JP5165339B2 - Dissimilar metal joined body and manufacturing method thereof - Google Patents
Dissimilar metal joined body and manufacturing method thereof Download PDFInfo
- Publication number
- JP5165339B2 JP5165339B2 JP2007279726A JP2007279726A JP5165339B2 JP 5165339 B2 JP5165339 B2 JP 5165339B2 JP 2007279726 A JP2007279726 A JP 2007279726A JP 2007279726 A JP2007279726 A JP 2007279726A JP 5165339 B2 JP5165339 B2 JP 5165339B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- joined body
- zinc
- alloy layer
- dissimilar metal
- aluminum
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
Description
本発明は、材質の異なる金属が接合された異種金属接合体及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a dissimilar metal joined body in which metals of different materials are joined and a method for manufacturing the same.
近年、多くの工業製品に対して、高性能、高付加価値化への要求が高まっている。例えば、環境保全や省エネルギーの観点から、自動車、鉄道車両などに使用される金属材料の減量化が促進されており、材料である鉄鋼の一部を軽量なアルミニウムで構成する策が講じられている。 In recent years, there is an increasing demand for high performance and high added value for many industrial products. For example, from the viewpoints of environmental protection and energy saving, reduction of metal materials used in automobiles, railway vehicles, etc. has been promoted, and measures have been taken to construct a part of steel, which is a material, of lightweight aluminum. .
ところが、鉄とアルミニウムのような異種金属の組み合わせにおいて、従来の溶融溶接法は両金属を溶融融合させるため、異種金属の界面でアルミニウムリッチなＡｌ−Ｆｅ系の金属間化合物が生成される。一般に金属間化合物は脆く十分な継手強度を得ることができない上、高温割れが発生しやすく成形加工が困難である。脆弱な金属間化合物が広範囲に形成されると、せん断強度及び剥離強度の強い接合部を得ることができない。 However, in a combination of dissimilar metals such as iron and aluminum, the conventional fusion welding method melts and fuses both metals, so that an aluminum-rich Al—Fe intermetallic compound is generated at the interface between the dissimilar metals. In general, intermetallic compounds are brittle and cannot provide sufficient joint strength, and are susceptible to hot cracking and difficult to form. When a brittle intermetallic compound is formed in a wide range, it is impossible to obtain a joint having high shear strength and peel strength.
このため、金属間化合物の生成を抑制させて接合強度を向上させる方法が幾つか提案されている。例えば特許文献１及び２に記載される異種材料の接合方法では、亜鉛めっき鋼板とアルミニウム板とを接合する際に、めっき層であるＺｎと、Ａｌの共晶溶融を生じさせ、アルミニウム合金の表面の酸化被膜を除去する。これにより両材料の新生面同士を接合させて、金属間化合物の生成を抑制すると共に、強固な接合状態を得る。また、共晶溶融を実現するための両材料へのエネルギー投与は、特許文献１ではレーザ溶接にて、特許文献２では抵抗スポット溶接にて、それぞれ行われる。 For this reason, several methods for suppressing the formation of intermetallic compounds and improving the bonding strength have been proposed. For example, in the joining method of dissimilar materials described in Patent Documents 1 and 2, when joining a galvanized steel sheet and an aluminum sheet, eutectic melting of Zn, which is a plating layer, and Al occurs, and the surface of the aluminum alloy Remove the oxide film. As a result, the new surfaces of both materials are bonded to each other to suppress the formation of intermetallic compounds and to obtain a strong bonded state. In addition, energy administration to both materials for realizing eutectic melting is performed by laser welding in Patent Document 1 and resistance spot welding in Patent Document 2, respectively.
また、特許文献３に記載されるレーザブレージング接合工法では、合金化溶融亜鉛めっき鋼板とアルミニウム系板材との接合に際して、まず先行するレーザ光で亜鉛めっき鋼板側の接合部位のめっき層を除去し、次いで別のレーザ光により、ろう材であるワイヤを溶融させる。そして、溶融されたワイヤでもって、合金化溶融亜鉛めっき鋼板とアルミニウム系板材を接合させる。 Moreover, in the laser brazing joining method described in Patent Document 3, when joining the alloyed hot-dip galvanized steel sheet and the aluminum-based sheet material, first, the plating layer at the joining site on the galvanized steel sheet side is removed with the preceding laser beam, Subsequently, the wire which is a brazing material is melted by another laser beam. Then, the alloyed hot-dip galvanized steel plate and the aluminum-based plate material are joined with the melted wire.
さらに、特許文献４に記載のレーザ溶接を用いた異材の接合方法では、鉄系被覆材とアルミニウム系被溶接材とを、２つの熱源でもって重ね合わせ接合する。具体的に、鋼板の上にアルミニウム系板を重ね合わせ、先行する第１レーザでもって下板の鋼板の亜鉛系被覆層のみを溶融する。続いて後行の第２レーザにより、上板のアルミニウム系板を上方から溶融させる。そして、双方の溶融部を親和させて溶接接合継手を得る。
上記の方法は、金属材質を溶融させるためのエネルギー投与の方法において多少の相違はあるものの、いずれもその目的は共通している。すなわち脆弱な金属間化合物の生成を抑制させることを主題とし、これにより接合継手の強度を高めようとするものである。しかしながら、金属間化合物を全く生成させずに異種金属を接合することは著しく困難である。なぜなら、金属間化合物の生成量は金属の溶融量に依存しており、このため金属の溶融量を精密に調節することが重要となるが、この調節作業は極めて困難であるためである。例えば特許文献１ないし３のように、金属材のめっき層のみを除去させて、金属間化合物を薄く抑制させるには、入熱量のコントロールが必須となり、実現が難しい。さらに特許文献４では、両金属材における溶融部の相乗効果により亜鉛系被覆層が広範囲に溶融することで、溶融した亜鉛が両金属の接合におけるろう材の役割を果たしていると推測されるが、具体的な溶融部の寄与については記載がなく不明である。いずれにしろ、双方の部材に対応する精密な金属材の溶融量の調節が難しく、したがって金属間化合物の生成を制御することは難しい。 Although the above-described methods have some differences in the method of energy administration for melting the metal material, the purposes are the same. That is, it is intended to suppress the formation of fragile intermetallic compounds, thereby increasing the strength of the joint joint. However, it is extremely difficult to join dissimilar metals without generating any intermetallic compound. This is because the amount of intermetallic compound produced depends on the melting amount of the metal, and therefore it is important to precisely adjust the melting amount of the metal, but this adjustment operation is extremely difficult. For example, as in Patent Documents 1 to 3, in order to remove only the metal plating layer and suppress the intermetallic compound thinly, it is essential to control the amount of heat input, which is difficult to realize. Furthermore, in Patent Document 4, it is presumed that the zinc-based coating layer melts in a wide range due to the synergistic effect of the melting part in both metal materials, so that the molten zinc plays the role of a brazing material in the joining of both metals. There is no description about the specific contribution of the fusion zone and it is unknown. In any case, it is difficult to precisely adjust the melting amount of the metal material corresponding to both members, and therefore it is difficult to control the formation of intermetallic compounds.
そこで、本発明者らは鋭意検討した結果、金属間化合物を存在させながらも、異種の金属接合体を特異な結合状態で構成することにより、せん断強度及び剥離強度の強い接合部が得られるという新規な知見を見出した。すなわち、金属間化合物を排除しようとする従来の発想とは逆に、金属間化合物を積極的に利用することで高い接合継手を実現したものである。 Therefore, as a result of intensive studies, the present inventors can obtain a bonded portion having a high shear strength and a high peel strength by configuring a dissimilar metal bonded body in a specific bonded state while the intermetallic compound is present. I found new findings. That is, contrary to the conventional idea of eliminating the intermetallic compound, a high joint joint is realized by actively using the intermetallic compound.
このように本発明の主な目的は、金属間化合物を有しつつ、せん断強度及び剥離強度の高い接合部を備える異種金属の接合体及びその製造方法を提供することにある。 Thus, the main object of the present invention is to provide a joined body of dissimilar metals having a joint having high shear strength and peel strength while having an intermetallic compound, and a method for producing the same.
上記の目的を達成するために、本発明の第１の異種金属接合体は、アルミニウム系金属材２０と、少なくとも表面の一部を亜鉛で被覆する鉄系金属材１０と、を接合した異種金属接合体であって、前記鉄系金属材１０と前記アルミニウム系金属材２０との界面には、亜鉛がアルミニウムに固溶してなる合金層４０が介在されており、さらに前記合金層４０には、亜鉛が析出されており、なおかつ合金層４０には、鉄、アルミニウムおよび亜鉛からなる群より選択される２種以上の金属元素からなる金属間化合物２３が分散されて析出されている。 In order to achieve the above object, a first dissimilar metal joined body of the present invention is a dissimilar metal obtained by joining an aluminum-based metal material 20 and an iron-based metal material 10 covering at least a part of the surface with zinc. In the joined body, an alloy layer 40 in which zinc is dissolved in aluminum is interposed at an interface between the iron-based metal material 10 and the aluminum-based metal material 20, and the alloy layer 40 further includes In addition, zinc is deposited, and in the alloy layer 40, an intermetallic compound 23 composed of two or more metal elements selected from the group consisting of iron, aluminum, and zinc is dispersed and deposited.
さらに、異種金属接合体は、前記金属間化合物２３の組成式が、ＦｅxＺｎy、ＦｅxＡｌyまたはＦｅxＡｌyＺｎzの少なくとも一で示される。ただし、１≦ｘ≦１１、１≦ｙ≦４０、０．４≦ｚ≦１０である。 Further, dissimilar metal joint body, the composition formula of the intermetallic compound 23, Fe x Zn y, represented by Fe x Al y or Fe x Al y Zn z of at least one. However, 1 ≦ x ≦ 11, 1 ≦ y ≦ 40, and 0.4 ≦ z ≦ 10.
さらにまた、異種金属接合体はさらに、前記鉄系金属材１０と前記合金層４０との間には、鉄と亜鉛からなる化合物層３０が介在されている。 Furthermore , in the dissimilar metal joined body, a compound layer 30 made of iron and zinc is interposed between the iron-based metal material 10 and the alloy layer 40.
