JPS62227741A - 溶接可能な積層金属板およびその製造方法 - Google Patents

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、２枚の金属板の間に絶縁性の樹脂層を挟んで
なる積層金属板、より詳しくはスポット溶接、シリーズ
溶接を含む電気抵抗溶接が可能な積層金属板に関する。

（従来の技術） 近年、２枚の鋼板の間に主として熱可塑性の絶縁性合成
樹脂層を介在させた積Ｎ鋼板が、その優れた割振性、軽
量性、耐食性、意匠性、断熱性などの機能により注目を
集めている。特に、自動車産業において、防音・防振対
策として、また燃費向上のための車体軽量化対策として
、かかる積層鋼板の車体への採用が検討され、一部では
実行されている。

しかしながら、中間層の合成樹脂層が絶縁体であること
から、従来の積ＩＪｉｌｉｉｌ板は通常の抵抗溶接の方
法では溶接不可能であり、積層鋼板の用途が非常に制限
されているのが実情である。この種の積Ｎ綱板をスポッ
ト溶接するには、第２図に示すように短絡回路を形成さ
せて行ってきた４通電開始後の初期は、短絡回路を経由
して（上チンプ電極４−上鋼板１−短絡回路５−下調板
１゛−溶接相手側鋼板３−下チツブ電極４°の経路で）
電流が流れ、チップ電極間に発生するジュール発熱によ
って樹脂２が軟化した後は、チップ電極４．４゛間の圧
力により上下鋼板１，１゛が直接接触し、ナゲツトと称
する溶接部を形成する方法である。

この方法は、冷延鋼板同士の溶接条件に比べて、加圧力
、通電時間を大にする必要がある点を除けば一応有効な
溶接が行われるが、短絡回路を設置する手間がある上に
、片側に複数個のチップ電極を配置して複数個の溶接を
同時に行う第３図に示すようなダイレクトシリーズ・ス
ポット溶接の場合には、不具合が生じる（第３図中、４
．４′は片側に配置したチップ電極であり、６はバック
電極である）、すなわち、かかるシリーズ・スポット溶
接の場合、従来の積Ｎｍ板を用いると、チップ電極に接
触している側の鋼板のみが溶融しやすいため、第４図に
示すように、溶接不良とみなされる表面敗りあるいはリ
ング抜けといった現象が発生する。これは、チップ電極
間の距離が短いと、樹脂層２が軟化・排除される前に上
鋼板工のみに過大電流が流れるため、上鋼板のみ極端に
温度が上昇して溶融した金属が飛散するためである。し
たがって、チップ電極間の距離が短いほど、かかる溶接
不良が起こりやすく、この距離が長いほどシリーズ溶接
は容易になる。

また、第２図に示すような通常のスポット溶接であって
も、溶接点のごく近傍に既溶接点などの短絡回路がある
場合には、上述したシリーズ・スポット溶接の場合と同
様に上鋼板に過大電流が流れて表面散りゃリング抜けな
どの溶接不良現象が起こりやすい。

そこで、かかる問題点を解決するために、従来より中間
層である樹脂中に金属粉、グラファイトなどの粒子状の
導電性物質を混入し、樹脂層全体を導電性とすることが
提案されている（例、特開昭５３−１２８６８７号公報
参照）、また、中間樹脂層の厚みの半分程度の巨大な導
電性粒子を混入する方法も提案された（特開昭５８−１
６０１４１号公報参照）。

しかしながら、前者の方法では、導電性物質を大量に混
入するため、接着性、割振性などを始めとする中間樹脂
層の優れた物性を損なうことは避けられず、積層鋼板全
体の機械的性質および接着強度の劣化がもたらされ、ま
た工業的にフィルムを製造する上にも困難を伴う。後者
の方法では、溶融樹脂中に巨大な導電性粒子を均一に分
散させることが工業的に困難であるばかりか、樹脂の溶
融伸びが低下するため樹脂切れが発生する。

また、一方もしくは両方の鋼板にエンボス加工を施すな
どの手段により凹凸を付与し、両側の鋼板を部分的に接
触させることにより積層鋼板に抵抗溶接性を付与するこ
とも公知である（例、特公昭６０−４６０１５号、特開
昭５８−１９７０４５号および同５８−１９１１５４号
公報参照）、シかし、このような方法では積層鋼板の表
側にも凹凸模様が生じ、外観上の問題がある。しかも、
積層鋼板を最近注目を集めている制振鋼板として使用す
る場合、樹脂層の厚みが不均一であるため割振性が低下
する。さらに、鋼板表面に凹凸があると、プレス成形性
も損なわれる上、疲労特性も劣化することが想像される
。

溶接性付与の別の手段として、中間層の樹脂中に金網な
どを介在させることも提案された（特開昭５８−１３２
Ｓ５０号公報参照）、この方法は、積１ｆｌｌ板の製造
工程が煩雑となる上、加工性も損なわれ、また積層鋼板
がたとえば０．８鶴程度と比較的薄い場合には内部の金
網の模様が表面に浮き出てくるといった外観上の難点も
ある。

