JP2009106999A - 摩擦点接合方法 - Google Patents

Abstract

【課題】鋼製部材と軽金属製部材の固相状態での点接合強度を高めると共に、接合部の接触腐食に対する耐食性を確実に確保することができる摩擦点接合方法を提供する
【解決手段】Ｚｎ−Ｆｅ合金メッキ鋼板１９の接合部の表面に亜鉛材料層２０が形成され、Ｚｎ−Ｆｅ合金メッキ鋼板１９とアルミニウム板１７との間に接着剤層２１を介在させて重ね合わせ、回転ツール７を回転させながらアルミニウム板１７の接合部に押圧する。この回転ツールの回転及び押圧により、アルミニウム板１７が摩擦熱で軟化し塑性流動すると共に、摩擦熱により溶融した亜鉛材料の流動を介して接着剤層２１が接合部から押し出され、鋼板１６とアルミニウム板１７の界面が固相状態で接合される。
【選択図】図７

Description

本発明は、鋼製部材と軽金属製部材を重ね合わせて点接合する摩擦点接合方法に関するものである。

従来から、アルミニウム製部材と鋼製部材の接合方法においては、アルミニウム製部材と鋼製部材とを摩擦熱を利用して接合する摩擦点接合方法が知られている。この摩擦点接合方法においては、アルミニウム製部材と鋼製部材とを重ね合わせた状態で、摩擦点接合装置の回転ツールを回転させながらアルミニウム製部材に押圧して摩擦熱を発生させ、アルミニウム製部材の接合部を軟化させ塑性流動を生じさせてアルミニウム製部材と鋼製部材の接合部を固相状態で点接合する。

ところで、アルミニウム製部材と鋼製部材の異種金属部材を摩擦点接合した場合、その接合部に水が付着すると接触電位差により接触腐食（電触）が生じ、金属部材が急速に腐食するという問題がある。特許文献１の摩擦点接合方法においては、接合部の接触腐食を防止する為に、接着剤がアルミニウム合金板と鋼板の接合部を囲繞するように塗布され接着剤層が形成される。
特開２００７−１６０３４２号公報

接合時に、アルミニウム合金板と鋼板の接合部に接着剤が介在する場合、摩擦熱により接着剤が炭化して接合界面に残るため接着性能が低下すると共に、接着剤の影響により接合部の固相状態での点接合強度を高められない等の問題がある。特許文献１においては、鋼板とアルミニウム合金板の接合部を囲繞するように接着剤層が形成されているので、接着剤が炭化することがなく、接合部の固相状態での点接合強度も高めることができる。しかし、接着剤層が接合部近傍に存在しないことにより、接合部近傍へ水が浸入した場合、接合部に水が付着して接触電位差による接触腐食が発生する虞がある。

本発明の目的は、鋼製部材と軽金属製部材の固相状態での点接合強度を高めると共に、接合部の接触腐食に対する耐食性を確実に確保することができる摩擦点接合方法を提供することである。

請求項１の摩擦点接合方法は、鋼製部材と軽金属製部材との間に接着剤を介在させて重ね合わせ、回転ツールを回転させながら軽金属製部材に押圧して摩擦熱を発生させ、軽金属製部材を軟化させ塑性流動を生じさせて鋼製部材と軽金属製部材を固相状態で点接合する摩擦点接合方法において、鋼製部材の接合部の表面に低融点材料層を形成する第１工程と、次に鋼製部材と軽金属製部材との間に接着剤を介在させて鋼製部材と軽金属製部材とを重ね合わせる第２工程と、次に回転ツールを回転させながら軽金属製部材の接合部に押圧して摩擦熱を発生させ、軽金属製部材を軟化させて塑性流動を生じさせると共に、摩擦熱で低融点材料層を溶融させて溶融した低融点材料の流動を介して接着剤の接合部からの押出しを促進し、鋼製部材と軽金属製部材とを点接合する第３工程とを備えたことを特徴としている。

この摩擦点接合方法では、鋼製部材の接合部の表面に低融点材料層が形成され、鋼製部材と軽金属製部材との間に接着剤を介在させて重ね合わせ、回転ツールを回転させながら軽金属製部材の接合部に押圧する。回転ツールの回転及び押圧により摩擦熱を生じさせ、軽金属製部材の接合部を軟化させ塑性流動を生じさせると共に、摩擦熱により溶融した低融点材料の流動を介して接着剤の接合部からの押出しが促進されるので、接合界面に接着剤がほとんど介在しない状態でこれら接合部を固相状態で点接合できる。

