所谓融点与接合的铝材接近，例如是指相对于纯Al的融点660℃，允许具有上述一定大小的幅度的意思。

另外，设Zn或Al的金属皮膜的厚度为3～19μm的膜厚(平均膜厚)，更优选5～15μm的窄膜厚范围。有关Zn或Al的金属皮膜的厚度，将这些皮膜形成后的钢材或铝材的试料切断，埋入树脂并进行研磨，进行金属皮膜的板厚方向的SEM观察。该SEM观察利用2000倍的视场测定三点厚度，金属皮膜的厚度通过将这些进行平均化求出。

在Zn或Al的金属皮膜的厚度过薄或其融点过低的情况下，Zn或Al的金属皮膜在点焊时的接合初期，将从接合部溶融排出，从而不能抑制界面反应层的形成。

另一方面，为了提高异材接合体的接合强度，需要被接合的钢材和铝材在相互的接合面彼此直接接触，在点焊时，预先介于接合部的Zn或Al的金属皮膜必须从接合部溶融排出。对此，在Zn或Al的金属皮膜的厚度过厚或融点过高的情况下，为了将Zn或Al的金属皮膜从接合部溶融排出，需要大的进热量。当该进热量过大时，由于尘埃的发生导致铝材的减少量加大，故作为结构构件不能使用异材接合体。

Zn或Al的金属皮膜可以从上述融点范围适宜选择纯Al或Al、Zn合金或Al合金等的、使用合金组成。另外，在钢材或铝材的至少接合面侧的表面覆盖或形成金属皮膜的方法也适合使用镀敷、涂敷等的通用的公知的方法。另外，向该钢材或铝材表面的覆盖或形成，至少为接合面侧的表面，不用说，为了防蚀，在不是接合面的钢材或铝材表面侧，也可以覆盖或形成Zn或Al的金属皮膜。

但是，当考虑实用性及效率时，优选Zn或Al的金属皮膜在Zn或Al镀敷通用的钢材侧作为镀层覆盖或形成。通常，对钢材实施涂敷使用，即使在涂敷中损伤，也优先腐蚀Zn或Al，故能够保护钢材。而且，通过减小钢和铝材的电位差，也能够抑制为异种接合体的课题之一的异种金属接触腐蚀。在镀敷有Zn或Al的情况下，确保钢材的耐蚀性，另外，对钢也好、对铝也好，均易于进行镀敷。

以镀敷为前提，发挥上述界面反应层形成抑制功能，为了发挥即使介有有机树脂粘接剂皮膜，也使焊接成为可能的功能，Zn或Al的镀敷皮膜优选纯Zn、纯Al。另外，即使为Zn合金或Al合金，也优选分别含有80％质量以上的Zn或Al的在Al-Zn、Al-Si、Zn-Fe等合金分别以Zn或Al为主要成分的合金。在对Zn或Al的镀敷皮膜进行合金化的情况下，通过添加合金元素及其含量，使之不超出上述溶点范围，且不使耐蚀性恶化。

特别推荐在这些镀敷皮膜内也含有88％质量以上的Zn的纯Zn、或Zn合金镀敷皮膜。当钢材表面实施含有88％质量以上Zn的Zn镀敷皮膜时，特别能提高钢材的耐蚀性，另外，该Zn镀敷皮膜容易将融点控制在上述350～1000℃的范围。而且，耐蚀性也高，且也能够抑制异种金属接触腐蚀。从该种异种金属接触腐蚀防止的观点来看，最好为纯Zn镀敷皮膜。

关于镀敷方法，本发明没有进行限制，可以使用已有的湿式、干式镀敷。特别是在镀锌时，推荐电镀或溶融镀敷、溶融镀后进行合金化处理的方法等。

(有机树脂粘接剂的皮膜)

接着，对作为另一个的抑制层的、有机树脂粘接剂的皮膜在以下进行说明。

如上所述，有机树脂粘接剂的皮膜作为电绝缘层，在点焊时抑制控制界面反应层形成时间，而且，点焊后其大范围或全面介于钢材和铝材之间，具有抑制异种金属接触腐蚀的功能。

本发明在钢材和铝材的相互的接合面间(任一个的接合面表面)涂敷至形成有机树脂粘接剂的皮膜后，实施点焊。因此，有机树脂粘接剂的皮膜在点焊时具有所谓的焊接粘结剂的功能。即，增大钢-铝材的界面的接触电阻，大范围地均匀提高界面的发热量，由此能够大范围地形成界面反应层，从而容易控制界面反应层的厚度。

对有机树脂粘接剂的重量或涂敷厚度没有特别限制，通常，在汽车的车体制作中通用的乳香粘接剂、焊接用粘接剂、缝边用粘接剂、点焊用封底剂等，其种类及涂敷厚度均能够适用。

例示有机树脂粘接剂的种类。如果粘接剂为水溶液系，则能够应用尿素系、石炭酸系、PVA等。如果粘接剂为溶液系，则能够应用CR系、丁腈橡胶系、醋酸乙烯、硝化纤维素等。如果粘接剂为乳胶系，则能够应用醋酸乙烯、丙烯、EVA系、CR系、SBR系、腈橡胶系等。如果粘接剂为无溶剂系，则能够应用环氧、丙烯酸酯、聚酯等。另外，根据不同情况，也可以使用固型或带等形状的有机树脂粘接剂。

在焊接中，能够使钢材和铝材电导通并进行点焊接合。为了提高接合强度，优选在点焊接合时将粘接剂向外部挤压，减少接合部的粘接剂的残存量。但是，虽然在接合部并不是完全没有粘接剂的残存，但是，粘接剂也可以残留在接合部不影响点焊接合的程度，例如不形成层的程度。

关于这一点，如果为环氧、丙烯等的热硬化性树脂粘接剂皮膜，则在点焊时，在通过夹持钢材和铝材的两电极头施加应力(加压力)的情况下，由于性质柔软，所以其具有容易从钢材和铝材的焊接部分向周围的部分排出或排除的特性。如果使用热硬化性树脂粘接剂，则利用该特性，在点焊接合时，能够将钢材和铝材电导通。

另外，即使为热可塑性树脂粘接剂皮膜，如果在点焊时进行加热，则由于性质柔软，所以其也具有容易由钢材和铝材的焊接部分向其周围的部分排出或排除的特性。而且，这样即使加热或加压不将该热可塑性树脂粘接剂皮膜从钢材和铝材的焊接部分向周围的部分排出或排除，假如因点焊时的发热而飞散或烧毁，则也能够使钢材和铝材电导通。

在点焊后，有机树脂粘接剂皮膜只除被排除了的点焊部之外，其大范围或全面地介于钢材和铝材之间，成为电的绝缘层，从而抑制异材接合体的异种金属接触腐蚀。

另外，涂敷的有机树脂粘接剂厚度对点焊性没有实质性的影响。这是由于焊接部的有机树脂粘接剂厚度因有机树脂粘接剂的组成或种类不同而也有若干不同，而实质上受点焊时的接触面压支配的缘故。因此，如后所述，控制接触面压很重要。涂敷的有机树脂粘接剂厚度需要薄薄地涂敷为只要针孔难于存在、离耐蚀面0.1μm以上即可，且通过接合时的压力挤出粘接剂的程度。另外，点焊接合后的最终粘接剂厚度为了抑制腐蚀，只要粘接剂硬化后或热硬化后的目标为0.1～10μm大小的厚度即可。

与之相对，在被接合的钢材和铝材相互的接合面间，预设有作为抑制层的另一层的Zn或Al的金属皮膜的情况下，即使存在有机树脂粘接剂的皮膜，点焊自身或界面反应层形成控制也不困难，从而发挥有机树脂粘接剂的皮膜方面的功能。

这是由于推测为因Zn或Al的金属皮膜的存在(介有)而在点焊时的电阻发热量增加，钢材和铝材的界面温度，尤其是钢材的温度将显著增高并超过铝的溶融温度的缘故。通过该电阻发热量的增加，有机树脂粘接剂的皮膜容易从钢材和铝材的焊接部分向周围的部分排出或排除，从而能够使钢材和铝材电导通。

另外，推测为当因Zn或Al的金属皮膜存在(介有)而点焊时的电阻发热量增加时，铝在与钢的界面的扩散速度显著地加快，铝向钢侧扩散，能够迅速确保良好的接合状态。另外，在为镀锌钢板的情况下，推测由于融点的差异而镀锌层先行溶融，其结果是，也具有使界面的热分布均匀化的效果。推测为，利用这些Zn或Al的金属皮膜的复合效果，即使有机树脂粘接剂介入，与目前的常识相反，点焊性也提高的缘故。

(界面反应层)

本发明设异材接合体界面反应层的厚度为0.5～5μm部分的面积与铝材的板厚t₂的关系为10×t₂ ^0.5mm²以上。该最合适厚度的界面反应层的面积规定与界面反应层越薄(没有)越好的目前的常识不同，控制在最合适范围，作为指引的方向，不如也为积极存在的方向。而且，是基于以下的技术思想，即，为了接合强度的提高，大面积形成最合适厚度范围的界面反应层，换言之在大范围存在。

因此，该界面反应层的厚度为0.5～5μm部分的面积与铝材的板厚t₂的关系不满足10×t₂ ^0.5mm²以上，更严格地说低于50×t₂ ^0.5mm²，最合适厚度范围的界面反应层达不到大范围，因而接合强度下降。在界面反应层的厚度不足0.5μm的部分，钢-铝的扩散不充分，接合强度降低。反之，界面反应层的厚度越厚越脆，特别是，界面反应层的厚度超过5μm的部分脆，接合强度降低。由此，这样的界面反应层的面积越大，作为接合强度整体的接合强度越低。

因而，为了提高作为接合部整体的接合强度，界面反应层的厚度为0.5～5μm部分的面积与铝材的板厚t₂的关系必须为10×t₂ ^0.5mm²以上，优选50×t₂ ^0.5mm²以上。

另外，通常在使用用于电极头的圆顶型的接头的情况下，中心部为最厚的界面反应层，离中心越远，界面反应层的厚度越小。因此，即使该中心部的界面反应层的厚度超过5μm也没关系。该界面反应层的厚度能够通过钢材-铝材接合的界面的面积的、铝材侧的、2000倍的图像解析或SEM观察测定。

(点焊)

以下，对用于得到异种接合体的点焊方法的各要件进行说明。图3例示以用于得到异种接合体为前提的点焊的一方式。本发明点焊方法的基本的方式与通常的点焊的方式相同。图3中，11为钢板、12为铝合金板、15为熔核、17和18电极、13为异种接合体。

本发明点焊方法在通过点焊得到上述板厚t₁的钢材和板厚t₂的铝材的异材接合体时，在这些被接合的钢材和铝材的相互的接合面间预设有Zn或Al的金属皮膜和有机树脂粘接剂的皮膜的状态下进行点焊。

此时，如上所示，在钢材-铝材的接合面侧涂敷有机树脂粘接剂，进行点焊，其后使涂敷的有机树脂粘接剂硬化，从界面反应层的厚度控制和异种金属接触腐蚀的抑制的两观点来看，比较理想。

(加压力)

在这样的点焊中，设铝材12侧的电极头18的前端直径为φ7mm以上，并施加电极头17、18的加压力，以使前端曲率半径Rmm和加压力WkN的关系为(R×W)^1/3/R＞0.05。理想的是，该加压力也大的一方进一步将粘接剂压出，故优选，但从点焊的能力极限来说，实际上到10kN。

点接触的接触面压与(R×W)^1/3/R大致成正比，接合部的接触面压过小的话，则粘接剂的残存多，影响界面反应层的成长，因此必须为只将粘接剂向外部押出的接触面压。(R×W)^1/3/R为0.05以下的话，则粘接剂作为层残存，界面反应层不成长。

另外，通过施加这样较大的加压力，不通过电极头等的形状，就能够使异种材料间、电极和材料间的电接触稳定化，并由熔核周边的未溶融部支撑熔核内的溶融金属，从而能够得到上述较大的熔核所需面积和上述最合适界面反应层的所需面积。另外，能够抑制尘埃的发生。当加压力过小时，得不到这样的效果。

(电极头)

为了大范围内形成上述最合适范围厚度的界面反应层，特别在铝材侧设前端直径为φ7mm以上、前端曲率半径R大的圆顶型等的R型形状的接头。另外，也与钢材侧一样，曲率半径R大的一方理想，但从点焊的能力极限来看，实际中R到250mm。

另外，虽然对电极形状没有规定，但电极提高通电初期的电流效率，故优选之。另外，对极性也没有规定，但在使用直流点焊的情况下，理想的是设铝为阳极、钢为阴极。

(电流)

有关点焊时的电流，为了得到较大的熔核面积、和上述最合适界面反应层的所需面积，具有使之与上述铝材的板厚t₂的关系为15×t₂ ^0.5～30×t₂ ^0.5kA的电流流过100×t₂ ^0.5～1000×t₂ ^0.5msec的工序，且需要为不存在比该工序高的电流的工序的电流模式。

