JP2020026823A

JP2020026823A - 接合体

Info

Publication number: JP2020026823A
Application number: JP2018151037A
Authority: JP
Inventors: 宏和 ▲高▼橋; Hirokazu Takahashi
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2018-08-10
Filing date: 2018-08-10
Publication date: 2020-02-20

Abstract

【課題】加工の手間およびコストを低減しつつ、被接合材の位置決めおよびロウ材等のはみ出し防止を行うことのできる接合体を提供する。【解決手段】接合体Ｃ１は、凸部１０ａを有する被接合材１０としての第１金属体Ｍ１と、凸部を嵌合可能な凹部２０ａを有する被接合材２０としての第２金属体Ｍ２と、第１金属体と第２金属体とが接合される前の状態において凹部の底部２０ｂに載置され、第１金属体および第２金属体の構成材よりも融点が低い第３金属体Ｍ３とから構成され、第２金属体には、雌ネジ部２１と、該雌ネジ部の底部側に有って溶融した第３金属体が入り込む隙間部２２とが形成され、第１金属体には、第２金属体側の雌ネジ部と螺合される雄ネジ部１１が形成されている。【選択図】図１

Description

本発明は、接合体に関する。

従来から、金属同士を接合するときに、被接合材としての金属よりも低融点の金属（例えば、ロウ材）を接合界面に挟み、低融点金属の融点以上で、被接合材の融点以下の温度まで加熱し、一部の金属を溶融させて接合する接合体がある。

ところで、上述のような接合体では、接合の際に溶融した低融点金属の余剰分が接合界面からはみ出してしまう。そのため、はみ出した部分（バリ）を切除するなどの後加工が必要であった。

また、はみ出した部分は、例えばアルミニウムを接合するときに用いる亜鉛のように腐食の犠牲層になる場合には、一番先に腐食されてしまうので、接合界面と外部の雰囲気との接触を避ける必要があった。

そこで、凹凸部材にインロー構造を設けて位置決めすると共に、凹凸形状に加工した接合用部材の接合面の片方もしくは両方に溝部を形成し、接合時に溶融した金属が溝部に逃げることで外にはみ出さないようにして、接合界面が大気に触れないようにした接合体が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１８−８９６６８号公報

ところが、従来の技術では、上述のように、接合用部材の設置位置決めを行うためのインロー構造と、接合界面の外気との分離を図る溝部とを形成する必要があった。

即ち、図６に示すように、従来技術に係る接合体Ｃ１０は、周縁に複数の溝部１５０が刻設された凸部１０２と、凸部１０２を嵌合可能な凹部１０１を有し、且つ、溝部１５０の外側に、凹部１０１と凸部１０２との位置決めを行うインロー構造２００が設けられている。インロー構造２００は、オス型インロー部２０２およびメス型インロー部２０１とで構成されている。

そのため、従来技術に係る接合体Ｃ１０では、溝部１５０およびインロー構造２００を設けるための加工に手間とコストを要するという不都合があった。

本発明は前記事情に鑑みなされたもので、本発明の目的は、加工の手間およびコストを低減しつつ、被接合材の位置決めおよびロウ材等のはみ出し防止を行うことのできる接合体を提供することにある。

前記目的を達成するために、請求項１に記載の接合体は、凸部を有する被接合材としての第１金属体と、前記凸部を嵌合可能な凹部を有する被接合材としての第２金属体と、前記第１金属体と前記第２金属体とが接合される前の状態において前記凹部の底部に載置され、前記第１金属体および前記第２金属体の構成材よりも融点が低い第３金属体と、から構成され、前記第２金属体には、雌ネジ部と、該雌ネジ部の底部側に有って溶融した前記第３金属体が入り込む隙間部とが形成され、前記第１金属体には、前記第２金属体側の前記雌ネジ部と螺合される雄ネジ部が形成されていることを要旨とする。

これにより、第２金属体側の雌ネジ部と、第１金属体側の雄ネジ部とを螺合することで位置決めすることができる。

また、第２金属体側に形成された隙間部に、溶融した第３金属体が逃げる構成となっているので、接合界面の外気との分離を図ることができ、ガルバニック腐食等による接合界面の侵食を抑制することができる。

また、本発明に係る接合体は、第１金属体と第２金属体に螺合可能なネジ部（雌ネジ部、雄ネジ部）を設ける加工のみで済むので、従来のように溝部とインロー部を別々に形成する加工を行う場合に比して、加工の手間およびコストを低減することができる。

請求項２に記載の接合体は、請求項１に記載の発明について、前記第１金属体と前記第２金属体とを接合する接合工程において、前記第３金属体は所定温度の加熱により溶融して前記隙間部に逃げ、その際に現れる前記第１金属体と前記第２金属体の新生面同士の金属間接合により接合されていることを要旨とする。

これにより、第１金属体と第２金属体とを強固に接合することができる。

請求項３に記載の接合体は、請求項１または請求項２に記載の発明について、前記第３金属体の体積は、前記隙間部の容積未満となるように選定されていることを要旨とする。

これにより、前記第１金属体と前記第２金属体との界面に前記第３金属体が残らないようにすることができ、前記第１金属体と前記第２金属体の新生面同士の金属間接合による接合をより確実に行うことができる。