さらにまた、異種金属接合体は、前記合金層４０の総膜厚を１μｍ以上とできる。 Furthermore , in the dissimilar metal joined body, the total film thickness of the alloy layer 40 can be 1 μm or more.
さらにまた、異種金属接合体は、前記析出亜鉛の平均粒径を５０ｎｍ以上８０ｎｍ以下、前記金属間化合物２３の平均粒径を１０ｎｍ以上２００ｎｍ以下とできる。 Furthermore , in the dissimilar metal joined body, the average particle diameter of the deposited zinc can be 50 nm or more and 80 nm or less, and the average particle diameter of the intermetallic compound 23 can be 10 nm or more and 200 nm or less.
さらにまた、異種金属接合体は、前記合金層４０内に含有される亜鉛の組成を１％以上とできる。 Furthermore , in the dissimilar metal joined body, the composition of zinc contained in the alloy layer 40 can be 1% or more.
さらにまた、異種金属接合体は、前記合金層４０内に含有される前記金属間化合物２３の組成を１％以上とできる。 Furthermore , in the dissimilar metal joined body, the composition of the intermetallic compound 23 contained in the alloy layer 40 can be 1% or more.
さらにまた、異種金属接合体の製造方法は、材質の異なる複数の金属材質をレーザ照射によって接合させる異種金属接合体の製造方法であって、アルミニウム系金属材２０と、少なくとも表面の一部に亜鉛を含有する鉄系金属材１０と、の合わせ目にレーザ光を照射して、前記鉄系金属材１０の表面に含有された亜鉛と、前記アルミニウム系金属材２０の表面に含有されたアルミニウムとを溶出させる第１の工程と、前記レーザ光の照射面同士が接触する方向へローラで加圧し、鉄系金属材１０とアルミニウム系金属材２０との界面に、亜鉛をアルミニウムに固溶させた合金層４０を形成させる第２の工程と、を含み、
前記第２の工程において、亜鉛、アルミニウム、鉄からなる群より選択される２種以上の金属元素からなる金属間化合物２３が、前記合金層４０内に分散して析出される前記第２の工程において、亜鉛、アルミニウムを含む２種以上の金属元素からなる金属間化合物２３を、前記合金層４０内に分散して析出させることができる。
Furthermore , the method for producing a dissimilar metal joined body is a method for producing a dissimilar metal joined body in which a plurality of metal materials of different materials are joined by laser irradiation, and is composed of an aluminum-based metal material 20 and at least a part of the surface of zinc. And an iron contained in the surface of the aluminum-based metal material 20 by irradiating a laser beam on the joint of the iron-based metal material 10 containing zinc, and the zinc contained in the surface of the iron-based metal material 10; In the first step of elution, the pressure is applied by a roller in the direction in which the laser light irradiation surfaces come into contact with each other, and zinc is dissolved in aluminum at the interface between the iron-based metal material 10 and the aluminum-based metal material 20. A second step of forming the alloy layer 40,
In the second step, the second step in which the intermetallic compound 23 composed of two or more metal elements selected from the group consisting of zinc, aluminum , and iron is dispersed and precipitated in the alloy layer 40. , The intermetallic compound 23 composed of two or more metal elements including zinc and aluminum can be dispersed and precipitated in the alloy layer 40.
さらにまた、異種金属接合体の製造方法は、前記第２の工程でローラによる加圧後に、加圧した界面を急冷することができる。 Furthermore , in the method for producing a dissimilar metal joined body, the pressurized interface can be rapidly cooled after the pressing by the roller in the second step.
さらにまた、異種金属接合体の製造方法は、前記第２の工程において、前記合金層４０の総膜厚が１μｍ以上に形成できるローラの加圧力でもって、加圧することができる。 Furthermore , in the method for manufacturing the dissimilar metal joined body, in the second step, the alloy layer 40 can be pressed with a pressing force of a roller that can form a total film thickness of 1 μm or more.
さらにまた、異種金属接合体の製造方法は、前記第２の工程において、ローラの加圧力を１６３Ｎ／ｍｍ以上とできる。 Furthermore , in the method of manufacturing the dissimilar metal joined body, in the second step, the pressing force of the roller can be 163 N / mm or more.
本発明では、レーザ照射とローラ圧接の組合せにより、接合対象とする金属材への急熱急冷効果を得ることができ、この急熱急冷効果でもって高い継手強度を有する異種金属接合体とできる。すなわち、レーザ光により照射された領域は急熱され、この領域をローラでもって加圧することにより、瞬時に熱の拡散領域を増大させて急冷効果を得る。これによりＡｌ−Ｚｎ系の固溶体である合金層が形成され、またはこれに加えてＺｎ、Ｆｅ、Ａｌからなる群から選択される単一の原子、あるいは２種以上からなる金属間化合物を合金層内に分散させて析出させることができる。さらに、この分散粒子のサイズを小さくし、かつ分散間隔を細かくできるため、合金層の固溶強化、析出強化および分散強化による硬化を一層高められる。 In the present invention, the combination of laser irradiation and roller pressure welding can provide a rapid heating and quenching effect on the metal material to be joined, and this rapid heating and quenching effect can provide a dissimilar metal joined body having high joint strength. That is, the region irradiated with the laser light is rapidly heated, and the region is instantaneously increased by pressurizing the region with a roller to obtain a rapid cooling effect. Thereby, an alloy layer which is an Al—Zn-based solid solution is formed, or in addition to this, a single atom selected from the group consisting of Zn, Fe and Al, or an intermetallic compound consisting of two or more kinds is alloyed. It can be dispersed and precipitated inside. Furthermore, since the size of the dispersed particles can be reduced and the dispersion interval can be made finer, hardening by solid solution strengthening, precipitation strengthening and dispersion strengthening of the alloy layer can be further enhanced.
第１、５、９、１１、１２発明によれば、固溶体でもって異種金属接合体の内部に存在する転位を変位し難くできる。すなわち、固溶体が転位の運動を阻害することで高強度な継手とでき、相対的に異種金属接合体を硬化できる。 According to the first, fifth, ninth, eleventh and twelfth inventions, dislocations existing inside the dissimilar metal joined body can be made difficult to displace with the solid solution. That is, since the solid solution inhibits the movement of dislocation, a high-strength joint can be obtained, and the dissimilar metal joined body can be relatively cured.
第２、３、６、７、８、１０発明によれば、固溶体内に析出物が分散されることにより、固溶体による素地の転位運動の障害が一層強くなり、すなわち接合体は高い降伏強さを示す。 According to the second, third, sixth, seventh, eighth, and tenth inventions, the precipitates are dispersed in the solid solution, so that the obstacle of the dislocation movement of the substrate by the solid solution becomes stronger, that is, the bonded body has a high yield strength. Indicates.
第４発明によれば、鉄と亜鉛からなる合金層によって、鉄系金属材の鉄原子がアルミニウム系板側に移動するのを抑制し、いわば合金層が堰止層の役割を果たす。これにより、高い継手強度とできる。 According to the fourth aspect of the invention, the alloy layer made of iron and zinc suppresses the movement of iron atoms of the iron-based metal material toward the aluminum-based plate, and the alloy layer serves as a blocking layer. Thereby, high joint strength can be achieved.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施の形態は、本発明の技術思想を具体化するための、異種金属接合体及びその製造方法を例示するものであって、本発明は、異種金属接合体及びその製造方法を以下のものに特定しない。さらに、本明細書は、特許請求の範囲を理解しやすいように、実施例に示される部材に対応する番号を、「特許請求の範囲」、及び「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付記している。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。特に実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。さらに、本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。また、一部の実施例、実施形態において説明された内容は、他の実施例、実施形態等に利用可能なものもある。
また、本発明において金属の界面とは、接合対象の金属材同士の接触点、接触線、接触面のみならず、その近傍も含む意味で使用する。加えて、「ローラの加圧力」とは、ローラ加重をローラで接合させようとする接合材の幅で割ったものをいう。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the embodiment described below exemplifies a dissimilar metal joined body and a manufacturing method thereof for embodying the technical idea of the present invention, and the present invention is a dissimilar metal joined body and a manufacturing method thereof. Is not specified as below. Further, in this specification, in order to facilitate understanding of the scope of claims, numbers corresponding to the members shown in the embodiments are indicated in the “claims” and “means for solving problems” sections. It is appended to the members shown. However, the members shown in the claims are not limited to the members in the embodiments. In particular, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the component parts described in the embodiments are not intended to limit the scope of the present invention unless otherwise specified, and are merely explanations. It's just an example. Note that the size, positional relationship, and the like of the members shown in each drawing may be exaggerated for clarity of explanation. Furthermore, in the following description, the same name and symbol indicate the same or the same members, and detailed description thereof will be omitted as appropriate. Furthermore, each element constituting the present invention may be configured such that a plurality of elements are constituted by the same member and the plurality of elements are shared by one member, and conversely, the function of one member is constituted by a plurality of members. It can also be realized by sharing. In addition, the contents described in some examples and embodiments may be used in other examples and embodiments.
Further, in the present invention, the metal interface is used in the sense of including not only contact points, contact lines, and contact surfaces of metal materials to be joined, but also the vicinity thereof. In addition, “roller pressure” refers to the roller load divided by the width of the joining material to be joined by the roller.
（実施の形態）
図１は、異種金属接合体１の製造方法を示す説明図である。図１の異種金属接合体１は、材質の異なる２種の金属材を急熱及び急冷して接合したものである。異種金属接合体１は、少なくとも表面の一部を亜鉛で被覆する鉄系金属材１０と、アルミニウム系金属材２０とから構成され、主に以下のような手順を経て接合される。すなわち、鉄系金属材１０として亜鉛めっき鋼板を使用し、これとアルミニウム系金属材２０であるアルミニウム板とを重ね合わせて接合面を共有できるよう、双方の金属材を位置合わせする。さらに、この２つの金属板の合わせ目にレーザ光２を照射し、亜鉛めっき鋼板１０及びアルミニウム板２０の表面をほぼ同時に溶融させる。そして、亜鉛めっき鋼板１０及びアルミニウム板２０における、レーザ光２の照射面同士が接触する方向に、ローラ３でもって加圧する。この結果、継手強度の高い異種金属接合体１が得られる。以下に各部材について説明する。
(Embodiment)
FIG. 1 is an explanatory view showing a method of manufacturing a dissimilar metal joined body 1. The dissimilar metal joined body 1 in FIG. 1 is obtained by joining two kinds of metal materials having different materials by rapid heating and rapid cooling. The dissimilar metal joined body 1 is composed of an iron-based metal material 10 that covers at least a part of its surface with zinc and an aluminum-based metal material 20, and is joined mainly through the following procedure. That is, a galvanized steel plate is used as the iron-based metal material 10, and both the metal materials are aligned so that this and the aluminum plate that is the aluminum-based metal material 20 can be overlapped to share the joint surface. Furthermore, the laser beam 2 is irradiated to the joint of the two metal plates to melt the surfaces of the galvanized steel plate 10 and the aluminum plate 20 almost simultaneously. And it pressurizes with the roller 3 in the direction which the irradiation surfaces of the laser beam 2 in the galvanized steel plate 10 and the aluminum plate 20 contact. As a result, the dissimilar metal joined body 1 having high joint strength is obtained. Each member will be described below.
