JP6699343B2 - 接合体及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、鋼板を含む接合体及びその製造方法に関する。

近年、自動車の軽量化を目的として、自動車部品の一部への鋼板と鋼板より軽い材料との接合体の適用についての技術開発が行われている。

例えば、特許文献１には、ガラスファイバ、カーボンファイバ等の長繊維及び熱硬化性樹脂材を含む繊維強化樹脂成形パネルと鋼板とを接合する方法が示されている。

しかしながら、従来の接合体では、所望の強度を得ることが困難である。

特開平４−１０７１１３号公報

本発明は、高い強度を得ることができる接合体及びその製造方法を提供することを目的とする。

本発明の概要は以下の通りである。

（１） 複数の鋼線からなる鋼線群が樹脂に覆われた鋼線強化樹脂板の第１の表面から第２の表面に向かって、前記鋼線強化樹脂板の厚さ方向にピンを挿入する工程と、
前記ピンが挿入された前記鋼線強化樹脂板と鋼板とを、前記第２の表面と前記鋼板の第３の表面とが向かい合うように重ね合わせる工程と、
第１の電極及び第２の電極を、前記第１の電極が前記第１の表面側で前記ピンの一端と接触し、前記第２の電極が前記鋼板の第４の表面と接触するように配置する工程と、
前記第１の電極と前記第２の電極との間に圧縮応力を印加する工程と、
前記第１の電極と前記第２の電極との間を通電し、前記ピンの一部、前記鋼線の一部及び前記鋼板の一部を溶融させる工程と、
溶融した前記ピンの一部、前記鋼線の一部及び前記鋼板の一部を凝固させてナゲットを形成する工程と、
を含み、
前記通電を行う際に、前記第１の電極又は第２の電極が前記鋼線と電気的に接続されていることを特徴とする接合体の製造方法。

（２） 前記ピンを挿入する工程は、前記ピン若しくは前記樹脂又はこれらの両方を加熱する工程を有することを特徴とする（１）に記載の鋼線強化樹脂板と鋼板の接合体の製造方法。

（３） 前記樹脂は、不燃性無機物粒子を含むことを特徴とする（１）又は（２）に記載の鋼線強化樹脂板と鋼板の接合体の製造方法。

（４） 前記鋼線の形態が、単線又は撚り線であり、前記鋼線が、網目状又は略平行に配置されることを特徴とする（１）乃至（３）のいずれか１つに記載の鋼線強化樹脂板と鋼板の接合体の製造方法。

（５） 前記ピンが、鋼製の釘又はドリルねじであることを特徴とする（１）乃至（４）のいずれか１つに記載の鋼線強化樹脂板と鋼板の接合体の製造方法。

（６） 前記ピンの直径が、前記鋼線の間隔の１．０倍〜１０倍であり、前記ピンの長さが、前記鋼線強化樹脂板の厚さの０．６０倍〜１．２倍であることを特徴とする（１）乃至（５）のいずれか１つに記載の鋼線強化樹脂板と鋼板の接合体の製造方法。

（７） 複数の鋼線からなる鋼線群が樹脂に覆われた鋼線強化樹脂板と、
前記鋼線強化樹脂板に挿入されたピンと、
前記鋼線強化樹脂板と重ね合わされた鋼板と、
前記鋼線の一部、前記ピンの一部及び前記鋼板の一部の溶融凝固物を含むナゲットとを備え、
前記鋼線の形態が、単線又は撚り線であり、前記鋼線が、網目状又は略平行に配置されることを特徴とする接合体。
（８） 前記鋼線の成分組成であるＣ含有量が０．３質量％〜１．２質量％であり、前記鋼線の引張り強さが３０００ＭＰａ〜５０００ＭＰａであり、前記鋼線の直径が０．２０ｍｍ〜１．０ｍｍであり、前記鋼線の平均間隔が前記鋼線の直径の０．３０倍〜２．００倍であり、前記鋼線強化樹脂板の厚さが前記鋼線群の最大厚さの１．１０倍〜２．００倍であることを特徴とする（７）に記載の接合体。