（発明が解決しようとする問題点） よって、本発明の目的は、上述した従来の溶接可能な積
層鋼板などの積層金属板の問題点を解決することである
。具体的には、外側表面が実質的に平坦なままであり、
しかも積層金属板の加工性、制振性、疲労特性を含む各
種の物性を著しく損なうことなくスポット溶接性、特に
ダイレクトシリーズ・スポット溶接性が付与された、積
層金属板およびその製造方法を提供することである。

（問題点を解決するための手段） 本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意検討した結果
、上下金属板の少なく一方の樹脂側表面に、高さが樹脂
厚みより大きいような表面突起をある程度の密度で形成
させておくことにより、積層金属板のスポット溶接性が
容易に得られることを見出し、本発明を完成させた。

ここに、本発明は、２枚の金属板の間に絶縁性の樹脂層
を挟んでなる積層金属板であって、該２枚の金属板の一
方もしくは両方の樹脂側の面が、該金属と同種の金属か
ら形成された次の（１１、（２）式を満足する表面突起
を存することを特徴とする、溶接可能な積層金属板であ
る。

Ｈ，：ｄ≧２８　　　　・・・（１） ０．７≧Ｄ≧７Ｘ１０−’　　　・・・（２）ただし、 Ｈ：金属板基準表面より測定した突起の高さくＨ）； ｄ：２枚の金属板の樹脂側基準表面間の距離（ｍｍ）； Ｓ：積層金属板の任意の垂直断面における該突起の単位
長さ当たりの面積（、、）　　ｉＤ：Ｈ≧ｄを満足する
表面突起のＨｋｄなる部分の面積分率。

上の各式を満たすような表面突起は、たとえば金属板の
該表面の機械的変形（圧延ロールによる型押、硬く鋭い
凸状物による傷つけなど）、樹脂層を貼りつける前もし
くは後での金属の溶射、さらにはレーザー加工もしくは
電子ビーム加工により付与することができる。

なお、「該金属と同種の」金属から形成された表面突起
とは、たとえば金属板が鋼板であり、表面突起が組成の
異なる別の鋼の溶射により形成される場合をも包含する
ものであ机すなわち、金属板と表面突起は組成が全く同
一である必要はない。

本発明はまた、かかる積層金属板の製造方法も提供する
。

（作用） 上述したように、本発明の積層金属板にあっては、少な
くとも一方の金属板の樹脂側の面に上の＋１１および（
２）式を満足する表面突起を設けたことを特徴とし、そ
れにより溶接性を付与するのである。

この式の意味を次に説明する。

（１）式の説明： Ｈは金属板の基準表面より測定した突起の高さであり、
基準表面とは該突起を付与する前の表面を言う。基準表
面が平滑でない場合（例、ダル鋼板などのように表面粗
さを有する場合）、粗さ曲線の平均線（ＪＩＳ　ＢＯ６
０１）を基準表面とする。

ｄは２枚の金属板の樹脂側基準表面間の距離であり、実
質的には樹脂層の厚みに等しい。

Ｓは、積層金属板の任意の垂直断面における該表面突起
の単位長さ当たりの面積である。その具体的な算出方法
を第１図に示す、第１図においては、簡略化のために下
側’ｉ；：ｉ’７；”）　５’νを巨起を付与した例を
示している０図中、斜線部分が突起である０図では、Ｈ
≧ｄを満足する突起（２）と満足しない突起ｆｉｌ、（
３）とが存在する。それぞれの突起の断面積Ｓ５、Ｓ２
、Ｓ、は、基準表面から突出した部分の面積である。Ｈ
ａｄなる突起は、２枚の金属板と樹脂層との接合時に圧
し潰されるので、Ｈ〉ｄであってもＳ２のようにｄ以下
の部分の面積を考える。圧し潰されると、ｄ以下の突起
部面積はいくらか増えるが、本発明の目的にとっては圧
し潰される前のｄ以下の突起部面積をとって考える。

＋１１式において、Ｓはすべての突起の断面積を加算し
た総和を長さで除した値（第１図の例では、５１〜Ｓ、
の総和を長さ℃。で除した値）である。

（１）式の意味は、左式は少なくとも樹脂を貫通する突
起が存在することを意味している。この時、すべての突
起が樹脂を貫通する、すなわちＨ≧ｄを満足する必要の
ないことは明らかである。ただし、Ｈ≧ｄなる突起は、
金属板全面について抵抗溶接性を確保するには、当然の
ことながら、ある程度の密度の突起数を金属板全面に実
質的に均一な分布で設けるべきであり、Ｈ≧ｄなる突起
の個数は少なくともｌＱｍｍ間隔より密に存在させるこ
とが好ましい、なお、「実質的に均一」とは、該突起が
たとえば列状その他の配置をとる場合をも含み、金属板
全面でマクロ的にみて実質的に均一であればよいという
意味である。

一方、古式は、突起が樹脂中に侵入している分率を規定
するものである。すなわち、このＳがあまりに大きいと
、芯材樹脂量が減少し、本来複合材料である積層金属板
の望ましい性能、たとえば、割振性、軽量性、断熱性が
損なわれる。軽量性、断熱性はＳの増加とともに一次関
数的に低下する。

また、割振性については、Ｓがｄの半分程度になると極
端に悪くなるため、本発明ではｄ≧２Ｓと規定した。ｄ
≧３３、すなわちＳはｄの１７３以下であることがより
望ましい。