（亜鉛めっき鋼板）
被接合部材である鉄系金属材１０として、鋼材を使用する。また、この鋼材に溶融亜鉛めっきを施したもの、あるいは溶融亜鉛めっき鋼板を加工することでＦｅ−Ｚｎ合金を形成したもの、鋼材に亜鉛膜を被覆したもの等、少なくとも鋼材の表面に亜鉛を含有するものを利用する。また、鋼材における亜鉛の含有領域は、少なくともアルミニウム系金属材２０との接合領域をカバーしていればよく、鋼材の全表面に形成されていなくてもよい。亜鉛めっき鋼板を利用することで、ろう材などを使用することなく亜鉛を供給できる。
(Galvanized steel sheet)
A steel material is used as the ferrous metal material 10 which is a member to be joined. In addition, this steel material is galvanized, or a galvanized steel sheet is processed to form an Fe-Zn alloy, or the steel material is coated with a zinc film. At least the surface of the steel material contains zinc. Use what you want. Moreover, the zinc containing area | region in steel materials should just cover the joining area | region with the aluminum-type metal material 20, and does not need to be formed in the whole surface of steel materials. By using a galvanized steel sheet, zinc can be supplied without using a brazing material.
（アルミニウム系板）
一方、他の被接合部材であるアルミニウム系金属材２０は、その種類を特に限定せず、汎用のアルミニウム板材、鍛造材、鋳材などが適宜選択される。
(Aluminum board)
On the other hand, the type of the aluminum-based metal material 20 that is another member to be joined is not particularly limited, and a general-purpose aluminum plate material, forging material, casting material, or the like is appropriately selected.
（合金層と金属間化合物）
図２は、上記の方法で得られた異種金属接合体１の断面図であって、鉄系金属材１０とアルミニウム系金属材２０との接合付近における模式図である。レーザ光でもって急熱された双方の金属材１０、２０は、その表面がほぼ同時に溶融する。そしてレーザ光の照射面同士が接面する方向へ、ローラでもって密着圧力以上のローラの加圧力を加えると同時に接合領域を急冷することにより、溶融した亜鉛めっき鋼板１０の亜鉛が、アルミニウム板２０のアルミニウムに固溶してＡｌ−Ｚｎ系の合金層４０を形成する。そして、この合金層を介して双方の金属材１０、２０が強固に接合されて異種金属接合体１を得る。
(Alloy layer and intermetallic compound)
FIG. 2 is a cross-sectional view of the dissimilar metal joined body 1 obtained by the above method, and is a schematic view in the vicinity of joining of the iron-based metal material 10 and the aluminum-based metal material 20. The surfaces of both of the metal materials 10 and 20 rapidly heated by the laser beam melt almost simultaneously. Then, in the direction in which the irradiated surfaces of the laser beams are in contact with each other, the pressure of the roller that is equal to or greater than the contact pressure is applied with a roller, and at the same time the bonding region is rapidly cooled, so The Al—Zn-based alloy layer 40 is formed by dissolving in aluminum. And both the metal materials 10 and 20 are firmly joined through this alloy layer, and the dissimilar metal joined body 1 is obtained.
合金層４０は、亜鉛がアルミニウムに固溶してなる固溶体である。合金層４０には、析出された亜鉛を含有する他、鉄、アルミニウム、亜鉛からなる群の内、少なくとも２種の原子からなる金属間化合物２３が分散されて析出している。この金属間化合物２３は、金属元素と金属元素との間に形成される化合物であり、金属的な性質を示す固体結晶である。金属間化合物２３の組成式は、例えばＦｅxＺｎy、ＦｅxＡｌyまたはＦｅxＡｌyＺｎz（ただし、１≦ｘ≦４、１≦ｙ≦１３、０．４≦ｚ≦１０）と示され、具体的にはＦｅ2Ａｌ5Ｚｎ0.4、Ｆｅ4Ａｌl3、ＦｅＡｌ、Ｆｅ2Ａｌ5等が挙げられる。ただし、金属間化合物は、合金の構成要素(相)の一つとして金属材料の組織の中（Ａｌ−Ｚｎの合金層内）に出現する固相であるので、単純な原子価の考え方が適用できない結晶も数多く含まれており、その組成の範囲は上記の範囲に限定されない。 The alloy layer 40 is a solid solution formed by dissolving zinc in aluminum. In addition to containing the precipitated zinc, the alloy layer 40 has an intermetallic compound 23 made of at least two atoms out of the group consisting of iron, aluminum, and zinc dispersed and precipitated. The intermetallic compound 23 is a compound formed between a metal element and a solid crystal exhibiting metallic properties. Compositional formula of the intermetallic compound 23, for example, Fe x Zn y, Fe x Al y or Fe x Al y Zn z (however, 1 ≦ x ≦ 4,1 ≦ y ≦ 13,0.4 ≦ z ≦ 10) and Specifically, Fe 2 Al 5 Zn 0.4 , Fe 4 Al l3 , FeAl, Fe 2 Al 5 and the like can be mentioned. However, since the intermetallic compound is a solid phase that appears in the structure of the metal material (in the Al-Zn alloy layer) as one of the constituent elements (phases) of the alloy, a simple concept of valence applies. Many crystals that cannot be produced are included, and the range of the composition is not limited to the above range.
また図２に示すように、合金層４０において、亜鉛及び金属間化合物２３は細かく分散されてほぼ均等に存在することが好ましい。すなわち、アルミニウムと亜鉛から構成される比較的柔軟な合金層４０が、双方の金属材の接着層としての役目を担い、さらにこの合金層内に固い金属間化合物２３が細かい微粒子となって分散し、かつ好ましくは高密度に一様に介入することで、合金層４０が硬化されて、ひいては継手強度の高い接合体を得られる。 In addition, as shown in FIG. 2, in the alloy layer 40, it is preferable that the zinc and the intermetallic compound 23 are finely dispersed and exist almost uniformly. That is, a relatively flexible alloy layer 40 composed of aluminum and zinc serves as an adhesive layer for both metal materials, and the hard intermetallic compound 23 is dispersed as fine fine particles in the alloy layer. And preferably, by intervening uniformly at a high density, the alloy layer 40 is hardened, and as a result, a joined body with high joint strength can be obtained.
ところで、金属の変形は、金属内の原子の乱れによって生じる。すなわち転位の動きが金属の変形に寄与する。したがって、いわゆる固い金属の接合体を得るためには、金属の塑性変形を抑止して、転位の運動を抑止することが必須となる。図２の例では、合金層４０内に亜鉛及び金属間化合物２３が存在することによって、結晶素地である合金層４０が硬化する。これが転位運動の障害となって、転位の運動を起こすには非常に大きな応力を加えなければならず、接合体は高い降伏強さを示す。析出亜鉛及び金属間化合物２３の分散粒子は、粒子間の間隔が小さく密である程、分散強化によって強度が一層向上するので好ましい。また、分散粒子は転位の発生源として働き、これにより素地である合金層４０そのものが硬化を起こす。このように、アルミニウムと亜鉛の固溶体中に、これらの金属間化合物を分散させることで、分散硬化により接合部分の強度を向上させることができる。 By the way, deformation of a metal is caused by disorder of atoms in the metal. That is, dislocation movement contributes to metal deformation. Therefore, in order to obtain a so-called hard metal joined body, it is essential to suppress the plastic deformation of the metal and the movement of dislocation. In the example of FIG. 2, the presence of zinc and the intermetallic compound 23 in the alloy layer 40 hardens the alloy layer 40 that is a crystal base. This becomes an obstacle to the dislocation movement, and a very large stress must be applied to cause the dislocation movement, and the bonded body exhibits a high yield strength. In the dispersed particles of the precipitated zinc and the intermetallic compound 23, it is preferable that the distance between the particles is small and dense, because the strength is further improved by dispersion strengthening. Further, the dispersed particles act as a source of dislocation, and thereby the base alloy layer 40 itself is cured. Thus, by dispersing these intermetallic compounds in a solid solution of aluminum and zinc, the strength of the joint portion can be improved by dispersion hardening.
実施の形態における合金層４０の総膜厚は１μｍ以上であることが好ましい。また、合金層４０に析出される亜鉛の平均粒径が５０ｎｍ以上８０ｎｍ以下であり、金属間化合物２３の平均粒径が１０ｎｍ以上２００ｎｍ以下であることが好ましい。さらに、合金層４０内に析出される亜鉛、金属間化合物の割合は、以下の範囲であることが好ましい。すなわち、合金層４０内に含有される亜鉛の組成が１％以上であり、または／かつ、合金層４０内に含有される金属間化合物２３の組成が１％以上であることが好適である。上記の範囲であれば、下地の合金層４０に対して、亜鉛または／かつ金属間化合物２３の分散状態が良好であり、すなわち、合金層４０と析出物との割合が、高い継手強度を維持できる程度であって、かつ析出物が高密度に合金層内に充填されていて好適である。 The total film thickness of the alloy layer 40 in the embodiment is preferably 1 μm or more. Moreover, it is preferable that the average particle diameter of zinc deposited on the alloy layer 40 is 50 nm or more and 80 nm or less, and the average particle diameter of the intermetallic compound 23 is 10 nm or more and 200 nm or less. Further, the ratio of zinc and intermetallic compound precipitated in the alloy layer 40 is preferably in the following range. That is, it is preferable that the composition of zinc contained in the alloy layer 40 is 1% or more and / or the composition of the intermetallic compound 23 contained in the alloy layer 40 is 1% or more. If it is said range, the dispersion state of zinc or / and the intermetallic compound 23 is favorable with respect to the base alloy layer 40, that is, the ratio of the alloy layer 40 and the precipitate maintains high joint strength. It is preferable that the precipitate is filled in the alloy layer with high density.
