JP6108656B2 - 異種金属の接合継手の製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、異種金属の接合継手の製造方法に関する。
近年、地球環境問題に対する関心の高まりと共に、自動車の燃費向上に対する要求が厳しくなりつつある。燃費向上に対する効果的な方策のひとつには車体の軽量化があり、自動車車体に使用されていた鋼板に替えて、より軽量で、エネルギー吸収性にも優れたアルミニウム合金の適用が増加しつつある。
例えば、自動車のフード、フェンダー、ドア、ルーフ、トランクリッドなどのパネル構造体の、アウタパネル(外板)やインナパネル（内板)等のパネルには、Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系のＡＡ乃至ＪＩＳ６０００系(以下、単に６０００系と言う)や、Ａｌ−Ｍｇ系のＡＡ乃至ＪＩＳ５０００系(以下、単に５０００系と言う)などのアルミニウム合金板の使用が検討されている。ここで、ＡＡは、米アルミニウム協会規格を示す略号である。
これらのアルミニウム合金板は、ほぼ全てをアルミニウム合金で構成した自動車車体を除き、通常の自動車の車体では、必然的に、元々汎用されている鋼板と溶接されて用いられる。したがって、必然的に、鉄とアルミニウムのような異種金属板同士の接合（Fe-Al異材接合）が必要となる。
Fe-Al異材接合を溶接により行うと、接合界面において、高硬度で非常に脆いFeとAlとの金属間化合物層（以下、反応層とも言う）が生成し、接合強度の低下する問題がある。そこで、異種金属板同士の接合法としては、リベット、ネジ、ボルト、嵌め合わせなどの機械的手段による接合方法や、爆着、熱間圧延、摩擦圧接などの固相接合法、更には接着材による接着方法が検討されている。
また、Fe-Al異材接合の別の問題点として、異種金属同士が相互に接触して電気的に導通したときに、両金属間の電位差によって腐食が促進される問題がある。特に、接合部に水が存在すると、異種金属間に生じる電位差により異種金属腐食が激しくなる。このような異種金属腐食を防止するために、接着剤を異種金属板同士の間に配置して接合部への水の侵入を防ぐ方法が検討されている。
特許文献１には、鋼板の接合面にリング状の凹部を形成し、この凹部の内側を除く外周部分に接着剤を塗布し、鋼板とアルミニウム合金板を重ねあわせてスポット溶接を行い、溶接ナゲット部の周囲にリング上に突出した部分を押し潰して接着剤を両板に密着させた接合方法が開示されている。
しかし、特許文献１に記載の方法では、鋼板における凹部の形成、溶接、突出部の押し潰しといった少なくとも３段階以上の工程が必要であり、手間がかかる問題がある。また、上記文献では、溶接ナゲット部を形成した後にリング状の突出部を押し潰しているが、この際に接着剤が溶接ナゲット部の周囲から過剰に排出されると、溶接ナゲット部のシール性が低下する問題がある。
しかし、特許文献１に記載の方法では、鋼板における凹部の形成、溶接、突出部の押し潰しといった少なくとも３段階以上の工程が必要であり、手間がかかる問題がある。また、上記文献では、溶接ナゲット部を形成した後にリング状の突出部を押し潰しているが、この際に接着剤が溶接ナゲット部の周囲から過剰に排出されると、溶接ナゲット部のシール性が低下する問題がある。
また、特許文献２には、アルミニウム板の接合面に２本の凸条を平行に設けておき、アルミニウム板と鋼板を、界面にシール材を塗布した状態で重ね合わせ、凸条の間の溶接箇所を電極で加圧しながらスポット溶接を行うことで、アルミニウム板と鋼板のギャップを保ちつつ、溶接箇所において接着剤を排出しつつ溶接を行う方法が開示されている。
しかし、特許文献２に記載の方法では、溶接ナゲット部近傍の接着剤が溶接時に排出されるので、接着剤の量が不足し、十分なシール効果が得られないおそれがある。
しかし、特許文献２に記載の方法では、溶接ナゲット部近傍の接着剤が溶接時に排出されるので、接着剤の量が不足し、十分なシール効果が得られないおそれがある。
更に特許文献３には、アルミニウム板と鋼板の接合面に、円形閉ループ状の軌跡をもって接着剤を連続的に塗布してループ状の接着剤ビードをあらかじめ形成し、接着剤ループのループ径をリベットの打ち込み時の加圧領域よりも大きくし、かつ打ち込み完了後のリベットと接触しない大きさとし、各ループ内にリベット接合を形成する方法が開示されている。
しかし、特許文献３に記載の方法では、リベット打ち込み時に接着剤が薄く押し伸ばされるので、十分なシール効果が得られないおそれがある。
しかし、特許文献３に記載の方法では、リベット打ち込み時に接着剤が薄く押し伸ばされるので、十分なシール効果が得られないおそれがある。
上記特許文献１〜３の問題点であるシール性の低下に対して、接着層の厚みを確保するために、ビーズや金属粉等のスペーサを接着剤に混合しておき、接着層の厚みを均一にする手段もあるが、スペーサが接合面上で均一に分布せずに接着層の厚みを均一にできない問題がある。また、スペーサとして金属粉を用いると、接着剤の絶縁性が低下して接合部において異種金属同士が導通して、却って腐食を促進してしまう問題がある。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、異種金属の接合部における異種金属腐食を確実に防止可能な異種金属の接合継手の製造方法を提供することを目的とする。
本発明者が鋭意検討したところ、機械接合部の周囲に二重に凸部を設け、凸部同士の間にシール層を形成することで、シール層の厚みを均一にして機械接合部におけるシール性を向上させ得ることを見出した。本発明は以下の構成を採用する。
［１］ 機械接合部の締結予定箇所を囲む第１の環状凸部と前記第１の環状凸部を囲む第２の環状凸部とを、前記第１の環状凸部の高さを０．２〜０．４ｍｍの範囲とし、前記第２の環状凸部の高さを前記第１の環状凸部の高さの１倍超１．７５倍以下の範囲とし、前記第１の環状凸部の直径を、前記機械接合部の外径の１．４倍以上２倍以下の範囲とし、前記第２の環状凸部の直径を、前記第１の環状凸部の直径の１．５倍以上２倍以下の範囲となるように、鋼板からなる第１金属部材の接合面またはアルミニウム板もしくはアルミニウム合金板からなる第２の金属部材の接合面にロール転写加工またはプレス加工により形成し、少なくとも前記第１、第２の環状凸部間にシール剤を塗布して前記第１、第２の金属部材を重ね合わせる重ね合わせ工程と、
前記第１の金属部材及び前記第２の金属部材の機械接合部の締結予定箇所に機械接合部を製作し、前記第１の環状凸部と前記第２の環状凸部を、前記第１の金属部材または前記第２の金属部材の接合面に密着させる接合工程と、
前記シール剤を硬化する硬化工程と、
