JPH01180334A

JPH01180334A - スポット溶接性にすぐれた積層板

Info

Publication number: JPH01180334A
Application number: JP439388A
Authority: JP
Inventors: Junichi Takase; 高瀬　順一; Hiroyuki Nagai; 弘行長井; Kiyoyuki Fukui; 清之福井
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1988-01-12
Filing date: 1988-01-12
Publication date: 1989-07-18

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明はスポット溶接性にすぐれた積層板に関する。

〔従来の技術〕

２枚の金属板、特にステンレスを含む薄鋼板の間に樹脂
層を圧着した積層板は割振材料や軽量化材料として注目
を集めている。ところが、樹脂層が電気絶縁体でもある
ため、板厚方向の導電性が悪く、他部材との結合におい
て電気抵抗溶接が使えない、したがって、利点があるも
のの、積層板同士、あるいは積層板と他の金属材料とを
スポット溶接する用途には採用し難い。

この欠点は、現在、樹脂層に導電性物質を混合分散させ
、板厚方向に導電性をもたせることにより解決されつつ
ある。導電性物質には種々のものが用いられているが、
大別すると金属粉と非金属粉の２種類がある。

前者においては、銅粉や鉄粉を用いており、層厚みに比
べると粒径も比較的大きい０例をあげると、特開昭５７
−５１４５３は層厚みの０．５〜１．５倍、特開昭６１
−２９００４４は１〜２倍のものを用いている。

混合量は非金属粉に比べると、−ｍに少なく、特開昭６
１−２９００４４は０．２〜３．０９０１％添加してい
る。

一方、後者においては、カーボングラファイトやミルス
ケールを用いており、金属粉に比べると、用いる粒径も
小さい０例えば、特開昭５９−１４６６４９や特開昭５
８−１６０１４１においては層厚みの０．５〜１倍程度
のものを用いている。その反面、混合量は多く、１０〜
５０−ｔ％の非金属粒子を添加して溶接に必要な導電性
を得るようにしている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

導電性物質として用いられている金属粉の硬度は、外皮
となる金属板の硬度と比べると、−ｉに低いか、高くて
も同等程度であることが多い。したがって圧延ロールを
用いたオンライン生産においては、金属粉が金属板によ
り圧潰され、−時的に接触面積が増大するもののその後
の冷却過程で、溶融状態の樹脂が食い込み量の浅い接触
部に回り込み、そのまま凝固してしまうため、導電性が
思ったよりよくならない、そこで、層厚みより粒径の大
きい金属粉を取り扱う場合は専ら、加熱加圧、加圧冷却
といった工程を連続してとることができるホットプレス
によっているが、非能率的なバッチ生産ともなるため、
今後増える需要に追いっけず、コスト高になる傾向があ
る。

一方、カーボングラファイトやミルスケールといった非
金属粉においても金属粉と同様な硬度、濡れ性といった
問題を抱えているが、粒径が小さいため、圧延ロールを
用いたオンライン生産が可能となっている。しかし、板
厚方向の導電性を得るには混合量をかなり多くしなけれ
ばならず、その介接着力も低下、耐久性に問題がある。

そこで、本発明の目的は、新たな導電性物質に着目し、
上記欠点のみられないスポット溶接性にすぐれた積層板
を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、本発明は、２枚の金属板の間
に樹脂層を圧着し、その樹脂層に導電性　　゛物質を分
散させたスポット溶接性にすぐれた積層板において、前
記導電性物質に２枚の金属板より硬い非金属質導電性物
質を選択し、樹脂層厚さと同等以上の平均粒径をもつ上
記非金属質導電性物質を１０ｖｏｌ％以下分散させたこ
とを特徴とする。

まず、本発明に用いられる非金属質導電性物質は、 ■　２枚の金属板より硬いこと、 ■　樹脂層厚さと同等以上の平均粒径をもつこと、 ■　１０ｖｏｌ％以下でも溶接に必要な導電性が得られ
る抵抗率をもっていること、が条件とされる。

一般に２枚の金属板よりも硬ければ、圧着状に導電性物
質が圧潰することもない。したがって、層厚みより大き
い粒径のものを用いて導電性を図ることができる。この
場合、導電性物質が２枚の金属板に深くくい込み、摩擦
力により堅く結合されるから、僅かな量でも導電性を確
保することができる。