本発明によれば、優れたナゲットが得られるため、高い強度を得ることができる。

本発明の第１の実施形態に係る接合体を示す断面図である。 第１の実施形態における鋼線群の構成を示す模式図である。 網状の鋼線群の詳細を示す模式図である。 本発明の第１の実施形態に係る接合体の製造方法を工程順に示す断面図である。 第２の実施形態における鋼線群の構成を示す模式図である。

以下、本発明の実施形態について、添付の図面を参照しながら説明する。

（第１の実施形態）
まず、本発明の第１の実施形態に係る接合体について説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係る接合体を示す断面図である。第１の実施形態に係る接合体１０は、複数の鋼線１１からなる鋼線群が樹脂１２に覆われた鋼線強化樹脂板１３と、鋼線強化樹脂板１３に挿入されたピン１５と、鋼線強化樹脂板１３と重ね合わされた鋼板１４と、鋼線１１の一部、ピン１５の一部及び鋼板１４の一部の溶融凝固物を含むナゲット１６とを備える。

図２は、第１の実施形態における鋼線群の構成を示す模式図である。第１の実施形態では、鋼線強化樹脂板１３中の鋼線群１１ｃには、図２に示すように、第１の方向に略平行に延伸する複数の鋼線１１からなる鋼線群１１ａと、第１の方向に直交する第２の方向に延伸する複数の鋼線１１からなる鋼線群１１ｂとが含まれる。つまり、鋼線群１１ｃは網状の形態を有する。例えば、鋼線１１の形態が単線であり、鋼線１１は、全長にわたって一定の円形の断面をもち、断面寸法が長さに比べて非常に小さい。

（鋼線１１）
＜鋼線１１の成分組成＞
Ｃ： Ｃは鋼線１１の引張り強度を高めるために有効な成分である。しかし、その含有量が０．３％未満の場合には、引張り強さで３０００ＭＰａといった高い強度を安定して鋼線１１に付与させることが困難である。さらに、高強度の最終製品を安定して得るためには、Ｃ含有量を高めることが有効であり、３５００ＭＰａ以上の引張り強さを得るためには、例えば、Ｃ含有量を０．６％以上にすることが望ましい。一方、Ｃ含有量が多すぎれば、鋼材が硬質化して伸線時の断線あるいは延性の低下を招く。特に、Ｃ含有量が１．２％を超えれば、その影響が顕著になり、安定した量産が工業的に困難になる。そこで、Ｃ含有量は０．３質量％〜１．２質量％であることが好ましく、０．６質量％〜１．２質量％であることがより好ましい。

鋼線１１の残部は、例えばＦｅ及び不純物である。不純物としては、Ｎ、Ｐ、Ｓ及びＯが挙げられる。鋼線１１がＣ以外に合金元素を含んでもよい。合金元素としては、Ｓｉ、Ｍｎ及びＣｒが挙げられる。

＜鋼線１１の引張り強さ＞
鋼材のみで製造される板状部品で最も高強度なものの引張り強さは、約１５００ＭＰａである。したがって、その部品に対して高強度化と軽量化で大きなメリットを得るためには、鋼線１１の引張り強さが３０００ＭＰａ以上であることが好ましい。一方、引張り強さが５０００ＭＰａを超える鋼線１１を得るためには、伸線加工量が大きくなって、伸線中の断線頻度が大きくなる。そこで、鋼線１１の引張り強さは３０００ＭＰａ〜５０００ＭＰａであることが好ましく、３５００ＭＰａ〜５０００ＭＰａであることがより好ましい。

＜鋼線１１の直径＞
鋼線１１の引張り強さを３０００ＭＰａ以上としつつ、伸線中の断線を抑制して、安定的に製造するためには、鋼線１１の直径は１．０ｍｍ以下であることが好ましい。一方、鋼線１１の直径を０．２０ｍｍ未満にすると、鋼線１１の生産性の低下、あるいは、伸線中の断線頻度の増加が顕著になる。また、鋼線１１の直径が０．２０ｍｍ未満になると、鋼線１１を直線状に平行に並べる際の鋼線強化樹脂の生産性の低下も顕著になる。そのため、鋼線１１の直径は０．２０ｍｍ〜１．０ｍｍであることが好ましく、０．３０ｍｍ〜０．６０ｍｍであることがより好ましい。