を具備してなることを特徴とする異種金属の接合継手の製造方法。
［２］ 前記重ね合わせ工程において、シール剤を更に、前記第２の環状凸部より外側の前記第１、第２の金属部材間に塗布することを特徴とする請求項１に記載の異種金属の接合継手の製造方法。
［３］ 前記機械接合部を、メカニカルクリンチング、ボルト及びナット、ブラインドリベットまたは非貫通リベットのいずれかによって作製することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の異種金属の接合継手の製造方法。
また、上記の製造方法により形成される異種金属の接合継手は以下の通りである。
［Ａ］ 第１の金属部材と、前記第１の金属部材に重ね合わされるとともに前記第１の金属部材とは異種金属からなる第２の金属部材と、前記第１、第２の金属部材を締結する機械接合部と、前記第１、第２の金属部材の接合面間に形成されたシール層と、が備えられ、前記第１の金属部材または前記第２の金属部材の接合面に、前記機械接合部を囲む第１の環状凸部と、前記第１の環状凸部を囲む第２の環状凸部とが設けられ、前記第１の環状凸部と前記第２の環状凸部の先端は、前記第１の金属部材または前記第２の金属部材の接合面に密着した状態であり、前記シール層が、前記第１、第２の環状凸部の間の前記第１、第２の金属部材間に形成されていることを特徴とする異種金属の接合継手。
［Ｂ］前記第１の環状凸部と前記第２の環状凸部の先端が先細り形状であることを特徴とする［Ａ］に記載の異種金属の接合継手。
［Ｃ］前記シール層が、熱硬化性接着剤であることを特徴とする［Ａ］または［Ｂ］に記載の異種金属の接合継手。
［Ｄ］ 前記第１の金属部材が鋼板からなり、前記第２の金属部材がアルミニウム板又はアルミニウム合金板からなることを特徴とする［Ａ］乃至［Ｃ］の何れか一項に記載の異種金属の接合継手。
［Ｅ］ 前記シール層が更に、前記第２の環状凸部より外側の前記第１、第２の金属部材間に形成されていることを特徴とする［Ａ］乃至［Ｄ］の何れか一項に記載の異種金属の接合継手。
［Ｆ］ 前記第２の環状凸部の高さが、前記第１の環状凸部の高さより高いことを特徴とする［Ａ］乃至［Ｅ］の何れか一項に記載の異種金属の接合継手。
［Ｇ］ 前記第１の環状凸部の高さが０．２〜０．４ｍｍの範囲であり、前記第２の環状凸部の高さが前記第１の環状凸部の高さの１倍超１．７５倍以下の範囲であることを特徴とする［Ｆ］に記載の異種金属の接合継手。
［Ｈ］ 前記第１の環状凸部の直径が、前記機械接合部の外径の１．４倍以上２倍以下の範囲であり、前記第２の環状凸部の直径が、前記第１の環状凸部の直径の１．５倍以上２倍以下の範囲であることを特徴とする［Ａ］乃至［Ｇ］の何れか一項に記載の異種金属の接合継手。
［Ｉ］ 前記機械接合部が、メカニカルクリンチング、ボルト及びナット、ブラインドリベットまたは非貫通リベットのいずれかによって形成されてなることを特徴とする［Ａ］乃至［Ｈ］の何れか一項に記載の異種金属の接合継手。
前記第１の金属部材及び前記第２の金属部材の機械接合部の締結予定箇所に機械接合部を製作し、前記第１の環状凸部と前記第２の環状凸部を、前記第１の金属部材または前記第２の金属部材の接合面に密着させる接合工程と、
前記シール剤を硬化する硬化工程と、
を具備してなることを特徴とする異種金属の接合継手の製造方法。
［２］ 前記重ね合わせ工程において、シール剤を更に、前記第２の環状凸部より外側の前記第１、第２の金属部材間に塗布することを特徴とする請求項１に記載の異種金属の接合継手の製造方法。
［３］ 前記機械接合部を、メカニカルクリンチング、ボルト及びナット、ブラインドリベットまたは非貫通リベットのいずれかによって作製することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の異種金属の接合継手の製造方法。
また、上記の製造方法により形成される異種金属の接合継手は以下の通りである。
［Ａ］ 第１の金属部材と、前記第１の金属部材に重ね合わされるとともに前記第１の金属部材とは異種金属からなる第２の金属部材と、前記第１、第２の金属部材を締結する機械接合部と、前記第１、第２の金属部材の接合面間に形成されたシール層と、が備えられ、前記第１の金属部材または前記第２の金属部材の接合面に、前記機械接合部を囲む第１の環状凸部と、前記第１の環状凸部を囲む第２の環状凸部とが設けられ、前記第１の環状凸部と前記第２の環状凸部の先端は、前記第１の金属部材または前記第２の金属部材の接合面に密着した状態であり、前記シール層が、前記第１、第２の環状凸部の間の前記第１、第２の金属部材間に形成されていることを特徴とする異種金属の接合継手。
［Ｂ］前記第１の環状凸部と前記第２の環状凸部の先端が先細り形状であることを特徴とする［Ａ］に記載の異種金属の接合継手。
［Ｃ］前記シール層が、熱硬化性接着剤であることを特徴とする［Ａ］または［Ｂ］に記載の異種金属の接合継手。
［Ｄ］ 前記第１の金属部材が鋼板からなり、前記第２の金属部材がアルミニウム板又はアルミニウム合金板からなることを特徴とする［Ａ］乃至［Ｃ］の何れか一項に記載の異種金属の接合継手。
［Ｅ］ 前記シール層が更に、前記第２の環状凸部より外側の前記第１、第２の金属部材間に形成されていることを特徴とする［Ａ］乃至［Ｄ］の何れか一項に記載の異種金属の接合継手。
［Ｆ］ 前記第２の環状凸部の高さが、前記第１の環状凸部の高さより高いことを特徴とする［Ａ］乃至［Ｅ］の何れか一項に記載の異種金属の接合継手。
［Ｇ］ 前記第１の環状凸部の高さが０．２〜０．４ｍｍの範囲であり、前記第２の環状凸部の高さが前記第１の環状凸部の高さの１倍超１．７５倍以下の範囲であることを特徴とする［Ｆ］に記載の異種金属の接合継手。
［Ｈ］ 前記第１の環状凸部の直径が、前記機械接合部の外径の１．４倍以上２倍以下の範囲であり、前記第２の環状凸部の直径が、前記第１の環状凸部の直径の１．５倍以上２倍以下の範囲であることを特徴とする［Ａ］乃至［Ｇ］の何れか一項に記載の異種金属の接合継手。
［Ｉ］ 前記機械接合部が、メカニカルクリンチング、ボルト及びナット、ブラインドリベットまたは非貫通リベットのいずれかによって形成されてなることを特徴とする［Ａ］乃至［Ｈ］の何れか一項に記載の異種金属の接合継手。
本発明の異種金属の接合継手によれば、シール層が、第1、第２の環状凸部の間に形成されているので、第1、第2の環状凸部がスペーサとなってシール層の厚みをほぼ均一にすることができ、また、環状凸部自体も水分の侵入障壁となり、これにより第1、第2の金属部材間の隙間からの水分の侵入を確実に遮断して、接合部における腐食を防止できる。