通过设成这样的电流模式，在预先形成本发明的抑制层时，得到大量的进热量，如上所述，控制钢和铝材的接合面的界面反应层，从而能够得到高的接合强度。另外，使异种材料间、电极和材料间的电接触稳定化，并由熔核周边的未溶融部支撑熔核内的溶融金属，从而能够得到上述较大的熔核所需面积、和上述最合适界面反应层所需面积。另外，能够抑制尘埃的发生。

在电流模式的上述工序中，在不足15×t₂ ^0.5kA或不足100×t₂ ^0.5msec的情况下，表面处理层及铝材的溶融不在大范围进行，最合适范围厚度的界面反应层的面积小。另一方面，超过30×t₂ ^0.5kA或超过1000×t₂ ^0.5msec的话，则由于界面反应层成长厚，故最合适范围厚度的界面反应层的面积减小。

该电流范围的工序也可以是多个，这些工序的合计时间为100×t₂ ^0.5～1000×t₂ ^0.5msec的范围，这点很重要。另外，在同种金属接合时，只要进热量相同，也能够得到相近的接合结构。在钢和铝材的接合时，例如，按照超过30×t₂ ^0.5kA且不足100×t₂ ^0.5msec的电流模式、或不足15×t₂ ^0.5kA且超过1000×t₂ ^0.5msec的的电流模式，不能够大范围地得到最合适范围厚度的界面反应层的面积。在该电流条件下的前后工序中，也可以施加另外的电流模式，并作为多个阶段的电流模式，但由于界面反应层成长得厚，所以需要不存在比该工序高的电流的工序。

而且，作为理想的电流模式，优选进行使1×t₂ ^0.5～10×t₂ ^0.5kA的电流流过100×t₂ ^0.5～1000×t₂ ^0.5msec的工序，抑制熔核开裂。

[实施例]

将作为钢材为市场上销售的590MPa级的高拉力钢板、和作为铝材为市场上销售的A6061(6000系)铝合金板重叠，之后进行了点焊，制作成异材接合体，并对接合强度、耐蚀性进行了评价。

[表3](铝材的板厚t₁：1mm)

[表4](铝材的板厚t₂：2mm)

(改变点焊条件后的焊接接头材料)

将在接合侧以平均厚度10μm实施了溶融纯Zn镀敷的上述钢板和上述铝板作为在接合面间涂敷环氧系热硬化型粘接剂后搭接的焊接接头材料，进行点焊，表3、4表示制作成异材结合体的结果。

表3表示铝板的板厚为1mm的情况，表4表示铝板的板厚为2mm的情况。在表3、4中，设钢板的接合面侧的镀敷条件及热硬化型粘接剂条件为一定，对点焊的电极条件及电流条件进行种种变化，制作成异材接合体。另外，在表3、4的例子中，各例都共通，都利用毛刷均匀地薄薄地涂敷环氧系热硬化型粘接剂，以使之厚度达到0.5～1μm大小(通过点焊接合时的压力不挤出粘接剂的程度)。

[表5]

(改变了镀敷条件及热硬化型粘接剂条件的焊口材料)

另外，表5也表示使点焊的电极条件或电流条件一定，对钢板或铝合金板的接合面侧的镀敷条件或热硬化型粘接剂条件进行各种各样的变化，通过钢板和铝板的焊接接头材料制作成异材接合体的结果。在表5中，涂敷有粘接剂的情况的各例同样在接合面间利用毛刷均匀地薄薄地涂敷有环氧系或聚氨脂系的粘接剂，以使厚度达到0.5～1μm大小。

(使用原材料)

作为原材料，准备了：钢板，其板厚1mm且含有0.07％质量C-1.8％质量Mn的组成、A6061铝合金板，其板厚为1mm和2mm，这些钢板、铝合金板均加工成JIS A 3137记载的十字抗拉试验片形状，且进行了点焊。

(粘接剂)

环氧系使用了市场上销售的环氧系热硬化型结构用粘接剂(Sunstar公司技研制ペンギン#1086)。聚氨脂系使用了市场上销售的聚氨脂系热硬化型结构用粘接剂(Sunstar公司技研制ペンギン密封胶980)。

(镀敷)

在对钢材实施镀敷时，都是在进行了通过10％硫酸进行5分钟的酸洗·活性化的前处理后，进行各种镀敷。在镀敷Zn时，在硫酸锌400g/l、硫酸铝30g/l、氯化钠15g/l、硼酸30g/l中加硫酸，在pH为3后的浴中流过20A/dm²的电流，由此实施了10μm纯Zn镀敷。在将其设为Zn-10％Ni合金镀敷的情况下，在纯Zn镀敷浴中添加有硫酸镍、氯化镍的浴中流过10A/dm²的电流，由此实施了10μm的Zn-10％Ni镀敷。

溶融镀敷只对钢材进行，利用各种溶融金属分别实施了10μm的Al镀、Al-9％质量Si镀、锌镀、Zn-Fe镀(Fe量分别为5、10、12、16％质量)。在溶融镀Zn中，通过改变温度、提升温度，将膜厚调节为1、3、10、15、19、20μm。

另外，作为比较例(表5的比较例3)的Ni镀利用瓦特浴，流过10A/dm²的电流，由此实施了10μm。

在对铝材实施镀敷的情况下，利用10％硝酸酸洗30秒，在氢化钠500g/l、氧化锌100g/l、氯化第二铁1g/l、碱磷钙锰铁矿10g/l的处理液中进行30秒锌置换处理后，进行了Zn、或Zn-电镀。另外，在该镀锌浴中添加了硫酸镍、氯化镍的浴中流过10A/dm²的电流，由此实施10μm的Zn-10％Ni镀。

(测定膜厚)

关于镀敷皮膜的厚度，通过切断镀敷后的试样，埋入树脂并进行研磨，对点焊前的状态的接合界面进行SEM观察。通过2000倍的视场测定三点厚度，然后进行平均求出。

(点焊)

点焊使用直流电阻焊接试验机，且使用Cu-Cr合金组成的圆顶型的电极，阳极设为铝、阴极设为钢进行接合。表3、4中，按照表3、4所示的电极头条件[前端部、前端曲率半径R、加压力W和(R×W)^1/3/R]、电流模式[焊接工序1和2的焊接电流、焊接时间]进行焊接，制作成异材接合体的十字抗拉试验体。

此时，表3、4的各发明例设铝材侧的电极头的前端直径为φ7mm以上，并施加电极头的加压力，以使前端曲率半径Rmm和加压力WkN的关系为(R×W)^1/3/R＞0.05，且按照具有使15×t₂ ^0.5～30×t₂ ^0.5kA的电流流过100×t₂ ^0.5～1000×t₂ ^0.5msec的工序的电流模式进行点焊。

另外，表5中各例均相同，使表3的N所示的发明例的点焊条件为一定进行焊接，制作成十字抗拉试验体。

在这些各条件下，制作成5个试验体作接合强度评价用、3个试验体作接合界面评价用、3个试验体作腐蚀试验用。本试验中，在钢材、铝材侧使用相同形状的电极头。其中，对界面评价用的试样在点焊后在180℃下进行30分钟的热处理，从而使粘接剂完全硬化。

(界面反应层厚度的测定)

关于界面反应层的厚度测定，将点焊后的试样从焊接部的中央切断，埋入树脂且进行研磨，进行了SEM观察。在层的厚度为1μm以上的情况下利用2000倍的视场进行了计测，不足1μm的情况下利用10000倍的视场进行了计测。另外，在此，所谓界面反应层是指同时含有Fe和Al的化合物层，通过FDX，检测Fe和Al均为1wt％以上的层。即，检测Fe和Al都不到1wt％以上的层为镀敷层或残留粘接剂，没有形成界面反应层。

另外，在本试验中，中心部的界面反应层最厚，越是端部(周缘部)界面反应层越薄，因此，求出超过10μm厚度的界面反应层的直径、0.5μm以上厚度的界面反应层的直径，换算成了面积。测定在3个接合体上进行，测定正交的2方向的熔核直径，并将其平均化。

(接合强度评价)

为了测定点焊接合的强度，在粘接剂硬化前的状态下，对各条件的5个试验试样实施了十字抗拉试验，并对其进行平均化，作为对接合强度的评价。如果接合强度为1.5kN以上或破断方式为铝母材破断，则记为◎，如果接合强度为1.0～1.5kN，则记为○，如果接合强度为0.5～1.0kN，则记为△，如果接合强度不足0.5kN，则记为×。在此，如果接合强度不在1.0～1.5kN(○)以上，则不能作为汽车等的结构材料使用。

(异种金属接触腐蚀制评价)

另外，对在各种条件下接合后的接合体进行碱脱脂，水洗后使用日本涂料公司制的サ一フフアイン5N-10的0.1％水溶液，对表面进行了30秒调节处理。其后，在锌离子1.0g/l、镍离子1.0g/l、锰离子0.8g/l、磷酸离子15.0g/l、硝酸离子15.0g/l、亚硝酸离子0.12g/l、调色剂值2.5pt、全酸度22pt、游离酸度0.3～0.5pt、50℃的浴中，进行了2分钟磷酸锌处理。其后，通过阳离子电涂料(日本涂料公司制パワ一トツプ)进行涂敷，在170℃下烧结25分钟，形成了30μm的皮膜。

其后，进行复合腐蚀试验，对不同金属接触腐蚀防止性进行了评价。在腐蚀试验中，设A：氯水喷雾(35度、5％NaCl)2hr；B：干燥(60℃、20-30％RH)4hr；C：湿度(50℃、95％RH以上)2hr为一个循环，对该试验进行了90个循环。在该试验后，剥离并观察接合部，对耐蚀性(Al的最大腐蚀深度)进行了评价。

耐蚀性测定三个异材接合体的铝材的最大腐蚀深度并进行平均，如果不足0.01mm，则记为◎，如果为0.01～0.02mm则记为○，如果为0.02～0.1mm则记为△，如果0.1mm以上则记为×。如果最大腐蚀不足0.01～0.02mm(○)，则不能作为汽车等的结构材料使用。

(表3、4的结果)

从表3、4可知，在优选的范围进行点焊的发明例I～P的异材接合体能够得到非常高的耐蚀性。这是设于接合面间的溶融镀锌和热硬化型粘接剂的效果。但是，在优选的点焊接合条件范围之外进行点焊的比较例A～H也与发明例相同，在接合面间设有镀锌和热硬化型粘接剂，耐蚀性同样高。

另一方面，有关接合强度，除优选的点焊接合条件范围之外，在电极头的前端直径小的与前端曲率半径的关系方面加压力低的等的比较例A～C中，不能得到高的接合强度。另外，电流条件也不满足本发明范围的比较例D～H的接合强度也低。

比较例A～G除进行焊接工序2的比较例H之外，只通过焊接工序1、不进行焊接工序2来进行点焊。其中，比较例A其电极头的前端直径过小。比较例B、比较例C其与前端曲率半径有关的加压力过低。

另外，比较例D其焊接工序1的焊接电流与铝材的板厚有关而过低。比较例E其焊接工序1的焊接时间与铝材的板厚有关而过短。比较例F其焊接工序1的焊接电流与铝材的板厚有关过高。比较例G其焊接工序1的焊接时间与铝材的板厚有关而过长。比较例H存在流过比焊接工序1显著高的电流的焊接工序2。

即，发明例I～P在该点焊时，通过设铝材侧的电极头的前端直径为φ7mm以上，并施加电极头的加压力，以使前端曲率半径Rmm和加压力WkN的关系为(R×W)^1/3/R＞0.05，且使15×t₂ ^0.5～30×t₂ ^0.5kA的电流流过100×t₂ ^0.5～1000×t₂ ^0.5msec的优选的焊接工序进行点焊。另外，发明例I、K只通过该焊接工序1、不进行焊接工序2地进行点焊接合。因此，各发明例能够控制最合适厚度的界面反应层，从而接合强度高。

这些发明例中，具有上述焊接工序1并且通过流过比该焊接工序1高的电流的焊接工序不存在的电流模式进行点焊的发明例N、O、P，也为后面的焊接工序2使1×t₂ ^0.5～10×t₂ ^0.5kA的电流流过100×t₂ ^0.5～1000×t₂ ^0. ⁵msec的优选条件，接合强度最高。对此，通过流过比该焊接工序1高的电流的焊接工序2存在的电流模式进行点焊的发明例L、M，其接合强度比上述发明例N、O、P低。

(表5的结果)

由表5可知，没有树脂粘接剂的比较例1、10、14，其耐蚀性差。另外，无镀层的比较例2、超出点镀条件(融点)范围的比较例3、4、5，其十字抗拉试验结果差、接合强度低。另外，在该条件下，没有镀敷、有粘接剂的比较例2中，十字抗拉试验结果反而也为差的结果。镀敷厚度过厚的比较例21虽然为纯镀锌层，但十字抗拉试验结果反而也为差的结果。

