JP2002307173A - 導電用構造体の製造方法 - Google Patents
導電用構造体の製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 導電率の低下をきたす溶加材の使用を不要と
し、接合後にも良好な導電率，強度，耐食性を維持す
る。 【構成】 導電率５５％以上のアルミニウム合金部材を
異種材料又は同種材料と摩擦攪拌接合して必要形状の導
電用構造体に組み立てる。導電率５５％以上のアルミニ
ウム合金部材としては、強度が要求されない部位には１
０００系のアルミニウム合金、強度が要求される部位に
は析出硬化型アルミニウム合金が使用される。析出硬化
型アルミニウム合金を摩擦攪拌接合する場合、摩擦攪拌
接合後の時効処理で強度を付与することが好ましい。ま
た、摩擦攪拌接合後の降温過程で、４００〜３００℃の
温度域を２０℃／分以上の速度で冷却することが好まし
い。
し、接合後にも良好な導電率，強度，耐食性を維持す
る。 【構成】 導電率５５％以上のアルミニウム合金部材を
異種材料又は同種材料と摩擦攪拌接合して必要形状の導
電用構造体に組み立てる。導電率５５％以上のアルミニ
ウム合金部材としては、強度が要求されない部位には１
０００系のアルミニウム合金、強度が要求される部位に
は析出硬化型アルミニウム合金が使用される。析出硬化
型アルミニウム合金を摩擦攪拌接合する場合、摩擦攪拌
接合後の時効処理で強度を付与することが好ましい。ま
た、摩擦攪拌接合後の降温過程で、４００〜３００℃の
温度域を２０℃／分以上の速度で冷却することが好まし
い。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、導電率を低下させるこ
となくアルミニウム合金を接合し，ブスバー，非鉄金属
の電解析出用陰極，陽極酸化用治具等の導電用構造体を
製造する方法に関する。
となくアルミニウム合金を接合し，ブスバー，非鉄金属
の電解析出用陰極，陽極酸化用治具等の導電用構造体を
製造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】導電用部材アルミニウム材料としては、
導電率の高い１０００系アルミニウム合金，強度を必要
とする用途では６０００系のアルミニウム合金が使用さ
れている。これらのアルミニウム合金は、一般に溶加材
を用いたＴＩＧ溶接，ＭＩＧ溶接等で接合されている。
１０００系のアルミニウム合金溶加材を用いて６０００
系アルミニウム合金を相互に、或いは６０００系アルミ
ニウム合金と１０００系アルミニウム合金とを溶接する
と溶接割れが発生しやすい。また、ＴＩＧ，ＭＩＧ等の
溶融溶接では、微細なブローホールやヒケ巣が接合部に
発生することが避けられない。溶接割れ等の欠陥は、強
度を低下させるばかりでなく、腐食環境に曝される用途
では割れ部等に電解質が溜まるため割れ部等を起点とす
る腐食を促進させる原因となる。具体的には、亜鉛等を
電解精錬する際に電解浴から発生したミストが割れ部等
に溜まると、腐食が著しく加速される。そのため、この
種のアルミニウム合金の溶接には、４０４３，５３５６
等のアルミニウム合金が溶加材として使用されている
が、腐食の進行に応じて更新している現状である。
導電率の高い１０００系アルミニウム合金，強度を必要
とする用途では６０００系のアルミニウム合金が使用さ
れている。これらのアルミニウム合金は、一般に溶加材
を用いたＴＩＧ溶接，ＭＩＧ溶接等で接合されている。
１０００系のアルミニウム合金溶加材を用いて６０００
系アルミニウム合金を相互に、或いは６０００系アルミ
ニウム合金と１０００系アルミニウム合金とを溶接する
と溶接割れが発生しやすい。また、ＴＩＧ，ＭＩＧ等の
溶融溶接では、微細なブローホールやヒケ巣が接合部に
発生することが避けられない。溶接割れ等の欠陥は、強
度を低下させるばかりでなく、腐食環境に曝される用途
では割れ部等に電解質が溜まるため割れ部等を起点とす
る腐食を促進させる原因となる。具体的には、亜鉛等を
電解精錬する際に電解浴から発生したミストが割れ部等
に溜まると、腐食が著しく加速される。そのため、この
種のアルミニウム合金の溶接には、４０４３，５３５６
等のアルミニウム合金が溶加材として使用されている
が、腐食の進行に応じて更新している現状である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】溶接部は、母材及び溶
加材の成分が混合された組成となることから、母材及び
