CN114007795B - 异种金属接合体的制造方法和异种金属接合体 - Google Patents
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Abstract
提供一种异种金属接合体的制造方法和异种金属接合体，不需要新设备，能够抑制制造成本的上升，并且在角焊的情况下，也能够将有色金属所形成的构件和钢制的构件以高接合強度接合。将由有色金属形成且具有端面和与所述端面相邻接的第1面的第1构件和钢制的第2构件进行接合的异种金属接合体的制造方法，具有：对于第1构件的端面和第1面，低温且高速喷射可以与第2构件接合的金属粉末，由此以跨着端面和第1面的方式形成皮膜的工序；以皮膜与第2构件相接近的方式配置第1构件和第2构件的工序；在皮膜和第2构件间进行角焊的工序。
Description
技术领域
本发明涉及异种金属接合体的制造方法和异种金属接合体。
背景技术
近年来，在汽车等的领域，为了实现以削减CO2排放量为目的的车体轻量化和碰撞安全性强化，车身骨架等应用高张力钢板(High Tensile Strength Steel：HTSS)。
另外，以车体进一步轻量化为目的，对于将轻量的铝或铝合金材这样的有色金属与钢材加以接合的异种金属接合材料的需求也很高。作为接合异种金属的方法，一般来说，有用钉子或螺丝等进行接合的方法、和利用SPR(Self-Pierce Riveting)或FDS(FlowDrilling Screw；注册商标)进行接合的方法。
例如，在专利文献1中，作为铝制顶板的凸缘部与钢制车身侧面板的凸缘部的接合方法，公开有一种在凸缘部的边缘附近，预先形成以圆形闭环状的轨迹连续涂布有粘接剂的粘接剂层，并由SPR进行接合的异种金属面板的接合结构。
但是，在使用钉子、螺丝或铆钉的方法中存在如下问题：钉子和螺丝较贵，或需要用于制成铆钉的工序，因此接合材的制造成本变高，并且所得到的接合材会增重钉子、螺丝和铆钉的重量的相应量。另外，若想采用上述专利文献1所述的接合方法，需要完全更换用于接合的装置等而引入新设备，制造成本大幅上升。
另一方面，若以一般方法直接焊接铝或铝合金材与钢材，则在接合界面形成脆弱的金属间化合物，不能获得良好的强度。例如，对于作为焊接材料(填充材料)而使用含有氟化物的药芯焊丝进行MIG(Metal Inert Gas)焊接的方法也进行了研究，但即使对焊接材料实施各种设计，仍缺乏接合稳定性，或即使被接合，接合强度也极低。
另外，作为通过焊接而接合异种金属的方法，例如在专利文献2中公开有一种方法，通过热喷涂，使铝或铝合金附着于钢母材而形成热喷涂皮膜之后，使热喷涂皮膜与钢母材对置，通过焊接形成铝合金熔敷焊道而将两者焊接。此外，在专利文献3中公开有一种在由钢形成的第1基材的表面上，通过冷喷涂法形成铝或铝合金皮膜，使该皮膜与由铝或铝合金所形成的第2基材相对而进行焊接的接合方法。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2007－321880号公报
专利文献2：日本特开昭54－28744号公报
专利文献3：日本特开2013－188780号公报
但是，专利文献2和专利文献3所述的接合方法中存在如下问题：铝或铝合金所形成的皮膜与钢所形成的母材的接合强度不充分，其结果是，由焊接接合的接头中，也得不到希望的强度。
特别是通过角焊对于异种金属之间进行焊接时，由于难以确保较大接合面，所以要求有更高的接合强度。因此，在钢材和由有色金属所形成的构件的接合中，要求一种即使是角焊时也能够得到高强度的接合技术。
发明内容
本发明鉴于前述课题而形成，其目的在于，提供一种不需要新设备，能够抑制制造成本上升，并且在角焊的情况下，也能够将有色金属所形成的构件和钢制构件以高接合强度进行接合的异种金属接合体的制造方法及异种金属接合体。
因此，本发明的上述目的，可由异种金属接合体的制造方法的下述(1)结构达成。