与之相对，具有树脂粘接剂、点焊条件(融点)为范围内的发明例6～9、11～13、15、18、19、20、22能够控制界面反应层为最合适厚度，从而耐蚀性优良且接合强度高。其中，实施纯镀锌的发明例6～7、11、18、19、20、22其接合强度最高。从该结果可知，通过将镀层控制成本发明的成分、融点、膜厚，由此能够控制界面反应层为最合适厚度，从而能够得到高的接合强度和耐蚀性。另外，尤其在通过纯Zn点焊形成膜厚5～15μm的焊接接头的情况下，能够同时得到非常高的接合强度和耐蚀性。

由以上的实施例的结果可知，通过提高异材接合体强度且能够抑制接触腐蚀性的本发明规定的各要件的临界的意义。

[3]

(异种接合体)

图2通过截面图表示本发明的一实施方式规定的异种接合体。在图2中，13为通过点焊将钢材(钢板)11和铝材(铝合金板)进行接合的异材接合体。15为具有点焊的界面反应层16的熔核，图中在水平方向具有箭头所示的熔核直径。19为熔核周围的晕区结合部。t₁表示钢材的板厚、t₂表示铝材12的板厚，Δt表示进行点焊的接合后的铝材的最小残存板厚。

在此，14为抑制层(腐蚀抑制层)，且为预设于这些被接合的钢材11和铝材12的相互的接合面间、Zn(纯Zn的意思)或Zn合金的金属皮膜和磷酸盐皮膜的层积体。图2没有分别区分Zn或Zn合金皮膜和磷酸盐皮膜而一体表示，表示通过镀敷等将Zn或Zn合金皮膜设于钢材11的接合侧表面，且在其上实施磷酸锌皮膜，从而形成抑制层14(腐蚀抑制层)的方式。

而且，图2表示在点焊后的异种接合体的接合部除去在点焊前预设、为Zn或Zn合金皮膜和磷酸锌皮膜的层积体的抑制层(腐蚀抑制层)14，使钢材11和铝材12直接进行接合的异种接合体的良好的接合方式。而且，图2还表示在异种接合体的接合部之外的界面区域预先形成的这些抑制层(腐蚀抑制层)14一直存在的方式。

(钢材的厚度)

本发明必须是钢材的板厚t₁为0.3～3.0mm的接合体。在钢材的板厚不足0.3mm的情况下，作为上述结构构件或结构材料，不能够确保必要的强度或刚性，这是不合适的。另外，除此之外，由于点焊进行的加压使钢材变形加大，氧化皮膜容易被破坏，因此促进钢材和铝的反应。其结果是，容易形成金属间化合物。

(钢材)

抗拉强度不足400MPa的低强度钢通常多为低合金钢，氧化皮膜由铁氧化物组成，因此Fe和Al扩散容易，容易形成脆的金属间化合物。因此，也优选抗拉强度为400MPa以上，理想是是500MPa以上的钢拉力钢(高强度钢)。

(铝材)

用于本发明的铝材对其合金的种类和形状没有进行特别限定，可根据作为各结构构件的要求特性，适宜选择通用的板材、型材、锻造材、铸造材等。但是，铝材的强度也与上述钢材的情况一样，为了抑制点焊时的加压引起的变形，高的一方理想。这一点上，最好使用铝合金中强度也高、且作为该种结构用构件通用的A5000系、A6000系等。

但是，本发明中使用的这些铝材的板厚t₂为0.5～4.0mm的范围。在铝材的板厚t₂不足0.5mm的情况下，作为结构材料的强度不足，这是不合适的，而且，由于得不到熔核直径，且溶融容易到达铝材料表面而容易形成尘埃，所以不能够得到高的接合强度。另一方面，在铝材的板厚t₂超过4.0mm的情况下，与上述钢材的板厚的情况一样，作为结构构件或结构材料，采用另外的接合方法，因此进行点焊接合的必要性少。所以，没有必要将铝材的板厚t₂加厚超过4.0mm。

(抑制层)

本发明为了得到更高的接合强度，为了抑制异种金属进出腐蚀，且防止接合强度的下降，预先在钢和铝材之间(材料)形成抑制层(腐蚀抑制层)。另外，该抑制层必须不损伤钢和铝材之间的界面反应层的形成面积和分布的控制。

在本发明中，作为具有这样功能的抑制层(腐蚀抑制层)，在这些被接合的钢材和铝材的相互的接合面间预设Zn或Zn合金的金属皮膜和磷酸锌皮膜两层。因此，如后所述，在钢材侧或铝材侧的任一侧的接合面，层积设置金属皮膜和磷酸皮膜。设置(进行层积)顺序也可以任意，但是，先设有金属皮膜一方容易设置磷酸锌皮膜。

(Zn或Al的金属皮膜)

下面，作为抑制层(腐蚀抑制层)之一，首先对Zn(纯Zn)或Zn合金的金属皮膜进行说明。由于本发明在被接合的钢材和铝材的相互接合面间预设有Zn或Zn合金的金属皮膜的状态下进行点焊，所以在钢材或铝材的至少接合面侧的表面预设Zn或Zn合金的金属皮膜。该Zn或Zn合金皮膜具有如下特性：其融点与铝材接近，在点焊时，即使存在磷酸盐皮膜，也不影响钢和铝的金属间化合物即界面反应层形成时间控制、及界面反应层的厚度范围和分布控制。

在使用裸的、或没有Zn或Zn合金皮膜的钢材和铝材的目前的点焊中，当在接合界面存在磷酸盐的皮膜时，点焊自身或界面反应层形成控制困难，不能够得到高的接合强度。

与之相对，作为抑制层在被接合的钢材和铝材的相互接合面间预设有Zn或Zn合金皮膜的情况下，即使作为抑制层还有一个磷酸盐皮膜介于接合面间，点焊自身或界面反应层形成控制也不困难，而能够发挥磷酸盐皮膜的上述功能。这是推测因Zn或Zn合金皮膜的存在(介有)，点焊时的电阻发热量增加，钢材和铝材的界面温度，尤其是钢材的温度显著地高到超过铝的溶融温度的缘故。因该电阻发热量的增加，磷酸盐皮膜被破坏，容易在溶融了的铝材上发生熔析，从而能够电导通钢材和铝材。

换言之，另一个存在的磷酸盐膜与该Zn或Zn合金皮膜共存的情况下，在点焊时，仅点焊部部分被破坏，从而能够由该点焊部电导通钢材和铝材。无论存在于哪一侧，当没有本发明的特定范围的Zn或Zn合金皮膜，而单独将磷酸盐皮膜介于钢材和铝材之间时，如上所述，均影响接合体的界面反应层的形成面积及厚度分布控制。

另外，如上所示，当Zn或Zn合金皮膜的存在(介在)引起点焊时的电阻发热量增加时，铝在与钢的界面的扩散速度显著地加快，铝向钢侧进行扩散，能够迅速确保良好的接合状态。另外，推测在为镀锌钢板的情况下，因融点的差异，镀锌层先行溶融，其结果是，也具有使界面的热分布均匀化的效果。推测通过这些Zn或Zn合金皮膜的复合效果，即使介有磷酸盐皮膜，也不影响点焊性。

为了发挥这些的效果，设Zn或Zn合金皮膜的融点为350～1000℃，优选400～950℃的窄温度范围。另外，更优选设铝材的融点以上900℃以下的更窄的温度范围。纯铝的融点为660℃左右，纯Zn的融点为420℃左右。如上所述，所谓融点与接合的铝材接近，例如是指相对于纯Al的融点660℃，允许具有上述一定大小的幅度的意思。

另外，设Zn或Zn合金皮膜的厚度为3～19μm的膜厚(平均膜厚)，更优选5～15μm的膜厚范围。有关这些Zn或Zn合金皮膜的厚度，将这些皮膜形成后的钢材或铝材的试料切断，埋入树脂并进行研磨，进行金属皮膜的板厚方向的SEM观察。该SEM观察利用2000倍的视场测定三点厚度，金属皮膜的厚度通过对部位不同的五个部位的观察结果平均求出。

在Zn或Zn合金皮膜的厚度过薄或其融点过低的情况下，Zn或Zn合金皮膜在点焊时的接合初期，从接合部溶融排出，不能抑制界面反应层的形成。另外，减少电阻发热量的增加，难于破坏磷酸盐皮膜，难于由点焊部电导通钢材和铝材。

另一方面，为了提高异材接合体的接合强度，需要被接合的钢材和铝材在相互的接合面彼此直接接触，在点焊时，预先介于接合部的Zn或Zn合金皮膜必须从接合部溶融排出。对此，在Zn或Zn合金皮膜的厚度过厚或融点过高的情况下，为了将Zn或Zn合金皮膜从接合部溶融排出，需要大的进热量。当该进热量过大时，铝材的溶融量增加，由于尘埃的发生导致铝材的减少量加大，故作为结构构件不能使用异材接合体。

Zn或Zn合金皮膜可以适宜选择上述融点范围的纯Zn、Zn合金等。金属皮膜在钢材或铝材的至少接合面侧的表面覆盖或形成的方法也适合使用镀敷、涂敷等的通用的公知的方法。另外，向该钢材或铝材表面的覆盖或形成，至少为接合面侧的表面，不用说，为了防蚀，在不是接合面的钢材或铝材表面侧，也可以覆盖或形成Zn或Zn合金皮膜。

但是，当考虑实用性及效率时，优选Zn或Zn合金皮膜在Zn或Zn合金镀敷通用的钢材侧作为镀层覆盖或形成。通常，对钢材实施涂敷后使用，即使在涂敷中损伤，也优先腐蚀Zn或Zn合金，故能够保护钢材。而且，通过减小钢和铝材的电位差，也能够抑制为异种接合体的课题之一的异种金属接触腐蚀。在镀敷有Zn或Zn合金的情况下，确保钢材的腐蚀性，另外，对钢也好、对铝也好，均易于进行镀敷。

以镀敷为前提，发挥上述界面反应层形成抑制功能，为了发挥即使介有磷酸盐皮膜，也能够进行焊接的功能，Zn或Zn合金的镀敷皮膜优选纯Zn。另外，优选的是，即使为Zn合金，在Al-Zn、Zn-Fe等合金中，也以分别为含有80％质量以上的Zn的Zn为主要成分。在对Zn或Zn合金的镀敷皮膜进行合金化的情况下，通过添加合金元素及其含量，由此使之不超出上述溶点范围，且不降低耐蚀性。

特别推荐在这些镀敷皮膜内也含有88％质量以上的Zn的纯Zn、或Zn合金镀敷皮膜。当对钢材表面实施含有88％质量以上的Zn的Zn合金镀敷皮膜时，特别能提高钢材的耐蚀性。另外，该Zn镀敷皮膜容易将融点控制在上述350～1000℃的范围。而且，耐蚀性也高，且也能够抑制异种金属接触腐蚀。从该种异种金属接触腐蚀防止的观点来看，最好为纯Zn镀敷皮膜。

关于镀敷方法，在本发明中没有限制，可使用已有的湿式、干式镀敷。特别是在镀锌方面，推荐电镀或溶融镀敷、在溶融镀敷后进行合金化处理的方法等。

(磷酸盐皮膜)

接着，对作为另一个的抑制层的、磷酸盐皮膜在以下进行说明。如上所述，在磷酸盐皮膜通过通孔，或与本发明的特定范围的Zn或Zn合金皮膜共存的情况下，电阻破坏皮膜，使钢材和铝材电导通，在点焊时能够控制接合体的界面反应层的形成面积及厚度分布。但是，为了在点焊的接合部使钢材和铝材电导通，没有必要将磷酸膜全部从接合部除掉。换言之，如果电导通钢材和铝材，也可以在点焊的接合部残留有磷酸盐皮膜。

另外，如上所述，磷酸盐皮膜具有在点焊后只除去皮膜被破坏的点焊部的部分，在钢材和铝之间大范围或全面介有，且阻断腐蚀环境、抑制不同金属接触腐蚀的功能。

该磷酸盐皮膜不仅具有上述作用效果，而且，从实用性的观点来看还具有选择意义。例如，只要是薄膜，不限于磷酸盐皮膜，即使为磷酸盐以外的皮膜，也通过孔，或由电阻破坏皮膜，似乎也能够使钢材和铝材电导通。但是，为本发明对象的进行点焊的异材接合体，作为面板，在具有代表性的现行的汽车车身制造线上使用(制造)。另外，对钢材或铝材实施的磷酸盐处理也作为该汽车的车身涂敷的基础处理，具有在上述汽车的车身制造线上使用的成效。有关这一点具有如下优点：即使磷酸盐皮膜大范围或全面介于钢材和铝材之间，也不影响加工性或涂敷性等的异材接合体所要求的其他的诸特性，其他的皮膜没有。而且，磷酸盐处理还有以下优点：也包含点焊，能够在上述的汽车的车身制造线等的现行的设备或装置的条件内实施，其他的皮膜没有。而且磷酸盐皮膜(处理)作为上述涂敷的基础处理，能够提高异材接合体的涂膜粘合性等的涂敷性。

