JP2012152787A - 異種金属接合継手および異種金属の接合方法 - Google Patents

Abstract

【課題】耐食性に優れ、充分な接合強度を確保でき、効率よく接合できる異種金属接合継手および異種金属の接合方法を提供する。
【解決手段】一方の面または両面に亜鉛系めっき層２ａが形成されている亜鉛系めっき鋼板２と、一方の面の少なくとも一部が亜鉛系めっき層２ａに対向して配置されたアルミニウム合金板３と、亜鉛系めっき鋼板２とアルミニウム合金板３とがスポット溶接されてなる溶接部と、亜鉛系めっき鋼板２とアルミニウム合金板３との間の一部に配置された接着層４とを有し、接着層４が、エポキシ樹脂５と、Ｍｇ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ａｌから選ばれる一種または二種以上の元素を合計で1質量％以上４０質量％以下含有し、残部がＺｎおよび不可避不純物からなる一種または二種以上のＺｎ合金粒子６とを含有し、Ｚｎ合金粒子６を体積分率で１％以上４０％以下含有する異種金属接合継手１とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、異種金属接合継手および異種金属の接合方法に関し、特に、亜鉛系めっき鋼板とアルミニウム合金板とがウェルドボンド接合されてなり、自動車の車体等に好適に用いられる耐食性に優れた異種金属接合継手に関する。

近年、自動車の低燃費化を目的とした軽量化のために、車体の一部にアルミニウム合金板を使用するニーズが高まってきている。このような車体を製造する方法として、鋼板とアルミニウム合金板とを、接着剤を併用したスポット溶接（ウェルドボンド接合）により接合する方法が検討されている。
例えば、従来の鋼板とアルミニウム合金板とのウェルドボンド接合方法として、アルミニウム合金板の一面に鋼板を、他面に鋼板の当て板を、それぞれ接着剤を用いて貼り付けて仮接合し、その後それらを電極で挟んで抵抗スポット溶接してなる方法がある（例えば、特許文献１参照）。

また、ウェルドボンド接合に用いる接着剤としては、例えば、熱硬化性エポキシ樹脂に、粒子径が１０μｍ以下の粉状、または厚さが０．５μｍ以上で大きさが３０μｍ以下の片状若しくはフレーク状の導電性の金属、金属酸化物、金属炭化物、金属窒化物、金属ホウ化物、金属ケイ化物のいずれか１種、または２種以上の添加物を含む接着剤がある（例えば、特許文献２参照）。

ところで、鉄とアルミニウムのような異種金属の接合においては、異種金属間の電位差により電食が発生するため、同一金属の溶接よりも耐腐食性が劣るという問題がある。この問題を解決するために、例えば、アルミニウムと鉄とを用いた重ね合わせ抵抗溶接において、接合部界面に、エポキシ系樹脂、硬化剤、充填剤からなり、前記充填剤が、炭酸カルシウム、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、酸化鉛、シリカ、タルク、カーボン、無水ケイ酸、ベントナイト、金属粉、樹脂粉末、ガラス粉、ガラスファイバーのうち少なくとも１つ以上からなる異材接合用接着剤を挟み込む異材接合方法（例えば、特許文献３参照）が提案されている。

また、アルミニウム合金が異種金属と接触して使用されるときの電食を防止する方法として、異種金属物体に、亜鉛・コバルト合金めっきを施す方法が提案されている（例えば、特許文献４参照）。

特開平１０−２９６４５６号公報 特開平８−２０６８４５号公報 特開２００７−１３６４９７号公報 特開平７−２５２６７９号公報

しかしながら、ウェルドボンド接合において、亜鉛系めっき鋼板とアルミニウム合金板との接合部界面に、特許文献３に記載の異材接合用接着剤を挟み込んでも、充分な耐食性が得られない場合があり、より一層耐食性を向上させることが望まれていた。
また、耐食性を向上させるために、亜鉛系めっき鋼板とアルミニウム合金板とをウェルドボンド接合して得られた異種金属接合継手に、亜鉛・コバルト合金めっきを施す場合、新たに亜鉛・コバルト合金めっきを施す工程を追加する必要があるため、生産性が低下してしまう。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、耐食性に優れ、充分な接合強度を確保でき、効率よく接合できる異種金属接合継手および異種金属の接合方法を提供することを目的とする。

（１）一方の面または両面に亜鉛系めっき層が形成されている亜鉛系めっき鋼板と、一方の面の少なくとも一部が前記亜鉛系めっき層に対向して配置されたアルミニウム合金板と、前記亜鉛系めっき鋼板と前記アルミニウム合金板とがスポット溶接されてなる溶接部と、前記亜鉛系めっき鋼板と前記アルミニウム合金板との間の一部に配置された接着層とを有し、前記接着層が、エポキシ樹脂と、Ｍｇ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ａｌから選ばれる一種または二種以上の元素を合計で１質量％以上４０質量％以下含有し、残部がＺｎおよび不可避不純物からなる一種または二種以上のＺｎ合金粒子とを含有し、前記Ｚｎ合金粒子を体積分率で１％以上４０％以下含有するものであることを特徴とする異種金属接合継手。