＜鋼線１１の表面へのめっき＞
鋼線１１の表面にめっきを施さなくてもよいが、伸線時の摩擦抵抗の低減あるいは部品の使用環境によって、めっきを施してもよい。めっきの例としては、ブラス（Ｃｕ−Ｚｎ）、Ｚｎ、Ｃｕ、Ｎｉのそれぞれを主体としたものが挙げられる。

（鋼線強化樹脂板１３）
次に、鋼線強化樹脂板１３について説明する。鋼線強化樹脂板１３は、複数の鋼線１１からなる鋼線群１１ｃが樹脂１２に埋め込まれたものである。なお、樹脂１２については後述する。

鋼線強化樹脂板１３は、上述のように、鋼線群１１ａ及び鋼線群１１ｂを含む鋼線群１１ｃが樹脂１２に覆われて構成されている。鋼線群１１ｃに、鋼線群１１ａ及び鋼線群１１ｂとは異なる方向に延伸する鋼線が含まれていてもよい。

＜鋼線１１の平均間隔と鋼線強化樹脂板１３の厚さとの関係＞
鋼線１１と樹脂１２との接着力を高めるためには、鋼線１１同士が密着しない部分を大きくすることが好ましく、さらに鋼線１１の直径に対して、樹脂１２が所定以上の厚さを有することが好ましい。

鋼線１１の平均間隔が鋼線１１の直径の０．３０倍以上で、且つ鋼線強化樹脂板１３の厚さが、網状の鋼線群１１ｃの最大厚さの１．１０倍以上のときに、鋼線１１と樹脂１２の接着力が顕著に増加する。

なお、鋼線１１の平均間隔は、図２に示すように、第１の方向に略平行な第１の鋼線群１１ａにおいて、隣接する２本の鋼線間の距離（ａ、ｂ）と、第２の方向に略平行な第２の鋼線群１１ｂにおいて、隣接する２本の鋼線間の距離（ｃ、ｄ）と、から、平均値として求めた値である。隣接する２本の鋼線は、鋼線群において任意に選択すればよい。

さらに、鋼線群１１ｃの最大厚さは、図３に示すように、２本の鋼線が交差している鋼線の上限と下限の距離（図３では、鋼線の直径の２倍超である）である。図３は、網状の鋼線群の詳細を示す模式図である。

また、樹脂１２の強度は、鋼線１１に比べて相対的に低いため、鋼線強化樹脂板１３の中で鋼線１１の割合が高いことが好ましい。そのため、鋼線１１の平均間隔を鋼線１１の直径の２．００倍以下、且つ鋼線強化樹脂板１３の厚さを鋼線群１１ｃの最大厚さの２．００倍以下にすることが好ましい。

以上より、鋼線１１の平均間隔は、鋼線１１の直径の０．３０倍〜２．００倍であることが好ましく、鋼線強化樹脂板１３の厚さは、鋼線群１１ｃの最大厚さの１．１０倍〜２．００倍であることが好ましい。鋼線１１の平均間隔は、鋼線１１の直径の０．３０倍〜１．５０倍であることがより好ましく、鋼線強化樹脂板１３の厚さは、鋼線１１の直径の１．１０倍〜１．５０倍であることがより好ましい。鋼線１１の平均間隔および鋼線強化樹脂板１３の厚さを上記の範囲内とすることにより、特に鋼線強化樹脂板の引張り強さを向上させ、かつ鋼線と樹脂との密着性を良好にして鋼線と樹脂との剥離を抑制することができる。

なお、鋼線１１を網状にするときの編み方については、特に規定しないが、平織りと呼ばれる、縦糸と横糸を交互に浮き沈みさせて織る方法が好ましい。

＜樹脂１２の種類＞
樹脂１２の種類は、鋼線強化樹脂板１３の使用環境に応じて選択すればよいが、熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂を使用することができる。熱硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ、ウレタン、不飽和ポリエステルを使用することができ、熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリプロピレン、ポリエチレン、ナイロンを使用することができる。このような樹脂１２から選ばれる１種または２種以上を主成分として使用することが好ましい。本明細書において、「主成分」とは、樹脂全体を１００質量％とした場合に、５０質量％以上を占める成分をいう。