(形成磷酸盐皮膜的一侧)

本发明在钢材和铝材的相互的接合面间(人员接合面表面)形成磷酸盐皮膜后，实施点焊接合。为了提高异材接合体的接合强度，优选在钢材侧表面形成磷酸盐皮膜，而且在已设于钢材侧表面的上述Zn或Zn合金皮膜的表面形成磷酸盐皮膜。

但是，铝材与钢材相比，存在磷酸盐处理性低的问题，即使在对异材接合体进行了磷酸盐处理的情况下，在铝材侧也发生该问题。但是，如本发明所示，在异材接合体的至少铝材侧，只要预先实施磷酸盐处理，形成磷酸盐皮膜，则铝材侧也与钢材侧一样，作为涂敷的基础处理也具有能够提高磷酸盐处理性的优点。此时，只要不仅在异材接合体的铝材侧，而且也在钢材侧预先实施磷酸盐处理，形成磷酸盐皮膜，则汽车车身制造线上的作为涂敷的基础处理，也具有能够省略磷酸盐处理的优点。

(磷酸盐皮膜的厚度)

形成的里酸雨皮膜的平均厚度，优选设为0.1～5μm的范围。在该范围内能够良好地发挥上述磷酸盐皮膜的作用。当磷酸盐皮膜的厚度不足0.1μm过薄时，大多发生大的皮膜缺陷，从而不能够充分阻断腐蚀环境，不能够抑制异种金属接触腐蚀等，不能够发挥上述的磷酸盐皮膜的效果。另一方面，没必要将磷酸盐皮膜的厚度加厚超过5μm。而且，当加厚上述磷酸盐皮膜的厚度时，点焊时的电阻过大，尘埃发生太甚，尤其是铝材接合部的板厚减少加大，接合强度反倒下降。另外，难于破坏磷酸盐皮膜，难于由点焊部电导通钢材和铝材。

磷酸盐皮膜的平均厚度在进行磷酸盐处理形成皮膜后，对将从自然干燥后的钢材和铝材选取的试料截面埋入树脂并进行研磨后的试料，在该磷酸盐皮膜截面的板厚方向利用2000倍、或10000倍的视场，通过SEM(扫描型电阻显微镜)观察，由此测定三点厚度，通过对部位不同的五个部位的观察结果平均而求出。

(磷酸盐的种类)

关于磷酸盐的种类，作为汽车用镀锌钢板等的涂敷(涂膜)基础处理，根据皮膜形成(处理)的容易程度等，优选最通用的磷酸锌等、以锌为主要成分的磷酸锌皮膜。为了控制该磷酸锌皮膜的结晶性或配向性等，推荐除锌(Zn)以外，也可以含有Fe、Ni、Mn、Ca等，并根据其目的添加Ni。另外，磷酸锌的皮膜结构既可以是正磷酸锌(ホパイト)，也可以是磷叶石，还可以是这些的混合结构。作为磷酸盐皮膜，除该磷酸锌以外，也可以将这些公知的磷酸盐处理的磷酸钙、磷酸铁、磷酸锰等，单独或混合、复合使用。

(磷酸盐皮膜的形成方法)

作为磷酸盐皮膜的形成方法，可以采用如上述的涂敷基础处理的公知的方法。即，在添加有为锌、钙、铁、锰等的盐的金属或Mg等的磷酸水溶液中，对钢材或铝材进行浸渍处理。调节磷酸水溶液的浓度或温度、浸渍时间等的浸渍条件为达到上述磷酸盐皮膜的平均厚度。

(磷酸盐皮膜的牺牲防蚀作用)

如上所述，磷酸盐皮膜具有阻断腐蚀环境、抑制异种金属接触腐蚀的功能，但由于存在孔，不能够完全阻断水分或氧气等的腐蚀环境。对此，在被接合的钢材和铝材的相互的接合面间，作为抑制层再预设一层Zn或Zn合金皮膜的情况下，减轻通过上述孔而优先对铝合金的腐蚀。因此，通过减小Zn或Zn合金皮膜的电位差的效果，可以抑制异种金属接触腐蚀。

磷酸盐皮膜对异种金属接触腐蚀抑制效果，通过加强在磷酸盐皮膜中含有Mg等的、磷酸盐皮膜自身的牺牲防蚀作用，进一步得到提高。为了加强该磷酸盐皮膜的牺牲防蚀作用，优选在磷酸盐皮膜中含0.01～10％质量的Mg。在皮膜中的Mg含量不足0.01％质量过少的情况下，不能够发挥Mg的效果。另一方面，难于使皮膜中的Mg含量含有超过10％质量。因此，设选择性地在磷酸盐中含有情况的Mg含量为0.01～10％质量。

磷酸盐皮膜中的Mg含量与上述磷酸盐皮膜的厚度测定相同，进行磷酸盐处理形成皮膜后，对将从自然干燥后的钢材和铝材选取的试料截面埋入树脂并进行研磨后的试料，通过荧光X线求出磷酸盐皮膜中的Mg强度，换算成％质量。而且，通过对部位不同五个部位的测定结果平均而求出。

(界面反应层)

本发明设界面接合体界面反应层的厚度为0.5～5μm部分的面积与铝材的板厚t₂的关系为10×t₂ ^0.5mm²以上。该最合适厚度的界面反应层的面积规定与界面反应层越薄(没有)越好这一目前的常识不同，控制在最合适范围，作为指向的方向，不用说也是层积存在的方向。而且，为了提高接合强度，基于大面积形成最合适厚度范围的界面反应层，换言之，大范围存在的这一技术思想。

因此，在该界面反应层的厚度为0.5～5μm部分的面积与铝材的板厚t₂的关系不足10×t₂ ^0.5mm²，更严格地说不足50×t₂ ^0.5mm²的情况下，最合适厚度范围的界面反应层没有形成范围，故接合强度下降。界面反应层的厚度不足0.5μm的部分钢-铝的扩散不充分，接合强度降低。反之，界面反应层的厚度越厚越脆弱，尤其是，界面反应层的厚度超过5μm的部分脆弱，接合强度降低。因此，这样的界面反应层的面积越大，作为接合体整体的接合强度越低。

另外，在使用通常用于电极头的圆顶型的接头的情况下，中心部为最厚的界面反应层，离中心越远，界面反应层的厚度越小。因此，即使该中心部的界面反应层的厚度超过5μm也没关系。该界面反应层的厚度能够通过钢材-铝材接合着的界面的面积的、铝材侧的、2000倍的图像解析或SEM观察测定。

(点焊)

以下，对用于得到异种接合体的点焊方法的各要件进行说明。图3例示用于得到异种接合体的成为前提的焊点的一方式。本发明点焊方法的基本的方式与通常的点焊的方式相同。图3中，11为钢板、12为铝合金板、13为异种接合体、15为熔核、17和18为电极。

本发明点焊方法在通过点焊得到上述板厚t₁的钢材和板厚t₂的铝材的异材接合体时，在这些被接合的钢材和铝材的相互的接合面间预设有Zn或Zn合金皮膜和磷酸盐皮膜的状态下进行点焊。

(加压力)

在这样的点焊中，设铝材12侧的电极头18的前端直径为φ7mm以上，并施加电极头17、18的加压力，以使前端曲率半径Rmm和加压力WkN的关系为(R×W)^1/3/R＞0.05。该加压力也大的一方更能将粘接剂压出，故优选之，但从点焊的能量极限来说，实际上到10kN。

点接触的接触面压与(R×W)^1/3/R大约成正比，接合部的接触面压过小的话，则粘接剂的残存多，影响界面反应层的成长，因此必须是只将粘接剂向外部压出的接触面压。(R×W)^1/3/R为0.05以下的话，则粘接剂作为层残存，界面反应层不成长。

(电极头)

为了在大范围内形成上述最合适范围厚度的界面反应层，特别在铝材侧设前端直径为φ7mm以上，且前端曲率半径R大的圆顶型等的R型形状的接头。另外，也与钢材侧一样，曲率半径R大的一方理想，但从点焊的能力极限来看，实际中R到250mm。

另外，虽然对电极形状没有规定，但电极提高通电初期的电流效率，故优选之。另外，对极性也没有规定，但理想的是在使用直流点焊的情况下，设铝为阳极、钢为阴极。

(电流)

有关点焊时的电流，为了得到较大的熔核面积、和上述最合适界面反应层的所需面积，具有使之与上述铝材的板厚t₂的关系为15×t₂ ^0.5～30×t₂ ^0.5kA的电流流过100×t₂ ^0.5～1000×t₂ ^0.5msec的工序，且必须为比该工序高的电流的工序不存在的电流模式。

该电流范围的工序也可以是多个，这些工序的合计时间为100×t₂ ^0.5～1000×t₂ ^0.5msec的范围，这点很重要。另外，在同种金属接合时，只要进热量相同，也能够得到相近的接合结构。在钢和铝材的接合时，例如，按照超过30×t₂ ^0.5kA且不足100×t₂ ^0.5msec的电流模式、或不足15×t₂ ^0.5kA且超过1000×t₂ ^0.5msec的的电流模式，不能够大范围地得到最合适范围厚度的界面反应层的面积。在该电流条件的前后工序中，也可以增加另外的电流模式，并作为多个阶段的电流模式，但由于界面反应层成长得厚，所以比该工序高的电流的工序中必须不存在。

[实施例]

[表6](铝材的板厚t₂：1mm)

[表7](铝材的板厚t₂：2mm)

在将作为钢材为市场上销售的590MPa级的高拉力钢板、和作为铝材为市场上销售的A6061(6000系)铝合金板层叠后，进行点焊，制作成异材接合体，然后对接合强度、耐蚀性进行了评价。表6、7表示结果。

在上述高理工钢板的接合面侧，预先实施了平均厚度10μm的溶融纯Zn镀敷，而且，在其上实施了平均厚度2μm的含有1.0％质量Mg的磷酸盐皮膜。

表6表示铝板的板厚为1mm的情况，表7表示铝板的板厚为2mm的情况。表6、7中，使钢板的接合面侧的镀敷条件及磷酸盐皮膜条件一定，对点焊的电极条件和电流条件进行各种各样的变化，从而制作成异材接合体。

[表8]

另外，表8也表示使点焊的电极条件及电流条件一定，对钢板或铝合金板的接合面侧的镀敷条件和磷酸盐皮膜条件进行各种各样的变化，制作成钢板和铝板的异材接合体的结果。

(使用的原材料)

作为原材料，分别准备：高拉力钢板，其板厚1mm且为含有0.07％质量C-1.8％质量Mn的组成；A6061铝合金板，其板厚为1mm和2mm。这些钢板、铝合金板均加工成JIS A 3137记载的十字抗拉试验片形状，且进行了点焊。

(Zn或Zn合金皮膜：镀敷皮膜)

在对钢材实施电镀的情况下，都是在利用10％硫酸进行5分钟的酸洗·活性化的前处理后，进行了各种电镀。在Zn镀敷时，在硫酸锌400g/l、硫酸铝30g/l、氯化钠15g/l、硼酸30g/l中加硫酸，在设pH为3的浴中流过20A/dm²的电流，由此实施了10μm纯Zn镀敷。在将其设为Zn-10％Ni合金镀敷的情况下，在纯Zn镀敷浴中添加有硫酸镍、氯化镍的浴中流过10A/dm²的电流，由此实施了10μm的Zn-10％Ni镀敷。另外，作为比较例的纯Ni镀敷，利用瓦特浴流过10A/dm²的电流，由此实施了10μm。

溶融镀敷只对钢材进行，利用各种溶融金属分别实施了10μm的Zn镀敷、Zn-Fe镀敷(Fe量为5、10、12、16％的各质量)。在溶融镀敷Zn时，通过改变湿度、提升的温度，将膜厚调节为1、3、10、15、19、20μm。作为比较例，对钢材也实施了溶融Al-10％Si合金镀敷。

在对铝材实施镀敷的情况下，利用10％硝酸酸洗30秒，在氢化钠500g/l、氧化锌100g/l、氯化第二铁1g/l、碱磷钙锰铁矿10g/l的处理液中进行了30秒锌置换处理或镀敷。另外，在该镀锌浴中添加了硫酸镍、氯化镍的浴中流过10A/dm²的电流，由此实施10μm的Zn-10％Ni镀敷。

有关镀敷皮膜的厚度，如上所述，对将镀敷后自然干燥的试样切断，并埋入树脂并进行研磨，在点焊前的镀敷界面进行了SEM观察。SEM观察利用2000倍的视场测定三点厚度，通过对部位不同的五个部位的观察结果平均而求出。

(磷酸盐皮膜)

磷酸盐皮膜在锌离子1g/l、磷酸离子15g/l、Ni离子2g/l、F离子0.2g/l、Mg离子0～30g/l的各浓度的40℃的水溶液中浸渍处理钢材或铝材而形成。磷酸盐皮膜中的Mg含量通过上述水溶液中的Mg离子量进行调节，磷酸盐皮膜厚度通过在1～300秒之间改变浸渍时间进行调节。