また、本発明の異種金属の接合継手の製造方法によれば、シール剤を第1、第２の環状凸部の間に塗布して接合するので、機器接合の際に第1、第2の金属部材の隙間が狭まった場合でも、第1、第2の環状凸部の間では第1、第２の環状凸部がスペーサとなって第1、第2の金属部材の隙間が極端に狭くならず、これによりシール層の厚みを確保でき、第1、第2の金属部材間の隙間からの水分の侵入を確実に遮断可能で接合部における耐腐食性に優れた接合継手を製造できる。
また、本発明の異種金属の接合継手の製造方法によれば、シール剤を第1、第２の環状凸部の間に塗布して接合するので、機器接合の際に第1、第2の金属部材の隙間が狭まった場合でも、第1、第2の環状凸部の間では第1、第２の環状凸部がスペーサとなって第1、第2の金属部材の隙間が極端に狭くならず、これによりシール層の厚みを確保でき、第1、第2の金属部材間の隙間からの水分の侵入を確実に遮断可能で接合部における耐腐食性に優れた接合継手を製造できる。
本発明は、機械接合部の締結予定箇所を囲む第1の環状凸部及び第2の環状凸部を、第１の金属部材の接合面または第２の金属部材の接合面に設け、第1、第2の環状凸部間にシール剤を塗布して第1、第2の金属部材を重ね合わせ、第１、第２の金属部材の機械接合部の締結予定箇所に機械接合部を製作し、シール剤を硬化する一連の工程を備えた異種金属の接合継手の製造方法及びその製造方法によって得られた異種金属の接合継手である。
ここで、締結予定箇所とは、機械接合部が形成される箇所であって、接合面に少なくとも１または２以上設けられる。接合面における締結予定箇所の数は、金属部材同士の目標とする接合強度によって定められる。また、シール剤は、第1、第2の環状凸部間のみに塗布してもよく、更に第2の環状凸部の外側にも塗布しても良く、接合面の全面に塗布してもよい。
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
（第１の実施形態）
図１は、機械接合部としてボルト及びナット締めを用いた異種金属の接合継手及びその製造方法を説明する模式図である。図１（ａ）は、第１の金属部材の機械接合部の締結予定箇所を示す拡大斜視模式図であり、図１（ｂ）は、異種金属の接合継手の製造方法を示す断面模式図であり、図１（ｃ）は、当該接合継手の製造方法によって得られた接合継手を示す断面模式図である。
（第１の実施形態）
図１は、機械接合部としてボルト及びナット締めを用いた異種金属の接合継手及びその製造方法を説明する模式図である。図１（ａ）は、第１の金属部材の機械接合部の締結予定箇所を示す拡大斜視模式図であり、図１（ｂ）は、異種金属の接合継手の製造方法を示す断面模式図であり、図１（ｃ）は、当該接合継手の製造方法によって得られた接合継手を示す断面模式図である。
本実施形態の異種金属の接合継手の製造方法では、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、第１の金属部材１として、接合面１ａの機械接合部の締結予定箇所の周囲に、締結予定箇所を囲む第1の環状凸部１ｂ１及び第2の環状凸部１ｂ２が設けられ、かつ締結予定箇所に下穴１ｃが設けられた第１の金属部材１を用いる。また、第２の金属部材２としては、図１（ｂ）に示すように、平坦な接合面２ａの締結予定箇所に下穴２ｃが設けられた第２の金属部材２を用いる。
第１、第２の金属部材１，２は、相互に異なる種類の金属からなるものであり、何れか一方がアルミニウムまたはアルミニウム合金からなり、何れか他方が鋼板からなることが好ましい。本例では、第１の金属部材１がアルミニウム合金からなり、第２の金属部材２が鋼板からなる場合について説明するが、第１の金属部材１が鋼板で、第２の金属部材２がアルミニウム合金板であってもよい。
鋼板としては、軟鋼板でも良いし、引張強度５８０ＭＰａ以上の高強度鋼板でも良い。より具体的には、鋼板として、熱延鋼板、冷延鋼板、めっき鋼板の何れでもよい。鋼板の組成も、極低炭素量鋼板（フェラト組織が主体の鋼板）、Ａｌ−ｋ型鋼板（フェライトを主相としパーライトを含む鋼板）、２相組織型鋼板（フェライト中にマルテンサイトまたはベイナイトを含む鋼板）、加工誘起変態型（フェライト中に残留オーステナイトを含む鋼板）、微細結晶型鋼板（フェライトが主体の鋼板）のいずれでもよい。また、引張強度も特に限定はなく、例えば２７０〜１４７０ＭＰａ級程度の鋼板でもよい。
めっき鋼板としては、Ｚｎ系のめっき鋼板（Ｚｎ、Ｚｎ−Ｆｅ、Ｚｎ−Ｎｉ、Ｚｎ−Ａｌ、Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ等）、Ａｌ系のめっき鋼板（Ａｌ−Ｓｉ等）等のいずれのもので良い。これらのめっき層の目付量は特に限定しないが、両面で１００／１００ｇ／ｍ2以下のものが望ましい。特に、Ｚｎ系めっきとしては、合金化溶融亜鉛めっき（Zn-Fe）をはじめ、溶融亜鉛めっき（Zn）、溶融亜鉛合金めっき（Zn-Al-Mg-SiやZn-Al-Si）、電気亜鉛めっき（Zn）や電気亜鉛合金めっき（Zn-Ni）、また、溶融アルミめっき（Al-Si）を例示できる。
また、アルミニウムとしては、合金元素が含まれず、残部がＡｌと不可避的不純物からなる所謂純アルミニウムを例示できる。例えば、ＪＩＳ１０００系の純アルミニウムを例示できる。
また、アルミニウム合金は、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｚｎ等の合金成分元素が添加され、残部がＡｌと不可避的不純物からなるアルミニウム合金を例示できる。例えば、ＪＩＳ規格で規定される３０００系合金、５０００系合金、６０００系合金、７０００系合金等を例示できる。
また、アルミニウム合金は、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｚｎ等の合金成分元素が添加され、残部がＡｌと不可避的不純物からなるアルミニウム合金を例示できる。例えば、ＪＩＳ規格で規定される３０００系合金、５０００系合金、６０００系合金、７０００系合金等を例示できる。
図１（ａ）及び図１（ｂ）に示す第1の環状凸部１ｂ１は、機械接合部の締結予定箇所を囲むように設けられる。第1の環状凸部１ｂ１の形状は平面視略円環状、楕円環状、矩形環状などのいずれでもよいが、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように円環状が好ましい。また、第1の環状凸部１ｂ１の断面形状は、略三角形状、略半円形状のような、先端が先細りになる形状が好ましい。先端が先細りになっていると、第2の金属部材２が重ねられた際に、第1の環状凸部１ｂ１の先端が第2の金属部材2に密着し、第2の金属部材２との間でのシール性を高められる。