（２）前記Ｚｎ合金粒子の粒径が、５０μｍ以上２５０μｍ以下であることを特徴とする上記（１）に記載の異種金属接合継手。
（３）前記接着層が、平面視で前記溶接部の周囲を囲むように配置されていることを特徴とする上記（１）または（２）に記載の異種金属接合継手。

（４）一方の面または両面に亜鉛系めっき層が形成されている亜鉛系めっき鋼板の前記亜鉛系めっき層に、アルミニウム合金板の一方の面の少なくとも一部を、接着剤を介して対向して配置してスポット溶接を行う工程を備え、前記接着剤として、エポキシ樹脂と、Ｍｇ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ａｌから選ばれる一種または二種以上の元素を合計で１質量％以上４０質量％以下含有し、残部がＺｎおよび不可避不純物からなる一種または二種以上のＺｎ合金粒子とを含有し、前記Ｚｎ合金粒子を体積分率で１％以上４０％以下含有するものを用いることを特徴とする異種金属の接合方法。

（５）前記接着剤の厚みを、１００μｍ以上３００μｍ以下とし、前記Ｚｎ合金粒子の粒径を、５０μｍ以上２５０μｍ以下とすることを特徴とする上記（４）に記載の異種金属の接合方法。

本発明の異種金属接合継手は、亜鉛系めっき鋼板とアルミニウム合金板とがスポット溶接されてなる溶接部と、亜鉛系めっき鋼板とアルミニウム合金板との間の一部に配置された接着層とを有し、接着層が、エポキシ樹脂と、Ｍｇ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ａｌから選ばれる一種または二種以上の元素を合計で1質量％以上４０質量％以下含有し、残部がＺｎおよび不可避不純物からなる一種または二種以上のＺｎ合金粒子とを含有し、前記Ｚｎ合金粒子を体積分率で１％以上４０％以下含有するものであるので、接着層と亜鉛系めっき鋼板の亜鉛系めっき層との間に水などの隙間液が侵入した場合に、隙間液にＺｎ合金粒子が溶け出すものとなる。

隙間液にＺｎ合金粒子が溶け出すと、Ｚｎ合金粒子の含有するＭｇ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ａｌから選ばれる一種または二種以上の元素のイオンと、亜鉛系めっき層から溶け出したＺｎとが安定したＺｎ系生成物を生成し、亜鉛系めっき鋼板から隙間液へのＺｎの溶け出しが抑制される。このことにより、亜鉛系めっき鋼板の腐食が防止されるとともに、隙間液のｐＨの上昇が抑制されて、アルミニム合金板の腐食が防止される。したがって、本発明の異種金属接合継手は、優れた耐食性が得られる。

また、本発明の異種金属接合継手は、上記Ｚｎ合金粒子を含有する接着層を有するものであるので、亜鉛系めっき鋼板の亜鉛系めっき層に、アルミニウム合金板の一方の面の少なくとも一部を、上記接着層となる接着剤を介して対向して配置してスポット溶接を行う方法により容易に製造できる。したがって、本発明の異種金属接合継手は、例えば、ウェルドボンド接合して得られた異種金属接合継手に、亜鉛・コバルト合金めっきを施す場合のように、新たな工程を追加することなく、効率よく製造できる生産性に優れたものとなる。

また、本発明の異種金属の接合方法は、一方の面または両面に亜鉛系めっき層が形成されている亜鉛系めっき鋼板の前記亜鉛系めっき層に、アルミニウム合金板の一方の面の少なくとも一部を、エポキシ樹脂と上記Ｚｎ合金粒子とを含有する接着層となる接着剤を介して、対向して配置してスポット溶接を行う工程を備えているので、上記Ｚｎ合金粒子によって、スポット溶接を行う際における初期の通電性が確保される。したがって、本発明の異種金属の接合方法においては、スポット溶接を行う際に、亜鉛系めっき鋼板とアルミニウム合金板とがエポキシ樹脂を含む接着層となる接着剤を介して配置されていても、亜鉛系めっき鋼板とアルミニウム合金板との溶接部に良好なナゲットを形成できる。その結果、充分な接合強度が確保され、なおかつ、スポット溶接によって形成された接着層によって優れた耐食性が得られる接合部を効率よく製造できる。

このように、本発明の異種金属の接合方法は、充分な接合強度が確保され、耐食性に優れた接合部を効率よく得られる方法であるので、これを用いて、例えば、亜鉛系めっき鋼板が多用されている自動車の車体の一部を、容易にアルミニウム合金板に置換でき、自動車の大幅な軽量化を図ることができる。