請求項４に記載の接合体は、請求項１から請求項３の何れか１項に記載の発明について、前記第１金属体および前記第２金属体の構成材は、アルミニウム若しくはアルミニウムを主とする合金、または銅又は銅を主とする合金から選択され、前記第３金属体の構成材は、前記アルミニウム若しくはアルミニウムを主とする合金、または銅又は銅を主とする合金から選択された構成材より融点が低い金属が選択されることを要旨とする。

これにより、前記第１金属体と前記第２金属体を加熱した際に、前記第３金属体のみが溶融されて隙間部に逃げるようにでき、前記第１金属体と前記第２金属体の新生面同士の金属間接合による接合をより確実に行うことができる。

本発明によれば、加工の手間およびコストを低減しつつ、被接合材の位置決めおよびロウ材等のはみ出し防止を行うことのできる接合体を提供することができる。

実施形態に係る接合後の接合体を示す断面図である。実施形態に係る接合体の接合工程を示す工程図である。図２の接合工程の続きを示す工程図である。図３の接合工程の続きを示す工程図である。図４の接合工程の続きを示す工程図である。従来技術に係る接合体を示す断面図である。

実施形態に係る接合体Ｃ１について図１〜図５を参照して説明する。

（接合体の構成例）
図１を参照して、実施形態に係る接合体Ｃ１の構成例について説明する。図１は、実施形態に係る接合後の接合体Ｃ１を示す断面図である。

図１に示すように、本実施形態に係る接合後の接合体Ｃ１は、凸部１０ａを有する被接合材１０としての第１金属体Ｍ１と、凸部１０ａを嵌合可能な凹部２０ａを有する被接合材２０としての第２金属体Ｍ２と、第１金属体Ｍ１と第２金属体Ｍ２とが接合される前の状態において凹部２０ａの底部２０ｂに載置され、第１金属体Ｍ１および第２金属体Ｍ２の構成材よりも融点が低い第３金属体Ｍ３とから構成されている。なお、第１金属体Ｍ１および第２金属体Ｍ２の形状は、図１に記載のものには限定されない。

第２金属体Ｍ２には、雌ネジ部２１が形成されている。なお、雌ネジ部２１は、第２金属体Ｍ２に対してタップやダイスを用いた切削加工または塑性加工によって形成される。

また、雌ネジ部２１の底部側には、溶融した第３金属体Ｍ３が入り込む隙間部２２が形成されている。なお、隙間部２２の形状は、図１に記載のものには限定されない。

一方、第１金属体Ｍ１には、第２金属体Ｍ２側の雌ネジ部２１と螺合される雄ネジ部１１が形成されている。なお、雄ネジ部１１は、第１金属体Ｍ１に対してタップやダイスを用いた切削加工または塑性加工によって形成される。

このような構成により、第２金属体Ｍ２側の雌ネジ部２１と、第１金属体Ｍ１側の雄ネジ部１１とを螺合することで、被接合材１０、２０の位置決めをすることができる。

また、第２金属体Ｍ２側に形成された隙間部２２に、溶融した第３金属体Ｍ３が逃げる構成となっているので、接合界面の外気との分離を図ることができる。したがって、ガルバニック腐食等による接合界面の侵食を抑制することができる。

また、本実施形態に係る接合後の接合体Ｃ１は、第１金属体Ｍ１に雄ネジ部１１を、第２金属体Ｍ２に雌ネジ部２１を設ける加工のみで済むので、図６に示すような従来技術に係る接合体Ｃ１０のように溝部とインロー部を別々に形成する加工を行う場合に比して、加工の手間およびコストを低減することができる。

また、第１金属体Ｍ１および第２金属体Ｍ２の構成材は、アルミニウム（Ａｌ）若しくはアルミニウム（Ａｌ）を主とする合金、または銅（Ｃｕ）又は銅（Ｃｕ）を主とする合金から選択される。

第３金属体Ｍ３の構成材は、アルミニウム（Ａｌ）若しくはアルミニウム（Ａｌ）を主とする合金、または銅（Ｃｕ）又は銅（Ｃｕ）を主とする合金から選択された構成材より融点が低い金属（例えば、Ｚｎ等）が選択される。

これにより、第１金属体Ｍ１と第２金属体Ｍ２を加熱した際に、第３金属体Ｍ３のみが溶融されて隙間部２２に逃げるようにできる。したがって、第１金属体Ｍ１と第２金属体Ｍ２の新生面同士の金属間接合による接合をより確実に行うことができる。

第３金属体Ｍ３の体積は、隙間部２２の容積未満となるように選定されている。なお、より好ましくは、第３金属体Ｍ３の体積は、隙間部２２の容積と同じとなるように設計するとよい。

これにより、第１金属体Ｍ１と第２金属体Ｍ２との界面に第３金属体Ｍ３が残らないようにすることができる。したがって、第１金属体Ｍ１と第２金属体Ｍ２の新生面同士の金属間接合による接合をより確実に行うことができる。

