JP5120864B2 - Dissimilar materials joining method - Google Patents

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本発明は、異なる二種類の材料を重ね合わせて接合するのに用いられる異種材料の接合方法に関するものである。   The present invention relates to a bonding method for different kinds of materials used for overlapping and bonding two different kinds of materials.

一般に、アルミニウム合金と鋼を接合する場合、接合界面には高硬度で脆弱なFeAlやFeAlなどの金属間化合物が生成されるため、充分な継手強度を確保するためにはその制御が必要である。しかし、アルミニウム合金の表面には緻密で強固な酸化皮膜が形成されており、酸化皮膜を除去するには接合時に大きな熱量を投入することが有効であるが、接合時に大きな熱量を投入すると、接合界面における金属間化合物が成長して接合強度が低下してしまうという問題があった。 In general, when joining an aluminum alloy and steel, high hardness and brittle intermetallic compounds such as Fe 2 Al 5 and FeAl 3 are generated at the joint interface, so control is necessary to ensure sufficient joint strength. is necessary. However, a dense and strong oxide film is formed on the surface of the aluminum alloy. To remove the oxide film, it is effective to input a large amount of heat at the time of bonding. There has been a problem that the intermetallic compound grows at the interface and the bonding strength decreases.

そこで、アルミニウム合金と鋼の接合には、ボルトやリベット等による機械的接合が行われていたが、この場合には、重量やコストが増大するという欠点があり、このほか、摩擦圧接、爆着及び熱間圧延といった接合方法もあるが、摩擦圧接は、対称性の良い回転体同士の接合などに好適であって、その用途が限られており、また、爆着や熱間圧延は、設備や製造能率の面で好ましいものではなかった。   Therefore, mechanical joining using bolts, rivets, etc. has been performed for joining aluminum alloys and steel. However, in this case, there is a disadvantage that the weight and cost increase. There are also joining methods such as hot rolling, but friction welding is suitable for joining rotating bodies with good symmetry, and its use is limited. Explosive welding and hot rolling are equipment It was not preferable in terms of manufacturing efficiency.

従来、異種材料の接合において、上記の問題を解決すべく成されたものとしては、特開平4−127973号公報に記載されているように、一方及び他方の材料と同じ二種の材料から成るクラッド材を用意し、一方及び他方の材料の間に、同じ種類の材料同士が接するようにクラッド材を介在させて抵抗溶接を行い、この際、通電時間が10ms以下となるように制御して一方及び他方の材料を接合するものがあった。   Conventionally, in order to solve the above-mentioned problem in joining different kinds of materials, as described in Japanese Patent Laid-Open No. 4-127773, it is made of the same two kinds of materials as one and the other. Prepare a clad material, and perform resistance welding by interposing the clad material so that the same kind of materials are in contact with each other between the one and the other materials. At this time, control the energization time to be 10 ms or less. Some have joined one and the other.

また、特開平6−039558号公報に記載されているように、アルミニウム合金と鋼の接合において、鋼の表面に、アルミニウム量が20重量%以上のアルミニウム合金又は純アルミニウムを2μm以上の厚さにめっきし、そのめっき層がアルミニウム合金に接するようにアルミニウム合金と鋼を重ね合わせて抵抗溶接をすることにより、めっき層を優先的に溶融させ、鋼の母材を殆ど溶融させることなく双方を接合するものがあった。
特開平4−127973号公報 特開平6−039558号公報
Further, as described in JP-A-6-039558, in joining an aluminum alloy and steel, an aluminum alloy or pure aluminum having an aluminum content of 20% by weight or more is formed on the surface of the steel to a thickness of 2 μm or more. By plating and resistance welding with the aluminum alloy and steel superimposed so that the plating layer is in contact with the aluminum alloy, the plating layer is preferentially melted, and the two are joined together with almost no melting of the steel base material. There was something to do.
JP-A-4-127773 Japanese Patent Laid-Open No. 6-039558

ところが、上記したような従来の異種材料の接合にあっては、異種材料と同じ二種類の材料から成るクラッド材を用いる方法では、二部材の接合が三部材の接合になり、また、クラッド材自体も異種材料同士の接合により製造されるので、その製造条件が厳しく、安価で且つ性能安定したクラッド材を得ることが困難であるという問題点があった。   However, in the conventional joining of different kinds of materials as described above, in the method using the clad material made of the same two kinds of materials as the dissimilar materials, the joining of the two members becomes the joining of the three members, and the clad material Since it itself is manufactured by joining different materials, the manufacturing conditions are severe, and it is difficult to obtain a low-cost and stable performance clad material.