熱可塑性樹脂を使用する場合は、樹脂の軟化温度よりも低温で加熱しても、樹脂の損傷を防止することができる。また、後述するピン１５を挿入しやすい。熱硬化性樹脂を使用する場合は、耐熱温度以上に熱をかけることにより、樹脂が軟らかくなるため、後述するピン１５が挿入されやすくなる。

（鋼板１４）
鋼板１４の種類は特に限定されない。例えば、鋼板１４は熱延鋼板であってもよく、冷延鋼板であってもよい。また、溶融めっき処理や電気めっき処理等が施されためっき鋼板であってもよい。自動車用途で使用される場合は、溶融亜鉛めっき処理が施された溶融亜鉛めっき鋼板であってもよい。特に、合金化処理が施された合金化溶融亜鉛めっき鋼板が好ましい。

（ピン１５）
ピン１５は、スポット溶接を行う際、鋼線強化樹脂板１３の表面に挿入される。ピン１５は、後述するナゲット１６を形成する観点から、好ましくは鋼製である。ピン１５の形態は、スポット溶接の観点からピン１５の頭が大きいことが望ましく、好ましくは釘又はドリルねじである。

（ナゲット１６）
ナゲット１６は、鋼線１１の一部、ピン１５の一部及び鋼板１４の一部の溶融凝固物を含む。このようなナゲット１６により鋼線１１及び鋼板１４が一体化されているため、優れた強度を得ることができる。

第１の実施形態に係る接合体１０によれば、高い強度を得ることができる。

次に、第１の実施形態に係る接合体の製造方法について説明する。図４は、第１の実施形態に係る接合体の製造方法を工程順に示す断面図である。

まず、図４（ａ）に示すように、複数の鋼線１１からなる鋼線群１１ｃが樹脂１２に覆われた鋼線強化樹脂板１３の第１の表面１３ａから第２の表面１３ｂに向かって、鋼線強化樹脂板１３の厚さ方向にピン１５を挿入する。ピン１５を挿入する際には、ピン１５若しくは樹脂１２又はこれらの両方を加熱することが好ましい。加熱により樹脂１２が軟化し、亀裂及び割れの発生を抑制することができるからである。ピン１５及び樹脂１２を加熱せずに、予め樹脂１２に穴を開けてピン１５を挿入してもよく、そのまま挿入してもよい。

例えば、予めピン１５を２００〜３００℃に加熱しておき、ピン１５を樹脂１２に押し付け、挿入する。樹脂１２の軟化温度を超える温度までピン１５を加熱することにより、樹脂１２が軟化するため、樹脂１２に亀裂が生じたり、樹脂１２が割れたりすることを防止することができる。樹脂１２が熱可塑性樹脂である場合は、樹脂の軟化温度よりも低温でピン１５を挿入しても、樹脂の損傷を防止することができる。

ピン１５の表面には、防錆性を有するめっきや表面処理等を施してもよい。露出しているピン１５の表面（上部）の腐食等を防ぐことができるためである。

ピン１５の直径は、好ましくは鋼線１１の間隔の１．０倍〜１０倍である。ピン１５の直径が鋼線１１の間隔の１．０倍よりも小さい場合は、ピン１５が鋼線１１に接触せずに貫通してしまうおそれがあり、ナゲット１６の形成に鋼線１１が関与できない場合がある。ピン１５の直径が鋼線１１の間隔の１０倍よりも大きい場合は、樹脂１２にピン１５が刺さり難くなり、樹脂１２の割れ等の原因となり得る。

ピン１５の長さは、好ましくは鋼線強化樹脂板１３の厚さの０．６０倍〜１．２倍である。ピン１５の長さが鋼線強化樹脂板１３の厚さの０．６０倍よりも短い場合は、鋼線強化樹脂板１３の途中までしかピン１５が刺さらず、圧縮応力を印加してもピン１５が鋼板１４まで到達しないため、スポット溶接を行うことが難しくなる。ピン１５の長さが鋼線強化樹脂板１３の厚さに対して１．２倍よりも長い場合は、ピン１５が樹脂１２から過剰に突き出てしまい、鋼線強化樹脂板１３と鋼板１４との間で位置ずれが生じやすくなる。

