JP4838491B2

JP4838491B2 - 鋼材とアルミニウム材との異材接合体

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Publication number: JP4838491B2
Application number: JP2003396052A
Authority: JP
Inventors: 亘漆原; 実佳子武田; 秀和井戸; 淳加藤
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2003-11-26
Filing date: 2003-11-26
Publication date: 2011-12-14
Anticipated expiration: 2023-11-26
Also published as: JP2005152959A

Description

本発明は、自動車、鉄道車両などの輸送分野、機械部品、建築構造物等の構造部材などとして好適な、鋼材とアルミニウム材との異材接合体に関する。以下、鋼材は鋼板を、アルミニウム材はアルミニウム合金板を各々意味する。

スポット溶接は、一般には同種の金属部材同士を接合するが、例えば鉄系材料（以下、単に鋼材と言う）とアルミニウム系材料（純アルミニウムおよびアルミニウム合金を総称したもので、以下、単にアルミニウム材と言う）という異種の金属部材の接合(異材接合体)に適用することができれば、軽量化等に著しく寄与することができる。

しかし、鋼材とアルミニウム材とを接合する場合、接合部に脆い金属間化合物が生成しやすいために信頼性のある高強度を有する接合部(接合強度)を得ることは非常に困難であった。したがって、従来では、これら異種接合体（異種金属部材）の接合にはボルトやリベット等による接合がなされているが、接合継手の信頼性、気密性、コスト等の問題がある。

そこで、従来より、これら異種接合体のスポット溶接法について多くの検討がなされてきている。例えば、アルミニウム材と鋼材の間に、アルミニウム−鋼クラッド材をインサートする方法が提案されている（特許文献１、２参照）。また、鋼材側に融点の低い金属をめっきしたり、インサートしたりする方法が提案されている（特許文献３、４、５参照）。更に、アルミニウム材と鋼材の間に絶縁体粒子を挟む方法（特許文献６参照）や、部材に予め凹凸を付ける方法（特許文献７参照）なども提案されている。
特開平６−６３７６３号公報特開平７−１７８５６３号公報特開平４−２５１６７６号公報特開平７−２４５８１号公報特開平４−１４３８３号公報特開平５−２２８６４３号公報特開平９−１７４２４９号公報

しかしながら、これらいずれの方法も、単なるスポット溶接ではなく、多層でのスポット溶接やめっきや加工など別の工程が必要であり、現状の溶接ラインに新たな設備を組み入れなければならない問題があり、溶接コストも高くなる。また、溶接条件が著しく限定されるなど作業上の問題も多い。

また、これらいずれの方法も、素材である鋼材側やアルミニウム材の因子の影響を考慮しておらず、スポット溶接条件を改善しても、素材の種類や、素材側の因子のばらつきによって、接合強度には大きな差異が生じるため、再現性に乏しいという大きな問題もある。

本発明はかかる課題を解決するためになされたものであり、上記したクラッド材などの他の材料を新たに用いることなく、また、新たな別工程を必要とすることなく、接合強度の高いスポット溶接をなしうる、鋼材とアルミニウム材との接合体及びそのスポット溶接法を提供するものである。

上記目的を達成するための、本発明における鋼材とアルミニウム材との異材接合体の要旨は、鋼材とアルミニウム材とをスポット溶接にて接合した異材接合体であって、前記鋼材が、引張強度が440MPa以上、980MPa以下で、かつ板厚t1が0.3 〜2.5mm の範囲で、質量％で、C ：0.05〜0.5%、Mn：0.5〜3%、Si：0.02〜2.0%を含む鋼板であるとともに、前記アルミニウム材が、板厚t₂が0.5 〜2.5mm の範囲で、Si：0.05〜2%を含むアルミニウム合金板であって、スポット溶接によるナゲットの鋼材との接合界面に0.1 〜5 μm の厚みの界面反応層を有しており、この界面反応層中の厚み方向の中間点において、Mn元素量が鋼材のMn元素量との比で1.5 倍以上、2.5 倍以下、Si元素量がアルミニウム材のSi元素量との比で1.1 倍以上、15.0倍以下で、かつSi元素量が鋼材のSi元素量との比で、1.1 倍以上、43.3倍以下であることとする。

