JP4962907B2 - 異種金属の接合方法及び接合構造 - Google Patents
異種金属の接合方法及び接合構造 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4962907B2 JP4962907B2 JP2007072483A JP2007072483A JP4962907B2 JP 4962907 B2 JP4962907 B2 JP 4962907B2 JP 2007072483 A JP2007072483 A JP 2007072483A JP 2007072483 A JP2007072483 A JP 2007072483A JP 4962907 B2 JP4962907 B2 JP 4962907B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- dissimilar metal
- dissimilar
- joining
- materials
- sealing material
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
Description
例えば、アルミニウム合金と鋼を溶接する場合、高硬度で、しかも脆弱なFe2Al5やFeAl3などの金属間化合物が生成するため、継手強度を確保するには、これら金属間化合物の生成を制御することが必要となる。
さらに、爆着や熱間圧延などによる接合も知られているが、設備や能率の面での問題が多く、実際上、一般の異種金属接合に広く適用することができないという問題がある。
このような異種金属の接触による腐食は、金属のイオン化傾向の違いによってこれら金属間に電位差が生じ、腐食電流が流れることによって発生するとされており、従来、異種金属接触による腐食を防止するために、例えば以下のような対策が採られている。
また、鉄系材料とアルミニウム又はアルミニウム合金材料を接合した部材をフルオロ錯イオン及び亜鉛イオンを含有する溶液中に浸漬して、接合部近傍に緻密かつ強固で密着性が高く、しかもアルミニウムと鉄との中間的なイオン化傾向を有する金属亜鉛を析出させ、もって接合部における異種金属間の接触による耐食性を向上させることが記載されている(特許文献4参照)。
また、接合された部材をフルオロ錯イオン及び亜鉛イオンを含有する溶液中に浸漬するようにした特許文献4に記載の技術においては、接合材表面に析出した亜鉛だけでは、自動車部品に求められる耐食性能を十分に満足させることができず、しかも自動車の生産過程において、車体部品をこのような溶液中に浸漬する工程を組み込むことは、浸漬タンク等の新設備が必要となり、設備コストや管理コストが増え、製造コストの増加を招くことが問題となる。
このとき、第3の材料3a及び3bとしては、シール材Sの接合界面からの排出の促進に寄与する材料であれば特に限定されることはなく、例えば、上記金属材料1及び2のいずれよりも低い融点を有する材料や、接している金属材料、すなわち第3の材料3aについては上記金属材料1との間で、第3の材料3bについては上記金属材料2との間でそれぞれ共晶溶融を生じるような材料を用いることができる。
これによって、金属材料1及び2の側におけるシール材Sやこれら第3金属3a及び3bの排出の偏りを防止し、これら排出を同程度に進行させることができるようになり、これら介在材料(第3の金属)の排出と並行しながら、より効果的なシール材Sの排出を行うことができ、シール材Sの接合部からの排出前に第3の金属3a及び3bが切れてしまうことなく、シール材Sの排出が介在材料3a及び3bよりも先に完了するようになって、効果的にシール材の排出を行うことができるようになる。
このとき、第1の金属材料1の側で生じる共晶溶融温度と、第2の金属材料2の側で生じる共晶溶融の温度についても、上記同様の理由によって、その温度差が少ない程好ましい。
すなわち、被接合材として、自動車用車体部材に用いられ、防錆鋼板として広く市販されている亜鉛めっき鋼板を用いることによって、第3の材料として亜鉛を挟んだり、新たに亜鉛めっきを施したりすることなく、そのまま使用することが可能となる。また、亜鉛とアルミニウムの共晶反応を利用することができ、これによってアルミニウム合金表面の強固な酸化皮膜を比較的低温で除去及び排出することができるようになり、接合界面におけるFe2Al5やFeAl3などの金属間化合物の成長を抑えて、良好な異材継手を得ることができる。
また、ローラ状の電極を使用することによって、抵抗シーム溶接を行うことも可能である。もちろん、交流タイプに代えて直流タイプを用いることも差し支えない。
また、ペースト状のみならずシート状の接着剤を用いることができる。なお、シート状の接着剤は、一般に常温での粘性が高く、加圧だけでは排出し難い場合には、予備加熱(抵抗溶接の場合には予備通電)を実施することによって変形抵抗を低減するようになすこともでき、これによってシール材の排出を容易に行うことができるようになる。
亜鉛めっきが施され、厚さ20μmの亜鉛めっき層11を備えた板厚1.0mmの6000系アルミニウム合金板10と、厚さ20μmの亜鉛めっき層21を有する板厚0.55mmの溶融亜鉛めっき鋼板20を用意し、これらの間にシール材Sとしてペースト状の熱硬化性構造用接着剤を2〜3mmの厚さとなるように塗布して、図2に示すように重ね合わせた。