本発明の異種金属接合継手の一部を拡大して示した断面模式図である。 図１に示す異種金属接合継手に、隙間液が侵入した状態の一例を拡大して示した断面模式図である。

以下、図面を参照して本発明を適用した実施形態について詳細に説明する。
「異種金属接合継手」
図１は、本発明の異種金属接合継手の一部を拡大して示した断面図である。図１に示す異種金属接合継手１は、亜鉛系めっき鋼板２と、アルミニウム合金板３と、溶接部（不図示）と、接着層４とを有している。図１に示すように、アルミニウム合金板３は、一方の面（図１における下面）の一部が亜鉛系めっき鋼板２の亜鉛系めっき層２ａと対向して配置されている。

図１に示す異種金属接合継手１において、接着層４は、亜鉛系めっき鋼板２とアルミニウム合金板３との間の一部に配置されており、亜鉛系めっき鋼板２とアルミニウム合金板３とがスポット溶接されてなる溶接部（不図示）には、配置されていない。より詳細には、溶接部の接着層４は、スポット溶接前に亜鉛系めっき鋼板とアルミニウム合金板との間に配置されていた接着剤が、スポット溶接を行ってナゲットが形成されることにより溶接部となる領域から排出される。ナゲット周辺領域は、隙間液が侵入して異種金属間の電位差に起因する腐食が発生しやすい領域である。

亜鉛系めっき鋼板２は、鋼板のアルミニウム合金板３と対向する側の面（図１における上面）に亜鉛系めっき層２ａが形成されているものである。なお、本発明において用いられる亜鉛系めっき鋼板２は、少なくとも一方の面に亜鉛系めっき層が形成されているものであればよく、両面に亜鉛系めっき層が形成されているものであってもよい。

本発明において亜鉛系めっき鋼板２に用いられる鋼板については、特に限定されるものではなく、例えば、極低Ｃ型（フェライト主体組織）、Ａｌ−ｋ型（フェライト中にパーライトを含む組織）、２相組織型（例えば、フェライト中にマルテンサイトを含む組織、フェライト中にベイナイトを含む組織）、加工誘起変態型（フェライト中に残留オーステナイトを含む組織）、微細結晶型（フェライト主体組織）等、いずれの型の鋼板であっても良い。

亜鉛系めっき鋼板２の有する亜鉛系めっき層２ａとしては、亜鉛系のめっき層であれば特に限定されるものではなく、例えば、Ｚｎ、Ｚｎ−Ｆｅ、Ｚｎ−Ｎｉ、Ｚｎ−Ａｌ、Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ、Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ等からなるものを用いることができる。
亜鉛系めっき層２ａの目付量は、特に限定されないが、例えば、亜鉛系めっき鋼板２が鋼板の両面に亜鉛系めっき層が形成されているものである場合、片面あたり１００ｇ／ｍ²以下のものであることが望ましい。

また、亜鉛系めっき鋼板２の板厚は、特に限定されるものではなく、例えば、自動車ボデーで用いられる０．５０〜２．３ｍｍ程度の厚さのものを用いることができる。
亜鉛系めっき鋼板２の引張強さも、特に限定されるものではなく、例えば、自動車ボデーで用いられる２７０〜１４７０ＭＰａ級程度のものを用いることができる。

アルミニウム合金板３としては、特に限定されるものではなく、例えば、自動車ボデーで用いられる５０００（Ａｌ−Ｍｇ）系、６０００（Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ）系等を用いることができる。
また、アルミニウム合金板３の板厚は、特に限定されるものではなく、例えば、自動車ボデー等で用いられる０．７０〜２．０ｍｍ程度の厚さのものを用いることができる。

接着層４は、図１に示すように、エポキシ樹脂５と、Ｚｎ合金粒子６とを含有するものである。接着層４は、必要に応じてエポキシ樹脂５とＺｎ合金粒子６の他に、炭酸カルシウム、タルク、シリカ等の充填材や、顔料等、ウェルドボンド接合の接着剤の硬化物に一般的に含まれる添加剤が適量含有されているものであってもよい。
エポキシ樹脂５としては、グリシジルエーテル型、グリシジルエステル型等、ウェルドボンド接合の接着剤の硬化物に一般的に含まれるものが挙げられる。

Ｚｎ合金粒子６は、Ｍｇ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ａｌから選ばれる一種または二種以上の元素を合計で1質量％以上４０質量％以下含有し、残部がＺｎおよび不可避不純物からなるものである。接着層４に含まれるＺｎ合金粒子６は、一種のみであってもよいし、二種以上であってもよい。