上記説明から理解されるように、Ｓは、ある一定方向の
断面のみで考えるのではなく、任意の（すべての）方向
の垂直断面で測定されるべきものである。ただし、突起
が金属板の全面に実質的に均一に形成されている場合に
は、ある一定の垂直断面で考えることができ、また、た
とえば突起が列状に設けられている場合には突起の列と
直交する方向のように、突起の分布が平均的と考えられ
る垂直断面をとって考えれば十分である。

（２）式の説明 りは、Ｈ≧ｄを満足する表面突起のＨ≧ｄなる部分の面
積分率である。すなわち、樹脂層を貫通して反対側の金
属板と接する面積の分率、換言すると、反対側の金属板
と接する平面において貫通突起が占める面積の割合を意
味する。Ｄがあまりに大きいと、接着強度が低下し、加
工性が損なわれる。また、Ｄがあまりに小さいと溶接性
が低下する。このような観点から、Ｄの範囲は、０．７
≧Ｄ≧７Ｘ１０−’とすべきことが判明した。好ましい
Ｄの範囲は、０．２Ｓ≧Ｄ≧４Ｘ１０−’であり、より
好ましくは０．１≧Ｄ≧７　Ｘ　１０−’である。

なお、本発明の好適態様にあっては、積層金属板はさら
に次の（３）式を満足する。

Ｈｍａｘ≦　ｚｔ　　　・・・　（３）Ｈｍａｘ　：基
準表面から測定した表面突起の最大高さ　（、）、 ｔ＝上上下銅鋼板樹脂側基準面と他面との間で測定した
板厚（ｎ）。

すなわち、表面突起の最大高さが板厚に比べてあまりに
大きくなって板厚の半分を超えると、積層金属板の疲労
強度が劣化する恐れがあるので、板厚が比較的薄い場合
には、（３）式に規定するように、Ｈｍａｙは板厚の半
分以下であることが好ましい。しかし、実際には、Ｈａ
ｄなる部分は、２枚の金属板と樹脂層との貼り合わせ時
に圧し潰されるので、特に板厚がある程度大きい場合に
は、（３）式を満足しなくても、疲労強度の劣化は起こ
らない。

以上の説明は、第を図に示すように、便宜上片方の金属
板に表面突起を付与した場合について説明したが、両方
の金属板に表面突起を付与することも当然可能である。

この場合、（１）および（２）式におけるＨａｄなる突
起としては、Ｈａｄを満足する突起のほかに、Ｈａｄで
あっても、両側の突起が接するように配置する′ことに
よって、突起が樹脂層を貫通するようにすれば、結果と
してＨ２：ｄを満足することになり、かかる突起も本発
明ではＨ２：ｄを満足する突起と考える。

また、両方の金属板に表面突起を設ける場合には、（１
）式におけるＳと（２）式におけるＤは樹脂中の金属量
を規定するものであるから、ＳとＤについては、上下の
金属板のそれぞれについて算出した値の合計値とする必
要がある。

本発明の積層金属板における表面突起の形成方法は、金
属板と同種材料からなる上記の（１１式および（２）式
を満足する表面突起を形成できる方法であれば任意の方
法でよく、特定の方法に限定されることはないが、かか
る表面突起の形成に適した方法としては、次に例示する
方法が挙げられる。

（１１機械的な加工による方法 機械的な加工により表面突起を形成する方法の１例は、
圧延ロールにより表面突起を付与する方法（いわゆるエ
ンボス法）である。すなわち、１組以上の圧延ロールに
おいて、金属板に接触する一対のロールのうち、一方の
ロールには付与すべき表面突起の雌型を形成しておき、
もう一方のロール（裏面側ロール）は通常のブライドロ
ールもしくはダルロールとする。この場合、裏面側ロー
ルにはダルロールを使用して、樹脂層と反対側の積層金
属板の表面側となる面をダル仕上とする方が、表面突起
の転写が目立たない。ロールに雌型を形成する手段とし
ては化学エツチングなどの手段がある。第５図に、後出
の実施例で得られた、化学エツチングにより雌型を形成
した圧延ロールにより付与された表面突起の例を示す。

この雌型ロールによる圧延を利用する方法では、両側の
金属板の樹脂側面にいずれも同一パターンの表面突起を
形成し、両側の表面突起が接するように樹脂層を介在さ
せて金属板を配置することにより、上述のようにＨ＜ｄ
であっても、Ｈが％ｄより大きければ、突起が樹脂層を
貫通するようにでき、その結果Ｈ＜ｄの小さな突起であ
っても（１）式のＨａｄの条件を満足させることができ
る。

別の機械的な変形方法は、鋭い硬質材料を金属板の片面
に押しつけて溝を付けることにより、そのカエリによっ
て突起を付与するケガキ法である。

この方法は、先の圧延法と比較して、金属板に付加され
る塑性変形量が小さいため、歪硬化性のある材料では、
その機械特性値の劣化がなく、積層金属板の加工性を損
なうことがない。鋭い硬質材料としては、ダイヤモンド
、セラミック、超硬工具鋼、工具鋼などがあり、使用す
る金属板より硬い材料のものであればよい。また、硬質
材料の形状も溝付けが可能であれば特に限定されないが
、たとえば円錐、三角錘、四角錐などでよく、あるいは
棒状、円筒状、さらには不定形（例、金属たわし状）、
これらの形状の小さいものをバインダーで固めたもの、
ロールに埋込んだもの、ベルトに付着させたもの、ブラ
シロールに含ませたものなども考えられる。

