CN105008083A - 金属部件彼此的接合构造及其接合方法 - Google Patents

金属部件彼此的接合构造及其接合方法 Download PDF

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Abstract

一种金属部件彼此的接合构造及其接合方法。在金属罩(21)的周围设有凸缘(24)。金属线(25)形成环状而配置在凸缘(24)的下表面。优选的是，金属线(25)临时接合在凸缘(24)的下表面。使用的金属线(25)相对于金属罩(21)及金属基座(22)的融点具有－150℃以上且+150℃以下的范围的融点。金属罩(21)的凸缘(24)和金属基座(22)夹着金属线(25)而重叠。接着，使电流在金属罩(21)的凸缘(24)与金属基座(22)之间流动，使金属线(25)熔融而将凸缘(24)和金属基座(22)电阻焊接。

Description

金属部件彼此的接合构造及其接合方法
技术领域
本发明涉及金属部件彼此的接合构造及其接合方法。特别是，本发明涉及在将两个金属部件彼此气密地接合时有用的金属部件彼此的接合构造及其接合方法。
背景技术
在密闭型的装置、特别是要求高度的气密性的装置中，需要将内部设备密封在金属制的壳体内。因此，通常由金属罩和金属基座构成壳体，通过电阻焊接将金属罩和金属基座的外周部气密地接合。
作为这样的密闭型的装置，例如具有专利文献1公开的密闭型触点装置。图1(A)及图1(B)是表示专利文献1记载的金属罩11和金属基座12的外周部彼此的接合方法的剖面图。图1(A)表示电阻焊接前的状态，图1(B)表示电阻焊接后的状态。图2表示构成壳体的金属罩11和金属基座12的截面形状，在该壳体内收纳有继电器及开关等内部设备。如图2所示，在金属基座12的接合面预先形成有突起13。突起13沿着位于金属基座12的外周部的接合面的整周而线状且连续环状地形成。该突起13通过压力加工而制作，与长度方向垂直的剖面形状为上端变尖的大致三角形。
在使该金属罩11的接合面和金属基座12的接合面接合的工序中，如图1(A)所示，隔着突起13而使金属罩11的接合面和金属基座12的接合面相对。另外，将金属罩11的外周部和金属基座12的外周部夹入上下的电极14、15之间并加压。若在该状态下在电极14、15间流过电流，则如图1(B)所示，通过电阻发热而使突起13熔融，将金属罩11和金属基座12的接合面彼此接合。
但是，在这样的接合方法中，需要在金属基座的接合面预先形成环状的突起。用于电阻焊接的突起若尺寸较大，则在焊接时需要较大的能量，故而需要在金属基座的接合面设置较小的突起。
另外，若突起的高度不均一，则在将金属基座和金属罩重叠时，在突起与金属罩的接合面之间产生间隙，发生焊接不良。因此，为了确保接合部位的金属基座与金属罩之间的气密性，突起需要遍及全长以一定的高度形成。因此，需要在金属基座的接合面设置较小且精度高的突起，突起的制作需要高度的加工技术。
另外，具有对金属基座实施镀敷的情况。作为镀敷方法，通常使用筒镀或吊镀(架式镀敷)。筒镀为将多个部件放入筒状的圆筒中，对各圆筒，以浸渍在镀敷液的状态使圆筒旋转，对圆筒内的部件实施电气镀敷的方法。在该方法中，能够一次对大量的部件实施镀敷。但是，在这样的筒镀中，在将部件放入圆筒时或将部件从圆筒排出时，容易对部件造成损伤。另外，使圆筒旋转而在圆筒内一边使部件旋转一边进行镀敷，故而内部的部件彼此碰撞，或内部的部件与圆筒碰撞而具有在部件上产生损伤或凹陷的风险。因此，若对形成有电阻焊接用的突起的金属基座进行筒镀，则突起缺损或破碎而容易产生接合不良。
与其相对，吊镀为以将部件一个一个地吊在钩(电极夹具)上的状态浸渍在镀敷液中而进行电气镀敷的方法。在这样的方法中，由于部件一个一个地吊挂在钩上，故而部件彼此不会接触或碰撞，在部件上不产生损伤或凹陷。另一方面，在这样的吊镀中，将部件一个一个地吊挂在钩上，另外，在镀敷后必须从钩一个一个地取下，故而操作费时，不适用对大量的金属基座进行镀敷处理的用途。但是，由于不能够对具有突起的金属部件进行筒镀，故而在现有例中，即使牺牲效率也不得不进行吊镀。
另外，设有电阻焊接用的突起的金属基座除此之外还具有导致成本增加的各种原因。例如，为了通过压力加工制作突起，需要针对各金属基座的种类及各尺寸的压力加工用的模具，模具成本增加。