一方、従来の接合界面近傍では、大きく成長した金属間化合物が単層あるいは数層にわたって介在しているのみであって、結晶素地である合金層４０は介在していない。したがって、金属間化合物が合金層４０内に含有されることもなく、そもそも合金層４０内が存在しないため、金属間化合物が分散されて配置されることもない。すなわち金属間化合物が金属材の接合界面に直に介在していた。上述したように金属間化合物は、それ自体は固いが外部からの応力によって組織が容易に破断されて脆い。これは、格子欠陥の一種であり、結晶内のずれに起因して線状につながっておきている一連の原子の変位が生じるためである。特に、従来のように金属間化合物が大きく成長し、層を形成する状態では、結晶のすべりによる変形が容易に起きて脆くなり、その強度は著しく低減されてしまう。したがって相対的に脆弱な継手層となっていた。具体的には、異種金属間の接合において接合界面に生成する金属間化合物が１μｍを超えると、継手強度が低下するといわれており、このため従来は、金属間化合物の生成を極力抑制することに注力されていた。 On the other hand, in the vicinity of the conventional bonding interface, the intermetallic compound that has grown greatly is only present over a single layer or several layers, and the alloy layer 40 that is a crystal base is not interposed. Therefore, the intermetallic compound is not contained in the alloy layer 40, and since the interior of the alloy layer 40 does not exist in the first place, the intermetallic compound is not dispersed and arranged. That is, the intermetallic compound was directly present at the joining interface of the metal material. As described above, the intermetallic compound is hard per se, but the structure is easily broken by external stress and is brittle. This is a kind of lattice defect because a series of atomic displacements that are linearly connected due to a shift in the crystal occurs. In particular, in the state where an intermetallic compound grows large and forms a layer as in the conventional case, deformation due to crystal slipping easily occurs and becomes brittle, and its strength is significantly reduced. Therefore, it was a relatively fragile joint layer. Specifically, it is said that when the intermetallic compound produced at the joining interface in the joining between different metals exceeds 1 μm, the joint strength is reduced. For this reason, conventionally, the production of intermetallic compounds has been suppressed as much as possible. It was focused.
これに対し、本発明では逆に金属間化合物を積極的に利用して継手強度を向上させることに成功したものである。具体的に、実施の形態における合金層４０および合金層４０内の構成は、以下のようにして形成される。レーザ光の急熱により金属材の表面が溶融し、この溶融領域同士を重ね合わせる方向にローラでもって圧着させる。この際、ローラは、レーザ光の照射面同士を密着圧力以上のローラの加圧力でもって加圧する。これにより、まず急熱作用により溶融した亜鉛がアルミニウムに固溶して、Ａｌ−Ｚｎ系の固溶体からなる合金層４０を形成する。そして、ローラの加圧力によって接触領域が拡大し、この結果、金属側の熱をローラ側や接合近傍の周辺等へと瞬時に拡散させて接合域を急速に冷却させる。合金層４０の急冷に伴い、温度が下降するにしたがって、Ａｌの亜鉛に対する固溶の許容範囲を超えた亜鉛が、合金層４０内に析出される。ほぼ同時に、加熱により溶融した鉄、アルミニウム、亜鉛からなる群より選択される、少なくとも２種から構成される金属間化合物２３が、急冷により合金層４０内に分散されて析出される。 On the other hand, in the present invention, conversely, the intermetallic compound is actively used to improve the joint strength. Specifically, the configuration of the alloy layer 40 and the alloy layer 40 in the embodiment is formed as follows. The surface of the metal material is melted by the rapid heating of the laser beam, and the melted regions are pressure-bonded with a roller in a direction in which they are overlapped. At this time, the rollers pressurize the laser light irradiation surfaces with the pressing force of the roller equal to or higher than the contact pressure. Thereby, first, the zinc melted by the rapid heating action is solid-dissolved in aluminum to form an alloy layer 40 made of an Al—Zn-based solid solution. Then, the contact area is expanded by the pressure applied by the roller, and as a result, the heat on the metal side is instantaneously diffused to the roller side, the vicinity of the joint, and the like, thereby rapidly cooling the joint area. As the temperature of the alloy layer 40 is rapidly cooled, zinc exceeding the allowable range of solid solution of Al with respect to zinc is precipitated in the alloy layer 40. Almost simultaneously, at least two intermetallic compounds 23 selected from the group consisting of iron, aluminum, and zinc melted by heating are dispersed and precipitated in the alloy layer 40 by rapid cooling.
図３に、アルミニウムと亜鉛の２元系状態図を示すグラフを示す。グラフ中の斜線領域はアルミニウムの亜鉛に対する固溶限の領域を示す。このグラフより、常温において亜鉛はアルミニウムにほとんど固溶しないことが判る。一方、温度が高い範囲では、アルミニウムの中に亜鉛が固溶される。したがって、図２に示すように、アルミニウムと亜鉛の固溶体を構成している異種金属接合体１では、いったん高温でもって接合されて、この温度域でアルミニウムに亜鉛が固溶されて固溶体を構成し、その後の急冷により亜鉛が再結晶化されて合金層内に析出されると考えられる。 FIG. 3 shows a graph showing a binary phase diagram of aluminum and zinc. A hatched area in the graph indicates a solid solubility limit area of aluminum with respect to zinc. From this graph, it can be seen that zinc is hardly dissolved in aluminum at room temperature. On the other hand, in the range where the temperature is high, zinc is dissolved in aluminum. Therefore, as shown in FIG. 2, in the dissimilar metal joined body 1 constituting a solid solution of aluminum and zinc, the joint is once performed at a high temperature, and zinc is dissolved in aluminum at this temperature range to form a solid solution. Then, it is considered that zinc is recrystallized and precipitated in the alloy layer by the subsequent rapid cooling.
また、Ａｌ−Ｚｎ系の合金層４０内に、上記に示した組成の金属間化合物２３が析出される要因は、以下のように説明される。鉄とアルミニウムの親和性が高く、そのため亜鉛と鉄との結合が少し遅れる。したがって、残存した亜鉛はアルミニウムと固溶体を作る。その後の冷却により亜鉛が純亜鉛として合金層内に析出したと考えられる。 Further, the reason why the intermetallic compound 23 having the composition shown above is precipitated in the Al—Zn alloy layer 40 will be described as follows. The affinity between iron and aluminum is high, so the bond between zinc and iron is slightly delayed. Therefore, the remaining zinc forms a solid solution with aluminum. It is considered that zinc was deposited in the alloy layer as pure zinc by subsequent cooling.
上記に示した金属間化合物および合金層の組成を考慮すると、亜鉛めっき鋼板１０がレーザ光でもって溶融される際の亜鉛の供給は、亜鉛めっき層の一部からでもよく、または亜鉛めっき層全てからでも構わない。亜鉛めっき鋼板に被覆されるめっき層は、耐食性向上等のため単層に限られず複数層で構成されることがある。図２の例では、亜鉛めっき層の一部を溶融させ、鉄側の亜鉛めっき層の一部であるＦｅ3Ｚｎ10を残存させている。このように、亜鉛めっき鋼板１０と合金層４０との間に、鉄と亜鉛からなる化合物層３０を介在させている。この化合物層３０は、鉄原子が合金層４０側へ溶出するのを防ぐ堰止層の役割を果たし、Ａｌリッチな金属間化合物層が生成するのを抑制し、強度が低下するのを抑止できる。ただ、亜鉛めっき層全てを溶融した場合で、すなわち化合物層を残さない場合でも、圧接後に急冷させることで鉄原子の移動を抑制できる。このようにして、合金層４０内に析出される結晶の分散効果を高め高強度な接合体とできる。以下にレーザとローラについて説明する。 In consideration of the composition of the intermetallic compound and the alloy layer shown above, the supply of zinc when the galvanized steel sheet 10 is melted with laser light may be from a part of the galvanized layer or all of the galvanized layer. It doesn't matter. The plating layer coated on the galvanized steel sheet is not limited to a single layer for the purpose of improving corrosion resistance, and may be composed of a plurality of layers. In the example of FIG. 2, a part of the galvanized layer is melted to leave Fe 3 Zn 10 which is a part of the galvanized layer on the iron side. Thus, the compound layer 30 made of iron and zinc is interposed between the galvanized steel sheet 10 and the alloy layer 40. This compound layer 30 serves as a blocking layer that prevents iron atoms from eluting to the alloy layer 40 side, and suppresses the formation of an Al-rich intermetallic compound layer and suppresses a decrease in strength. . However, even when all the galvanized layers are melted, that is, when no compound layer is left, the movement of iron atoms can be suppressed by quenching after pressure welding. In this way, the dispersion effect of crystals precipitated in the alloy layer 40 can be enhanced and a high strength bonded body can be obtained. The laser and roller will be described below.