また、樹脂との濡れ性が悪いことは、必須条件ではない
が、圧着後溶融状態にある樹脂が金属板と導電性物質と
の間に回り込み難くさせる効果もあるので有望な材料と
なる。

混合量については、多いほど導電性もよくなるが、あま
り多過ぎても樹脂の接着力が低下し、強い力が加わると
ころでは２枚の金属板が剥離するおそれもあるのであま
り好しくない。この限界は樹脂の種類にもよるが、一応
の目安として１０ｖｏｌ％程度とみられている。したが
って、用いられる非金属質導電性物質は、上記分量以下
でも溶接が可能となる低い抵抗率をもつことが望しい。

抵抗率の低い非金属質導電性物質として従来より前記し
たカーボングラファイトが用いられているが、このもの
は前記した■の要件を満たさないので、本発明より除外
される。また、ミルスケールもＦｅＯを主成分とし、抵
抗率も１０−４Ωｍのオーダーで比較的高く、溶接に必
要な導電性を得るには１０ｖｏｌ％以上の混合が必要と
なる。したがって、■の要件を満たしていないので、本
発明から除外する。

上記したカーボングラファイトやミルスケールは非金属
質導電性物質であっても上記理由により除外されるが、
本発明の要件を満たす非金属質導電性物質としては、導
電性セラミックスがある。

セラミックスは絶縁体や抵抗体の材料としてよく用いら
れているものであるが、酸化物やボロン化物の中には、
導電性の優れたものもある６例えば、Ｒｅｄｓは１０−
’Ωｍ、　５ｒＣｒＯｓは４Ｘ１０−’Ωｍ１Ｒｕｓｔ
は４Ｘ１０−’Ωｍと抵抗率が低く、またボロン化物に
おいては銅の１０〜１００倍程度の抵抗率をもつものが
多い。特にボロン化物は、樹脂との濡れ性も悪いので、
本発明においては、好ましい非金属質導電性物質として
の使用が可能となる。

〔作　用〕

本発明においては、少量でスポット溶接等に必要な導電
性を確保することができるため、接着強度の強い積層板
を得ることができる。

また、圧延ロールを用いたオンライン生産が可能である
ため、今後増加するとみられる需要に対処でき、コスト
低廉化を図ることができる。

〔実施例〕

防音材料や軽量化材料として多用されている積層板は、
厚み０．４〜０．８＋ｗ＋ｍの金属板を用い、中間層と
なる樹脂厚みを４０〜１００μ−程度にとることが多い
。しかも金属板は、冷延鋼板が一般的に用いられており
、中間層となる樹脂はポリオレフィン、ポリプロピレン
、ポリアミド等が用途により使い分けられている。これ
らの樹脂は、防音、軽量化に役立つものの、電気的にみ
ると、絶縁物でもあるため、他の金属部材との結合にお
いてスポット溶接が使いづらい、このスポット溶接を可
能にするには、樹脂層に導電性をもたせればよいが、従
来は層厚みよりも粒径の小さい銅粉、アルミ粉、鉄粉と
いった金属粉やカーボングラファイト、ミルスケールと
いった非金属粉を用いていたため、一般記混合量が多い
、あまり多いと樹脂層の接着力低下を来たし、積層板の
耐久性に影響がでる。そこで、最近においては、層厚み
より粒径の大きい金属粉を用いて圧着時に金属板に（い
込ませ、接触面積を大きくして混合量を減らす傾向がみ
られる。しかし、このものは、圧延ロールを用いたオン
ライン生産ではスポット溶接性が悪く、ホットプレスに
よるバッチ生産でないと良好なスポット溶接性が得られ
ない。

両者の間にこのような差が出るのは、 ■　圧延ロールで圧着したとき、金属板と金属粉が相互
に圧潰し、くい込み量が浅く、■　圧延ロールの拘束か
ら逃れると、その後の冷却過程にもよるが、金属板と金
属粉との間に隙間が生じ、 ■　その隙間に溶融状態の樹脂が回り込み、導電性を阻
害するのではないかと思われる。