さらに別の方法として、硬質材料のグリッドを用いたブ
ラスト法でも表面突起を付与することができる。

（２）レーザー加工、電子ビーム加工による方法レーザ
ー加工装置もしくは電子ビーム装置を用いて、金属板の
片面にレーザーもしくは電子ビームを照射すると、金属
表面の一部が高熱によりほぼ瞬間的に溶融し、その後の
凝固の不安定によって表面突起を形成することができる
。第６図に示すように、レーザー加工装置１０による表
面突起の形成は、レーザー発振器１１で発生させたレー
ザー光を反射鏡１２、集束レンズ１３を経て鋼板１４（
あるいは他の金属板）に、鋼板とレーザー加工装置との
相対移動を行いながら照射し、生成した鋼板上の溶融部
をガスで吹き飛ばすか、もしくはパルスレーザ−を発振
させるか、あるいはこの両者の組合せにより可能である
。このガスの吹付やパルスレーザ−の発振は、溶融部の
凝固の不安定を助長する。表面加工状況はレーザー発生
装置の出力および加工速度で主に決定されるので、これ
らのパラメータの調整により所望の形状の表面突起を付
与することができる。シールドガスとしては、たとえば
Ａｒガス、酸素ガスを使用できる。

電子ビーム加工の場合も、電子ビームの加速電圧、電流
、材料送り速度などのパラメータにより表面突起の状況
を変化させることができる０本発明で規定した条件を満
たす表面突起を有する銅板の製造に適した加工条件の１
例を次に示す。

加速電圧：２Ｓ〜３０ｋＶ レンズ電流＝１００〜１３０　ｍＡ ビーム電流：１０〜３０　ｍＡ 送り速度：　　　５０〜１０Ｏｍｍ／５ｉｎ（３）溶射
による方法 溶射装置を使用して、使用する金属板と同種金属（粒子
状でもワイヤー状でもよい）を金属板の片面に溶融付着
させることにより、表面突起を形成することができる。

溶射の場合には、樹脂層を既に貼り合わせた金属板に対
しても、樹脂層側から同種金属を溶射することにより金
属板の樹脂側面に表面突起を付与することが可能である
。すなわち、溶射金属の熱で熱可塑性樹脂層は溶融する
ので、溶射した金属が金属板の基体と結合することにな
る。溶射法としては、メタライジング溶射、プラズマ溶
射などの各種方法が可能である。

第７図（ａｌに示すように、表面突起の状況、特に面積
分率は、鋼板２２などの金属板の前面にマスク２Ｓを置
くことにより変化さセることができる。第７図（ｂｌは
、かかるマスクの配置により得られる表面突起パターン
の１例を模式的に示す。

以上の方法のうち、特にレーザー法と溶射法は、非常に
簡便な設備により表面突起を比較的効率よく付与するこ
とができる。また、ケガキ法は、設備自体は非常に安価
かつ簡便であるが、突起付与の効率にやや難がある。

本発明の特徴として、表面突起が金属板と実質的に同種
の金属材料から構成され、少なくとも一方の金属板に極
めて強固に付着、あるいは連続相をなしている。したが
って、金網などの別の材料を介在させる従来のものとは
異なり、プレス加工性などの加工特性の劣化が起こりに
くい。

上記の表面突起を少なくとも一方の金属板に付与するこ
とによって、本発明の積層金属板が抵抗溶接可能となる
理由は、積層金属板の上下金属板が部分的に電気的接触
をしているため、抵抗溶接の通電初期より通電パスが確
保されているためである。なお、抵抗溶接においては、
金属板は上下電極により加圧されるため、金属板の表面
突起は、樹脂を完全に貫通しなくても、たとえば、突起
高さが樹脂厚みの０．７倍程度以上（すなわち、Ｈ≧０
．７ｄ）であれば、電極加圧により、上下金属板の突起
を介した接触が可能となることも考えられる。この場合
の電極加圧による接触は、加圧力あるいは樹脂層の変形
能に依存する。ただし、樹脂層については、変形能を向
上させるように選択すると接着強度および割振性に問題
が出てくることがあるので、望ましくは本発明で規定す
るように電極加圧以前に上下金属板が接触している、す
なわちＨ≧ｄなる関係を満足させる必要がある。

本発明の積層金属板は、各種材料の組合せを利用して、
慣用の積層金属板の製造方法により製造できる。

金属板と樹脂層との貼り合わせは、慣用の熱プレス法に
より実施でき、表面突起を予め付与してから積層体を形
成する場合には、常法に従って、アルカリ脱脂などによ
り表面を清浄化した金属板を、表面突起側を内側にして
、かつ間に樹脂層を挟んで重ね合わせ、適当な温度およ
び圧力で熱プレスすることにより本発明の積層金属板を
製造することができる。