すなわち、当該実施例においては、シール材の排出を促進する第3の材料として、アルミニウム合金板10の側、鋼板20の側共に、亜鉛から成るめっき層11,12を配置するようにした。
このとき、亜鉛めっき層11,21は、シール材Sの排出が完了するまでは途切れることなく、接合界面に介在している。
次いで、通電及び加圧によって、アルミニウム合金板10と鋼板20の新生面同士が直接接合され、図3(e)に示すように、拡散反応層を伴う接合部Jが形成され、アルミニウム合金と鋼の強固な異材接手を得ることができる。
このような亜鉛めっき鋼板20及び亜鉛めっきアルミニウム合金板10から成る異材継手において、鋼とアルミニウム合金との直接接合部Jは、排出物Dと、さらにはシール材Sによって周囲を囲われた構造となっているため、腐食環境から完全に遮断されることになって、異種金属の接触腐食に対する優れた耐食性が得られる。
また、鋼とアルミニウム合金の直接接合部Jは、シール材Sや亜鉛めっき、接合界面の不純物などがその周囲に排出されているため、高強度な接合がなされており、強度と耐食性とを両立させることができる。さらに、双方の金属材料には、それぞれめっきが施されているため、電食に対する耐腐食性能をより向上させることができる。
また、シール材Sの接合部周囲への排出の完了時点を第3の材料の接合部周囲への排出の完了時点より先とすることができ、シール材Sの接合部周囲への完了前に第3の材料が切れることなく、第3の材料の排出が完了した時点には、シール材Sの排出がすでに完了していることによって、効果的にシール材Sの排出を行うことが可能となった。
上記実施例1と同様に、アルミニウム合金板と亜鉛めっき鋼板との異材接合を行うに際し、図5に示すように、亜鉛めっきアルミニウム合金に代えて、板厚1.0mmの無めっき6000系アルミニウム合金板15を用い、当該合金板15とシール材Sの間に、第3の材料として亜鉛箔30を介在させ、これ以外は上記実施例1と同様の条件の下に、これらアルミニウム合金板15と亜鉛めっき鋼板20の抵抗スポット溶接を実施した。
なお、無めっきであるからして、上記アルミニウム合金板15には、その表面に酸化皮膜16が生成している。
このとき、シール材Sの排出が完了するまで、亜鉛箔30及び亜鉛めっき層21は途切れることなく接合界面に介在している。
次いで、アルミニウム合金板15と鋼板20の新生面同士が直接接合され、図6(e)に示すように、拡散反応層を伴う接合部Jが形成され、アルミニウム合金と鋼の強固な異材接手を得ることができる。
また、鋼とアルミニウム合金の直接接合部Jは、シール材Sや共晶溶融金属、酸化皮膜、接合界面の不純物などがその周囲に排出されているため、高強度な接合が可能であり、強度と耐食性の両立が達成される。
また、シール材Sの接合部周囲への排出を第3の材料の接合部周囲への排出よりも先に完了させることができ、効果的にシール材Sの排出を行うことができた。
上記溶融亜鉛めっき鋼板20を裸鋼板に替え、亜鉛めっきアルミニウム合金板10を無めっきのアルミニウム合金板15としたこと以外は、上記実施例1と同様の操作を繰り返し、本例の異材接合を実施した。
上記亜鉛めっきアルミニウム合金板10を無めっきのアルミニウム合金板15としたこと以外は、上記実施例1と同様の操作を繰り返し、本例の異材接合を実施した。
また、接ぎ手強度については、JIS Z 3140に基づき、平均値以上のものを「◎」、平均値レベルのものを「○」、接合できなかったものを「×」として表した。
また、シール材を介してアルミニウム合金板と亜鉛めっき鋼板を接合した比較例2においては、めっき層の亜鉛とアルミニウムとの共晶溶融を利用することによって、酸化皮膜の除去、接合部周囲への排出が比較的低温で速やかに行われることから、厚い金属間化合物層の生成を回避することができ、比較的強固な異材継手が得られた。しかしながら、シール材の一部が接合界面に残存し、目標強度は達成するものの、継手強度が若干低下する傾向が認められた。
特に実施例1については、異種金属材料のそれぞれに亜鉛がめっきされていることから、シール材とめっきの双方の効果により電食に対する耐食性が増すことが確認された。
上記した板厚1.0mmの6000系アルミニウム合金板15(無めっき)と、板厚0.55mmの裸鋼板を間に上記同様のシール材Sを介して重ね合わせると共に、両金属板とシール材Sの間に、第3の材料として、厚さ0.1mmの鉛箔(融点327.5℃)を配置した。
そして、図1に示した交流電源タイプのスポット溶接装置と、電極E1及びE2を同様に使用して300kNの加圧力を加えながら、24000Aの交流電流を0.2秒間通電することによって、本例の異材接合を実施した。
2 第2の金属材料(異種金属材料)
3a、3b 第3の材料
10 亜鉛めっきアルミニウム合金板(異種金属材料)
11 亜鉛めっき層(第3の材料)
15 アルミニウム合金板(異種金属材料)
20 亜鉛めっき鋼板(異種金属材料)
21 亜鉛めっき層(第3の材料)
30 亜鉛箔(第3の材料)
S シール材
D 排出物
J 接合部
Claims (9)