在由传送带搬送金属基座基材的情况下，使传送带的定位销插通在金属基座基材设置的定位孔而将金属基座基板定位。图3表示金属基座基材17的一例。从金属基座基材17起沿着图3的双点划线切断，从而得到金属基座12。图3所示的金属基座基材17沿着成为金属基座12的区域的边缘形成突起13，且表示在成为金属基座12的区域的外侧开设有定位孔18的状态。另一方面，如图2所示，若通过压力加工将金属基座12刻印而形成突起13的话，则在突起13的背面产生槽16。因此，突起及槽的外侧区域的金属材料被拉向内侧(向突起及槽侧)。此时，若通过压力加工将突起13的外侧区域拉向内侧，则定位孔18的位置偏移而使定位销不能通过。定位孔18越靠近突起13，定位孔18的偏移越大，故而通常将定位孔18设置在充分离开突起13的位置。金属基座基材17中、比图3的双点划线更靠外侧的部分被最终地切断，但若定位孔18从突起13充分离开而设置，则金属基座基材17的废弃部分的面积变大，金属材料被无端浪费的部分增加。另外，在不设置定位孔的情况下，为了对金属基座进行压力加工，在金属基座的周围需要捆扎余量，故而仍产生金属基座基材的废弃部分，产生金属材料的无端浪费的部分。
专利文献1：(日本)特开2002－75108号公报
发明内容
本发明是鉴于上述那样的技术背景而设立的，其目的在于提供一种通过简单的构造或方法能够将金属部件彼此接合的金属部件彼此的接合构造及接合方法。
本发明的金属部件彼此的接合构造将第一金属部件和第二金属部件通过相对于两金属部件的融点具有－150℃以上且+150℃以下的范围的融点的接合部件而接合。
在本发明的金属部件彼此的接合构造中，由于通过接合部件将金属部件彼此接合，故而无需如现有例那样地通过压力加工在金属部件预先形成突起。因此，无需金属部件的加工，另外，无需用于压力加工的设备，成本变得便宜。另外，即使金属部件的种类或尺寸变更，也能够简单地应对，融通性提高。并且，作为接合部件，使用有相对于两金属部件具有－150℃以上且+150℃以下的范围的融点的部件，故而接合部分的焊点径变大，能够提高接合的可靠性，得到高的气密性和接合强度。
本发明的金属部件彼此的接合构造的一方面，优选的是，所述接合部件的导电率为30％IACS以下。根据该方面，接合部分的焊点径变大，使接合的可靠性提高，可得到高的气密性和接合强度。
本发明的金属部件彼此的接合构造的另一方面，接合前的所述接合部件为线材。在该方面，由于能够使用拉拔件或拉拔件的线材、特别是金属线，故而能够低成本地使金属部件彼此接合。另外，只要使线材沿着金属部件的接合面即可，故而即使金属部件的种类或尺寸的变更也能够容易地应对。
本发明的金属部件彼此的接合构造的再一方面，优选的是，接合前的所述接合部件的宽度为所述第一金属部件和第二金属部件的接合面的宽度的1/5以下。根据该方面，能够增大接合部分的焊点径，提高接合的可靠性，可得到高的气密性和接合强度。
本发明的金属部件彼此的接合构造的又一方面，所述第一金属部件和所述第二金属部件的接合面均为平面。在本方面中，使用接合部件将金属部件彼此接合，故而能够将金属部件的接合面形成为平面。因此，也能够通过筒镀将金属部件镀敷。
本发明的金属部件彼此的接合构造的其他方面，所述第一金属部件的接合面和所述第二金属部件的接合面中的至少一方为不被镀敷的面。这是因为，在金属部件为不锈钢制品的情况下，无需进行镀敷。
本发明的金属部件彼此的接合方法具有：第一工序，在第一金属部件的接合面与第二金属部件的接合面之间夹入相对于两金属部件的融点具有－150℃以上且+150℃以下的范围的融点的接合部件；第二工序，其通过所述接合部件将所述第一金属部件的接合面和所述第二金属部件的接合面电阻焊接。
在本发明的金属部件彼此的接合方法中，由于通过接合部件将金属部件彼此接合，故而无需如现有例那样地通过压力加工在金属部件预先形成突起。因此，无需金属部件的加工，另外，无需用于压力加工的设备，成本变得便宜。另外，即使金属部件的种类或尺寸变更，也能够简单地应对，融通性提高。并且，作为接合部件，使用有相对于两金属部件具有－150℃以上且+150℃以下的范围的融点的部件，故而接合部分的焊点径变大，能够提高接合的可靠性，可得到高的气密性和接合强度。
本发明的金属部件彼此的接合方法的一方面，作为所述接合部件而使用线材。在该方面，由于能够使用拉拔件或拉拔件的线材、特别是金属线，故而能够低成本地使金属部件彼此接合。另外，只要使线材沿着金属部件的接合面即可，故而即使金属部件的种类或尺寸的变更也能够容易地应对。
本发明的金属部件彼此的接合方法的另一方面，所述接合部件为具有端的线材，在所述第一工序中，以沿着所述第一金属部件和所述第二金属部件的接合面环状地延伸的状态被夹入。根据该方面，能够使用金属线等线材将接合面内侧的区域气密地密封。
在该方面的所述第一工序中，优选的是，所述线材的一端部和另一端部隔着所述线材的宽度的1.5倍以下的间隙并列配置。这是因为，若线材的端部间的间隙比线材的宽度的1.5倍大，则在接合后也在接合部分残留间隙，有损接合部分的气密性。另外，在所述第一工序中，所述接合部件的一端面和另一端面也可以对接。