(1)一种异种金属接合体的制造方法，是对于由有色金属形成且具有端面和与该端面相邻接的第1面的第1构件与钢制的第2构件进行接合的异种金属接合体的制造方法，其中，具有：
通过对所述第1构件的所述端面和所述第1面，低温且高速喷射能够与所述第2构件接合的金属粉末，从而以跨着所述端面和所述第1面的方式形成皮膜的工序；
以所述皮膜与所述第2构件相接近的方式配置所述第1构件和所述第2构件的工序；
在所述皮膜和所述第2构件间进行角焊的工序。
另外，异种金属接合体的制造方法的本发明的优选实施方式，涉及下述(2)～(10)的构成。
(2)根据(1)所述的异种金属接合体的制造方法，其中，所述角焊只使所述皮膜与所述第2构件熔融。
(3)根据(1)或(2)所述的异种金属接合体的制造方法，其中，所述角焊，是使用了焊接材料的MAG焊接或MIG焊接，或者TIG焊接、等离子焊接或激光焊接。
(4)根据(1)～(3)中任一项所述的异种金属接合体的制造方法，其中，所述角焊，是搭角焊、T字形角焊、或圆角焊中的任意一种。
(5)根据(4)所述的异种金属接合体的制造方法，其中，所述搭角焊，以板状的所述第1构件作为上板，以所述第2构件作为下材，
以从所述上板的端面跨到所述上板的作为第1面的上表面的方式形成所述皮膜，
焊接所述皮膜和所述下材。
(6)根据(4)所述的异种金属接合体的制造方法，其中，所述T字形角焊是如下的单侧角焊：以板状的所述第1构件作为立板，以所述第2构件作为下材，
以从所述立板的与所述下材上表面对置的端面跨到与所述端面相邻接的第1面的方式形成所述皮膜，从所述第1面侧焊接所述皮膜和所述下材。
(7)根据(4)所述的异种金属接合体的制造方法，其中，所述T字形角焊是如下的双侧角焊：以板状的所述第1构件作为立板，以所述第2构件作为下材，
以从所述立板的与所述下材上表面对置的端面跨到分别与所述端面相邻接并互相对置的所述第1面和第2面的方式形成所述皮膜，分别从所述第1面侧和所述第2面侧焊接所述皮膜和所述下材。
(8)根据(3)所述的异种金属接合体的制造方法，其中，所述焊接材料，是钢合金或镍合金中的任意一种。
(9)根据(1)～(8)中任一项所述的异种金属接合体的制造方法，其中，所述金属粉末包含从铁素体系不锈钢、奥氏体系不锈钢和铁素体系与奥氏体系的二相不锈钢、纯铁、碳钢、镍、镍合金、钴及钴合金中选择的至少一种。
(10)根据(1)～(9)中任一项所述的异种金属接合体的制造方法，其中，所述皮膜的膜厚是0.5mm以上。
另外，本发明的上述目的，由异种金属接合体的下述(11)的构成达成。
(11)一种异种金属接合体，其具有：
第1构件，所述第1构件由有色金属形成，具有端面和与该端面相邻接的第1面；
皮膜，所述皮膜是通过对所述第1构件的所述端面和所述第1面，低温且高速喷射能够与所述第2构件接合的金属粉末，从而在跨着所述端面和所述第1面的区域形成的；
钢制的第2构件，所述第2构件以接近所述皮膜的方式配置；
角焊部，所述角焊部形成于所述皮膜与所述第2构件之间。
根据本发明的异种金属接合体的制造方法，能够提供一种异种金属接合体的制造方法，不需要新设备就能够抑制制造成本的上升，并且即使在角焊时，也可以将有色金属构成的构件与钢构成的构件以高接合强度接合。另外，本发明的异种金属接合体能够得到高接合强度。
附图说明
图1A是表示本发明的第一实施方式的异种金属接合体的俯视图。
图1B是表示本发明的第一实施方式的异种金属接合体的图1A的L－L剖视图。
图2A是表示本发明的第二实施方式的异种金属接合体的俯视图。
图2B是表示本发明的第二实施方式的异种金属接合体的图2A的M－M剖视图。
图3A是表示本发明的第三实施方式的异种金属接合体的俯视图。
图3B是表示本发明的第三实施方式的异种金属接合体的图3A的N－N剖视图。
图4是表示本发明的第四实施方式的异种金属接合体的立体图。
图5是表示本发明的第五实施方式的异种金属接合体的立体图。
具体实施方式