本発明の積層金属板に適した構成材料として、金属板は
、冷延鋼板などの鋼板；亜鉛、クロム、ニッケル、アル
ミニウムなどのメッキを１層以上施したメッキ鋼板；ク
ロム酸などの化成・防錆処理を施した鋼板；その他の表
面処理鋼板；ステンレス鋼板；チタン板、アルミニウム
板などの非鉄金属板などが挙げられる。上下の金属板は
、場合によって上下で違う材料のものを使用してもよい
。

樹脂層は、各種の熱可塑性樹脂により構成でき、例とし
ては、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフ
ィン類、これに酢酸ビニル、アクリル酸などのビニル基
含有モノマーを共重合させたオレフィンコポリマー、塩
化ビニル樹脂、ポリエステル、ポリアミド、エポキシ樹
脂、ポリアセタール、ゴムなどが挙げられる。

樹脂層と金属板の厚みは、積層金属板の用途によっても
異なるが、一般には、樹脂層が２０〜２００μｍ、金属
板は各０．１〜５ｕ程度が望ましい。

次に本発明とその効果を実施例により具体的に例示する
。

去施±上 厚み０．７１１１の冷延鋼板を、前述した化学エツチン
グ法により一方のロールに突起パターンの雌型を付与し
た圧延ロールを使用して圧延することにより、鋼板に種
々のパターンの表面突起を付与した。得られた鋼板を片
面に使用し、反対側の鋼板は同じ厚みのダル冷延鋼板と
し、いずれも表面をアルカリ脱脂により清浄化した後、
表面突起を樹脂側に向けて、間に各種属みのポリオレフ
ィン系またはポリエステル系樹脂の中間樹脂層を挟み、
熱プレスすることにより積層鋼板を製作した。プレス条
件は、１５０℃×１０分、面圧力３０ｋｇ／−である。

こうして得られた積Ｎ鋼板を３０ｆｉ幅にシャー切断し
、厚み０．８ｍｍの冷延鋼板を溶接相手側材料として、
ダイレクトスポット溶接（第２図参照）およびシリーズ
スポット溶接（第３図参照）を行った。溶接条件は、電
流１０．０００Ａ、加圧力２００ｋｇ、通電時間１５サ
イクルである。シリーズスポット溶接の場合の２個のチ
ップ電極間の距離は（第３図の１）は３５ｍと短（した
。溶接結果を、鋼板に表面突起を付与する際の圧延荷重
、付与した突起パターン、樹脂の種類および厚み（ｄ）
　、Ｈ，Ｓ、Ｄの各値とともに、後出の第１表に示す。

なお、以下の表において、実験患の横に（比）とあるの
は、その実験で製造した積層鋼板が本発明の範囲外の比
較例であることを意味し、（実）とあるのは、本発明の
範囲内の積層鋼板を製造した本発明例、すなわち実施例
であることを意味している。

第１表中、突起パターンＡは、大阪バフロン０着製ＢＫ
　３６３のロールを使用することにより付与したもので
あり、圧延により転写された鋼板の表面突起パターンＡ
を第５図（ａｌに、また突起パターンＢを第５図（ｂｌ
にそれぞれ模式的に示す。なお、第５図（ａｌではハツ
チ部が凹部であり、逆に第５図山）ではハツチ部が凸部
である。

樹脂の種類は、０がポリオレフィン系樹脂を、Ｅがポリ
エステル系樹脂を示す。

溶接性の評価は、ダイレクトスポット溶接とシリーズス
ポット溶接の両方とも可能であった場合をＯ、シリーズ
スポット溶接のみ可能であった場合をΔ、両方ともでき
なかった場合を×とした。

第１表に示した結果から、中間層が比較的硬いポリオレ
フィン系樹脂の場合には、本発明によるＨ≧ｄなる条件
の必要性が明らかであり、この条件を満たす実験＆５．
１１では溶接性評価がＯであったのに対し、樹脂が０で
あるその他の比較例ではいずれもΔないし×の結果しか
得られなかった。

これに対して、柔らかいポリエステル系樹脂（ε車＝　
２　Ｘ　１０’ｄｙｎｅ／ｃ１１）を中間層とした場合
ニハ　　、電極加圧による樹脂の撓みのためにＨ≧０．
８ｄであれば溶接可能であるが（実験ＩＫ６．１２のみ
ならず、患２．８．１４でも結果が○である）、このよ
うな樹脂を芯材とすると、鋼板との剪断接着強度が低く
　　（ｒ＃３０ｋｇ／ｃＩ１１）　、得られた積Ｎ鋼板
は深絞りなどの加工に耐えられない。

次にパターンＡを面積で２倍に拡大し、突起部分の面積
比率を１７２にしたパターンＣ〔第５図（Ｃ１に模式的
に示す〕の突起を付与した鋼板を用いて、上記と同様の
実験を行った。結果は後出の第２表に示す。この場合も
結果は第１表と同様の傾向を示し、樹脂の種類にかかわ
らずＨ≧ｄを満たす本発明例（患２１．２２）のみ、Ｏ
の良好な溶接結果が得られている。