Ｚｎ合金粒子６を構成するＺｎ合金としては、具体的には、Ｚｎ-Ｎｉ、Ｚｎ-Ｍｇ、Ｚｎ-Ｃｒ、Ｚｎ-Ｃｏ、Ｚｎ-Ａｌ、Ｚｎ-Ｎｉ-Ｍｇ、Ｚｎ-Ｎｉ-Ｃｒ、Ｚｎ-Ｎｉ-Ｃｏ、Ｚｎ-Ｎｉ-Ａｌ、Ｚｎ-Ｍｇ-Ｃｒ、Ｚｎ-Ｍｇ-Ｃｏ、Ｚｎ-Ｍｇ-Ａｌ、Ｚｎ-Ｃｒ-Ｃｏ、Ｚｎ-Ｃｒ-Ａｌ、Ｚｎ-Ｃｏ-Ａｌ、Ｚｎ-Ｎｉ-Ｍｇ-Ｃｒ、Ｚｎ-Ｎｉ-Ｍｇ-Ｃｏ、Ｚｎ-Ｎｉ-Ｍｇ-Ａｌ、Ｚｎ-Ｎｉ-Ｃｒ-Ｃｏ、Ｚｎ-Ｎｉ-Ｃｒ-Ａｌ、Ｚｎ-Ｎｉ-Ｍｇ-Ｃｒ-Ｃｏ、Ｚｎ-Ｎｉ-Ｍｇ-Ｃｒ-Ａｌ、Ｚｎ-Ｎｉ-Ｍｇ-Ｃｏ-Ａｌ、Ｚｎ-Ｍｇ-Ｃｒ-Ｃｏ-Ａｌ、Ｚｎ-Ｎｉ-Ｃｒ-Ｃｏ-Ａｌ、Ｚｎ-Ｎｉ-Ｍｇ-Ｃｒ-Ｃｏ-Ａｌが挙げられる。
このようなＺｎ合金粒子６は、揮発法（蒸発凝固法）や、アトマイズ法（噴霧法）等の汎用の粉末製造方法で製造できる。

Ｚｎ合金粒子６は、上記の元素を合計で１質量％以上４０質量％以下含有することで、優れた耐食性を有する異種金属接合継手１となる。Ｚｎ合金粒子６は、上記の元素を合計で５〜３０質量％含有するものであることが好ましく、１０〜２５質量％含有するものであることがより好ましい。

Ｚｎ合金粒子６における上記の元素の含有量が1質量％未満である場合、接着層４と亜鉛系めっき鋼板２との間に水などの隙間液が侵入した場合に、Ｚｎ合金粒子６から隙間液７に溶け出すＭｇ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ａｌから選ばれる一種または二種以上の元素のイオンの供給量が不充分となる。このため、上記元素のイオンが隙間液に溶解することによる隙間液のｐＨ上昇を抑制する効果が充分に得られず、異種金属接合継手１の耐食性を充分に向上させることができない。
また、Ｚｎ合金粒子６における上記の元素の含有量が４０質量％を超える場合、Ｚｎ合金粒子６が隙間液に溶解しにくいものとなるため、異種金属接合継手１の耐食性を充分に向上させることができない。

接着層４は、Ｚｎ合金粒子６を体積分率で１％以上４０％以下含有するものである。この場合、より一層耐食性に優れた異種金属接合継手１となるとともに、異種金属接合継手１を形成するためのスポット溶接を行う際における初期の通電性が充分に確保されたものとなり、充分な接合強度を有する異種金属接合継手１となる。

接着層４に含まれるＺｎ合金粒子６の体積分率が１％未満であると、異種金属接合継手１の耐食性および／または接合強度が不充分となる。また、接着層４に含まれるＺｎ合金粒子６の体積分率が４０％を超えると、接着層４となる接着剤の粘度が高くなって作業性に支障をきたしたり、接着層４の接着性が不充分になったりする。また、接着層４に含まれるＺｎ合金粒子６の体積分率が４０％を超えると、接着層４中にＺｎ合金粒子６が凝集しやすくなり、スポット溶接を行う際に局部異常発熱やチリが発生しやすく、ナゲットに穴あきなどの欠陥が形成されやすくなる。
接着層４に含まれるＺｎ合金粒子６の体積分率は、より一層耐食性および接合強度を向上させるために５％以上含有することが好ましく、より良好なナゲットが形成されるように３０％以下含有することが好ましい。さらに好ましい範囲は１０〜２０％である。

Ｚｎ合金粒子６の粒径は、製造時に形成される接着層４となる接着剤の厚みに応じて適宜決定することができ、特に限定されないが、５０μｍ以上２５０μｍ以下である場合、スポット溶接を行う際の初期の通電性を容易に確保でき、欠陥のない良好なナゲットが形成されるとともに、接着層４の接着性を確保できるため、より一層高い溶接強度が得られ、好ましい。
なお、本発明において、Ｚｎ合金粒子６の粒径とは、光学顕微鏡を用いて観察した像を画像解析装置に取り込んで算出したＺｎ合金粒子６の円相当径の平均値を意味する。