以下，基于附图，详细说明本发明的异种金属接合体及其制造方法的实施方式。还有，本发明不受以下说明的实施方式限定，在不脱离本发明的要旨的范围，能够任意变更实施。
本发明人们，在对于有色金属形成的构件和钢制的构件的异种金属进行接合时，对于能够使用现有设备，即使在角焊的情况下，也可以获得得到高接合强度的异种金属接合体的方法反复锐意研究。其结果发现，对于由有色金属形成的构件的表面的至少一部分，以低温且高速喷射能够与钢制的构件接合的金属粉末而形成皮膜，通过对此皮膜和钢制的构件进行角焊，从而能够得到具有高接合强度的异种金属接合体。
例如，若在铝或铝合金板的表面，低温且高速喷射纯铁等粉末而形成金属皮膜，则铝或铝合金板与纯铁制的皮膜，能够得到高强度的机械结合，因此可知，通过其后与钢材的焊接，能够得到接合强度高的异种金属接合体。
即，本发明的异种金属接合体的制造方法，是将由有色金属构成且具有端面和与该端面相邻接的第1面的第1构件与钢制的第2构件进行接合的异种金属接合体的制造方法，其中，具有：通过对第1构件的端面和第1面，低温且高速喷射能够与第2构件接合的金属粉末，从而以跨着端面和第1面的方式形成皮膜的工序；以使皮膜和第2构件相接近的方式配置第1构件和第2构件的工序；在皮膜和第2构件间进行角焊的工序。
另外，本发明的异种金属接合体具有：由有色金属形成，具有端面和与该端面相邻接的第1面的第1构件；通过对第1构件的端面和第1面，低温且高速喷射能够与第2构件接合的金属粉末，从而在跨着端面和第1面的区域所形成的皮膜；以接近皮膜的方式被配置的钢制的第2构件；形成于皮膜与第2构件之间的角焊部。
以下，列举具体的实施方式，对于本发明的异种金属接合体的制造方法和异种金属接合体更详细地说明。
＜第一实施方式：搭角焊＞
对于本发明的第一实施方式进行说明。第一实施方式是搭角焊的情况。图1A是表示本发明的第一实施方式的异种金属接合体的俯视图，图1B是图1A的L－L剖视图。如图1A和图1B所示，以从铝合金板(第1构件)1的端面1a跨到与该端面1a相邻的面即上表面(第1面)1b的范围的方式，形成有通过低温且高速喷射纯铁制的金属粉末而得到的纯铁制的皮膜2。
而后，在钢板(第2构件)3上，以使其上表面3a与皮膜2相邻接的方式配置铝合金板1，在由皮膜2和钢板3构成的角部形成有钢制焊接金属(角焊部)4。
对于第一实施方式的异种金属接合体的制造方法，详细进行说明。首先，在铝合金板(第1构件)1的端面1a与上表面(第1面)1b连续的区域，以低温且高速喷射包含纯铁的金属粉末，形成皮膜2。其次，在钢板(第2构件)3上重叠铝合金板1进行配置。这时，以使铝合金板1的端面1a相对于钢板3的上表面3a大体垂直，皮膜2与钢板3相邻接的方式配置。其后，对于皮膜2与钢板3之间的角部，实施使用钢制的焊接材料的电弧焊，形成皮膜2、钢板3和焊接材料熔融而成的钢制焊接金属4，由此能够制造钢板3和铝合金板1被接合而成的异种金属接合体。
作为低温且高速喷射包含纯铁的金属粉末而形成皮膜2的方法，优选冷喷涂法。所谓冷喷涂法，就是通过以音速以上的高速朝对象物喷送气体和金属粉末从而形成皮膜2的方法。该方法因为工作气体为比较的低温(例如，铁粒子熔点以下的900℃以下)，所以纯铁等相对高熔点的金属粉末与铝合金板1不会熔融混合，包含纯铁的金属粉末，在其速度能量下侵入铝合金板1，成为微观上的机械紧固结合状态。
因此，不会生成金属间化合物，另外，由于没有形成脆性相，所以结果是，可在铝合金板1的一部分上形成坚固的纯铁的皮膜2。还有，如后述，能够适宜选择冷喷涂法中所使用的气体种类、压力、温度、金属粉末的粒径等来实施。
作为在铝合金板1的表面形成由可以与钢材接合的材料构成的皮膜2的方法，除了上述冷喷涂法以外，还可考虑等离子喷涂和电弧喷涂等其他热喷涂方法。但是，这些方法因为工作气体温度高(例如，为铁粒子熔点以上的2000℃以上)，超过铁粒子和铝合金板1的熔点而使之成为液状，经化学反应而生成金属间化合物，只能形成脆性皮膜，因此优选使用冷喷涂法。另外，皮膜2不需要遍布铝合金板1的端面1a和上表面1b的整个区域形成，只要在形成钢制焊接金属4的端面1a与上表面1b的至少一部分区域形成即可。
