JP3296649B2 - アルミニウム合金の抵抗溶接法 - Google Patents

アルミニウム合金の抵抗溶接法

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はアルミニウム合金の抵抗
溶接法の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】アルミニウム合金（含むアルミニウム）
は、軽く、耐食性がよく、加工性がよいことから航空
機、車両等に好んで採用される。しかし、電気抵抗が小
さく、かつ熱伝導率が大きいため、スポット溶接では短
時間に大電流を投入する必要がある。すると、電極チッ
プがアルミニウム合金と融着することがある。そこで、
アルミニウム合金同士の間に、亜鉛薄膜を介在させる改
良技術が特公昭５４−４１５５０号で提案されている。
即ち、アルミニウム板とアルミニウム板の抵抗溶接部に
予め亜鉛薄膜を介在させて抵抗溶接時に亜鉛を瞬間的に
溶融せしめて局部的な高抵抗部を形成して電力を集中さ
せる、というものである。上記亜鉛薄膜をＴｉ薄層に変
更したのものが特公昭５９−２６３９２号、又亜鉛薄膜
をステンレス鋼薄板に変更したのものが特公昭５９−２
６３９３号で提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記亜鉛薄
板、Ｔｉ薄層、ステンレス鋼薄板はいずれも局部的に抵
抗を高める作用は発揮されるものの、所要電流値を大幅
に下げるには至っていない。溶接に必要な熱の全てをジ
ュール熱に頼っているからである。近年の様々な要求に
は、例えば一定の電流値条件で溶接面積を増大するとい
うものがあり、上記従来方法では電流値を上げざるをえ
ない。これでは本質的な解決とはならない。
【０００４】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明者らは種
々の溶接方法を研究し、テルミット反応熱の利用および
共晶化による融点低減がジュール熱の低減に寄与すると
の知見に至った。具体的には、アルミニウム合金同士を
抵抗溶接するに当り、マグネシウム粉末と金属酸化物と
の混合粉末を、前記アルミニウム合金の被接合部相互間
に介在させるというものである。
【０００５】金属酸化物は、例えばＴｉＯ2，Ｓｉ０2、
Ｃｒ2Ｏ3、ＭｎＯ2から選ばれる少なくとも一種であ
る。また、混合粉末に更に、アルミニウム粉末を加えて
もよい。
【０００６】
【作用】マグネシウムはアルミニウムに対して共晶系の
元素であるため、マグネシウムを被溶接部相互間に介在
させて通電するとアルミニウムはその共晶温度で溶融す
る。それゆえ、比較的低い電流でアルミニウムを溶融合
金化することができる。同時に金属酸化物とアルミニウ
ムあるいはマグネシウムとがテルミット反応と称する激
しい発熱反応を誘起するため、溶融部の温度は急激に上
昇することとなり、その結果、溶接部の接合部面積は増
大する。更に、マグネシウムはアルミニウムに対して、
１７重量％まで固溶できる。マグネシウムを固溶するこ
とで接合強度は向上する。
【０００７】金属酸化物を、ＴｉＯ2，Ｓｉ０2、Ｃｒ2
Ｏ3またはＭｎＯ2とすればテルミット反応によりＴｉ、
Ｓｉ、ＣｒまたはＭｎが生成され、これらの元素により
Ａｌ3Ｍｇ2（強度低下因子の一つ）の晶出を抑制でき、
その結果、接合部の強度は増大する。
【０００８】アルミニウム粉末を追加すると、この粉末
がマグネシウム粉末と協働してより共晶反応を促進す
る。
【０００９】
【実施例】以下、本発明の実施例を示すが、本発明はこ
れに限定されるものではない。 実施例１〜６及び比較例１，２： 被溶接材（母材）； 材質；Ａｌ−Ｍｇ系アルミニウム合金（Ａ５１８２材）
圧延材 板厚；１．２ｍｍ 溶接条件； 電源；インバータ式 電流；１２ｋＡ（実施例１〜６及び比較例１）， １８ｋＡ（比較例２） 加圧力；４００ｋｇｆ 混合粉末； 塗布量；４００ｍｍ2（例えば２０ｍｍ×２０ｍｍ）当
り０．１ｇ 組成；マグネシウム粉末（３００μｍ以下）と金属酸化
物（５μｍ以下）との混合物、またはマグネシウム粉末
（３００μｍ以下）と金属酸化物（５μｍ以下）とアル
ミニウム粉末（１５０μｍ以下）との混合物。
【００１０】混合粉末の組成を実施例１〜６でそれぞれ