また、鋼にアルミニウムをめっきしたものを用いる方法では、めっき層とアルミニウム合金とを接合する際に、入熱によってめっき層と鋼との界面に脆い金属間化合物が生成され、その部分から破壊が生じる可能性があるという問題点があった。   Also, in the method using steel plated with aluminum, a brittle intermetallic compound is generated at the interface between the plating layer and the steel due to heat input when joining the plating layer and the aluminum alloy, and the portion is destroyed. There was a problem that could occur.

本発明は、上記従来の課題に着目して成されたものであって、異なる二種類の材料を重ね合わせて接合するに際して、いずれかの材料の表面に酸化皮膜が形成されていたとしても、多くの熱量を投入することなく酸化皮膜を除去することができ、その結果、接合界面の金属間化合物の生成を抑制して、両材料の新生面同士を強固に接合させ、継手強度の向上を実現することができる異種材料の接合方法を提供することを目的としている。   The present invention has been made paying attention to the above-described conventional problems, and when two different types of materials are stacked and joined, even if an oxide film is formed on the surface of any of the materials, The oxide film can be removed without applying a large amount of heat. As a result, the formation of intermetallic compounds at the joint interface is suppressed, and the new surfaces of both materials are firmly joined together, resulting in improved joint strength. It is an object of the present invention to provide a method for joining different kinds of materials.

本発明の異種材料の接合方法は、第1の材料と、この第1の材料とは種類の異なる第2の材料とを重ね合わせて接合するに際し、第1の材料と第2の材料の間に、これらの二種類の材料とは異なり、上記第1及び第2の材料の一方の材料との間に共晶溶融を生じる第3の材料を介在させる。そして、第1の材料及び第2の材料を両側から挟持して行う抵抗スポット溶接により、電極による加圧と通電によって上記第1及び第2の材料の一方の材料の酸化皮膜の一部を破壊して第3の材料と局部接触させ、該接触部を起点として一方の材料と第3の材料との間に生じた共晶溶融を拡大させて、接合界面の酸化皮膜を破壊し、接合界面から共晶溶融金属と共に酸化皮膜を排除して第1の材料と第2の材料とを接合する構成としており、上記構成をもって従来の課題を解決するための手段としている。 In the method for joining different materials of the present invention, when a first material and a second material of a different type from the first material are overlapped and joined, the first material and the second material are joined. to, Unlike these two materials, interposing a third material arising eutectic melting between one material of the first and second materials. Then, by resistance spot welding performed by sandwiching the first material and the second material from both sides, a part of the oxide film of one of the first and second materials is destroyed by pressurization and energization by the electrodes. Then, the third material is brought into local contact, the eutectic melting generated between one material and the third material is expanded from the contact portion, and the oxide film at the joint interface is destroyed, and the joint interface is destroyed. Thus, the oxide film is removed together with the eutectic molten metal to join the first material and the second material, and the above configuration is a means for solving the conventional problems.

本発明の異種材料の接合方法によれば、異なる二種類の材料を重ね合わせて接合するに際して、いずれかの材料の表面に酸化皮膜が形成されていたとしても、抵抗スポット溶接を利用して、低温状態で酸化皮膜を除去しつつ両材料を接合することができる。したがって、接合界面温度の制御が可能となって金属間化合物の生成を抑制することができると共に、両材料の新生面同士の強固な接合状態を得ることができ、継手強度の向上を実現することができるという非常に優れた効果がもたらされる。   According to the bonding method of different materials of the present invention, when two different kinds of materials are overlapped and bonded, even if an oxide film is formed on the surface of any material, utilizing resistance spot welding, Both materials can be joined while removing the oxide film at a low temperature. Therefore, it is possible to control the bonding interface temperature and suppress the formation of intermetallic compounds, and it is possible to obtain a strong bonding state between the new surfaces of both materials, thereby realizing improved joint strength. A very good effect is possible.

本発明の異種材料の接合方法では、第1の材料及び第2の材料のうちの少なくともいずれか一方の材料に被覆されている材料を第3の材料とする構成を採用することができ、被覆材料の好ましい実施形態として、第3の材料が、第1の材料及び第2の材料のうちの少なくとも一方の材料にめっきされている材料である構成を採用することができる。この場合には、第1の材料と第2の材料との間に第3の材料を挟み込む工程が省かれるので、その分だけ加工工数が減って作業効率が向上することとなる。   In the bonding method of different materials of the present invention, a configuration in which the material covered by at least one of the first material and the second material is the third material can be adopted. As a preferred embodiment of the material, a configuration in which the third material is a material plated on at least one of the first material and the second material can be adopted. In this case, since the step of sandwiching the third material between the first material and the second material is omitted, the number of processing steps is reduced and the working efficiency is improved.