在如此制造的第一实施方式的异种金属接合体中，因为在铝合金板1的表面，以高速喷射纯铁的粉末而形成皮膜2，所以在铝合金板1的表面形成微细的凹凸。因此，包含纯铁的皮膜2和铝合金板1，借助锚定效应而被机械性地紧固结合，由此被牢固地结合。另外，因为皮膜2和钢板3一般由电弧焊牢固地接合，所以能够间接地以高接合强度接合钢板3和铝合金板1的异种金属彼此。
即，上述第一实施方式的异种金属接合体的制造方法，如果只着眼于钢制焊接金属4，则并非是异种金属之间的接合，而能够成为钢板3和纯铁所构成的皮膜2的同种金属之间的接合。
还有，因为纯铁的粉末与铝合金板1的表面相比较为硬质，所以对于铝合金板1的表面以高速喷射纯铁的粉末时，粉末的形状不会被压溃，而是以保持球状的状态嵌入铝合金板1。另外，纯铁与铝合金相比，因为密度较高并较重，所以相比对钢材喷射铝或铝合金粉末而形成皮膜的情况而言，粉末与母材碰撞时的动能大，更深地嵌入铝合金板1。因此，能够得到更强的锚定效应。
另外，在第一实施方式中，实施使用钢制的焊接材料的电弧焊，形成钢制焊接金属4，因此与形成铝合金熔敷焊道的现有焊接方法比较，能够提高接头的强度，并且能够降低关于焊接材料的成本。
另外，在第一实施方式中，因为以从铝合金板1的端面1a跨到上表面1b的范围的方式形成有皮膜2，所以与只在端面1a形成皮膜2的情况相比较，能够提高铝合金板1与皮膜2的机械紧固结合力，结果是能够使铝合金板1和皮膜2的接合强度显著提高。因此，即使像本实施方式这样的难以确保较大接合面的角焊的情况下，也能够在异种金属间得到高接合强度。
＜第二实施方式：T字形角焊(单面)＞
对于本发明的第二实施方式进行说明。第二实施方式，是T字形角焊(单面)的情况。图2A是表示本发明的第二实施方式的异种金属接合体的俯视图，图2B是图2A的M－M剖视图。第二实施方式，是以铝合金板(第1构件)11作为立板，以钢板(第2构件)13作为下板(下材)，以T字形方式配置而焊接成的接合体。
如图2A和图2B所示，以从铝合金板11的端面11a跨到与该端面11a相邻接的一个面(第1面)11b的范围的方式形成通过低温且高速喷射纯铁制的金属粉末而得到的纯铁制的皮膜12。
另外，铝合金板11的端面11a以与钢板13的上表面13a对置的方式配置。即，在钢板13上，以使其上表面13a与皮膜12相接近的方式配置铝合金板11，在由皮膜12和钢板13构成的角部形成钢制焊接金属(角焊部)14。
对于第二实施方式的异种金属接合体的制造方法详细说明。首先，在铝合金板(第1构件)11的端面11a和与该端面11a相邻接的一个面(第1面)11b的连续的区域，以低温且高速喷射包含纯铁的金属粉末，形成皮膜12。其次，以使铝合金板11的端面11a与钢板13的上表面13a对置的方式配置铝合金板11。这时，以使铝合金板11的一个面11b相对于钢板13的上表面13a大体垂直，并使皮膜12与钢板13相接近的方式配置。此后，从一个面11b侧，对于皮膜12与钢板13之间的角部，实施使用钢制焊接材料的电弧焊，形成皮膜12、钢板13和焊接材料熔融而成的钢制焊接金属14，由此，能够制造钢板13和铝合金板11被接合而成的异种金属接合体。
对于铝合金板11的表面，以低温且高速喷射包含纯铁的金属粉末而形成皮膜12的方法，与第一实施方式同样，包含纯铁的金属粉末，在其速度能量下侵入铝合金板1，能够得到牢固的微观上的机械紧固结合状态。因此，不会生成金属间化合物，另外，不形成脆性相，由此，结果是可以在铝合金板11的一部分形成牢固的纯铁的皮膜12。
另外，因为皮膜12和钢板13通过一般的电弧焊被牢固地接合，形成高强度的钢制焊接材料14，所以能够以高接合强度接合钢板13和铝合金板11的异种金属。