Ｚｎ合金粒子６の粒径が５０μｍ未満である場合、スポット溶接を行う際の初期におけるＺｎ合金粒子６を介しての亜鉛系めっき鋼板２とアルミニウム合金板３との間の導電性が不充分となる恐れがある。また、Ｚｎ合金粒子６は、接着層４となる接着剤の厚みと、亜鉛系めっき鋼板２とアルミニウム合金板３との間の間隔とを制御するスペーサとしても機能するものであるが、Ｚｎ合金粒子６の粒径が５０μｍ未満である場合、スペーサとしての機能が充分に得られない恐れがある。また、Ｚｎ合金粒子６の粒径が２５０μｍを超えると、亜鉛系めっき鋼板２とアルミニウム合金板３との間の間隔が大きくなり、接着層４の接着性が不充分となり、接合強度が低下する恐れがある。

図１に示す異種金属接合継手１は、亜鉛系めっき鋼板２とアルミニウム合金板３とがスポット溶接されてなる溶接部と、亜鉛系めっき鋼板２とアルミニウム合金板３との間の一部に配置された接着層４とを有し、接着層４が、エポキシ樹脂５とＺｎ合金粒子６とを含有するものであるので、以下に示すように、優れた耐食性が得られる。図１に示す異種金属接合継手１の耐食性について、図２を用いて説明する。図２は、図１に示す異種金属接合継手に、隙間液７が侵入した状態を拡大して示した断面模式図である。なお、図２では、異種金属接合継手に隙間液が侵入した形態の例として、接着層４と亜鉛系めっき層２ａとの間に隙間液７が侵入した場合を示したが、この他にアルミニウム合金板と接着層との間や、接着層の中に隙間液が侵入する場合、あるいはさらにこれらが複合した形態もある。

図２に示す隙間液７は、例えば、異種金属接合継手１が自動車ボデーの一部である場合、外部から供給された雨水などの水が、接着層４と亜鉛系めっき鋼板２の亜鉛系めっき層２ａとの間の隙間８に侵入してなるものである。図２に示すように、接着層４と亜鉛系めっき鋼板２の亜鉛系めっき層２ａとの隙間８に隙間液７が侵入すると、亜鉛系めっき層２ａから隙間液７にＺｎが溶け出し、亜鉛系めっき鋼板２が腐食されるとともに、隙間液７のｐＨが上昇する。そして、ｐＨの上昇した隙間液７を中和するために、両性金属であるＡｌがアルミニウム合金板３から隙間液７に溶け出し、Ａｌ系腐食生成物が形成されてアルミニウム合金板３が腐食される。このことにより、異種金属接合継手１が腐食する。

本実施形態の異種金属接合継手１では、Ｚｎ合金粒子６を含有する接着層４を有しているので、隙間８に隙間液７が侵入すると、隙間液７にＺｎ合金粒子６が溶け出し、Ｚｎ合金粒子６から隙間液７にＭｇ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ａｌから選ばれる一種または二種以上の元素のイオンが供給される。これらの元素イオンは、亜鉛系めっき層２ａから溶け出したＺｎと、安定したＺｎ系生成物を生成する。したがって、隙間液７へのＺｎ合金粒子６の溶け出しがない場合と比較して、亜鉛系めっき鋼板２の亜鉛系めっき層２ａから隙間液７へのＺｎの溶け出しが抑制され、亜鉛系めっき鋼板２の腐食が防止されるとともに、隙間液７のｐＨ上昇が抑制される。

このように、隙間液７にＺｎ合金粒子６が溶け出すことで、隙間液７のｐＨ上昇が抑制されるので、アルミニウム合金板３から隙間液７へのＡｌの溶け出しも抑制される。その結果、Ａｌ系腐食生成物の形成が抑制されて、アルミニウム合金板３の腐食が防止される。したがって、本実施形態の異種金属接合継手１は、優れた耐食性が得られる。

「異種金属の接合方法」
次に、本発明の異種金属の接合方法の一例として、図１に示す異種金属接合継手１の製造方法を例に挙げて説明する。
図１に示す異種金属接合継手１を製造するには、まず、一方の面または両面に亜鉛系めっき層２ａが形成されている亜鉛系めっき鋼板２と、アルミニウム合金板３とを用意する。

次いで、亜鉛系めっき鋼板２のアルミニウム合金板３と接合される面および／またはアルミニウム合金板３の亜鉛系めっき鋼板２と接合される面に、接着層４となる接着剤を塗布する。
本発明における接着剤の厚みは、亜鉛系めっき鋼板２とアルミニウム合金板３の一方に接着剤を塗布した場合は、その厚みであり、亜鉛系めっき鋼板２とアルミニウム合金板３の両方に接着剤を塗布した場合は、両者の合計の厚みである。接着剤の厚みは、良好な接着性を得るために、１００μｍ以上３００μｍ以下であることが好ましい。接着剤の厚みが上記範囲未満であっても上記範囲を超えても、接着性が低下する。