有关磷酸盐皮膜的平均厚度，如上所述，对将磷酸盐处理后自然干燥的试样切断，并埋入树脂并进行研磨的试料，在点焊前的磷酸盐皮膜截面(界面)的板厚方向，利用2000倍的视场，通过SEM观察测定三点厚度，通过对部位不同的五个部位的观察结果平均而求出。

有关磷酸盐皮膜中的Mg含量，通过荧光X线分析上述磷酸盐皮膜的平均厚度测定用的研磨试料，求出磷酸盐皮膜中的Mg强度，换算成％质量。而且，通过部位不同的五个部位的观察结果平均求出。

(点焊)

点焊使用直流电阻焊接试验机，且使用Cu-Cr合金组成的圆顶型的电极，阳极设为铝、阴极设为钢进行接合。表6、7中，按照表6、7所示的电极头条件[前端部、前端曲率半径R、加压力W和(R×W)^1/3/R]、电流模式[焊接工序1和2的焊接电流、焊接时间]进行焊接，制作成异材接合体的十字抗拉试验体。

此时，表6、7的各发明例设铝材侧的电极头的前端直径为φ7mm以上，并施加电极头的加压力，以使前端曲率半径Rmm和加压力WkN的关系成为(R×W)^1/3/R，且按照具有使15×t₂ ^0.5～30×t₂ ^0.5kA的电流流过100×t₂ ^0.5～1000×t₂ ^0.5msec的工序的电流模式进行点焊。在本试验中，电极头在钢侧、铝材侧使用相同形状的电极头。

另外，表8中各例均相同，使表6的N所示的发明例的点焊条件一定进行焊接，制作成十字抗拉试验体。

在这些各条件下，制作成10个试验体作接合强度评价用、3个试验体作接合界面评价用。

(测定界面反应层的厚度)

关于界面反应层的厚度测定，将点焊后的试样在焊接部的中央切断，埋入树脂且进行研磨，进行了SEM观察。在层的厚度为1μm以上的情况下，利用2000倍的视场进行计测，在不足1μm的情况下，利用10000倍的视场进行计测。另外，在此，所谓界面反应层是指同时含有Fe和Al的化合物层，通过FDX，检测Fe和Al均为1wt％以上的层。即，检测Fe和Al均不为1wt％以上的层为镀敷层或残留粘接剂，没有形成界面反应层。

另外，在本试验中，中心部的界面反应层最厚，越端部(周缘部)界面反应层越薄，因此，求出超过10μm厚度的界面反应层的直径、0.5μm以上厚度的界面反应层的直径，换算成面积。测定对3个接合体上进行，测定正交的两个方向的熔核直径，并对其进行平均化。

(异种金属接触腐蚀制评价)

另外，对在各种条件下接合成的各异材接合体进行涂敷后，进行了异种金属接触腐蚀评价试验。异材接合体在对选取的试验片进行碱脱脂、水洗后，使用日本涂料公司制的サ一フフアイン5N-10的0.1％水溶液，进行30秒表面调节处理。其后，在锌离子1.0g/l、镍离子1.0g/l、锰离子0.8g/l、磷酸离子15.0g/l、硝酸离子6.0g/l、亚硝酸离子0.12g/l、调色剂值2.5pt、全酸度22pt、游离酸度0.3～0.5pt、50℃的浴中，进行2分钟磷酸锌处理。其后，通过阳离子电涂料(日本涂料公司制パワ一トツプ)进行涂敷，170℃烧结25分钟，形成30μm的皮膜。

其后，对这些涂敷异材接合体试验片进行复合腐蚀试验，且对不同金属接触腐蚀防止性进行了评价。在腐蚀试验中，设A：氯水喷雾(35度、5％NaCl)2hr、B：干燥(60℃、20-30％RH)4hr、C：湿度(50℃、95％RH以上)2hr为一个循环，对该试验进行了规定循环的数量。5个涂敷异材接合体试验片为45个循环，另5个涂敷异材接合体试验片为90个循环。

(接合强度评价)

有关涂敷异材接合体试验片的接合强度的评价如下所示，为了测定上述复合腐蚀试验后的点焊的强度，分别对上述45个循环和90个循环的复合腐蚀试验后的各5个试验试样实施了十字抗拉试验，将其进行了平均。

十字抗拉试验的结果是，如果接合强度为1.5kN以上或破断方式为铝母材破断，则记为◎，如果接合强度为0.8～1.0kN则记为○，如果接合强度为0.5～0.8kN则记为△，如果接合强度不足0.5kN则记为×。在此，如果上述腐蚀试验后飞接合强度不在0.8kN(○)以上，则不能作为汽车等的结构材料使用。

(表6、7的结果)

从表6、7可知，在优选的范围进行点焊的发明例I～P的异材接合体耐蚀性非常高、上述复合腐蚀试验后的点焊接合的强度高。这是设于接合面间的溶融镀锌和磷酸盐皮膜的效果。

与此相对，超出优选的范围进行点焊接合的比较例A～H中，由于在原来点焊时的接合强度低，所以上述复合腐蚀试验后的接合强度也低。在比较例A～C中，电极头的前端直径小，与前端曲率半径有关的加压力低等，超出了优选的点焊接合条件范围。另外，比较例D～H的电流条件也不满足本发明的范围。

比较例A～G除进行焊接工序2的比较例H外，其余只通过焊接工序1、不进行焊接工序2地进行点焊接合。其中，比较例A的电极头的前端直径过小。比较例B、比较例C的与前端曲率半径有关的加压力过低。

另外，比较例D其焊接工序1的焊接电流与铝材的板厚有关而过低。比较例E其焊接工序1的焊接时间与铝材的板厚有关而过短。比较例F其焊接工序1的焊接电流与铝材的板厚有关而过高。比较例G其焊接工序1的焊接时间与铝材的板厚有关而过长。比较例H存在流过比焊接工序1显著高的电流的焊接工序2。

即，发明例I～P在点焊时，通过设铝材侧的电极头的前端直径为φ7mm以上，并施加电极头的加压力，以使前端曲率半径Rmm和加压力WkN的关系为(R×W)^1/3/R＞0.05，且使15×t₂ ^0.5～30×t₂ ^0.5kA的电流流过100×t₂ ^0.5～1000×t₂ ^0.5msec的优选的焊接工序进行点焊。另外，发明例I、K只通过该焊接工序1、不进行焊接工序2地进行点焊接合。因此，各发明例能够控制最合适厚度的界面反应层，从而接合强度高。

这些发明例中，具有上述焊接工序1，且通过流过比该焊接工序1高的电流的焊接工序不存在的电流模式进行点焊的发明例N、O、P，也有时为后面的焊接工序2使1×t₂ ^0.5～10×t₂ ^0.5kA的电流流过100×t₂ ^0.5～1000×t₂ ^0.5msec的优选条件，接合强度最高。

对此，通过流过比该焊接工序1高的电流的焊接工序2存在的电流模式进行点焊的发明例L、M，其接合强度比上述发明例N、O、P低。

(表8的结果)

由表8可知，没有镀敷的比较例1、2，没有磷酸盐皮膜的比较例1、8、12虽然在点焊时形成最合适厚度的界面反应层，但是由于耐蚀性差，所以上述复合腐蚀试验后的接合强度低。

金属皮膜条件(种类和融点)超出范围之外的比较例3、4、14几乎形不成最合适厚度的界面反应层。因此，本来在点焊时的接合强度低，故上述复合腐蚀试验后的接合强度也低。

Zn或Zn合金皮膜没有的Al-10％Si合金镀敷的比较例7中，虽然形成有适当厚度的界面反应层，但是由于耐蚀性差，所以上述复合腐蚀试验后的接合强度都低。

另外，即使有Zn或Zn合金皮膜，镀敷层过薄的比较例15、过厚的比较例19虽然为纯镀锌，但也形不成最合适厚度的界面反应层。因此本来在点焊时的接合强度低，故上述复合腐蚀试验后的接合强度也低。

另外，即使有Zn合金皮膜，磷酸盐皮膜过薄的比较例20虽然在点焊时形成最合适厚度的界面反应层，但是由于耐蚀性差，所以上述复合腐蚀试验后的接合强度低。反之，磷酸盐皮膜过厚的比较例23也形不成最合适厚度的界面反应层。因此本来在点焊时的接合强度低，故上述复合腐蚀试验后的接合强度也低。

与之相对，可知具有磷酸盐皮膜、镀敷条件(融点、成分)为范围内的发明例5、6、9～11、13、16～18、21、22、24～27能够控制最合适厚度的界面反应层，而且耐蚀性非常高，故上述复合腐蚀试验后的接合强度高。这是设于接合面间的溶融镀锌和磷酸盐皮膜的效果。

其中，可知实施纯镀锌的发明例中的5、6、9、17、21、24～27能够将最合适厚度的界面反应层的面积控制为高达50×t₂ ^0.5mm²以上。而且，可知纯镀锌的膜厚为5～15μm、且磷酸盐皮膜的Mg含量0.1％质量以上、膜厚1μm以上的发明例5、6、9、17、22、26、27耐蚀性也非常地高，故上述复合腐蚀试验后的点焊接合的强度高。从该结果可知，通过将镀敷控制成本发明的成分、融点、膜厚，能够控制最合适厚度的界面反应层，从而得到高的接合强度和耐蚀性。

由以上的实施例的结果可知，通过提高异材接合体的接合强度且能够抑制接触腐蚀和由此造成的接合强度的下降的本发明规定的各要件的临界的意义。

[4]

(异材接合体)

图4通过截面图表示本发明的一实施方式规定的异材接合体(接合部)。在图4中，23为通过点焊将镀锌钢材(镀锌钢板)21和铝材(铝合金板)22进行接合的异材接合体。24为钢材21表面的镀锌皮膜或氧化皮膜。

接合部中央的25为具有点焊的接合界面(界面反应层)26的熔核，且在图中水平方向具有箭头所示的熔核直径。另外，该熔核25在S所表示的铝材侧的接合面具有平面方向(图的左右方向)所占的面积(以下，简称为熔核面积S)。

t₁表示镀锌钢材21的板厚、t₂表示铝材22的板厚，Δt表示进行点焊接合后的铝材的最小残存板厚。29为熔核周围的晕区结合部。

该图4表示确保熔核直径，同时抑制尘埃的发生、保持铝材的最小残存板厚，而且将钢材的溶融抑制到最小限的接合状态，本发明的接合体也为如该图的接合状态。

以下，对本发明的各要件的限定理由及其作用进行说明。

(镀锌钢板的板厚)

在本发明中，接合的镀锌钢材的板厚t₁必须根据铝材侧的板厚从0.3～3.0mm的范围选择比较厚的板厚。简单加厚钢板的板厚，或将钢材彼此直接层叠等加厚钢材21侧的板厚，由此，尽管不增加点焊条件的电流值或通电时间，也增大钢材的电阻发热引起的进热。而且，熔核的半径方向的进热分布也发生变化，通过这些的复合效果，能够防止铝材22的残存板厚Δt的减少，同时也容易引起熔核端部侧的温度增大。因此，与熔核25接触的接合界面部(晕区结合)29的镀锌引起的Zn层30的溶融排出能够有效地进行。其结果是，抑制镀锌引起生成的特有的脆Zn-Fe系化合物层。而且残存Zn层30的比例也下降。所以，钢材21和铝材22的直接接合区域增大，接合强度提高。

另外，在钢材的板厚t₁不足0.3mm的情况下，作为上述结构构件或结构材料，不能够确保必要的强度或刚性，这是不合适的。另外，除此之外，由于点焊进行的加压使钢材变形加大，氧化皮膜容易被破坏，因此促进钢材和铝的反应。其结果是，容易形成金属间化合物。另一方面，在板厚超过3.0mm的情况下，作为上述结构构件或结构材料，采用另外的接合方法，因此进行点焊接合的必要性少。所以，没有必要将钢材的板厚t₁加厚超过3.0mm。

(钢材和铝材的板厚比)

在此，为了进一步提高接合强度，优选图4的钢材21和铝材22的板厚比为t₁/t₂为1以上。通过加厚钢材21侧的板厚，尽管不能增加点焊条件的进热量，但钢材的电阻发热引起的进热量增加。而且，熔核的半径方向的进热分布也发生变化，如上所述，通过这些的复合效果，钢材21和铝材22的直接接合区域增大，由此，保证为本发明优选条件的与熔核25接触的接合界面部的Zn层30的合计面积S₄为熔核25的面积S的30％以下。其结果是，能够提高接合强度。

对此，图4的钢材21和铝材22的板厚比t₁/t₂不足1的情况下，为了降低残存Zn层30的比例，增大钢材21和铝材22的直接接合区域，需要增加点焊条件的进热量。由此，即使能够降低残存Zn层30的比例，也不能够防止铝材残存板厚Δt的减少。其结果是，铝材残存板厚Δt显著减少，随之，接合强度下降。