另外，在第二实施方式中，也是以从铝合金板11的端面11a跨到另一个面11b的范围的方式形成皮膜12，因此与只在端面11a或一个面11b形成皮膜12的情况比较，能够提高铝合金板11与皮膜12的机械的紧固结合力，结果是能够使铝合金板11和皮膜12的接合强度显著提高。因此，即使像本实施方式这样的难以确保较大接合面的角焊的情况下，也能够在异种金属间得到高接合强度。
还有，与第一实施方式同样，上述皮膜12，不需要遍布铝合金板11的端面11a和一个面11b的整个区域形成，只要在形成钢制焊接金属14的端面11a与一个面11b的至少一部分区域形成即可。
＜第三实施方式：T字形角焊(双面)＞
对于本发明的第三实施方式进行说明。第三实施方式，是T字形角焊(双面)的情况。图3A是表示本发明的第三实施方式的异种金属接合体的俯视图，图3B是图3A的N－N剖视图。第三实施方式也与第二实施方式同样，是以铝合金板(第1构件)21作为立板，以钢板(第2构件)23作为下板(下材)，以成为T字形的方式焊接成的接合体。但是，第三实施方式，是在铝合金板21的两面侧形成钢制焊接金属24a和24b的例子。
如图3A和图3B所示，以从铝合金板21的端面21a跨到分别与该端面21a相邻接并相互对置的两侧的面(即，一个面(第1面)21b和与这一个面对置的另一个面(第2面)21c)的范围的方式，形成低温且高速喷射纯铁制的金属粉末面得到的纯铁制的皮膜22。
而后，铝合金板21以使其端面21a与钢板23的上表面23a对置的方式配置。即，在钢板23上，以使其上表面23a与皮膜22相接近的方式配置有铝合金板21。另外，在铝合金板21的一个面21b侧，在由皮膜22和钢板23构成的角部形成有钢制焊接金属(角焊部)24a，并且在另一个面21c侧，在由皮膜22和钢板23构成的角部形成有钢制焊接金属(角焊部)24b。
对于第三实施方式的异种金属接合体的制造方法详细说明。首先，在铝合金板(第1构件)21的端面21a和与该端面21a相邻的一个面(第1面)21b和与端面21a相邻的另一个面(第2面)21c的连续的区域，以低温且高速喷射由纯铁构成的金属粉末，形成皮膜22。其次，以使铝合金板21的端面21a与钢板23的上表面23a对置的方式配置铝合金板21。这时，以使铝合金板21的一个面21b和另一个面21c相对于钢板23的上表面23a大体垂直，使皮膜22与钢板23相接近的方式配置。其后，对于皮膜22与钢板23之间的角部，从一个面21b侧，实施使用钢制焊接材料的电弧焊，形成皮膜22、钢板23和钢制焊接材料熔融的钢制焊接金属24a。之后同样，对于皮膜22与钢板23之间的角部，从另一个面21c侧，实施使用钢制焊接材料的电弧焊，形成钢制焊接金属24b。由此，能够制造钢板23和铝合金板21接合而成的异种金属接合体。
还有，对于铝合金板21的表面，低温且高速喷射包含纯铁的金属粉末而形成皮膜22的方法，与第一实施方式同样，包含纯铁的金属粉末，在其速度能量下侵入铝合金板21，能够得到牢固的微观上的机械紧固结合状态。因此，不会生成金属间化合物，另外，不形成脆性相，由此，结果是可以在铝合金板21的一部分形成牢固的纯铁的皮膜22。
另外，因为皮膜22和钢板23通过一般的电弧焊被牢固地接合，形成高强度的钢制焊接材料24a和24b，所以能够以高接合强度接合钢板23铝合金板21的异种金属。
另外，在第三实施方式中，也是以从铝合金板21的端面21a跨到一个面21b和另一个面21c的范围的方式形成皮膜22，因此，与在端面21a、一个面21b、另一个面21c部分地形成皮膜22的情况比较，能够提高铝合金板21与皮膜22的机械的紧固结合力，结果是，能够使铝合金板21和皮膜22的接合强度显著提高。因此，即使像本实施方式这样的难以确保较大接合面的角焊的情况下，也能够在异种金属间得到高接合强度。
还有，与第一实施方式同样，上述皮膜22，不需要遍布铝合金板21的端面21a和一个面21b以及另一个面21c的整个区域形成，只要在形成钢制焊接金属24的端面21a与一个面21b以及另一个面21c的至少一部分区域形成即可。