変更し、比較例１，２は混合粉末を介在させないことを
条件にスポット溶接し、それの引張剪断荷重を調べたの
でその結果を表１に示す。なお、引張剪断荷重は引張荷
重によって接着面に剪断応力を加え、接着接合面が破断
した時の荷重をいう。
【００１１】
【表１】
【００１２】表１に示す通り、従来方法による比較例１
では引張剪断荷重が１５０ｋｇｆであったが、マグネシ
ウム粉末をベースとした実施例１，３，４，５は引張剪
断荷重が２００ｋｇｆを越え、更にアルミニウム粉末を
加えた実施例２，６は引張剪断荷重が２５０ｋｇｆを越
えた。なお、従来方法で引張剪断荷重を上げるには、比
較例２に示すように溶接電流を上げるしかない。これで
は本発明の目的とする低電流化に反するので好ましくな
い。
【００１３】
【発明の効果】以上に述べた通り本発明は、アルミニウ
ム合金同士を抵抗溶接するに当り、マグネシウム粉末と
金属酸化物との混合粉末を、アルミニウム合金の被接合
部相互間に介在させつつ溶接するものであり、テルミッ
ト反応で溶融部の温度を急激に上昇させることができ、
その結果、溶接部の接合部面積を増大することができ
る。同時にマグネシウムはアルミニウムに対して共晶系
の元素であるため、マグネシウムを被溶接部相互間に介
在させて通電するとアルミニウムはその共晶温度で溶融
する。それゆえ、比較的低い電流でアルミニウムを溶融
合金化することができ、ジュール熱の削減、溶接電流の
低減が可能となる。更に、マグネシウムはアルミニウム
に対して、１７重量％まで固溶できる。マグネシウムを
固溶することで接合強度は向上する。
【００１４】また、金属酸化物を、ＴｉＯ2，Ｓｉ０2、
Ｃｒ2Ｏ3またはＭｎＯ2とすればテルミット反応により
Ｔｉ、Ｓｉ、ＣｒまたはＭｎが生成され、これらの元素
によりＡｌ3Ｍｇ2（強度低下因子の一つ）の晶出を抑制
でき、その結果、接合部の強度は増大する。
【００１５】更にまた、マグネシウム粉末に金属酸化物
を加えた混合粉末に更にアルミニウム粉末を追加する
と、この粉末がマグネシウム粉末と協働してより共晶反
応を促進する。
【００１６】よって、本発明の方法によればアルミニウ
ム合金同士を効率良く接合でき、その結果、電流を過大
にする必要がないので電極チップと被溶接材とが融着す
るという不都合を防止することができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 入江 卓志 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式 会社本田技術研究所内 (72)発明者 古川 裕一 大阪府堺市海山町６丁224番地 昭和ア ルミニウム株式会社内 (72)発明者 岩井 一郎 大阪府堺市海山町６丁224番地 昭和ア ルミニウム株式会社内 (56)参考文献 特開 平７−136773（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−16757（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−16756（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−7953（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B23K 11/00 B23K 23/00

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 アルミニウム合金同士を抵抗溶接するに
    当り、マグネシウム粉末と金属酸化物との混合粉末を、
    前記アルミニウム合金の被接合部相互間に介在させるこ
    とを特徴としたアルミニウム合金の抵抗溶接法。
  2. 【請求項２】 前記金属酸化物は、ＴｉＯ2，Ｓｉ０2、
    Ｃｒ2Ｏ3，ＭｎＯ2から選ばれる少なくとも一種である
    ことを特徴とした請求項１記載のアルミニウム合金の抵
    抗溶接法。
  3. 【請求項３】 前記混合粉末に更に、アルミニウム粉末
    を加えることを特徴とした請求項１記載のアルミニウム
    合金の抵抗溶接法。
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