ピン１５の直径及び長さを上記の範囲内とすることにより、鋼線強化樹脂板１３のスポット溶接を可能とし、溶接部の強度を向上させることができる。

樹脂１２は、不燃性無機物粒子を含んでもよい。不燃性無機物粒子は、例えば、酸化物、水酸化物、ケイ酸塩、炭酸塩若しくは硫酸塩又はこれらの任意の組み合わせを含む。不燃性無機物粒子は、好ましくは、マグネシウム、カルシウム、バリウム又はアルミニウムの酸化物、水酸化物、ケイ酸塩、炭酸塩又は硫酸塩の１種又は２種以上を含み、特に好ましくは、水酸化マグネシウム若しくは水酸化アルミニウム又はこれらの両方を含む。

不燃性無機物粒子の含有量は、好ましくは２０体積％〜４０体積％である。このような含有量であれば、スポット溶接時に樹脂が焼けてしまうことをより抑制することができる。不燃性無機物粒子の含有量が２０体積％よりも少ない場合は、不燃性無機物粒子を配合したことによる十分な難燃性を得難い。不燃性無機物粒子の含有量が４０体積％よりも多い場合は、不燃性無機物粒子と樹脂との結着性が劣るため、樹脂が脆くなりやすい。

上述したように、樹脂１２が不燃性無機物粒子を含むことにより、難燃効果が得られる。特に、水酸化マグネシウム又は水酸化アルミニウムは、鋼材との界面に緻密な腐食生成物を形成するため、鋼線強化樹脂板に耐食性を付与することができる。したがって、不燃性無機物粒子の含有により、樹脂に難燃性を付与するのみならず、不燃性無機物粒子が溶出する際に、鋼線強化樹脂板に耐食性を付与することができる。特に、Ｚｎ系めっきで被覆されている鋼線を用いる場合に有効である。

ピン１５の挿入後には、図４（ｂ）に示すように、ピン１５が挿入された鋼線強化樹脂板１３と鋼板１４とを、第２の表面１３ｂと鋼板１４の第３の表面１４ａとが向かい合うように重ね合わせる。その後、第１の電極１７ａ及び第２の電極１７ｂを、第１の電極１７ａが第１の表面１３ａ側でピン１５の一端と接触し、第２の電極１７ｂが鋼板１４の第４の表面１４ｂと接触するように配置し、第１の電極１７ａと第２の電極１７ｂとの間に圧縮応力を印加する。この結果、鋼線強化樹脂板１３、鋼板１４及びピン１５の位置を固定することができる。

スポット溶接を行うための電極１７をピン１５に押し当てると、ピン１５が樹脂１２に押し付けられ、挿入される。このとき、上述したように、予めピン１５を加熱しておくと、樹脂１２が軟化するため、樹脂１２に亀裂が生じたり、樹脂１２が割れたりすることを防止することができる。

次に、図４（ｃ）に示すように、第１の電極１７ａと第２の電極１７ｂとの間を通電し、ピン１５の一部、鋼線１１の一部及び鋼板１４の一部を溶融させ、溶融物１８を生成させる。スポット溶接を行う際の条件は、使用される樹脂１２や鋼板１４等に応じて、適宜選択されてよい。スポット溶接を行う際、ピン１５が鋼線１１と接触しながら鋼板１４に接近するため、通電加熱によってピン１５の一部、鋼線１１の一部、及び鋼板１４の一部が溶解した溶融物１８を得ることができる。

電極１７間を通電する際、一対の電極１７のうち、いずれか一方の電極１７ａ、１７ｂが鋼線１１と電気的に接続されてもよい。一方の電極１７ａ、１７ｂを鋼線１１と電気的に接続することにより、より確実に後述する強固なナゲット１６を形成させることができる。

スポット溶接を行う際、鋼線強化樹脂板１３と鋼板１４は、電極１７で押さえているので、板同士がずれる可能性は少ない。より確実に板同士がずれないようにするために、鋼線強化樹脂板１３と鋼板１４を拘束冶具等で押さえてもよい。

ピン１５の一部、鋼線１１の一部、及び鋼板１４の一部を溶融させた後、図４（ｄ）に示すように、電極１７間の通電を停止し、溶融したピン１５の一部、鋼線１１の一部及び鋼板１４の一部を凝固させてナゲット１６を形成する。その後、電極１７を移動させて電極１７間の圧縮応力を解除すると共に、電極１７を取り外す。これにより、鋼線強化樹脂板１３と鋼板１４の接合体１０が得られる。