＜第四实施方式：搭角焊的变形例＞
还有，在本发明中，不仅是板材，在汽车等领域大量使用的挤压材、铸造材和锻造材上使用也没有问题。图4是表示本发明的第四实施方式的异种金属接合体的立体图。第四实施方式是图1A和图1B所示的搭角焊的变形例。
如图4所示，第四实施方式，表示铝合金制的方管(第1构件)31与钢制的方管(第2构件)33的异种金属接合体。即，以跨着方管31的端面31a和与其端面31a邻接的第1面31b的范围的方式形成皮膜32，对于皮膜32和方管33进行角焊，形成钢制焊接金属34，由此能够得到异种金属接合体。还有，皮膜32的形成方法及皮膜32与方管33的角焊方法，与图1A和图1B所示的第一实施方式同样，并能够得到同样的效果。
＜第五实施方式：搭角焊的另一变形例＞
图5是表示本发明的第五实施方式的异种金属接合体的立体图。第五实施方式与第四实施方式同样，是图1A和图1B所示的搭角焊的另一变形例。
如图5所示，第五实施方式显示具有对置的2片板状部、和在纵长方向上连接这2片板状部的中央的连接部，截面为H型的铝合金制H型构件(第1构件)41和具有与之同样的H型截面形状的钢制H型构件(第2构件)43的异种金属接合体。即，以从铝合金制H型构件41的板状部的端面41a跨到与该端面41a邻接的第1面41b的范围的方式形成皮膜42，在钢制H型构件43的板状部之上重叠配置铝合金制H型构件41的板状部后，对于皮膜42和钢制H型构件43的板状部进行角焊而形成钢制焊接金属44，由此能够得到异种金属接合体。还有，皮膜42的形成方法和皮膜42与钢制H型构件43的角焊方法，与图1A和图1B所示的第一实施方式同样，并能够得到同样的效果。
以上，对于第1～第5的各实施方式详细进行了说明，但在这些实施方式的异种金属接合体的制造方法中，为了将对于铝合金板的热影响进一步抑制在最小限度，优选以只使皮膜和钢板(第2构件)熔融的方式，选择适当的焊接条件。
＜各构成要素的说明＞
接着，对于上述的第1～第五实施方式的制造方法中，皮膜、作为其材料的金属粉末、由有色金属形成的第1构件、钢制的第2构件、以及焊接方法进行以下详细说明。
(金属粉末的金属种类)
为了由电弧焊接合皮膜和钢板，重要的是作为皮膜的材料，选择能够与钢板以预期的接合强度进行焊接，并且由焊接得到的焊接金属的特性良好的金属材料。
在上述的实施方式中记述了使用包含纯铁的金属粉末形成皮膜的例子，但金属粉末的种类不限定于纯铁，例如，能够选择与钢板之间能够容易焊接出良好的接合接头的不锈钢(SUS)。
特别是在各种不锈钢之中，铁素体系不锈钢、奥氏体系不锈钢和铁素体系与奥氏体系的双相不锈钢，与马氏体系不锈钢相比耐腐蚀性优异，因此适合作为曝露在腐蚀环境中的汽车的材料。因此，作为用于冷喷涂的金属粉末，能够使用从铁素体系不锈钢、奥氏体系不锈钢和铁素体系与奥氏体系的双相不锈钢中选择的至少一种金属所构成的粉末。
另一方面，作为金属粉末，例如，若使用大量添加有Cr和Ni等淬火元素的不锈钢，则钢板是高张力钢板或热冲压材时，受到母材稀释的焊接金属的全部或一部分发生马氏体相变，硬度变得过高，接合强度(接头强度)有可能降低，或发生裂纹。这种情况下，作为用于冷喷涂的金属粉末，能够使用含有从纯铁、碳钢、镍、镍合金、钴和钴合金中选择的至少一种金属的粉末。
还有，在本说明书中，所谓纯铁，表示作为工业用可容易获取，纯度为99.9质量％以上的铁。另外，所谓碳钢，表示以铁和碳为主成分，并微量含有硅、锰和杂质磷、硫、铜等的铁钢材料。还有，作为镍合金，能够使用俗称英高镍合金、耐热镍铬铁合金、哈司特镍合金的以Ni为主成分，适量添加有Mo、Fe、Co、Cr和Mn等的合金。
(金属粉末的粒径和形状)
对于作为皮膜材料的金属粉末的粒径没有特别限定，但使冷喷涂的气压为1MPa以下的低压条件时，例如优选为20μm以下，更优选为10μm以下。