この際、本発明の異種材料の接合方法では、第1の材料及び第2の材料のうちのいずれか一方の材料を亜鉛めっき鋼板とし、この亜鉛めっき鋼板の亜鉛を第3の材料とする構成とすることができ、この場合には、新たにめっき処理を施すことなく、通常の防錆鋼板をそのまま使用することが可能である。   At this time, in the joining method of different materials according to the present invention, either one of the first material and the second material is a galvanized steel plate, and the zinc of the galvanized steel plate is a third material. In this case, it is possible to use a normal rust-proof steel plate as it is without performing a new plating process.

さらに、本発明の異種材料の接合方法では、上記亜鉛めっき鋼板の亜鉛、より詳しくは亜鉛めっき鋼板における少なくとも相手材料との接合面の亜鉛が、鉄と合金化されていない非合金化亜鉛である構成とすることができ、この場合には、両材料の接合界面での金属間化合物の生成を抑制しつつ両材料の接合を行うことが可能であり、高い接合強度を得ることができる。   Furthermore, in the method for joining dissimilar materials according to the present invention, the zinc of the galvanized steel sheet, more specifically, the zinc on the joint surface of the galvanized steel sheet with at least the mating material is non-alloyed zinc that is not alloyed with iron. In this case, both materials can be bonded while suppressing the formation of intermetallic compounds at the bonding interface between the two materials, and a high bonding strength can be obtained.

さらに、本発明の異種材料の接合方法では、上記亜鉛めっき鋼板の接合面の反対面が、鉄と合金化された合金化亜鉛で形成してある構成とすることができ、この場合には、亜鉛めっき鋼板の接合面の反対面に電極を当接させて抵抗スポット溶接を行なったときに、電極先端に対する亜鉛の付着量を減少させることが可能となり、これにより電極の寿命を向上させることができる。   Furthermore, in the joining method of different materials of the present invention, the surface opposite to the joining surface of the galvanized steel sheet can be formed of alloyed zinc alloyed with iron, in this case, When resistance spot welding is performed with the electrode abutting against the joint surface of the galvanized steel sheet, the amount of zinc deposited on the electrode tip can be reduced, thereby improving the life of the electrode. it can.

さらに、本発明の異種材料の接合方法では、上記亜鉛めっき鋼板の接合面の反対面が、めっきを施していない非めっき面である構成とすることができ、この場合には、亜鉛めっき鋼板の非めっき面に電極を当接させて抵抗スポット溶接を行なったときに、電極先端に対する亜鉛の付着がなくなり、これにより電極の寿命を一層向上させることができる。   Furthermore, in the joining method of different materials of the present invention, the surface opposite to the joining surface of the galvanized steel sheet can be a non-plated surface that has not been plated. When resistance spot welding is performed with the electrode brought into contact with the non-plated surface, zinc does not adhere to the tip of the electrode, thereby further improving the life of the electrode.

また、本発明の異種材料の接合方法では、第1の材料を鋼とし、第2の材料をアルミニウム合金とした場合、第3の材料として、アルミニウム合金と低融点共晶を形成する材料を用いることができる。この場合、アルミニウム合金と低融点共晶を形成する材料としては、例えば、亜鉛(Zn)、銅(Cu)、スズ(Sn)、銀(Ag)及びニッケル(Ni)などを挙げることができる。さらに、本発明においては、第3の材料としては、上述したような純金属に限定される必要はなく、共晶金属は2元合金も三元合金も存在するため、これらの少なくとも一種の金属を含む合金でってもよい。   Moreover, in the joining method of the dissimilar materials of this invention, when the 1st material is steel and the 2nd material is an aluminum alloy, the material which forms a low melting point eutectic with an aluminum alloy is used as a 3rd material. be able to. In this case, examples of the material that forms the low melting point eutectic with the aluminum alloy include zinc (Zn), copper (Cu), tin (Sn), silver (Ag), and nickel (Ni). Furthermore, in the present invention, the third material need not be limited to the pure metal as described above, and eutectic metal includes both binary alloys and ternary alloys, and therefore, at least one of these metals. An alloy containing may be used.

そして、鋼(第1の材料)とアルミニウム合金(第2の材料)との間に、上記の如くアルミニウム合金と低融点共晶を形成する材料(第3の材料)を介在させて、抵抗スポット溶接を行うことにより、低温状態でアルミニウム合金の表面の酸化皮膜を除去しつつ両材料を接合し、このとき、金属間化合物の生成を抑制して両材料の新生面同士の強固な接合状態を得ることができる。   A resistance spot is formed by interposing a material (third material) that forms a low-melting point eutectic with the aluminum alloy as described above between the steel (first material) and the aluminum alloy (second material). By welding, both materials are joined while removing the oxide film on the surface of the aluminum alloy at a low temperature, and at this time, the formation of intermetallic compounds is suppressed and a new joined surface of both materials is obtained. be able to.