关于这一点，异材接合部的铝材侧的最小残存板厚Δt优选为原来铝材板厚t₂的50％以上。

(镀锌钢材)

在本发明中，以镀锌层的平均厚度为3～19μm的两面、或单面的镀锌钢材为接合体的对象。另外，在为单面镀锌钢材的情况下，也可以部分切去在点焊的接合侧没有进行镀锌的面。在本发明中，不将镀锌层厚度比其薄或没有镀锌层的钢材作为对象。

(镀锌层)

另外，无论溶融镀敷、镀敷，钢材的镀锌层自身既可以是镀锌，也可以是与铁的合金镀敷。其中，设镀锌层的平均厚度为3～19μm。镀锌层的平均厚度不足3μm的话，不能发挥镀锌层自身的防腐等的效果，与裸的钢材没有大的区别，没有意义。另外，在镀锌层的平均厚度超过19μm的情况下，不能抑制源于镀锌而生成的脆Zn-Fe系化合物层或Zn层的生成，难于将这些面积控制在本发明规定范围内。其结果是，接合强度弱。

(钢材的抗拉强度)

本发明对使用的钢材的形状或材料没有特别限定，可使用结构构件中通用的、或根据结构构件用途选择的钢板、钢型材、钢管等的适宜的形状、材料。其中，在结构构件使用中要求高强度钢材的情况下，优选钢材的抗拉强度为400MPa以上的高拉力钢材。

通常，低强度钢中低合金钢多，氧化皮膜大致为铁氧化物，故Fe和Al的扩散容易，容易形成脆的金属间化合物。因此，也优选抗拉强度400MPa以上，理想的是500MPa以上。

本发明对钢材的成分没有限定，但为了得到上述钢材的强度，优选高拉力钢(高强度钢)。另外，为了提高淬火性，进行析出硬化，也能够应用钢的成分除C外，还选择地含有Cr、Mo、Nb、V、Ti等的钢。Cr、Mo、Nb提高淬火性，提高强度，V、Ti通过析出硬化提高强度。但是，大量添加这些元素降低焊接部轴部的韧性，且容易发生熔核开裂。

所以，作为钢的成分，优选基本上在质量上含有C：0.05～0.5％、Mn：0.1～2.5％、Si：0.001～1.5％，另外，根据需要还选择性地含有Cr：0～1％、Mo：0～0.4％、Nb：0～0.1％、V：0～0.1％、Ti：0～0.1％的一种或两种以上。而且，这些钢材的残部组成优选Fe及不可避免的杂质组成。

(铝材)

用于本发明的铝材对其合金的种类和形状没有进行特别限定，根据作为各结构构件的要求特性，可适宜选择通用的板材、型材、锻造材、铸造材等。但是，铝材的强度也与上述钢材的情况一样，为了抑制点焊时的加压引起的变形，理想的是高强度的铝材。这一点上，最好使用铝合金中强度也高、且作为该种结构用构件通用的A5000系、A6000系等。

(界面反应层的化合物)

在以以上的钢材和铝材的异材接合体为前提的基础上，本发明对点焊后的异材接合体(图4的接合界面26)的金属间化合物进行规定。

图5、6、7分别表示本发明规定的金属间化合物在异材接合体部的熔核的接合界面的截面。图5是示意性表示图6的接合界面26的5000倍的SEM照片。另外，图7是同一接合界面26的5000倍的TEM照片。图6、7是后述的实施例的发明例8。

如这些图分别表示的所示，在接合界面26上分别在钢材侧具有层状的Al₅Fe₂系化合物层、在铝材侧具有楔子状(或棒状或针状)的Al₃Fe系化合物层。

(本发明的化合物层规定)

当基于图4、5进行说明时，本发明的化合物层的规定要旨是，在具有上述镀锌层或板厚等的前提条件的异材接合体23的接合界面26上，首先分别在钢材21侧具有(生成)Al₅Fe₂系化合物层、在铝材22侧具有Al₃Fe系化合物层。

(化合物层的厚度)

在图5中，这些接合界面的两层化合物层的熔核深度方向(接合界面截面方向、图的上下方向)的合计的平均厚度l为钢材21侧的Al₅Fe₂系化合物层的各测定点的熔核深度方向的平均厚度l₂和铝材22侧的Al₃Fe系化合物层的各测定点的熔核深度方向的平均厚度l₁的合计。

(化合物层部分的面积规定-平面方向)

在此，首先参照图4，对本发明的平面方向的熔核面积和在接合界面具有一定厚度的化合物层部分的面积规定进行说明。如图4所示，将钢材21侧的Al₅Fe₂系化合物层和铝材22侧的Al₃Fe系化合物层的平均厚度(l₁+l₂)为0.5～10μm的化合物层部分的、铝材22侧的接合界面的平面方向所占的合计面积规定为S₁(mm²)。如后述的图9、10所示，当设熔核25在铝材22侧的接合界面的平面方向所占的熔核面积为S(mm²)时，求出具有该一定的接合界面化合物层部分的、在铝材22侧的接合界面的平面方向所占的合计面积S₁相对于熔核面积S的面积比例。在本发明中，规定该合计面积S₁占熔核面积S的50％以上的比例。

(化合物层部分的面积规定-截面方向)

另外，参照图5、7，特别对本发明的Zn-Fe系化合物层的截面方向的面积规定进行说明。图5、7部分地表示通过5000倍的SEM观察的上述Al₅Fe₂系化合物层和Al₃Fe系化合物层的合计平均厚度为0.5～10μm的接合界面部分的截面观察结果。

在此，设在这些上述Al₅Fe₂系化合物层和Al₃Fe系化合物层的两层中分别含有(生成)、在Zn-Fe系化合物层的截面方向(图的上下方向)所占的合计面积为S₃(μm²)。另外，设该两层的合计的平均厚度为0.5～10μm的化合物层部分的截面方向所占的面积为S₂(μm²)。在本发明中，规定该Zn-Fe系化合物层的合计面积S₃为在这些三层的化合物层的特定厚度部分的截面方向所占的面积S₂+S₃的10％以下的比例。

(Zn层)

接着，当说明Zn层镀敷时，Zn层为钢材表面的镀锌层的残存部分。因此，如图4所示，在Zn层残存的情况下，其存在于熔核端部(周缘部)的接合界面26。该Zn层为与存在于该周缘部的比较厚的镀锌层相同的厚度或比其薄的厚度。当该Zn层残存于接合界面26(残存时)时，该部分表示钢材21和铝材22不直接接合的意思。因此，规定与熔核接触的接合界面26的Zn层30的平面方向所占的合计面积S₄(mm²)为上述熔核的平面方向所占的面积S(mm²)的30％以下。Zn层30的平面方向所占的合计面积S₄与后述的熔核面积S等一样，为在铝材22侧的接合界面的平面方向所占的面积。

(Al₃Fe系化合物层)

在本发明中，为了提高接合强度，优选设图5的铝材22侧的Al₃Fe系化合物层的熔核中心部的熔核深度方向的平均厚度t₁为0.5～10μm的范围。

如图5、6、7所示，形成于铝材22侧的金属间化合物Al₃Fe形成为楔状的形状。在中央部(熔核中心部)，各自的化合物粒的尺寸(或楔状、针状化合物粒的长度)大，厚度(粒、针的规格和分布)随着朝向熔核的端部(图5、6、7的左右方向)，慢慢减小。

这样的Al₃Fe系化合物层也包含上述形状的效果，具有楔(固定)效果，且提高铝材22和Al₃Fe系化合物层的粘合性，提高接合强度。该效果，如果Al₃Fe系化合物层过薄的话，不能发挥。尤其是l₁不足0.20μm的情况下，上述楔效果不充分，与Al₅Fe₂系化合物层的粘合性差，容易发生层间的破断，且有可能在平滑的界面破断。因此，优选设铝材22侧的Al₃Fe系化合物层的熔核中心部的熔核深度方向的平均厚度l₁为0.20μm以上。

另一方面，当Al₃Fe系化合物层过于成长过厚形成层时，各自的化合物粒反而成为破坏的起点。尤其是在l₁超过了10μm的情况下，该倾向显著地。因此，优选Al₃Fe系化合物层的熔核中心部的熔核深度方向的平均厚度l₁的上限为10μm以下。

(Al₅Fe₂系化合物层)

在本发明中，为了进一步提高接合强度，优选为钢材21侧的金属间化合物Al₅Fe₂的、Al₅Fe₂系化合物层的、熔核深度方向的平均厚度l₂也为0.20～5μm的范围。该Al₅Fe₂系化合物层也随着朝向熔核的端部(图5、6、7的左右方向)，其厚度(粒、针的规格和分布)逐渐减小。该Al₅Fe₂系化合物层的平均厚度l₂与该范围比过薄或过厚，都有可能降低接合强度，其原因与上述铝材22侧的Al₃Fe系化合物层的情况相同。

(两化合物层的面积)

在图4中，以上说明的Al₃Fe系化合物层的熔核深度方向的平均厚度l₁与Al₅Fe₂系化合物层的熔核深度方向的平均厚度l₂的合计平均厚度为熔核深度方向的该两层的合计的平均厚度。

如图9所示，本发明为了提高接合强度，加大该合计平均厚度为0.5～10μm的部分的上述面积S₁(铝材22侧的接合界面的平面方向所占的面积S₁)。即，规定S₁为熔核面积S(图4记载的铝材22侧的接合界面的平面方向所占的面积S)的50％以上。

即，Al₃Fe系化合物层和Al₅Fe₂系化合物层的特定厚度部分的接合部界面的平面方向的面积S₁越大接合强度越高。如图10所示，在该面积S₁小、且不足熔核面积S的50％时，在为相同强度的情况下，熔核面积S越大，接合部的破断载荷(接合强度)下降的可能性越高。另一方面，在熔核面积S小的情况下，接合部同样容易以更低的载荷破断。

如图9所示，在Al₃Fe系化合物层和Al₅Fe₂系化合物层的面积S₁大的情况下，接合力高的接合部(接合界面)面积充分大，因此能够承受更大的破断负荷。其结果是，接合界面与铝基材相比，破断负荷很高，因此，界面不破断而铝材侧破断。

从接合强度的观点来看，对上述最合适厚度的界面反应层的面积有规定，将铝材侧的化合物层和钢材侧的化合物层控制在最合适范围。因此，作为本发明指向的方向，与作为越薄越好的目前的常识不同，不用说，为层积存在的方向。而且，为了提高接合强度，基于大面积形成最合适厚度范围的界面反应层，换言之，存在大范围这一技术思想。

(Zn-Fe系化合物)

另一方面，在本发明中，作为化合物或化合物层为杂质，为了不影响接合强度，限制金属间化合物即Zn-Fe系化合物。具体地说，限制在这些Al₃Fe系化合物层和Al₅Fe₂系化合物层的两层中分别含有(生成)的Zn-Fe系化合物。

如图5所示，设在Al₅Fe₂系化合物层和Al₃Fe系化合物层的两层中分别含有(生成)的Zn-Fe系化合物层在截面方向(图的上下方向)所占的合计面积为S₃。另外，设该两层的合计的平均厚度为0.5～10μm的化合物层部分在截面方向所占的面积为S₂。在本发明中，规定该Zn-Fe系化合物层的合计面积S₃为上述两层的化合物层的特定厚度部分在截面方向所占的面积S₂的10％以下的比例。

在脆的Zn-Fe系化合物层的合计面积S₃超过了上述面积S₂和该S₃的合计S₂+S₃的10％的情况下，接合部的接合强度显著地下降。另外，Zn-Fe系化合物也可以说成Fe-Zn系化合物。

(Zn层的面积)

另外，在本发明中，作为优选的条件如上所述，规定与熔核接触的接合界面26的Zn层30的平面方向所占的合计面积S₄为上述熔核的平面方向所占面积S的30％以下。

如上所述，Zn层为钢材表面的镀锌层的残存部分，如图4所示，在Zn层残存于熔核端部(周缘部)的接合界面26的情况下，就意味着该部分与钢材21和铝材22不直接接合。在该脆的Zn层的合计面积S₄超过了上述观察的平面方向的熔核面积S的30％的情况下，接合部的接和强度显著地下降的可能性高。

有关与熔核相接的接合界面26的Zn层30的平面方向所占的合计面积S₄的测定，如图4和9所示，根据通过200倍的光学显微镜在Zn层30存在的各部位的截面方向的观察结果，可假设为Zn层30在与熔核相接的接合界面26在熔核的圆周方向对称存在而进行测定。

(接合强度和破断方式)

本发明在接合强度高的情况下，接合界面不破断，接合部塞状破断(在Al₃Fe系化合物层存在的范围的外侧，铝材在内部的板厚方向破断)。换言之，这样的接合部的破断方式表示本发明的接合强度的高度。

另一方面，如目前所示，在接合强度低的情况下，在接合界面破断，在Al₅Fe₂系化合物层和Al₃Fe系化合物层之间或任一化合物层内部破断。换言之，这样的接合部的破断方式表示接合强度的低度。

(金属间化合物的特定方法)