（レーザ）
レーザ光２は電子ビームと同程度のエネルギー密度を有し、これを集光して材料に照射すると溶接又は切断を行うことができる。また、触媒として気体、液体、固体を用いるレーザ等各種存在するが、実施の形態では、固体レーザ媒質として希土類をドープしたＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット） レーザを使用した。ただ、この例に限られず他の固体レーザ媒質として、ＬｉＳｒＦ、ＬｉＣａＦ、ＹＬＦ、ＮＡＢ、ＫＮＰ、ＬＮＰ、ＮＹＡＢ、ＮＰＰ、ＧＧＧ等も用いることもできる。また、レーザ媒質としてバルクに代わってファイバーを発振器として利用した、いわゆるファイバーレーザにも適用可能である。さらに、固体レーザ媒質を使用せず、言い換えるとレーザ光を発振させる共振器を構成せず、波長変換のみを行う波長変換素子を使用することもできる。この場合は、半導体レーザの出力光に対して波長変換を行う。波長変換素子としては、例えばＫＴＰ（ＫＴｉＰＯ4）、有機非線形光学材料や他の無機非線形光学材料、例えばＫＮ（ＫＮｂＯ3）、ＫＡＰ（ＫＡｓＰＯ4）、ＢＢＯ、ＬＢＯや、バルク型の分極反転素子（ＬｉＮｂＯ3（Periodically Polled Lithium Niobate：ＰＰＬＮ）、ＬｉＴａＯ3等）が利用できる。また、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｓｍ、Ｎｄ等の希土類をドープしたフッ化物ファイバを用いたアップコンバージョンによるレーザの励起光源用半導体レーザを用いることもできる。このように、本実施の形態においてはレーザ発生源として様々なタイプを適宜利用できる。さらにまた、レーザ発振部は固体レーザに限られず、ＣＯ2やヘリウム−ネオン、アルゴン、窒素等の気体を媒質として用いる気体レーザを利用することもできる。
(laser)
The laser beam 2 has an energy density comparable to that of an electron beam. When the laser beam 2 is condensed and irradiated onto the material, welding or cutting can be performed. There are various types of lasers using gas, liquid, and solid as a catalyst. In the embodiment, a rare earth-doped YAG (yttrium, aluminum, garnet) laser is used as a solid laser medium. However, the present invention is not limited to this example, and LiSrF, LiCaF, YLF, NAB, KNP, LNP, NYAB, NPP, GGG, and the like can also be used as other solid-state laser media. Moreover, it is applicable also to what is called a fiber laser using a fiber as an oscillator instead of a bulk as a laser medium. Furthermore, it is also possible to use a wavelength conversion element that does not use a solid laser medium, in other words, does not constitute a resonator that oscillates laser light, and performs only wavelength conversion. In this case, wavelength conversion is performed on the output light of the semiconductor laser. Examples of the wavelength conversion element include KTP (KTiPO 4 ), organic nonlinear optical materials and other inorganic nonlinear optical materials such as KN (KNbO 3 ), KAP (KAsPO 4 ), BBO, LBO, and bulk type polarization inversion elements ( LiNbO 3 (Periodically Polled Lithium Niobate: PPLN), LiTaO 3 or the like) can be used. Further, a semiconductor laser for an excitation light source of a laser by up-conversion using a fluoride fiber doped with rare earth such as Ho, Er, Tm, Sm, and Nd can be used. Thus, in this embodiment, various types can be appropriately used as a laser generation source. Furthermore, the laser oscillation unit is not limited to the solid-state laser, CO 2 and helium - it neon, argon, also use a gas laser using a gas such as nitrogen as a medium.
ところで、レーザ溶接法は、高エネルギー密度のビーム熱源の高指向性と短時間加熱、また高冷却速度の特長を持つため、照射対象へのエネルギー制御が実現できて好ましい。つまり、上昇した温度の時間が短くでき金属の溶融量を制御できる。また、レーザによる加熱方式は、出力を止めることで、熱源を断つことができることから、冷却も速くでき、結晶組織の変質が防止される。加えて、指向性が高いため、金属の溶融量又は溶融面積をコントロールしやすく、したがって使用する金属の厚みを薄くできる。レーザ光の照射によって金属材料は急熱急冷の熱サイクルをもち、平衡状態とは異なった状態になる。さらに、本手法では、レーザは多重反射により所望の位置に集光されるため、レーザ反射率の高い金属においても、入熱損失を少なくすることができる。このように本手法では多重反射が有効である一方、他の手法ではエネルギーロスとなる。 By the way, the laser welding method is preferable because it has a high directivity of a beam heat source with a high energy density, a short heating time, and a high cooling rate, and therefore can control the energy to the irradiation target. That is, the time of the elevated temperature can be shortened and the amount of metal melt can be controlled. In addition, since the heating method using the laser can cut off the heat source by stopping the output, the cooling can be accelerated and the alteration of the crystal structure can be prevented. In addition, since the directivity is high, it is easy to control the melting amount or the melting area of the metal, and therefore the thickness of the metal to be used can be reduced. When irradiated with laser light, the metal material has a rapid and rapid thermal cycle, which is different from the equilibrium state. Furthermore, in this method, since the laser is focused at a desired position by multiple reflection, heat input loss can be reduced even for a metal having high laser reflectivity. Thus, while multiple reflection is effective in this method, energy loss occurs in other methods.
また、使用するレーザ光源は単数でも複数でもよい。さらに一つのレーザ光源からの出力光は一とは限らず、分岐させることで複数の出力光としてもよい。複数のレーザ光源、あるいは出力光であれば、接合面における合わせ目の両サイドから中央までを走査させて、照射時間を短縮できる。さらに、レーザのスポット形状も特に限定されない。ただ、両金属の接合部にレーザ光を照射する際、接合部の酸化により接合不能或いは接合の強度が低下する場合がある。これを防ぐため、アルゴンガス等の不活性ガス雰囲気中或いは真空で溶接をするのが好適である。 Moreover, the laser light source to be used may be singular or plural. Furthermore, the output light from one laser light source is not limited to one, and may be split into a plurality of output lights. With a plurality of laser light sources or output light, the irradiation time can be shortened by scanning from both sides to the center of the joint on the joint surface. Further, the spot shape of the laser is not particularly limited. However, when the laser beam is irradiated to the joint between the two metals, the joint may not be joined or the strength of the joint may be reduced due to oxidation of the joint. In order to prevent this, it is preferable to perform welding in an inert gas atmosphere such as argon gas or in a vacuum.
（ローラ）
このように、異種材料の界面へレーザ光を照射して急熱した後、ローラでもって密着圧力以上のローラの加圧力を接合領域に加えることができる。またローラによる圧接加熱は、圧接後の温度伝達を速やかに行えるため、急冷効果も得られる。この結果、高い継手強度を有する異種金属接合体とできる。ここで、密着圧力とは、異種金属接合体に対して破断する方向に応力を加えた際に、接合部より破断せず、母材の金属材から破断する程度の継手強度を備えるよう、接合時に双方の金属材へ印加する圧力を指す。
(roller)
As described above, after the laser beam is irradiated to the interface of the different materials and rapidly heated, the roller pressing force equal to or higher than the contact pressure can be applied to the joining region with the roller. In addition, the pressure heating by the roller can quickly transmit the temperature after the pressure welding, so that a rapid cooling effect can be obtained. As a result, a dissimilar metal joined body having high joint strength can be obtained. Here, the adhesion pressure means that when applying stress in the direction of fracture to the dissimilar metal joined body, the joint is not fractured from the joined portion, but is joined so as to have a joint strength that can be broken from the base metal material. Sometimes refers to the pressure applied to both metal materials.
すなわち、ローラの加圧力を印加することにより、以下のような利点が得られる。まず、双方の金属材１０、２０の密着領域を稼ぐことができる。すなわち接合部における空隙の発生を制御し強度を高められる。さらに接合面積を稼ぐことで、接合領域の熱がローラ側あるいは接合領域の周辺近傍に拡散されて、接合部を瞬時に急冷する。これにより、上述した合金層を両金属材の界面に形成し、さらに、合金層内に析出する結晶を微粒子として分散させることができる。この結果、合金層における硬化が促進され、この合金層でもって金属内の原子の転位を抑止して強固な接合体とできる。 That is, the following advantages can be obtained by applying the pressing force of the roller. First, the adhesion area | region of both the metal materials 10 and 20 can be earned. That is, the strength can be increased by controlling the generation of voids in the joint. Further, by increasing the bonding area, the heat in the bonding region is diffused to the roller side or the vicinity of the periphery of the bonding region, and the bonding portion is rapidly cooled. Thereby, the alloy layer mentioned above can be formed in the interface of both metal materials, and also the crystal deposited in the alloy layer can be dispersed as fine particles. As a result, hardening in the alloy layer is promoted, and with this alloy layer, dislocation of atoms in the metal is suppressed and a strong joined body can be obtained.
また、実施の形態における合金層４０及び合金層内の構成は、急熱及び急冷の双方の作用が必須であり、したがって、これらの作用効果を促進できる手段を任意に付加することができる。例えば、急冷手段として、ローラに加えて熱交換器や冷風ブロワー等別の冷却装置を付加することもできる。 Moreover, the structure of the alloy layer 40 and the alloy layer in the embodiment is required to have both rapid heating and rapid cooling functions, and therefore means capable of promoting these functions and effects can be arbitrarily added. For example, in addition to the roller, another cooling device such as a heat exchanger or a cold air blower can be added as the rapid cooling means.
接合材として、厚さ１ｍｍ、幅１２ｍｍ、長さ３００ｍｍの合金化溶融亜鉛めっき鋼板（以下、「ＧＡ鋼板」と表記することがある）と工業用純アルミニウム（以下、「Ａ１０５０」と表記することがある）を用いた。また、合金化溶融亜鉛めっき鋼板の亜鉛めっき層のみかけの厚さは約１７μｍである。接合は、これら２枚を合わせ、その合わせ面にレーザを照射・走査し、ローラにより加圧して接合を行った。アルミニウム表面は酸化物を除去するために♯１５００番のエミリー紙により研磨した。レーザ出力は１２００〜１５００Ｗ、ビームスキャン速度３０Ｈｚ、ローラ加圧力０．９８〜２．９４ｋＮ、送り速度１０ｍｍ／ｓの範囲で変化させ、いずれの試料についてもアセトンで脱脂を行い、また接合部の酸化が接合不能や継手強度低下の原因となる事態を防ぐため、アルゴンガス雰囲気中においてレーザ圧接法により接合を行った。 As a bonding material, an alloyed hot-dip galvanized steel sheet (hereinafter sometimes referred to as “GA steel sheet”) having a thickness of 1 mm, a width of 12 mm, and a length of 300 mm and industrial pure aluminum (hereinafter referred to as “A1050”). Used). The apparent thickness of the galvanized steel sheet is about 17 μm. Bonding was performed by joining these two sheets, irradiating and scanning a laser beam on the mating surface, and pressing with a roller. The aluminum surface was polished with # 1500 Emily paper to remove the oxide. The laser output is 1200 to 1500 W, the beam scan speed is 30 Hz, the roller pressure is 0.98 to 2.94 kN, and the feed speed is 10 mm / s. All samples are degreased with acetone, and the joint is oxidized. In order to prevent a situation in which welding is not possible and the strength of the joint is reduced, welding was performed by a laser pressure welding method in an argon gas atmosphere.