本発明で言う界面反応層とは、従来から知られている、スポット溶接によるナゲットの鋼材との接合界面に生成する、Al-Fe 系の金属間化合物層のことである。しかし、従来のAl-Fe 系の金属間化合物層は脆く、高い接合強度は得られないのに対して、本発明で言う界面反応層では高い接合強度は得られる点で大きく相違する。また、本発明で言う界面反応層は、高い接合強度を得るために、一定レベルでMn、Siが濃化している点や、その厚みの範囲の点でも、上記従来の金属間化合物層と構成を異にしている。このため、本発明では、上記従来の金属間化合物層と区別するために、敢えて、界面反応層と称している。

本発明者らは、上記従来技術の問題点を解決するために、スポット溶接による異材接合の際の、スポット溶接によるアルミニウム材側のナゲットの鋼材との接合界面に着目して鋭意研究を重ねた。その結果、接合界面に生成した界面反応層中のMnやSiの元素量の、鋼材のMn、Si元素量との関係や、アルミニウム材のSi元素量との関係が、接合強度とに密接な関係があることを知見した。すなわち、この界面反応層中のMnやSiの元素量を、鋼材のMn、Si元素量との関係や、アルミニウム材のSi元素量との関係で制御すれば、スポット溶接における接合強度が向上する。

従来では、鋼材とアルミニウム材をスポット溶接により接合する場合、鋼はアルミニウムと比較して融点、電気抵抗が高く、熱伝導率が小さいため、鋼側の発熱が大きくなり、まず低融点のアルミニウムが溶融する。次に鋼材の表面が溶融し、結果として界面にて、Al-Fe系の脆い金属間化合物層が形成される。このため、従来では高い接合強度は得られない。

これに対して、高い接合強度を得るためには、接合界面にて、前記金属間化合物層の形成を最小限に抑制すればよく、それに加えて、界面に形成する金属間化合物層の脆化を抑制できればさらに良い。

この点、金属間化合物層は、鋼材とアルミニウム材の材種によって、層の厚さも構成成分も異なることを見出し、接合強度への影響を調査した結果、高い接合強度を得られる層の厚さの範囲を把握するとともに、金属間化合物層(界面反応層)の強度向上元素として、Mn、Siを見出した。更に、鋼材とアルミニウム材の材種によって、また、スポット条件によって、この金属間化合物層にMn、Si成分を所望のレベルに濃化できることを見出し、それによって接合強度が著しく高まることを見出した。

以上のように、本発明は、スポット溶接による異材接合の際の、金属間化合物層(界面反応層)を制御して、接合強度を向上させる。この結果、鋼材とアルミニウム材との異種接合体において、前記従来技術のような、他の材料を新たに用いることなく、また、新たな別工程を必要とすることなく、接合強度の高いスポット溶接による異種接合体を得る効果を有する。

（異種接合体）
図１に本発明で規定する異種接合体を断面図で示す。図１において、３が鋼材( 鋼板) １とアルミニウム材( アルミニウム合金板) ２とをスポット溶接にて接合した異材接合体である。５はスポット溶接における接合界面６を有するナゲットで、図中に水平方向に矢印で示すナゲット径を有する。斜線を引いて示す４は、ナゲット5 の鋼材1 との接合界面6 に生成した界面反応層である。t₁は鋼材の板厚、t₂はアルミニウム材２の板厚、Δt はスポット溶接による接合後のアルミニウム材の最小残存板厚を示す。この図１は、後述する実施例における発明例のように、ナゲット径を確保しつつ、チリの発生を抑制して、アルミニウム材の最小残存板厚を保持し、さらに鋼材の溶融を最小限に抑えた接合状態を示している。

以下に、本発明の各要件の限定理由と、その作用について説明する。

(界面反応層の厚み)
本発明では、先ず、上記界面反応層4 の厚みを0.1 〜5 μm の範囲、好ましくは、0.1 〜3 μm の範囲とする。
界面反応層の厚みが5 μm 、厳しくは3 μm を越えると、界面反応層の主として構成するAl-Fe 系の金属間化合物が脆くなり、接合強度は著しく低下する。このため、界面反応層の厚みは5 μm以下、好ましくは3 μm以下とする。

一方、界面反応層の厚みが0.1 μm 未満の場合、鋼材表面の酸化皮膜の影響が大きくなり、鋼材とアルミニウム材との金属間での接触が少ないために、却って接合強度が低下する。このため、界面反応層の厚みは0.1 μm 以上とする。

この界面反応層の厚さの分析には、溶接接合部の断面よりSEM 観察し、厚さを測定するのが簡便であるため推奨される。

(界面反応層の組成)
本発明では、界面反応層中にMn、Siを所望のレベルに濃化させ、接合強度を高める。このために、界面反応層中の厚み方向の中間点( 厚み中心) での、Mn元素量とSi元素量とを規定する。