另一方面，使气压为1MPa～5MPa的高压条件时，例如优选为50μm以下，更优选为30μm以下。
关于金属粉末的粒子形状也没有特别限定，但从流动性的观点出发，优选为球状。
(工作气体的种类)
关于冷喷涂中使用的气体，没有特别限定，但一般来说，可使用空气、氮、氦或它们的混合气体进行。另一方面，若皮膜进行氧化，则有可能对焊接性造成负面影响，因此作为气体种类，优选使用氮和氦。
(工作气体的温度)
如上述，作为皮膜的基材使用铝或铝合金材时，若冷喷涂中使用的气体温度高，则金属粉末熔融，有可能与铝或铝合金材发生化学反应而生成金属间化合物。因此，工作气体的温度，优选为低于冷喷涂所用的金属粉末熔点的温度。还有，在取得本实施方式的异种金属接合体时，例如，优选为室温(20℃)～500℃。
(皮膜的膜厚)
若由冷喷涂形成的皮膜的膜厚低于0.5mm，则即使适宜选择只使皮膜和钢板熔融的焊接条件，由于电弧目标位置偏差的影响，也会存在难以只使皮膜2和钢材3熔融的情况，稳固性变低。
因此，通过使皮膜2的膜厚为0.5mm以上，能够灵活应对电弧目标位置的偏差，所以不需要严苛的条件设定。因此，皮膜2的膜厚优选为0.5mm以上，更优选为0.9mm以上。
另一方面，若皮膜2的膜厚高于3mm，则成膜时间变长，制造成本有可能上升。因此，皮膜2的膜厚优选为3mm以下，更优选为2mm以下。
(由有色金属形成的第1构件)
在上述实施方式中，作为第1构件使用铝合金材，但本发明只要是由有色金属形成的构件，便没有特别限定，例如，能够使用镁或镁合金材、铜或铜合金材等。例如，将本发明应用于汽车等所用的构件时，从强度的观点出发，优选使用2000系、5000系、6000系和7000系等的铝合金材。还有，如上述的第四和第五实施方式所示，在本发明中，不仅能够在板材中使用，在汽车等的领域大量使用的挤压材、铸造材和锻造材上使用也没有问题。
(钢制的第2构件)
作为钢制的第2构件，只要是由一般称为钢铁的金属形成的构件，便没有特别限定。但是，近年来，作为用于汽车的车身骨架等的钢板，以车体轻量化和碰撞安全性强化为目的而多用高张力钢材(High Tensile Strength Steel)等。在作为钢－铝的异种金属接合法而普及的机械的接合法中，难以应用于抗拉强度980MPa以上的钢板。因此，在抗拉强度为980MPa以上的高张力钢板中，本发明特别有效。
(焊接方法)
在上述实施方式中，由电弧焊接合皮膜和钢材，但在本发明中，焊接方法不限定为电弧焊，也可以使用激光焊接等。还有，作为电弧焊，也能够适宜采用使用了焊接材料的MAG焊接或MIG焊接、或者TIG焊接或等离子焊接等。还有，在TIG焊接和等离子焊接中，有使用焊接材料的焊接方法、和不使用焊接材料的焊接方法，但在本实施方式中，任何焊接方法都能够适用。
若在TIG焊接、等离子弧焊和激光焊接中使用焊接材料，则在第1构件与第2构件之间不可避免地产生间隙，这种情况下，也能够由焊接材料填补间隙。因此，在上述的第一～第五实施方式中，以使皮膜和第2构件相邻接(即，这些构件接触的状态)的方式配置第1构件与第2构件，但本实施方式中，不需要使两者一定成为相邻接的位置进行配置。即，皮膜与第2构件接近(即，这些构件接触的状态，或稍稍分开的状态)即可，如果是能够以焊接材料填补的间隔，则也可以有间隙。
另外，因为电弧焊是最普及的金属焊接接合方法，所以利用电弧焊时不需要新设备等，能够抑制制造成本的上升。
此外，使用激光焊接时，优选最小限度地抑制对有色金属所形成的第1构件，例如对铝或铝合金材产生的热影响，以只使皮膜和钢材(第2构件)熔融的方式，选择适当的焊接条件。由此，能够抑制铝或铝合金材的熔融，因此能够防止接合强度的降低而得到良好的异种金属接合体。还有，作为激光焊接条件，能够适宜选择热源、输出功率、焊接速度、焊接部的直径、及皮膜与钢材的间隔等。
作为用于电弧焊和激光焊接的焊接材料，可应用钢合金或镍合金。作为钢合金的焊接材料，例如，有JIS Z3312，AWS E7.18。