溶加材によって影響される性質になる。この点、導電率
が要求される用途に適した１０００系，６０００系等の
アルミニウム合金を使用しても、ＴＩＧ溶接，ＭＩＧ溶
接等の際に導電率の低い４０４３や５３５６等のアルミ
ニウム合金が使用されるため，溶接部の導電率低下が避
けられない。本発明は、このような問題を解消すべく案
出されたものであり、摩擦攪拌接合によってアルミニウ
ム合金を接合することにより、導電率の低下をきたす溶
加材の使用を不要とし、接合後にも良好な導電率，強
度，耐食性を維持することを目的とする。
加材の成分が混合された組成となることから、母材及び
溶加材によって影響される性質になる。この点、導電率
が要求される用途に適した１０００系，６０００系等の
アルミニウム合金を使用しても、ＴＩＧ溶接，ＭＩＧ溶
接等の際に導電率の低い４０４３や５３５６等のアルミ
ニウム合金が使用されるため，溶接部の導電率低下が避
けられない。本発明は、このような問題を解消すべく案
出されたものであり、摩擦攪拌接合によってアルミニウ
ム合金を接合することにより、導電率の低下をきたす溶
加材の使用を不要とし、接合後にも良好な導電率，強
度，耐食性を維持することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、その目的を達
成するため、複数のアルミニウム合金部材を摩擦攪拌接
合して必要形状の導電用構造体に組み立てることを特徴
とする。アルミニウム合金部材としては、導電用構造体
としての使用時に導電率５５％ＩＡＣＳ以上であるアル
ミニウム合金が好ましく、強度が要求されない部位には
１０００系のアルミニウム合金、強度が要求される部位
には析出硬化型アルミニウム合金が使用される。析出硬
化型アルミニウム合金を摩擦攪拌接合する場合、摩擦攪
拌接合後の時効処理で強度を付与することが好ましい。
また、摩擦攪拌接合後の降温過程で、４００〜３００℃
の温度域を２０℃／分以上の速度で冷却することが好ま
しい。導電用構造体としては、非鉄金属電解析出用陰
極，非鉄金属陽極酸化用治具，ブスバー等がある。たと
えば、非鉄金属電解析出用陰極は、６０００系アルミニ
ウム合金製のバーに１０００系アルミニウム合金製のプ
レート及び６０００系アルミニウム合金製のフックを摩
擦攪拌接合することにより組み立てられる。
成するため、複数のアルミニウム合金部材を摩擦攪拌接
合して必要形状の導電用構造体に組み立てることを特徴
とする。アルミニウム合金部材としては、導電用構造体
としての使用時に導電率５５％ＩＡＣＳ以上であるアル
ミニウム合金が好ましく、強度が要求されない部位には
１０００系のアルミニウム合金、強度が要求される部位
には析出硬化型アルミニウム合金が使用される。析出硬
化型アルミニウム合金を摩擦攪拌接合する場合、摩擦攪
拌接合後の時効処理で強度を付与することが好ましい。
また、摩擦攪拌接合後の降温過程で、４００〜３００℃
の温度域を２０℃／分以上の速度で冷却することが好ま
しい。導電用構造体としては、非鉄金属電解析出用陰
極，非鉄金属陽極酸化用治具，ブスバー等がある。たと
えば、非鉄金属電解析出用陰極は、６０００系アルミニ
ウム合金製のバーに１０００系アルミニウム合金製のプ
レート及び６０００系アルミニウム合金製のフックを摩
擦攪拌接合することにより組み立てられる。
【０００５】
【作用】摩擦攪拌接合では、図１に示すように被接合部
材Ｍの突合せ面に回転ツール１のピン２を挿入し、回転
ツール１を回転させながら突合せ線に沿って移動させ，
回転ツール１近傍のメタルを塑性流動させることにより
被接合部材Ｍを接合している。なお，被接合部材Ｍの接
合に十分な量のメタルを確保するため，回転ツール１の
ショルダ３を被接合部材Ｍに若干押し込んでいる。摩擦
攪拌接合で形成された接合部は、異材の混入がなく被接
合部材Ｍのメタルが混合したものであるため、接合前の
被接合部材Ｍとほぼ同じ性質を呈する。また、原理的に
は固相拡散接合であることから，ブローホール，ヒケ巣
等の欠陥が接合部に発生しない。したがって、ＴＩＧ溶
接，ＭＩＧ溶接等の溶融溶接と異なり，接合部の導電率
が低下することはない。本発明は、この長所を活用し摩
擦攪拌接合で導電用構造体を製造している。
材Ｍの突合せ面に回転ツール１のピン２を挿入し、回転
ツール１を回転させながら突合せ線に沿って移動させ，
回転ツール１近傍のメタルを塑性流動させることにより
被接合部材Ｍを接合している。なお，被接合部材Ｍの接
合に十分な量のメタルを確保するため，回転ツール１の
ショルダ３を被接合部材Ｍに若干押し込んでいる。摩擦
攪拌接合で形成された接合部は、異材の混入がなく被接
合部材Ｍのメタルが混合したものであるため、接合前の
被接合部材Ｍとほぼ同じ性質を呈する。また、原理的に
は固相拡散接合であることから，ブローホール，ヒケ巣
等の欠陥が接合部に発生しない。したがって、ＴＩＧ溶
接，ＭＩＧ溶接等の溶融溶接と異なり，接合部の導電率
が低下することはない。本発明は、この長所を活用し摩
擦攪拌接合で導電用構造体を製造している。
【０００６】被接合部材Ｍとしては、電流効率の確保及
びジュール熱による発熱防止のため調質後に導電率５５
％ＩＡＣＳ以上の材料である１０００系アルミニウム合
金，６０６３合金，６１０１合金等が使用される。１０
００系合金は、強度がそれほど要求されない非鉄金属電
解析出用陰極のプレート，ブスバー等に使用される。６
０６３合金，６１０１合金等のアルミニウム合金は、Ｍ
ｇ2Ｓｉ，ＣｕＡｌ2等の析出によって強化された材料で
あり、非鉄金属の電解析出用陰極のバー及びフック，非
鉄金属陽極酸化用治具等の部材として使用される。
びジュール熱による発熱防止のため調質後に導電率５５
％ＩＡＣＳ以上の材料である１０００系アルミニウム合
金，６０６３合金，６１０１合金等が使用される。１０
００系合金は、強度がそれほど要求されない非鉄金属電
解析出用陰極のプレート，ブスバー等に使用される。６
０６３合金，６１０１合金等のアルミニウム合金は、Ｍ
ｇ2Ｓｉ，ＣｕＡｌ2等の析出によって強化された材料で
あり、非鉄金属の電解析出用陰極のバー及びフック，非
鉄金属陽極酸化用治具等の部材として使用される。
【０００７】硫酸酸性溶液中の金属イオンを不溶性陽極
を用いて陰極に析出させる電解採取では、析出用の陰極
としてアルミニウムが通常使用されている。たとえば亜
鉛の電解採取では、焙焼鉱を硫酸で浸出して得た浸出液
を、亜鉛電解に適するように浄化及び液調整し、得られ
た含亜鉛硫酸性電解液を電解槽に導き、アルミニウム陰
極板と含銀鉛陽極板（不溶性陽極）との間で電解し、陰
極板表面に亜鉛を析出させている。陰極板上に２〜３ｍ
ｍ程度の厚さに亜鉛が析出した段階で電解槽から陰極板
を引き上げ、板状の亜鉛板を陰極板から機械的に剥離し
て亜鉛を採取する。亜鉛が剥離された陰極板は、再び電
解槽に戻される。この方法に本発明の非鉄金属電解析出
用陰極を使用すると、導電率が高いために亜鉛電解析出
時の電気効率がよく、接合部の耐食性がよいので治具の
寿命が長く、治具のメンテナンスに伴う作業ロスが低減
する。
を用いて陰極に析出させる電解採取では、析出用の陰極
としてアルミニウムが通常使用されている。たとえば亜
鉛の電解採取では、焙焼鉱を硫酸で浸出して得た浸出液
を、亜鉛電解に適するように浄化及び液調整し、得られ
た含亜鉛硫酸性電解液を電解槽に導き、アルミニウム陰
極板と含銀鉛陽極板（不溶性陽極）との間で電解し、陰
極板表面に亜鉛を析出させている。陰極板上に２〜３ｍ
ｍ程度の厚さに亜鉛が析出した段階で電解槽から陰極板
を引き上げ、板状の亜鉛板を陰極板から機械的に剥離し
て亜鉛を採取する。亜鉛が剥離された陰極板は、再び電
解槽に戻される。この方法に本発明の非鉄金属電解析出
用陰極を使用すると、導電率が高いために亜鉛電解析出
時の電気効率がよく、接合部の耐食性がよいので治具の
寿命が長く、治具のメンテナンスに伴う作業ロスが低減
する。
【０００８】摩擦攪拌接合時に被接合部材Ｍが昇温し、
被接合部材Ｍに含まれている合金成分がＡｌマトリック
スに固溶することがある。被接合部材Ｍは、合金成分の
固溶によって導電率が一般的に低下する。低下した導電
率は、合金成分を析出させる時効処理を摩擦攪拌接合後
に施すことにより回復する。析出硬化型アルミニウム合
金の場合、時効処理を施した部材を摩擦攪拌接合した
後、更に時効処理を施すと過時効となり、部材強度が低
下することがある。そこで、時効処理前の部材を摩擦攪
拌接合し、次いで時効処理を施すことにより、導電率及
び強度の双方を満足する部材が得られる。
被接合部材Ｍに含まれている合金成分がＡｌマトリック
スに固溶することがある。被接合部材Ｍは、合金成分の
固溶によって導電率が一般的に低下する。低下した導電
率は、合金成分を析出させる時効処理を摩擦攪拌接合後
に施すことにより回復する。析出硬化型アルミニウム合
金の場合、時効処理を施した部材を摩擦攪拌接合した
後、更に時効処理を施すと過時効となり、部材強度が低
下することがある。そこで、時効処理前の部材を摩擦攪
拌接合し、次いで時効処理を施すことにより、導電率及
び強度の双方を満足する部材が得られる。
【０００９】析出硬化型のアルミニウム合金を摩擦攪拌
接合後の降温過程で徐冷すると、強度向上に有効でない
析出物として合金成分が析出し、強度低下を引き起こ
す。このような場合、摩擦攪拌接合された析出硬化型ア
ルミニウム合金を摩擦攪拌接合後に急冷することにより
合金成分の析出を抑制する。なかでも、４００〜３００
℃の温度域を２０℃／分以上の冷却速度で冷却すること
が好ましい。２０℃／分未満の冷却速度では、冷却過程
で粗大な析出物が生じやすく、その後の時効処理によっ
ても強度を向上させることができない。
接合後の降温過程で徐冷すると、強度向上に有効でない
析出物として合金成分が析出し、強度低下を引き起こ
す。このような場合、摩擦攪拌接合された析出硬化型ア
ルミニウム合金を摩擦攪拌接合後に急冷することにより
合金成分の析出を抑制する。なかでも、４００〜３００
℃の温度域を２０℃／分以上の冷却速度で冷却すること
が好ましい。２０℃／分未満の冷却速度では、冷却過程
で粗大な析出物が生じやすく、その後の時効処理によっ
ても強度を向上させることができない。
【００１０】合金成分の析出を抑制した条件下で冷却さ
れた溶接構造体は、強度向上に有効なＭｇ2Ｓｉ，Ｃｕ
Ａｌ2等の供給源となる合金成分を固溶状態で含んでい
る。そのため、この溶接構造体を時効処理してＭｇ2Ｓ
ｉ，ＣｕＡｌ2等を析出させることにより必要強度が付
与される。また、固溶している合金成分が時効処理によ
って析出するため，導電率も向上する。具体的には、溶
接構造体を１８０〜２２０℃に１．５〜１０時間加熱す
ることにより強度及び導電率が向上する。温度・時間と
もに下限値を下回ると析出が不十分になり、強度及び導
電率が低下する。１８０℃以下の加熱温度では、長時間
時効によって強度及び導電率を満足することもあるが、
コスト高になる。逆に２２０℃を超える加熱温度や１０
時間を超える長時間加熱では、過時効となって却って強
度が低下する。
れた溶接構造体は、強度向上に有効なＭｇ2Ｓｉ，Ｃｕ
Ａｌ2等の供給源となる合金成分を固溶状態で含んでい
る。そのため、この溶接構造体を時効処理してＭｇ2Ｓ
ｉ，ＣｕＡｌ2等を析出させることにより必要強度が付
与される。また、固溶している合金成分が時効処理によ
って析出するため，導電率も向上する。具体的には、溶
接構造体を１８０〜２２０℃に１．５〜１０時間加熱す
ることにより強度及び導電率が向上する。温度・時間と
もに下限値を下回ると析出が不十分になり、強度及び導
電率が低下する。１８０℃以下の加熱温度では、長時間
時効によって強度及び導電率を満足することもあるが、
コスト高になる。逆に２２０℃を超える加熱温度や１０
時間を超える長時間加熱では、過時効となって却って強
度が低下する。
【００１１】摩擦攪拌接合で組み立てられる溶接構造体
としては、たとえば非鉄金属電解析出用陰極がある。非
鉄金属電解析出用陰極は，図２に示すように電解液に浸
漬される陰極プレート４をヘッドバー５に固着し、ヘッ
ドバー５にフック６を取り付けている。ヘッドバー５及
びフック６は陰極プレート４を電解槽中に吊り下げるこ
とから強度が要求されるが、陰極プレート４にはそれほ
ど強度が要求されない。そこで、９９．０質量％以上の
Ａｌを含む１０００系アルミニウム合金を陰極プレート
４に使用し、Ａｌ含有量が９７．５０質量％以上で６０
６３，６０１０等の６０００系アルミニウム合金をヘッ
ドバー５及びフック６に使用し、ヘッドバー５に陰極プ
レート４及びフック６を摩擦攪拌接合する。摩擦攪拌接
合で形成された接合部は、１０００系及び６０００系の
メタルが混じり合った組成をもつことから良好な導電性
が維持され、腐食促進物が入り込むブローホール，ヒケ
巣等の隙間が溶接部に形成されることもない。
としては、たとえば非鉄金属電解析出用陰極がある。非
鉄金属電解析出用陰極は，図２に示すように電解液に浸
漬される陰極プレート４をヘッドバー５に固着し、ヘッ
ドバー５にフック６を取り付けている。ヘッドバー５及
びフック６は陰極プレート４を電解槽中に吊り下げるこ
とから強度が要求されるが、陰極プレート４にはそれほ
ど強度が要求されない。そこで、９９．０質量％以上の
Ａｌを含む１０００系アルミニウム合金を陰極プレート
４に使用し、Ａｌ含有量が９７．５０質量％以上で６０
６３，６０１０等の６０００系アルミニウム合金をヘッ
ドバー５及びフック６に使用し、ヘッドバー５に陰極プ
レート４及びフック６を摩擦攪拌接合する。摩擦攪拌接
合で形成された接合部は、１０００系及び６０００系の
メタルが混じり合った組成をもつことから良好な導電性
が維持され、腐食促進物が入り込むブローホール，ヒケ
巣等の隙間が溶接部に形成されることもない。
【００１２】
【実施例１】溶体化処理後で時効処理前の板厚１５ｍｍ
のＪＩＳ Ａ６０６３アルミニウム合金板材をＴＩＧ溶
接，ＭＩＧ溶接及び摩擦攪拌接合し、溶接法の相違によ
る影響を調査した。ＴＩＧ溶接では、突合せ部の表裏両
面に９０度のＶ開先を形成し、２００Ａ−１９Ｖ，１８
０Ａ−１８Ｖ，１６０Ａ−１８Ｖの条件で表裏両面それ
ぞれ３パスで溶接した。このときの溶接速度は、３００
ｍｍ／分に設定した。ＭＩＧ溶接では、突合せ部の表裏
両面に７０度のＶ開先を形成し、２２０Ａ−２０Ｖ，２
２０Ａ−２０Ｖの条件で表裏両面２パスで溶接した。こ
のときの溶接速度は、５００ｍｍ／分に設定した。摩擦
攪拌接合では、ショルダ径２０ｍｍ，ピン径８ｍｍ，ピ
ン長さ７ｍｍの回転ツールを１２００ｒｐｍで回転さ
せ、５００ｍｍ／分の速度でアルミニウム合金板材を接
合した。何れの方法で接合されたアルミニウム合金板材
も、１９０℃に３時間加熱保持する時効処理を施した。
のＪＩＳ Ａ６０６３アルミニウム合金板材をＴＩＧ溶
接，ＭＩＧ溶接及び摩擦攪拌接合し、溶接法の相違によ
る影響を調査した。ＴＩＧ溶接では、突合せ部の表裏両
面に９０度のＶ開先を形成し、２００Ａ−１９Ｖ，１８
０Ａ−１８Ｖ，１６０Ａ−１８Ｖの条件で表裏両面それ
ぞれ３パスで溶接した。このときの溶接速度は、３００
ｍｍ／分に設定した。ＭＩＧ溶接では、突合せ部の表裏
両面に７０度のＶ開先を形成し、２２０Ａ−２０Ｖ，２
２０Ａ−２０Ｖの条件で表裏両面２パスで溶接した。こ
のときの溶接速度は、５００ｍｍ／分に設定した。摩擦
攪拌接合では、ショルダ径２０ｍｍ，ピン径８ｍｍ，ピ
ン長さ７ｍｍの回転ツールを１２００ｒｐｍで回転さ
せ、５００ｍｍ／分の速度でアルミニウム合金板材を接
合した。何れの方法で接合されたアルミニウム合金板材
も、１９０℃に３時間加熱保持する時効処理を施した。
【００１３】各板材から試験片を切り出し、接合部の強
度，導電率及び耐食性を調査した。導電率は、渦電流式
導電率計を用いて測定した。耐食性は、５０℃の２００
ｇ／ｌ硫酸水溶液に試験片を７日間浸漬したときの腐食
減量から評価した。表１の調査結果にみられるように、
ＴＩＧ溶接で形成した接合部は、強度，導電率，耐食性
の何れにもに劣っていた。１０７０アルミニウム合金を
溶加材に使用したＭＩＧ溶接では、母材とほぼ同じ導電
率の接合部が形成されたものの、強度及び耐食性に劣っ
ていた。また、５３５６，４０４３等のアルミニウム合
金を溶加材に使用したＭＩＧ溶接では、導電率の低下が
大きく、強度及び耐食性にも劣っていた。これに対し、
摩擦攪拌接合で形成した接合部は、強度，導電率，耐食
性の何れにも優れていた。これは、接合部に溶接割れ，
ブローホール，ヒケ巣等の欠陥がないことによるものと
考えられる。
度，導電率及び耐食性を調査した。導電率は、渦電流式
導電率計を用いて測定した。耐食性は、５０℃の２００
ｇ／ｌ硫酸水溶液に試験片を７日間浸漬したときの腐食
減量から評価した。表１の調査結果にみられるように、
ＴＩＧ溶接で形成した接合部は、強度，導電率，耐食性
の何れにもに劣っていた。１０７０アルミニウム合金を
溶加材に使用したＭＩＧ溶接では、母材とほぼ同じ導電
率の接合部が形成されたものの、強度及び耐食性に劣っ
ていた。また、５３５６，４０４３等のアルミニウム合
金を溶加材に使用したＭＩＧ溶接では、導電率の低下が
大きく、強度及び耐食性にも劣っていた。これに対し、
摩擦攪拌接合で形成した接合部は、強度，導電率，耐食
性の何れにも優れていた。これは、接合部に溶接割れ，
ブローホール，ヒケ巣等の欠陥がないことによるものと
考えられる。
【００１４】
【００１５】
【実施例２】被接合部材Ｍとして、６１０１アルミニウ
ム合金押出板材（厚み１５ｍｍ，板幅７０ｍｍ，長さ５
００ｍｍ）を使用した。この被接合部材Ｍは、押出後に
ダイス端焼入れした未時効処理材である。２枚の押出板
材の幅方向端面を突き合わせ、接合面を摩擦攪拌接合し
た。摩擦攪拌接合条件としては、径８ｍｍ，長さ７ｍｍ
のピン２を備えたショルダ径２０ｍｍの回転ツール１を
使用し、回転速度１２００ｒｐｍ，移動速度５００ｍｍ
／分で回転ツール１を接合線に沿って移動させた。摩擦
攪拌接合中に接合部の温度を測定したところ、最高到達
温度５３０℃まで昇温していた。
ム合金押出板材（厚み１５ｍｍ，板幅７０ｍｍ，長さ５
００ｍｍ）を使用した。この被接合部材Ｍは、押出後に
ダイス端焼入れした未時効処理材である。２枚の押出板
材の幅方向端面を突き合わせ、接合面を摩擦攪拌接合し
た。摩擦攪拌接合条件としては、径８ｍｍ，長さ７ｍｍ
のピン２を備えたショルダ径２０ｍｍの回転ツール１を
使用し、回転速度１２００ｒｐｍ，移動速度５００ｍｍ
／分で回転ツール１を接合線に沿って移動させた。摩擦
攪拌接合中に接合部の温度を測定したところ、最高到達
温度５３０℃まで昇温していた。
【００１６】摩擦攪拌接合後、接合部を４００〜２００
℃の温度域で冷却速度３０℃／分となるように冷却し
た。冷却後に接合部の強度及び導電率を測定した結果、
強度が１７５Ｎ／ｍｍ2，導電率が５３％ＩＡＣＳと何
れも低い値を示した。また、接合されたままの接合部の
金属組織を観察したところ、母材部に比較して析出物が
明らかに減少していた。そこで、摩擦攪拌接合された押
出板材に１８０℃の時効処理を施し、強度及び導電率を
回復させた。強度及び導電率は、図３にみられるように
時効処理時間に応じて上昇し、４時間程度の時効処理に
よってほぼ母材部と変わらない値となった。しかし、８
時間を超える長時間時効では、導電率は上昇するもの
の、過時効に起因して強度低下の傾向がみられた。
℃の温度域で冷却速度３０℃／分となるように冷却し
た。冷却後に接合部の強度及び導電率を測定した結果、
強度が１７５Ｎ／ｍｍ2，導電率が５３％ＩＡＣＳと何
れも低い値を示した。また、接合されたままの接合部の
金属組織を観察したところ、母材部に比較して析出物が
明らかに減少していた。そこで、摩擦攪拌接合された押
出板材に１８０℃の時効処理を施し、強度及び導電率を
回復させた。強度及び導電率は、図３にみられるように
時効処理時間に応じて上昇し、４時間程度の時効処理に
よってほぼ母材部と変わらない値となった。しかし、８
時間を超える長時間時効では、導電率は上昇するもの
の、過時効に起因して強度低下の傾向がみられた。
【実施例３】６１０１合金製のフック６及びバー５と１
０７０合金製の陰極プレート４をそれぞれ摩擦攪拌接合
及びＭＩＧ溶接し、図２に示す形状に組み立てた陰極を
２種類用意した。２種類の陰極プレートを亜鉛濃度５５
ｇ／ｌ，硫酸濃度１８５ｇ／ｌ，浴温４２℃の処理液に
浸漬し、６００Ａ／ｍ2で２４時間通電して陰極プレー
ト上に亜鉛を電解析出させた。各陰極を使用したときの
槽電圧，亜鉛析出量，単位電力量（１トンの亜鉛を析出
させるのに必要な電力量）を表２に示す。表２から明ら
かなように、摩擦攪拌接合で組み立てた陰極を使用した
場合には、ＭＩＧ溶接で組み立てた陰極に比較して単位
電力量を１ＫＷＨ／トン削減できた。
０７０合金製の陰極プレート４をそれぞれ摩擦攪拌接合
及びＭＩＧ溶接し、図２に示す形状に組み立てた陰極を
２種類用意した。２種類の陰極プレートを亜鉛濃度５５
ｇ／ｌ，硫酸濃度１８５ｇ／ｌ，浴温４２℃の処理液に
浸漬し、６００Ａ／ｍ2で２４時間通電して陰極プレー
ト上に亜鉛を電解析出させた。各陰極を使用したときの
槽電圧，亜鉛析出量，単位電力量（１トンの亜鉛を析出
させるのに必要な電力量）を表２に示す。表２から明ら
かなように、摩擦攪拌接合で組み立てた陰極を使用した
場合には、ＭＩＧ溶接で組み立てた陰極に比較して単位
電力量を１ＫＷＨ／トン削減できた。
【００１７】
【００１８】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明は、接合
部に異材が混入しない摩擦攪拌接合の長所を活用し、導
電率の低下を来すことなく導電用アルミニウム合金部材
を接合している。また、ＴＩＧ溶接，ＭＩＧ溶接にみら
れるような溶接割れ，ブローホール，ヒケ巣等の欠陥が
ない接合部が形成されるため、強度及び耐食性にも優れ
た溶接構造体が得られ、良好な導電率が要求されるブス
バー，非鉄金属電解析出用陰極，非鉄金属陽極酸化用治
具等として使用される。
部に異材が混入しない摩擦攪拌接合の長所を活用し、導
電率の低下を来すことなく導電用アルミニウム合金部材
を接合している。また、ＴＩＧ溶接，ＭＩＧ溶接にみら
れるような溶接割れ，ブローホール，ヒケ巣等の欠陥が
ない接合部が形成されるため、強度及び耐食性にも優れ
た溶接構造体が得られ、良好な導電率が要求されるブス
バー，非鉄金属電解析出用陰極，非鉄金属陽極酸化用治
具等として使用される。
【図１】 摩擦攪拌接合法の説明図
【図２】 本発明が提供される非鉄金属電解析出用陰極
【図３】 摩擦攪拌接合で形成した接合部の強度及び導
電率が時効処理により回復されることを表したグラフ
電率が時効処理により回復されることを表したグラフ
１：回転ツール ２：ピン ３：ショルダ ４：
陰極プレート ５：ヘッドバー ６：フック
Ｍ：被接合部材
陰極プレート ５：ヘッドバー ６：フック
Ｍ：被接合部材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 堀 久司 静岡県庵原郡蒲原町蒲原１丁目34番１号 日本軽金属株式会社グループ技術センター 内 (72)発明者 牧田 慎也 静岡県庵原郡蒲原町蒲原１丁目34番１号 日本軽金属株式会社グループ技術センター 内 (72)発明者 熊井 雅章 新潟県新潟市太郎代1572−19 日本軽金属 株式会社新潟工場内 (72)発明者 前泊 春二 新潟県新潟市太郎代1572−19 日本軽金属 株式会社新潟工場内 (72)発明者 石津 幸郎 新潟県新潟市太郎代1572−19 日本軽金属 株式会社新潟工場内 (72)発明者 富樫 林太郎 東京都千代田区丸の内一丁目８番２号 秋 田製錬株式会社内 (72)発明者 福田 健作 東京都千代田区丸の内一丁目８番２号 秋 田製錬株式会社内 Ｆターム(参考） 4E067 AA05 BG00 DC06 DD01 EA04 4K058 AA30 BA25 BB04 CA04 CA13 EB02 EB15 ED04 FA08
Claims (7)
- 【請求項１】 複数のアルミニウム合金部材を摩擦攪拌
接合して必要形状に組み立てることを特徴とする導電用
構造体の製造方法。 - 【請求項２】 使用時の導電率５５％ＩＡＣＳ以上のア
ルミニウム合金部材を異種材料又は同種材料と摩擦攪拌
接合して必要形状に組み立てることを特徴とする導電用
構造体の製造方法。 - 【請求項３】 使用時の導電率５５％ＩＡＣＳ以上のア
ルミニウム合金部材として析出硬化型アルミニウム合金
を使用し、摩擦攪拌接合後に時効処理を施す請求項２記
載の導電用構造体の製造方法。 - 【請求項４】 析出硬化型アルミニウム合金部材を摩擦
攪拌接合した後、４００〜３００℃の温度域を２０℃／
分以上の速度で冷却する請求項３記載の導電用構造体の
製造方法。 - 【請求項５】 請求項１〜４記載の何れかの方法で製造
した非鉄金属電解析出用陰極。 - 【請求項６】 ６０００系アルミニウム合金製のバーに
１０００系アルミニウム合金製のプレート及び６０００
系アルミニウム合金製のフックが摩擦攪拌接合されてい
る非鉄金属電解析出用陰極。 - 【請求項７】 請求項５又は６記載の非鉄金属電解析出
用陰極を用いて行う亜鉛電解法。
Priority Applications (3)
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|---|---|---|---|
| JP2000134408A JP3720240B2 (ja) | 2000-05-08 | 2000-05-08 | 非鉄金属電解析出用陰極の製造方法 |
| AU2001252695A AU2001252695A1 (en) | 2000-05-08 | 2001-05-08 | Method of manufacturing conductive structure |
| PCT/JP2001/003851 WO2001085382A1 (fr) | 2000-05-08 | 2001-05-08 | Procede de production d'une structure conductive |
Applications Claiming Priority (1)
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| JP2000134408A JP3720240B2 (ja) | 2000-05-08 | 2000-05-08 | 非鉄金属電解析出用陰極の製造方法 |
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|---|---|
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|---|---|---|---|
| JP2000134408A Expired - Lifetime JP3720240B2 (ja) | 2000-05-08 | 2000-05-08 | 非鉄金属電解析出用陰極の製造方法 |
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Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6444471A (en) * | 1987-08-11 | 1989-02-16 | Fujitsu Ltd | Toner supply mechanism |
| US6726085B2 (en) * | 2002-05-14 | 2004-04-27 | The Boeing Company | Method and apparatus for producing a refined grain structure |
| US7360676B2 (en) * | 2002-09-21 | 2008-04-22 | Universal Alloy Corporation | Welded aluminum alloy structure |
| JP2013538286A (ja) * | 2010-07-09 | 2013-10-10 | アールエスアール・テクノロジーズ，インコーポレーテッド | 摩擦撹拌接合継手を有する電気化学的陽極およびこのような陽極の製造方法 |
| JP2015015211A (ja) * | 2013-07-08 | 2015-01-22 | 昭和電工株式会社 | バスバーおよびその製造方法 |
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| JP6885262B2 (ja) * | 2017-08-22 | 2021-06-09 | 日本軽金属株式会社 | 液冷ジャケットの製造方法 |
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| AT395722B (de) * | 1990-04-23 | 1993-02-25 | Austria Metall | Kathodenbleche aus aluminium fuer die elektrolytische gewinnung von zink |
| JPH10328855A (ja) * | 1997-05-30 | 1998-12-15 | Showa Alum Corp | 異種金属が接合された導電性接合体の製造方法 |
| JP2000248399A (ja) * | 1999-02-26 | 2000-09-12 | Kobe Steel Ltd | 耐食性が優れたアルミニウム又はアルミニウム合金部材、真空容器及び反応容器 |
-
2000
- 2000-05-08 JP JP2000134408A patent/JP3720240B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
2001
- 2001-05-08 WO PCT/JP2001/003851 patent/WO2001085382A1/ja active Application Filing
- 2001-05-08 AU AU2001252695A patent/AU2001252695A1/en not_active Abandoned
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6444471A (en) * | 1987-08-11 | 1989-02-16 | Fujitsu Ltd | Toner supply mechanism |
| US6726085B2 (en) * | 2002-05-14 | 2004-04-27 | The Boeing Company | Method and apparatus for producing a refined grain structure |
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| JP2013538286A (ja) * | 2010-07-09 | 2013-10-10 | アールエスアール・テクノロジーズ，インコーポレーテッド | 摩擦撹拌接合継手を有する電気化学的陽極およびこのような陽極の製造方法 |
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| JP2015015211A (ja) * | 2013-07-08 | 2015-01-22 | 昭和電工株式会社 | バスバーおよびその製造方法 |
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