溶融したピン１５の一部、鋼線１１の一部及び鋼板１４の一部が凝固したため、一体化した強固なナゲット１６を形成させることができる。このような強固なナゲット１６が形成されるため、溶接部の強度が高く、接合体１０が優れた強度を有することとなる。

以上のように、第１の実施形態に係る鋼線強化樹脂板と鋼板の接合体を製造することができる。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態に係る接合体について説明する。図５は、第２の実施形態における鋼線群の構成を示す模式図である。

第１の本実施形態においては、鋼線１１の形態が単線であり、鋼線群１１ｃが網状であるが、第２の実施形態に係る接合体に含まれる鋼線強化樹脂板の鋼線群は、単線で略平行に配置された複数の鋼線から構成されている。なお、鋼線強化樹脂板以外については、第１の実施形態に係る鋼線強化樹脂板と鋼板の接合体と同様の構成であるため、説明は省略する。

＜鋼線の平均間隔と鋼線強化樹脂板の厚さとの関係＞
鋼線と樹脂との接着力を高めるためには、鋼線同士が密着させないようにすることが好ましく、さらに鋼線の直径に対して、樹脂が所定以上の厚さを有することが好ましい。

鋼線の平均間隔が鋼線の直径の０．３０倍以上で、且つ鋼線強化樹脂板の厚さが鋼線の直径の１．２０倍以上のときに、鋼線と樹脂の接着力が顕著に増加する。なお、鋼線の平均間隔は、図５に示すように、複数の鋼線２１が略平行に配置され鋼線群を形成している場合に、隣接する２本の鋼線間の距離（ａ、ｂ）の平均値として求めた値である。隣接する２本の鋼線は、鋼線群において任意に選択すればよい。

一方、樹脂の強度は、鋼線２１に比べて相対的に低いため、鋼線強化樹脂板の中で鋼線２１の割合を高めることが好ましい。そのため、鋼線２１の平均間隔を鋼線２１の直径の２．００倍以下、且つ鋼線強化樹脂板の厚さを鋼線２１の直径の３．００倍以下にすることが好ましい。

以上より、鋼線２１の平均間隔は、鋼線２１の直径の０．３０倍〜２.００倍であることが好ましく、鋼線強化樹脂板の厚さは、鋼線２１の直径の１．２０倍〜３．００倍であることが好ましい。鋼線２１の平均間隔は、鋼線２１の直径の０．３０倍〜１．２０倍であることがより好ましく、鋼線強化樹脂板の厚さは、鋼線２１の直径の１．２０倍〜２．００倍であることがより好ましい。鋼線２１の平均間隔および鋼線強化樹脂板の厚さを上記の範囲内とすることにより、特に鋼線強化樹脂板の引張り強さを向上させ、かつ鋼線と樹脂との密着性を良好にして鋼線と樹脂との剥離を抑制することができる。

＜埋め込み前の鋼線同士の結合＞
樹脂に鋼線を埋め込む前に、鋼線同士を結合させていなくてもよいが、埋め込む前に結合させることで、鋼線の間隔のばらつきが低減し、また樹脂に埋め込むときの生産性が向上する。鋼線同士の接着には熱硬化樹脂、有機繊維を用いるとよい。

第２の実施形態に係る接合体によっても、高い強度を得ることができる。

また、第２の実施形態に係る鋼線強化樹脂板と鋼板の接合体の製造方法についても、第１の実施形態に係る鋼線強化樹脂板と鋼板の接合体の製造方法と同様に実施することができる。

なお、鋼線強化樹脂板の鋼線群が、撚り線で略平行に配置された複数の鋼線から構成されていてもよい。この場合も、高い強度を得ることができる。鋼線の形態が撚り線である場合は、剛性が低くなるため、圧縮応力が負荷された際に変形しやすい。したがって、圧縮応力を加える際は、この点に注意することが好ましい。

なお、上記実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。

次に、本発明の実施例について説明する。実施例での条件は、本発明の実施可能性及び効果を確認するために採用した一条件例であり、本発明は、この一条件例に限定されるものではない。本発明は、本発明の要旨を逸脱せず、本発明の目的を達成する限りにおいて、種々の条件を採用し得るものである。