界面反応層中の上記ポイントでのMn元素量( 以下、単に界面反応層中のMn量と言う)は、鋼材のMn元素量に対して( 鋼材のMn元素量との比で)1.5倍以上に高くすることが必要である。

また、界面反応層中の上記ポイントでのSi元素量( 以下、単に界面反応層中のSi量と言う) は、アルミニウム材のSi元素量に対して( アルミニウム材のSi元素量との比で)1.1倍以上に高くし、かつ鋼材のSi元素量に対して(鋼材のSi元素量との比で) も1.1 倍以上に高くすることが必要である。

これらMn、Siを上記所望のレベルに界面反応層中に濃化させるためには、鋼材とアルミニウム材とのMn、Si含有量やスポット溶接条件などを適正化する必要がある。実際に試験したところでは、スポット溶接条件を適正化することにより、Mnは最大2.5 倍、Siは最大1.8 倍とすることができており、得られている濃化度の範囲では、これらMn、Siを濃化するほど接合強度が高くなる傾向にある。

界面反応層のMnやSiの濃化の程度は、溶接接合部の断面からのTEM-EDX 分析やSIMSによる各々の二次イオン強度分析によって分析が可能であるが、SIMSによってMnやSiの二次イオン強度を分析するのが誤差が少ないため推奨される。その上で、界面反応層の中間点でのMn、Si強度と、SIMSによって同様に求めたアルミニウム材、鋼材でのMn、Si強度との比から、界面反応層中のMn元素量/ 鋼材のMn元素量、界面反応層中のSi元素量/ 鋼材のSi元素量、界面反応層中のSi元素量/ アルミニウム材のSi元素量として、各々求める。

( スポット溶接)
図２に異種接合体を得るためのスポット溶接の一態様を例示する。図2 において、１は鋼板、２はアルミニウム合金板、３は異種接合体、５はナゲット、７と８は電極である。

界面反応層を本発明で規定する薄さに制御し、さらにMnやSiを濃化させるには、スポット溶接条件を制御する必要がある。また、ナゲット径を確保しつつ、チリの発生を抑制してアルミニウム材の最小残存板厚を保持し、さらに鋼材の溶融を最小限に抑えるためにも、スポット溶接条件を制御することが望ましい。

こためには、高電流短時間のスポット溶接が好ましい。より具体的には、調整した10kA以上の電流を、アルミニウム材の板厚t₂との関係で、100 ×t₂msec以下流すことが好ましい。

10kA未満の低電流の場合、界面反応層中にMnやSiを濃化できず、また、ナゲットが形成、成長するのに十分な入熱量が得られない。また、100 ×t₂msecを超える長時間の場合、必要なナゲット径は確保できるが、チリの発生や界面反応層の成長をもたらす可能性が高くなる。即ち、界面反応層の厚みが3 乃至5 μm を超えて厚くなりやすく、アルミニウム材の最小残存板厚も小さくなり、接合強度が低くなる。

なお、通常の同種金属での溶接と同様に、接合される鋼材やアルミニウム材の板厚の増加に伴って、上記各範囲内で、通電時間のみならず、電流量も増加させることが好ましい。

スポット溶接時の加圧力については、特に規定するものではないが、異種材料間、電極と材料間の電気的接触を安定化し、ナゲット内の溶融金属をナゲット周辺の未溶融部で支え、さらにチリの発生を抑制するために、ある程度高い加圧力を必要とする。ただし、加圧力を増加するとナゲット径が小さくなる傾向にあるので、それに伴って電流量を増加することが好ましい。

スポット溶接の電極形状については、特に規定するものではないが、特にアルミニウム材側の電極８については、Ｒの大きいＲ型形状の電極が、通電初期の電流効率を上げるために望ましい。鋼材側の電極７はドーム型などのＲ型でもＦ型でも構わないが、同様にＲの大きい方が望ましい。また、極性についても規定するものではないが、直流スポット溶接を用いる場合は、アルミニウム材側を陽極とし、鋼材側を陰極とする方が望ましい。