以上，一边参照附图一边对于各种实施方式进行了说明，但本发明当然不限定于这样的例子。只要是本领域技术人员，在发明要求的范围所述的范畴内，显然可以想到各种变更例或修改例，关于这些当然理解为属于本发明的技术范围。另外，在不脱离发明的宗旨的范围，也可以任意组合上述实施方式的各构成要素。
还有，本申请基于2019年7月18日申请的日本专利申请(特愿2019－133128)，其内容在本申请之中作为参照援引。
符号说明
1、11、21 铝合金板
1a、11a、21a、31a、41a 端面
1b、3a、13a、23a 上表面
2、12、22、32、42 皮膜
3、13、23 钢板
4、14、24a、24b、34、44 钢制焊接金属
11b、21b 一个面
21c 另一个面(第2面)
31、33 方管
31b、41b 第1面
41、43 H型构件
Claims (10)
1.一种异种金属接合体的制造方法，是将由有色金属形成且具有端面和与该端面相邻接的第1面的第1构件和钢制的第2构件进行接合的异种金属接合体的制造方法，其中，具有：
通过对所述第1构件的所述端面和所述第1面，低温且高速喷射能够与所述第2构件接合的金属粉末，从而以从所述端面跨到与所述端面相邻的所述第1面的范围的方式连续形成皮膜的工序；
以所述皮膜与所述第2构件相接近的方式配置所述第1构件和所述第2构件的工序；
通过在所述皮膜和所述第2构件间进行角焊从而接合所述皮膜和所述第2构件的工序，
所述角焊只使所述皮膜和所述第2构件熔融。
2.根据权利要求1所述的异种金属接合体的制造方法，其中，所述角焊，是使用焊接材料的MAG焊接或MIG焊接，或者TIG焊接、等离子焊接或激光焊接。
3.根据权利要求1或2所述的异种金属接合体的制造方法，其中，所述角焊，是搭角焊、T字形角焊或圆角焊中的任意一种。
4.根据权利要求3所述的异种金属接合体的制造方法，其中，所述搭角焊，以板状的所述第1构件作为上板，以所述第2构件作为下材，
以从所述上板的端面跨到所述上板的作为第1面的上表面的方式形成所述皮膜，焊接所述皮膜和所述下材。
5.根据权利要求3所述的异种金属接合体的制造方法，其中，
所述T字形角焊是如下的单侧角焊：以板状的所述第1构件作为立板，以所述第2构件作为下材，
以从所述立板的与所述下材上表面对置的端面跨到与所述端面相邻接的第1面的方式形成所述皮膜，从所述第1面侧焊接所述皮膜和所述下材。
6.根据权利要求3所述的异种金属接合体的制造方法，其中，
所述T字形角焊是如下的双侧角焊：以板状的所述第1构件作为立板，以所述第2构件作为下材，
以从所述立板的与所述下材上表面对置的端面跨到分别与所述端面相邻接并相互对置的所述第1面和第2面的方式形成所述皮膜，分别从所述第1面侧和所述第2面侧焊接所述皮膜和所述下材。
7.根据权利要求2所述的异种金属接合体的制造方法，其中，所述焊接材料是钢合金或镍合金中的任意一种。
8.根据权利要求1或2所述的异种金属接合体的制造方法，其中，
所述金属粉末包含从铁素体系不锈钢、奥氏体系不锈钢、和铁素体系与奥氏体系的二相不锈钢、纯铁、碳钢、镍、镍合金、钴及钴合金中选择的至少一种。
9.根据权利要求1或2所述的异种金属接合体的制造方法，其中，所述皮膜的膜厚为0.5mm以上。
10.一种异种金属接合体，是由有色金属构成且具有端面和与该端面相邻接的第1面的第1构件和钢制的第2构件接合而成的异种金属接合体，其具有：
所述第1构件；
通过对所述第1构件的所述端面和所述第1面，低温且高速喷射能够与所述第2构件接合的金属粉末，由此在从所述端面跨到与所述端面相邻的所述第1面的范围的连续区域所形成的皮膜；
以所述皮膜相接近的方式配置的所述第2构件；
形成于所述皮膜与所述第2构件之间，接合所述皮膜与所述第2构件而成的角焊部。
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