- シール材を介して重ね合わせた異種金属から成る材料同士を接合するに際して、両材料と上記シール材の間にシール材の排出を促進する第3の材料をそれぞれ介在させ、シール材及び第3の材料を接合部から排出させた状態で上記異種材料同士を直接接合することを特徴とする異種金属接合方法。
- 上記第3の材料の融点が異種金属材料のいずれの融点よりも低い材料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方法。
- 上記第3の材料が当該材料に接する異種金属材料とそれぞれ共晶溶融を生じる材料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方法。
- 上記シール材と両異種金属材料の間にそれぞれ介在する第3の材料の融点及び/又は粘性の温度特性が近似していることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1つの項に記載の異種金属接合方法。
- 上記シール材と両異種金属材料の間にそれぞれ介在する第3の材料が同じ材料から成ることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1つの項に記載の異種金属接合方法。
- 上記第3の材料の接合部からの排出が終了した時点で、上記シール材の接合部からの排出が完了していることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1つの項に記載の異種金属接合方法。
- 上記異種金属材料の少なくとも一方の表面に第3の材料が被覆されていることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1つの項に記載の異種金属接合方法。
- 上記異種金属材料がアルミニウム合金及び鋼であると共に、上記第3の材料が亜鉛又は亜鉛合金であることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1つの項に記載の異種金属接合方法。
- 請求項1〜8のいずれか1つの項に記載の方法によって得られる接合構造であって、上記異種金属材料の新生面同士が直接接合されていると共に、当該接合部の周囲に、上記第3の材料、異種金属材料、シール材、上記第3の材料と異種金属材料との反応生成物及び接合過程で生成される反応物から成る群より選ばれる少なくとも1種が排出されており、さらにその最外周部がシール材によってシールされていることを特徴とする異種金属接合構造。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007072483A JP4962907B2 (ja) | 2007-03-20 | 2007-03-20 | 異種金属の接合方法及び接合構造 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007072483A JP4962907B2 (ja) | 2007-03-20 | 2007-03-20 | 異種金属の接合方法及び接合構造 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2008229658A JP2008229658A (ja) | 2008-10-02 |
JP4962907B2 true JP4962907B2 (ja) | 2012-06-27 |
Family
ID=39903072
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2007072483A Active JP4962907B2 (ja) | 2007-03-20 | 2007-03-20 | 異種金属の接合方法及び接合構造 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4962907B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2014168183A1 (ja) | 2013-04-12 | 2014-10-16 | 本田技研工業株式会社 | 亜鉛合金の製造方法 |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103228394B (zh) | 2011-08-25 | 2016-05-25 | 松下知识产权经营株式会社 | 功率半导体装置 |
CN117817091A (zh) * | 2024-03-04 | 2024-04-05 | 中国机械总院集团宁波智能机床研究院有限公司 | 一种多界面复合材料的制备装置及方法 |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH04251676A (ja) * | 1991-01-28 | 1992-09-08 | Nisshin Steel Co Ltd | 鋼材とアルミニウム系材料との抵抗溶接方法 |
JPH0655277A (ja) * | 1991-10-18 | 1994-03-01 | Nisshin Steel Co Ltd | 鋼材とアルミニウム系材料の接合方法 |