■については、金属粉が金属板にくい込むなどの硬度差
がないこと。

■については、くい込み量が浅く、金属板と金属粉との
摩擦力が期待できないこと。

■については金属粉と樹脂との濡れ性がよいこと。

などが原因と考えられた。

これらの原因を取り除けば、層厚みより粒径の大きい導
電性物質を混合分散させた場合においてもオンライン生
産が可能であるとして、次のような条件を抽出した。

少なくとも、（ａ）　　金属板よりも硬いこと、一般にセラミックス並みで、ビッカース硬度約　　−１
０００以上のものが望しい。この程度の硬度があると、
金属板に深くくい込み、摩擦力によって両者が堅（結合
されるから、樹脂の回り込みが阻止される。

上記条件を満足すれば、本発明の目的が達成されるが、
更に望むならば、偽）　樹脂との濡れ性が悪いこと、が挙げられる。

仮りに、隙間が生じたとしても、その隙間に溶融樹脂が
回り込み難くなるので有効である。

一般に、金属粉には上記２条件を満たすものがなく、非
金属質導電性物質に着目して種々検討したところ、導電
性セラミックスに該当するものがあることが判った。導
電性セラミックスの中でも、ボロン化物は、銅のｌθ〜
１００倍程度の抵抗率をもち、樹脂に対する濡れ性も悪
いので、樹脂層に混合分散させる有望な導電性物質とな
り得る。

ここで、実用に耐えるＴ剥離強度をＬＯｋｇｆ／２５−
にとり、混合比との関係を調べたところ１０ｖｏｌ％以
下が望しい範囲であることが判った。

この範囲においてスポット溶接に必要な抵抗率は１０−
４Ω・１以下である。ボロン化物は１５×１０−Ω・値
以下の抵抗率をもつものが多い。例えばＺｒＢ１は７〜
１０ｘｌＯ−Ω・値、ＴｉＢｇは９〜１５ｘ１ｇ−ａΩ
・口である。また、金属酸化物は１０−ｓΩ・備のオー
ダーをもつものが多く、最近では超電導を示すものも多
数発見されている。将来常温以上で超電導を示すものが
発見されれば更に混合量を減らすことが可能である。

次いで具体的な例をあげて説明する。

使用材料及び積層板の寸法諸元は次の通りである。

金属板　　厚さ０．４＋ｕ＋、幅３００ｏ＋ｍの冷延鋼
仮相　脂　　ポリオレフィン系樹脂厚み　８０μｍ非金属質導電性物質　Ｚｒ３ｇ使用粒径　９０〜１０４μ鋼混合量　　２ｖｏｌ％製造方法　圧延ロールを用いたオンライン生産導電性物
質として用いたＺｒｆｈの物性は次の通りである。

硬度（ヒラカース硬度）　２０００　ｋｇｆ／ｍ＋ｗ”
以上抵抗率　　　　８Ｘ１０−’Ω・口溶融温度　　　＞３０００℃ 熱膨張係数　　６．１　Ｘ　１　（Ｉ’　１／’Ｃ上記
オンラインにより製造した積層板について、下記の条件
に従い、スポット溶接を行った。ただし試験片の大きさ
は３０ＩＩＩＩｌ角で３００ｍｍ角の割振鋼板より１０
０枚切断した後、０．８ｍｍ厚の冷延鋼板（３０ａ＋ｍ
角）と重ね合せ実験を行ったところ溶接不良箇所がなか
った。

電極　　　６ｍｍφ 電流　　　１０ｋＡ加圧力　　２００ｋｇｆ通電時間　１０サイクル〔発明の効果〕以上説明したように、本発明によれば、抵抗溶接性が優
れていることはもちろんのこと、圧延ロールを用いたオ
ンライン生産が可能であり、Ｔ剥離強度も高い。

特許出願人　　住友金属工業株式会社代理人弁理士°　　永　井　義　久。

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Claims

【特許請求の範囲】

（１）２枚の金属板の間に樹脂層を圧着し、その樹脂層
に導電性物質を分散させたスポット溶接性にすぐれた積
層板において、前記導電性物質に２枚の金属板よりも硬
い非金属質導電性物質を選択し、樹脂層厚さと同等以上
の平均粒径をもつ上記非金属質導電性物質を１０ｖｏｌ
％以下分散させたことを特徴とするスポット溶接性にす
ぐれた積層板。
（２）特許請求の範囲第１項において、前記非金属質導
電性物質は導電性セラミックスであることを特徴とする
スポット溶接性にすぐれた積層板。