本发明的Al₅Fe₂系化合物层和Al₃Fe系化合物层的特定实施通过HAADF-STEM图像(5000倍～10000倍)对接合部的截面进行EDX(Energy Dispersive X-ray spectroscopr)点分析的半定量分析同定。换言之，也可以说利用以下说明的HAADF-STEM法，只要不测定接合部界面，就难以对本发明规定的金属间化合物进行识别、或对金属间化合物层的厚度和面积进行正确的测定。

这些金属间化合物彼此的区别(识别)，在上述半定量分析中，测定接合部界面的多数的(尽可能多的)测定点的组成，通过以Fe、Al、Zn(at％)为百分率时的组成进行。即，如表10所示，设“Al₅Fe₂系化合物”的组成为Fe量：18.0～24.0at％、Al量：74.5～81.0at％的范围。而且，Zn-Fe系化合物的组成具有代表性的为Fe₃Zn₇的组成，为Fe量：31.0～40.0at％、Zn量：60.0～69.0at％的范围。

在此，上述各界面反应层的组成的判断(识别)基准如下所示。即，“Al₅Fe₂系化合物”或“Al₃Fe系化合物”成为通过EDX点分析检测Fe和Al均为10％质量以上的层。换言之，Fe和Al均不足10％质量的层在本发明中不作为特定的界面反应层。

另外，Zn-Fe系化合物同样通过EDX点分析，成为检测出Fe：27.7％质量以上、且Zn：72.3％质量以下的层。虽然检测出Zn，但没有检测出Fe为27.7％质量的层判别为原来存在的Zn镀敷层或Zn层30，没有形成界面反应层。

Zn-Fe系化合物的组成为只是具有代表性的Fe₃Zn₇[Fe27.7～36.3％质量(Fe31.0～40.0at％)]的组成，有别于含于Zn镀敷层的其他的相。所谓其他的相是指ζ相[FeZn13：Fe5.8～6.2％质量(Fe6.7～7.2at％)]、δ1相[FeZn₇：Fe7.3～11.3％质量(Fe8.5～13.0at％)]、Γ1相[Fe₅Zn₂₁：Fe16.2～20.8％质量(Fe18.5～23.5at％)]、Γ相[Fe₃Zn₁₀：Fe21.2～27.7％质量(Fe24～31.0at％)](参照有关Zn镀层的组成的出展：社团法人日本铁钢协会编集、第138、139回西山纪念讲座“表面处理技术的进步和今后的动向”P.15(平成3年5月1日发行))。

另外，作为界面反应层的相，认可有Al₅Fe₂、Al₃Fe、Fe₃Zn₇，其组成具有未必由化学两论组成，而具有一定大小的组成宽度。对此，根据TEM的电子线衍射的结晶结构同定相，并对各自的相通过EDX进行了Fe、Al、Si、Mn、Zn元素的测定。其结果是，判明了实际上Al₅Fe₂、Al₃Fe的在Fe比化学两论组成的比例少的一侧、Fe₃Zn₇的在Fe比化学两论组成的比例多的一侧，相的组成有差异。基于这些的结果，判定Fe、Al、Zn的比例满足表10所示的范围的相为各自的反应层的相。

另外，上述HAADF-STEM法(High Angle Annular Dark Field-Scanning Transmission Electron Microscope)为通过圆环状检测器集合在高角侧散乱的弹性散乱电子得到图像信号的方法。HAADF-STEM图像的特征在于，几乎不受衍射对比度的影响，对比度大致与原子序号(Z)乘2倍成正比，得到的图像为具有原来组成信息的二维的原图像。由于也能够灵敏度好地检测微量元素，所以对接合界面的微细结构解析有效。

更具体地说，对在接合体的熔核中央部切断，埋入树脂并进行镜面研磨以能够观察截面的接合体，通过SEM概略测定界面反应层的各化合物层的平均厚度。其后，利用日立制作所制集束离子射线加工装置(FB-2000A)对比认定为熔核中心部及Al₅Fe₂系化合物的层的存在境界更内侧的部分、认定为Al₃Fe系化合物的层的存在境界的内外的部分、认定为各化合物的层的深度方向的长度超过上限的部位的内外的部分实施FIB加工，直到可进行TEM的厚度，由此削薄试料，作为观察·分析用试料提供。

而且，利用具备HAADF的JEOL制电场放射型透过电子显微镜(JEM-2010F)，通过加速电压200kV，以视场100μm的范围(5000倍～10000倍)进行观察，并对各粒、不同相全部进行EDX点分析，对Al₃Fe系化合物层及Al₅Fe₂系化合物层进行同定。

图4的Al₃Fe系化合物层的深度方向的厚度(长度)l₂通过得到的视场100μm的HAADF-STEM图像，测定并平均全部同定为Al₃Fe系化合物的粒·针的深度方向的长度。

图5的Al₅Fe₂系化合物层的深度方向的厚度(长度)l₂通过同一图像，测定并平均五点厚度。对全部观察·分析用试料实施了以上的测定。

(金属间化合物平面方向面积的测定方法)

通过这些的测定，求出Al₅Fe₂系化合物层和Al₃Fe系化合物层的两层熔核深度方向的合计平均厚度为0.5～10μm部分的铝材侧的接合界面的平面方向所占的合计面积S₁。另外，同样也求出在铝材侧的接合界面的平面方向所占的熔核面积S。即，如图9、10所示，假定为这些层在熔核圆周方向上对称，并从截面的半径方向的存在位置假定为同心圆并计算出平面方向上的面积。另外，也同样为计算Zn层30的平面方向的合计面积S₄的方法。即如上述图4所示，在Zn层30存在的情况下，其沿熔核的圆周(周缘)存在。因此，在确认Zn层30存在的情况下，假定Zn层30沿熔核圆周方向对称，并从截面的半径方向的存在位置假定为同心圆并计算出平面方向上的面积。

(金属间化合物截面方向面积的测定方法)

这样，通过EDX点分析进行同定、测定出的Al₃Fe系化合物或Al₅Fe₂系化合物的两层熔核深度方向的合计平均厚度为0.5～10μm部分的截面方向的合计面积S₂、分别含于上述两层中的Zn-Fe系化合物层的截面方向的合计面积S₃等的测定，通过对进行同定后的接合界面的部位进行上述SEM观察、2000倍～10000倍(平均厚度为1μm以上时用2000倍、平均厚度不足1μm时用2000倍)的倍率的SEM观察而求出。具体地说，在半径方向上距熔核半径中心部500μm的各位置，以视场宽度100μm测定各反应层的截面方向的面积，且将该计测沿熔核半径方向进行到反应层存在的位置，通过将这些合计求出。

另外，同样，也可以进行2000倍～10000倍的倍率的TEM观察验证这些结果。例如，图6所示的接合界面的5000倍的SEM照片、图7所示的相同接合界面的5000倍的TEM照片中虚线所示的部分为接合界面，该接合界面的TEM照片一方很容易目视判别。

(熔核的大小)

图4的点焊部的熔核25的铝材侧的接合界面的平均直径t为了确保接合强度优选7mm以上。换言之，优选选定点焊条件以使熔核25的平均直径为7mm以上。

在熔核25的平均直径不足7mm的情况下，熔核面积过小，接合强度不充分的可能性高。另一方面，熔核25的平均直径优选为12mm以下。当熔核25的平均直径超过12mm时，得到接合强度充分，但容易发生尘埃，铝材的减少量多，因此接合强度反而下降。

目前，在对同种类金属材料进行点焊时，相对于金属材料的厚度，设点焊部的熔核25的面积为20×t₂ ^0.5mm²大小，这样的强度，不论从加工性方面看、还是从经济性方面看都为最合适。

但是，在本发明中，有关异种金属材料彼此的接合，设熔核面积比上述同种类金属材料大。点焊接合成点焊部的熔核3的平均直径为7mm以上，由此，得到充分的接合强度，而且加工性、经济性也优良。

(熔核面积的测定)

本发明的熔核25在铝材22侧的接合界面的平面方向所占的面积S、及熔核25的截面方向所占的面积S₅、熔核平均直径(在铝材22侧的接合界面的平面方向所占的直径)的测定，例如可以通过200倍的光学显微镜观察进行测定。即，对多个试样图像解析并测定在接合界面剥离或切断而分割开的铝材侧的熔核，求其平均。此时，观察面通过以熔核中心为中心的截面进行。在熔核形状大致圆形状的情况下，也可以切断接合部，利用光学显微镜由截面进行观察，且通过多个试样测定形成的熔核在铝材侧接合界面的直径，求其平均。此时，测定至少正交的两个方向的熔核直径。

(铝材的减少量)

确保接合强度的意思，理想的是尽可能地减少通过点焊接合后的铝材的减少量。作为该目标，理想的是最小残存板厚Δt为最初厚度t₂的50％以上。更理想的是最小残存板厚Δt为最初厚度t₂的90％以上。该铝材的最小残存板厚Δt可通过200倍的光学显微镜从接合界面进行观察，测定板厚减少长度，取与原来的板厚之差而求出。

(点焊)

图11例示作为用于得到异种接合体的前提的点焊的一方式。本发明点焊方法的基本的方式与通常的点焊的方式相同。在图11中，21为钢板、22为铝合金板、23为异种接合体、25为熔核、27和28为电极。

以下，对用于得到本发明异材接合体的点焊的各条件进行说明。

(加压力)

有关点焊时的加压力，为了得到上述较大的熔核的必要面积和上述最合适界面反应层的必要面积，还为了成为上述本发明规定的最合适范围内，必须施加比较高的加压力。

具体地说，加压力与接合部整体的板厚t(图4的t₁+t₂)的关系，从1×t₂ ^0.5kN～2.5×t₂ ^0.5kN的比较高的加压力的范围选择。但是，即使在该较高的加压力的范围内，上述化合物的生成方法也因原材料或其他的焊接条件不同而不同，所以不一定为上述本发明规定的最合适范围内。因此，必须根据原材料和其他的焊接条件，从上述比较高的加压力的范围选择为上述本发明规定的最合适范围内的最合适加压力。

另一方面，通过施加上述范围的较大的加压力，不通过电极头等的形状，就能使异种材料间、电极和材料间的电接触稳定，并由熔核周边的未溶融部支撑熔核内的溶融金属，从而能够得到上述较大的熔核所需面积、和上述最合适界面反应层所需面积。另外，能够抑制尘埃的发生。

在加压力不足1×t₂ ^0.5kN时，加压力过低，得不到这样的效果。尤其是，R位于前端的接头，其接触面积下降，从而导致熔核面积的下降、电流密度的增加(＝界面反应层的增大)，故接合强度下降，另外，不能得到Al₃Fe系化合物层的平均厚度l₁、Al₅Fe₂系化合物层的平均厚度l₂、还有该两层的合计平均厚度l的可能性高。

另一方面，当增加加压力时，存在熔核面积减小的倾向，在加压力超过2.5×t₂ ^0.5kN时，如果得到所希望的熔核面积的话，需要超过下述最合适电流的电流，并导致尘埃的发生及界面反应层的成长，因此接合强度降低。另外，铝材的变形大，且接合痕迹成为大的凹部，故从外观上不理想。

(电流)

为了得到较大的熔核所需面积、和上述最合适界面反应层的所需面积，必须对点焊时的电流进行控制，且短时间流过比较高的电流。

具体地说，需要使电流与上述接合部的钢材整体的板厚t₁(图4的t₁、其中在层积两枚以上钢材时，为该钢材整体的板厚)的关系为12×t₂ ^0.5～35×t₂ ^0.5kA的比较高的电流流过320×t₂ ^0.5msec以下的短时间。但是，即使在该比较高的电流及时间的范围内，即使在该比较高的电流及时间的范围内，上述化合物的生成方法也因原材料或其他的焊接条件不同而不同，不一定为上述本发明规定的最合适范围内。因此，必须根据原材料或其他的焊接条件，从上述比较高的电流及时间的范围选择为上述本发明规定的最合适范围内的最合适电流及时间。

另外，通过短时间流过这样比较高的电流，使异种材料间、电极和材料间的电接触稳定化，并由熔核周边的未溶融部支撑熔核内的溶融金属，从而能够得到上述较大的熔核所需面积、和上述最合适界面反应层所需面积。另外，能够抑制尘埃的发生。

在电流不足12×t₁ ^0.5kA、严格地说不足15×t₁ ^0.5kA的低电流的情况下，得不到熔核形成、成长的充分的进热量。因此，得不到上述较大的熔核所需面积和上述最合适界面反应层的所需面积。另外，不能得到Al₃Fe系化合物和Al₁₀Fe₄Si₂Mn系化合物层的平均厚度l₁、Al₅Fe₂系化合物层的熔核中心±0.1mm的范围内的熔核深度方向的平均厚度l₂等的可能性高。

另一方面，在超过35×t₂ ^0.5kA的高电流的情况下，需要额外的设备，对作业·成本方面不利。因此，从这些观点出发，设电流为35×t₂ ^0.5kA以下。因此，使用电流为12×t₂ ^0.5～35×t₂ ^0.5kA范围，优选15×t₂ ^0.5～35×t₂ ^0. ⁵kA的范围。