請求項２の摩擦点接合方法は、請求項１の発明において、低融点材料層が亜鉛材料層であり、軽金属製部材がアルミニウム合金板であることを特徴としている。

請求項３の摩擦点接合方法は、請求項１又は２の発明において、鋼製部材の接合部の表面には、低融点材料層より融点の高い金属メッキ層が形成され、この金属メッキ層の接合部の表面に低融点材料層を形成し、鋼製部材と軽金属製部材の接合部が固相状態で接合されることを特徴としている。

請求項４の摩擦点接合方法は、請求項３の発明において、金属メッキ層がＺｎ−Ｆｅ合金メッキ層であることを特徴としている。

請求項１の発明によれば、第１工程において鋼製部材の接合部の表面に低融点材料層を形成し、第２工程において鋼製部材と軽金属製部材との間に接着剤を介在させて鋼製部材と軽金属製部材とを重ね合わせ、第３工程において回転ツールを回転させながら軽金属製部材の接合部に押圧して摩擦熱を発生させ、軽金属製部材を軟化させて塑性流動を生じさせると共に、摩擦熱で溶融した低融点材料層の低融点材料の流動を介して接着剤の接合部からの押出しを促進し、鋼製部材と軽金属製部材とを点接合するので、次の効果が得られる。

接合時に低融点材料の流動を介して接着剤の接合部からの押出しを促進するので、接合界面に接着剤がほとんど介在しない状態でこれら接合部を固相状態で点接合でき、鋼製部材と軽金属製部材との固相状態での点接合強度を高めることができる。また、接合時の熱による接着剤の炭化を低減することができる。

さらに、接着剤が鋼製部材と軽金属製部材の接合部近傍に存在するので、接合部近傍への水の浸入を防止でき、接合部の接触腐食に対する耐食性を確実に確保することができる。

請求項２の発明によれば、低融点材料層が亜鉛材料層であるので、摩擦熱により溶融した低融点材料の流動を介して接着剤の接合部からの押出を一層促進させることができ、鋼製部材とアルミニウム合金板との固相状態での点接合を確実に高めることができる。

請求項３の発明によれば、鋼製部材の接合部の表面には、低融点材料層より融点の高い金属メッキ層が形成され、この金属メッキ層の接合部の表面に低融点材料層を形成し、鋼製部材と軽金属製部材の接合部が固相状態で点接合されるので、融点の高い金属メッキ層を形成した場合でも、低融点材料の流動を介して接着剤の接合部からの押出しを促進し、金属メッキ層を介して鋼製部材と軽金属製部材の接合強度を高めることができる。
請求項４の発明によれば、金属メッキ層がＺｎ−Ｆｅ合金メッキ層であり、請求項３と同様の効果を奏する。

本実施例は、鋼製部材と軽金属製部材との間に接着剤を介在させて重ね合わせ、鋼製部材と軽金属製部材を点接合する摩擦点接合方法に、本発明を適用した場合の一例である。

以下、本発明の実施例１について図面に基づいて説明する。
図１，２に示すように、摩擦点接合装置１は、接合ガン２を装備したロボット３と、ロボット３と接合ガン２を駆動制御する制御装置５と、接合ガン２でスポット接合する２枚（又は３枚）の金属構成部材を重ね合わせた状態で位置決め保持するワーク保持装置（図示略）とを備えている。

ロボット３は汎用の６軸垂直多関節型ロボットであり、そのロボットハンドの先端部に接合ガン２が装備されている。このロボット３が、接合ガン２をワーク保持装置（図示略）で位置決め保持された金属構成部材をスポット接合動作位置と、この接合動作位置から退避した待機位置とに亙って移動させる。

図２に示すように、接合ガン２は、受け具６と、回転ルーツ７と、回転ツール駆動機構８とを有する。受け具６と回転ツール７は上下に対向状に配設され、受け具６は逆Ｌ字状のアーム９の下先端部に着脱可能に上向きに取付られ、アーム９の上部側に回転ツール駆動機構８が設けられ、この回転ツール駆動機構８に回転ツール７が着脱可能に下向きに取付られている。回転ツール駆動機構８は、回転ツール７を接合軸Ｘを中心として回転させる回転モータ１０と、回転ツール７を接合軸Ｘに沿って昇降させて複数の金属構成部材を押圧する昇降モータ１１とを有する。