本发明的金属部件彼此的接合方法的再一方面，所述接合部件为不具有端的闭合的线材。该方面为使用了冲裁件等的线材的情况，由此能够将接合面内侧的区域气密地密封。
本发明的金属部件彼此的接合方法的又一方面，所述线材的宽度为所述第一金属部件和第二金属部件的接合面的宽度的1/5以下。根据该方面，由于焊点径变大，故而能够将金属部分彼此可靠地接合，能够提高接合强度。
本发明的金属部件彼此的接合方法的其他方面，在所述第一工序中，所述线材临时接合在所述第一金属部件或所述第二金属部件上。根据该方面，在接合工序中，线材不会从接合面脱离，故而接合工序变得容易。
本发明的触点装置在由第一金属部件和第二金属部件形成的空间的内部配置有触点，其中，所述第一金属部件和所述第二金属部件通过相对于两金属部件的融点具有－150℃以上且+150℃以下的范围的融点的接合部件而接合。根据本发明的触点装置，能够以较高的气密性且低成本地将触点密封。
另外，本发明的用于解决上述课题的方式具有将以上说明的构成要素适当组合的特征，本发明通过将上述构成要素的组合而可进行多种变更。
附图说明
图1(A)及图1(B)是表示用于将金属基座和金属罩电阻焊接的、现有的接合方法的一例的概略剖面图；
图2是在图1(A)及图1(B)表示了一部分的金属罩和金属基座的概略剖面图；
图3是表示用于制作金属基座的金属基座基材的平面图；
图4是从斜方向观察到的、本发明实施方式的接合前的金属罩和金属基座的图；
图5是图4所示的金属罩的仰视图；
图6(A)及图6(B)是表示将金属罩和金属基座电阻焊接的工序的概略剖面图；
图7是表示电阻焊接机的概略图；
图8(A)～图8(C)是说明将金属罩和金属基座电阻焊接的样子的概略图；
图9(A)是使用了一根金属线的例子的图，图9(B)是使用了两根金属线的例子的图，图9(C)是使用了四根金属线的例子的图；
图10(A)～图10(D)分别为表示环状弯曲的金属线的两端部的配置的概略图；
图11(A)及图11(B)分别是表示使环状弯曲的金属线的两端部交叉的配置的概略图；
图12(A)～图12(C)分别是表示使金属线的两端部交叉而将一根～四根金属线环状配置的例子的图；
图13(A)～图13(C)是为了验证接合的金属罩与金属基座之间的气密性的程度而制作的试样的、金属线的配置的照片；
图14(A)～图14(C)是表示为了验证接合的金属罩与金属基座之间的气密性的程度而制作的其他试样的、金属线的配置的照片；
图15是表示融点及导电率不同的多种金属线材料的焊点径的图；
图16(A)是表示金属线材料为Ag时的焊点部分的模拟图，图16(B)是表示金属线材料为Cu时的焊点部分的模拟图，图16(C)是表示金属线材料为Al时的焊点部分的模拟图，图16(D)是表示金属线材料为Au时的焊点部分的模拟图，图16(E)是表示金属线材料为黄铜时的小径部分的模拟图；
图17(A)是表示金属线材料为Ni时的焊点部分的模拟图，图17(B)是表示金属线材料为Fe时的焊点部分的模拟图，图17(C)是表示金属线材料为SPCC时的焊点部分的模拟图，图17(D)是表示金属线材料为Pt时的焊点部分的模拟图，图17(E)是表示金属线材料为SUS430时的焊点部分的模拟图，图17(F)是表示金属线材料为Ti时的焊点部分的模拟图；
图18(A)是表示使用了融点比金属部件低150℃的假想的金属线材料时的焊点部分的模拟图，图18(B)是表示使用了融点比金属部件高150℃时的假想的金属线材料的焊点部分的模拟图；
图19(A)及图19(B)是表示使用了导电率约为30％IACS的假想的金属线材料时的焊点部分的模拟图；
图20是表示金属线径(直径)和焊点径的关系的图；
图21(A)是表示金属线径为0.1mm时的焊点部分的模拟图，图21(B)是表示金属线径为0.2mm时的焊点部分的模拟图，图21(C)是表示金属线径为0.3mm时的焊点部分的模拟图，图21(D)是表示金属线径为0.4mm时的焊点部分的模拟图，图21(E)是表示金属线径为0.6mm时的焊点部分的模拟图，图21(F)是表示金属线径为0.8mm时的焊点部分的模拟图；
图22是表示将金属线的端部隔着间隙大致平行地配置时的、金属线间的间隙大小和接合部分的间隙大小的关系的图；
图23是使用电阻焊接的壳体构成的继电器的剖面图である。
标记说明
21：金属罩
22：金属基座
23：空间
24：凸缘
25：金属线
26：临时接合部
31：电阻焊接机
32：上电极
33：下电极
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的优选实施方式进行说明。但是，本发明不限于以下的实施方式，在不脱离本发明主旨的范围内可进行各种设计变更。