第１の環状凸部１ｂ１の直径は、機械接合部４の外径の１．４倍以上２倍以下の範囲とする。第１の環状凸部１ｂ１の直径が機械接合部４の外径の１．４倍以上であれば、第1の環状凸部１ｂ１が機械接合部４に近接しすぎることがなく、機械接合時に各金属部材１、２が受ける押圧力が第1の環状凸部１ｂ１に集中せず、第1の環状凸部１ｂ１が潰されずにシール層５の厚みが薄くなることがなく、十分なシール性を得られるので好ましい。また、第１の環状凸部１ｂ１の直径が機械接合部４の外径の２倍以下であれば、第１の環状凸部１ｂ１の内側に塗布されたシール剤３が円滑に外側に排出され、シール剤３が下穴１ｃ、２ｃからはみ出すおそれがない。
また、第1の環状凸部１ｂ１の接合面１ａからの高さは、０．２〜０．４ｍｍの範囲が好ましい。第1の環状凸部１ｂ１の高さが０．２ｍｍ以上であれば、機械接合部４を形成したときの機械接合部４の周囲のシール層５の厚みが０．２ｍｍ以上になり、機械接合時に万一クラック等の欠陥が部分的にシール層５に生じた場合でも水に対するシール性が低下するおそれがないため好ましい。また、第1の環状凸部１ｂ１の高さが０．４ｍｍ以下であれば、第1、第2の金属部材１、２とシール層５との接着性が低下する虞が少なく、水分の侵入を確実に防止できるので好ましい。
更に、第1の環状凸部１ｂ１の幅は、それ自体の高さと比（環状凸部の幅／環状凸部の高さ）の関係で１以上であればよい。第1の環状凸部１ｂ１の幅と高さの比が１未満になると、機械接合時の押圧力によって第1の環状凸部１ｂ１が潰れてしまい、シール層５の厚みを確保できなくなるので好ましくない。なお、第1の環状凸部１ｂ１の幅はその凸部の最大幅である。
次に、第２の環状凸部１ｂ２は、第1の環状凸部１ｂ１の外周側にあって第1の環状凸部１ｂ１を囲むように設けられる。第2の環状凸部１ｂ２の形状は、平面視略円環状、楕円環状、矩形環状などのいずれでもよいが、第1の環状凸部１ｂ１と同じ形状が好ましく、本例では図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように円環状が好ましい。
また、第２の環状凸部１ｂ２の接合面１ａからの高さは、第１の環状凸部１ｂ１の高さより高いことが好ましく、より具体的には第２の環状凸部１ｂ２の高さが第１の環状凸部１ｂ１の高さの１倍超１．７５倍以下の範囲であることが好ましい。第２の環状凸部１ｂ２の高さが１倍超であれば、第2の環状凸部１ｂ２の高さが第1の環状凸部１ｂ１の高さよりも必ず高くなって、機械接合部４の形成時に第1、第2の環状凸部１ｂ１、１ｂ２を第2の金属部材２に確実に接触させることができ、シール性を高めることができる。また、第2の環状凸部１ｂ２の高さが第1の環状凸部１ｂ１の高さよりも高いため、機械接合時に機械接合部４の周辺から広がって排出されるシール剤３を堰き止めて、シール剤3の流失も防止できる。更に、第２の環状凸部１ｂ２の高さが１．７５倍以下であれば、シール層５が過剰に厚くならずに第1、第2の金属部材１、２とシール層５との接着性が低下する虞が少なく、水分の侵入を確実に防止できる。
また、第2の環状凸部１ｂ２の直径は、第１の環状凸部１ｂ１の直径の１．５倍以上２倍以下の範囲とする。第2の環状凸部１ｂ２の直径が第１の環状凸部１ｂ１の直径の１．５倍以上であれば、第１、第2の環状凸部１ｂ１、１ｂ２の間のスペースが広く確保され、十分なシール層５を配置することが可能になって水分に対するシール性を高めることができる。また、第2の環状凸部１ｂ２の直径が第１の環状凸部１ｂ１の直径の２倍以下であれば、機械接合時の押圧力が第2の環状凸部１ｂ２に有効に作用し、シール層５と接合面１ａ、２ａとの密着性が高まり、水分に対するシール性を高めることができる。
更に、第２の環状凸部１ｂ２の幅は、第1の環状凸部１ｂ１と同様に、それ自体の高さと比（環状凸部の幅／環状凸部の高さ）の関係で１以上であればよい。環状凸部１ｂ２の幅と高さの比が１未満になると、機械接合時の押圧力によって第２の環状凸部１ｂ２が潰れてしまい、シール層５の厚みを確保できなくなるので好ましくない。また、第２の環状凸部１ｂ２の断面形状は、略三角形状、略半円形状のような、先端が先細りになる形状が好ましい。先端が先細りになっていると、第2の金属部材２が重ねられたときに、第２の環状凸部１ｂ２の先端が第2の金属部材2に密着し、第2の金属部材２との間でシール性を高められる。なお、第２の環状凸部１ｂ２の幅はその凸部の最大幅である。
第1、第2の環状凸部１ｂ１、１ｂ２は、第１、第２の金属部材１，２の接合時に第２の金属部材２の接合面２ａに押し当てられ、これら凸部自体が水分の侵入に対するシールリングになるとともに、第１、第２の環状凸部１ｂ１、１ｂ２間のシール層５を保持し、かつ、第１、第２の金属部材１，２の隙間を調整するスペーサになる。
第1、第2の環状凸部１ｂ１、１ｂ２の形成方法としては、接合面１ａにレーザーを照射して肉盛りを形成することで第1、第2の環状凸部１ｂ１、１ｂ２を形成する手段、プレス成形、ロール転写加工、アーク溶接法などで溶接金属を肉盛りする手段、などを採用できる。
また、本例では第1、第2の環状凸部１ｂ１、１ｂ２を第1の金属部材１に設けたが、一方の環状凸部を第1の金属部材１に設け、他方の環状凸部を第2の金属部材２に設けても良い。
次に、本実施形態では、機械接合部４としてボルト及びナット締めを用いるので、第1の環状凸部１ｂ１の内側のほぼ中央に、ボルトを通すための下穴１ｃを設ける。同様に、第２の金属部材２にも下穴２ｃを設ける。
第１、第２の金属部材１、２が準備できたら、各部材１、２の接合面１ａ、２ａの何れか一方又は両方にシール剤３を塗布する。シール剤３に特に制限はないが、好ましくは熱硬化性接着剤がよい。シール剤３に接着剤を用いることで第1、第2の金属部材１、２の継手強度が高められる。シール剤３を塗布する領域としては、第1の環状凹部１ｂ１と第2の環状凹部１ｂ２の間に必ず塗布することが、第１、第２の金属部材１、２の隙間から機械接合部４への水分の侵入を防止できる点で好ましい。シール剤３の塗布領域は、第1、第2の環状凹部１ｂ１、１ｂ２の間の領域に加えて、第2の環状凸部１ｂ２の外側の領域に塗布してもよく、更に第１の環状凹部１ｂ１の内側に塗布しても良い。いずれの場合であっても、第１、第２の金属部材１、２の隙間から機械接合部４への水分の侵入を防止できる点で好ましい。図１（ｂ）に示す例では、接合面１ａ、２ａの全面にシール剤を塗布している。
そして、図１（ｂ）に示すように、各接合面１ａ、２ａを向き合わせて、第１、第２の金属部材１、２を重ね合わせる。このとき、下穴１ｃ、２ｃの位置を合わせつつ重ね合わせる。第１、第２の金属部材１、２の間には、未硬化状態のシール剤３が配置される。
次に、図１（ｃ）に示すように、第１の金属部材１と第２の金属部材２をボルト４ａ及びナット４ｂで締結して機械接合部４を形成する。ボルト４ａの挿入方向は、どちらの金属部材１、２の側から挿入しても良いが、図１（ｃ）の例では第２の金属部材２の側から第１の金属部材１側に向けて各下穴１ｃ、２ｃにボルト４ａを挿入する。ボルト４ａを挿入したら、第１の金属部材１側からナット４ｂをボルト４ａに装着して締め付ける。ナット４ｂの締め付けに伴う加圧力によって、第１、第２の環状凸部１ｂ１、１ｂ２に第２の金属部材２の接合面２ａが押しつけられる。また、第２の金属部材２の下穴２ｃ周辺が変形してこの部分における第１、第２の金属部材１、２間の隙間が小さくなり、シール剤３の一部が排出される。また、第１、第２の環状凸部１ｂ１、１ｂ２の間に塗布されたシール剤３は、第１、第２の環状凸部１ｂ１、１ｂ２と、接合面１ａ、２ａとに囲まれた空間に充填された形になる。
第１、第２の環状凸部１ｂ１、１ｂ２における第１、第２の金属部材１、２の間の隙間は、各環状凸部１ｂ１、１ｂ２の高さに対応したものになり、シール剤３の厚みもその程度の厚みになる。
次いで、第１、第２の金属部材１、２に塗料を塗布し、塗料を焼き付けるために１００〜２００℃程度で１〜３０分程度加熱する。この加熱処理によって、未硬化のシール剤３が硬化されてシール層５が形成される。このようにして、本実施形態の接合継手６が得られる。
図１（ｃ）に示す本実施形態の異種金属の接合継手６は、接合面１ａ、２ａ同士が相互に重ね合わされた第１、第２の金属部材１、２と、第１、第２の金属部材１、２を締結する機械接合部４であるボルト４ａ及びナット４ｂと、第１、第２の金属部材１、２の接合面１ａ、２ａ間に形成されたシール層５と、が備えられて構成されている。接合面における機械接合部４の数は１つまたは２つ以上がよい。機械接合部４の数は、要求させる接合強度によって定まる。
第１の金属部材１の接合面１ａには、機械接合部４を囲む第１、第２の環状凸部１ｂ１、１ｂ２が設けられている。この第１、第２の環状凸部１ｂ１、１ｂ２の間にシール層５が形成されている。シール層５は、第１の環状凸部１ｂ１の内側及び第２の環状凸部１ｂ２の外側にも形成されている。
第１の環状凸部１ｂ１付近におけるシール層５の厚みは、０．２〜０．４ｍｍの範囲が好ましい。同様に、第２の環状凸部１ｂ２付近におけるシール層５の厚みは、第１の環状凸部１ｂ１付近におけるシール層５の厚みの１倍超１．７５倍以下の範囲が好ましい。シール層５の厚みが上記の範囲にあることで、水分に対するシール性を高めることができる。また、シール層５が接着層を兼ねる場合は、性能通りの接着強度を発揮できる。
また、第１の環状凸部１ｂ１の直径は、機械接合部４の外径の１．４倍以上２倍以下の範囲であればよい。第２の環状凸部１ｂ２の直径は、第１の環状凸部１ｂ１の直径の１．５倍以上２倍以下の範囲であればよい。
上記の異種金属の接合継手の製造方法によれば、シール剤３を第1、第２の環状凸部１ｂ１、１ｂ２の間に塗布して機械接合するので、機械接合の際に第1、第2の金属部材１、２の隙間が狭まった場合でも、第1、第2の環状凸部１ｂ１、１ｂ２の間では第1、第２の環状凸部１ｂ１、１ｂ２がスペーサとなって第1、第2の金属部材１、２間の隙間が極端に狭くならず、これによりシール層５の厚みを確保できる。このようにして、第1、第2の金属部材１、２間の隙間からの水分の侵入を確実に遮断可能な接合継手６を製造できる。
また、シール剤３を第２の環状凸部１ｂ２の外側にも塗布することで、機械接合部４への水分の侵入をより確実に防止可能な接合継手６を製造できる。
また、シール剤３を第２の環状凸部１ｂ２の外側にも塗布することで、機械接合部４への水分の侵入をより確実に防止可能な接合継手６を製造できる。
また、上記の異種金属の接合継手６によれば、シール層５が、第1、第２の環状凸部１ｂ１、１ｂ２の間に形成されているので、第1、第2の環状凸部１ｂ１、１ｂ２がスペーサとなってシール層５の厚みをほぼ均一にすることができ、また、環状凸部１ｂ１、１ｂ２自体が水分の侵入障壁となり、これにより第1、第2の金属部材１、２間の隙間からの水分の侵入を確実に遮断して、機械接合部４における腐食を防止することができる。
本実施形態の接合継手６は、第１、第２の金属部材１，２間の隙間から侵入する水分に対する機械接合部４の腐食対策として特に有効である。水分の侵入箇所としてはこの他に、下穴１ｃ、２ｃとボルト４ａ及びナット４ｂとの間からの水分の侵入があるが、この箇所からの水分侵入については、ボルト４ａ及びナット４ｂを覆う樹脂層を第１、第２の金属部材１、２に形成することで抑制できる。
（第１の実施形態の変形例）
次に、本実施形態の変形例を説明する。図２は、機械接合部としてブラインドリベット締めを用いた接合継手及びその製造方法を説明する模式図である。図２（ａ）〜図２（ｂ）は本変形例の異種金属の接合継手の製造方法を示す断面模式図であり、図２（ｃ）は本例の製造方法によって得られた接合継手を示す断面模式図である。
次に、本実施形態の変形例を説明する。図２は、機械接合部としてブラインドリベット締めを用いた接合継手及びその製造方法を説明する模式図である。図２（ａ）〜図２（ｂ）は本変形例の異種金属の接合継手の製造方法を示す断面模式図であり、図２（ｃ）は本例の製造方法によって得られた接合継手を示す断面模式図である。
本変形例と、図１に示す例との違いは、機械接合部２４としてブラインドリベット締めを用いた点である。ブラインドリベットで締結する場合は、図２（ｂ）に示すように、先端にその軸部２５ａと比較して過大な突起部２５ｂを有するシャフト２５を内蔵した皿あるいはなべ状の頭部を持つ円筒状のリベット２６を、第２の金属部材２側から下穴１ｃ、２ｃに挿入する。その後、図２（ｃ）に示すように、軸部２５ａに張力を与えて突起部２５ｂをリベット２６内に引き込み、シャフト２５の突起部２５ｂと軸部２５ａを破断させることによってリベットの先端部（頭部とは反対側の端部）に下穴１ｃ、２ｃの直径よりも大きな拡幅部２６ａを形成して、第１、第２の金属部材１、２を強固に接合する。リベット２６の挿入方向は、第２の金属部材２側のみならず、第１の金属部材１側から挿入しても良い。
拡幅部２６ａの形成に伴い、第１、第２の環状凸部１ｂ１、１ｂ２に第２の金属部材２の接合面２ａが押しつけられ、第２の金属部材２の下穴２ｃ周辺が変形して第１、第２の金属部材１、２間の隙間が小さくなり、シール剤３の一部が排出される。また、第１、第２の環状凸部１ｂ１、１ｂ２の間に塗布されたシール剤３は、第１、第２の環状凸部１ｂ１、１ｂ２と、接合面１ａ、２ａに囲まれた空間に充填された形になる。
図１の場合と同様に、第１、第２の環状凸部１ｂ１、１ｂ２における第１、第２の金属部材１、２の間の隙間は、各環状凸部１ｂ１、１ｂ２の高さに対応したものになり、シール剤３の厚みもその程度の厚みになる。
その後、第１、第２の金属部材１、２に塗料を塗布し、塗料を焼き付けると同時にシール剤３を硬化させてシール層５を形成する。このようにして、本変形例の接合継手３６が得られる。
なお、本変形例において、第１の環状凸部１ｂ１の直径を、機械接合部２４の外径の１．４倍以上２倍以下の範囲とする際における、機械接合部２４がブラインドリベット２６からなる場合の機械接合部２４の外径は、ブラインドリベット２６の頭部または拡幅部２６aの外径を採用すればよい。
本変形例の継手３６及びその製造方法によれば、図１に示す継手６及びその製造方法によって奏される効果と同様の効果が奏される。
（第２の実施形態）
図３は、機械接合部として非貫通リベット締めを用いた金属部材の継手及びその製造方法を説明する模式図である。図３（ａ）は金属部材の継手の製造方法を示す断面模式図であり、図３（ｂ）は当該継手の製造方法によって得られた継手を示す断面模式図である。
図３は、機械接合部として非貫通リベット締めを用いた金属部材の継手及びその製造方法を説明する模式図である。図３（ａ）は金属部材の継手の製造方法を示す断面模式図であり、図３（ｂ）は当該継手の製造方法によって得られた継手を示す断面模式図である。
本実施形態の継手の製造方法では、図３（ａ）に示すように、接合面１ａの機械接合部の締結予定箇所の周囲に第１、第２の環状凸部１ｂ１、１ｂ２が設けられ、下穴が設けられていない第１の金属部材５１を用いる。また、第２の金属部材として、図３（ａ）に示すように、平坦な接合面２ａに下穴が設けられていない第２の金属部材５２を用いる。
第１、第２の金属部材５１，５２は、下穴１ｃ、２ｃが設けられていない点を除き、第１の実施形態の第１、第２の金属部材１，２と同様の構成である。本実施形態では、機械接合部として非貫通リベット（セルフピアッシングリベットという場合もある）を用いるので、下穴１ｃ、２ｃを設ける必要がない。
第１、第２の金属部材５１、５２が準備できたら、各部材５１、５２の接合面１ａ、２ａの何れか一方又は両方にシール剤を塗布し、各接合面１ａ、２ａを向き合わせて、第１、第２の金属部材５１、５２を重ね合わせる。第１、第２の金属部材５１、５２の間に、未硬化状態のシール剤３が配置される。シール剤３は機械接合部の締結予定箇所を含む接合面全面に塗布される。また、第１の金属部材５１の接合面１ａと反対側の面１ｄには、非貫通リベットを打ち込む際の受けになるダイＤ１を配置する。
そして、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、第１の金属部材５１と第２の金属部材５２を非貫通リベット５４ａで締結して機械接合部５４を形成する。非貫通リベット５４ａの打ち込み方向は、図３（ａ）の例では第２の金属部材５２の側から第１の金属部材５１側に向けて非貫通リベット５４ａを打ち込むが、逆方向から打ち込んでも良い。
非貫通リベット５４ａは、平面視円形の頭部５４ｂと、頭部の下部から突出した円筒状の係合部５４ｃとから構成されている。非貫通リベット５４ａを打ち込むと、第２の金属部材５２が、リベット５４ａの係合部５４ｃに押されて第１の金属部材５１側にめり込むように変形する。係合部５４ｃの先端は外側に拡がりつつ第２の金属部材５２を貫通する。第１の金属部材５１は、非貫通リベット５４ａによる押圧力を受けてダイD１に押し込まれて締結予定箇所が凹むように塑性変形するものの、非貫通リベット５４ａによって貫通まではされない。このように、第１の金属部材５１が凹状に変形しつつ、係合部５４ｃの先端が外側に拡がることで、第１、第２の金属部材５１、５２がかしめられて機械的に接合する。
機械接合部５４の形成に伴い、第１、第２の環状凸部１ｂ１、１ｂ２に第２の金属部材２の接合面２ａが押しつけられ、機械接合部５４からシール剤３の一部が排出される。また、第１、第２の環状凸部１ｂ１、１ｂ２の間に塗布されたシール剤３は、第１、第２の環状凸部１ｂ１、１ｂ２と、接合面１ａ、２ａとに囲まれた空間に充填された形になる。
図１の場合と同様に、第１、第２の環状凸部１ｂ１、１ｂ２における第１、第２の金属部材５１、５２の間の隙間は、各環状凸部１ｂ１、１ｂ２の高さに対応したものになり、シール剤３の厚みもその程度の厚みになる。
次いで、第１、第２の金属部材５１、５２に塗料を塗布し、塗料を焼き付けるために１００〜２００℃程度で１〜３０分程度加熱する。この加熱処理によって、未硬化のシール剤３が硬化されてシール層５が形成される。このようにして、本実施形態の接合継手５６が得られる。
図３（ｂ）に示す本実施形態の金属部材の継手５６は、接合面１ａ、２ａ同士が相互に重ね合わされた第１、第２の金属部材５１、５２と、第１、第２の金属部材５１、５２を締結する機械接合部５４である非貫通リベット５４ａと、第１、第２の金属部材５１、５２の接合面１ａ、２ａ同士の間に形成されたシール層５と、が備えられて構成されている。
第１の金属部材５１の接合面１ａには、機械接合部５４を囲む第１、第２の環状凸部１ｂ１、１ｂ２が設けられている。この第１、第２の環状凸部１ｂ１、１ｂ２の間にシール層５が形成されている。シール層５は、第１の環状凸部１ｂ１の内側及び第２の環状凸部１ｂ２の外側にも形成されている。
第１の環状凸部１ｂ１付近におけるシール層５の厚みは、０．２〜０．４ｍｍの範囲が好ましい。同様に、第２の環状凸部１ｂ２付近におけるシール層５の厚みは、第１の環状凸部１ｂ１付近におけるシール層５の厚みの１倍超１．７５倍以下の範囲が好ましい。シール層５の厚みが上記の範囲にあることで、水分に対するシール性を高めることができる。また、シール層５が接着層を兼ねる場合は、性能通りの接着強度を発揮できる。
なお、本実施形態において、第１の環状凸部１ｂ１の直径を、機械接合部５４の外径の１．４倍以上２倍以下の範囲とする際における、機械接合部５４が非貫通リベット５４ａからなる場合の機械接合部５４の外径は、非貫通リベット５４ａの頭部の外径を採用すればよい。
上記の金属部材の接合継手５６およびその製造方法によれば、図１に示す継手６及びその製造方法によって奏される効果と同様の効果が奏される。
（第３の実施形態）
図４（ａ）〜図４（ｄ）は、機械接合部としてメカニカルクリンチングを用いた異種金属の接合継手の製造方法を示す模式図であり、図５は図４に示す方法によって得られた異種金属の接合継手である。
図４（ａ）〜図４（ｄ）は、機械接合部としてメカニカルクリンチングを用いた異種金属の接合継手の製造方法を示す模式図であり、図５は図４に示す方法によって得られた異種金属の接合継手である。
本実施形態の接合継手の製造方法では、第２の実施形態と同様に、接合面１ａの機械接合部の締結予定箇所の周囲に第１、第２の環状凸部１ｂ１、１ｂ２が設けられ、下穴がない第１の金属部材５１を用いる。また、第２の金属部材２として、平坦な接合面２ａに下穴がない第２の金属部材５２を用いる。本実施形態では、機械接合部６４としてメカニカルクリンチングを用いるので、下穴１ｃ、２ｃを設ける必要がない。
図４（ａ）に示すように、第１、第２の金属部材５１、５２が準備できたら、各部材５１、５２の接合面１ａ、２ａの何れか一方又は両方にシール剤３を塗布し、各接合面１ａ、２ａを向き合わせて、第１、第２の金属部材５１、５２を重ね合わせる。第１、第２の金属部材５１、５２の間には、未硬化状態のシール剤３が配置される。また、第２の金属部材５２の接合面２ａと反対側の面２ｄには、メカニカルクリンチングを行う際の受けになるダイＤ２を配置する。
次に、図４（ｂ）〜図４（ｃ）に示すように、第２の金属部材５２側からポンチP１を押しこんで、第１、第２の金属部材５１、５２をメカニカルクリンチングにより締結して機械接合部６４を形成する。ポンチP１を押し込む方向は、図４の例では第２の金属部材５２の側から第１の金属部材５１側に向けて押し込むが、逆方向から押し込んでも良い。ポンチP１には、凸部P２と凸部P２の周囲に設けられた傾斜面部P３が設けられている。傾斜面部P３は、第１、第２の環状凹部１ｂ１、１ｂ２に第２の金属部材５２が押しつけられた際の第２の金属部材５２の逃げになる。
図４（ｂ）に示すように、ポンチP１を押しこむことで第１、第２の金属部材５１，５２がともに変形し、ついで図４（ｃ）に示すように更にポンチP１を押し込むことで第２の金属部材５２に形成された凹部６４ｂの先端が拡がって第１の金属部材５２の凹部６４ａとの間に噛み合い部６４ｃ（インターロック）が形成される。その後、図４（ｄ）に示すように、ポンチP１を後退させてクリンチングを終了する。
機械接合部６４の形成に伴い、第１、第２の環状凸部１ｂ１、１ｂ２に第２の金属部材２の接合面２ａが押しつけられ、機械接合部６４からシール剤３の一部が排出される。また、第１、第２の環状凸部１ｂ１、１ｂ２の間に塗布されたシール剤３は、第１、第２の環状凸部１ｂ１、１ｂ２と、接合面１ａ、２ａに囲まれた空間に充填された形になる。
図１の場合と同様に、第１、第２の環状凸部１ｂ１、１ｂ２における第１、第２の金属部材１、２の間の隙間は、各環状凸部１ｂ１、１ｂ２の高さに対応したものになり、シール剤３の厚みもその程度の厚みになる。
次いで、第１、第２の金属部材５１、５２に塗料を塗布し、塗料を焼き付けるために１００〜２００℃程度で１〜３０分程度加熱する。この加熱処理によって、未硬化のシール剤３が硬化されてシール層５が形成される。このようにして、本実施形態の接合継手６６が得られる。
図５に示す本実施形態の異種金属の接合継手６６は、接合面１ａ、２ａ同士が相互に重ね合わされた第１、第２の金属部材５１、５２と、第１、第２の金属部材５１、５２を締結する機械接合部６４であるメカニカルクリンチング部６４と、第１、第２の金属部材５１、５２の接合面１ａ、２ａ同士の間に形成された接着剤層５と、が備えられて構成されている。
第１の金属部材の接合面１ａには、機械接合部６４を囲む第１、第２の環状凸部１ｂ１、１ｂ２が設けられている。この第１、第２の環状凸部１ｂ１、１ｂ２の間にシール層５が形成されている。シール層５は、第１の環状凸部１ｂ１の内側及び第２の環状凸部１ｂ２の外側にも形成されている。
第１の環状凸部１ｂ１付近におけるシール層５の厚みは、０．２〜０．４ｍｍの範囲が好ましい。同様に、第２の環状凸部１ｂ２付近におけるシール層５の厚みは、第１の環状凸部１ｂ１付近におけるシール層５の厚みの１倍超１．７５倍以下の範囲が好ましい。シール層５の厚みが上記の範囲にあることで、水分に対するシール性を高めることができる。また、シール層５が接着層を兼ねる場合は、性能通りの接着強度を発揮できる。
なお、本実施形態において、第１の環状凸部１ｂ１の直径を、機械接合部６４の外径の１．４倍以上２倍以下の範囲とする際における、機械接合部６４がメカニカルクリンチングからなる場合の機械接合部６４の外径は、第２の金属部材５２に形成される凹部６４ｂの内径またはポンチP１の凸部P２の直径を採用すればよい。
上記の異種金属の接合継手６６およびその製造方法によれば、図１に示す継手６及びその製造方法によって奏される効果と同様の効果が奏される。
（試験例１〜３３）
第１の金属部材として長さ１５０ｍｍ、幅５０ｍｍ、板厚０．８ｍｍの軟鋼板と、第２の金属部材として長さ１５０ｍｍ、幅５０ｍｍ、板厚１．２ｍｍの５０００系アルミニウム合金板を用意した。第１の金属部材の接合面には、第1の環状凸部及び第2の環状凸部を設けた。各環状凸部は、レーザー照射によって肉盛りを設けることで形成した。第1の環状凸部の直径は７〜１５ｍｍとし、高さを０．１〜０．５ｍｍとした。また、第２の環状凸部の直径は１０〜２８ｍｍとし、高さを０．２〜０．８ｍｍとした。
第１の金属部材として長さ１５０ｍｍ、幅５０ｍｍ、板厚０．８ｍｍの軟鋼板と、第２の金属部材として長さ１５０ｍｍ、幅５０ｍｍ、板厚１．２ｍｍの５０００系アルミニウム合金板を用意した。第１の金属部材の接合面には、第1の環状凸部及び第2の環状凸部を設けた。各環状凸部は、レーザー照射によって肉盛りを設けることで形成した。第1の環状凸部の直径は７〜１５ｍｍとし、高さを０．１〜０．５ｍｍとした。また、第２の環状凸部の直径は１０〜２８ｍｍとし、高さを０．２〜０．８ｍｍとした。
そして、各金属部材の接合面にエポキシ系接着剤を塗布して第１、第２の金属部材を幅５０ｍｍ、長さ５０ｍｍのラップで重ねあわせた。そして、ラップ部の中心に、リベット頭部の径が６ｍｍの鋼製の非貫通リベットを用いたリベット接合を行って機械接合部を設けた。その後、１９０℃、２０分の条件で加熱して接着剤を硬化させた。このようにして、試験例１〜３３の継手を製造した。製造した継手には、接着接合のみをした継手（試験例１）、環状凸部を設けずにリベット接合した継手（試験例４）、第1、第2の環状凸部の何れか一方のみを設けた継手（試験例２、３）も含まれる。
（試験例３４〜６２）
第１の金属部材として長さ１５０ｍｍ、幅５０ｍｍ、板厚０．８ｍｍの軟鋼板と、第２の金属部材として長さ１５０ｍｍ、幅５０ｍｍ、板厚１．２ｍｍの５０００系アルミニウム合金板を用意した。第１の金属部材の接合面には、第1の環状凸部及び第2の環状凸部を設けた。各環状凸部は、レーザー照射によって肉盛りを設けることで形成した。第1の環状凸部の直径は１２〜２４ｍｍとし、高さを０．１〜０．５ｍｍとした。また、第２の環状凸部の直径は１６．５〜４０ｍｍとし、高さを０．２〜０．８ｍｍとした。
第１の金属部材として長さ１５０ｍｍ、幅５０ｍｍ、板厚０．８ｍｍの軟鋼板と、第２の金属部材として長さ１５０ｍｍ、幅５０ｍｍ、板厚１．２ｍｍの５０００系アルミニウム合金板を用意した。第１の金属部材の接合面には、第1の環状凸部及び第2の環状凸部を設けた。各環状凸部は、レーザー照射によって肉盛りを設けることで形成した。第1の環状凸部の直径は１２〜２４ｍｍとし、高さを０．１〜０．５ｍｍとした。また、第２の環状凸部の直径は１６．５〜４０ｍｍとし、高さを０．２〜０．８ｍｍとした。
そして、各金属部材の接合面にエポキシ系接着剤を塗布して第１、第２の金属部材を幅５０ｍｍ、長さ５０ｍｍのラップで重ねあわせた。そして、ラップ部の中心に、ボルト頭部の径が９ｍｍの鋼製のボルト及びナットを用いたボルト締め接合を行って機械接合部を設けた。その後、１９０℃、２０分の条件で加熱して接着剤を硬化させた。このようにして、試験例３４〜６２の継手を製造した。
（試験例６３〜９１）
第１の金属部材として長さ１５０ｍｍ、幅５０ｍｍ、板厚０．８ｍｍの軟鋼板と、第２の金属部材として長さ１５０ｍｍ、幅５０ｍｍ、板厚１．２ｍｍの５０００系アルミニウム合金板を用意した。第１の金属部材の接合面には、第1の環状凸部及び第2の環状凸部を設けた。各環状凸部は、レーザー照射によって肉盛りを設けることで形成した。第1の環状凸部の直径は１２〜２４ｍｍとし、高さを０．１〜０．５ｍｍとした。また、第２の環状凸部の直径は１６．５〜４０ｍｍとし、高さを０．２〜０．８ｍｍとした。
第１の金属部材として長さ１５０ｍｍ、幅５０ｍｍ、板厚０．８ｍｍの軟鋼板と、第２の金属部材として長さ１５０ｍｍ、幅５０ｍｍ、板厚１．２ｍｍの５０００系アルミニウム合金板を用意した。第１の金属部材の接合面には、第1の環状凸部及び第2の環状凸部を設けた。各環状凸部は、レーザー照射によって肉盛りを設けることで形成した。第1の環状凸部の直径は１２〜２４ｍｍとし、高さを０．１〜０．５ｍｍとした。また、第２の環状凸部の直径は１６．５〜４０ｍｍとし、高さを０．２〜０．８ｍｍとした。
そして、各金属部材の接合面にエポキシ系接着剤を塗布して第１、第２の金属部材を幅５０ｍｍ、長さ５０ｍｍのラップで重ねあわせた。そして、ラップ部の中心に、リベット頭部の径が９ｍｍの鋼製のブラインドリベットを用いたリベット接合を行って機械接合部を設けた。その後、１９０℃、２０分の条件で加熱して接着剤を硬化させた。このようにして、試験例６３〜９１の継手を製造した。
（試験例９２〜１２０）
第１の金属部材として長さ１５０ｍｍ、幅５０ｍｍ、板厚０．８ｍｍの軟鋼板と、第２の金属部材として長さ１５０ｍｍ、幅５０ｍｍ、板厚１．２ｍｍの５０００系アルミニウム合金板を用意した。第１の金属部材の接合面には、第1の環状凸部及び第2の環状凸部を設けた。各環状凸部は、レーザー照射によって肉盛りを設けることで形成した。第1の環状凸部の直径は７〜１５ｍｍとし、高さを０．１〜０．５ｍｍとした。また、第２の環状凸部の直径は１０〜２８ｍｍとし、高さを０．２〜０．８ｍｍとした。
第１の金属部材として長さ１５０ｍｍ、幅５０ｍｍ、板厚０．８ｍｍの軟鋼板と、第２の金属部材として長さ１５０ｍｍ、幅５０ｍｍ、板厚１．２ｍｍの５０００系アルミニウム合金板を用意した。第１の金属部材の接合面には、第1の環状凸部及び第2の環状凸部を設けた。各環状凸部は、レーザー照射によって肉盛りを設けることで形成した。第1の環状凸部の直径は７〜１５ｍｍとし、高さを０．１〜０．５ｍｍとした。また、第２の環状凸部の直径は１０〜２８ｍｍとし、高さを０．２〜０．８ｍｍとした。
そして、各金属部材の接合面にエポキシ系接着剤を塗布して第１、第２の金属部材を幅５０ｍｍ、長さ５０ｍｍのラップで重ねあわせた。そして、ラップ部の中心に、凹部の径が６ｍｍとなるメカニカルクリンチングによる接合を行って機械接合部を設けた。その後、１９０℃、２０分の条件で加熱して接着剤を硬化させた。このようにして、試験例９２〜１２０の継手を製造した。
そして、試験例１〜１２０の継手を複合サイクル試験機にて腐食試験サイクルに供し、９０サイクル後に引張りせん断強度を測定を行った。そして、同じ継手で腐食試験サイクルを実施しなかった継手の引張りせん断強度との比を求めた。結果を表１Ａ〜表４Ｂに示す。なお、複合サイクル試験条件は、２時間の塩水噴霧ステップ（噴霧条件として、温度３５℃、塩水濃度５％の塩水を使用）、４時間の乾燥ステップ（乾燥条件は温度６０℃、相対湿度２０〜３０％）、２時間の湿潤ステップ（温度５０℃、相対湿度９５％以上の環境下で放置）のサイクルを１サイクルとし、これを９０サイクル繰り返した。結果を表１Ａ〜表４Ｂに示す。なお、表１Ａ〜表４Ｂ中、比較例(*1)は請求項１に係る発明の比較例であり、比較例(*2)は請求項５に係る発明の比較例であり、比較例(*3)は請求項６に係る発明の比較例である。
表１Ａ〜表４Ｂに示すように、実施例の接合継手は、腐食試験後のせん断強度に優れており、機械接合部における耐食性に優れていることがわかる。
１、５１…第１の金属部材、１ａ…第１の金属部材の接合面、１ｂ１…第1の環状凸部、１ｂ２…第2の環状凸部、２、５２…第２の金属部材、２ａ…第２の金属部材の接合面、３…シール剤、４、２４、５４、６４…機械接合部、４ａ…ボルト、４ｂ…ナット、５…シール層、６、２６、５６、６６…異種金属の接合継手、２４…ブラインドリベット、５４…非貫通リベット。
Claims (3)
- 機械接合部の締結予定箇所を囲む第１の環状凸部と前記第１の環状凸部を囲む第２の環状凸部とを、前記第１の環状凸部の高さを０．２〜０．４ｍｍの範囲とし、前記第２の環状凸部の高さを前記第１の環状凸部の高さの１倍超１．７５倍以下の範囲とし、前記第１の環状凸部の直径を、前記機械接合部の外径の１．４倍以上２倍以下の範囲とし、前記第２の環状凸部の直径を、前記第１の環状凸部の直径の１．５倍以上２倍以下の範囲となるように、鋼板からなる第１金属部材の接合面またはアルミニウム板もしくはアルミニウム合金板からなる第２の金属部材の接合面にロール転写加工またはプレス加工により形成し、少なくとも前記第１、第２の環状凸部間にシール剤を塗布して前記第１、第２の金属部材を重ね合わせる重ね合わせ工程と、
前記第１の金属部材及び前記第２の金属部材の機械接合部の締結予定箇所に機械接合部を製作し、前記第１の環状凸部と前記第２の環状凸部を、前記第１の金属部材または前記第２の金属部材の接合面に密着させる接合工程と、
前記シール剤を硬化する硬化工程と、
を具備してなることを特徴とする異種金属の接合継手の製造方法。 - 前記重ね合わせ工程において、シール剤を更に、前記第２の環状凸部より外側の前記第１、第２の金属部材間に塗布することを特徴とする請求項１に記載の異種金属の接合継手の製造方法。
- 前記機械接合部を、メカニカルクリンチング、ボルト及びナット、ブラインドリベットまたは非貫通リベットのいずれかによって作製することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の異種金属の接合継手の製造方法。
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