また、実施例１では、２ｋＷＹＡＧレーザ（ＦＡＮＵＣ製）を用いた。発振器から出射したビームは光ファイバにより伝送され、ビームスキャナ（ＳＣＡＮＬＡＢ製）に導光される。導光されたビームはコリメータレンズにより平行光となり、Ｘ−Ｙ軸の振動ミラーによりスキャンされ、ｆθレンズを通り素材の合わせ面にφ２．０ｍｍのビームスポットとして集光される。 In Example 1, a 2 kWYAG laser (manufactured by FANUC) was used. The beam emitted from the oscillator is transmitted through an optical fiber and guided to a beam scanner (manufactured by SCANLAB). The guided beam is converted into parallel light by a collimator lens, scanned by an XY oscillating mirror, passes through an fθ lens, and is collected as a φ2.0 mm beam spot on a mating surface of the material.
さらに、得られた接合材の接合部断面を走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて観察した。加えて、化学組成分布をＳＥＭに装着されたＥＤＸ（エネルギー分散X線解析）を用いて測定を行った。継手の機械的性質は、引張せん断試験および剥離試験で評価した。試験片形状は、幅１２ｍｍのレーザ圧接のままの継手形状で行った。 Furthermore, the cross section of the joint portion of the obtained joint material was observed using a scanning electron microscope (SEM). In addition, the chemical composition distribution was measured using EDX (energy dispersive X-ray analysis) attached to the SEM. The mechanical properties of the joint were evaluated by a tensile shear test and a peel test. The shape of the test piece was a joint shape as it was with laser pressure welding with a width of 12 mm.
各種実験条件において接合実験を行ったところ、全ての条件で接合が可能であり、ＧＡ鋼板とＡ１０５０は広範囲に接合が可能であることが判った。また、いずれの接合条件においても接合界面には化合物層である合金層が明確に認められた。この接合部断面を光学顕微鏡観察を行ったところ、合金層の厚さは、レーザ出力１３００Ｗの場合、厚いところで２０μｍ程度、平均で約１３μｍ程度であった。一方１５００Ｗの場合、約７μｍと薄くなっており、レーザ出力が増加することで合金層厚さは減少した。レーザ出力が高いときはＧＡ鋼板表面の亜鉛めっき層の一部が溶融または蒸発して亜鉛めっき層が除去されるため、合金層厚さが減少したと考えられる。 When a joining experiment was conducted under various experimental conditions, it was found that joining was possible under all conditions, and GA steel sheet and A1050 could be joined in a wide range. Moreover, the alloy layer which is a compound layer was clearly recognized by the joining interface under any joining conditions. When this cross section of the bonded portion was observed with an optical microscope, the thickness of the alloy layer was about 20 μm at the thickest when the laser output was 1300 W, and about 13 μm on average. On the other hand, in the case of 1500 W, it was as thin as about 7 μm, and the alloy layer thickness decreased as the laser output increased. When the laser output is high, a part of the galvanized layer on the surface of the GA steel sheet is melted or evaporated to remove the galvanized layer, so that the alloy layer thickness is considered to have decreased.
また、得られた接合体の引張せん断試験結果および剥離試験結果をそれぞれ図４（ｂ）及び図５（ｂ）に示す。グラフの横軸は、金属材へのレーザ出力であり、縦軸は引張せん断強度あるいは剥離破断強度をそれぞれ示す。また、図中のマークにおける丸、三角および四角は、それぞれローラ加圧力が０．９８ｋＮ、１．９６ｋＮ、２．９４ｋＮであることを示す。さらに各マークの黒塗りは、母材で破断したことを示し、接合部が破断されなかったことを意味する。また白抜きマークは、接合部でもってせん断または剥離破断したことを示す。 Moreover, the tensile shear test result and peeling test result of the obtained joined body are shown in FIG. 4B and FIG. 5B, respectively. The horizontal axis of the graph represents the laser output to the metal material, and the vertical axis represents the tensile shear strength or peel strength. Further, circles, triangles, and squares in the marks in the figure indicate that the roller pressing force is 0.98 kN, 1.96 kN, and 2.94 kN, respectively. Furthermore, the black coating of each mark indicates that the joint has been broken, which means that the joint has not been broken. The white mark indicates that the joint has sheared or peeled off.
引張せん断試験では、図４（ａ）に示すように、接合部とほぼ水平な方向であって母材が互いに離間する側に引っ張ることで、接合部の強度を測定した。図４（ｂ）に示すように、レーザ出力が１４００Ｗでローラ加圧力が０．９８ｋＮの場合、せん断破断したが、その他の条件ではすべてＡ１０５０の母材から破断した。引張せん断強度は、合金層厚さが２０μｍ程度と厚い場合でも高い継手強度を得られることが分かった。 In the tensile shear test, as shown in FIG. 4 (a), the strength of the joint was measured by pulling the base material in a direction substantially horizontal to the joint and separating the base materials from each other. As shown in FIG. 4B, when the laser output was 1400 W and the roller pressure was 0.98 kN, the shear fracture occurred, but all other conditions were fractured from the A1050 base material. It was found that the tensile shear strength can provide high joint strength even when the alloy layer thickness is as thick as about 20 μm.
一方、剥離試験では、図５（ａ）に示すように、接合部とほぼ垂直な方向であって母材が互いに離間する側に引っ張ることで、接合部の強度を測定した。図５（ｂ）に示すように、レーザ出力１４００Ｗでローラ加圧力０．９８ｋＮの場合とレーザ出力１５００Ｗではすべてのローラ加圧力において剥離破断した。これは、レーザ出力１５００Ｗの場合、蒸発した亜鉛がガス化して圧接接合される際に閉じこめられることにより、接合部に空隙が生じ、接合面積が減少して剥離強度が弱まったためと推測される。したがって、レーザ出力は、亜鉛を溶融させつつも、亜鉛が蒸発しない程度に抑えることが好ましいと言える。上記以外の条件では剥離強度が２０Ｎ／ｍｍ以上を示し、Ａ１０５０の母材から破断した。このとき、最大剥離強度は４２．９Ｎ／ｍｍであった。一部の接合条件では、引張せん断および剥離強度共にＡ１０５０の母材破断する高い継手強度を得ることができた。 On the other hand, in the peel test, as shown in FIG. 5A, the strength of the joint portion was measured by pulling the base material in a direction substantially perpendicular to the joint portion and separating the base materials from each other. As shown in FIG. 5 (b), when the roller output was 0.98 kN at a laser output of 1400 W and at a laser output of 1500 W, peeling fracture occurred at all the roller pressurization forces. This is presumably because, in the case of a laser output of 1500 W, the evaporated zinc is gasified and confined when pressure welding is performed, so that voids are formed in the joint, the bonding area is reduced, and the peel strength is weakened. Therefore, it can be said that the laser output is preferably suppressed to such an extent that zinc is not evaporated while melting zinc. Under the conditions other than the above, the peel strength was 20 N / mm or more, and the A1050 was broken from the base material. At this time, the maximum peel strength was 42.9 N / mm. Under some joining conditions, it was possible to obtain a high joint strength that breaks the base material of A1050 in both tensile shear and peel strength.
図４、図５に示す引張せん断試験および剥離試験の結果より、ローラでもって１．９６ｋＮ以上の圧力を印加することで、継手強度の高い接合体を得ることができた。したがって、ローラ加圧力、すなわち、ローラ加重をローラで接合させようとする接合材の幅で割った値に換算すると、１．９６ｋＮ÷１２ｍｍ（金属材の幅）≒１６３Ｎ／ｍｍとなり、すなわち１６３Ｎ／ｍｍ以上のローラの加圧力で高い接合体とできることが判明した。 From the results of the tensile shear test and the peel test shown in FIGS. 4 and 5, it was possible to obtain a joined body with high joint strength by applying a pressure of 1.96 kN or more with a roller. Therefore, when converted into a value obtained by dividing the roller pressing force, that is, the roller load by the width of the joining material to be joined by the roller, 1.96 kN ÷ 12 mm (the width of the metal material) ≈163 N / mm, that is, 163 N / mm It was found that a high joined body can be obtained with a roller pressing force of mm or more.
また、合金層の厚さが１３μｍ程度と厚く、継手強度が引張せん断、剥離共に高かった接合条件であるレーザ出力１３００Ｗで、ローラ加圧力が２．９４ｋＮでのＳＥＭ観察およびＥＤＸ分析結果を、図６に示す。具体的に、図６（ａ）に示すＳＥＭ写真において、金属層が３層確認され、上側から亜鉛めっき鋼板（GA steel）１０、合金層４０、アルミニウム板（A1050）２０に相当する。また、図６（ｂ）は（ａ）の囲み領域における拡大図である。図６（ｂ）から合金層４０は約１２μｍ程度に生成していることが確認できる。また、図６（ｂ）のＳＥＭ写真中に記載されたラインに沿って１μｍ間隔で点分析を行ったＥＤＸ分析結果を図６（ｃ）に示す。図６（ｃ）の点分析結果から、合金層４０内での濃度比率はほぼ一様であり、組成はＡｌ：約６０％、Ｆｅ：約３０％およびＺｎ：約１０％となっている。 The results of SEM observation and EDX analysis with a laser output of 1300 W and a roller pressing force of 2.94 kN, which are joining conditions in which the alloy layer is as thick as about 13 μm and the joint strength is high in both tensile shear and peeling, are shown in FIG. It is shown in FIG. Specifically, in the SEM photograph shown in FIG. 6A, three metal layers are confirmed and correspond to the galvanized steel sheet (GA steel) 10, the alloy layer 40, and the aluminum plate (A1050) 20 from the upper side. FIG. 6B is an enlarged view of the enclosed area of FIG. From FIG. 6B, it can be confirmed that the alloy layer 40 is formed to about 12 μm. Further, FIG. 6C shows the result of EDX analysis in which point analysis was performed at intervals of 1 μm along the lines described in the SEM photograph of FIG. From the point analysis result of FIG. 6C, the concentration ratio in the alloy layer 40 is almost uniform, and the composition is Al: about 60%, Fe: about 30%, and Zn: about 10%.