スポット溶接におけるナゲット径は、アルミニウム材の板厚t₂との関係で、4 ×t₂ ^0.5〜7 ×t₂ ^0.5の範囲となるようにスポット接合することが好ましい。言い換えると、ナゲット径が4 ×t₂ ^0.5〜7 ×t₂ ^0.5の範囲となるようにスポット溶接条件を選定することが好ましい。ナゲット径が4 ×t₂ ^0.5未満では、ナゲット径が小さく、接合強度が不十分である。また、ナゲット径が7 ×t₂ ^0.5を越えると、ナゲット径は接合強度を得るのに十分であるが、チリが発生しやすく、アルミニウム材の減肉量が多いため、逆に接合強度が低下する。即ち、ナゲット径は4 ×t₂ ^0.5〜7 ×t₂ ^0.5の範囲とするのが好ましく、より好ましくは5 ×t₂ ^0.5〜7 ×t₂ ^0.5の範囲とする。

即ち、本発明のような異種金属材料同士の接合の場合、最適ナゲット径は、アルミニウム材の板厚に依存しており、鋼材の板厚の影響は無視できるほど小さい。また、同種の金属材料のスポット溶接時の最適ナゲット径よりも大きい方に広く最適範囲が存在する。

（アルミニウム材の減肉量)
上記した通り、接合強度を確保する意味で、スポット溶接による接合後のアルミニウム材の減肉量できるだけ小さくし、アルミニウム材の最小残存板厚Δt が元厚t₂の50% 以上であることが望ましい。より望ましくは、最小残存板厚Δt が元厚t₂の90% 以上であることが良い。

（鋼材の引張強度）
本発明においては、使用する鋼材の材料を特に限定するものではなく、構造部材に汎用される、あるいは構造部材用途から選択される鋼板が使用可能である。ただ、鋼材の引張強度が400MPa以上であり、板厚t1が0.3 〜2.5mm であることが必要である。

鋼材の強度について、引張強度が400MPa未満の場合、スポット溶接による加圧によって鋼材の変形（板厚方向）が大きくなる。このため、前記した溶融アルミニウムとの反応が促進される。その結果、Al-Fe 系の脆い金属間化合物が形成しやすくなる。

また、軟鋼では一般に低合金鋼が多く、酸化皮膜が鉄酸化物からなるため、FeとAlの拡散が容易となり、脆い金属間化合物が形成しやすい。このためにも引張強度が400MPa以上であることが必要であり、望ましくは500MPa以上であると良い。

本発明では、上記鋼材の強度を得るためには高張力鋼（ハイテン）であることとする。また、鋼の成分的には、強度を向上させるために、C の他に、Cr、Mo、Nb、V 、Tiなどを選択的に含有する鋼も適用できる。Cr、Mo、Nbは焼き入れ性を高めて強度を向上させ、V 、Tiは析出硬化によって強度を向上させる。しかしながら、これら元素の多量添加は、溶接部周辺の靭性を低下させ、ナゲット割れが生じやすくなる。このため、鋼の成分として、基本的には、C ：0.05〜0.5%、Mn：0.5〜3%、Si：0.02〜2.0%を含み、更に、Cr：0 〜1%、Mo：0 〜0.2%、Nb：0 〜0.1%、V ：0 〜0.1%、Ti：0 〜0.1%の一種または二種以上を、必要により選択的に含有させることが好ましい。そして、これら鋼材の残部組成は、Feおよび不可避的不純物からなることが好ましい。

鋼材中のMn、Siは、前記した通り、界面反応層中のMn、Siを所望のレベルに濃化させ、接合強度を高める。また、Mn、Siは、溶接中に溶融して、接合界面において、FeとAlの拡散を妨害し、脆い金属間化合物の形成を最小限に抑える効果もあると推考される。更に、鋼材表面の酸化皮膜中にMnやSiが濃化すると、スポット溶接により生成する溶融アルミニウムと鋼材との接触を遅らせる、酸化皮膜のバリアー効果を高める効果もある。

（鋼材の板厚）
本発明では、鋼材の板厚t₁が0.3 〜2.5mm である接合体であることが必要である。鋼材の板厚t₁が0.3mm 未満の場合、前記した構造部材や構造材料として必要な強度や剛性を確保できず不適正である。また、それに加えて、スポット溶接による加圧によって、鋼材の変形が大きく、酸化皮膜が容易に破壊されるため、アルミニウムとの反応が促進される。その結果、金属間化合物が形成しやすくなる。一方、2.5mm を越える場合は、前記した構造部材や構造材料としては、他の接合手段が採用されるため、スポット溶接を行って接合する必要性が少ない。このため、鋼材の板厚t₁を2.5mm を超えて厚くする必要性はない。

