JP6996547B2 - Migろう付け方法、重ね継手部材の製造方法、および重ね継手部材 - Google Patents
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Description
t≦W≦7.5t ・・・(1)
(ここで、
W:ろう付け部のビード幅(mm)
t:前記接合対象板の板厚(mm))。
これまで、ろう付け時のFe-Al系金属間化合物相の成長を抑制するための方策が種々提案されてきた。しかし、上記成長の抑制効果が不十分であったり、適用できるめっき鋼板の鋼種が限定されたりする場合があった。このような状況の中、本発明者らは鋭意研究を行い、その結果、以下のような新しい着想を得た。すなわち、Zn系めっき層にAlを添加した溶融Zn系めっき鋼板はろう材およびAl合金との親和性に優れることから、後述するビード幅Wが広くなるのでビードのせん断面積を大きくすることができる。これにより、Fe-Al系金属間化合物相が厚く成長してもろう付け部の接合強度(せん断強度)の低下を防止することができるという新しい知見を見出した。本発明者らは、この新しい知見を基に本発明を完成させるに至った。以下に本発明の一実施形態を詳述する。
本発明の実施の形態におけるろう付け用溶融Zn系めっき鋼板は、めっき層がZnを主成分とし、1.0質量%以上22.0質量%以下のAlを含有する。一般に、Al合金のろう付けにはAlまたはZnを主成分とするろう材が使用される。本発明の実施の形態におけるろう付け用溶融Zn系めっき鋼板は、めっき層にAl合金と、ろう材の主成分であるZnおよびAlとを含有する。それゆえ、Al合金およびろう材との親和性に優れ、濡れ性が向上して良好なビード外観が得られるとともにビード幅が広くなるので接合強度も大きくなる。
本発明の実施の形態におけるろう付け用溶融Zn系めっき鋼板は、Al合金、ろう材との良好な濡れ性を得るためには片面当たりのめっき付着量を15g/m2以上とすることがより効果的である。この片面当たりのめっき付着量は、上記溶融Zn系めっき鋼板のろう付け部が形成される板面におけるめっき付着量であるとも表現できる。また、めっき付着量が少ないと、めっき面の耐食性および犠牲防食作用を長期にわたって維持するうえで不利となる。このため、めっき付着量は15g/m2以上とする。
本発明においてAl合金は特に限定されない。主に自動車車体に用いられる5000系や6000系のAl合金や、それ以外のAl合金を用いてもよい。例えば、1000系、3000系、7000系のAl合金を用いてもよい。なお、前述のように、本明細書において、Al合金は純Al(不純物を含むことを許容する)を含む意味で用いる。
図1に本発明の実施の形態におけるろう付け用溶融Zn系めっき鋼板とAl合金とをろう付けした重ね継手部材の断面の模式図を示す。重ね継手は自動車車体においてAl合金と鋼板とのろう付けにおいて多用される継手である。
ここで、
W:ろう付け部のビード幅(mm)
t:Al合金の板厚(mm)
である。
本発明の実施の形態における重ね継手部材は、MIGろう付け方法を用いてろう付けされる。図2および図4を用いて、本発明の実施の形態におけるMIGろう付け方法を以下に説明する。
本実施の形態において、ろう材は特に限定されない。通常のAl合金用のAl系ろう材やZn系ろう材を用いてよい。また、Fe-Al系金属間化合物相の成長を抑制するためにろう材にSiを添加してもよい。また、濡れ性を改善するためにフラックスを充填したフラックスろう材を用いてもよい。
以上のように、本発明の一態様におけるMIGろう付け方法により、ビード外観および接合強度に優れる重ね継手部材を製造することができる。
以下、実施例および比較例により、本発明を詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
1000系、3000系、5000系、6000系、7000系の種類のAl合金と、溶融Zn系めっき鋼板とのMIGろう付けを行った。これらのAl合金の組成を表3に示す。
本発明の他の実施形態について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。
本実施の形態におけるフラックスレスMIGろう付けを行う溶融Zn系めっき鋼板とAl合金の部材との重ね継手部材の製造方法に用いる溶融Zn系めっき鋼板は、めっき層がZnを主成分とし、1.0質量%以上22.0質量%以下のAlを含有する。溶融Zn系めっき鋼板のめっき層に、Al合金およびろう材の主成分であるAlを含有することから、溶融Zn系めっき鋼板のめっき層は、Al合金およびろう材との濡れ性に優れる。そのため、フラックスを用いなくても良好なビード外観が得られるとともにビード幅が広くなるので接合強度も大きくなる。この効果はAl濃度が1質量%以上で得られるので、Al濃度は1質量%以上に限定する。一方、Al濃度が22質量%を越えるとZn系めっき層の融点が高くなって濡れ性が低下し、ビード幅が不規則なハンピングビードとなりビード外観が低下する。また、ビード幅が狭くなって接合強度が低下する。
本実施形態のフラックスレスMIGろう付けに用いられるAl合金については、前記実施形態1と同様であることから、説明を省略する。
本実施形態のフラックスレスMIGろう付け方法は、前記実施形態1と同様であるが以下の点で異なっている。すなわち、本実施形態では、ろう材ワイヤー7(図2、3参照)としてフラックスレスワイヤを用いる。つまり、本実施形態のフラックスレスMIGろう付けに用いられるろう材は、フラックス無添加である。