図３に示すように、回転ツール７の胴体部７ａの先端面（下端面）にはショルダ部７ｂが形成されている。このショルダ部７ｂは平坦な形状をなし、ショルダ部７ｂの中心部に細径のピン部７ｃが突設されている。受け具６は、回転ツール７と略同径に形成され、その先端面（上端面）は平坦に形成されている。

図１に示すように、制御装置５は、ロボット３の各種電動アクチュエータ（図示略）にハーネス１２を介して接続されて、それらアクチュエータを夫々駆動制御し、また、接合ガン２の回転モータ１０と昇降モータ１１にハーネス１３と中継ボックス１４とハーネス１５を介して接続され、これら回転モータ１０と昇降モータ１１を夫々駆動制御する。

次に、上記の摩擦点接合装置１を用いて鋼製部材と軽金属製部材を固相状態で点接合する摩擦点接合方法について、図４に示す接合工程図に基づいて説明する。尚、図４中のＰｉ（ｉ＝１，２，・・・）は各工程を示す。この摩擦点接合方法においては、鋼製部材として鋼板１６、軽金属製部材としてアルミニウム合金板１７を用いて、これらの接合部を摩擦点接合した。

Ｐ１において、鋼板１６の接合部の表面に溶融亜鉛メッキを施した後、合金化処理して亜鉛−鉄合金メッキ層（以下、Ｚｎ−Ｆｅ合金メッキ層）１８を有する、Ｚｎ−Ｆｅ合金メッキ鋼板（合金化亜鉛メッキ鋼板）１９が形成される。なお、Ｚｎ−Ｆｅ合金メッキ層１８は鋼板１６の両面に形成するようにしてもよい。

合金化処理においては、所定の加熱条件下（温度・時間・加熱速度）で鋼板１６の鉄を亜鉛メッキ層中に拡散させてＺｎ−Ｆｅ合金メッキ層１８が形成される。Ｚｎ−Ｆｅ合金メッキ鋼板１９は、従来の溶融亜鉛メッキ鋼板と比較して、軟化温度（例えば、５３０℃〜６００℃）が高く、防錆性能を持ちつつ、複雑な形状をプレス成形する際の成形性、溶接性、塗装耐食性などに優れ、主に自動車の車体などに使用されている。

Ｚｎ−Ｆｅ合金メッキ層１８を形成後、Ｚｎ−Ｆｅ合金メッキ層１８の接合部の表面が例えばレーザーにより加熱され、その表面の油分やコンタミなどが除去されると共に、棒状や粒状の金属結晶が破壊され平滑化される。そのため、接合時のアルミニウム合金板１７とＺｎ−Ｆｅ合金メッキ層１８の接合界面においてＡｌとＺｎの拡散を促進させ、アルミニウム合金板１７と鋼板１６の接合強度を向上させることができる。

次に、Ｐ２において、Ｚｎ−Ｆｅ合金メッキ層１８の接合部の表面に亜鉛材料を適量塗布して亜鉛材料層（低融点材料層）２０が形成される。亜鉛材料として、亜鉛スプレー剤（常温亜鉛メッキ／Ｚｎ９６％含有）が用いられ、Ｚｎ−Ｆｅ合金メッキ層１８の接合部の表面には、この亜鉛スプレー剤が約１０μｍ程度薄く塗布された亜鉛スプレー層が形成される。

次に、Ｐ３において、亜鉛材料層２０の接合部の表面に接着剤を適量塗布して接着剤層２１が形成される。接着剤として、エポキシ系接着剤、ウレタン系接着剤、アクリル系接着剤などの熱硬化性接着剤が用いられる。Ｚｎ−Ｆｅ合金メッキ層１８の接合部の表面には、熱硬化性接着剤が接着剤塗布装置により約数１００μｍ程度薄く塗布された接着剤層２１が形成される。