(本发明的实施方式)
以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。图4是表示构成气密密封用的壳体的金属罩21(一金属部件)和金属基座22(另一金属部件)的立体图。在图4中，金属罩21表示从下面侧看到的情形，金属基座22表示从上面侧看到的情形。金属罩21具有下面侧开口的收纳用的空间23，在下面侧的周围形成有凸缘24。在金属罩21的空间23内例如收纳继电器或开关等内部设备。金属基座22为平板状的板。金属罩21及金属基座22只要是可电阻焊接的金属材料即可，例如由铁、不锈钢、其他金属形成。金属罩21和金属基座22经由线材(接合部件)电阻焊接。作为线材，使用其融点Tm[℃]相对于金属罩21及金属基座22的融点T0[℃]为
T0－150℃≤Tm≤T0+150℃的线材。作为线材，例如使用金属线25。
图5表示金属罩21的下表面。金属线25作为焊接前的准备，安装在金属罩21的凸缘24的下表面(接合面)。金属线25也可以放置在凸缘24之上。但是，为了放置焊接作业中金属线25动作而从凸缘24脱落，或金属线25从接合面偏移，希望将金属线25临时接合在凸缘24的下表面。作为临时接合的方法，使用电阻焊接或超声波焊接为好。临时接合只要以金属线25的表面与凸缘24接合的程度进行即可，需要注意不使金属线25过度破碎。在图5中，虽然由一处的临时接合部26将金属线25的两端部临时接合，但也可以在多个部位将金属线25临时接合。
(电阻焊接)
图6(A)及图6(B)表示将金属罩21和金属基座22接合的工序。在将两金属部件接合的第一工序中，如图6(A)所示，将环状的金属线25夹入金属罩21的凸缘24的下表面(接合面)与金属基座22的上表面外周部(接合面)之间。虽然未作图示，但此时在金属罩21内的空间23收纳有内部设备。在第二工序中，如图6(B)所示，使电流在金属罩21的凸缘24与金属基座22的外周部之间流动而使金属线25熔融，通过熔融的金属线25将凸缘24的下表面和金属基座22的上表面电阻焊接。
图7表示如上述地用于将金属罩21和金属基座22电阻焊接的电阻焊接机31。电阻焊接机31具有上电极32、下电极33及电源34，通过电源34能够通过电线35向上下电极32、33间施加电压。
在将金属罩21的凸缘24和金属基座22电阻焊接的情况下，如图7所示，在下电极33之上配置金属基座22，在其上夹着金属线25而重叠金属罩21。接着，利用上电极32按压金属罩21的凸缘24整体。对上电极32施加压力P而使金属线25遍及全长与凸缘24和金属基座22可靠地接触，在该状态下，将电源34接通而对上下电极32、33间施加电压。
此时，如图8(A)所示地，金属线25稍破碎而以较小的接触面积与凸缘24和金属基座22接触，故而电流I从凸缘24向金属基座22流动。由于电流集中在细金属线25的位置，故而在金属线25产生较大的电阻热。其结果，如图8(B)所示地，金属线25熔化且金属线25的热量向凸缘24和金属基座22扩散，凸缘24和金属基座22也熔融。这样熔融的金属线25薄薄地扩展，凸缘24和金属罩21的与熔融的金属线25接触的部分也熔融，若将电源34切断，则如图8(C)所示地，接合部分固化而将凸缘24和金属罩21接合。
金属线也可以与两个金属部件中的任一个金属部件临时接合。但是，在金属罩和金属基座那样的形状的情况下，在将金属线与金属基座临时接合的情况下，在将金属罩和金属基座重叠时，难以确认金属线有没有从凸缘伸出(特别是，有没有向内侧伸出)。因此，希望金属线临时接合在接合面的宽度窄的一侧。
另外，在图7中，使金属罩为上且使金属基座为下而设置在电阻焊接机上，但也可以使金属基座为上且使金属罩为下而设置在电阻焊接机上。
另外，也可以根据壳体的用途，在气体环境中进行上述电阻焊接，从而将气体封入壳体内。或者，也可以预先使金属管贯通金属罩21，将金属罩21和金属基座22电阻焊接之后，从金属管向壳体内封入气体，将金属管铆接而气密地密封。
(本发明实施方式的优点)
根据上述那样的电阻焊接方法，能够使用便宜的市场销售金属线使金属部件彼此接合，故而金属部件彼此的接合构造简单，能够使成本降低。并且，不仅成本较低，而且可得到高度的气密性(密封性)和接合强度。对气密性而言，使用使内部成为真空的实施试样进行测定，自壳体的真空的泄漏量为1×10－10Pa·m3/sec这样的值，能够实现气密性的级别。
另外，在本发明的实施方式中，只要将金属线夹入金属部件的接合面间即可，故而即使金属部件的形状或尺寸变化也能够柔软且容易地应对。由于金属部件和金属线独立，故而金属部件的材料选择度也变宽。另外，由于金属线的材料也不限于金属部件的材料，故而也能够选择容易熔融的材料或便宜的材料。另外，由于能够自由地选择金属线的硬度，故而也能够调整加压的金属部件和金属线的接触面积，也能够调整发热效率。
另外，容易制造直径均一的金属线，故而在将金属线夹入金属部件间时，在金属部件的接合面与金属线之间不易产生间隙，接合后的品质稳定(特别是，能够确保高的气密性)。
与图1～图3的现有例比较的话，在现有例中，需要使用高度的加工技术在一金属部件预先设置细的突起。对此，在本发明的实施方式中，能够将金属线切断成适当的长度而在一金属部件之上环状地设置，或者临时接合即可，能够使用便宜的材料(金属线)进行电阻焊接。另外，无需在金属部件加工突起，故而能够低成本地制作金属部件。另外，能够以简单的工序进行电阻焊接，能够缩短部件加工工艺。
在现有例中，通过压力加工形成突起，故而需要大型的压力装置，但根据本发明的实施方式，不需要这样的装置。另外，在本发明的实施方式中，为了在金属部件形成突起，无需将金属部件冲压，故而在金属部件的接合面相反面不产生现有例那样的槽。若在金属部件产生槽，则金属部件的截面面积一定，故而能够提高在壳体内设置的继电器的磁路的磁气特性。
另外，在金属部件为铁的情况下，无需对金属部件实施镀敷，但在现有例中，形成有突起的金属部件不得不牺牲效率而进行吊镀。对此，在本发明的实施方式中，只要在镀敷后的金属部件之上设置金属线即可，故而能够进行筒镀，能够提高金属部件彼此的接合品的制作效率，降低成本。
另外，在现有例中，由于为了在金属部件形成突起而需要压力加工，故而需要用于压力加工的捆束余量，但在本发明的实施方式中，无需这样，能够削减金属部件的材料成本。另外，在不得不在用于制作金属部件的基材开设定位孔的情况下，能够使定位孔的位置靠近成为金属部件的区域，能够减小该基材的面积而削减金属部件的材料成本。
与以上的点相辅相成，根据本发明的实施方式，能够大幅度降低将金属部件彼此电阻焊接时的、特别是制作气密性高的壳体时的成本。
(金属线的其他方式)
在上述实施方式中，如图9(A)所示，将一根金属线25形成大致环状而配置在凸缘24的下表面，但也可以使用多根金属线25。例如，在图9(B)中，使两根金属线25的端部彼此并列且将两根金属线配置成大致环状。另外，在图9(C)中，使四根金属线25的端部彼此并列且将四根金属线配置成大致环状。
此时，金属线25的端部彼此如图10(A)那样地紧密贴合为好。但是，由于通过电阻焊接而熔融的金属线25在横向上扩展，故而如图10(B)那样地，即使在金属线25的端部间多少具有间隙，接合部分的气密性也不下降。如后述那样地，金属线25间的间隙δ只要为金属线25的直径(宽度)d的1.5倍以下即可。另外，也可以使金属线25的端面彼此如图10(C)那样地对接。该情况下，若为金属线25的直径d的1.5倍以下，则也可以在金属线25的端面间具有间隙，或金属线25的端部的轴心彼此偏移。
另外，金属线25的端部彼此也可以交叉。在图11(A)中，金属线25的端部彼此大致平行且交叉。在图11(B)中，金属线25的端部彼此大致正交且交叉。如图11(B)那样地在将金属线25的端部彼此大致正交的情况下，如图12(A)～图12(C)所示地，在角部使金属线25彼此交叉而将一根或多根金属线25环状地配置即可。若这样使金属线25的端部彼此交叉，则能够防止在金属线25的端部间产生间隙。
(实施例)
使金属线的端部彼此的配置进行各种变化而确认其气密性的程度。图13(A)表示将金属线的端部彼此无间隙地紧密贴合而并列配置的例子。通过这样的金属线配置使金属罩和金属基座接合而进行气密性的测试时，自壳体的真空的泄漏量比1×10－10Pa·m3/sec小，能够确认较高的气密性。
图13(B)表示将金属线的端部彼此隔着间隙并列配置的例子。其中，金属线间的间隙设为金属线直径的1.5倍以下。在这样的金属线配置中，自壳体的真空的泄漏量比1×10－10Pa·m3/sec小，能够确认较高的气密性。
图13(C)表示使金属线的端面彼此大致无间隙地对接而配置的例子。在这样的金属线配置中，自壳体的真空的泄漏量比1×10－10Pa·m3/sec小，能够确认较高的气密性。
图14(A)表示使金属线的端部彼此交叉的例子。在这样的金属线配置中，自壳体的真空的泄漏量比1×10－10Pa·m3/sec小，能够确认较高的气密性。在图14(A)中，金属线的端比凸缘更向内侧飞出，但在实际的产品中，若金属线这样地向内侧飞出，则对内部设备产生影响，或向壳体内脱落，故而不优选。
图14(B)表示将金属线的端部彼此隔着间隙并列配置的例子。其中，金属线间的间隙为金属线直径的2倍以上。在这样的金属线配置中，不能够得到足够的气密性。因此，在金属线的端部间开设间隙的情况下，希望为金属线直径(宽度)的1.5倍以下。
图14(C)表示使金属线的端面彼此隔着间隙相对。在这样的金属线配置中，不能够得到足够的气密性。因此，在使金属线的端面彼此对接的情况下，需要在金属线的端面间不隔开较大的间隙。
接着，使用由各种金属材料构成的金属线，通过模拟对金属线材料的导电率及融点和焊点径的关系进行解析。其结果表示在图15中。在该模拟中，作为金属线材料，使用了Ag、Cu、Al、Au、黄铜(Brass)、Ni、Fe、SPCC(冷轧钢材)、Pt、不锈钢(SUS430)、Ti。金属线的直径设为0.2mm。另外，金属罩及金属基座使用了SPCC制造的部件。作为电阻焊接的条件，将电流设为65kA，将通电时间设为36msec，将加压力设为900kgf。在此，焊点是指在接合部产生的金属部件的最大熔融部分，如图15的图表外所示，将该接合界面的最大熔融部分的大小(宽度)称为焊点径X。接合强度基本上依存于焊点径。
通过模拟求出使用由上述金属线材料构成的直径0.2mm的金属线将金属罩和金属基座电阻焊接时的焊点径X。图15在纵轴取金属线材料的导电率，横轴取金属线材料的融点，以圆心表示各金属线材料的导电率和融点，将焊点径X以数值(单位为mm)表示且以圆的大小进行表示。
图16(A)～图16(E)是金属线材料分别为Ag、Cu、Al、Au、黄铜(Brass)时的焊点部分的模拟图。另外，图17(A)～图17(F)是表示金属线材料分别为Ni、Fe、SPCC、Pt、不锈钢(SUS430)、Ti时的焊点部分的模拟图。即，图16(A)～图16(E)及图17(A)～图17(F)表示使用金属线进行电阻焊接时的焊接中的温度分布，越黑的部分温度越高，最黑的部分为焊点。图15所示的各金属线材料的焊点径由图16(A)～图16(E)及图17(A)～图17(F)求出。
根据图15及图17(A)～图17(F)，在金属线材料为Ni(融点1453℃)、Fe(融点1535℃)、SPCC(融点1530℃)、Pt(融点1768℃)、不锈钢(融点1400～1450℃)、Ti(融点1668℃)时，成为较大的焊点径(即使是最小的焊点径，也为Fe的0.275mm)，可得到较高的接合强度。另一方面，根据图15及图16(A)～图16(E)，在其他金属线材料中，焊点径均比0.05mm小，与图17所示的金属线材料相比，为极小的值。关于图16的各金属线材料，也在图15上由圆图示焊点径、导电率及融点的情况下，在图15上描画焊点径相当于0.05mm的圆，但在图16的金属线材料中，即使金属线材料熔融也不产生焊点，焊点径几乎为零。因此可知，作为金属线材料，其融点Tm相对于金属罩及金属基座的融点T0若为T0－130℃以上且T0+238℃以下，则可得到较高的接合强度。
另外，图18(A)及图18(B)表示假想的模拟。图18(A)表示使用除了融点以外还具有与不锈钢相同的物理特性且融点比SPCC的融点低150℃的假想的金属材料(融点1380℃)构成的直径0.2mm的金属线，使SPCC制造的金属罩及金属基座电阻焊接时的焊点部分。另外，图18(B)表示使用除了融点以外，还具有与不锈钢相同的物理特性且融点比SPCC的融点高150℃的假想的金属材料(融点1680℃)构成的直径0.2mm的金属线使SPCC制造的金属罩及金属基座电阻焊接时的焊点部分。图18(A)及图18(B)的电阻焊接条件为，电流为65kA、通电时间为36msec、加压力为900kgf。在图18(A)的假想金属材料中，焊点径为0.610mm，为与Ni大致同等的焊点径。另外，在图18(B)的假想金属材料中，焊点径为1.010mm，成为与不锈钢大致同等的焊点径。
因此，根据图15～图18的模拟结果可知，只要金属线的融点相对于金属基座及金属罩的融点为－150℃以上且238℃以下即可。因此，若金属线的融点相对于金属基座及金属罩的融点处于±150℃的范围内，则可得到较高的接合强度。
另外，根据图15，关于融点相对于金属基座及金属罩的融点处于±150℃的范围内的金属线材料，若金属线材料的导电率为23％IACS以下，则焊点径变大，可得到较高的接合强度。
图19(A)使用由Ni(导电率22％IACS、融点1435℃)构成的直径0.2mm的金属线使SPCC制的金属罩及金属基座电阻焊接时的焊点部分(因此，图17(A)和图19(A)相同)，其焊点径为0.607mm。另外，图19(B)表示使用除了导电率以外，具有与Ni相同的物理特性且由将导电率提高到28％IACS的假想的金属材料构成的直径0.2mm的金属线使SPCC制造的金属罩及金属基座电阻焊接时的焊点部分。图19(A)及图19(B)的电阻焊接条件也为，电流为65kA、通电时间为36msec、加压力为900kg。使用由图19(B)的假想金属材料构成的金属线时的焊点径为0.464mm，成为与Pt大致同等的焊点径。因此，由上述模拟可知，关于融点相对于金属基座及金属罩的融点处于±150℃的范围内的金属线材料，若导电率为28％IACS以下，则可得到较高的接合强度，若也考虑其他数据，导电率为30％IACS以下的话，能够得到较高的接合强度。
图20是使用具有直径为0.1mm～0.8mm的不同金属线径的不锈钢金属线对焊点径的大小进行了模拟的结果的图。另外，图21(A)～图21(F)使用直径为0.1mm～0.8mm的金属线进行了电阻焊接的图20的各试样S21～S26的焊点部分。在图20的模拟中，在金属线径为0.1mm的情况下(参照图21(A))，焊点径约为0.75mm这样大，金属线径为0.3mm(参照图21(C))，焊点径变得最大。对此，在金属线径为0.4mm(参照图21(D))，焊点径约为0.42mm这样小，壳体的气密性低。另外，金属线径为0.6mm以上(参照图21(E)、图21(F))，金属部件不熔融，熔融的金属线材从金属部件间向外飞出，不能得到接合强度和气密性。因此，在该模拟的情况下，金属线径只要为0.3mm以下即可。
在上述模拟中，将接合面的宽度设为1.4mm，故而作为结论，可得到金属线的直径只要为接合面的宽度的1/4.67倍以下即可。另外，由于金属线径细为好，故而作为金属线径，优选为接合面的宽度的1/5以下。接合面的宽度通常为接合后的金属线材的宽度，但也可以为金属线的轴心到接合部分的端的最短距离的2倍。
接着，对使金属线的端部彼此大致平行地对齐配置时的、金属线间的间隙的大小和接合部分的间隙的大小的关系进行了调查。其结果表示在图22。图22的“模型”指示的列表示在上下的金属部件间平行地排列直径0.2mm的两根金属线的状态的剖面图，各自的左栏表示金属线与金属线间的间隙的大小。另外，图22的“35kA”的列表示使35kA的电流在各模块流过而进行电阻焊接时的温度分布。同样地，图22的“50kA”的列表示使50kA的电流在各模块流过而进行电阻焊接时的温度分布，“65kA”的列表示使65kA的电流在各模块流过而进行电阻焊接时的温度分布。
在金属线间的间隙为0.2mm(金属线径的1倍)的情况下，在流过35kA的电流时，在接合部分产生较小的间隙。这样，若在金属线熔融的接合部分残留有引起金属线间的间隙的间隙的话，则通过接合部分的间隙将壳体的内部和外部连通，故而不能得到壳体的气密性。但是，在金属线径为0.2mm的情况下，若流过50kA的电流则熔融的金属线扩展而使接合部分的间隙消失。另外，若流过65kA的电流则产生焊点而使金属部件彼此无间隙地接合。
在金属线间的间隙为0.3mm(金属线径的1.5倍)的情况下，在流过35kA的电流时，在接合部分残留有较大的间隙。另外，在金属线径为0.3mm的情况下，即使流过50kA的电流，也残留较小的间隙。但是，由于若流过65kA的电流则熔融的金属线扩展而使接合部分的间隙消失，故而产生焊点而使金属部件彼此无间隙地接合，可得到较高的气密性。
在金属线间的间隙为0.4mm(金属线径的2倍)的情况下，在流过35kA的电流时，在接合部分产生有较大的间隙。另外，在金属线径为0.4mm的情况下，即使流过50kA的电流，在接合部分也产生较大的间隙。另外，在流过65kA的电流的情况下，在金属部件间产生焊点而将金属部件彼此接合，但仍在该接合部分残留较小的间隙，有损气密性。
因此，由图22可知，若金属线间的间隙的大小为金属线径的1.5倍以下，则在使金属部件彼此接合时，金属线间的间隙消失而可得到较高的气密性。对此，在金属线间的间隙的大小比金属线径的1.5倍大的情况下，即使使金属部件彼此接合，在接合部分也残留金属线间的间隙，有损气密性。因此，金属线形成为使金属线的端部间的间隙为金属线径的1.5倍以下为好。
(向继电器的应用)
由本发明的接合方法得到的壳体例如用于制作耐环境性高的继电器(触点装置)。图23是表示该继电器的构造的概略剖面图。如图23所示，在将金属罩21和金属基座22通过金属线25电阻焊接的壳体内密封有继电器的触点机构41，在该壳体之下设有继电器的触点驱动机构42。
在金属罩21的顶部下表面焊接有陶瓷制造的绝缘板44。在金属罩21的顶部和绝缘板44开设的孔中，以具有气密性的状态插通有一对固定触点45a、45b。另外，在金属基座22的下表面气密地接合有磁轭基座50，在开设于金属基座22及磁轭基座50的孔中，将轴58可上下滑动地插通。在壳体内，在轴47的上端保持有金属制的触点台48，在触点台48的上表面，使固定触点45a、45b相对而固定设有一对可动触点49a、49b。在触点台48的下表面与金属基座22之间配设有弹簧51(拉伸弹簧)，触点台48通过弹簧51的弹力而被向下方施力。另外，在壳体内，在固定触点45a、45b和可动触点49a、49b的周围设有磁铁46。