JP3752866B2 (ja) * | 1998-09-29 | 2006-03-08 | マツダ株式会社 | 接合金属部材の接合方法 |
JP4456471B2 (ja) * | 2004-12-02 | 2010-04-28 | 新日本製鐵株式会社 | 金属機械部品の液相拡散接合方法および金属機械部品 |
JP5071752B2 (ja) * | 2005-05-24 | 2012-11-14 | 日産自動車株式会社 | 抵抗シーム溶接による異種金属の接合方法 |
-
2007
- 2007-03-20 JP JP2007072483A patent/JP4962907B2/ja active Active
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2014168183A1 (ja) | 2013-04-12 | 2014-10-16 | 本田技研工業株式会社 | 亜鉛合金の製造方法 |
US9376737B2 (en) | 2013-04-12 | 2016-06-28 | Honda Motor Co., Ltd. | Method for producing zinc alloy |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2008229658A (ja) | 2008-10-02 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4961532B2 (ja) | 異種金属の接合方法及び装置 | |
JP5376391B2 (ja) | 異種金属の接合方法及び接合構造 | |
JP5326862B2 (ja) | マグネシウム合金と鋼との異種金属接合方法 | |
JP4905766B2 (ja) | 抵抗溶接による異種金属の接合方法及び接合構造 | |
JP3927987B2 (ja) | 異材接合方法 | |
JP5468350B2 (ja) | 異種金属板の接合方法 | |
JP4601052B2 (ja) | 異種金属の接合方法 | |
JP4971821B2 (ja) | 鋼材とアルミニウム材との異材接合方法 | |
JP5120864B2 (ja) | 異種材料の接合方法 | |
JP2008284570A (ja) | 異種金属の接合方法及び接合装置 | |
JP5315207B2 (ja) | 異材接合体及び異材抵抗スポット溶接方法 | |
JP6572986B2 (ja) | 抵抗スポット溶接方法および抵抗スポット溶接の溶接条件判定方法 | |
JP2012152789A (ja) | 異種金属板の重ね電気抵抗ろう付による接合方法およびそれによるろう付継手 | |
JP4425159B2 (ja) | 異材の抵抗スポット溶接方法 | |
JP4961530B2 (ja) | 抵抗スポット溶接による異種金属の接合方法 | |
JP4941876B2 (ja) | 抵抗溶接による異種金属の接合方法及び接合構造 | |
JP5051608B2 (ja) | 抵抗スポット溶接による異種金属の接合方法 | |
JP2007136525A (ja) | 異材接合方法 | |
JP4962907B2 (ja) | 異種金属の接合方法及び接合構造 | |
JP5186796B2 (ja) | 異種金属の接合方法及び接合構造 | |
JP2006326612A (ja) | 抵抗シーム溶接による異種金属の接合方法 | |
JP2009226425A (ja) | 異種板材のスポット溶接方法 | |
US11548091B2 (en) | Pretreatment of weld flanges to mitigate liquid metal embrittlement cracking in resistance welding of galvanized steels | |
JP5077615B2 (ja) | 異種金属の抵抗シーム溶接方法及び溶接構造 | |
JP5637655B2 (ja) | マグネシウム合金と鋼の異種金属接合方法及び接合構造 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20100126 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20111125 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20111130 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20120124 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20120305 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4962907 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20120318 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150406 Year of fee payment: 3 |