＜実施例１＞
本実施例１では、線径が０．２ｍｍ、長さが平面視で１００ｍｍである単線の鋼線を用いた。この鋼線同士の平均間隔が０．５ｍｍになるように平織りにした、網状の鋼線群を作製した。樹脂にはエポキシ樹脂を用いた。作製した鋼線群をエポキシ樹脂に埋め込み、寸法が１００ｍｍ×１００ｍｍ×１．０ｍｍである鋼線強化樹脂板を得た。鋼板には、寸法が１００ｍｍ×１００ｍｍ×１．０ｍｍである普通炭素鋼を用いた。ピンとして、円盤型で頭付きの鋼製のピンを用いた。ピンの足部分の直径は２．０ｍｍ、長さは１．０ｍｍであり、ピンの頭部分の直径は５ｍｍであった。そして、これら鋼線強化樹脂板、ピン及び鋼板を用いてスポット溶接により接合体を製造した。

スポット溶接は、電極としてドームラジアス型Ｃｒ−Ｃｕ、φ６ｍｍ−Ｒ４０を用い、加圧力を７０Ｎ／ｍｍ²、スクイズ時間を４０サイクル、通電時間を１０サイクル、ホールド時間を１０サイクル、アップスロープをなしという条件下で行った。

そして、得られた接合体中のナゲットの生成状態を確認した。また、接合部の接合強度を測定した。接合強度の測定では、鋼線強化樹脂板と鋼板に引張力を付与し、その際の接合部における引張せん断強度を測定し、それを接合強度とした。

この結果、ナゲットは、ピンの一部、鋼線の一部、及び鋼板の一部の溶融凝固物を含んでいた。また、引張せん断強度は１．５ｋＮ／ｓｐｏｔであり、良好な接合強度を示した。

＜実施例２＞
本実施例２では、鋼線同士の平均間隔が０．５ｍｍになるように略平行に配置した鋼線群を用いたこと以外、上記実施例１と同様の鋼線強化樹脂板及び鋼板を用いた。また、ピンとして、円盤型で頭付きの鋼製のピンを用いた。ピンの足部分の直径は２．０ｍｍ、長さは１．０ｍｍであり、ピンの頭部分の直径は５ｍｍであった。

鋼線強化樹脂板と鋼板との接合は、スポット溶接を用いて上記実施例１と同様に行った。そして、得られた接合体中のナゲットの生成状態を確認し、接合部の引張せん断強度を測定した。

この結果、ナゲットは、ピンの一部、鋼線の一部、及び鋼板の一部の溶融凝固物を含んでいた。また、引張せん断強度は１．２ｋＮ／ｓｐｏｔであり、良好な接合強度を示した。

＜比較例１＞
比較例１では、鋼線同士の平均間隔を２．０ｍｍとしたこと以外は、上記実施例１と同様の鋼線強化樹脂板及び鋼板を用いた。また、ピンとして、円盤型で頭付きの鋼製のピンを用いた。ピンの足部分の直径は１．０ｍｍ、長さは１．０ｍｍであり、ピンの頭部分の直径は５ｍｍであった。

鋼線強化樹脂板と鋼板との接合は、スポット溶接を用いて上記実施例１と同様に行った。そして、得られた接合体中のナゲットの生成状態を確認し、接合部の引張せん断強度を測定した。

この結果、ナゲットは、ピンの一部及び鋼板の一部の溶融凝固物を含んでいたものの、ナゲット中に鋼線は含まれていなかった。また、引張せん断強度は０．３ｋＮ／ｓｐｏｔであり、十分な接合強度は得られなかった。

＜比較例２＞
比較例２では、寸法が１００ｍｍ×１００ｍｍ×１．０ｍｍで、多数の炭素繊維が樹脂中に分散した炭素繊維強化樹脂（ＣＦＲＰ）板を用いた。鋼板には、寸法が１００ｍｍ×１００ｍｍ×１．０ｍｍである普通炭素鋼を用いた。ピンとして、円盤型で頭付きの鋼製のピンを用いた。ピンの足部分の直径は１．０ｍｍ、長さは１．０ｍｍであり、ピンの頭部分の直径は５ｍｍであった。