在磁轭基座50的下表面设有对金属板进行拉伸加工而制作的圆筒状的容器54。容器54在上端面开口，将形成于开口周围的凸缘与磁轭基座50的下表面气密地接合。轴47的下部位于容器54的中心。在容器54内的上部，在磁轭基座50的下表面固定有固定铁心52，轴47滑动自如地插通固定铁心52的中心。另外，在容器54内的下部，在轴47的下端固定有可动铁心53。在容器54的外侧，以包围容器54的方式设有线圈55，在其外侧设有磁轭56。另外，该继电器整体被收纳在外装壳体43中。
在图23的继电器中，各触点及驱动机构被金属罩21、金属基座22、磁轭基座50及容器54气密地密封，继电器的驱动部分通过由线圈55产生的磁路而被从外部操作。
即，对处于容器54外部的线圈55通电而将线圈55励磁的话，被磁化的可动铁心53被固定铁心52吸附，由此，轴47及触点台48对抗弹簧51的弹力而向上方滑动。其结果，可动触点49a与固定触点45a压接，另外，可动触点49b与固定触点45b压接，通过触点台48，固定触点45a、45b彼此之间电气闭合。相反，若将线圈55断开而消磁的话，则通过弹簧51的弹力而使触点台48向下方移动，可动触点49a、49b分别从固定触点45a、45b离开，固定触点45a、45b间电气断开。
因此，根据这样的继电器，触点部分被密封在壳体内，能够防止触点部分由于腐蚀性气体等而被侵蚀。另外，通过将具有冷却效果的气体密封，能够容易消除在触点间产生的电弧。
线材通常大多为可由拉拔加工得到的细的金属线，特别指金属线，但本发明的线材不限于此，也可以是由冲裁加工等加工方法得到的细线状的金属部件。若通过冲裁加工形成宽度细的环状，则能够使用无接头的环状线材。

Claims (16)

1.一种金属部件彼此的接合构造，其特征在于，
将第一金属部件和第二金属部件通过相对于两金属部件的融点具有－150℃以上且+150℃以下的范围的融点的接合部件而接合。
2.如权利要求1所述的金属部件彼此的接合构造，其特征在于，
所述接合部件的导电率为30％IACS以下。
3.如权利要求1所述的金属部件彼此的接合构造，其特征在于，
接合前的所述接合部件为线材。
4.如权利要求1所述的金属部件彼此的接合构造，其特征在于，
所述第一金属部件和所述第二金属部件的接合面均为平面。
5.如权利要求1所述的金属部件彼此的接合构造，其特征在于，
接合前的所述接合部件的宽度为所述第一金属部件和第二金属部件的接合面的宽度的1/5以下。
6.如权利要求1所述的金属部件彼此的接合构造，其特征在于，
所述第一金属部件的接合面和所述第二金属部件的接合面中的至少一方被筒镀。
7.如权利要求1所述的金属部件彼此的接合构造，其特征在于，
所述第一金属部件的接合面和所述第二金属部件的接合面中的至少一方为不被镀敷的面。
8.一种金属部件彼此的接合方法，其特征在于，包括：
第一工序，在第一金属部件的接合面与第二金属部件的接合面之间夹入相对于两金属部件的融点具有－150℃以上且+150℃以下的范围的融点的接合部件；
第二工序，通过所述接合部件将所述第一金属部件的接合面和所述第二金属部件的接合面电阻焊接。
9.如权利要求8所述的金属部件彼此的接合方法，其特征在于，
作为所述接合部件而使用线材。
10.如权利要求9所述的金属部件彼此的接合方法，其特征在于，
所述接合部件为具有端部的线材，在所述第一工序中，以沿着所述第一金属部件和所述第二金属部件的接合面环状地延伸的状态被夹入。
11.如权利要求10所述的金属部件彼此的接合方法，其特征在于，
在所述第一工序中，所述线材的一端部和另一端部隔着所述线材的宽度的1.5倍以下的间隙并列配置。
12.如权利要求10所述的金属部件彼此的接合方法，其特征在于，
在所述第一工序中，所述接合部件的一端面和另一端面对接。
13.如权利要求9所述的金属部件彼此的接合方法，其特征在于，
所述接合部件为不具有端部的环形线材。
14.如权利要求9所述的金属部件彼此的接合方法，其特征在于，
所述线材的宽度为所述第一金属部件和第二金属部件的接合面的宽度的1/5以下。
15.如权利要求9所述的金属部件彼此的接合方法，其特征在于，
在所述第一工序中，所述线材临时接合在所述第一金属部件或所述第二金属部件上。
16.一种触点装置，其在由第一金属部件和第二金属部件形成的空间的内部配置有触点，其特征在于，
所述第一金属部件和所述第二金属部件通过相对于两金属部件的融点具有－150℃以上且+150℃以下的范围的融点的接合部件而接合。
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