(通电时间)

通电时间为与上述钢材整体的板厚t₁的关系为320×t₁ ^0.5msec以下的短时间。在通电时间超过320×t₁ ^0.5msec的长时间的情况下，能够确保熔核直径，但引起尘埃的发生及界面反应层的成长，故接合强度低。如上所述，为了控制界面反应层，设通电时间为320×t₁ ^0.5msec以下，优选100×t₁ ^0.5msec～280×t₁ ^0.5msec。但是，如上所述，必须根据原材料及其他的焊接条件，按照与上述电流的关系，选择上述本发明规定的化合物控制为最合适范围内的最合适时间。

(两段通电)

为了使接合界面的反应层形成本发明规定的化合物层，优选以通常的一段不通电，在二段通电或两阶段点焊方式进行。这样，设点焊的通电为两阶段，特别是，使第二段的通电值比第一段的通电值低，由此去掉钢材表面的镀锌层(除去)，从而使钢材和铝材容易直接接合。

另外，更容易得到本发明化合物层规定的化合物层。即，在异材接合体的接合界面，分别在钢材侧容易生成Al₅Fe₂系化合物层，在铝材侧容易生成Al₃Fe系化合物层。另外，该两层的特定厚度部分的面积S₁容易形成为熔核面积S的50％以上。而且，容易将该两层中分别含有的Zn-Fe系化合物层的面积S₃控制在截面方向的化合物面积S₂+S₃的10％以下。也容易将与熔核接触的接合界面部的Zn层的合计面积S₄控制在熔核面积的30％以下。

在设点焊的通电为该两阶段的情况下，除上述的第二段的通电值比第一段的通电值低之外，在第一段和第二段也设加压力相同，且优选加压力、电流值、合计通电时间为上述的优选范围内。由此，能够不影响点焊效率地进行异材接合。

(电极形状)

点焊的电极头的形状只要能够得到上述熔核面积和界面反应层，不管什么形状都可以，钢材料、铝材侧的电极头尽管为不同的形状、不同的尺寸，但没关系。但是，钢材侧、铝材侧的两侧均优选如图5所示的前端为R的“圆顶型”的电极头。在这样的圆顶型的情况下，为了同时降低上述电流密度和增加熔核面积，电极头的前端直径、前端R必须为φ7mm以上，R100mm以上。另外，在不规定极性利用直流点焊的情况下，优选设铝材侧为阳极，设钢材侧为阴极。

另外，尤其是通过将前端直径φ7mm以上，且前端R为120mmR以上的电极头用于两方，能够同时使上述电流密度降低和点面积增加达到最合适。使用该接头的情况下，优选施加与上述钢材板厚t₁的关系为1.5×t₁ ^0.5kN～2.5×t₁ ^0.5kN的加压力，且使15×t₁ ^0.5～35×t₁ ^0.5kA的电流三次流过0×t₁ ^0.5msec以下。

最合适接合条件为以上说明的这些各条件的平衡，例如，需要在增加接头直径及接头R、加压力，且降低电流密度的情况下，随之增加电流量，将界面反应层控制在最合适厚度。

[实施例]

[表9]

[表10]

[表11](980Mpa级高拉力GA钢)

[表12](980Mpa级高拉力GA钢)

*十字抗拉试验结果中，×表示没有接合的意思(下面的表也相同)。

[表13](780Mpa级高拉力GA钢)

*32～39的钢材板厚t₁0.9mm相当于一枚钢材的板厚(两枚的合计板厚1.8mm)

[表14](780Mpa级高拉力GA钢)

[表15](270-980MPa级GA钢板：镀锌膜厚10μm)

*42～57的钢材板厚t₁分别相当于一枚钢材的板厚(两枚的合计板厚t₁×2)

[表16](270-980MPa级GA钢板：镀锌膜厚10μm)

按照表11、13、15所示的各条件制作成异材接合体。对每个这些制作成的各接合体通过上述的测定方法测定了各化合物的面积比例，对接合强度、铝材的减少量(最小残存板厚)进行了评价。作为这些的汇总，表12表示在表11的条件下的点焊的接合结果，表14表示在表13的条件下的点焊的接合结果，表16表示在表15的条件下的点焊的接合结果。

(钢材条件)

铸造含有表9所示的化学成分(％质量)的四种类的供试钢，进行轧制到0.8～1.2mm的板厚，得到薄钢板。在对该薄钢板通过连续退火50～1000℃的退火后进行油洗或水洗，其后，通过回火得到表9所示的四种类的各强度(MPa)的钢板。

(铝材条件)

另外，有关铝材，全部都使用板厚1.0mm的市场上销售的A60227铝合金板(Al-0.6％质量-1.0％质量Si-0.08％质量Mn-0.17％质量Fe)。

(点焊条件)

在将这些钢板(钢材)和铝合金板(铝材)加工成JIS A3137记载的十字抗拉试验片形状后，在表10所示的条件下进行点焊，从而制作成异材接合体。

点焊使用直流电阻焊接试验机，并预先对加压力、焊接电流、时间等条件与上述本发明规定的化合物的平均厚度及面积控制的相关关系进行了研究。其后，按照铝材的板厚t₂分别设定加压力、焊接电流、时间，在以各表所示的条件进行一点的焊接。

加压力、焊接电流、通电时间在与使用的下述电极头的关系为上述段落0395记载的各优选的范围内进行变化。

而且，在设点焊的通电为两阶段的情况下，除使第二段的通电值比第一段的通电值低之外，在第一段和第二段都设加压力都相同，且设加压力、电流值、合计通电时间为上述的优选范围内。

电极头全部为由Cu-Cr合金组成的φ12mm的圆顶型，设电极前端的曲率为R150mm，设阳极为铝材、阴极为钢材。

有关熔核直径、铝最小残存板厚、Zn镀层残存比例的测定，在焊接部的中央切断点焊后的试样，埋入树脂，并实施研磨、化学蚀刻，通过200倍的光学显微镜进行观察。

有关界面反应层厚度的测定，使用与上述相同的截面试样，分别通过上述的测定方法进行。

(接合强度的评价)

作为各接合体的接合强度的评价，实施了异材接合体的十字抗拉试验。十字抗拉试验以A6022材彼此的接合强度＝1.0kN为基准，如果接合强度为1.5kN以上或破断方式为铝母材破断，则记为◎，如果接合强度为1.0～1.5kN则记为○，如果接合强度为0.5～1.0kN则记为△，如果接合强度不足0.5kN则记为×。

另外，在本实施例中，之所以采用十字抗拉试验对接合强度进行评价，是因为该十字抗拉试验与剪断抗拉试验相比，试验条件间的差异比大的缘故。但是，也从发明例中选择几个试着进行了剪断抗拉试验，其结果与该十字抗拉试验结果相吻合，在十字抗拉试验中得到○、◎的评价均为2.5kN以上的高剪断强度。

在进行表12、14、16的点焊的接合结果中，各发明例具有一定厚度的接合界面化合物层部分的平面方向所占的合计面积S₁相对熔核面积S的面积比例为50％以上。另外，Zn-Fe系化合物层和其他的两层的合计面积S₂+S₃的比例相对于具有一定厚度的接合界面化合物层部分的截面方向所占的面积S₂为10％以上。而且，作为优选条件，与熔核相接的接合界面的Zn层在平面方向所占的合计面积S₄为熔核面积S的80％以下，熔核平均直径为7.0mm以上。

其结果是，如表12、14、16所示，在各发明例中，异材接合体得到高的接合强度。而且，在发明例中，具有一定厚度的接合界面化合物层部分较多，或Zn-Fe系化合物层部分较少的例子的情形，其异材接合体的接合强度也高。另外，为优选条件的熔核平均直径越大，Zn层的平面方向所占的合计面积S₄越少，异材接合体的接合强度越高。

另一方面，在表12、14、16的点焊的接合结果中，在各比较例中，在平面方向所占的合计面积S₁相对熔核面积S的面积比例不足50％，或Zn-Fe系化合物层和其他的两层的合计面积S₂+S₃的比例相对于具有一定厚度的接合界面化合物层部分在截面方向所占的面积S₂超过10％。即，具有一定厚度的接合界面化合物层部分过少、或Zn-Fe系化合物层部分过多。因此，与各对应的发明例比较，异材接合体的接合强度显著地低。

在此，对表12的发明例8和比较例7的接合界面组织进行具体的比较。图6、7为发明例8的接合界面组织，图6为接合界面的5000倍的SEM照片。图7为相同接合界面的5000倍的TEM照片。由图6、7可知，在发明例8的接合界面组织中分别在钢材侧具有Al₅Fe₂系化合物层、在铝材侧具有Al₃Fe系化合物层。

另一方面，图12表示为比较例7的接合界面组织，即接合界面的5000倍的TEM照片。由图12可知，比较例7的接合界面组织虽然在铝材层分别具有Al₃Fe系化合物层，但在钢材侧不存在Al₅Fe₂系化合物层。

图8表示这些发明例8和比较例7的、Al₅Fe₂系化合物层和Al₃Fe系化合物层的两层合计的平均厚度距熔核中心部距离的分布。图8表示该两层的合计的平均厚度为0.5～10μm的部分在两个虚线的范围内。

黑三角所示的发明例8除平均厚度过厚的熔核中心部外，其平均厚度0.5～10μm的部分延伸到距熔核中心部的距离4000μm的部分。当将其在铝材侧的接合界面平面地表示时，如图9所示。即，发明例8其平均厚度0.5～10μm的部分的面积相对于熔核在铝材侧的接合面的平面方向所占的面积S的面积比例为80％，除熔核中心部和熔核周缘部外，几乎与熔核(面积S)近似(重复)。

与此相对，发明例8的下方黑圈表示的比较例7其平均厚度0.5～10μm的部分为距熔核中心部的距离到2000μm的部分。当将其在铝材侧的接合界面平面地表示时，如图10所示。即，比较例7其平均厚度0.5～10μm的部分的面积相对于熔核在铝材侧的接合面的平面方向所占的面积S的面积比例为36％，即只是在熔核中心部及其周缘部与熔核(面积S)重复。

所以，从以上的实施例可知，用于得到异材接合体的高的接合强度的、本发明的接合界面的界面反应层的厚度具有结构规定的极限的意义。

工业上的可利用性

据本发明，在通过点焊形成钢材和铝材的异材接合体时，如目前的技术所示，不重新使用另外的材料，另外，不需要新增加另外的工序，可以利用既有的点焊机，因此能够实现成本大大减少。

另外，据本发明，能够提供异材接合体及其点焊方法，该异材接合体在提高通过点焊将钢材和铝材进行接合时的接合强度的同时，能够抑制接触腐蚀和由此引起的接合强度的下降。

另外，据本发明，能够提供钢材和铝材的异材接合体，该接合体不用加金属包层材料等的另外材料，还不用增加另外工序，而且不用对钢材侧及铝材侧、或点焊侧条件进行大的改变，就能够实现接合强度高的点焊。

这样的接合体作为汽车、铁道车辆等的运输领域、机械零件、建筑结构物等的各种结构构件特别适用。

因此，本发明为扩大钢材和铝材的异材接合体的用途的发明。

Claims

1.一种钢材和铝材的异材接合体，其通过点焊将板厚t₁为0.3～3.0mm、镀锌层的平均厚度为3～19μm的镀锌钢材、和板厚t₂为0.5～4.0mm的铝材接合而成，其特征在于，

在该异材接合体的接合界面中，

在钢材侧具有Al₅Fe₂系化合物层，在铝材侧具有Al₃Fe系化合物层，

该两层的熔核深度方向的合计平均厚度为0.5～10μm的部分在铝材侧的接合界面中在平面方向所占的合计面积占熔核在铝材侧的接合界面中在平面方向所占的面积的50％以上的比例，并且，

在通过SEM对所述Al₅Fe₂系化合物层和Al₃Fe系化合物层的熔核深度方向的该两层的合计平均厚度为0.5～10μm的接合界面部分进行的截面观察中，

分别含于该两层中的Zn-Fe系化合物层在截面方向所占的合计面积为该两层的合计平均厚度为0.5～10μm的部分在截面方向所占的面积和Zn-Fe系化合物层在截面方向所占的合计面积的合计的10％以下的比例。

2.如权利要求1所述的钢材和铝材的异材接合体，其中，所述熔核在铝材侧的接合界面中的平均直径为7mm以上，与该熔核相接的接合界面中的Zn层在平面方向所占的合计面积为熔核在铝材侧的接合界面中在平面方向所占的面积的30％以下。

3.如权利要求1所述的钢材和铝材的异材接合体，其中，异材接合部中的所述铝材侧的最小残存板厚为最初的铝材板厚的50％以上。

4.如权利要求1所述的钢材和铝材的异材接合体，其中，所述钢材和铝材的板厚比t₁/t₂为1以上。