（接合工程）
次に、図２〜図５を参照して、実施形態に係る接合体Ｃ１の接合工程について説明する。図２〜図５は、実施形態に係る接合体Ｃ１の接合工程を示す工程図である。

まず、図２に示すように、凹部２０ａ内に雌ネジ部２１が形成されたアルミニウム（Ａｌ）等で構成される被接合体２０としての第２金属体Ｍ２を作業台等に載置する。

次いで、図３に示すように、雌ネジ部２１の底部２０ｂにＺｎ等で構成される第３金属体Ｍ３を載置する。第３金属体Ｍ３の形状は特には限定されないが、例えば後述するように、螺合される第１金属体Ｍ１の先端部によって押圧可能な高さを有するとよい。また、上述のように、第３金属体Ｍ３の体積は、隙間部２２の容積未満となるように選定されている。

次に、図４に示すように、第２金属体Ｍ２側の雌ネジ部２１に、凸部１０ａを有する被接合材１０としてアルミニウム（Ａｌ）等で構成される第１金属体Ｍ１の雄ネジ部１１を螺合させる。なお、螺合作業は手動でもよいし、電動工具等を用いて行ってもよい。

そして、図５に示すように、第２金属体Ｍ２側の端部２０ｃと第１金属体Ｍ１の端部１０ｂが当接するまで螺合作業を継続する。

この際に、第３金属体Ｍ３は、第２金属体Ｍ２の先端部との当接によって印加される圧力Ｐによって圧縮されて、一部は隙間３２に入り込んだ状態となる。

このように、第２金属体Ｍ２側の雌ネジ部２１と、第１金属体Ｍ１側の雄ネジ部１１とを螺合することで、被接合材１０、２０の位置決めをすることができる。

次いで、図５に示すように、第２金属体Ｍ２側の雌ネジ部２１に第１金属体Ｍ１の雄ネジ部１１を螺合させた状態で、加熱処理を行う。

加熱温度は、例えば、第３金属体Ｍ３を構成するＺｎの融点以上で、第１金属体Ｍ１および第２金属体Ｍ２を構成するＡｌの融点未満とされる（例えば４２０℃〜６５０℃程度）。

なお、加熱方式は問わず、例えばヒータ加熱方式、誘導加熱方式等を適用することができる。

これにより、第３金属体Ｍ３は所定温度の加熱により溶融して隙間部３２に逃げ、その際に現れる第１金属体Ｍ１と第２金属体Ｍ２の新生面同士の金属間接合により接合され、図１に示すような接合体Ｃ１が作製される。

このようにして接合された接合体Ｃ１は、第２金属体Ｍ２側に形成された隙間部２２に、溶融した第３金属体Ｍ３が逃げるので、接合界面の外気との分離を図ることができ、ガルバニック腐食等による接合界面の侵食を抑制することができる。

また、接合体Ｃ１は、第１金属体Ｍ１に雄ネジ部１１を、第２金属体Ｍ２に雌ネジ部２１を設ける加工のみで済むので、従来技術に係る接合体に比して、加工の手間およびコストを低減することができる。

以上、本発明の接合体を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置き換えることができる。

（その他）
第３金属体Ｍ３の構成材は、第１金属体Ｍ１および第２金属体Ｍ２の構成材と共晶反応を起こす金属としてもよい。

Ｃ１…接合体
１０、２０…被接合体
１０ａ…凸部
１１…雄ネジ部
２０ａ…凹部
２０ｂ…底部
２１…雌ネジ部
２２…隙間部
Ｍ１…第１金属体
Ｍ２…第２金属体
Ｍ３…第３金属体

Claims

凸部を有する被接合材としての第１金属体と、
前記凸部を嵌合可能な凹部を有する被接合材としての第２金属体と、
前記第１金属体と前記第２金属体とが接合される前の状態において前記凹部の底部に載置され、前記第１金属体および前記第２金属体の構成材よりも融点が低い第３金属体と、
から構成され、
前記第２金属体には、雌ネジ部と、該雌ネジ部の底部側に有って溶融した前記第３金属体が入り込む隙間部とが形成され、
前記第１金属体には、前記第２金属体側の前記雌ネジ部と螺合される雄ネジ部が形成されていることを特徴とする接合体。
前記第１金属体と前記第２金属体とを接合する接合工程において、前記第３金属体は所定温度の加熱により溶融して前記隙間部に逃げ、その際に現れる前記第１金属体と前記第２金属体の新生面同士の金属間接合により接合されていることを特徴とする請求項１に記載の接合体。
前記第３金属体の体積は、前記隙間部の容積未満となるように選定されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の接合体。
前記第１金属体および前記第２金属体の構成材は、アルミニウム若しくはアルミニウムを主とする合金、または銅又は銅を主とする合金から選択され、前記第３金属体の構成材は、前記アルミニウム若しくはアルミニウムを主とする合金、または銅又は銅を主とする合金から選択された構成材より融点が低い金属が選択されることを特徴とする請求項１から請求項３の何れか１項に記載の接合体。