(アルミニウム材)
本発明で用いるアルミニウム材は、その合金の種類を特に限定するものではなく、各構造用部材としての要求特性に応じて、汎用されている板材が適宜選択される。ただ、アルミニウム材の強度についても、上記鋼材の場合と同様に、スポット溶接時の加圧による変形を抑えるために高い方が望ましい。この点、アルミニウム合金の中でも強度が高く、この種構造用部材として汎用されている、A5000 系、A6000 系などの使用が好ましい。

なお、鋼材中のSiと同様に、アルミニウム材中のSiも、界面反応層中のSiを所望のレベルに濃化させ、接合強度を高める効果がある。溶接中にSiが溶融して、接合界面において、FeとAlの拡散を妨害し、脆い金属間化合物の形成を最小限に抑える効果もあると推考される。したがって、この点からは、アルミニウム材がSiを0.4 〜2%の範囲で含むこと、このような合金として上記A6000 系などを含むアルミニウム材を選択することが好ましい。

本発明で使用するこれらアルミニウム材の板厚t₂は0.5 〜2.5mm の範囲とする。アルミニウム材の板厚t₂が0.5mm 未満の場合、構造材料としての強度が不足して不適切であるのに加え、ナゲット径が得られず、アルミニウム材料表面まで溶融が達しやすくチリができやすいため、高い接合強度が得られない。一方、アルミニウム材の板厚t₂が2.5mm を越える場合は、前記した鋼材の板厚の場合と同様に、構造部材や構造材料としては他の接合手段が採用されるため、スポット溶接を行って接合する必要性が少ない。このため、アルミニウム材の板厚t₂を2.5mm を超えて厚くする必要性はない。

以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はもとより、下記実施例によって制限を受けるものではなく、前記、後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも勿論可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。

表１に示す化学成分（質量％）を含有する供試鋼を各々溶製し、1.2mm の板厚となるまで圧延を行い、薄鋼板を得た。連続焼鈍においては、800 〜900 ℃の焼鈍後水洗を行い、その後焼き戻しにより各供試鋼の目標強度に調整した。また、アルミニウム材については、板厚1mmの市販の、A1050 材（Si0.05% 含有、Mn含有無し）、A6022 材（Si1.01% 含有、Mn0.07% 含有）、A6061 材（Si0.58% 含有、Mn0.04% 含有）を各々用いた。

これら鋼板( 鋼材) とアルミニウム合金板( アルミニウム材) とをJIS A 3137記載の十字引張試験片形状に加工した上で、スポット溶接を行い、異種接合体を作成した。

スポット溶接には、直流抵抗溶接試験機を用い、加圧力1.5kN とし、表２で示す溶接電流、時間にて一点の溶接を行った。Cu-Cr 合金からなるドーム型の電極を用い、陽極をアルミニウム材、陰極を鋼材とした。

界面反応層の厚さ測定は、スポット溶接後のサンプルを、溶接部の中央にて切断し、樹脂に埋め込み、研磨をし、SEM 観察を行った。界面反応層の厚さが1 μm 以上の場合は2000倍の視野にて、1 μm 未満の場合は10000 倍の視野にて、３点厚さを測定し、平均化して求めた。また、同様に埋め込みサンプルを作製し、断面からSIMS（二次イオン質量分析装置、CAMECA製ims5f ）による二次イオン強度を測定した。一次イオンには8keVの酸素イオンを用い、接合界面を含む50×50μm の領域にて酸素イオンを照射して、正の二次イオンを検出することにより、界面と垂直方向にMn、Siの二次イオン強度を線分析した。これらを３回測定し、界面反応層の中間点でのMn、Si強度と、アルミニウム材、鋼材でのMn、Si強度の比を各々求め、平均化した。

なお、これら実施例において、アルミニウム材の最小残存板厚Δt はすべて元厚t₂の50% 以上であった。この測定は、スポット溶接後のサンプルを、溶接部の中央にて切断し、樹脂に埋め込み、研磨をし、光学顕微鏡を用いて測定した。

また、ナゲット径は、これら実施例において、アルミニウム材の板厚t₂との関係で、すべて5 ×t₂ ^0.5〜7 ×t₂ ^0.5の範囲であった。十字引張試験後の異種接合体のサンプルを用い、ナゲット径の測定は、JIS A 3137記載の方法を用いて鋼材側にて測定した。