第１表および第２表において良好な溶接性を示した禎層
羽板について、剪断接着強度と損失係数を測定した。剪
断接着強度は、ＪＩＳ　Ｋ　６８５０の方法に準拠し、
引張速度５　ｍｍ／ｍｉｎで２Ｓ℃において測定し、損
失係数の測定は、１０００Ｈｚにおいて、樹脂○につい
ては８０℃で、樹脂Ｅについては２Ｓ℃で行った。結果
を、第３表に示す。

第３表の結果から、比較例ではいずれも剪断接着強度も
しくは損失係数の一方もしくは両方が劣る。これに対し
、本発明例の隘２１は両方に優れる。

本発明例の徹２２の剪断接着強度が低いのは、表面突起
がない場合でも、もともとこの樹脂（ポリエステル）の
鋼板に対する剪断接着強度が低いためである。

最後に、第２表で用いたパターンＣおよび第５図＋ｄ＋
に模式的に示す別のパターンＤ（大阪ペアロン特製ＢＫ
　３６９０−ルを使用して付与）の表面突起を付与した
鋼板を用い、かかる表面突起鋼板を上下の両側に配置し
たことを除いて上記と全く同様に積ＮｆｉＡ板を製作し
、同様の試験を行った。結果を第４表に示す。

第４表の本発明例である磁２７．２８．３１．３２は、
それぞれ第２表の比較例であるＮ１１１７．１８．２Ｓ
．２４と同じ表面突起を両側の鋼板に設けることにより
、Ｈ≧ｄの条件を満たした例に対応し、これらの結果の
対比から、表面突起を両側の鋼板に付与することにより
容易に溶接性を付与することができることが理解されよ
う。

第１表 第２表 第３表 第４表 スｍ 円錐角６０°、先端半径０．１　ｔｍのダイヤモンド製
治具を用意し、これを用いて１本当たり８００ｇの荷重
で厚み０．７龍の冷延鋼板に一定方向に溝を付け、溝の
カエリにより表面突起を付与した０種々のピッチ（′ａ
間の距離）で列状突起を付与した鋼板を、片側もしくは
両側に配置し、厚み５０μｍの実施例１で使用したのと
同種のポリオレフィン系樹脂を中間層として（７￥み５
０ＪＬｉｙｎ、ｄ　−０，０５ｍｍ）実施例１と同様に
積層鋼板の製作と溶接性試験を行った。結果を、突起付
与状ｃ、（両面か片面か）、ピッチ、Ｈ，ＳおよびＤの
値とともに後出の第５表に示す。

なお、第５表に示したすべての本発明例（磁１．２．５
．６．７．８）の積層鋼板の剪断接着強度と損失係数を
測定したが、いずれも剪断接着強度が１４０　ｋｇｆ／
−以上、損失係数０．４８以上であり、満足すべき結果
であった。

第５表 去１１１工 （１）厚さ０．８　ｍ、の同一素材の冷延鋼板を２枚用
意し、各鋼板の片面に第６図に模式的に示すようなレー
ザー加工装置を使用して、レーザー光の照射により、表
面の溶融とその際の凝固の不安定４により列状の表面加
工を施した。本実施例で使用したレーザー加工装置は、
最大出力５　ｋｔｌのＣ（ｈレーザー発振器であり、シ
ールドガスはＡｒであった。また、表面突起の形成は、
シールドガスで溶融部を吹き飛ばすことにより行った。

表面の加工状況の変化は、本実施例にあっては、加工速
度を６　ｍ／ｗｉｎと一定にし、出力をＩＱＯＷ〜ｌｋ
−の範囲内で変化させることにより行った。得られた代
表的な表面突起の状況を次に示す。

Ｈ＝０．０３〜０．０６龍、Ｓ零〇、０１−重、Ｄ＝０
．０１〜０．０２（２）電子ビーム溶接機で上記鋼板の
片面を、第６図に示すレーザー加工と同様に列状に表面
加工することにより表面突起を形成した。使用条件は次
の通りであった。

加速電圧：２Ｓ〜３０ｋＶ レンズ電流：　１００〜１３０　ｍＡ ビーム電流：　１０〜３０　ｍＡ 送り速度：　　５０〜１０Ｏｍｍ／ｍｉｎ得られた代表
的な表面突起の状況を次に示す。

Ｈ＝０．０５〜０．０８鰭、Ｓ　＝０．０１〜０．０２
ｍｍ、Ｄ＝０．０１（３）メタライジング溶射の１種で
あるアーク溶線式溶射法により、直径１．２軸の鋼ワイ
ヤを使用して、下記状況の表面突起を形成した。

Ｈ＝ＩＸＩＯ弓〜１０−’１厘、５＝ＩＸＩＯ−’〜ｌ
Ｑ−６ｍｓ、Ｄ＝　７ｘ１０−’。

操作条件は次の通りであった。

電圧；３３〜３５　Ｖ 電流：１５０〜２００Ａ 空気圧：３０〜４０　ｐｓｉ 溶射距離：　２００〜１０００　ｍＩｌ溶射ガン移動速
度：４０〜８０　ｍ／ｍｉｎスフ゛レイ幅は１００〜１
５０ｍ−として、１パスでン容射を行い、第７図ｆａｌ
に示すようにマスクを鋼板前面に配置することにより表
面突起の状況を変化させた。