ろう材の組成は、Alからなっていてよい。或いは、ろう材は、Alに加え、Si:0.2~15.0質量%およびMn:0.03~2.0質量%から選ばれる1つ以上を含有する組成の合金であってもよい。SiまたはMnを添加する効果は、ビード部においてFe-Al系の金属間化合物相の成長を抑制することである。さらに本発明のろう材は、ろう材の融点と粘性を下げ、ろう材とAl合金および溶融Zn系めっき鋼板との濡れ性を向上させるためにMgを0.3~7.0質量%含有してもよい。
本実施形態の溶融Zn系めっき鋼板における片面当たりのめっき付着量、および重ね継手部材におけるビード幅は、前記実施形態1と同様であることから、説明を省略する。
本実施形態のフラックスレスMIGろう付け方法によれば、前記実施形態1に記載のMIGろう付け方法と同様の効果に加えて、以下の効果を奏する。
本実施形態における実施例を以下に示す。
1000系、3000系、5000系、6000系、7000系の種類のAl合金(表3参照)と、溶融Zn系めっき鋼板とのフラックスレスMIGろう付けを行った。
以上のように、本発明の一態様におけるMIGろう付け方法は、めっき層が質量%でAl:1.0~22.0%を含有する溶融Zn系めっき鋼板の板面に対して接合対象板であるAl板またはAl合金板を重ね合わせてMIGろう付けするMIGろう付け方法であって、前記板面上に、前記接合対象板と前記溶融Zn系めっき鋼板とを互いに接合するろう付け部を形成するろう付け工程を含み、前記ろう付け工程において、MIGろう付けの狙い位置が、前記接合対象板の端面の一端と前記板面との交点から、前記接合対象板の端面の他端までの間であることを特徴としている。
t≦W≦7.5t ・・・(1)
(ここで、
W:ろう付け部のビード幅(mm)
t:前記接合対象板の板厚(mm))。
t≦W≦7.5t ・・・(1)
(ここで、
W:ろう付け部のビード幅(mm)
t:前記接合対象板の板厚(mm))。
2 Zn系めっき層
3 Al合金
4 ビード(ろう付け部)
5 Fe-Al系金属間化合物相
6 Al合金の端面
7 ろう材ワイヤー
Claims (10)
- めっき層が質量%でAl:1.0~22.0%を含有する溶融Zn系めっき鋼板の板面に対して接合対象板であるAl板またはAl合金板を重ね合わせてMIGろう付けするMIGろう付け方法であって、
前記板面上に、前記接合対象板と前記溶融Zn系めっき鋼板とを互いに接合するろう付け部を形成するろう付け工程を含み、
前記ろう付け工程において、MIGろう付けの狙い位置が、前記接合対象板の端面の一端と前記板面との交点から、前記接合対象板の端面の他端までの間であることを特徴とするMIGろう付け方法。 - 前記ろう付け工程において、ろう材としてフラックスレスワイヤを用いて、フラックスレスMIGろう付けを行うことを特徴とする請求項1に記載のMIGろう付け方法。
- 前記ろう材は、
Alからなる組成、または、
Alに加え、質量%で、Si:0.2~15.0%、Mg:0.3~7.0%、およびMn:0.03~2.0%からなる群から選ばれる1つ以上を含有する組成であることを特徴とする請求項2に記載のMIGろう付け方法。 - 前記ろう付け工程では、前記ろう付け部が延びる方向に垂直な面で前記ろう付け部を切ったときの断面において、前記板面上における前記ろう付け部のビード幅が下記式(1)を満足するように前記ろう付け部を形成することを特徴とする請求項1~3のいずれか1項に記載のMIGろう付け方法。
t≦W≦7.5t ・・・(1)
(ここで、
W:前記ろう付け部のビード幅(mm)
t:前記接合対象板の板厚(mm)) - 前記溶融Zn系めっき鋼板のめっき層が、さらに質量%でMgを0.05~10.0%含有することを特徴とする請求項1~4のいずれか1項に記載のMIGろう付け方法。
- 前記溶融Zn系めっき鋼板のめっき層が、さらに質量%でTi:0.002~0.1%、B:0.001~0.05%、Si:0~2.0%、およびFe:0~2.5%からなる群から選ばれる1あるいは2以上を含有することを特徴とする請求項5に記載のMIGろう付け方法。
- 前記溶融Zn系めっき鋼板の前記板面におけるめっき付着量が15~250g/m2であることを特徴とする請求項1~6のいずれか1項に記載のMIGろう付け方法。
- 請求項1~7のいずれか1項に記載のMIGろう付け方法により、前記溶融Zn系めっき鋼板と、前記接合対象板とをろう付けして重ね継手部材を製造することを特徴とする重ね継手部材の製造方法。
- めっき層が質量%でAl:1.0~22.0%を含有する溶融Zn系めっき鋼板の板面に対して接合対象板であるAl板またはAl合金板を重ね合わせてろう付け部を形成した重ね継手部材であって、
前記ろう付け部が延びる方向に垂直な面で前記ろう付け部を切ったときの断面において、前記板面上における前記ろう付け部のビード幅が下記式(1)を満足するように前記ろう付け部が形成されていることを特徴とする重ね継手部材。
t≦W≦7.5t ・・・(1)
(ここで、
W:前記ろう付け部のビード幅(mm)
t:前記接合対象板の板厚(mm)) - 前記溶融Zn系めっき鋼板のめっき層が、さらに質量%でMgを0.05~10.0%含有することを特徴とする請求項9に記載の重ね継手部材。
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