接合強度の評価としては、異種接合体の十字引張試験（剪断引張試験）を実施した。十字引張試験は、A6022材同士の接合強度＝1.0kN を基準にして、0.9kN 以上であれば◎、0.7 〜0.9kN であれば○、0.5 〜0.7kN であれば△、0.5kN 未満であれば×とした。

なお、本実施例にて、接合強度の評価に十字引張試験を用いたのは、十字引張試験の方が、試験条件間での差異が大きかったためである。スポット溶接部は接合面に対して垂直方向の接合強度の方が、接合面に対して水平方向の接合強度に比して、比較的強度が弱い。このため、接合面に対して水平方向に引っ張る剪断引張試験結果が良くても、接合面に対して垂直方向に引っ張る十字引張試験の結果が良いとは限らない。一方、十字引張試験の結果が良ければ、剪断引張試験結果の方も良いと言える。本実施例にても、剪断引張試験してみた結果は、上記十字引張試験結果と合致しており、十字引張試験にて○、◎の評価を得たものは、いずれも2.5kN 以上の高い剪断強度であった。

表1の各鋼種の鋼材と、上記各アルミニウム材とのスポット溶接後の異種接合体の十字引張試験結果を表３〜7 に示す。

表３〜7より、界面反応層のMn、Si濃化度を高くするほど接合強度が高い接合体となることがわかる。

ただ、鋼材の引張強度が400MPa未満では接合強度が劣り、鋼材の引張強度が400MPa以上、望ましくは500MPa以上あると、接合強度が高くなることがわかる。特に、表3 、4 のように、SPCE( 軟鋼板) や270MPa級高張力鋼など、鋼材のC 量が低く強度が不足し、MnやSi量が低い場合、スポット溶接条件によらず高い接合強度を得られないことがわかる。

また、表５〜７により、鋼材の引張強度を満たす場合、あるいは上記好ましい鋼成分を満たす鋼材であっても、界面反応層の厚さが5 μm を越える場合や、界面反応層のMn、Si濃化度が本発明範囲を満たさない場合は、接合強度が低くなることがわかる。

更に、アルミニウム材については、表６のA1050など、Si量が低い場合は、いずれのスポット溶接条件でも、接合強度がある程度以上は高くならないことがわかる。

以上の結果から、本発明の要件を全て満たすことによって、高い接合強度の接合体を得ることができ、さらに界面反応層を3 μm 以下の厚みにできることがわかる。

また、接合強度が高くなるようなスポット溶接条件は、電流値が10kA以上であり、接合時間が100 ×t₂msec以下（実施例ではアルミニウム材の板厚が1mm であるから、接合時間は100msec 以下）であることがわかる。

したがって、これらの実施例の結果から、本発明で規定する各要件の臨界的な意義が分かる。

本発明によれば、クラッド材などの他材料を入れることなく、また別工程を入れることなく、更に、鋼材側やアルミニウム材側、あるいはスポット溶接側条件を大きく変えることなく、接合強度の高いスポット溶接をなしうる、鋼材とアルミニウム材との異種接合体を提供できる。このような接合体は、自動車、鉄道車両などの輸送分野、機械部品、建築構造物等における各種構造部材として大変有用に適用できる。したがって、本発明は鋼材とアルミニウムとの異種接合体の用途を大きく拡大するものである。

本発明の異種接合体を示す断面図である。異種接合体を得るためのスポット溶接の態様を示す説明図である。

符号の説明

１：鋼板、２：アルミニウム合金板、３：異種接合体、４：界面反応層、
５：ナゲット、６：溶融面、７、８：電極

Claims

鋼材とアルミニウム材とをスポット溶接にて接合した異材接合体であって、前記鋼材が、引張強度が440MPa以上、980MPa以下で、かつ板厚t1が0.3 〜2.5mm の範囲で、質量％で、C ：0.05〜0.5%、Mn：0.5〜3%、Si：0.02〜2.0%を含む鋼板であるとともに、前記アルミニウム材が、板厚t₂が0.5 〜2.5mm の範囲で、Si：0.05〜2%を含むアルミニウム合金板であって、スポット溶接によるナゲットの鋼材との接合界面に0.1 〜5 μm の厚みの界面反応層を有しており、この界面反応層中の厚み方向の中間点において、Mn元素量が鋼材のMn元素量との比で1.5 倍以上、2.5 倍以下、Si元素量がアルミニウム材のSi元素量との比で1.1 倍以上、15.0倍以下で、かつSi元素量が鋼材のSi元素量との比で、1.1 倍以上、43.3倍以下であることを特徴とする鋼材とアルミニウム材との異材接合体。