以上のＴｌ）〜（３）の方法で表面突起を付与した２枚
の鋼板を、アルカリ脱脂後、表面突起を持つ面を内側に
して、間に樹脂層を挟んで重ね合わせ、温度１９０℃、
面圧力３０ｋｇ／ｃｊ、プレス時間１０分間の条件で熱
プレスして、積層鋼板を製作した。使用した樹脂は、比
較的柔らかいポリエステル系ものであり、厚みは３０〜
５０μｍ（ｄ−０，０３〜０．０５富１）であった。

得られた積層鋼板を、溶接相手側材料として厚み０．８
ｕの冷延鋼板を使用して、実施例１に述べたようにダイ
レクトスポット溶接とシリーズスポット溶接により溶接
性を評価した。シリーズスポット溶接の場合、試験のた
めに電極間の距離は３５龍と短くして溶接を行った。そ
の他の溶接条件は次の通りであった。

電流：　　　１００００〜１２００ＯＡ加圧カニ１５０
〜４００　ｋｇｆ 通電時間：１０〜２Ｓサイクル 上記３種類の表面突起付与法により製作した代表的な積
層鋼板の溶接性およびその他の特性（接着強度、制振性
、端面耐食性、疲労強度）についてまとめた結果を第６
表に示す。各試験の結果は、シリーズスポット溶接性は
リング抜けや上板通電といった不具合の有無により評価
し、その他の試験項目は◎、Ｏ１Δ、×の４段階で評価
した。

割振性は１．２０Ｘ２２０　ｍｘの試験片について、機
械インピーダンス法により得られる１ｏｏＯＨｚでの損
失係数によって評価した。１０〜１３０℃まで測定温度
を変化させ、この範囲内で得られた最大の損失係数をη
ｌｌ１ａχとし、ηｍａχ≧０．１を◎、ηｍａｘ≧０
．０５を○、ηｍａｘ≧０．０１を△、７７　ｍａｙ　
＜　０．０１を×とした。

端面耐食性は、２Ｓ．４Ｘ１５０　＊＊の試験片を端面
を露出したまま塩水噴霧試験（ＪＩＳ　Ｚ　２Ｓ７１）
に付し、５００時間経過後、接着面を剥離し、端面より
の接着破壊（赤錆、水侵入）が１ｍｍ以下のものを◎、
５ｍ鳳以下のものを０．１（ｈｍ以下のものを△、１０
１■超のものを×とした。

比較のために、鋼板表面に突起付与処理を施さなかった
無処理鋼板の例、実施例２に述べたケガキ法で両側鋼板
の片面に表面突起を付与した例（実施例２の実験隘３９
に相当、Ｈ−０，０１１ｓ、　Ｓ　＝　６ＸＩＯ−’重
量ＳＤ＝　ｌＸｌ０−’）　、およびエンボスロールを
使用して本発明の範囲外の表面形状の凹凸を付与したエ
ンボス法による例（実施例１の実験磁２９に相当、表面
突起はパターンＣ，Ｈ＝０．０４璽凰、Ｓ　＝０．０１
ｕ、　Ｄ　＝０．８）の試験結果も第６表に併せて示す
。

ケガキ法では、良好な溶接性が得られ、鋼板に鋭い切込
みを導入するため疲労強度がやや劣化する以外は他の特
性も良好である。また、レーザー法、電子ビーム法およ
び溶射法を表面突起付与方法として用いた場合も、すべ
ての特性に優れた積層鋼板が得られた。

これに対して、本発明の範囲外の例である、無処理の積
層鋼板では、当然ながら溶接が不可能であり、またエン
ボス法による本発明の範囲外の表面突起では、良好な溶
接性が得られないばかりでなく、端面耐食性が著しく劣
化してしまう。

実施例４ 実施例３（３）に記載の方法に従って、厚さ０．８璽ｌ
の鋼板に鋼ワイヤのアーク溶線式溶射法による表面突起
の形成を行い、実施例３に記載のように熱プレス法によ
り積層鋼板を製作した。使用樹脂は、厚み５０μｍのポ
リエステル系樹脂であった（ｄ＝０．０５ｍｍ）。得ら
れた積層鋼板の溶接性と制振性を、前記と同様に評価し
、その結果を第７表に溶射条件、表面突起の形状パラメ
ータの値と共に示す０表面突起が本発明の条件を満たさ
ない比較例（実験魚１〜３）では、割振性と溶接性が共
に劣化していることがわかる。