炭素繊維強化樹脂板と鋼板との接合は、スポット溶接を用いて上記実施例１と同様に行った。そして、得られた接合体中のナゲットの生成状態を確認し、接合部の引張せん断強度を測定した。

この結果、ナゲットは、ピンの一部及び鋼板の一部の溶融凝固物並びに炭素繊維のごく一部を含んでいた。ただし、ナゲットの外側部分に接している炭素繊維とナゲットとの間に密着性は確認されなかった。また、引張せん断強度は０．２ｋＮ／ｓｐｏｔであり、十分な接合強度は得られなかった。

この結果から、本発明によれば、高い強度を有する鋼線強化樹脂板と鋼板の接合体を得られることが確認された。一方、本発明の範囲外の接合体では、十分な接合強度が得られなかった。

１０ 接合体
１１ 鋼線
１１ａ 第１の鋼線群
１１ｂ 第２の鋼線群
１１ｃ 鋼線群
１２ 樹脂
１３ 鋼線強化樹脂板
１３ａ 第１の表面
１３ｂ 第２の表面
１４ 鋼板
１４ａ 第３の表面
１４ｂ 第４の表面
１５ ピン
１６ ナゲット
１７ 一対の電極
１７ａ 第１の電極
１７ｂ 第２の電極
１８ 溶融物
２１ 鋼線

Claims (8)

1. 複数の鋼線からなる鋼線群が樹脂に覆われた鋼線強化樹脂板の第１の表面から第２の表面に向かって、前記鋼線強化樹脂板の厚さ方向にピンを挿入する工程と、
   前記ピンが挿入された前記鋼線強化樹脂板と鋼板とを、前記第２の表面と前記鋼板の第３の表面とが向かい合うように重ね合わせる工程と、
   第１の電極及び第２の電極を、前記第１の電極が前記第１の表面側で前記ピンの一端と接触し、前記第２の電極が前記鋼板の第４の表面と接触するように配置する工程と、
   前記第１の電極と前記第２の電極との間に圧縮応力を印加する工程と、
   前記第１の電極と前記第２の電極との間を通電し、前記ピンの一部、前記鋼線の一部及び前記鋼板の一部を溶融させる工程と、
   溶融した前記ピンの一部、前記鋼線の一部及び前記鋼板の一部を凝固させてナゲットを形成する工程と、
   を含み、
   前記通電を行う際に、前記第１の電極又は第２の電極が前記鋼線と電気的に接続されていることを特徴とする接合体の製造方法。
2. 前記ピンを挿入する工程は、前記ピン若しくは前記樹脂又はこれらの両方を加熱する工程を有することを特徴とする請求項１に記載の接合体の製造方法。
3. 前記樹脂は、不燃性無機物粒子を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の接合体の製造方法。
4. 前記鋼線の形態が、単線又は撚り線であり、前記鋼線が、網目状又は略平行に配置されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の接合体の製造方法。
5. 前記ピンが、鋼製の釘又はドリルねじであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の接合体の製造方法。
6. 前記ピンの直径が、前記鋼線の間隔の１．０倍〜１０倍であり、前記ピンの長さが、前記鋼線強化樹脂板の厚さの０．６０倍〜１．２倍であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の接合体の製造方法。
7. 複数の鋼線からなる鋼線群が樹脂に覆われた鋼線強化樹脂板と、
   前記鋼線強化樹脂板に挿入されたピンと、
   前記鋼線強化樹脂板と重ね合わされた鋼板と、
   前記鋼線の一部、前記ピンの一部及び前記鋼板の一部の溶融凝固物を含むナゲットとを備え、
   前記鋼線の形態が、単線又は撚り線であり、前記鋼線が、網目状又は略平行に配置されることを特徴とする接合体。
8. 前記鋼線の成分組成であるＣ含有量が０．３質量％〜１．２質量％であり、前記鋼線の引張り強さが３０００ＭＰａ〜５０００ＭＰａであり、前記鋼線の直径が０．２０ｍｍ〜１．０ｍｍであり、前記鋼線の平均間隔が前記鋼線の直径の０．３０倍〜２．００倍であり、前記鋼線強化樹脂板の厚さが前記鋼線群の最大厚さの１．１０倍〜２．００倍であることを特徴とする請求項７に記載の接合体。

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