JP2004217998A - プロジェクション溶接用アルミニウム合金板及びプロジェクション溶接部材 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】アルミニウム合金製の突出部品2をプロジェクション溶接により接合するためのアルミニウム合金板3において,アルミニウム合金板3は,ビッカース硬さが65Hv以上であり,かつ,導電率が50%IACS以下である。アルミニウム合金板3は,Mg含有量が2〜7重量%であることが好ましい。アルミニウム合金板3の板厚は0.2〜1.2mmであることが好ましい。アルミニウム合金板3の表面酸化皮膜厚さは,100nm以下であることが好ましい。
【選択図】 図1
Description
【技術分野】
本発明は,プロジェクション溶接部材,及びこれに用いられるアルミニウム合金板に関する。
【0002】
【従来技術】
板材の表面に,その表面から突出するように配設する部品である突出部品(例えばねじ穴を設けたナット部材やボス部材,あるいは雄ねじ部材)を溶接する手法としては,鋼板において多用されているスタッド溶接及びプロジェクション溶接がある。
スタッド溶接をアルミニウム合金同士の溶接に適用した場合,アーク溶融による溶け混みが深いため,板材における溶接面と反対側の面に圧痕が残りやすいという問題がある。
【0003】
プロジェクション溶接は,抵抗溶接の一種であり,突起状となるプロジェクション部材を板材に溶接する方法としては非常に優れた方法である。
しかしながら,これまで,プロジェクション溶接は,アルミニウム合金同士の溶接への適用が困難とされてきた。アルミニウム合金が,熱伝導性が高く,表面に高融点の酸化皮膜を有しており,抵抗溶接に不利な金属であるからである。そして,そのため,プロジェクション溶接により,アルミニウム合金製のプロジェクション部材をアルミニウム合金板に接合した場合には,突出部品の下端部が座屈してしまう,或いは,ナゲット(溶融部)が十分に形成されない,溶接面と反対側の面に圧痕が残りやすいなどの種々の問題が生じていた。
【0004】
例えば,下記の特許文献1では,突出部品(ナット)の下面(溶接面)における突起の基部沿いに凹陥部を設け,被膜断片を排出できるようにしたものが示されている。また,特許文献2では,Mg1.5〜5.0wt%及びZr0.3wt%以下を含むアルミニウム合金をプロジェクション溶接ナット用としたものが示されている。これらにおいても,上記問題を解決するには至っていない。
【0005】
一方,特許文献3では,プロジェクション溶接ではなく,350℃以下の低融点金属を,アルミニウム合金の筐体とボスの間に配設し,摩擦接合や超音波振動により低融点金属層を加熱溶融し凝固させて接合するものであるが,低融点金属層を密着させるのに手間がかかり作業性に難があった。また,望ましくはZn系低融点金属としているが,Zn系金属では耐食性に難があった。
【0006】
【特許文献1】
特開平6−134576号公報
【特許文献2】
特開平11−335768号公報
【特許文献3】
特開2002−290068号公報
【0007】
【解決しようとする課題】
ところで,近年のパソコン筐体などの電気・電子機器筐体へのアルミニウム合金板の適用拡大に伴って,優れた生産性を有するプロジェクション溶接が注目されている。
そして,上述したようなアルミニウム合金板同士のプロジェクション溶接における不具合を,アルミニウム合金板そのものを改良することにより解決する方法が望まれていた。
【0008】
本発明はかかる従来の問題点に鑑みてなされたもので,プロジェクション溶接に適合し,優れた溶接品質が得られるプロジェクション溶接用アルミニウム合金板,及びこれを用いて作製したプロジェクション溶接部材を提供しようとするものである。
【0009】
【課題の解決手段】
第1の発明は,アルミニウム合金製の突出部品をプロジェクション溶接により接合するためのアルミニウム合金板において,
該アルミニウム合金板は,ビッカース硬さが65Hv以上であり,かつ,導電率が50%IACS以下であることを特徴とするプロジェクション溶接用アルミニウム合金板にある(請求項1)。
【0010】
本発明のプロジェクション溶接用アルミニウム合金板は,上記のごとく,硬さと導電率という2つの特性を上記特定の範囲に限定してある。これにより,既存の抵抗溶接機を用いて上記アルミニウム合金板に突出部品をプロジェクション溶接した際に,適度な電流値により良好な通電発熱を得ることができる。そして,接合部におけるナゲット(溶融部)が十分に形成され,優れた溶接品質を得ることができる。
さらに,上記特定の硬さ及び導電率を有していることにより,プロジェクション溶接後における上記アルミニウム合金板の溶接面と反対側の面に残る圧痕を軽微にすることができ,外観特性の向上をも図ることができる。
【0011】
第2の発明は,アルミニウム合金製の突出部品と,該突出部品をプロジェクション溶接により一方の表面に接合してなるアルミニウム合金板とよりなるプロジェクション溶接部材において,
上記アルミニウム合金板が,上記第1の発明のアルミニウム合金板よりなることを特徴とするプロジェクション溶接部材にある(請求項12)。
【0012】
本発明のプロジェクション溶接部材は,上述した優れたアルミニウム合金板を用い,これに上記突出部品をプロジェクション溶接により接合してある。そのため,突出部品の接合強度に優れ,かつ,外観特性に優れたものとなる。
【0013】
【発明の実施の形態】
本発明においては,上記アルミニウム合金板の上記2つの特性のうち1つでも上記範囲を外れれば,プロジェクション溶接時の優れた溶接品質を得ることが困難となる。
即ち,上記アルミニウム合金板のビッカース硬さが65Hv未満の場合には,溶接時に,突出部品の底部がアルミニウム合金板内に陥没して,両者の接触面積が増加する。これにより,電流密度が小さくなってナゲットが形成されにくくなる。また,ビッカース硬さが65Hv未満の場合には溶接部の裏側面における圧痕が残りやすくなる。これらの不具合を防止するためには,上記のごとくビッカース硬さは65Hv以上とし,好ましくは70Hv以上とするのがよい。なお,上記のビッカース硬さは,筐体等への成形(曲げ加工,プレス加工,インパクト加工等)を問題なく実現できるために,180Hv以下が好ましく,より好ましくは150Hv以下がよい。
上記アルミニウム合金板のビッカース硬さの調整は,アルミニウム合金板の化学成分組成の調整,製造工程の調整等によって行うことができる。
【0014】
また,上記アルミニウム合金板の導電率が50%IACSを超えると,通電発熱させるのに必要な電流値が既存の溶接機では高すぎて,溶接に必要な発熱を得ることが困難となる。そのため,好ましくはアルミニウム合金板の導電率を45%IACS以下とするのがよい。なお,この導電率は,低すぎると,放熱性が悪くなるという別の不具合が生じ,ノート型パソコンなどには使用できなくなるおそれがある。そのために,下限を25%IACS以上とすることが好ましい。
上記アルミニウム合金板の導電率の調整は,アルミニウム合金板の化学成分組成の調整,製造工程の調整等によって行うことができる。
【0015】
また,上記アルミニウム合金板の材質としては,純Al系,Al−Cu系,Al−Mg系,その他の様々な合金系を適用することができる。この中でも,比較的高強度のAl−Mg系(5000系)アルミニウム合金は,電気・電子機器筐体などの筐体に適した強度特性を発揮することができ,好適である。
また,上記アルミニウム合金板を用いてプロジェクション溶接を行う際には,帯電した電力を一気に出力して溶接できるコンデンサ型抵抗溶接機を用いることが好ましい。
【0016】
次に,本発明においては,上記アルミニウム合金板は,Mg含有量が2〜7重量%であることが好ましい(請求項2)。Mg含有量が2重量%未満の場合には,例えば電気・電子機器筐体などに用いる場合に必要な強度が十分に得られず,また,圧痕も残りやすくなるという問題があり,一方,7重量%を超えるとプレス成形性が低下するという問題がある。
【0017】
また,上記アルミニウム合金板の板厚は0.2〜1.2mmであることが好ましい(請求項3)。板厚が0.2mm未満の場合には,構造強度の点から電気・電子機器筐体などの構造体に適用することが困難であり,また,圧痕が残りやすくなるという問題があり,より好ましくは0.6mm以上がよい。一方,板厚が1.2mmを超える場合には,電気・電子機器筐体等の軽量化・小型化を促進することができないという問題がある。
【0018】
また,上記アルミニウム合金板の表面酸化皮膜厚さは,100nm以下であることが好ましい(請求項4)。表面酸化皮膜の厚さが100nmを超える場合には,プロジェクション溶接時の溶接品質が十分に得られないおそれがある。更に好ましい条件は50nm以下である。なお,上記表面酸化皮膜を100nm以下にするには,酸性の洗浄液により洗浄する酸洗処理や研磨などによって,厚い酸化皮膜を取り除く手法を用いることができる。
【0019】
また,上記アルミニウム合金板は,上記突出部品の溶接予定部位を除く表面の少なくとも一部に,アルマイト皮膜を形成してあることが好ましい(請求項5)。この場合には,上記アルマイト皮膜の存在によって,耐食性及び意匠性を得ることができる。なお,上記アルマイト皮膜は,突出部品を溶接すべき部分である上記溶接予定部位には形成しない。これにより,突出部品とのプロジェクション溶接を妨げることがない。
なお,上記アルミニウム合金板に突出部品を溶接した後に,そのプロジェクション溶接部材全体にアルマイト皮膜を形成する処理を行うことも勿論可能である。
【0020】
また,上記アルミニウム合金板は,上記突出部品の溶接予定部位を除く表面の少なくとも一部に,化成皮膜を形成してあると共に,該化成皮膜上に合成樹脂塗膜よりなるプレコート層を有していることも好ましい(請求項6)。この場合には,上記プレコート層の存在によって,アルミニウム合金板の意匠性の向上,耐食性の向上を図ることができると共に,加工後に塗装処理が不要となるので,電気・電子機器筐体の生産性を向上させることができる。さらに,上記プレコート層の存在によって,溶接部の裏側面への圧痕の発生の抑制あるいは軽微化を図ることができる。
【0021】
プレコートは,パソコン筐体等へのプレス成形前に,バーコート,ロールコート等の方法によりアルミニウム合金板に塗装する手法であるが,このプレコートに代えて,ポストコートと呼ばれる塗装手法を適用することも勿論可能である。ポストコートは,パソコン筐体等へのプレス成形・組立を行った後に,手塗り,スプレーコート,静電塗装等の方法で行うことができる。但し,ポストコートよりもプレコートの方が,塗装表面の平滑性に優れ,かつ,パソコン筐体等の加工工場における工程の簡略化と,設備投資の低減が図れる等の理由からより好ましい。
【0022】
なお,上記プレコート層の形成は,上記アルミニウム合金板の片面のみに行うこともできるし,両面に行うこともできる。両面にプレコート層を形成する場合においても,少なくとも上記溶接予定部位にはプレコート層を形成しない。該プレコート層の膜厚は,10〜100μmとすればよい。膜厚が10μm未満の場合には,溶接部の裏側面への圧痕発生の抑制効果が低下するおそれがある。一方,膜厚が100μmを超えると,プレコート層による優れた効果が飽和し,逆に質量増加の要因となってしまう。
また,上記プレコート層に用いる合成樹脂塗料としては,例えば,ポリアクリル樹脂系塗料,ポリエステル樹脂系塗料,エポキシ樹脂系塗料,フッ素樹脂系塗料,ウレタン樹脂系塗料等がある。
【0023】
また,上記アルミニウム合金板上に形成される化成皮膜としては,リン酸クロメート,クロム酸クロメート等のクロメート処理,クロム化合物以外のリン酸チタンやリン酸ジルコニウム,リン酸モリブデン,リン酸亜鉛等によるノンクロメート処理等の化学皮膜処理,いわゆる化成処理により得られる皮膜が採用される。
【0024】
この化成皮膜よりなる下地処理層の存在によって,アルミニウム合金板と合成樹脂塗膜よりなるプレコート層との密着性を効果的に向上させることができる。また,優れた耐食性が実現されて,水,塩素化合物等の腐食性物質がアルミニウム合金板の表面に浸透した際に惹起される塗膜下腐食が抑制され,塗膜割れや塗膜剥離の防止を図ることができる。
なお,上記クロメート処理やノンクロメート処理等の化成処理方法には,反応型及び塗布型があるが,本発明においてはいずれの手法が採用されても何ら差し支えない。
【0025】
また,上記化成皮膜上に形成した上記プレコート層は,ベース樹脂中に粒子状合成樹脂よりなる樹脂ビーズを分散させてなり,上記樹脂ビーズの粒径Aは3〜90μmであり,上記プレコート層における上記樹脂ビーズの存在しない部分の膜厚Bは1〜30μmであり,かつA/Bが1〜3の範囲にあり,上記樹脂ビーズの含有重量は,上記ベース樹脂の重量に対して30〜200%であることが好ましい(請求項7)。
【0026】
この場合には,上記のごとく,特定の粒径Aを有する樹脂ビーズと特定の膜厚Bを有するベース樹脂とよりなるプレコート層を有している。これにより,従来よりも優れた耐傷付き性を得ることができる。
【0027】
なお,上記樹脂ビーズの粒径が3μm未満の場合には,樹脂ビーズの存在による耐傷付き性向上効果が十分に得られないという問題がある。一方,樹脂ビーズの粒径が90μmを超える場合には,プレコート層から脱落しやすくなるという問題がある。
【0028】
また,プレコート層における上記樹脂ビーズの存在しない部分の膜厚Bが1μm未満の場合には,樹脂ビーズが脱落しやすいという問題があり,一方,30μmを超えると,塗料焼き付け時に乾燥しにくく健全な塗膜形成ができず,成形時にこの部分で割れが発生しやすくなって,プレス成形性が低下するという問題がある。
【0029】
また,上記樹脂ビーズの含有重量が上記ベース樹脂重量に対して30%未満の場合には,十分な耐傷付き性が得られないという問題があり,一方,200%を超える場合には,樹脂ビーズに対するベース樹脂の割合が少なすぎて,曲げ加工時に塗膜割れが発生しやすくなるという問題がある。
【0030】
また,上記樹脂ビーズの粒径Aと,プレコート層における上記樹脂ビーズの存在しない部分の膜厚Bとの関係は,上記のごとく,A/Bが1〜3の範囲内にある。ここでA/Bが1未満の場合には,耐傷付き性が十分に得られず,一方,3を超える場合には,樹脂ビーズがプレコート層から脱落し易いという問題がある。
【0031】
また,上記化成皮膜上に形成した上記プレコート層は,ベース樹脂中に粒子状,フレーク状あるいは鱗片状の導電性物質を分散させてなり,上記導電性物質の最大長径は1〜60μmであり,上記プレコート層における上記ベース樹脂の膜厚は0.5〜30μmであり,上記導電性物質の含有重量は,上記ベース樹脂の重量に対して1〜20%であることが好ましい(請求項8)。
【0032】
この場合には,上記プレコート層が,上記導電性物質の存在によって導電性を有するものとなる。そのため,プレコート層が導電性を有することによる様々な効果,例えば帯電防止効果等を得ることができる。
なお,上記導電性物質の最大長径が1μm未満の場合には,導電性物質が小さすぎて良好な導電性が得られないという問題があり,一方,60μmを超える場合には,導電性物質が大きすぎるために脱落しやすいという問題がある。
また,上記プレコート層におけるベース樹脂の膜厚が0.5μm未満の場合には,ベース樹脂による導電性物質の保持力が弱く,導電性物質が脱落しやすいという問題があり,一方,30μmを超える場合には,塗装焼き付け時に乾燥しにくく健全な塗膜形成ができず,成形時にこの部分で割れが発生しやすくなって,プレス成形性が低下するという問題がある。
さらに,上記導電性物質の含有重量が,上記プレコート層におけるベース樹脂重量に対して1%未満の場合には,導電性物質が少なすぎて良好な導電性が得られないという問題があり,一方,20%を超える場合には,導電性物質が塗装焼き付け前の段階で凝集してしまい,塗装時に凝集化した導電性物質により,筋模様を発生させてしまい,外観が劣ってしまうという問題がある。
【0033】
また,上記化成皮膜上に形成した上記プレコート層は,Zr化合物を含有する導電性の合成樹脂塗膜よりなり,その膜厚が0.5μm以下であることが好ましい(請求項9)。
【0034】
この場合には,上記導電層として,上記のごとく厚みが0.5μm以下と非常に薄く,Zr化合物を含有する導電性の合成樹脂塗膜を用いている。そして,この合成樹脂塗膜は,導電性物質を多量に分散させる構造ではなく,上記合成樹脂塗膜そのものが導電性を有している。そのため,塗膜の密着性や加工性の低下を抑制しつつ導電性を得ることができる。
また,上記塗膜そのものが導電性を有しているので,導電率のばらつき等もほとんどなく非常に優れた導電性が得られる。
【0035】
なお,上記合成樹脂塗膜が優れた導電性を発揮するメカニズムは十分に解明されていない。しかしながら,少なくとも,上記のごとく,合成樹脂塗膜中にZr化合物を含有させ,かつ,その膜厚を0.5μm以下にするという構成を積極的に採用することにより,優れた導電性が得られるのである。
【0036】
また,上記プレコート層は,該プレコート層におけるベース樹脂重量に対して0.03〜3%のインナーワックスを含有していることが好ましい(請求項10)。
上記インナーワックスの含有量が0.03%未満の場合には滑り性が悪化して成形性が低下するという問題があり,一方,3%を超えると,上記プレコートアルミニウム合金板を量産する際の製造過程においてコイルアップ等した場合に,インナーワックスが染み出して生産性を低下させる等の問題がある。
【0037】
また,上記プレコート層は,該プレコート層におけるベース樹脂の重量に対して0.2〜8%の顔料を含有していることが好ましい(請求項11)。この場合には,上記顔料の存在によって,プレコート層の色調の向上あるいは防汚性の向上等の効果を得ることができる。
【0038】
また,上記顔料の含有量が0.2%体積率未満の場合には,色調が明瞭に現れない,あるいは防汚性が不十分となるという問題がある。一方,顔料の含有量が8%体積率を超える場合には,合成樹脂塗膜よりなるプレコート層の塗膜性能が低下し,剥がれやすくなるという問題がある。
なお,上記顔料としては,着色顔料,体質顔料,機能性顔料を含む各種顔料が用いられる。化学的分類においては無機顔料がより好ましい。無機顔料としては,チタン,亜鉛,鉛,鉄,クロム,コバルト,銅,カドミウムなどの金属の化合物(酸化物,塩化物,硫化物,クロム酸塩など)が挙げられる。
【0039】
【実施例】
実施例1
本発明の実施例に係るプロジェクション溶接用アルミニウム合金板及びプロジェクション溶接部材につき,図1,図2を用いて説明する。
本例のプロジェクション溶接部材1は,図2に示すごとく,アルミニウム合金製の突出部品2と,該突出部品2をプロジェクション溶接により一方の表面に接合してなるアルミニウム合金板3とよりなる。
【0040】
本例のアルミニウム合金板3は,ビッカース硬さが65Hv以上であり,かつ,導電率が50%IACS以下に調整したものである。具体的には,材質はMgを5.5重量%含有するAl−Mg系合金であり,調質はO材,板厚は0.8mm,ビッカース硬さは90Hv,導電率は29%IACSである。このアルミニウム合金板3の製造は,従来より知られる鋳造工程,熱間圧延工程,冷間圧延工程,焼鈍工程を組み合わせることにより容易に行うことができる。
【0041】
上記突出部品2は,図1,図2に示すごとく,円筒状の内周面にM2のねじ山20を有するボス材である。突出部品2の溶接前の形状は,図1に示すごとく,外径が5mmφの円筒状の一般部21と,その一端に設けられた一般部21よりも大径の大径端部22を有している。そして,大径端部22のリング状の端面には,軸方向に突出した断面山状の突出部23を全周に設けてある。
また,この突出部品2は,2011系アルミニウム合金からPbを除いた合金を用いて,押出材から切削加工により作製した。
【0042】
上記プロジェクション溶接部材1を製造するに当たっては,必要に応じて予め上記アルミニウム合金板3を所望の形状に成形加工する。本例では,パソコン筐体用として,アルミニウム合金板3を300×200mmの筐状にプレス加工した。
次に,溶接すべき部分の周辺にサンドブラスト処理を施した。この状態でのアルミニウム合金板3の溶接部分における表面酸化皮膜の厚さは,オージェ電子分光分析によると30nmであった。
次に,以下のようにプロジェクション溶接を行った。
【0043】
まず,裏当て台50上にアルミニウム合金板3をセットし,その溶接予定部位に突出部品2を載置する。そして,突出部品2の一般部21を収容可能な円筒状の第1電極51を突出部品2に装着する。また,第1電極51よりも大径の円筒状の第2電極52を,第1電極51及び突出部品2を囲うように配置し,アルミニウム合金板3に当接させる。次いで,第1電極51及び第2電極52をアルミニウム合金板3に向けて約2kNの圧力で加圧しながら,通電時間50μs,電圧300Vの条件でプロジェクション溶接を行った。上記第1電極51及び第2電極52を有するプロジェクション溶接機としては,コンデンサ型プロジェクション溶接機を用いた。
【0044】
次に,得られたプロジェクション溶接部材1を評価すべく,溶接部の断面観察,及び,溶接部の反対側の面の外観観察を行った。
溶接部の断面観察は,図2に示すごとく,突出部品2の軸心に沿って切断し,その切断面において行った。その結果,溶接界面には欠陥が生じておらず,健全で十分なナゲットが形成されていることが確認された。
また,溶接部の反対側の面である意匠面の外観観察の結果,圧痕が認められず,優れた外観を有することが確認された。
【0045】
実施例2
本例においては,実施例1におけるアルミニウム合金板3に代えて,材質がMgを2.5重量%含有するAl−Mg系合金であり,調質がH32材,板厚が0.6mm,ビッカース硬さが69Hv,導電率が35%IACSであるアルミニウム合金板を用いた。また,突出部品2としては,実施例1のものから材質のみを2000系合金に変えたものを用いた。
【0046】
そして,アルミニウム合金板は,事前に,その両面に対して酸性の洗浄液にて洗浄処理を行った。この状態でのアルミニウム合金板の溶接部分における表面酸化皮膜の厚さは,オージェ電子分光分析によると35nmであった。次に,上記と同じプロジェクション溶接機を用いて,約2kNの圧力で加圧しながら,通電時間25μs,電圧250Vの条件でプロジェクション溶接を行った。
【0047】
本例においても,実施例1と同様に,得られたプロジェクション溶接部材の溶接部の断面観察,及び,溶接部と反対側の面の外観観察を行った。
その結果,溶接界面には欠陥が生じておらず,健全で十分なナゲットが形成されていることが確認され,また,溶接部と反対側の面である意匠面には圧痕が認められず,優れた外観を有することが確認された。
【0048】
実施例3
本例では,実施例1におけるアルミニウム合金板3に代えて,材質がAl−1%Mg−0.6%Siであり,調質がT6材,板厚が0.8mm,ビッカース硬さが102Hv,導電率が43%IACSであるアルミニウム合金板を用いた。
また,突出部品2としては,実施例1のものから材質のみを6000系合金に変えたものを用いた。
【0049】
次に,本例では,上記アルミニウム合金板に,公知の方法のアルマイト処理を施し,アルマイト皮膜を全面に形成した。
そして,アルミニウム合金板の溶接する部位を#400のサンドペーパにより研磨してアルマイト皮膜も含めた酸化皮膜層を除去した。この状態でのアルミニウム合金板の溶接部分における表面酸化皮膜の厚さは,オージェ電子分光分析によると45nmであった。次に,上記と同じプロジェクション溶接機を用いて,約2kNの圧力で加圧しながら,通電時間50μs,電圧350Vの条件でプロジェクション溶接を行った。
【0050】
本例においても,実施例1と同様に,得られたプロジェクション溶接部材の溶接部の断面観察,及び,溶接部と反対側の面の外観観察を行った。
その結果,溶接界面には欠陥が生じておらず,健全で十分なナゲットが形成されていることが確認され,また,溶接部と反対側の面である意匠面には圧痕が認められず,優れた外観を有することが確認された。
【0051】
また,本例のプロジェクション溶接部材は,上記のごとく溶接後にアルマイト処理を施してアルマイト皮膜を形成してあるので,外観上高級感が得られると共に,優れた耐久性が得られる。それ故,パソコン筐体等の電気・電子機器筐体として最適である。
【0052】
比較例1
本比較例では,アルミニウム合金板として,材質がMgを0.8重量%含有するAl−Mg系合金であり,調質がH34材,板厚が0.8mmであり,ビッカース硬さが48Hv,導電率が52%IACSであるアルミニウム合金板を用いた。
また,突出部品は,実施例1と同じものを用いた。
【0053】
上記プロジェクション溶接部材を製造するに当たっては,実施例1と同様に,パソコン筐体用として,アルミニウム合金板を300×200mmの筐状にプレス加工した。
【0054】
次に,溶接すべき部分に何ら処理をすることなく,実施例1と同様の方法によりプロジェクション溶接を行った。
しかしながら,溶接後に上記突出部品を手で押しただけでこれがアルミニウム合金板から外れてしまい,十分な溶接強度が得られていないことがわかった。さらに,溶接部の裏側面には圧痕が残っていた。
【0055】
上記の溶接強度が十分に得られなかった理由は,アルミニウム合金板のビッカース硬さが小さすぎたために,電流密度が小さくなってナゲットの形成が少なかったためと考えられた。
【0056】
実施例4
本例は,図3に示すごとく,上記アルミニウム合金板3の片面にプレコート層4を設けたプロジェクション溶接部材102を作製した例である。
即ち,アルミニウム合金板3としては実施例1と同じものを用い,その片面にポリエステル樹脂よりなる20μm厚さのベース樹脂に,アクリル樹脂よりなる50μmの粒径の樹脂ビーズ(図示略)を,ベース樹脂重量に対し200%の含有量で分散させたプレコート層4を設けた。
【0057】
また,プレコート層4の下地には,クロメート処理による化成皮膜を形成し,プレコート層4とアルミニウム合金板3との密着性を高めた。
なお,アルミニウム合金板3は,片面のみに上記化成皮膜の形成とプレコート層の形成を行った。
また,突出部品2は,実施例1と同じものを用いた。
【0058】
上記プロジェクション溶接部材102を製造するに当たっては,実施例1と同様に,パソコン筐体用として,アルミニウム合金板3を300×200mmの筐状にプレス加工した。その後,上記と同じプロジェクション溶接機を用いて,約2kNの圧力で加圧しながら,通電時間50μs,電圧350Vの条件でプロジェクション溶接を行った。
【0059】
本例においても,実施例1と同様に,得られたプロジェクション溶接部材の溶接部の断面観察,及び,溶接部と反対側の面の外観観察を行った。
その結果,溶接界面には欠陥が生じておらず,健全で十分なナゲットが形成されていることが確認され,また,溶接部と反対側の面である意匠面には圧痕が認められず,優れた外観を有することが確認された。
【0060】
また,本例のプロジェクション溶接部材102は,上記のごとく,樹脂ビーズを含有するプレコート層4を有している。そのため,耐傷付き性に優れたものとなり,パソコン筐体等の電気・電子機器筐体に最適である。
【0061】
実施例5
本例は,上記アルミニウム合金板の片面に,導電性物質を分散させた導電性の合成樹脂皮膜よりなるプレコート層を設けた例である。アルミニウム合金板そのものは実施例1と同じものを用い,その片面に,ポリアクリル樹脂よりなる20μm厚さのベース樹脂に,Niよりなる直径30μmの粒子状の導電性物質を,ベース樹脂重量に対して10%の含有重量で分散させたプレコート層を設けた。
【0062】
突出部品としては実施例1と同じものを用いた。
そして,上記と同じプロジェクション溶接機を用いて,約2kNの圧力で加圧しながら,通電時間50μs,電圧300Vの条件でプロジェクション溶接を行った。
【0063】
本例においても,実施例1と同様に,得られたプロジェクション溶接部材の溶接部の断面観察,及び,溶接部と反対側の面の外観観察を行った。
その結果,溶接界面には欠陥が生じておらず,健全で十分なナゲットが形成されていることが観察され,また,溶接部と反対側の面である意匠面には圧痕が認められず,優れた外観を有することが確認された。
【0064】
また,本例のプロジェクション溶接部材は,上記のごとく,導電性物質を分散させたプレコート層を有している。そのため,導電性に優れることから,アース性の良好なものとなり,パソコン筐体等の電気・電子機器筐体に最適である。
【0065】
実施例6
本例は,上記アルミニウム合金板の片面に,Zr化合物を含有する導電性の合成樹脂皮膜よりなるプレコート層を設けた例である。アルミニウム合金板そのものは実施例2と同じものを用い,その片面に,フッ化ジルコニウムをZrの含有量がプレコート層全体の乾燥重量の30%となるよう含有せしめ,さらにインナーワックスをプレコート層全体の乾燥重量の0.2%となるよう含有せしめた,0.04μmの膜厚のポリエステル樹脂よりなるプレコート層を設けた。
【0066】
また,突出部品としては,実施例1のものから材質のみを2000系合金に変えたものを用いた。
そして,上記と同じプロジェクション溶接機を用いて,約2kNの圧力で加圧しながら,通電時間25μs,電圧200Vの条件でプロジェクション溶接を行った。
【0067】
本例においても,実施例1と同様に,得られたプロジェクション溶接部材の溶接部の断面観察,及び,溶接部と反対側の面の外観観察を行った。
その結果,溶接界面には欠陥が生じておらず,健全で十分なナゲットが形成されていることが確認され,また,溶接部と反対側の面である意匠面には圧痕が認められず,優れた外観を有することが確認された。
また,本例のプロジェクション溶接部材は,上記のごとく,Zr化合物を含有するプレコート層を有している。そのため,導電性に優れることからアース性の良好なものとなり,パソコン筐体等の電気・電子機器筐体に最適である。
【0068】
実施例7
本例は,上記アルミニウム合金板の両面に,アルマイト色調のプレコート層を設けた例である。アルミニウム合金板としては実施例3と同じものを用い,顔料としては塩化銅を0.8vol%含有する無機着色顔料を用い,20μmの膜厚のポリアクリル樹脂よりなるベース樹脂重量に対して上記顔料を3%添加した。
【0069】
プレコート層は,両面に形成したが,溶接予定部位には予めφ20mmのマスキング膜を貼設しておき,プレコート層の塗装処理後にマスキング膜を剥がすことにより,溶接予定部位へのプレコート層の配設を防止した。
溶接を施す側の面(溶接部位を除く)及びその反対側の全面に設けたプレコート層は,実施例4の樹脂ビーズを分散させたプレコート層と同様である。
【0070】
また,突出部品2としては,実施例1のものから材質のみを6000系合金に変えたものを用いた。
そして,アルミニウム合金板の上記マスキングしていた面に,上記と同じプロジェクション溶接機を用いて,約2kNの圧力で加圧しながら,通電時間50μs,電圧350Vの条件でプロジェクション溶接を行った。
【0071】
本例においても,実施例1と同様に,得られたプロジェクション溶接部材の溶接部の断面観察,及び,溶接部と反対側の面の外観観察を行った。
その結果,溶接界面には欠陥が生じておらず,健全で十分なナゲットが形成されていることが確認され,また,溶接部と反対側の面である意匠面には圧痕が認められず,優れた外観を有することが確認された。
【0072】
また,本例のプロジェクション溶接部材も,上記のごとく,樹脂ビーズを含有するプレコート層を有しているので,耐傷付き性に優れたものとなる。さらに,無機着色顔料を含有しているので,あたかもアルマイトを施したような外観が得られ,高級感を醸し出すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1における,プロジェクション溶接方法を示す説明図。
【図2】実施例1における,プロジェクション溶接部材を示す説明図。
【図3】実施例4における,プロジェクション溶接部材を示す説明図。
【符号の説明】
1,102...プロジェクション溶接部材,
2...突出部品,
3...アルミニウム合金板,
4...プレコート層,
Claims (12)
- アルミニウム合金製の突出部品をプロジェクション溶接により接合するためのアルミニウム合金板において,
該アルミニウム合金板は,ビッカース硬さが65Hv以上であり,かつ,導電率が50%IACS以下であることを特徴とするプロジェクション溶接用アルミニウム合金板。 - 請求項1において,上記アルミニウム合金板は,Mg含有量が2〜7重量%であることを特徴とするプロジェクション溶接用アルミニウム合金板。
- 請求項1又は2において,上記アルミニウム合金板の板厚は0.2〜1.2mmであることを特徴とするプロジェクション溶接用アルミニウム合金板。
- 請求項1〜3のいずれか1項において,上記アルミニウム合金板の表面酸化皮膜厚さは,100nm以下であることを特徴とするプロジェクション溶接用アルミニウム合金板。
- 請求項1〜4のいずれか1項において,上記アルミニウム合金板は,上記突出部品の溶接予定部位を除く表面の少なくとも一部に,アルマイト皮膜を形成してあることを特徴とするプロジェクション溶接用アルミニウム合金板。
- 請求項1〜4のいずれか1項において,上記アルミニウム合金板は,上記突出部品の溶接予定部位を除く表面の少なくとも一部に,化成皮膜を形成してあると共に,該化成皮膜上に合成樹脂塗膜よりなるプレコート層を有していることを特徴とするプロジェクション溶接用アルミニウム合金板。
- 請求項6において,上記化成皮膜上に形成した上記プレコート層は,ベース樹脂中に粒子状合成樹脂よりなる樹脂ビーズを分散させてなり,上記樹脂ビーズの粒径Aは3〜90μmであり,上記プレコート層における上記樹脂ビーズの存在しない部分の膜厚Bは1〜30μmであり,かつA/Bが1〜3の範囲にあり,上記樹脂ビーズの含有重量は,上記ベース樹脂の重量に対して30〜200%であることを特徴とするプロジェクション溶接用アルミニウム合金板。
- 請求項6において,上記化成皮膜上に形成した上記プレコート層は,ベース樹脂中に粒子状,フレーク状あるいは鱗片状の導電性物質を分散させてなり,上記導電性物質の最大長径は1〜60μmであり,上記プレコート層における上記ベース樹脂の膜厚は0.5〜30μmであり,上記導電性物質の含有重量は,上記ベース樹脂の重量に対して1〜20%であることを特徴とするプロジェクション溶接用アルミニウム合金板。
- 請求項6において,上記化成皮膜上に形成した上記プレコート層は,Zr化合物を含有する導電性の合成樹脂塗膜よりなり,その膜厚が0.5μm以下であることを特徴とするプロジェクション溶接用アルミニウム合金板。
- 請求項6〜9のいずれか1項において,上記プレコート層は,該プレコート層におけるベース樹脂の重量に対して0.03〜3%のインナーワックスを含有していることを特徴とするプロジェクション溶接用アルミニウム合金板。
- 請求項6〜10のいずれか1項において,上記プレコート層は,該プレコート層におけるベース樹脂の重量に対して0.2〜8%の顔料を含有していることを特徴とするプロジェクション溶接用アルミニウム合金板。
- アルミニウム合金製の突出部品と,該突出部品をプロジェクション溶接により一方の表面に接合してなるアルミニウム合金板とよりなるプロジェクション溶接部材において,
上記アルミニウム合金板は,請求項1〜11のいずれか1項に記載のアルミニウム合金板よりなることを特徴とするプロジェクション溶接部材。
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