また、化合物層について詳しく検討するために、ＴＥＭを用いて詳細に観察した。図７は、図６と同様の接合部近傍を示す写真であり、図７中のＩ〜ＩＶに示す界面の代表的な箇所においてＴＥＭ観察を実施し、得られた明視野像を図８〜図１１にそれぞれ示す。また、各視野像内で確認された析出物の結晶相は、電子回折で同定され、その結果を図中に併せて示す。 Moreover, in order to examine in detail about the compound layer, it observed in detail using TEM. FIG. 7 is a photograph showing the vicinity of the joint similar to that in FIG. 6, TEM observation was performed at a representative portion of the interface indicated by I to IV in FIG. 7, and the obtained bright field images are shown in FIGS. Each is shown in FIG. Further, the crystal phase of the precipitate confirmed in each field image is identified by electron diffraction, and the result is also shown in the figure.
図７における亜鉛めっき鋼板１０側近傍Ｉの観察を示す図８をみると、鋼の主成分であるＦｅに、亜鉛との合金層であるＦｅ3Ｚｎ10が積層されている。すなわち、亜鉛めっき鋼板１０と合金層４０との間には鉄と亜鉛からなる化合物層３０が介在されている。これにより、鉄原子が固溶体側へ溶出するのを防ぐ防波堤の役割となり、Ｆｅ基板上へのＡｌリッチな金属間化合物層の生成を抑制し強度が低下する現象を抑止できる。 Looking at FIG. 8 showing the observation of the vicinity I on the galvanized steel sheet 10 side in FIG. 7, Fe 3 Zn 10 which is an alloy layer with zinc is laminated on Fe which is the main component of steel. That is, the compound layer 30 made of iron and zinc is interposed between the galvanized steel sheet 10 and the alloy layer 40. This serves as a breakwater that prevents iron atoms from eluting to the solid solution side, thereby suppressing the generation of Al-rich intermetallic compound layers on the Fe substrate and reducing the strength.
さらに、図７の合金層４０内であるＩＩの観察を示した図９では、アルミニウム、亜鉛の単独あるいは、鉄、アルミニウムおよび亜鉛の組成、さらに鉄とアルミニウムからなる金属間化合物が確認された。 Further, in FIG. 9 showing the observation of II in the alloy layer 40 of FIG. 7, the composition of aluminum, zinc alone or the composition of iron, aluminum and zinc, and the intermetallic compound composed of iron and aluminum were confirmed.
また、図７の合金層４０内であってアルミニウム側近傍ＩＩＩの観察では、図１０に示すように、Ｆｅ2Ａｌ5、Ｆｅ4Ａｌl3、ＦｅＡｌ、Ｆｅ2Ａｌ5Ｚｎ0.4等の金属間化合物が見られる。さらに、図７の合金層４０及びアルミニウム２０界面近傍ＩＶでは、図１１に示すように、Ｆｅ4Ａｌl3の組成を示す鉄およびアルミニウムの金属間化合物の他、アルミニウム母材内には、楕円形をしたコントラストの異なる５０〜８０ｎｍ程度の亜鉛の析出物が多数観察された。 Further, in the observation of the vicinity III on the aluminum side in the alloy layer 40 of FIG. 7, as shown in FIG. 10, intermetallic compounds such as Fe 2 Al 5 , Fe 4 Al l3 , FeAl, Fe 2 Al 5 Zn 0.4, etc. Is seen. Further, in the vicinity of the alloy layer 40 and the aluminum 20 interface IV in FIG. 7, as shown in FIG. 11, in addition to the intermetallic compound of iron and aluminum showing the composition of Fe 4 Al l3 , the aluminum base material has an elliptical shape. A large number of zinc deposits of about 50 to 80 nm with different contrasts were observed.
このＧＡ鋼板とＡ１０５０の接合では、合金層４０の総膜厚が１μｍ以上であって、さらに詳しくは１０μｍ以上と厚く形成された。これはレーザ照射により亜鉛めっき層およびＡ１０５０の極表面が薄く溶融することで、ＡｌとＺｎの固溶体が厚く生成したと考えられる。その後、ローラにより加圧される際に、それぞれの母材側およびローラ側に熱が発散することで急冷され、ＡｌとＺｎの固溶体はＡｌ＋Ｚｎ層（Ａｌ地にＺｎが析出）層になり、その層の中に金属間化合物が分散した。しがたって、金属間化合物層のみが一様に生成しているのに比べて接合強度が高くなったと推測される。 In the joining of the GA steel sheet and A1050, the total thickness of the alloy layer 40 was 1 μm or more, and more specifically, it was formed as thick as 10 μm or more. This is thought to be because the galvanized layer and the surface of A1050 were melted thinly by laser irradiation, and a solid solution of Al and Zn was formed thickly. After that, when the pressure is applied by the roller, the base material side and the roller side are rapidly cooled by heat dissipation, and the solid solution of Al and Zn becomes an Al + Zn layer (Zn precipitates on the Al ground), Intermetallic compounds were dispersed in the layer. Therefore, it is presumed that the bonding strength is higher than that in which only the intermetallic compound layer is uniformly formed.
（比較例）
一方、図１２（ａ）は亜鉛めっき鋼板１０およびアルミニウム板との異種金属接合体１００の外観図である。図１２（ａ）の異種金属接合体１００は、ＳＰＳ（放電プラズマ焼結装置）を用いて接合された。ＳＰＳは、金属材へ低電圧でパルス状大電流を投下し、瞬時に発生する放電プラズマの高エネルギーを熱拡散、電界拡散などへ応用することで、粒間結合を形成しようとする部分に高エネルギーのパルスを集中させることができる。この結果、粒子表面のみの自己発熱による急速昇温が可能なため、短時間で緻密な焼結体を得ることができる。
(Comparative example)
On the other hand, FIG. 12A is an external view of the dissimilar metal joined body 100 with the galvanized steel sheet 10 and the aluminum sheet. The dissimilar metal joined body 100 of FIG. 12A was joined using an SPS (discharge plasma sintering apparatus). SPS drops a pulsed large current to a metal material at a low voltage, and applies the high energy of discharge plasma generated instantaneously to thermal diffusion, electric field diffusion, etc. The pulse of energy can be concentrated. As a result, since the temperature can be rapidly raised by self-heating only on the particle surface, a dense sintered body can be obtained in a short time.
また、図１２（ｂ）は、図１２（ａ）における、両金属材１０、２０の接合部の顕微鏡観察写真である。図１２（ｂ）に示すように、双方の金属材１０、２０の界面に介在される化合物層は厚く形成されている。得られた異種金属接合体１００は、わずかな応力で接合部が剥離するほど低強度であった。これは、ＳＰＳでもって急熱作用は得られたものの、その後の急冷手段が得られなかったことにより、合金層内の金属間化合物が成長し、粒径が大きくなったことが要因と推測される。 Moreover, FIG.12 (b) is a microscope observation photograph of the junction part of both the metal materials 10 and 20 in Fig.12 (a). As shown in FIG. 12 (b), the compound layer interposed at the interface between both metal materials 10 and 20 is formed thick. The obtained dissimilar metal bonded body 100 was so low in strength that the bonded portion peeled off with a slight stress. This is presumed to be due to the fact that although the rapid heating action was obtained with SPS, the subsequent quenching means could not be obtained, so that the intermetallic compound in the alloy layer grew and the particle size increased. The
本発明の異種金属接合体及びその製造方法は、自動車用鋼材など、軽量化が要求される分野での亜鉛めっき鋼板とアルミニウム板材との接合に好適に利用できる。 The dissimilar metal joined body and the method for producing the same of the present invention can be suitably used for joining a galvanized steel sheet and an aluminum sheet in fields where weight reduction is required, such as steel for automobiles.
１…異種金属接合体
２…レーザ
３…加圧ローラ
１０…鉄系金属材（亜鉛めっき鋼板）
２０…アルミニウム系金属材（アルミニウム板）
２３…化合物（金属間化合物）
３０…化合物層
４０…合金層（固溶体）
１００…異種金属接合体
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Dissimilar metal joined body 2 ... Laser 3 ... Pressure roller 10 ... Iron-type metal material (galvanized steel plate)
20 ... Aluminum-based metal material (aluminum plate)
23 ... Compound (intermetallic compound)
30 ... Compound layer 40 ... Alloy layer (solid solution)
100: Dissimilar metal joint
Claims (11)
前記鉄系金属材(10)と前記アルミニウム系金属材(20)との界面には、亜鉛がアルミニウムに固溶してなる合金層(40)が介在されており、
さらに前記合金層(40)には、亜鉛が析出されており、なおかつ
前記合金層(40)には、鉄、アルミニウムおよび亜鉛からなる群より選択される２種以上の金属元素からなる金属間化合物(23)が分散されて析出していることを特徴とする異種金属接合体。 A dissimilar metal joined body obtained by joining an aluminum-based metal material (20) and an iron-based metal material (10) covering at least part of the surface with zinc,
At the interface between the iron-based metal material (10) and the aluminum-based metal material (20), an alloy layer (40) in which zinc is dissolved in aluminum is interposed,
Further, zinc is deposited on the alloy layer (40), and the alloy layer (40) is an intermetallic compound comprising two or more metal elements selected from the group consisting of iron, aluminum and zinc. A dissimilar metal joined body, wherein (23) is dispersed and precipitated.
前記金属間化合物(23)の組成式が、ＦｅxＺｎy、ＦｅxＡｌyまたはＦｅxＡｌyＺｎzの少なくとも一で示されることを特徴とする異種金属接合体。
ただし、１≦ｘ≦１１、１≦ｙ≦４０、０．４≦ｚ≦１０ The dissimilar metal joined body according to claim 1 ,
The intermetallic compound composition formula of (23), Fe x Zn y , Fe x Al y or Fe x Al y Zn dissimilar metal joint body, wherein the indicated at least one of z.
However, 1 ≦ x ≦ 11, 1 ≦ y ≦ 40, 0.4 ≦ z ≦ 10
さらに、前記鉄系金属材(10)と前記合金層(40)との間には、鉄と亜鉛からなる化合物層(30)が介在されていることを特徴とする異種金属接合体。 The dissimilar metal joined body according to claim 1 or 2 ,
Further, a dissimilar metal joined body characterized in that a compound layer (30) made of iron and zinc is interposed between the iron-based metal material (10) and the alloy layer (40).
