JPS63190196A - 抵抗溶接性にすぐれたアルミニウムおよびアルミニウム合金板材 - 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〕 本発明は抵抗溶接して組立て加工される溶接構造体に使
用するアルミニウムおよびアルミニウム合金板材の改良
に関するものである。

〔従来の技術とその問題点〕

工業的規模で製造されたアルミニウムならびにアルミニ
ウム合金板は少なからず表面に酸化皮膜が形成されてお
り、溶接構造物として組立て加工するに当って溶接する
部分を溶接欠陥防止のため予めワイヤーブラシ、グライ
ンダーなどの機械的あるいは苛性処理のような化学的処
理によって酸化膜を除去してから溶接するのが一般的で
ある。

また溶接装置としてはアルミニウムおよびアルミニウム
合金板が物理的特性上電気伝導率、熱伝導率において鉄
鋼材料と比較して値が高いために大容量の電流が通電可
能な溶接機が用いられる。

アルミニウムおよびアルミニウム合金板の溶接は、上記
のように溶接前処理を必要とし、さらには物理的特性上
鉄鋼材料と比較して大電流を必要とし、また生産性の低
下ならびに構造物の製作費増加をともない鉄鋼材料に比
して不利な点が多い。

特に溶接機として高価な大型装置が必要なこと、それに
伴って多（の電力を消費するため問題視されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明者らは上記の問題に鑑み抵抗溶接機について検討
したところ抵抗溶接機の二次回路の電気抵抗をｒ、イン
ダクタンスをり、？９接周波数をｆ、溶接部の抵抗をＲ
とすれば溶接電流Ｉを流すのに必要な電圧Ｅは で表される。一般的に（ｒ＋Ｒ）はりアクタンス２πｆ
Ｌと比較して小さく、Ｒを増加しても同−電圧下で流れ
る電流■、の変化は小さいといわれている。一方、溶接
部に発生する抵抗発熱量ＱはＱ諺！　Ｒ で表わされる。Ｒを増加しても■２はそれほど変化しな
いことを前提とすると、溶接部に発熱する熱量ＱはＲに
依存しＲを太き（することによってＱも増加することに
なる。

発熱量Ｑに寄与するＲには材料の固有抵抗、溶接される
材料同士の接触抵抗、さらに電極と材料との接触抵抗全
てが含まれる。材料の固有抵抗は合金固有の値があり、
工業的規模でこの値を調整することは困難である。また
電極と材料との接触抵抗は電極に接する材料表面での、
発熱、溶融を誘発し、実質的に材料に流れる電流を減少
するために抵抗溶接性を阻害する要因となる。すなわち
材料同士の接触抵抗のみが材料の熔融を促進し、接合状
態を改善する唯一の要因であることが判った。

上記の知見に基いて鋭意検討の結果、本発明は積極的に
材料間の接触抵抗を高める方法として、材料表面に化成
処理もしくは封孔処理を行わない陽極酸化処理を施して
酸化皮膜を形成させることが効果的であり、さらに溶融
界面に低融点の合金層を予め被覆しておくことにより接
触抵抗の増加効果と合わせて溶融がより一層促進される
ことを見出して本発明に至ったものである。

〔問題点を解決するための手段および作用〕本発明はＳ
ｉ４〜１２％、Ｃｕ　０．０１〜７％、残部が不可避的
に含まれる不純物とＡＩ！、からなる合金皮材を芯材に
被覆し、さらに化学的皮膜もしくは封孔処理をしない陽
極酸化処理を施し、厚さ０．１〜３μの酸化皮膜を形成
したことを特徴とする抵抗溶接性にすぐれたアルミニウ
ムおよびアルミニウム合金板材である。

しかして本発明において皮材を被覆するのは、低融点の
合金層を材料同士の接触面に設けることにより溶融開始
温度を低下させることにより接合し易くするためである
。

被覆を片面とするのは、両面に被覆した場合電極と材料
の接触面においても低融点合金層が存在することになり
電極への材料の溶融付着現象（ピックアップ）が生じ易
くなるためである。また皮材の３１含有量を４〜１２％
としたのは４％未満では融点の低下に効果がなく、１２
％を越えると、溶融時に溶融金属の流動性が良すぎて健
全な接合状態が得られないと共に材料としての延性が損
われる。

Ｃｕの含有量を０．０１〜７％としたのは０．０１％未
満では材料の強化に寄与せず、７％を越えると溶接時に
スプラッシュ（溶融金属の飛散現象）生じ健全な接合状
態が得られない、皮材の被覆率は特に規定しないが、３
〜２０％が好ましい、また皮材を被覆する対象となる芯
材は工業的に使用されるアルミニウムならびにアルミニ
ウム合金のいずれでもよい、さらに皮材を被覆したアル
ミニウムおよびアルミニウム合金板を化学的皮膜処理も
しくは封孔処理しない陽極酸化処理を施すのは表面に酸
化皮膜を形成することにより、抵抗溶接時の発熱を促進
させるためである。また封孔処理をしないのは封孔処理
を施すと電気絶縁皮膜が形成されるからである。ここで
皮膜厚さを０．１〜３ｎとしたのは０．１ｎ未満では溶
融抵抗の増加に効果がなく、３−を越えると電極と接す
る材料面での発熱が生じ易くなりピックアップ現象を起
すからである。

また化学的皮膜を形成する方法としてはベーマイト処理
、クロメート処理などが適用でき、陽極酸化処理は硫酸
アルマイト、酒石酸アルマイト、りん酸アルマイトなど
が適用できる。

（実施例〕 以下に本発明の一実施例について説明する。

実施例１゜ 厚さ２ａｍのＪＩＳ　５０５２板の芯材にＳｉ、ＣｕＯ
量を種々に変えたアルミニウム合金板を硫酸アルマイト
処理を施した皮材を被覆しこれを第１図に示す抵抗スポ
ット溶接法により溶接電流を５．５にＡとして溶接して
被覆率、Ｈ厚および溶接特性を調べた。その結果を第１
表に示した。

第１表から明らかなように本発明のＮ０１１〜ＮＯ３４
はいずれも溶接部ナゲツト径が大きく、かつスプラッシ
ュの発生もなく溶接特性がすぐれていることが判る。こ
れに対し、Ｓｉ、Ｃｕのいずれかを含まないもの或は５
ｌｑｃｕが多い比較例のものはナゲツト径が小さく、ス
プラッシュが発生する。

実施例２゜ 厚さ２ｍのＪＩＳ　５０５２板を実施例１．のＮｏ、２
と同一成分の皮材を被覆し、これに種々の表面処理を施
して溶接電流５．５ＫＡとし抵抗スポット溶接した結果
を第２表に示した。

本発明のＮ００８〜ＮＯ，１１はいずれも溶接ナゲツト
径が大きく、ピックアップの発生もなく溶接特性がすぐ
れている。これに対し比較例ＮＯ，１２の硫酸アルマイ
トに封孔処理を施したものは溶着せず、またＮＯ，１３
の硫酸アルマイトを施したものは膜厚が５μと厚過ぎる
ため、ナゲツト径も小さく、ピックアップの発生があっ
た。またＮＯ，１４の従来のものはナゲツト径が小さい
。

実施例３゜ 実施例１．のＮｏ、２と同じ成分のものを皮材とし、芯
材に各種のアルミニウムおよびアルミニウム合金を用い
て被覆した板材を第２図に示す抵抗シーム溶接法により
溶接電流を６．５ＫＡとして溶接した結果を第３表に示
す。

第３表から明らかなようにＪＩＳ　１１００〜ＪＩＳ　
７００３のいずれのアルミニウムおよびアルミニウム合
金芯材に被覆した場合においても本発明のＮｏ、　１５
〜Ｎ０．２０は、溶融部中が本発明の被覆および表面処
理を施さないＮＯ，２１〜Ｎ０．２６に比較して大きく
溶接特性がすぐれていることが判る。

〔効果〕

以上に説明したように本発明によれば材料間の接触抵抗
を高めること、溶融界面に抵融点の合金層が形成しであ
ることにより溶接時に溶融が生じ易くなり信幀性のある
溶接部品質が得られる他、溶接時の消費電力を減少でき
るなど工業上顕著な効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に使用するスポット抵抗溶接法の概略を
示す図、第２図は本発明に使用するシーム抵抗溶接法の
概略を示す図であり、（ａ）は側面図、（ロ）は正面図
である。 １・・・上部電極、　２・・・下部電極、　３・・・ナ
ゲツト径、　　４・・・材料、　　５・・・ロール電極
、　６・・・溶接部巾

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. Ｓｉ４〜１２％、Ｃｕ０．０１〜７％、残部が不可避的
   に含まれる不純物とＡｌからなる合金皮材を芯材に被覆
   し、さらに化学的皮膜もしくは封孔処理をしない陽極酸
   化処理を施し、厚さの０．１〜３μｍの酸化皮膜を形成
   したことを特徴とする抵抗溶接性にすぐれたアルミニウ
   ムおよびアルミニウム合金板材。