第６表 第７表 （発明の効果） 以上に説明したように、本発明の積層鋼板にあっては、
中間樹脂層を貫通するような窩さの表面突起をある範囲
内の密度で金属板に付与することにより、制振性、接着
強度、耐食性および疲労強度などの積層金属板の緒特性
を著しく劣化させることなく、また外観にも著しい変化
を与えずに、積Ｎ鋼板にすぐれた抵抗溶接性を付与する
ことが可能となり、得られた積層金属板は、短絡回路な
どの特別な手段を講することなく抵抗溶接できるため、
積層鋼板の用途および需要の拡大に大きく寄与するもの
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、片側の金属板に表面突起が付与された本発明
にかかる積層金属板の断面を示す模式図、第２図は、従
来の短絡回路を形成させる積層鋼板のダイレクトスポッ
ト溶接を示す模式図、第３図は、積層鋼板のシリーズス
ポット溶接を示す模式図、 第４図は、積層鋼板の溶接に見られる溶接不良である表
面散り＋ａｌ、および同じくリング抜は中）を示す模式
図、 第５図は、実施例１で用いた、圧延ロールにより付与さ
れた表面突起を有する鋼板の表面突起の形状を示す模式
図、 第６図は、レーザー加工装置による金属板の表面加工状
況を示す模式図、および 第７図は、マスクを利用した溶射法による金属板の表面
突起付与の状況を示す模式図（ａｌ、および同じくマス
クのパターンを示す模式図（ｂｌである。 出願人　住友金属工業株式会社（外１名）代理人　弁理
士　広　瀬　章　− Ｌ／回 爲２凹　　　　　　　　　　Ｌ３０ Ｓ　　予豆ｐ＋コ）ト　　　６　ハ゛２７′ｔｌ孝心乙
哀ｉ凹 菰５図 （改）ハソ÷凹　　　　　　　　（ｂ）　　バー汁凸（
ｃ）　　ハ゛ノナ凹　　　　　　　（ｄ）　　バー／＋
凹幕ろ　図 尾７凹

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. （１）２枚の金属板の間に絶縁性の樹脂層を挟んでなる
   積層金属板であって、該２枚の金属板の一方もしくは両
   方の樹脂側の面が、該金属と同種の金属から形成された
   次式を満足する表面突起を有することを特徴とする、溶
   接可能な積層金属板。 Ｈ≧ｄ≧２Ｓ かつ０．７≧Ｄ≧７×１０＾−＾７ Ｈ：金属板基準表面より測定した突起の高さ（ｍｍ）； ｄ：２枚の金属板の樹脂側基準表面間の距離（ｍｍ）； Ｓ：積層金属板の任意の垂直断面における突起部分の単
   位長さ当たりの面積（ｍｍ）； Ｄ：Ｈ≧ｄを満足する表面突起のＨ≧ｄなる部分の面積
   分率。
2. （２）前記表面突起が、さらに次式を満足する、特許請
   求の範囲第１項記載の積層金属板。 Ｈｍａｘ≦１／２ｔ Ｈｍａｘ：基準表面から測定した表面突起の最大高さ（
   ｍｍ）、 ｔ：上下各鋼板の樹脂側基準面と他面との間で測定した
   板厚（ｍｍ）。
3. （３）任意の断面において、Ｈ≧ｄを満足する表面突起
   が少なくとも１０ｍｍ間隔より密に存在する、特許請求
   の範囲第１項または第２項記載の積層金属板。
4. （４）２枚の金属板の間に絶縁性の樹脂層を挟んでなる
   積層金属板の製造方法において、該金属板の一方もしく
   は両方の樹脂側の面に、この金属板を前記樹脂層に貼り
   合わせる前か後に、該金属と同種の金属から形成された
   次式を満足する表面突起を付与することを特徴とする、
   溶接可能な積層金属板の製造方法。 Ｈ≧ｄ≧２Ｓ かつ０．７≧Ｄ≧７×１０＾−＾７ ただし、 Ｈ：金属板基準表面より測定した突起の高さ（ｍｍ）； ｄ：２枚の金属板の樹脂側基準表面間の距離（ｍｍ）； Ｓ：積層金属板の任意の垂直断面における該突起の単位
   長さ当たりの面積（ｍｍ）； Ｄ：Ｈ≧ｄを満足する表面突起のＨ≧ｄなる部分の面積
   分率。
5. （５）前記表面突起が、さらに次式を満足する、特許請
   求の範囲第４項記載の方法。 Ｈｍａｘ≦１／２ｔ Ｈｍａｘ：基準表面から測定した表面突起の最大高さ（
   ｍｍ）、 ｔ：上下各鋼板の樹脂側基準面と他面との間で測定した
   板厚（ｍｍ）。
6. （６）任意の断面において、Ｈ≧ｄを満足する表面突起
   が少なくとも１０ｍｍ間隔より密に存在する、特許請求
   の範囲第４項または第５項記載の方法。
7. （７）前記表面突起が、該樹脂層を貼り合わせる前に該
   金属板の表面を機械的に変形させることにより付与され
   る、特許請求の範囲第４項ないし第６項のいずれかに記
   載の方法。
8. （８）前記表面突起の付与が、該金属板を圧延ロールに
   通すことにより行われる、特許請求の範囲第７項記載の
   方法。
9. （９）前記表面突起の付与が、該金属板に鋭い硬質材料
   を押しつけることにより行われる、特許請求の範囲第７
   項記載の方法。
10. （１０）前記表面突起が、該樹脂層を貼り合わせる前に
    該金属板の表面をレーザー加工装置もしくは電子ビーム
    加工装置により粗面化することにより形成される、特許
    請求の範囲第４項ないし第６項のいずれかに記載の方法
    。
11. （１１）前記表面突起が、該樹脂層を貼り合わせる前か
    後に該金属板の表面に同種金属を溶射することにより形
    成されたものである、特許請求の範囲第４項ないし第６
    項のいずれかに記載の方法。