さらに、本発明の異種材料の接合方法では、一対の電極のうちの少なくとも一方の電極の先端部が球面状を含む曲面状を成している抵抗スポット溶接装置を用いて接合を行うことができる。この場合、例えば、第1の材料である鋼と第2の材料であるアルミニウム合金との接合を行うに際して、先端部が曲面状を成す電極形状で加圧することにより、アルミニウム合金の表面の酸化皮膜を効果的に破壊し、アルミニウム合金と第3の材料の間に生じた共晶溶融を接合部の周囲に効果的に排出して、鋼及びアルミニウム合金の新生面同士の強固な接合状態を得ることができる。   Furthermore, in the method for joining dissimilar materials of the present invention, joining can be performed using a resistance spot welding apparatus in which the tip of at least one of the pair of electrodes forms a curved surface including a spherical shape. . In this case, for example, when the steel as the first material and the aluminum alloy as the second material are joined, the oxide film on the surface of the aluminum alloy is pressed by pressurizing the tip portion with a curved electrode shape. Is effectively destroyed and the eutectic melt generated between the aluminum alloy and the third material is effectively discharged to the periphery of the joint to obtain a strong joined state between the new surfaces of the steel and the aluminum alloy. Can do.

以下、本発明を実施例により更に詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention still in detail, this invention is not limited to a following example.

この実施例では、抵抗スポット溶接により、第1の材料である亜鉛めっき鋼板と第2の材料であるアルミニウム合金との接合を行うに際して、双方の間に介在する第3の材料として亜鉛めっき鋼板の亜鉛層を用い、図3のAl−Zn2元系状態図における共晶点Pを利用して、アルミニウム合金と亜鉛との共晶反応を生じさせて亜鉛めっき鋼板とアルミニウム合金を接合させた。   In this example, when the galvanized steel sheet as the first material and the aluminum alloy as the second material are joined by resistance spot welding, a galvanized steel sheet as a third material interposed between the two is used. Using the zinc layer, the eutectic reaction between the aluminum alloy and zinc was caused by utilizing the eutectic point P in the Al—Zn binary phase diagram of FIG. 3 to join the galvanized steel sheet and the aluminum alloy.

すなわち、図1に示すように、厚さ0.55mmの亜鉛めっき鋼板1と、厚さ1.0mmの6000系アルミニウム合金2を用いると共に、亜鉛めっき鋼板1の亜鉛層(第3の材料)3の厚さは、約5μmとし、上記の亜鉛めっき鋼板1とアルミニウム合金2とを上下に重ね合わせた。   That is, as shown in FIG. 1, a galvanized steel sheet 1 having a thickness of 0.55 mm and a 6000 series aluminum alloy 2 having a thickness of 1.0 mm are used, and a zinc layer (third material) 3 of the galvanized steel sheet 1 is used. The thickness of the galvanized steel sheet was about 5 μm, and the galvanized steel sheet 1 and the aluminum alloy 2 were stacked one above the other.

そして、交流電源タイプの抵抗スポット溶接装置において、電源10に接続した一対の電極11,12で亜鉛めっき鋼板1及びアルミニウム合金2を上下から挟持し、この際、両電極11,12による加圧力を120kgfにして抵抗スポット溶接を行った。   Then, in the AC power source type resistance spot welding apparatus, the galvanized steel sheet 1 and the aluminum alloy 2 are sandwiched from above and below by a pair of electrodes 11, 12 connected to the power source 10. Resistance spot welding was performed at 120 kgf.

このとき、当該接合方法では、抵抗スポット溶接装置において、図4(b)にも示すように、亜鉛めっき鋼板1に当接する電極11については、その先端部が円錐の頭部を水平に切除した形状になるようにしてこれをコーン電極とし、アルミニウム合金2に当接する電極12については、その先端部が曲面状の一つである球面状になるようにしてこれをドーム電極とした。   At this time, in the joining method, in the resistance spot welding apparatus, as shown in FIG. 4 (b), the electrode 11 in contact with the galvanized steel sheet 1 has its tip portion cut away horizontally from the conical head. This was used as a cone electrode so as to have a shape, and the electrode 12 in contact with the aluminum alloy 2 was used as a dome electrode so that the tip portion thereof was a spherical surface which is one of curved surfaces.

次に、図2に基づいて、接合過程における接合界面の状態の変化を詳細に説明する。   Next, a change in the state of the bonding interface in the bonding process will be described in detail with reference to FIG.

図2(a)に示すように、第1の材料である亜鉛めっき鋼板1において、その亜鉛層3を第3の材料とする。また、第2の材料であるアルミニウム合金2には、その表面に酸化皮膜4が形成されている。そして、図2(b)に示すように、亜鉛めっき鋼板1とアルミニウム合金2を上下に重ね合わせて双方を密着させる。   As shown in FIG. 2A, in the galvanized steel sheet 1 as the first material, the zinc layer 3 is a third material. Moreover, the oxide film 4 is formed in the surface in the aluminum alloy 2 which is a 2nd material. And as shown in FIG.2 (b), the galvanized steel plate 1 and the aluminum alloy 2 are piled up and down, and both are closely_contact | adhered.

次に、先述の先端部形状を有する一対の電極11,12で亜鉛めっき鋼板1及びアルミニウム合金2を上下から挟持し、この状態で抵抗スポット溶接を行うと、図2(c)に示すように、両電極11,12による加圧力、及び加熱膨張による材料の相対変位によってアルミニウム合金2の表面の酸化皮膜4に破壊部分4aが生じ、これにより亜鉛めっき鋼板1の亜鉛層3とアルミニウム合金2とが接触し、接合時の温度に応じて双方の共晶溶融が生じる。   Next, when the galvanized steel sheet 1 and the aluminum alloy 2 are sandwiched from above and below by the pair of electrodes 11 and 12 having the tip shape described above and resistance spot welding is performed in this state, as shown in FIG. In addition, a fracture portion 4a is formed in the oxide film 4 on the surface of the aluminum alloy 2 due to the pressure applied by the electrodes 11 and 12 and the relative displacement of the material due to thermal expansion, whereby the zinc layer 3 of the galvanized steel sheet 1 and the aluminum alloy 2 And eutectic melting of both occurs according to the temperature at the time of joining.

そして、図2(d)に示すように、上記の共晶溶融が生じるのに伴って、アルミニウム合金と亜鉛の共晶液相5とともに酸化皮膜4が接合部の周囲に排出され、その結果、図2(e)に示すように、亜鉛めっき鋼板1及びアルミニウム合金2は互いの新生面同士で接合する。   Then, as shown in FIG. 2 (d), as the eutectic melting occurs, the oxide film 4 together with the eutectic liquid phase 5 of the aluminum alloy and zinc is discharged around the joint, and as a result, As shown in FIG. 2 (e), the galvanized steel sheet 1 and the aluminum alloy 2 are joined to each other at their new surfaces.

このように、上記した異種材料の接合方法では、重ね合わせた亜鉛めっき鋼板1及びアルミニウム合金2に抵抗スポット溶接を行うことで、両電極11,12による加圧力及び加熱膨張による材料の相対変位によって酸化皮膜4の破壊が生じて共晶反応が促進され、大きな熱量を投入することなく低温状態で酸化皮膜4が除去されることとなる。   As described above, in the above-described joining method of different materials, resistance spot welding is performed on the overlapped galvanized steel sheet 1 and the aluminum alloy 2, thereby applying the pressure applied by both the electrodes 11 and 12 and the relative displacement of the material due to thermal expansion. The destruction of the oxide film 4 occurs, the eutectic reaction is promoted, and the oxide film 4 is removed at a low temperature without applying a large amount of heat.

つまり、接合界面温度を制御し得ることから、金属間化合物の生成を抑制して、亜鉛めっき鋼板1及びアルミニウム合金2を強固に接合させ得ることとなる。   That is, since the bonding interface temperature can be controlled, the formation of intermetallic compounds can be suppressed, and the galvanized steel sheet 1 and the aluminum alloy 2 can be firmly bonded.

また、上記した異種材料の接合方法では、亜鉛めっき鋼板1にめっきされている亜鉛層3を第3の材料としているので、例えば、鋼板とアルミニウム合金との間に第3の材料を挟み込むといった工程が省かれることとなり、その分だけ加工工数が減って作業効率が向上することとなるうえ、新たにめっき処理を施すことなく、通常の防錆鋼板をそのまま用い得ることとなる。   Moreover, in the joining method of different materials mentioned above, since the zinc layer 3 plated on the galvanized steel sheet 1 is the third material, for example, a process of sandwiching the third material between the steel sheet and the aluminum alloy. As a result, the number of processing steps is reduced and the working efficiency is improved, and a normal rust-proof steel sheet can be used as it is without performing a new plating process.

さらに、上記した異種材料の接合方法では、アルミニウム合金2に当接する電極12をドーム電極(先端部が球面状を成す電極)としたことから、その電極形状を用いた加圧により、接合時におけるアルミニウム合金の酸化皮膜4を効果的に破壊して、アルミニウム合金と亜鉛層3の間に生じた共晶溶融を接合部の周囲に効果的に排出することができ、亜鉛めっき鋼板1及びアルミニウム合金2の新生面同士のより強固な接合に貢献し得るものとなる。   Further, in the above-described bonding method of different materials, the electrode 12 in contact with the aluminum alloy 2 is a dome electrode (an electrode having a spherical tip), so that the pressure at the time of bonding can be obtained by applying pressure using the electrode shape. By effectively destroying the oxide film 4 of the aluminum alloy, the eutectic melt generated between the aluminum alloy and the zinc layer 3 can be effectively discharged around the joint, and the galvanized steel sheet 1 and the aluminum alloy This can contribute to stronger joining of the two new surfaces.

ここで、比較例として、図4(a)に示すように、一対の電極を21,22を共にコーン電極とした抵抗スポット溶接装置を用いて、上記実施例と同じ条件で亜鉛めっき鋼板1とアルミニウム合金2の接合を行った。比較例及び実施例の接合条件(電極形状)と強度試験の結果を表1に示す。   Here, as a comparative example, as shown in FIG. 4 (a), using a resistance spot welding apparatus in which a pair of electrodes 21 and 22 are both cone electrodes, Aluminum alloy 2 was joined. Table 1 shows the bonding conditions (electrode shape) and the results of the strength test of the comparative example and the example.

比較例及び実施例のいずれも亜鉛層3とアルミニウム合金2との間に共晶溶融が生じたが、表1に示すように、一対の電極が共にコーン電極である比較例では、接合部の周囲への共晶液相5及び酸化皮膜4の排出が良好に行われず、接合界面に共晶液相及び亜鉛が残存する結果となり、接合強度が充分ではないことが判明した。   In both the comparative example and the example, eutectic melting occurred between the zinc layer 3 and the aluminum alloy 2, but as shown in Table 1, in the comparative example in which the pair of electrodes are both cone electrodes, It was found that the eutectic liquid phase 5 and the oxide film 4 were not discharged well to the surroundings, resulting in the eutectic liquid phase and zinc remaining at the bonding interface, and the bonding strength was not sufficient.

これに対して、一方の電極11をコーン電極とし、他方の電極12をドーム電極とした実施例では、接合部の周囲への共晶液相5及び酸化皮膜4の排出が非常に良好に行われ、その結果、充分な接合強度が得られることを確認した。なお、両方の電極をドーム電極とすることも共晶液相5及び酸化皮膜4の排出を良好に行う上で当然有効である。   On the other hand, in the embodiment in which one electrode 11 is a cone electrode and the other electrode 12 is a dome electrode, the eutectic liquid phase 5 and the oxide film 4 are discharged very well around the joint. As a result, it was confirmed that sufficient bonding strength was obtained. Note that it is naturally effective to use both electrodes as dome electrodes in order to discharge the eutectic liquid phase 5 and the oxide film 4 satisfactorily.

図5は、本発明の異種材料の接合方法の他の実施例を説明する図である。この実施例では、接合面とその反対面に夫々異なる材料を被覆した第1の材料である亜鉛めっき鋼板6と、第2の材料であるアルミニウム合金2とを接合する。   FIG. 5 is a diagram for explaining another embodiment of the bonding method of different materials of the present invention. In this embodiment, a galvanized steel sheet 6 that is a first material in which different surfaces are coated on the joining surface and the opposite surface, and an aluminum alloy 2 that is a second material are joined.

亜鉛めっき鋼板6は、アルミニウム合金2との接合面(図中下側の面)に、例えば溶融亜鉛めっきや電気亜鉛めっきにより、鉄と合金化されていない非合金化亜鉛めっき層7を形成し、この非合金化亜鉛めっき層7の亜鉛を第3の材料としていると共に、接合面の反対面に、例えば合金化溶融亜鉛めっきにより、鉄と合金化された合金化亜鉛めっき層8を形成したものである。   The galvanized steel sheet 6 forms a non-alloyed galvanized layer 7 that is not alloyed with iron, for example, by hot dip galvanizing or electrogalvanizing on the joint surface (the lower surface in the figure) with the aluminum alloy 2. The zinc of the non-alloyed zinc plating layer 7 is used as the third material, and the alloyed zinc plating layer 8 alloyed with iron is formed on the opposite surface of the joining surface by, for example, alloying hot dip galvanizing. Is.

そして、亜鉛めっき鋼板6の接合面すなわち非合金化亜鉛めっき層7で形成した面とアルミニウム合金2とが互いに接するようにして、亜鉛めっき鋼板6とアルミニウム合金2を重合し、抵抗スポット溶接装置において、これらを上下一対の電極11,12で挟持して抵抗スポット溶接を行なった。   In the resistance spot welding apparatus, the galvanized steel sheet 6 and the aluminum alloy 2 are polymerized so that the joint surface of the galvanized steel sheet 6, that is, the surface formed by the non-alloyed galvanized layer 7 and the aluminum alloy 2 are in contact with each other. These were sandwiched between a pair of upper and lower electrodes 11 and 12, and resistance spot welding was performed.

この実施例では、アルミニウム合金2と非合金化亜鉛めっき層7との接合界面に共晶溶融が生じて接合することとなり、この際、鉄と合金化されていない非合金化亜鉛(7)は、鉄と合金化された合金化亜鉛(8)に比べて、より低温で確実に共晶反応が促進されるので、接合界面における金属間化合物の生成を抑制しながら接合を行うことができ、その結果、継手強度を向上させることができる。   In this embodiment, eutectic melting occurs at the bonding interface between the aluminum alloy 2 and the non-alloyed zinc plating layer 7, and the non-alloyed zinc (7) that is not alloyed with iron is Compared with alloyed zinc (8) alloyed with iron, the eutectic reaction is surely promoted at a lower temperature, so that it is possible to perform the joining while suppressing the formation of intermetallic compounds at the joining interface, As a result, the joint strength can be improved.

また、亜鉛めっき鋼板6の接合面の反対面すなわち電極11が当接する面に、鉄と合金化された合金化亜鉛めっき層8を形成したことにより、抵抗スポット溶接を行なったときに、同反対面に鉄と合金化されていない非合金化亜鉛めっき(7)を施した場合よりも、電極11に対する亜鉛等の付着量を減少させることができ、これにより電極の寿命向上を図ることができる。   Further, when the resistance spot welding is performed by forming the alloyed galvanized layer 8 alloyed with iron on the surface opposite to the joint surface of the galvanized steel sheet 6, that is, the surface where the electrode 11 abuts, Compared with the case where non-alloyed zinc plating (7) that is not alloyed with iron is applied to the surface, the amount of zinc or the like attached to the electrode 11 can be reduced, and thereby the life of the electrode can be improved. .

図6は、本発明の異種材料の接合方法のさらに他の実施例を説明する図である。この実施例では、接合面のみにめっきを施した第1の材料である亜鉛めっき鋼板9と、第2の材料であるアルミニウム合金2とを接合する。   FIG. 6 is a view for explaining still another embodiment of the method for joining different materials of the present invention. In this embodiment, the galvanized steel sheet 9 which is the first material plated only on the joining surface and the aluminum alloy 2 which is the second material are joined.

亜鉛めっき鋼板9は、アルミニウム合金2との接合面(図中下側の面)に、例えば溶融亜鉛めっきや電気亜鉛めっきにより、鉄と合金化されていない非合金化亜鉛めっき層7を形成し、この非合金化亜鉛めっき層7の亜鉛を第3の材料としていると共に、接合面の反対面が、めっきを施していない非めっき面になっている。   The galvanized steel sheet 9 forms a non-alloyed galvanized layer 7 that is not alloyed with iron, for example, by hot dip galvanizing or electrogalvanizing on the joint surface (lower surface in the figure) with the aluminum alloy 2. The zinc of the non-alloyed zinc plating layer 7 is the third material, and the opposite surface of the joint surface is a non-plated surface that is not plated.

この実施例では、先の実施例と同様に、アルミニウム合金2と非合金化亜鉛めっき層7との接合界面に共晶溶融が生じて接合することとなり、この際、鉄と合金化されていない非合金化亜鉛(7)では、低温で確実に共晶反応が促進されるので、接合界面における金属間化合物の生成を抑制しながら接合を行うことができ、その結果、継手強度を向上させることができる。   In this embodiment, as in the previous embodiment, eutectic melting occurs at the bonding interface between the aluminum alloy 2 and the non-alloyed galvanized layer 7 and is not alloyed with iron. In the non-alloyed zinc (7), the eutectic reaction is surely promoted at a low temperature, so that the joining can be performed while suppressing the formation of intermetallic compounds at the joining interface, and as a result, the joint strength is improved. Can do.

また、亜鉛めっき鋼板6の接合面の反対面すなわち電極11が当接する面を非めっき面としたことにより、抵抗スポット溶接を行なったときに、電極11に対する亜鉛等の付着がなくなり、これにより電極の寿命のさらなる向上を図ることができる。   In addition, since the surface opposite to the joint surface of the galvanized steel sheet 6, that is, the surface with which the electrode 11 abuts is a non-plated surface, adhesion of zinc or the like to the electrode 11 is eliminated when resistance spot welding is performed. Further improvement of the service life can be achieved.

本発明の異種材料の接合方法における一実施例を示す側面説明図である。It is side explanatory drawing which shows one Example in the joining method of the dissimilar material of this invention. 図1に示す異種材料の接合過程における接合界面の状態変化を順次説明する各々断面図(a)〜(e)である。FIG. 2 is a cross-sectional view (a) to (e) for sequentially explaining a change in state of a bonding interface in a bonding process of different materials shown in FIG. 1. Al−Znの2元系状態図である。It is a binary system phase diagram of Al-Zn. 比較例の電極形状を説明する側面図(a)及び実施例の電極形状を説明する側面図(b)である。It is the side view (a) explaining the electrode shape of a comparative example, and the side view (b) explaining the electrode shape of an Example. 本発明の異種材料の接合方法における他の実施例を示す側面説明図である。It is side explanatory drawing which shows the other Example in the joining method of the dissimilar material of this invention. 本発明の異種材料の接合方法におけるさらに他の実施例を示す側面説明図である。It is side explanatory drawing which shows other Example in the joining method of the dissimilar material of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 亜鉛めっき鋼板(第1の材料)
2 アルミニウム合金(第2の材料)
3 亜鉛層(第3の材料)
6 亜鉛めっき鋼板(第1の材料)
7 非合金化亜鉛めっき層(第3の材料)
8 合金化亜鉛めっき層
9 亜鉛めっき鋼板(第1の材料)
11 電極:コーン電極
12 電極:ドーム電極
1 Galvanized steel sheet (first material)
2 Aluminum alloy (second material)
3 Zinc layer (third material)
6 Galvanized steel sheet (first material)
7 Non-alloyed galvanized layer (third material)
8 Alloyed galvanized layer 9 Galvanized steel sheet (first material)
11 Electrode: Cone electrode 12 Electrode: Dome electrode

Claims (9)

第1の材料と、この第1の材料とは種類の異なる第2の材料とを重ね合わせて抵抗スポット溶接により接合するに際し、第1の材料と第2の材料の間にこれらの二種類の材料とは異なり、上記第1及び第2の材料の一方の材料との間に共晶溶融を生じる第3の材料を介在させ、電極による加圧と通電によって上記一方の材料の酸化皮膜の一部を破壊して第3の材料と局部接触させ、該接触部を起点として一方の材料と第3の材料との間に生じた共晶溶融を拡大させて、接合界面の酸化皮膜を破壊し、接合界面から共晶溶融金属と共に酸化皮膜を排除して第1の材料と第2の材料とを接合することを特徴とする異種材料の接合方法。 When the first material and a second material of a different type from the first material are overlapped and joined by resistance spot welding, these two kinds of materials are interposed between the first material and the second material. Unlike material, the oxide film of one material above the interposed third material arising eutectic melting, energizing and pressurization by the electrode between one material of the first and second materials A portion of the material is destroyed and brought into local contact with the third material, and the eutectic melting generated between the one material and the third material is expanded from the contact portion as a starting point, thereby forming an oxide film at the bonding interface. A dissimilar material joining method characterized in that the first material and the second material are joined by breaking and excluding the oxide film together with the eutectic molten metal from the joining interface. 第1の材料及び第2の材料のうちの少なくとも一方の材料に被覆されている材料を第3の材料とすることを特徴とする請求項1に記載の異種材料の接合方法。   The method for joining different kinds of materials according to claim 1, wherein the material covered with at least one of the first material and the second material is the third material. 第3の材料が、第1の材料及び第2の材料のうちの少なくとも一方の材料にめっきされている材料であることを特徴とする請求項2に記載の異種材料の接合方法。   The method for joining different types of materials according to claim 2, wherein the third material is a material plated on at least one of the first material and the second material. 第1の材料及び第2の材料のうちの一方の材料を亜鉛めっき鋼板とし、この亜鉛めっき鋼板の亜鉛を第3の材料とすることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の異種材料の接合方法。
One of the first material and the second material is a galvanized steel sheet, and the zinc of the galvanized steel sheet is a third material. A method of joining different materials.
亜鉛めっき鋼板の亜鉛が、鉄と合金化されていない非合金化亜鉛であることを特徴とする請求項4に記載の異種材料の接合方法。   The method for joining different materials according to claim 4, wherein zinc of the galvanized steel sheet is non-alloyed zinc that is not alloyed with iron. 亜鉛めっき鋼板の接合面の反対面が、鉄と合金化された合金化亜鉛で形成してあることを特徴とする請求項4叉は5に記載の異種材料の接合方法。   6. The method for joining dissimilar materials according to claim 4 or 5, wherein a surface opposite to the joining surface of the galvanized steel sheet is formed of alloyed zinc alloyed with iron. 亜鉛めっき鋼板の接合面の反対面が、非めっき面であることを特徴とする請求項4叉は5に記載の異種材料の接合方法。   6. The method for joining dissimilar materials according to claim 4 or 5, wherein a surface opposite to the joining surface of the galvanized steel sheet is a non-plating surface. 第1の材料が鋼であると共に、第2の材料がアルミニウム合金であって、第3の材料がアルミニウム合金と低融点共晶を形成する材料であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の異種材料の接合方法。   The first material is steel, the second material is an aluminum alloy, and the third material is a material that forms a low-melting eutectic with the aluminum alloy. The joining method of the dissimilar material in any one. 一対の電極のうちの少なくとも一方の電極の先端部が曲面状を成している抵抗スポット溶接装置を用いて接合を行うことを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載の異種金属の接合方法。   The dissimilar metal according to any one of claims 1 to 8, wherein joining is performed using a resistance spot welding device in which a tip portion of at least one of the pair of electrodes forms a curved surface. Joining method.
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