前記合金層(40)の総膜厚が１μｍ以上であることを特徴とする異種金属接合体。 The dissimilar metal joined body according to any one of claims 1 to 3 ,
A dissimilar metal joined body, wherein the alloy layer (40) has a total film thickness of 1 μm or more.
前記析出亜鉛の平均粒径が５０ｎｍ以上８０ｎｍ以下であり、
前記金属間化合物(23)の平均粒径が１０ｎｍ以上２００ｎｍ以下であることを特徴とする異種金属接合体。 The dissimilar metal joined body according to any one of claims 1 to 4 ,
The average particle size of the deposited zinc is 50 nm or more and 80 nm or less,
The dissimilar metal joined body, wherein the intermetallic compound (23) has an average particle diameter of 10 nm to 200 nm.
前記合金層(40)内に含有される亜鉛の組成が１％以上であることを特徴とする異種金属接合体。 In the dissimilar metal joined body according to any one of claims 1 to 5 ,
The dissimilar metal joined body characterized in that the composition of zinc contained in the alloy layer (40) is 1% or more.
前記合金層(40)内に含有される前記金属間化合物(23)の組成が１％以上であることを特徴とする異種金属接合体。 In the dissimilar metal joined body according to any one of claims 1 to 6 ,
The dissimilar metal joined body, wherein the composition of the intermetallic compound (23) contained in the alloy layer (40) is 1% or more.
アルミニウム系金属材(20)と、少なくとも表面の一部に亜鉛を含有する鉄系金属材(10)と、の合わせ目にレーザ光を照射して、前記鉄系金属材(10)の表面に含有された亜鉛と、前記アルミニウム系金属材(20)の表面に含有されたアルミニウムとを溶出させる第１の工程と、
前記レーザ光の照射面同士が接触する方向へローラで加圧し、鉄系金属材(10)とアルミニウム系金属材(20)との界面に、亜鉛をアルミニウムに固溶させた合金層(40)を形成させる第２の工程と、
を含み、
前記第２の工程において、亜鉛、アルミニウム、鉄からなる群より選択される２種以上の金属元素からなる金属間化合物(23)が、前記合金層(40)内に分散して析出されることを特徴とする異種金属接合体の製造方法。 A method of manufacturing a dissimilar metal joined body in which a plurality of metal materials having different materials are joined by laser irradiation,
The surface of the iron-based metal material (10) is irradiated with laser light at the joint between the aluminum-based metal material (20) and the iron-based metal material (10) containing at least part of the surface of zinc. A first step of eluting the contained zinc and the aluminum contained on the surface of the aluminum-based metal material (20);
An alloy layer (40) in which zinc is solid-dissolved in aluminum at the interface between the iron-based metal material (10) and the aluminum-based metal material (20) by pressing with a roller in a direction in which the irradiation surfaces of the laser beams are in contact with each other A second step of forming
Including
In the second step, an intermetallic compound (23) composed of two or more metal elements selected from the group consisting of zinc, aluminum , and iron is dispersed and precipitated in the alloy layer (40). A method for producing a dissimilar metal joined body.
前記第２の工程でローラによる加圧後に、加圧した界面を急冷することを特徴とする異種金属接合体の製造方法。 The method for producing a dissimilar metal joined body according to claim 8 ,
A method for producing a dissimilar metal joined body, comprising: quenching a pressurized interface after pressing with a roller in the second step.
前記第２の工程において、前記合金層(40)の総膜厚が１μｍ以上に形成できるローラの加圧力でもって、加圧することを特徴とする異種金属接合体の製造方法。 The method for producing a dissimilar metal joined body according to claim 8 or 9 ,
The method for producing a dissimilar metal joined body, wherein in the second step, the alloy layer (40) is pressed with a pressing force of a roller capable of forming a total film thickness of 1 μm or more.
前記第２の工程において、ローラの加圧力が１６３Ｎ／ｍｍ以上であることを特徴とする異種金属接合体の製造方法。 The method for producing a dissimilar metal joined body according to any one of claims 8 to 10 ,
In the second step, the pressurizing force of the roller is 163 N / mm or more.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2007279726A JP5165339B2 (en) | 2007-10-27 | 2007-10-27 | Dissimilar metal joined body and manufacturing method thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2007279726A JP5165339B2 (en) | 2007-10-27 | 2007-10-27 | Dissimilar metal joined body and manufacturing method thereof |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2009107158A JP2009107158A (en) | 2009-05-21 |
| JP5165339B2 true JP5165339B2 (en) | 2013-03-21 |
Family
ID=40776218
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2007279726A Expired - Fee Related JP5165339B2 (en) | 2007-10-27 | 2007-10-27 | Dissimilar metal joined body and manufacturing method thereof |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP5165339B2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109014580A (en) * | 2018-08-14 | 2018-12-18 | 哈尔滨工业大学 | It is a kind of apply rolling auxiliary overlap joint laser gap fill out powder soldering method |
| KR20220119359A (en) | 2020-01-09 | 2022-08-29 | 후루카와 덴키 고교 가부시키가이샤 | metal bonding material |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6101389B1 (en) * | 2016-02-03 | 2017-03-22 | 有限会社 ナプラ | Junction |
| EP3418406B1 (en) * | 2016-02-16 | 2022-03-16 | Tohoku Techno Arch Co., Ltd. | Method for producing porous member |
| CN108463307B (en) * | 2016-02-16 | 2021-03-05 | 东北泰克诺亚奇股份有限公司 | Method for producing nanocomposite metal member and method for joining phase separation type metal solids to each other |
| JP6699007B2 (en) * | 2016-11-08 | 2020-05-27 | 本田技研工業株式会社 | Laser joining method of galvanized steel sheet |
| EP4008473B1 (en) * | 2019-08-27 | 2023-08-23 | Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho (Kobe Steel, Ltd.) | Method for manufacturing dissimilar material joint structure, and dissimilar material joint structure |
| DE102021103830A1 (en) | 2021-02-18 | 2022-08-18 | a.i.m. all in metal GmbH | Process for welding two elongate strips of material together |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4374526B2 (en) * | 2003-12-09 | 2009-12-02 | 日産自動車株式会社 | Method and apparatus for joining different materials |
| JP4962752B2 (en) * | 2004-12-24 | 2012-06-27 | 日産自動車株式会社 | Method of joining dissimilar metals with high energy beam |
| JP4601052B2 (en) * | 2004-12-24 | 2010-12-22 | 日産自動車株式会社 | Dissimilar metal joining method |
| JP2007105772A (en) * | 2005-10-14 | 2007-04-26 | Nissan Motor Co Ltd | Method and device for bonding dissimilar metals by high energy beam |
| JP4868210B2 (en) * | 2005-12-06 | 2012-02-01 | 日産自動車株式会社 | Bonding method of dissimilar materials |
-
2007
- 2007-10-27 JP JP2007279726A patent/JP5165339B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109014580A (en) * | 2018-08-14 | 2018-12-18 | 哈尔滨工业大学 | It is a kind of apply rolling auxiliary overlap joint laser gap fill out powder soldering method |
| KR20220119359A (en) | 2020-01-09 | 2022-08-29 | 후루카와 덴키 고교 가부시키가이샤 | metal bonding material |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2009107158A (en) | 2009-05-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5165339B2 (en) | Dissimilar metal joined body and manufacturing method thereof | |
| Chen et al. | Microstructures and mechanical property of laser butt welding of titanium alloy to stainless steel | |
| Chen et al. | Interface microstructure and fracture behavior of single/dual-beam laser welded steel-Al dissimilar joint produced with copper interlayer | |
| Li et al. | Influence of Zn coating on interfacial reactions and mechanical properties during laser welding-brazing of Mg to steel | |
| KR100785557B1 (en) | Steel sheet for dissimilar materials weldbonding to aluminum material and dissimilar materials bonded body | |
| Gao et al. | Laser keyhole welding of dissimilar Ti-6Al-4V titanium alloy to AZ31B magnesium alloy | |
| Zhao et al. | Microstructure and properties of Cu/Ti laser welded joints | |
| Li et al. | Comparative study on microstructure and mechanical properties of laser welded–brazed Mg/mild steel and Mg/stainless steel joints | |
| Li et al. | Building metallic glass structures on crystalline metal substrates by laser-foil-printing additive manufacturing | |
| Wang et al. | Enhancement of the laser welded AA6061-carbon steel joints by using Al5Si intermediate layer | |
| Tan et al. | Laser welding-brazing of Mg to stainless steel: joining characteristics, interfacial microstructure, and mechanical properties | |
| JP5098792B2 (en) | Dissimilar metal joining method of magnesium alloy and steel | |
| WO2017086324A1 (en) | Joining structure and method for manufacturing same | |
| Zhang et al. | Nd: YAG pulsed laser welding of dissimilar metals of titanium alloy to stainless steel | |
| Zhang et al. | Forming mechanism and mechanical property of pulsed laser welded Ti alloy and stainless steel joint using copper as interlayer | |
| US20200306854A1 (en) | Method for joining different type of metals and laser welding device | |
| KR102061471B1 (en) | Laser Brazing Method and Manufacturing Method of Lap Joint Member | |
| JP2017154159A (en) | Intermetallic compound alloy, metal member and manufacturing method of clad layer | |
| JP2010201448A (en) | Filler metal for joining different materials and joining method for different materials | |
| Qi et al. | Comparative study on characteristics of hybrid laser-TIG welded AZ61/Q235 lap joints with and without interlayers | |
| JP5424005B2 (en) | Dissimilar metal joining method | |
| Tamang et al. | Effect of susceptors on joining of AA6061-T6 to AZ31B by microwave hybrid heating | |
| JP5597946B2 (en) | Low-temperature metal joining method | |
| US11173570B2 (en) | Metal-joining structure and method for manufacturing metal-joining structure | |
| JP2017047449A (en) | Metal joint article and manufacturing method of the same |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20100911 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20120127 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20120131 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20120327 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20120918 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20121114 |
|
| 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: 20121204 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20121219 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20151228 Year of fee payment: 3 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5165339 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |