JP6635463B2

JP6635463B2 - Diffusion bonding method

Info

Publication number: JP6635463B2
Application number: JP2015175051A
Authority: JP
Inventors: 裕足立; 貴志池田; 満雄関口; 富子山口; 西尾　一政; 一政西尾
Original assignee: Kyushu Institute of Technology NUC; Toyota Auto Body Co Ltd
Current assignee: Kyushu Institute of Technology NUC; Toyota Auto Body Co Ltd
Priority date: 2015-09-04
Filing date: 2015-09-04
Publication date: 2020-01-22
Anticipated expiration: 2035-09-04
Also published as: JP2017047468A

Description

本発明は、鉄系金属板とアルミニウム系金属板とを拡散接合する方法に関する。 The present invention relates to a method for diffusion bonding an iron-based metal plate and an aluminum-based metal plate.

例えば、自動車のボディ、ボディの開口部に配置される蓋部等の製造において、鉄系金属板とアルミニウム系金属板との異種金属間の接合を行う場合には、一般的なスポット溶接を行うことは困難である。そのため、鉄系金属板とアルミニウム系金属板とを接着剤によって接合することが行われている。 For example, in the manufacture of an automobile body, a lid disposed at an opening of the body, and the like, when performing joining between dissimilar metals of an iron-based metal plate and an aluminum-based metal plate, general spot welding is performed. It is difficult. Therefore, an iron-based metal plate and an aluminum-based metal plate are joined with an adhesive.

一方、例えば、特許文献１に開示されるように、拡散接合によって、めっきが施された鉄系材料とアルミニウム系材料とを接合する方法が知られている。この特許文献１の拡散接合方法においては、鉄系材料とアルミニウム系材料とに加圧力を与えながら通電する。これにより、鉄系材料の平坦な面によって、アルミニウム系材料に形成されたプロジェクション（突起）における酸化被膜を塑性流動させて破壊するとともに、鉄系材料における軟化しためっきを除去する。そして、鉄系材料とアルミニウム系材料との清浄な面同士において相互に分子の拡散を生じさせ、異種金属間の拡散接合を行っている。 On the other hand, for example, as disclosed in Patent Literature 1, a method of bonding a plated iron-based material and an aluminum-based material by diffusion bonding is known. In the diffusion bonding method of Patent Document 1, current is applied while applying a pressing force to an iron-based material and an aluminum-based material. Thus, the oxide film on the projection (projection) formed on the aluminum-based material is plastically flowed and broken by the flat surface of the iron-based material, and the softened plating on the iron-based material is removed. Diffusion of molecules occurs between clean surfaces of the iron-based material and the aluminum-based material, thereby performing diffusion bonding between dissimilar metals.

特開２００６−１８１６２７号公報JP 2006-181627 A

しかしながら、接着剤によって異種金属間の接合を行う場合には、接着剤を塗布した後、接着剤が硬化するまで放置する必要がある。そして、接着剤が硬化するまでの間、ボルト等による仮止めをしておく必要がある。そのため、異種金属間を簡単に接合することができない。一方、特許文献１の拡散接合方法においては、アルミニウム系材料に台形形状の断面を有するプロジェクションが形成されており、このプロジェクションにおける酸化被膜の破壊が必ずしも容易ではない。 However, in the case of joining different kinds of metals with an adhesive, it is necessary to leave the adhesive until the adhesive is cured after applying the adhesive. Then, it is necessary to temporarily fix with a bolt or the like until the adhesive is cured. Therefore, different metals cannot be easily joined. On the other hand, in the diffusion bonding method disclosed in Patent Document 1, a projection having a trapezoidal cross section is formed on an aluminum-based material, and it is not always easy to destroy an oxide film in the projection.

本発明は、かかる背景に鑑みてなされたもので、アルミニウム系金属板の酸化被膜の破壊を容易にすることができるとともに、異種金属間を簡単に接合することができる拡散接合方法を提供しようとして得られたものである。 The present invention has been made in view of such a background, and aims to provide a diffusion bonding method that can easily break an oxide film of an aluminum-based metal plate and can easily bond different kinds of metals. It is obtained.

本発明の一態様は、鉄系材料からなる鉄系金属板とアルミニウム系材料からなるアルミニウム系金属板とを拡散接合する方法であって、
上記鉄系金属板の表面には、先端が尖った円錐状又は角錐状の突起が、格子状又は千鳥状に配列された状態で複数形成されており、
上記鉄系金属板における上記複数の突起を上記アルミニウム系金属板の表面に圧接させて、該複数の突起によって該アルミニウム系金属板の表面に形成された酸化被膜を破壊するとともに、
上記鉄系金属板と上記アルミニウム系金属板とを通電によって加熱して、上記複数の突起における清浄な上記鉄系材料と、上記アルミニウム系金属板の表面に露出した清浄な上記アルミニウム系材料との界面を拡散接合するに当たり、
上記酸化被膜の破壊及び上記拡散接合は、産業用ロボットの移動先端部に取り付けられ、一対の電極チップの先端が平坦状に形成されたスポット溶接用ガンを用い、上記一対の電極チップの先端の外形内に上記突起が３つ以上入る状態を形成して、上記一対の電極チップの間に、上記鉄系金属板と上記アルミニウム系金属板とを挟み込んで行う、拡散接合方法にある。 One embodiment of the present invention is a method for diffusion bonding an iron-based metal plate made of an iron-based material and an aluminum-based metal plate made of an aluminum-based material,
On the surface of the iron-based metal plate, a plurality of conical or pyramid-shaped protrusions with sharp tips are formed in a lattice or staggered arrangement ,
Pressing the plurality of protrusions on the iron-based metal plate against the surface of the aluminum-based metal plate to destroy an oxide film formed on the surface of the aluminum-based metal plate by the plurality of protrusions,
The iron-based metal plate and the aluminum-based metal plate are heated by energization to clean the iron-based material in the plurality of protrusions and the clean aluminum-based material exposed on the surface of the aluminum-based metal plate. In diffusion bonding the interface ,
The destruction of the oxide film and the diffusion bonding are attached to a moving tip of an industrial robot using a spot welding gun in which the tips of a pair of electrode tips are formed flat, and the tip of the pair of electrode tips is There is provided a diffusion bonding method in which a state is formed in which three or more projections are included in the outer shape, and the iron-based metal plate and the aluminum-based metal plate are sandwiched between the pair of electrode tips .

上記拡散接合方法においては、先端が尖った円錐状又は角錐状の複数の突起を有する鉄系金属板と、アルミニウム系金属板とを用いて、拡散接合を行う。
拡散接合を行うに当たっては、鉄系金属板における複数の突起をアルミニウム系金属板の表面に圧接させる。このとき、複数の突起によってアルミニウム系金属板の表面に形成された酸化被膜が破壊される。そして、複数の突起の先端が尖っていること、及びアルミニウム系金属板よりも硬い鉄系金属板に複数の突起が形成されていることにより、アルミニウム系金属板の表面における酸化被膜の破壊を容易にすることができる。 In the diffusion bonding method, diffusion bonding is performed using an iron-based metal plate having a plurality of conical or pyramid-shaped projections with sharp tips and an aluminum-based metal plate.
In performing diffusion bonding, a plurality of projections on the iron-based metal plate are pressed against the surface of the aluminum-based metal plate. At this time, the oxide film formed on the surface of the aluminum-based metal plate is destroyed by the plurality of protrusions. Further, since the tips of the plurality of projections are sharp and the plurality of projections are formed on the iron-based metal plate that is harder than the aluminum-based metal plate, the oxide film on the surface of the aluminum-based metal plate can be easily broken. Can be

酸化被膜の破壊により、アルミニウム系金属板の表面には、清浄なアルミニウム系材料が露出する。そして、上記圧接を行うと同時に、又は上記圧接を行った直後に、鉄系金属板とアルミニウム系金属板とを通電によって加熱する。このとき、複数の突起における清浄な鉄系材料と、アルミニウム系金属板の表面に露出した清浄なアルミニウム系材料との界面に、原子の拡散が生じ、拡散接合が行われる。これにより、鉄系金属板とアルミニウム系金属板との異種金属間を簡単に接合することができる。 Due to the destruction of the oxide film, a clean aluminum-based material is exposed on the surface of the aluminum-based metal plate. The iron-based metal plate and the aluminum-based metal plate are heated by energization at the same time as or immediately after the pressing. At this time, diffusion of atoms occurs at the interface between the clean iron-based material in the plurality of protrusions and the clean aluminum-based material exposed on the surface of the aluminum-based metal plate, and diffusion bonding is performed. Thereby, the dissimilar metals of the iron-based metal plate and the aluminum-based metal plate can be easily joined.

それ故、上記拡散接合方法によれば、アルミニウム系金属板の酸化被膜の破壊を容易にすることができるとともに、異種金属間を簡単に接合することができる。 Therefore, according to the above-described diffusion bonding method, the oxide film of the aluminum-based metal plate can be easily broken, and the dissimilar metals can be easily bonded.

実施形態における、鉄系金属板及びアルミニウム系金属板を示す断面説明図。Sectional explanatory drawing which shows the iron-type metal plate and the aluminum-type metal plate in embodiment. 実施形態における、鉄系金属板とアルミニウム系金属板との拡散接合を行う状態を示す断面説明図。Sectional explanatory drawing which shows the state which performs the diffusion joining of the iron-type metal plate and the aluminum-type metal plate in embodiment. 実施形態における、産業用ロボット及びスポット溶接用ガンを用いた拡散接合装置を示す説明図。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is an explanatory diagram showing a diffusion bonding device using an industrial robot and a spot welding gun in an embodiment. 実施形態における、スポット溶接用ガンを示す説明図。Explanatory drawing which shows the gun for spot welding in embodiment.

上述した拡散接合方法における好ましい実施の形態について説明する。
上記鉄系金属板を構成する鉄系材料は、鉄を含有する種々の鋼板材料とすることができ、鉄と他の金属との合金とすることもできる。また、鉄系金属板は、自動車用鋼板とすることができる。上記アルミニウム系金属板を構成するアルミニウム系材料は、アルミニウムを含有する種々の材料とすることができ、アルミニウムと他の金属との合金とすることもできる。 A preferred embodiment of the above-described diffusion bonding method will be described.
The iron-based material constituting the iron-based metal plate may be various steel plate materials containing iron, or may be an alloy of iron and another metal. Further, the iron-based metal plate may be a steel plate for automobiles. The aluminum-based material constituting the aluminum-based metal plate can be any of various materials containing aluminum, and can also be an alloy of aluminum and another metal.

上記円錐状の突起の先端には、半径が１ｍｍ以内の丸み、あるいは直径が２ｍｍ以内の平坦面が形成されていてもよい。上記角錐状の突起の先端には、半径が１ｍｍ以内の丸み、あるいは対角線、辺等の最大長さが２ｍｍ以内の平坦面が形成されていてもよい。 The tip of the conical projection may have a rounded shape with a radius of 1 mm or less, or a flat surface with a diameter of 2 mm or less. A rounded surface having a radius of 1 mm or less, or a flat surface having a maximum length of 2 mm or less, such as a diagonal line or a side, may be formed at the tip of the pyramidal projection.

また、上記酸化被膜の破壊及び上記拡散接合は、産業用ロボットの移動先端部に取り付けられたスポット溶接用ガンを用いて、該スポット溶接ガンの一対の電極チップの間に、上記鉄系金属板と上記アルミニウム系金属板とを挟み込んで行う。
これにより、工場において多用される産業用ロボット及びスポット溶接ガンを流用して、鉄系金属板とアルミニウム系金属板との拡散接合を行うことができる。そのため、既存のスポット溶接設備を利用して拡散接合を行うことができ、設備導入費用を低減させることができる。 In addition, the destruction of the oxide film and the diffusion bonding are performed by using a spot welding gun attached to a moving tip of an industrial robot, and using the iron-based metal plate between a pair of electrode tips of the spot welding gun. row intends sandwiched between the aluminum-based metal plate.
This makes it possible to carry out diffusion bonding between an iron-based metal plate and an aluminum-based metal plate by diverting an industrial robot and a spot welding gun frequently used in a factory. Therefore, diffusion welding can be performed using existing spot welding equipment, and the equipment introduction cost can be reduced.

以下に、拡散接合方法にかかる実施形態について、図面を参照して説明する。
本実施形態の拡散接合方法においては、鉄系材料からなる鉄系金属板７とアルミニウム系材料からなるアルミニウム系金属板８とを接合する。図１に示すように、鉄系金属板７の表面には、先端７１１が尖った円錐状の突起７１が複数形成されている。拡散接合方法においては、図２に示すように、鉄系金属板７における複数の突起７１をアルミニウム系金属板８の表面に圧接させて、複数の突起７１によってアルミニウム系金属板８の表面に形成された酸化被膜８１を破壊する。また、これと同時に、鉄系金属板７とアルミニウム系金属板８とを通電によって加熱して、複数の突起７１における清浄な鉄系材料と、アルミニウム系金属板８の表面に露出した清浄なアルミニウム系材料との界面Ｋにおいて拡散接合を行う。 Hereinafter, embodiments of a diffusion bonding method will be described with reference to the drawings.
In the diffusion bonding method of the present embodiment, an iron-based metal plate 7 made of an iron-based material and an aluminum-based metal plate 8 made of an aluminum-based material are joined. As shown in FIG. 1, on the surface of the iron-based metal plate 7, a plurality of conical protrusions 71 each having a sharp tip 711 are formed. In the diffusion bonding method, as shown in FIG. 2, a plurality of projections 71 on the iron-based metal plate 7 are pressed against the surface of the aluminum-based metal plate 8 and formed on the surface of the aluminum-based metal plate 8 by the plurality of projections 71. The damaged oxide film 81 is destroyed. At the same time, the iron-based metal plate 7 and the aluminum-based metal plate 8 are heated by energization, and the clean iron-based material in the plurality of protrusions 71 and the clean aluminum material exposed on the surface of the aluminum-based metal plate 8 are heated. Diffusion bonding is performed at the interface K with the system material.

以下に、本実施形態の拡散接合方法について、図１〜図４を参照して詳説する。
本実施形態の拡散接合方法においては、簡易的な設備によって、異種金属間の拡散接合を行う。
拡散接合方法においては、まず、図１に示すように、平板状の鉄系金属板から、複数の突起７１が形成された鉄系金属板７を形成する。このとき、鉄系金属板７における一方の表面７０１から他方の表面７０２へ、突起７１を形成する部位を押圧し、一方の表面７０１において凹部７２が形成された部位の反対側に、他方の表面７０２から突出する突起７１が形成される。突起７１は、平板状の鉄系金属板７を変形させることによって形成される。また、複数の突起７１は、一対の工具又は成形型の間に鉄系金属板７を挟み込んで引き抜くことにより形成することができる。 Hereinafter, the diffusion bonding method of the present embodiment will be described in detail with reference to FIGS.
In the diffusion bonding method of the present embodiment, diffusion bonding between dissimilar metals is performed by simple equipment.
In the diffusion bonding method, first, as shown in FIG. 1, an iron-based metal plate 7 on which a plurality of protrusions 71 are formed is formed from a flat iron-based metal plate. At this time, the portion where the projection 71 is formed is pressed from one surface 701 to the other surface 702 of the iron-based metal plate 7, and the other surface is opposite to the portion where the concave portion 72 is formed on the one surface 701. A projection 71 protruding from 702 is formed. The projection 71 is formed by deforming the flat iron-based metal plate 7. Further, the plurality of projections 71 can be formed by inserting and pulling out the iron-based metal plate 7 between a pair of tools or a mold.

鉄系金属板７は、０．５〜３ｍｍの厚みに形成されており、鉄系金属板７における複数の円錐状の突起７１は、鉄系金属板７の表面から０．３〜２ｍｍの高さに形成されている。アルミニウム系金属板８は、０．５〜３ｍｍの厚みに形成されている。円錐状の突起７１の先端７１１には、半径が１ｍｍ以内の丸みが形成されている。複数の円錐状の突起７１は、鉄系金属板７とアルミニウム系金属板８との接合を行う部位において、規則的に配列されて形成されている。複数の突起７１は、格子状に配列することができ、千鳥状に配列することもできる。 The iron-based metal plate 7 is formed to have a thickness of 0.5 to 3 mm, and the plurality of conical protrusions 71 in the iron-based metal plate 7 have a height of 0.3 to 2 mm from the surface of the iron-based metal plate 7. Is formed. The aluminum-based metal plate 8 is formed to have a thickness of 0.5 to 3 mm. The tip 711 of the conical projection 71 has a roundness with a radius of 1 mm or less. The plurality of conical projections 71 are regularly arranged and formed at a portion where the iron-based metal plate 7 and the aluminum-based metal plate 8 are joined. The plurality of projections 71 can be arranged in a lattice pattern, or can be arranged in a staggered pattern.

鉄系金属板７及びアルミニウム系金属板８は、自動車のボディにおける天井部分を構成するパネルとすることができる。この場合、鉄系金属板７によってインナーパネルを形成し、アルミニウム系金属板８によってアウターパネルを形成することができる。なお、鉄系金属板７及びアルミニウム系金属板８は、自動車のボディの種々の部位を形成するために用いることができ、また、ボディの開口部に配置される、ドア、ボンネット、トランクリッド等の蓋部を形成するために用いることもできる。 The iron-based metal plate 7 and the aluminum-based metal plate 8 can be panels that form a ceiling portion of an automobile body. In this case, the inner panel can be formed by the iron-based metal plate 7 and the outer panel can be formed by the aluminum-based metal plate 8. The iron-based metal plate 7 and the aluminum-based metal plate 8 can be used to form various parts of the body of an automobile, and can be disposed at an opening of the body, such as a door, a hood, a trunk lid, and the like. Can also be used to form the lid.

拡散接合を行う前には、鉄系金属板７及びアルミニウム系金属板８の脱脂を行う。この脱脂を行う際には、有機溶剤、脱脂剤、界面活性剤等を用いて、鉄系金属板７及びアルミニウム系金属板８の表面を洗浄し、これらの表面に付着した油、ゴミ等を除去する。
また、拡散接合を行う前には、鉄系金属板７及びアルミニウム系金属板８が配置される環境を真空状態にする。この真空状態は、図３に示すように、真空ポンプ５によって、鉄系金属板７及びアルミニウム系金属板８が配置される接合室４内の真空引きを行って形成することができる。真空状態は、必ずしも完全な真空状態にする必要はなく、拡散接合に支障のない限度での真空度とすることができる。 Before performing the diffusion bonding, the iron-based metal plate 7 and the aluminum-based metal plate 8 are degreased. When performing this degreasing, the surfaces of the iron-based metal plate 7 and the aluminum-based metal plate 8 are washed with an organic solvent, a degreasing agent, a surfactant, and the like, and oil, dust, and the like adhering to these surfaces are removed. Remove.
Further, before performing the diffusion bonding, the environment in which the iron-based metal plate 7 and the aluminum-based metal plate 8 are arranged is evacuated. This vacuum state can be formed by evacuating the joining chamber 4 in which the iron-based metal plate 7 and the aluminum-based metal plate 8 are arranged by the vacuum pump 5, as shown in FIG. The vacuum state does not necessarily need to be a complete vacuum state, but can be a degree of vacuum that does not hinder diffusion bonding.

拡散接合においては、図３、図４に示すように、産業用ロボット２、及び産業用ロボット２の移動先端部２１に取り付けられたスポット溶接用ガン３を、拡散接合装置１として用いる。この産業用ロボット２及びスポット溶接用ガン３は、スポット溶接を行う設備として工場内に設置されていたものである。産業用ロボット２は、複数のリンクを連結する関節部を可動させるサーボモータの回転を制御して、複数のリンクの先端に形成された移動先端部２１を、三次元の任意の位置及び姿勢に変更することができるものである。スポット溶接用ガン３は、加圧及び通電を行う機能を備えている。 In the diffusion bonding, as shown in FIGS. 3 and 4, the industrial robot 2 and the spot welding gun 3 attached to the moving front end 21 of the industrial robot 2 are used as the diffusion bonding apparatus 1. The industrial robot 2 and the spot welding gun 3 are installed in a factory as equipment for performing spot welding. The industrial robot 2 controls the rotation of a servomotor that moves a joint that connects the plurality of links, and moves the moving tip 21 formed at the tip of the plurality of links to an arbitrary three-dimensional position and posture. It can be changed. The spot welding gun 3 has a function of applying pressure and energizing.

スポット溶接用ガン３は、図２、図４に示すように、電極チップ３２が先端にそれぞれ取り付けられた一対のシャンク部３１と、少なくとも一方のシャンク部３１を可動させるアクチュエータ３３と、一対のシャンク部３１から電極チップ３２間に通電を行う通電部３４とを備えている。各シャンク部３１に取り付けられた電極チップ３２の先端３２１は、平坦状に形成されている。電極チップ３２の平坦状の先端３２１の外形と、複数の突起７１の平面外形との関係は、電極チップ３２の先端３２１の外形内に３つ以上の突起７１が入る関係とすることができる。 As shown in FIGS. 2 and 4, the spot welding gun 3 includes a pair of shank portions 31 each having an electrode tip 32 attached to the tip, an actuator 33 for moving at least one shank portion 31, and a pair of shank portions. And an energizing section 34 for energizing between the section 31 and the electrode tip 32. The tip 321 of the electrode tip 32 attached to each shank 31 is formed flat. The relationship between the outer shape of the flat tip 321 of the electrode tip 32 and the planar outer shape of the plurality of projections 71 may be such that three or more projections 71 fall within the outer shape of the tip 321 of the electrode tip 32.

産業用ロボット２に取り付けられたスポット溶接用ガン３を、拡散接合を行うために利用することにより、鉄系金属板７及びアルミニウム系金属板８における任意の部位に拡散接合を行うことができる拡散接合装置１を形成することができる。また、産業用ロボット２によってスポット溶接用ガン３の位置及び姿勢を任意に変更することにより、鉄系金属板７及びアルミニウム系金属板８の任意の傾斜角を有する任意の部位に拡散接合を行うことができる。 By using the spot welding gun 3 attached to the industrial robot 2 to perform diffusion bonding, it is possible to perform diffusion bonding to any part of the iron-based metal plate 7 and the aluminum-based metal plate 8. The joining device 1 can be formed. In addition, the position and orientation of the spot welding gun 3 are arbitrarily changed by the industrial robot 2 to perform diffusion bonding to an arbitrary portion of the iron-based metal plate 7 and the aluminum-based metal plate 8 having an arbitrary inclination angle. be able to.

拡散接合を行う際には、図３に示すように、鉄系金属板７及びアルミニウム系金属板８を、鉄系金属板７の複数の突起７１が形成された表面とアルミニウム系金属板８の表面とが対面する状態で、接合室４内に配置する。接合室４内には、産業用ロボット２及びスポット溶接用ガン３による拡散接合装置１の全体を配置することができる。そして、図４に示すように、鉄系金属板７及びアルミニウム系金属板８の接合部位を、スポット溶接用ガン３における一対の電極チップ３２の間に挟み込む。 When performing the diffusion bonding, as shown in FIG. 3, the iron-based metal plate 7 and the aluminum-based metal plate 8 are connected to the surface of the iron-based metal plate 7 on which the plurality of protrusions 71 are formed and the aluminum-based metal plate 8. It is arranged in the joining chamber 4 with its surface facing. The entirety of the diffusion bonding apparatus 1 including the industrial robot 2 and the spot welding gun 3 can be arranged in the bonding chamber 4. Then, as shown in FIG. 4, the joint between the iron-based metal plate 7 and the aluminum-based metal plate 8 is sandwiched between a pair of electrode tips 32 in the spot welding gun 3.

このとき、鉄系金属板７における複数の突起７１とアルミニウム系金属板８の表面とが接触する。また、図２に示すように、スポット溶接用ガン３のアクチュエータ３３によって一対のシャンク部３１を接近させ、各シャンク部３１の先端に取り付けられた電極チップ３２の間に、鉄系金属板７とアルミニウム系金属板８との接合部位が挟み込まれる。また、複数の突起７１がアルミニウム系金属板８の表面に圧接された状態で、通電部３４によって、一対のシャンク部３１及び電極チップ３２を介して鉄系金属板７とアルミニウム系金属板８との接合部位の間に通電を行う。このとき、鉄系金属板７とアルミニウム系金属板８とは、アルミニウム系材料の融点よりも低い温度に加熱される。 At this time, the plurality of protrusions 71 on the iron-based metal plate 7 come into contact with the surface of the aluminum-based metal plate 8. As shown in FIG. 2, the pair of shank portions 31 are made to approach by the actuator 33 of the spot welding gun 3, and the iron-based metal plate 7 is placed between the electrode tips 32 attached to the tips of the shank portions 31. The joint with the aluminum-based metal plate 8 is sandwiched. Further, in a state where the plurality of protrusions 71 are pressed against the surface of the aluminum-based metal plate 8, the ferrous metal plate 7 and the aluminum-based metal plate 8 are connected to each other through the pair of shank portions 31 and the electrode chips 32 by the conducting portion 34. Is conducted between the joining portions of the above. At this time, the iron-based metal plate 7 and the aluminum-based metal plate 8 are heated to a temperature lower than the melting point of the aluminum-based material.

一対の電極チップ３２の間に鉄系金属板７とアルミニウム系金属板８との接合部位が挟み込まれるときには、同図に示すように、複数の突起７１によってアルミニウム系金属板８の表面に形成された酸化被膜８１が破壊される。この酸化被膜８１は、酸化アルミニウム等のアルミニウムの酸化物として形成されたものであり、アルミニウム系金属板８におけるアルミニウム系材料よりも硬い性質を有する。そして、複数の突起７１の先端７１１が尖っていること、及びアルミニウム系金属板８よりも硬い鉄系金属板７に複数の突起７１が形成されていることにより、アルミニウム系金属板８の表面における酸化被膜８１の破壊を容易にすることができる。 When a joint portion between the iron-based metal plate 7 and the aluminum-based metal plate 8 is sandwiched between the pair of electrode tips 32, as shown in FIG. The oxide film 81 is destroyed. The oxide film 81 is formed as an oxide of aluminum such as aluminum oxide, and has a property that is harder than the aluminum material of the aluminum metal plate 8. Further, since the tips 711 of the plurality of projections 71 are sharp and the plurality of projections 71 are formed on the iron-based metal plate 7 that is harder than the aluminum-based metal plate 8, the surface of the aluminum-based metal plate 8 Destruction of oxide film 81 can be facilitated.

こうして、酸化被膜８１が破壊されたアルミニウム系金属板８の表面には、清浄なアルミニウム系材料が露出し、この清浄なアルミニウム系材料が、鉄系金属板７の複数の突起７１における清浄な鉄系材料と接触する。そして、真空環境下において、スポット溶接用ガン３を利用した加圧力及び通電による加熱によって、複数の突起７１における清浄な鉄系材料と、アルミニウム系金属板８の表面に露出した清浄なアルミニウム系材料との界面Ｋに、原子の拡散が生じ、拡散接合が行われる。これにより、鉄系金属板７とアルミニウム系金属板８との異種金属間を簡単に接合することができる。 Thus, a clean aluminum-based material is exposed on the surface of the aluminum-based metal plate 8 from which the oxide film 81 has been destroyed, and the clean aluminum-based material is removed from the plurality of protrusions 71 of the iron-based metal plate 7. Contact with system materials. Then, in a vacuum environment, a clean iron-based material on the plurality of projections 71 and a clean aluminum-based material exposed on the surface of the aluminum-based metal plate 8 are heated by a pressing force and an electric current using the spot welding gun 3. At the interface K with the diffusion of atoms, diffusion bonding is performed. Thereby, the dissimilar metals of the iron-based metal plate 7 and the aluminum-based metal plate 8 can be easily joined.

それ故、本実施形態の拡散接合方法によれば、アルミニウム系金属板８の酸化被膜８１の破壊を容易にすることができるとともに、異種金属間を簡単に接合することができる。また、産業用ロボット２及びスポット溶接用ガン３による既存のスポット溶接設備を利用して拡散接合を行うことができ、設備導入費用を低減させることができる。 Therefore, according to the diffusion bonding method of the present embodiment, the oxide film 81 of the aluminum-based metal plate 8 can be easily broken, and the dissimilar metals can be easily bonded. In addition, diffusion welding can be performed using existing spot welding equipment using the industrial robot 2 and the spot welding gun 3, and the equipment introduction cost can be reduced.

なお、接合室４内は、真空状態とする代わりに、不活性ガスの雰囲気下とすることもできる。ただし、不活性ガスの雰囲気下において拡散接合を行うと、拡散接合が行われた部分に不活性ガスが残留するおそれがある。そのため、真空の雰囲気下において拡散接合を行うことが好ましい。 Note that the inside of the bonding chamber 4 may be set in an inert gas atmosphere instead of being set in a vacuum state. However, if the diffusion bonding is performed in an atmosphere of an inert gas, the inert gas may remain in a portion where the diffusion bonding has been performed. Therefore, it is preferable to perform diffusion bonding in a vacuum atmosphere.

１拡散接合装置
２産業用ロボット
３スポット溶接用ガン
３２電極チップ
７鉄系金属板
７１突起
８アルミニウム系金属板
８１酸化被膜
Ｋ界面 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Diffusion bonding apparatus 2 Industrial robot 3 Spot welding gun 32 Electrode chip 7 Iron-based metal plate 71 Projection 8 Aluminum-based metal plate 81 Oxide film K interface

Claims

A method of diffusion bonding an iron-based metal plate made of an iron-based material and an aluminum-based metal plate made of an aluminum-based material,
On the surface of the iron-based metal plate, a plurality of conical or pyramid-shaped projections with sharp tips are formed in a lattice or staggered arrangement ,
Pressing the plurality of protrusions on the iron-based metal plate against the surface of the aluminum-based metal plate to destroy an oxide film formed on the surface of the aluminum-based metal plate by the plurality of protrusions,
The iron-based metal plate and the aluminum-based metal plate are heated by energization to clean the iron-based material in the plurality of protrusions and the clean aluminum-based material exposed on the surface of the aluminum-based metal plate. In diffusion bonding the interface ,
The destruction of the oxide film and the diffusion bonding are attached to a moving tip of an industrial robot, and using a spot welding gun in which the tips of a pair of electrode tips are formed flat, the tip of the pair of electrode tips is used. A diffusion bonding method in which a state is formed in which three or more protrusions enter the outer shape, and the iron-based metal plate and the aluminum-based metal plate are sandwiched between the pair of electrode tips .

Before performing the diffusion bonding, degreasing the iron-based metal plate and the aluminum-based metal plate,
The diffusion bonding method according to claim 1, wherein the diffusion bonding is performed on the iron-based metal plate and the aluminum-based metal plate arranged in a vacuum environment .