次に、Ｐ４において、図５に示すように、アルミニウム合金板１７を上板、Ｚｎ−Ｆｅ合金メッキ鋼板１９を下板とし、アルミニウム合金板１７とＺｎ−Ｆｅ合金メッキ鋼板１９の接合部の間に、前記の亜鉛材料層２０と接着剤層２１とを介在させた状態で重ね合わせ、アルミニウム合金板１７とＺｎ−Ｆｅ合金メッキ鋼板１９とを摩擦点接合にて点接合する。

Ｐ５において、図６に示すように、回転ツール７が回転されつつ接合軸Ｘに沿って下降すると、最初に回転ツール７のピン部７ｃがアルミニウム合金板１７の接合部に当接して回転ツール７を位置決めし、次にショルダ部７ｂがその接合部に当接し、アルミニウム合金板１７の接合部を押圧していく。そして、回転ツール７とアルミニウム合金板１７の接合部とが接触することで発生する摩擦熱により、アルミニウム合金板１７の接合部が軟化していく。この摩擦熱の温度は、約４００℃〜５００℃である。

図７に示すように、回転ツール７は更に下降を続けて軟化したアルミニウム合金板１７の接合部に進入し、これに伴い、回転ツール７と接触圧力の高い部分のアルミニウム合金板１７の接合部がせん断させる。また、摩擦熱をうけて接着層２１や亜鉛材料層２０が軟化する一方、亜鉛の融点及び摩擦熱より軟化温度が高いＺｎ−Ｆｅ合金メッキ層１８の接合部は軟化しない。なお、回転ツール７のショルダ部７ｂは平坦なので、摩擦熱が発生しやすくなっている。

回転ツール７が回転しつつ更に押圧されると、アルミニウム合金板１７の接合部に塑性流動が生じてせん断部が外周へ広がる。同時に、摩擦熱により溶融した亜鉛材料層２０が回転ツール７の押圧により接合部の外周側へ押し出されると共に、高温状態で硬化する直前の接着剤層２１がこの亜鉛材料層２０の流動を介して接合部の外周側へ押出される。これにより、接合界面には接着剤層２１がほとんど介在しなくなり、接合時の熱による接着剤層２１の硬化及び炭化も殆ど生じなくなる。

さらに、ピン部７ｃがＺｎ−Ｆｅ合金メッキ層１８部分にまで至らないように、回転ツール７を回転させつつ押圧を継続させる。これにより、アルミニウム合金板１７とＺｎ−Ｆｅ合金メッキ層１８の接合界面において、Ｚｎ−Ｆｅ合金メッキ層１８のＺｎがアルミニウム合金板１７内に拡散してＺｎ拡散層が形成されると共に、アルミニウム合金板１７のＡｌがＺｎ−Ｆｅ合金メッキ層１８内に拡散してＡｌ−Ｆｅ中間層２２が形成される。

このとき、Ｚｎ−Ｆｅ合金メッキ層１８のＺｎは、ほとんどアルミニウム合金板１７内に拡散する。このため、Ａｌ−Ｆｅ中間層２２は、Ｚｎ成分が少なく、Ａｌ及びＦｅを主成分とするものとなる。また、Ａｌ−Ｆｅ中間層２２が形成された箇所以外の領域には、Ｚｎ−Ｆｅ合金メッキ層１８が残留する。

アルミニウム合金１７内の塑性流動を所定時間継続させ、アルミニウム合金板１７と鋼板１６とがＡｌ−Ｆｅ中間層２２を介して固相状態で点接合される。図８に示すように、昇降モータ１１により回転ツール７が上昇駆動され、回転ツール７がアルミニウム合金板１７内から離間される。その後、接合部が冷却されて硬化し、Ａｌ−Ｆｅ中間層２２を介してアルミニウム合金板１７と鋼板１６の接合部の接合が完了する。この摩擦点接合方法においては、Ｐ２が第１工程、Ｐ３及びＰ４が第２工程、Ｐ５が第３工程に相当する。

以上説明した実施例１の摩擦点接合方法の作用効果について説明する。
Ｚｎ−Ｆｅ合金メッキ鋼板１９とアルミニウム合金板１７との間に亜鉛材料層２０と接着剤層２１とを介在させた状態で重ね合わせ、回転ツール７を回転させながらアルミニウム合金板１７の接合部に押圧して、回転ツール７の回転及び押圧により摩擦熱を生じさせ、アルミニウム合金板１７の接合部を軟化させ塑性流動を生じさせて、摩擦熱により溶融した亜鉛材料層２０の流動を介して接着剤層２１の接合部外周側への押出しを促進して、Ａｌ−Ｆｅ中間層２２を介して鋼板１６とアルミニウム合金板１７の接合部を固相状態で点接合する。

接合時に溶融した亜鉛材料層２０の亜鉛材料の流動を介して接着剤層２１の接合部からの押出しを促進するので、接合界面に接着剤層２１がほとんど介在しない状態でこれら接合部を点接合でき、Ａｌ−Ｆｅ中間層２２を介して鋼板１６とアルミニウム合金板１７の接合部の固相状態での点接合強度を高めることができる。また、接合時の熱による接着剤層２１の炭化及び硬化を低減することができる。

さらに、接着剤層２１が鋼板１６とアルミニウム合金板１７の接合近傍まで存在するので、接合部近傍への水の浸入を防止でき、接合部の接触腐食に対する耐食性を確実に確保することができる。

次に、実施例２に係る摩擦点接合方法について図９〜図１２に基づいて説明する。なお、実施例１の摩擦点接合方法と同様の部材に同一の符号を付してその説明を省略する。
摩擦点接合装置１を用いて鋼板１６とアルミニウム合金板１７を固相状態で点接合する摩擦点接合方法について、図９に示す接合工程図に基づいて説明する。尚、図９中のＰｉ（ｉ＝１１，１２，・・・）は各工程を示す。この摩擦点接合方法においては、鋼板１６として、表面に亜鉛メッキ層２４を形成した亜鉛メッキ鋼板２５、軽金属製部材としてアルミニウム合金板１７を用いて、これらの接合部を摩擦点接合した。

Ｐ１１において、鋼板１６の接合部の表面に溶融亜鉛メッキを施した溶融亜鉛メッキ層（以下、Ｚｎメッキ層）２４を有する、Ｚｎメッキ鋼板２５が形成される。

次に、Ｐ１２において、Ｚｎメッキ層２４の接合部の表面に亜鉛スプレー剤が約１０μｍ程度薄く塗布され亜鉛材料層２０が形成される。次に、Ｐ１３において、亜鉛材料層２０の接合部の表面に接着剤を約数１００μｍ程度薄く塗布され接着剤層２１が形成される。

次に、Ｐ１４において、アルミニウム合金板１７を上板、Ｚｎメッキ鋼板２４を下板とし、アルミニウム合金板１７とＺｎメッキ鋼板２４の接合部の間に亜鉛材料層２０と接着剤層２１とを介在させた状態で重ね合わせ、アルミニウム合金板１７とＺｎメッキ鋼板２４とを摩擦点接合にて点接合する。

図１０に示すように、回転ツール７が回転されつつ接合軸Ｘに沿って下降すると、最初に回転ツール７のピン部７ｃがアルミニウム合金板１７の接合部に当接して回転ツール７を位置決めし、次にショルダ部７ｂがその接合部に当接し、アルミニウム合金板１７の接合部を押圧していく。そして、回転ツール７とアルミニウム合金板１７とが接触することで発生する摩擦熱により、アルミニウム合金板１７の接合部が軟化していく。

Ｐ１５において、図１１に示すように、回転ツール７は更に下降を続けて軟化したアルミニウム合金板１７の接合部に進入し、これに伴い、回転ツール７と接触圧力の高い部分のアルミニウム合金板１７の接合部がせん断させる。また、摩擦熱を受けた亜鉛材料層２０、接着剤層２１やＺｎメッキ鋼板２５のＺｎメッキ層２４が軟化する。

回転ツール７が更に押圧されると、アルミニウム合金板１７の接合部に塑性流動が生じてせん断部が外周へ広がる。同時に、溶融した亜鉛材料層２０が回転ツール７の押圧により接合部外周側へ押し出されると共に、高温状態で硬化する直前の接着剤層２１がこの亜鉛材料層２０の流動を介して接合部外周側へ押出される。これにより、接合界面には接着剤層２１がほとんど介在しなくなり、接合時の熱による接着剤層２１の硬化及び炭化も殆ど生じなくなる。

さらに、ピン部７ｃがＺｎメッキ層２４部分にまで至らないように、回転ツール７を回転させつつ押圧を継続させる。これにより、溶融したＺｎメッキ層２４は、一部がアルミニウム合金板１７内に取り込まれ、残りは接合部の周囲に押し出される。こうして、Ｚｎメッキ層２４が解消した範囲では、表面の酸化被膜が破壊されて新生面が露出したアルミニウム合金板１７と鋼板１６の新生面の接合部が接触して固相状態で点接合される。

図１２に示すように、昇降モータ１１により回転ツール７が上昇駆動され、回転ツール７がアルミニウム合金板１７内から離間される。その後、接合部が冷却されて硬化し、アルミニウム合金板１７と鋼板１６の接合部の接合が完了する。この摩擦点接合方法においては、Ｐ１２が第１工程、Ｐ１３及びＰ１４が第２工程、Ｐ１５が第３工程に相当する。

次に、上述した実施例２の摩擦点接合方法により形成されるアルミニウム製部材１７と鋼製部材１６の接合部の効果検証試験について説明する。
［接合ガン］
接合ガンとして位置制御型ユニットを使用した。回転ツールは、ショルダ部の直径が１０ｍｍ、ピン部７ｃの直径が２ｍｍ、長さが０．３ｍｍのものを使用した。

［ワーク材料］
アルミニウム製部材１７として、厚み１．２ｍｍの６０００系アルミニウム板を準備し、鋼製部材１３として、Ｚｎメッキ層を形成した、厚み０．８ｍｍのＺｎメッキ鋼板を準備した。

［接合方法］
Ｚｎメッキ鋼板のＺｎメッキ層の表面に亜鉛スプレー剤を塗布して亜鉛スプレー層を形成し、この亜鉛スプレー層の表面にエポキシ系接着剤を塗布して接着剤層を形成した。そして、アルミニウム板を上板、Ｚｎメッキ鋼板を下板し、アルミニウム板とＺｎメッキ鋼板の間に亜鉛スプレー層と接着剤層とを介在させた状態で重ね合わせ、回転ツールを回転させながらアルミニウム板に押圧して、アルミニウム板とＺｎメッキ鋼板を摩擦点接合にて点接合した。また、比較例の接合方法として、アルミニウム板とＺｎメッキ鋼板の間に接着剤層のみ介在させた状態でアルミニウム板とＺｎメッキ鋼板を摩擦点接合した。

［接合条件］
回転ツールの回転数を２５００ｒｐｍとし、回転ツールの押圧力をアルミニウム板の上部、中部、下部の接合部に応じて２５００Ｎ、４０００Ｎ、１５００Ｎとした。また、前記の押圧力に応じて、接合時間をそれぞれ１．０ｓ、０．５ｓ、２．７ｓとした。

［接合強度の試験及び評価］
接合部の剪断強度を測定した。図１３に示すように、剪断強度は、比較例の剪断強度よりも高い剪断強度を示した。これは、Ｚｎメッキ層の接合部の表面の接着剤層が、摩擦熱で溶融したＺｎスプレー層の流動を介して接合部外周側へ押出され、接合の際、接合界面に接着剤層がほとんど介在しない状態でアルミニウム板と鋼板の接合部が接合されたため、接合部の固相状態での点接合強度が向上したと考えられる。一方、比較例の場合、接合部からの接着剤層の押出しが促進されず、接合界面に接着剤層が介在したため、その接着剤層の影響で、接合部の固相状態での点接合強度を高めることができなっかったと考えられる。

以上説明した実施例２の摩擦点接合方法の作用効果について説明する。
Ｚｎメッキ鋼板２５とアルミニウム合金板１７との間に亜鉛材料層２０と接着剤層２１とを介在させた状態で重ね合わせ、回転ツール７を回転させながらアルミニウム合金板１７の接合部に押圧して、回転ツール７の回転及び押圧により摩擦熱を生じさせ、アルミニウム合金板１７の接合部を軟化させ塑性流動を生じさせて、摩擦熱により溶融した亜鉛材料層２０の流動を介して接着剤層２１の接合部外周側への押出しを促進し、鋼板１６とアルミニウム合金板１７の接合部を固相状態で点接合する。

接合時に亜鉛材料層２０を溶融させて溶融した亜鉛材料の流動を介して接着剤層２１の接合部からの押出しを促進するので、接合界面に接着剤層２１がほとんど介在しない状態でこれら接合部を固相状態で点接合でき、鋼板１６とアルミニウム合金板１７の接合部の固相状態での点接合強度を高めることができる。また、接合時の熱による接着剤層２１の炭化及び硬化を低減することができる。

さらに、接着剤層２１が鋼板１６とアルミニウム合金板１７の接合近傍まで存在するので、接合部近傍への水の浸入を防止でき、接合部の接触腐食に対する耐食性を確実に確保することができる。

次に、前記実施例１，２を部分的に変更した変更例について説明する。
１〕実施例の摩擦点接合方法は、例えば、自動車の車体の製造において前記アルミニウム合金板１７及びＺｎ−Ｆｅ合金メッキ鋼板１９やＺｎメッキ鋼板２５を車体構成部材として使用し、これら部材を接合する際に採用してもよい。

２〕前記実施例においては、回転ツール７のショルダ部７ｂを平坦にしているが、これに限らず、例えば、ショルダ部の形状を円錐台状に窪んだ形状にしてもよい。但し、平坦にしている方が、摩擦熱が発生しやすい。

３〕前記実施例においては、軽金属製部材としてアルミニウム合金板を用いたが、その他、アルミニウム板、マグネシウム合金板などを用いてもよい。

４〕前記実施例においては、亜鉛材料として亜鉛スプレー剤を用いたが、その他、純金属の亜鉛やはんだなどを用いてもよい。

５〕その他、当業者であれば、本発明の趣旨を逸脱することなく、前記実施例に種々の変更を付加した形態で実施可能であり、本発明はそのような変更形態も包含するものである。

摩擦点接合装置の側面図である。 摩擦点接合装置の接合ガン周辺の要部拡大側面図である。 回転ツールの要部部分断面図である。 実施例１の摩擦点接合方法の接合工程図である。 アルミニウム板とＺｎ−Ｆｅ合金メッキ鋼板の間に介在させた亜鉛材料層と接着剤層を示す図である。 回転ツールがアルミニウム合金板の接合部の表面を押圧した状態を示す断面図である。 回転ツールがアルミニウム合金板の接合部内に進入した状態を示す断面図である。 接合完了後の接合状態を示す断面図である。 実施例２の摩擦点接合方法の接合工程図である。 回転ツールがアルミニウム合金板の接合部の表面を押圧した状態を示す断面図である。 回転ツールがアルミニウム合金板内に進入した状態を示す断面図である。 接合完了後の接合状態を示す断面図である。 接合部の剪断強度を示すデータである。

符号の説明

７ 回転ツール
１６ 鋼板
１７ アルミニウム合金板
２０ 亜鉛材料層
１８ Ｚｎ−Ｆｅ合金メッキ層
２１ 接着剤層

Claims (4)

1. 鋼製部材と軽金属製部材との間に接着剤を介在させて重ね合わせ、回転ツールを回転させながら軽金属製部材に押圧して摩擦熱を発生させ、軽金属製部材を軟化させ塑性流動を生じさせて鋼製部材と軽金属製部材を固相状態で点接合する摩擦点接合方法において、 前記鋼製部材の接合部の表面に低融点材料層を形成する第１工程と、
   次に前記鋼製部材と軽金属製部材との間に接着剤を介在させて鋼製部材と軽金属製部材とを重ね合わせる第２工程と、
   次に前記回転ツールを回転させながら軽金属製部材の接合部に押圧して摩擦熱を発生させ、軽金属製部材を軟化させて塑性流動を生じさせると共に、摩擦熱で低融点材料層を溶融させて溶融した低融点材料の流動を介して接着剤の接合部からの押出しを促進し、鋼製部材と軽金属製部材とを点接合する第３工程と、
   を備えたことを特徴とする摩擦点接合方法。
2. 前記低融点材料層が亜鉛材料層であり、前記軽金属製部材がアルミニウム合金板であることを特徴とする請求項１に記載の摩擦点接合方法。
3. 前記鋼製部材の接合部の表面には、低融点材料層より融点の高い金属メッキ層が形成され、この金属メッキ層の接合部の表面に低融点材料層を形成し、鋼製部材と軽金属製部材の接合部が固相状態で点接合されることを特徴とする請求項１又は２に記載の摩擦点接合方法。
4. 前記金属メッキ層がＺｎ−Ｆｅ合金メッキ層であることを特徴とする請求項３に記載の摩擦点接合方法。