接着層４となる接着剤としては、上述したエポキシ樹脂５と上述したＺｎ合金粒子６とを含有するものが用いられる。接着剤は、必要に応じて、上述したエポキシ樹脂５と上述したＺｎ合金粒子６に加えて、ウェルドボンド接合の接着剤に一般的に含まれる溶剤、可塑剤などの添加剤が適量含有されているものであってもよい。また、接着剤は、エポキシ樹脂を含む従来の接着剤に、上述したＺｎ合金粒子６を混合して分散させたものであってもよい。
エポキシ樹脂を含む従来の接着剤としては、一液加熱硬化型接着剤や二液硬化型接着剤などを用いることができ、例えば、一液加熱硬化型接着剤であるＩＷ２０１０（商品名；住友スリーエム株式会社製）、ＳＷ２２１４（商品名；住友スリーエム株式会社製）、Ｘ７４１６（商品名；住友スリーエム株式会社製）などを好ましく用いることができる。

次に、本実施形態においては、亜鉛系めっき鋼板２の亜鉛系めっき層２ａに、アルミニウム合金板３の一方の面の一部を、接着剤を介して対向して配置し、接着剤を硬化させる硬化処理を行う。接着剤の硬化処理としては、所定の温度で所定の時間加熱する処理が挙げられ、硬化条件は、接着剤の種類に応じて適宜決定できる。

その後、接着剤を介して重ねられた亜鉛系めっき鋼板２とアルミニウム合金板３とのスポット溶接を行う。スポット溶接は、例えば、単相整流溶接機、単相交流溶接機、コンデンサー型溶接機、インバータ溶接機等の溶接装置を用いて行うことができる。また、スポット溶接に用いる電極としては、クロム銅、クロムージルコニウム銅等の従来から用いられているものを用いることができる。
スポット溶接の条件は、従来のスポット溶接と同様の条件で行うことができる。具体的には、例えば、溶接電流：１２〜１４ｋＡ、溶接時の電極加圧力：２〜５ｋＮ、通電時間：８〜１２ｓｙｃｌｅ、保持時間：０．０８〜０．２ｍｓｅｃとすることができる。

本実施形態においては、亜鉛系めっき鋼板２の亜鉛系めっき層２ａに、アルミニウム合金板３の一方の面の一部を、接着剤を介して対向して配置してスポット溶接を行う工程を備えているので、上記Ｚｎ合金粒子６によって、スポット溶接を行う際における初期の通電性が確保される。
例えば、接着層４となる接着剤としてＺｎ合金粒子６の含まれていないものを用いた場合、スポット溶接を行う際における通電性が悪くなり、抵抗発熱が不充分となったり、スポット溶接を行うことによる抵抗発熱が接着層に吸収されたりして、溶接部となる亜鉛系めっき鋼板２およびアルミニウム合金板３が溶融に至る充分な熱量が得られず、充分な接合強度が得られない場合がある。

これに対し、本実施形態においては、上述したように、Ｚｎ合金粒子６によってスポット溶接を行う際における初期の通電性が確保されるため、溶融不良が生じにくく、亜鉛系めっき鋼板２とアルミニウム合金板３との溶接部に良好なナゲットを形成でき、充分な接合強度が確保された異種金属接合継手１を効率よく製造できる。

なお、本発明は上述した実施形態のみに限定されるものではない。例えば、上述した実施形態においては、１枚の亜鉛系めっき鋼板と１枚のアルミニウム合金板とをスポット溶接により接合する場合を例に挙げて説明したが、亜鉛系めっき鋼板および／またはアルミニウム合金板は複数枚であってもよい。複数の亜鉛系めっき鋼板を用いる場合、各亜鉛系めっき鋼板の種類や厚みは、同じであってもよいし、異なっていてもよい。また、複数のアルミニウム合金板を用いる場合も同様に、各アルミニウム合金板の種類や厚みは、同じであってもよいし、異なっていてもよい。

（実施例１）
表１、表２および下記に示す亜鉛系めっき鋼板と、アルミニウム合金板とを用意し、亜鉛系めっき鋼板に、アルミニウム合金板の一部を、以下に示す接着剤を介して対向して配置し、１２０℃で６０分間加熱して接着剤を硬化させる硬化処理を行った。硬化後に得られた接着剤の厚みはほぼ１００μｍであった。
その後、以下に示す条件で、接着剤を介して重ねられた亜鉛系めっき鋼板とアルミニウム合金板とのスポット溶接を行い引張せん断強度および耐食性の評価用のＮｏ．１〜５７の試験体を得た。

亜鉛系めっき鋼板には、ＪＩＳ Ｇ ３３０２に定められている厚み０．８ｍｍ、板幅３０ｍｍ、長さ１００ｍｍのＳＧＣ４４０ Ｆ０６を用いた。
また、アルミニウム合金板には、ＪＩＳ Ｈ ４０００に定められている厚み１ｍｍ、板幅３０ｍｍ、長さ１００ｍｍのＡ５１８２Ｐ−Ｏ材を用いた。
接着剤としては、エポキシ樹脂を含む接着剤である一液エポキシ加熱硬化型接着剤スコッチウェルドＩＷ２０１０（商品名；住友スリーエム株式会社製）に、表１および表２に示す組成および粒径のＺｎ合金粒子を、表１および表２に示す体積分率となるように混合して分散させたものを用いた。

なお、Ｚｎ合金粒子の組成は、合金粒子としての化学分析値に基づいて算出した。
また、Ｚｎ合金粒子の粒径（平均サイズ）は、試験体の接着層の断面を光学顕微鏡で観察した像を画像解析装置に取り込んで、観察視野内のＺｎ合金粒子の円相当径を算出し、その平均値を用いた。
また、Ｚｎ合金粒子の体積分率は、試験体の接着層の断面を光学顕微鏡で観察し、観察視野内の接着層におけるＺｎ合金粒子の体積を算出した。
なお、接着層が、複数のＺｎ合金粒子を含有する場合も同様に、試験体の接着層の断面を光学顕微鏡で観察してＺｎ合金粒子の粒径の平均値および体積分率を算出した。
観察視野は、接着層厚み×２ｍｍとして５０倍で観察し、１試料につき２０視野ずつ観察した。

試験体の形状は、ＪＩＳ Ｚ ３１３６にしたがって、板幅３０ｍｍ、長さ１００ｍｍ、重ね代３０ｍｍとした。
スポット溶接は、電極としてＤＲ形先端径６ｍｍ、先端曲率半径４０ｍｍ（ＪＩＳ Ｃ ９３０４）を用い、溶接電流１３ｋＡ、溶接時の電極加圧力２．２ｋＮ、通電時間１１ｓｙｃｌｅ、保持時間０．１ｍｓｅｃで行った。

このようにして得られたＮｏ．１〜５７の試験体に対し、それぞれ以下に示す方法により、引張せん断強度および耐食性を評価した。その結果を表３に示す。

引張せん断強度は、ＪＩＳ Ｚ ３１３６にしたがって引張試験を行って評価し、２４０ｋＮ以上である場合に良好と評価した。
また、耐食性は、自動車用外観腐食試験法のＪＡＳＯ Ｍ６０９−９１試験を用いて行った。腐食の程度は継手をはがして、ナゲット周辺部を中心に目視で五段階評価（良い←１、２、３、４、５→悪い）し、評点３以上を良好とした。

表３に示すように、本発明例であるＮｏ．１〜１０の試験体は、Ｚｎ合金粒子の組成が発明で規定された範囲にあるため、良好な耐食性が得られている。
また、Ｎｏ．１〜１０の試験体は、Ｚｎ合金粒子の平均サイズおよび体積分率が好ましい範囲内であり、スポット溶接における初期の通電性が確保されたため、良好な引張せん断強度が得られた。

また、本発明例であるＮｏ．１１〜２０の試験体は、Ｚｎ合金粒子に含まれるＭｇ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ａｌから選ばれる元素が二種類であり、Ｎｏ．２１〜２５の試験体は三種類であり、Ｎｏ．２６〜３０の試験体は四種類であり、Ｎｏ．３１の試験体は全種類を含有した場合であり、各々のＺｎ合金粒子の組成が発明で規定された範囲にあるため、良好な耐食性が得られている。
また、Ｎｏ．１１〜３１の試験体は、Ｚｎ合金粒子の平均サイズおよび体積分率が好ましい範囲内であり、スポット溶接における初期の通電性が確保されたため、良好な引張せん断強度が得られた。

また、本発明例であるＮｏ．３２〜４１の試験体は、Ｚｎ合金粒子として、組成の異なる二種類のＺｎ合金粒子を含有し、Ｎｏ．４２の試験体は三種類、Ｎｏ．４３の試験体は四種類、Ｎｏ．４４の試験体は五種類含有した場合であり、各々のＺｎ合金粒子の組成が発明で規定された範囲にあるため、良好な耐食性が得られている。
また、Ｎｏ．３２〜４４の試験体は、Ｚｎ合金粒子の平均サイズおよび体積分率が好ましい範囲内であり、スポット溶接における初期の通電性が確保されたため、良好な引張せん断強度が得られた。

比較例であるＮｏ．４５、４７、４９、５１、５３、５５の試験体は、Ｚｎ合金粒子の組成が本発明で規定された範囲よりも少ないため、充分な耐食性が得られなかった。
また、比較例であるＮｏ．４６、４８、５０、５２、５４、５６の試験体は、Ｚｎ合金粒子の組成が本発明で規定された範囲よりも多いため、充分な耐食性が得られなかったケースである。

しかしながら、Ｎｏ．４５〜５６の試験体は、Ｚｎ合金粒子の平均サイズおよび体積分率が好ましい範囲内であるため、良好な引張せん断強度が得られた。
また、比較例であるＮｏ．５７の試験体は、接着剤としてＺｎ合金粒子を含有していないものを用いたため、充分な耐食性が得られなかった。また、比較例であるＮｏ．５７の試験体は、スポット溶接における初期の通電性が不充分であったため、良好な引張せん断強度が得られなかった。

（実施例２）
表４および下記に示す亜鉛系めっき鋼板と、アルミニウム合金板とを用意し、亜鉛系めっき鋼板に、アルミニウム合金板の一部を、以下に示す厚み１００μｍの接着剤を介して対向して配置し、１２０℃で６０分間加熱して接着剤を硬化させる硬化処理を行った。
その後、実施例１と同じ条件で、接着剤を介して重ねられた亜鉛系めっき鋼板とアルミニウム合金板とのスポット溶接を行い引張せん断強度および耐食性の評価用の実施例１と同じ形状のＮｏ．５８〜６６の試験体を得た。

亜鉛系めっき鋼板には、実施例１と同じものを用いた。
また、アルミニウム合金板には、実施例１と同じものと、厚み１ｍｍ、板幅３０ｍｍ、長さ１００ｍｍの国際合金規格ＡＡ６０２２−Ｔ４材とを用いた。
接着剤としては、実施例１と同じエポキシ樹脂を含む接着剤に、表４に示す組成および粒径のＺｎ合金粒子を、表４に示す体積分率となるように混合して分散させたものを用いた。なお、Ｚｎ合金粒子の組成および体積分率は、実施例１と同様にして算出した。

このようにして得られたＮｏ．５８〜６６の試験体に対し、それぞれ実施例１と同様にして引張せん断強度および耐食性を評価した。その結果を表５に示す。

表５に示すように、本発明例であるＮｏ．５８〜６３、６６の試験体は、Ｚｎ合金粒子の組成が発明で規定された範囲にあるため、良好な耐食性が得られている。
また、Ｎｏ．５８〜５９、６２〜６３、６６の試験体は、Ｚｎ合金粒子の平均サイズおよび体積分率が好ましい範囲内であり、スポット溶接における初期の通電性が確保されたため、良好な引張せん断強度が得られた。

しかし、Ｎｏ．６０は、Ｚｎ合金粒子の平均サイズが小さく、スポット溶接における初期の通電性が不充分であったため、良好な引張せん断強度が得られなかった。
また、Ｎｏ．６１は、Ｚｎ合金粒子の平均サイズが大きく、接着層の接着性が損なわれたため、良好な引張せん断強度を得ることができなかった。
また、比較例であるＮｏ．６４は、体積分率が低いため、耐食性ならびに引張せん断強度ともに良好な値を得ることができなかった。
また、比較例であるＮｏ．６５は、Ｚｎ合金粒子の体積分率が高いため、接着層の接着性が損なわれ、良好な引張せん断強度を得ることができなかった。

１ 異種金属接合継手、２ 亜鉛系めっき鋼板、２ａ 亜鉛系めっき層、３ アルミニウム合金板、 ４ 接着層、５ エポキシ樹脂、６ Ｚｎ合金粒子、７ 隙間液、８ 隙間。

Claims (5)

1. 一方の面または両面に亜鉛系めっき層が形成されている亜鉛系めっき鋼板と、
   一方の面の少なくとも一部が前記亜鉛系めっき層に対向して配置されたアルミニウム合金板と、
   前記亜鉛系めっき鋼板と前記アルミニウム合金板とがスポット溶接されてなる溶接部と、
   前記亜鉛系めっき鋼板と前記アルミニウム合金板との間の一部に配置された接着層とを有し、
   前記接着層が、エポキシ樹脂と、Ｍｇ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ａｌから選ばれる一種または二種以上の元素を合計で１質量％以上４０質量％以下含有し、残部がＺｎおよび不可避不純物からなる一種または二種以上のＺｎ合金粒子とを含有し、前記Ｚｎ合金粒子を体積分率で１％以上４０％以下含有するものであることを特徴とする異種金属接合継手。
2. 前記Ｚｎ合金粒子の粒径が、５０μｍ以上２５０μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の異種金属接合継手。
3. 前記接着層が、平面視で前記溶接部の周囲を囲むように配置されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の異種金属接合継手。
4. 一方の面または両面に亜鉛系めっき層が形成されている亜鉛系めっき鋼板の前記亜鉛系めっき層に、アルミニウム合金板の一方の面の少なくとも一部を、接着剤を介して対向して配置してスポット溶接を行う工程を備え、
   前記接着剤として、エポキシ樹脂と、Ｍｇ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ａｌから選ばれる一種または二種以上の元素を合計で１質量％以上４０質量％以下含有し、残部がＺｎおよび不可避不純物からなる一種または二種以上のＺｎ合金粒子とを含有し、前記Ｚｎ合金粒子を体積分率で１％以上４０％以下含有するものを用いることを特徴とする異種金属の接合方法。
5. 前記接着剤の厚みを、１００μｍ以上３００μｍ以下とし、
   前記Ｚｎ合金粒子の粒径を、５０μｍ以上２５０μｍ以下とすることを特徴とする請求項４に記載の異種金属の接合方法。

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