KR102061470B1 - Mig 브레이징 방법, 겹치기 이음 부재의 제조방법, 및 겹치기 이음 부재 - Google Patents

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Abstract

Al 합금과의 접합 강도가 우수한 겹치기 이음 부재를 제조할 수 있는 Al 합금과 강판의 MIG 브레이징 방법을 제공한다. MIG 브레이징 방법은 도금층이 1.0∼22.0질량%의 Al을 함유하는 용융 Zn계 도금 강판(1)과, 접합 대상판인 Al판 또는 Al 합금판을 접합한다. MIG 브레이징의 목적 위치는 접합 대상판의 끝면(6)의 일단과 용융 Zn계 도금 강판과의 교점(C)으로부터 접합 대상판의 끝면의 타단(U)까지의 사이이다.

Description

MIG 브레이징 방법, 겹치기 이음 부재의 제조방법, 및 겹치기 이음 부재
본 발명은 Al 또는 Al 합금과 용융 Zn계 도금 강판의 MIG 브레이징 방법, 그 방법에 의한 겹치기 이음 부재의 제조방법, 및 겹치기 이음 부재에 관한 것이다.
자동차 차체의 경량화를 위해 Al 및 Al 합금(이하, Al을 포함하여 Al 합금이라 총칭한다)의 사용량이 증가하고 있다. 그러나, Al 합금과 강판을 종래의 아크 용접법 등의 용융 용접법으로 접합하면, 강판과 용접 비드의 계면에 취약한 Fe-Al계 금속간 화합물상이 두껍게 성장하여 접합 강도가 저하된다는 문제가 있었다.
Fe-Al계 금속간 화합물상의 성장을 억제하는 방법으로서, 예를 들면 특허문헌 1∼4에는, 합금화 용융 Zn 도금 강판, 용융 Zn 도금 강판, 전기 Zn 도금 강판의 강 중의 C, Si, Mn 농도를 규정한 브레이징용 강판이 개시되어 있다. 이 브레이징용 강판은 브레이징시에 강 중에서 C, Si, Mn을 Fe-Al계 금속간 화합물상 중에 확산시켜 무른 Fe-Al계 금속간 화합물상의 성장을 억제하여 접합 강도를 높이는 것이다.
Si, Mn은 강판의 고강도화에도 유용하여 고장력 강판에 이용된다. 그러나, 용융 Zn 도금 강판에서는, Si, Mn은 도금 전의 환원 가열시에 강판 표면에 농화되어 산화물이 되고, 강판과 도금욕의 젖음성이 저해되어 도금 불량의 원인이 된다. 또한, 합금화 용융 Zn 도금 강판에서는 Si, Mn은 도금 후의 합금화 처리시에 강판과 도금층의 확산이 저해되어 합금화 반응이 지연되는 원인이 된다.
브레이징에 있어서도 강 중 Si, Mn은 브레이징시에 강판 표면에 농화되어 경납 및 Al 합금의 젖음성을 저해한다. 그 결과, 경납과 Al 합금의 탄성, 피트 및 블로우 홀이 발생하여 비드 외관의 악화, 비드의 박리, 및 접합 강도의 저하 원인이 된다. 따라서, Si, Mn을 강 중에 첨가할 수 있는 양이 한정된다. 또한, 상기 한 바와 같이 강 중에 Si, Mn을 첨가하면 강판의 강도가 높아지므로 적용할 수 있는 강 종류는 고장력 강으로 한정되어 일반적인 강판에 이용할 수 없다.
일본 공개특허공보 "특개 2006-283110호 공보(2006년 10월 19일 공개)" 일본 공개특허공보 "특개 2006-283111호 공보(2006년 10 월19일 공개)" 일본 공개특허공보 "특개 2007-247024호 공보(2007년 9월 27일 공개)" 일본 공개특허공보 "특개 2007-277717호 공보(2007년 10월 25일 공개)" 일본 공개특허공보 "특개 2008-68290호 공보(2008년 3 월27일 공개)" 일본 공개특허공보 "특개 2011-218424호 공보(2011년 11월 4일 공개)"
본 발명은 Al 합금과 강판의 브레이징에 있어서, 도금층에 Al을 첨가한 용융 Zn계 도금 강판을 이용하는 것에 의해 비드 외관 및 접합 강도가 우수한 겹치기 이음 부재 및 그의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자들이 예의 검토를 한 결과, 도금층에 Al을 함유한 용융 Zn계 도금 강판은 경납, Al 합금과의 친화성이 우수하므로, Al 합금을 브레이징한 경우에 양호한 비드 외관, 접합 강도를 얻을 수 있다는 새로운 사일을 발견하여, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
즉, 본 발명의 일 양태에 있어서 MIG 브레이징 방법은, 도금층이 질량%로 Al:1.0∼22.0%를 함유하는 용융 Zn계 도금 강판 판면에 대해 접합 대상판인 Al판 또는 Al 합금판을 포개어 MIG 브레이징하는 MIG 브레이징 방법으로서, 상기 판면 상에, 상기 접합 대상판과 상기 용융 Zn계 도금 강판을 서로 접합하는 브레이징부를 형성하는 브레이징 공정을 포함하고, 상기 브레이징 공정에 있어서, MIG 브레이징의 목적 위치가, 상기 접합 대상판의 끝면의 일단과 상기 판면과의 교점에서 상기 접합 대상판의 끝면의 타단까지의 사이인 것을 특징으로 하고 있다.
또한, 본 발명의 일 양태에 있어서 겹치기 이음 부재는 도금층이 질량%로 Al:1.0∼22.0%를 함유하는 용융 Zn계 도금 강판의 판면에 대해 접합 대상판인 Al판 또는 Al 합금판을 포개어 브레이징부를 형성한 겹치기 이음 부재로서, 상기 브레이징부가 연장되는 방향에 수직한 면에서 상기 브레이징부를 잘랐을 때의 단면에 있어서, 상기 판면 상에서의 상기 브레이징부의 비드 폭이 하기 식 (1)을 만족하도록 상기 브레이징부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.
t≤W≤7.5t … (1)
(여기서,
W: 브레이징부의 비드 폭(㎜)
t: 상기 접합 대상판의 판 두께(㎜)).
본 발명의 일 양태에 따르면, 비드 외관 및 접합 강도가 우수한 Al 합금과 강판의 겹치기 이음 부재를 제조할 수 있는 MIG 브레이징 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시형태에서 겹치기 이음 부재의 단면을 나타내는 모식도이다.
도 2는 본 발명의 실시형태에서 MIG 브레이징의 목적 위치를 나타내는 모식도이며, (a)는 하단의 목적 위치, (b)는 상단의 목적 위치를 나타내는 도이다.
도 3은 본 발명 이외의 MIG 브레이징의 목적 위치를 나타내는 모식도이다.
도 4는 본 발명의 실시형태에서 MIG 브레이징의 목적 위치를 나타내는 모식도이다.
이하, 본 발명의 실시형태에 대해서 설명한다. 한편, 이하의 기재는 발명의 취지를 보다 잘 이해시키기 위한 것이며, 특별히 지정이 없는 한, 본 발명을 한정하는 것이 아니다. 또한, 본 출원에 있어서, "A∼B"란, A 이상 B 이하인 것을 나타낸다.
〔실시형태 1〕
지금까지 브레이징시의 Fe-Al계 금속간 화합물상의 성장을 억제하기 위한 방책이 다양하게 제안되어 왔다. 그러나, 상기 성장의 억제 효과가 불충분하거나, 적용할 수 있는 도금 강판의 강 종류가 한정되는 경우가 있었다. 이러한 상황 속에서 본 발명자들은 예의 연구한 결과, 이하와 같은 새로운 착상을 얻었다. 즉, Zn계 도금층에 Al을 첨가한 용융 Zn계 도금 강판은 경납 및 Al 합금과의 친화성이 우수하다는 점에서, 후술하는 비드 폭(W)이 넓어지므로 비드의 전단 면적을 크게 할 수 있다. 이로 인해 Fe-Al계 금속간 화합물상이 두껍게 성장하여도 브레이징부의 접합 강도(전단강도)의 저하를 방지할 수 있다는 새로운 사실을 발견하였다. 본 발명자들은, 이 새로운 사실을 바탕으로 본 발명을 완성하기에 이르렀다. 이하에 본 발명의 일 실시형태를 상세히 설명한다.
〔용융 Zn계 도금 강판〕
본 발명의 실시형태에서 브레이징용 용융 Zn계 도금 강판은, 도금층이 Zn을 주성분으로 하여 1.0질량% 이상 22.0질량% 이하의 Al을 함유한다. 일반적으로 Al 합금의 브레이징에는 Al 또는 Zn을 주성분으로 하는 경납이 사용된다. 본 발명의 실시형태에서 브레이징용 용융 Zn계 도금 강판은 도금층에 Al 합금과 경납의 주성분인 Zn 및 Al을 함유한다. 따라서, Al 합금 및 경납과의 친화성이 우수하고, 젖음성이 향상되어 양호한 비드 외관을 얻을 수 있는 동시에 비드 폭이 넓어지므로 접합 강도도 커진다.
이 효과는 Al 농도가 1질량% 이상에서 얻어지므로, Al 농도는 1질량% 이상으로 한정한다.
한편, Al 농도가 22질량%를 초과하면 Zn계 도금층의 융점이 높아져서 친화성이 저하된다. 이 경우, 젖음성이 떨어지고, 비드 폭이 불규칙한 험핑비드(Humping Bead)가 되어 비드 외관이 저하된다. 또한, 비드 폭이 좁아져 접합 강도가 저하된다.
Zn계 도금층에 Mg을 0.05∼10.0질량% 첨가하면 Zn계 도금층의 융점이 내려가 Al 합금, 경납과의 친화성이 향상되어 접합 강도이 우수하고, 게다가 내식성도 우수하므로 바람직하다. Mg을 첨가한 경우의 도금층 외관과 내식성을 저하시키는 원인이 되는 Zn11Mg2계 상의 생성 및 성장을 억제하기 위해 Ti:0.002∼0.1질량% 또는 B:0.001∼0.05질량%를 포함하는 것이 바람직하다.
추가로, Zn계 도금층은 브레이징시의 Fe-Al계 금속간 화합물상의 성장을 억제하여 접합 강도를 높이기 위해 2.0질량% 이하의 Si을 포함하고 있을 수 있다. 또한, Zn계 도금층은 2.5질량% 이하의 Fe를 포함하고 있을 수 있다.
상기 한 것은 다음과 같이 나타낼 수 있다. 즉, 본 발명의 실시형태에서 브레이징용 용융 Zn계 도금 강판의 도금층은, Zn을 주성분으로 하여 Al을 1∼22질량%, Mg을 0.05∼10.0질량% 함유하고, 추가로 Ti:0.002∼0.1질량%, B:0.001∼0.05질량%, Si:0∼2.0질량%, Fe:0∼2.5질량%로 이루어지는 군에서 선택되는 하나 이상의 조건을 충족하는 것이 바람직하다.
〔도금 부착량〕
본 발명의 실시형태에서 브레이징용 용융 Zn계 도금 강판은, Al 합금, 경납과의 양호한 젖음성을 얻기 위해는 한 면당 도금 부착량을 15g/㎡ 이상으로 하는 것이 보다 효과적이다. 이 한 면당 도금 부착량은 상기 용융 Zn계 도금 강판의 브레이징부가 형성되는 판면에 있어서의 도금 부착량으로도 표현할 수 있다. 또한, 도금 부착량이 적으면, 도금면의 내식성 및 희생방식작용을 장기간에 걸쳐 유지하는데 불리하다. 따라서, 도금 부착량은 15g/㎡ 이상으로 한다.
한편, 한 면당 도금 부착량이 250g/㎡를 초과하면 브레이징시의 Zn 증기의 발생량이 많아지고, 험핑비드, 피트 및 블로우 홀이 발생하여, 비드 외관이 악화되는 동시에 접합 강도가 저하된다. 따라서, 도금 부착량은 250g/㎡ 이하로 하는 것이 바람직하다.
〔Al 합금〕
본 발명에 있어서 Al 합금은 특별히 한정되지 않는다. 주로 자동차 차체에 이용되는 5000계나 6000계열의 Al 합금이나, 그 이외의 Al 합금을 이용할 수 있다. 예를 들면, 1000계열, 3000계열, 7000계열의 Al 합금을 이용할 수 있다. 한편, 상술한 바와 같이, 본 명세서에 있어서, Al 합금은 순Al(불순물을 포함하는 것을 허용한다)을 포함하는 의미로 사용한다.
또한, 본 명세서에 있어서, 특별한 기재가 없는 한, Al 합금은 판 형상으로 되어 있고, Al 합금은 Al 합금판을 의미한다. 그리고, 본 발명의 실시형태에 있어서, Al판 또는 Al 합금판은 MIG 브레이징의 대상으로 되어 있고, 접합 대상판으로 표현할 수 있다.
〔비드 폭〕
도 1에 본 발명의 실시형태에서 브레이징용 용융 Zn계 도금 강판과 Al 합금을 브레이징한 겹치기 이음 부재의 단면 모식도를 나타낸다. 겹치기 이음은 자동차 차체에 있어서 Al 합금과 강판의 브레이징에 있어서 다용되는 이음매이다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시형태에서 겹치기 이음 부재는 용융 Zn계 도금 강판(1) 위에 Al 합금(3)이 포개져 있고, 브레이징에 의해 비드(4)가 형성되어 있다. 상기 비드는 브레이징에 의해 형성된 브레이징부(브레이징 접합부)로도 표현할 수 있다.
자동차 차체에 사용되는 Al 합금(3)의 판 두께는 요구되는 강도에 의해 적절히 선택된다. 따라서, 본 발명에서는 비드 폭(W)도 Al 합금(3)의 판 두께에 따라 하기 식 (1)의 범위로 제어한다. 즉, Al 합금(3)의 강도가 필요하고 판 두께를 두껍게 하는 경우에는 비드 폭(W)도 넓게 해서 접합 강도를 크게 한다.
t≤W≤7.5t … (1)
여기서,
W: 브레이징부의 비드 폭(㎜)
t: Al 합금의 판 두께(㎜)이다.
예를 들면, Al 합금(3)의 판 두께가 2㎜인 경우, 접합 강도가 4kN 이상이면 자동차 차체로서 강도적으로 문제 없다고 할 수 있다. 비드 폭(W)이 상기 식 (1)을 충족함으로써, Fe-Al계 금속간 화합물상(5)이 성장해도 우수한 접합 강도를 얻을 수 있다. 그러나, 비드 폭(W)이 Al 합금(3)의 판 두께(t)보다도 좁아지면 접합 강도가 저하된다. 반대로, 비드 폭(W)이 7.5t를 초과하면 비드 폭을 넓게 하기 위해 입열을 크게 할 필요가 있고, 그 결과 비드부 주변의 Zn계 도금층(2)의 증발 영역이 넓어져 내식성이 저하된다.
〔브레이징 방법〕
본 발명의 실시형태에서 겹치기 이음 부재는 MIG 브레이징 방법을 이용하여 브레이징된다. 도 2 및 도 4를 이용하여 본 발명의 실시형태에서 MIG 브레이징 방법을 이하에 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시형태에서 MIG 브레이징 방법을 모식적으로 나타내는 도이며, (a)는 하단의 목적 위치, (b)는 상단의 목적 위치를 나타내는 도이다. 도 4는 본 발명의 실시형태에서 MIG 브레이징의 목적 위치를 나타내는 모식도이다. 용융 Zn계 도금 강판(1) 위에 Al 합금(Al 합금판)(3)이 포개져 있다. 본 발명에서는, 경납 와이어(7)의 목적 위치를 도 2의 (a)에 나타내는 Al 합금(3)의 끝면(6)과 용융 Zn계 도금 강판(1)과의 교점(C)으로부터 도 2의 (b)에서 나타내는 Al 합금(3)의 끝면(6)의 상단(U)까지의 사이, 즉, 도 4에 나타낸 바와 같이 Al 합금(3)의 끝면(6)으로 한다.
이 경우, 비드 폭(W)를 넓게 할 수 있고, 상술한 규정 범위 내로 할 수 있다.
그에 반해, 도 3(a)에 나타낸 바와 같이, 경납 와이어(7)의 목적 위치가 Al 합금(3)의 끝면(6)에서 떨어져 용융 Zn계 도금 강판(1) 위가 되면, Al 합금(3)이 용융 부족이 되고, 비드 폭(W)이 좁아진다. 또한, 필요 이상으로 아크가 확산되어 Zn계 도금층(2)의 증발 영역이 넓어져 내식성이 저하된다. 또한, Zn 증기의 양이 많아지면 아크가 불안정해져 험핑의 발생이 현저해진다. 또한, Zn 증기가 비드 내에 체류하여 블로우 홀이 현저해진다.
또한, 도 3(b)에 나타낸 바와 같이, 목적 위치가 Al 합금(3)의 상단에서 떨어져 Al 합금(3)의 상면이 되면, Al 합금(3)이 용융 부족이 되고, 험핑의 발생이 현저해져 비드 폭(W)이 좁아진다.
본 발명의 실시형태에서 MIG 브레이징 방법은, 범용의 MIG 용접기를 사용할 수 있다. 이러한 설비는 저렴하기 때문에 본 MIG 브레이징 방법은 비용면에서 바람직하게 사용할 수 있다. 본 발명에서는 전원은 특별히 한정되지 않는다. 직류 방식, 교류 방식, 펄스 시스템 모두 이용할 수 있다.
〔경납〕
본 실시형태에 있어서 경납은 특별히 한정되지 않는다. 통상의 Al 합금용의 Al계 경납이나 Zn계 경납을 사용할 수 있다. 또한, Fe-Al계 금속간 화합물상의 성장을 억제하기 위해 경납에 Si을 첨가할 수 있다. 또한, 젖음성을 개선하기 위해 플럭스를 충전한 플럭스 경납을 사용할 수 있다.
(유리한 효과)
이상과 같이, 본 발명의 일 양태에서 MIG 브레이징 방법에 의해 비드 외관 및 접합 강도가 우수한 겹치기 이음 부재를 제조할 수 있다.
또한, 일반적으로 강판과 Al 합금은 스폿 용접되기도 한다. 이와 같은 스폿 용접에 비해 본 실시형태의 MIG 브레이징 방법은 이하와 같은 이점을 가진다. 즉, 본 MIG 브레이징 방법은 강판을 용융시키는 것을 필요로 하는 스폿 용접과는 다르며, Zn계 도금층(2)과 경납 와이어(7)를 용융시키는 만큼의 열량을 공급하면 되고, 용융 Zn계 도금 강판(1)의 베이스 기판을 용융시키는 것을 필요로 하지 않는다. 공급한 열량에 의해 Al 합금(3)의 끝면(6)도 조금 용융된다. 즉, 본 MIG 브레이징 방법은 스폿 용접에 비해 접합하기 위해 필요한 열량이 적어도 된다. 따라서, 겹치기 이음 부재에 생기는 열변형을 적게 할 수 있다. 따라서, 예를 들면 스폿 용접을 한 경우에 발생할 수 있는 휘어짐 등의 불량이 생기는 것을 저감할 수 있다.
그리고, 본 MIG 브레이징 방법에 의해 용융 Zn계 도금 강판과 Al 합금을 연속 접합할 수 있다. 따라서, 본 MIG 브레이징 방법으로 제조한 겹치기 이음 부재는 실링성이 우수하다. 예를 들면 자동차 분야에서는 스폿 용접한 후에 실러로 틈을 메우는 것이 이루어진다. 본 MIG 브레이징 방법을 이용하는 것에 의해 이와 같은 실러를 이용하는 처리는 불필요할 수 있다.
또한, 본 MIG 브레이징 방법에서는 접합부에 형성되는 Fe-Al계 금속간 화합물상을 얇게 할 수 있는 동시에, 상술 한 바와 같이 연속 접합이라는 점에서, 겹치기 이음 부재의 접합 강도를 향상시킬 수 있다.
(실시예 1-1)
이하, 실시예 및 비교예에 의해 본 발명을 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에 한정되는 것이 아니다.
판 두께 1.2㎜, 폭 200㎜, 길이 100㎜의 용융 Zn계 도금 강판과, 판 두께 2.0㎜, 폭 200㎜, 길이 100㎜의 6000계열 Al 합금의 부재를 준비하였다. 그리고, 용융 Zn계 도금 강판 위에 Al 합금의 부재를 길이 방향으로 50㎜ 어긋나게 하여 포개고, MIG 브레이징을 이용하여 겹치기 이음 샘플을 제작하였다. 표 1에 MIG 브레이징 조건을 나타낸다.
Figure 112019094109164-pct00001
제작한 겹치기 이음 샘플을 육안으로 관찰하여 험핑 및 피트의 유무를 조사하였다. 육안 관찰 후, X선 투과 시험을 하여 블로우 홀의 유무를 조사하였다. X선 투과 시험 후, 겹치기 이음 샘플의 중앙부에서 폭 30㎜의 인장 시험용 샘플을 채취하여 인장속도 3㎜/min으로 인장시험을 하였다. 본 발명에서는 인장시험에 있어서의 최대 하중을 접합 강도로 하였다. 접합 강도가 4kN 이상이면 자동차 차체로서 강도적으로 문제가 없다. 인장시험 샘플을 채취한 부분의 극 근방으로부터 단면 관찰용 샘플을 채취하고, 현미경을 이용해서 단면 관찰하는 것에 의해 비드 폭(W)을 조사하였다.
표 2에 조사 결과를 나타낸다. 표 2의 비드 외관에서는 험핑 혹은 피트가 발생하지 않고 연속된 비드 외관을 ○, 험핑 혹은 피트가 발생한 경우를 ×로 하였다.
표 2의 No.1∼13으로 나타낸 본 발명의 범위 내에서 MIG 브레이징한 실시예에서는 험핑 및 피트는 발생하지 않고 양호한 비드 외관을 얻을 수 있었다. 또한, 접합 강도는 4kN 이상으로 자동차 차체로서 충분한 접합 강도를 얻을 수 있었다.
그에 반해, Zn계 도금층의 Al 농도가 본 발명의 범위 미만인 No.14의 비교예에서는 비드 폭(W)이 0.7㎜로 좁아져 접합 강도가 2.0kN으로 강도 부족이었다.
도금 부착량이 본 발명의 범위를 초과하는 No.15의 비교예, 및 목적 위치가 Al 합금(3) 끝면으로부터 2㎜ 떨어진 용융 Zn계 도금 강판 위인 No.16의 비교예에서는 Zn 증기의 영향에 의해 험핑, 피트가 발생하여 비드 외관이 현저하게 저하되고 블로우 홀도 발생하였다. No.15, 16의 비교예에서는 비드 외관이 현저하게 저하되었으므로 인장시험은 하지 않았다.
목적 위치가 Al 합금(3)의 상단에서 3㎜ 떨어진 Al 합금(3) 위인 No.17의 비교예에서는 험핑이 발생하여 비드 외관이 현저하게 저하되었으므로 X선 투과 시험, 인장시험은 하지 않았다.
No.18∼20의 비교예에서는 험핑 또는 피트의 발생에 의해 비드 외관이 불량인 동시에 비드 폭(W)이 본 발명의 범위 미만이며, 접합 강도는 3.3kN 이하로 접합 강도 부족이었다.
Figure 112019094109164-pct00002
(실시예 1-2)
1000계열, 3000계열, 5000계열, 6000계열, 7000계열 종류의 Al 합금과, 용융 Zn계 도금 강판의 MIG 브레이징을 하였다. 이들 Al 합금의 조성을 표 3에 나타낸다.
Figure 112019094109164-pct00003
구체적으로는, 판 두께 1.2㎜, 폭 200㎜, 길이 100㎜의 용융 Zn계 도금 강판과, 판 두께 1.0∼3.0㎜, 폭 200㎜, 길이 100㎜의 각종 Al 합금의 부재를 준비하였다. 그리고, 용융 Zn계 도금 강판 위에 Al 합금의 부재를 길이 방향으로 50㎜ 이동하여 포개고, MIG 브레이징을 이용하여 겹치기 이음 샘플을 제작하였다. MIG 브레이징 조건은 상술한 표 1과 동일한 조건으로 하였다.
결과를 표 4에 나타낸다.
Figure 112019094109164-pct00004
〔실시형태 2〕
본 발명의 다른 실시형태에 대해서 이하에 설명한다. 한편, 설명의 편의상, 상기 실시형태에서 설명한 부재와 동일한 기능을 가지는 부재에 대해서는 동일한 부호를 부기하고, 그 설명은 반복하지 않는다.
종래의 Fe-Al계 금속간 화합물상의 성장을 억제하여 Al 합금과 강판을 접합하는 방법으로, 불화물이나 염화물 등을 주성분으로 하는 플럭스를 충전한 Al 합금 와이어를 이용하는 플럭스 와이어 브레이징법이 이용되고 있다. 불화물이나 염화물 등의 플럭스를 이용하는 것은 에칭 작용에 의해 강판 표면의 산화물을 제거하여 활성화하고, 강판과 용융한 Al 합금 및 Al 합금 와이어와의 젖음성을 개선하여 양호한 밀착성을 얻기 위함이다.
예를 들면 특허문헌 5에는, Si을 1∼13질량% 함유한 Al 합금 와이어 중에 AlF3을 첨가한 플럭스를 충전한 와이어를 이용한 용융 Zn 도금 강판과 Al 합금의 브레이징 방법이 개시되어 있다. 이 브레이징 방법에 의하면, (i) 플럭스에 의한 강판 표면의 활성화 효과와, (ii) Al 합금 와이어 중 Si와 플럭스 중 AlF3에 의한 Fe-Al계 금속간 화합물상 성장 억제 효과에 의해 양호한 접합 강도를 얻을 수 있다고 여겨지고 있다.
그러나, 플럭스 와이어를 이용하면, 브레이징 후에 플럭스 잔사가 비드부에 잔류하고, 외관을 손상시킬 뿐만 아니라, 부식 촉진 인자가 되어 내식성이 현저하게 저하된다. 더욱이, 브레이징 후에 도장하는 경우에는 도장성 및 도장 후 내식성도 현저하게 저하된다. 따라서, 플럭스 와이어를 이용하면, 와이어 비용이 올라갈 뿐만 아니라, 플럭스 잔사를 세정하는 공정이 필요하게 되고, 비용이 증대 된다.
플럭스를 이용하지 않는 플럭스리스 브레이징 방법으로는, 예를 들면 특허문헌 6에 기재되어 있는 방법을 들 수 있다. 특허문헌 6에는 미리 브레이징 예정 개소에 레이저 광을 조사하여 산화물을 증발시키고, 계속해서 경납을 소모 전극으로서 아크 브레이징하는 방법이 기재되어 있다. 이 방법에서는, 레이저 가열 장치와 아크 용접 장치가 필요하고, 설비비가 고액이므로 브레이징 비용이 올라간다.
지금까지 Al 합금과 강판의 다양한 브레이징 방법이 제안되어 왔지만, 와이어로의 플럭스 첨가 및 플럭스 잔사의 제거를 필요로 한다는 문제, 및 레이저 가열 장치와 아크 용접 장치의 병용에 의한 고비용 및 고설비비라는 문제가 있었다.
본 실시형태의 목적은, Al 합금과 강판의 브레이징에 있어서 도금층이 Al을 함유하는 용융 Zn계 도금 강판을 이용하여 플럭스리스 MIG 브레이징하는 것에 의해 비드 외관, 접합 강도가 우수한 겹치기 이음 부재를 저렴하게 제공하는 것에 있다.
본 발명자들은 예의 연구를 한 결과, 이하와 같은 새로운 착상을 얻었다. 즉, Zn계 도금층이 Al을 함유하고 있는 용융 Zn계 도금 강판은 경납 및 Al 합금과의 젖음성이 우수하다는 점에서, 플럭스를 이용하지 않아도 MIG 브레이징할 수 있고, 접합 강도가 우수한 겹치기 이음을 얻을 수 있다고 하는 새로운 지견을 찾아내었다. 본 발명자들은 이 새로운 지견을 바탕으로 본 발명을 완성하기에 이르렀다. 이하에 본 발명의 일 실시형태를 상세히 설명한다.
〔용융 Zn계 도금 강판〕
본 실시형태에 있어서의 플럭스리스 MIG 브레이징을 하는 용융 Zn계 도금 강판과 Al 합금의 부재의 겹치기 이음 부재의 제조방법에 이용하는 용융 Zn계 도금 강판은, 도금층이 Zn을 주성분으로 하여 1.0질량% 이상 22.0질량% 이하의 Al을 함유한다. 용융 Zn계 도금 강판의 도금층에 Al 합금 및 경납의 주성분인 Al을 함유한다는 점에서, 용융 Zn계 도금 강판의 도금층은 Al 합금 및 경납과의 젖음성이 우수하다. 따라서, 플럭스를 이용하지 않아도 양호한 비드 외관을 얻을 수 있는 동시에 비드 폭이 넓어지므로 접합 강도도 커진다. 이 효과는 Al 농도가 1질량% 이상으로 얻어지므로, Al 농도는 1질량% 이상으로 한정한다. 한편, Al 농도가 22질량%를 초과하면 Zn계 도금층의 융점이 높아져 젖음성이 저하되고, 비드 폭이 불규칙한 험핑비드가 되어 비드 외관이 저하된다. 또한, 비드 폭이 좁아져서 접합 강도가 저하된다.
용융 Zn계 도금층에 Mg을 0.05∼10.0질량% 첨가하면 Zn계 도금층의 융점이 내려가 플럭스를 이용하지 않아도 Al 합금, 경납과의 젖음성이 향상되어 접합 강도가 우수하고, 또한 내식성도 우수하므로 바람직하다. 도금층은 Mg을 첨가한 경우의 도금층 외관과 내식성을 저하시키는 원인이 되는 Zn11Mg2계 상의 생성, 성장을 억제하기 위해 Ti:0.002∼0.1질량% 또는B:0.001∼0.05질량%를 포함하고 있을 수도 있다.
추가로, Zn계 도금층은 브레이징시의 취약한 Fe-Al계 금속간 화합물상의 성장을 억제하여 접합 강도를 높이기 위해 2.0질량% 이하의 Si을 포함하고 있을 수도 있다. 또한, Zn계 도금층은 2.5질량% 이하의 Fe을 포함하고 있을 수도 있다.
상기한 것은, 다음과 같이 나타낼 수 있다. 즉, 본 발명의 플럭스리스 MIG 브레이징에 의한 겹치기 이음 부재의 제조방법에 이용하는 용융 Zn계 도금 강판의 도금층은 Zn을 주성분으로 하여 Al을 1∼22질량% 포함한다. 바람직하게는, 추가로, Mg을 0.05∼10.0질량%, Ti:0.002∼0.1질량%, B:0.001∼0.05질량%, Si:0∼2.0질량%, Fe:0∼2.5질량%로 이루어지는 군에서 선택되는 하나 이상의 조건을 충족하는 것이 바람직하다.
〔Al 합금〕
본 실시형태의 플럭스리스 MIG 브레이징에 이용할 수 있는 Al 합금에 대해서는, 상기 실시형태 1과 동일하므로 설명을 생략한다.
〔브레이징 방법〕
본 실시형태의 플럭스리스 MIG 브레이징 방법은, 상기 실시형태 1과 동일하나 이하의 점에서 다르다. 즉, 본 실시형태에서는 경납 와이어(7)(도 2, 3 참조)로 플럭스리스 와이어를 이용한다. 즉, 본 실시형태의 플럭스리스 MIG 브레이징에 이용할 수 있는 경납은 플럭스 무첨가이다.
이 플럭스리스 와이어에 대해서, 이하에 설명한다.
〔경납〕
경납의 조성은, Al으로 이루어질 수 있다. 혹은, 경납은 Al에 더해, Si:0.2∼15.0질량% 및 Mn:0.03∼2.0질량%에서 선택되는 하나 이상을 함유하는 조성의 합금일 수 있다. Si 또는 Mn을 첨가하는 효과는 비드부에 있어서 Fe-Al계의 금속간 화합물상의 성장을 억제하는 것이다. 또한 본 발명의 경납은 경납의 융점과 점성을 낮추고, 경납과 Al 합금 및 용융 Zn계 도금 강판과의 젖음성을 향상시키기 위해 Mg을 0.3∼7.0질량% 함유할 수 있다.
〔도금 부착량, 비드 폭〕
본 실시형태의 용융 Zn계 도금 강판에 있어서의 한 면당 도금 부착량, 및 겹치기 이음 부재에 있어서의 비드 폭은, 상기 실시형태 1과 동일하므로, 설명을 생략한다.
(유리한 효과)
본 실시형태의 플럭스리스 MIG 브레이징 방법에 의하면, 상기 실시형태 1에 기재된 MIG 브레이징 방법과 동일한 효과에 더해, 이하의 효과를 나타낸다.
즉, 용융 Zn계 도금 강판의 도금층은, Al 합금 및 경납의 주성분인 Al을 함유함으로써 Al 합금 및 경납과의 젖음성이 우수하다. 따라서, 플럭스를 이용하지 않아도 양호한 비드 외관을 얻을 수 있는 동시에 비드 폭을 넓게 할 수 있고, 접합 강도를 크게 할 수 있다.
따라서, 경납 와이어로의 플럭스 첨가가 불필요한 동시에, 브레이징 후에 플럭스 잔사를 제거(세정)하는 공정이 불필요하다. 그리고, 레이저 가열 장치와 아크 용접 장치를 병용하는 종래의 방법에 비해 설비비가 저가이다. 따라서, 브레이징에 드는 비용을 저감할 수 있다.
(실시예 2-1)
본 실시형태에 있어서의 실시예를 이하에 나타낸다.
판 두께 1.2㎜, 폭 200㎜, 길이 100㎜의 용융 Zn계 도금 강판과, 판 두께 2.0㎜, 폭 200㎜, 길이 100㎜의 6000계 Al 합금의 부재를 준비하였다. 그리고, 용융 Zn계 도금 강판 위에 Al 합금의 부재를 길이 방향으로 50㎜ 이동하여 포개고, 플럭스리스의 MIG 브레이징을 하여 겹치기 이음 샘플을 제작하였다. 표 5에 MIG 브레이징의 조건을 나타낸다. 표 6에 경납의 명세를 나타낸다.
Figure 112019094109164-pct00005
Figure 112019094109164-pct00006
제작한 겹치기 이음 샘플을 육안으로 관찰하여 험핑 및 피트의 유무를 조사하였다. 육안 관찰 후, X선 투과 시험을 하여 블로우 홀의 유무를 조사하였다. X선 투과 시험 후, 겹치기 이음 샘플의 중앙부에서 폭 30㎜의 인장 시험용 샘플을 채취하여 인장속도 3㎜/min으로 인장시험을 하였다. 본 발명에서는 인장시험에 있어서의 최대 하중을 접합 강도로 하였다. 접합 강도가 4kN 이상이면 자동차 차체로서 강도적으로 문제가 없다. 비드 폭(W)은 겹치기 이음 샘플 중 인장시험 샘플을 채취한 부분과 인접한 부분에서 단면 관찰용 샘플을 채취하고, 현미경을 이용하여 단면 관찰하는 것에 의해 비드 폭(W)을 조사하였다.
표 7에 플럭스리스 MIG 브레이징에 의해 제작한 겹치기 이음 샘플의 조사 결과를 나타낸다. 표 7의 비드 외관에서는, 험핑 혹은 피트가 발생하지 않고 연속된 비드 외관을 ○, 험핑 혹은 피트가 발생한 경우를 ×로 하였다.
Figure 112019094109164-pct00007
표 7의 No.36∼48로 나타낸 본 발명의 범위 내에서 플럭스리스 MIG 브레이징한 실시예에서는 험핑 및 피트는 발생하지 않고 양호한 비드 외관을 얻을 수 있었다. 또한, 접합 강도는 4kN 이상으로 자동차 차체로서 충분한 접합 강도를 얻을 수 있었다.
그에 반해, Zn계 도금층의 Al 농도가 본 발명의 범위 미만인 No.49의 비교예에서는 비드 폭(W)이 0.6㎜로 좁아지고, 접합 강도가 2.0kN으로 강도 부족이었다.
도금 부착량이 본 발명의 범위를 초과하는 No.50의 비교예, 및 목적 위치가 Al 합금의 부재(3)의 끝면으로부터 2㎜ 떨어진 용융 Zn계 도금 강판 위인 No.51의 비교예에서는 Zn 증기의 영향에 의해 험핑, 피트가 발생하여 비드 외관이 현저하게 저하되고 블로우 홀도 발생하였다. No.50, 51의 비교예에서는 비드 외관이 현저하게 저하되었으므로, 인장시험은 하지 않았다.
목적 위치가 Al 합금의 부재(3)의 상단에서 3㎜ 떨어진 Al 합금(3) 위의 No.52의 비교예에서는 험핑이 발생하여 비드 외관이 현저하게 저하되었으므로 X선 투과 시험, 인장시험은 하지 않았다.
No.53∼55의 비교예에서는 비드 폭(W)이 본 발명의 범위 미만이며, 접합 강도는 3.2kN 이하로 접합 강도부족이었다.
(실시예 2-2)
1000계열, 3000계열, 5000계열, 6000계열, 7000계열의 종류 Al 합금(표 3 참조)과, 용융 Zn계 도금 강판의 플럭스리스 MIG 브레이징을 하였다.
구체적으로는, 판 두께 1.2㎜, 폭 200㎜, 길이 100㎜의 용융 Zn계 도금 강판과, 판 두께 1.0∼3.0㎜, 폭 200㎜, 길이 100㎜의 각종 Al 합금의 부재를 준비하였다. 그리고, 용융 Zn계 도금 강판 위에 Al 합금의 부재를 길이 방향으로 50㎜ 이동하여 포개고, 플럭스리스 MIG 브레이징을 이용하여 겹치기 이음 샘플을 제작하였다. 플럭스리스 MIG 브레이징 조건은, 상술한 표 5와 동일한 조건으로 하였다.
결과를 표 8에 나타낸다. 또한, 플럭스리스 와이어로 표 8에 나타낸 조성의 경납을 이용하였다.
Figure 112019094109164-pct00008
표 8의 No.56∼70으로 나타낸 본 발명의 범위 내에서 플럭스리스 MIG 브레이징한 실시예에서는 험핑 및 피트는 발생하지 않고, 양호한 비드 외관을 얻을 수 있었다. 또한, 접합 강도는 각종 Al 합금의 종류 및 판 두께에 대응하여 자동차 차체로서 충분한 접합 강도를 얻을 수 있었다.
(정리)
이상과 같이, 본 발명의 일 양태에서 MIG 브레이징 방법은, 도금층이 질량%로 Al:1.0∼22.0%를 함유하는 용융 Zn계 도금 강판의 판면에 대해 접합 대상판인 Al판 또는 Al 합금판을 포개어 MIG 브레이징하는 MIG 브레이징 방법이며, 상기 판면 상에, 상기 접합 대상판과 상기 용융 Zn계 도금 강판을 서로 접합하는 브레이징부를 형성하는 브레이징 공정을 포함하고, 상기 브레이징 공정에 있어서, MIG 브레이징의 목적 위치가, 상기 접합 대상판의 끝면의 일단과 상기 판면과의 교점으로부터 상기 접합 대상판의 끝면의 타단까지의 사이인 것을 특징으로 하고 있다.
또한, 본 발명의 일 양태에서 MIG 브레이징 방법은, 상기 브레이징 공정에 있어서, 경납으로서 플럭스리스 와이어를 이용하여 플럭스리스 MIG 브레이징을 할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 양태에서 MIG 브레이징 방법은, 상기 경납은 Al으로 이루어지는 조성, 또는, Al에 더해, 질량%로, Si:0.2∼15.0%, Mg:0.3∼7.0%, 및 Mn:0.03∼2.0%로 이루어지는 군에서 선택되는 하나 이상을 함유하는 조성일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 양태에서 MIG 브레이징 방법은, 상기 브레이징 공정에서는 상기 브레이징부가 연장되는 방향에 수직한 면에서 상기 브레이징부를 잘랐을 때의 단면에 있어서, 상기 판면 상에서의 상기 브레이징부의 비드 폭이 하기 식 (1)을 만족하도록 상기 브레이징부를 형성하는 것이 바람직하다.
t≤W≤7.5t … (1)
(여기서,
W: 브레이징부의 비드 폭(㎜)
t: 상기 접합 대상판의 판 두께(㎜)).
또한, 본 발명의 일 양태에서 MIG 브레이징 방법은, 상기 용융 Zn계 도금 강판의 도금층이 추가로 질량%로 Mg을 0.05∼10.0% 함유할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 양태에서 MIG 브레이징 방법은, 상기 용융 Zn계 도금 강판의 도금층이 추가로 질량%로 Ti:0.002∼0.1%, B:0.001∼0.05%, Si:0∼2.0%, 및 Fe:0∼2.5%로 이루어지는 군에서 선택되는 1 혹은 2 이상을 함유하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 일 양태에서 MIG 브레이징 방법은, 상기 용융 Zn계 도금 강판의 한 면당 도금 부착량이 15∼250g/㎡인 것이 바람직하다.
본 발명의 일 양태에서 겹치기 이음 부재의 제조방법은, 상기의 MIG 브레이징 방법에 의해 상기 용융 Zn계 도금 강판과, 상기 접합 대상판을 브레이징하여 겹치기 이음 부재를 제조하는 것을 특징으로 하고 있다.
본 발명의 일 양태에서 겹치기 이음 부재는, 도금층이 질량%로 Al:1.0∼22.0%를 함유하는 용융 Zn계 도금 강판의 판면에 대해 접합 대상판인 Al판 또는 Al 합금판을 포개어 브레이징부를 형성한 겹치기 이음 부재이며, 상기 브레이징부가 연장되는 방향에 수직한 면에서 상기 브레이징부를 잘랐을 때의 단면에 있어서, 상기 판면 상에서의 상기 브레이징부의 비드 폭이 하기 식 (1)을 만족하도록 상기 브레이징부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.
t≤W≤7.5t … (1)
(여기서,
W: 브레이징부의 비드 폭(㎜)
t: 상기 접합 대상판의 판 두께(㎜)).
또한, 본 발명의 일 양태에서 겹치기 이음 부재는, 상기 용융 Zn계 도금 강판의 도금층이 추가로 질량%로 Mg을 0.05∼10.0% 함유하는 것이 바람직하다.
본 발명은 상술한 각 실시형태에 한정되는 것이 아니며, 청구항에 나타낸 범위에서 다양한 변경이 가능하며, 다른 실시형태로 각각 개시된 기술적 수단을 적절히 조합해서 얻을 수 있는 실시형태에 대해서도 본 발명의 기술적 범위에 포함된다. 또한, 각 실시형태에 각각 개시된 기술적 수단을 조합하는 것에 의해 새로운 기술적 특징을 형성할 수 있다.
1 : 용융 Zn계 도금 강판
2 : Zn계 도금층
3 : Al 합금
4 : 비드(브레이징부)
5 : Fe-Al계 금속간 화합물상
6 : Al 합금의 끝면
7 : 경납 와이어

Claims (10)

  1. 도금층이 질량%로 Al:1.0∼22.0%를 함유하는 용융 Zn계 도금 강판의 판면에 대해 접합 대상판인 Al판 또는 Al 합금판을 포개어 MIG 브레이징하는 MIG 브레이징 방법에 있어서,
    상기 판면 상에, 상기 접합 대상판과 상기 용융 Zn계 도금 강판을 서로 접합하는 브레이징부를 형성하는 브레이징 공정을 포함하고,
    상기 브레이징 공정에 있어서, MIG 브레이징의 목적 위치가, 상기 접합 대상판의 끝면의 일단과 상기 판면과의 교점에서 상기 접합 대상판의 끝면의 타단까지의 사이인 것을 특징으로 하는 MIG 브레이징 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 브레이징 공정에 있어서, 경납으로서 플럭스리스 와이어를 이용하여 플럭스리스 MIG 브레이징을 하는 것을 특징으로 하는 MIG 브레이징 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 경납은,
    Al으로 이루어지는 조성, 또는,
    Al에 더해, 질량%로, Si:0.2∼15.0%, Mg:0.3∼7.0%, 및 Mn:0.03∼2.0%로 이루어지는 군에서 선택되는 하나 이상을 함유하는 조성인 것을 특징으로 하는 MIG 브레이징 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 브레이징 공정에서는, 상기 브레이징부가 연장되는 방향에 수직한 면에서 상기 브레이징부를 잘랐을 때의 단면에 있어서, 상기 판면 상에서의 상기 브레이징부의 비드 폭이 하기 식 (1)을 만족하도록 상기 브레이징부를 형성하는 것을 특징으로 하는 MIG 브레이징 방법.
    t≤W≤7.5t … (1)
    (여기서,
    W: 상기 브레이징부의 비드 폭(㎜)
    t: 상기 접합 대상판의 판 두께(㎜))
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 용융 Zn계 도금 강판의 도금층이, 추가로 질량%로 Mg을 0.05∼10.0% 함유하는 것을 특징으로 하는 MIG 브레이징 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 용융 Zn계 도금 강판의 도금층이, 추가로 질량%로 Ti:0.002∼0.1%, B:0.001∼0.05%, Si:0∼2.0%, 및 Fe:0∼2.5%로 이루어지는 군에서 선택되는 1 혹은 2 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는 MIG 브레이징 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 용융 Zn계 도금 강판의 상기 판면에서의 도금 부착량이 15∼250g/㎡인 것을 특징으로 하는 MIG 브레이징 방법.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항의 MIG 브레이징 방법에 의해 상기 용융 Zn계 도금 강판과, 상기 접합 대상판을 브레이징하여 겹치기 이음 부재를 제조하는 것을 특징으로 하는 겹치기 이음 부재의 제조방법.
  9. 도금층이 질량%로 Al:1.0∼22.0%를 함유하는 용융 Zn계 도금 강판의 판면에 대해 접합 대상판인 Al판 또는 Al 합금판을 포개어 브레이징부를 형성한 겹치기 이음 부재이며,
    상기 브레이징부가 연장되는 방향에 수직한 면에서 상기 브레이징부를 잘랐을 때의 단면에 있어서, 상기 판면 상에서의 상기 브레이징부의 비드 폭이 하기 식 (1)을 만족하도록 상기 브레이징부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 겹치기 이음 부재.
    t≤W≤7.5t … (1)
    (여기서,
    W: 상기 브레이징부의 비드 폭(㎜)
    t: 상기 접합 대상판의 판 두께(㎜))
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 용융 Zn계 도금 강판의 도금층이, 추가로 질량%로 Mg을 0.05∼10.0% 함유하는 것을 특징으로 하는 겹치기 이음 부재.
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114473145B (zh) * 2021-12-20 2024-04-16 上海工程技术大学 一种铝钢异质金属电弧焊接焊缝成形的控制方法
CN115194278B (zh) * 2022-08-11 2023-10-27 中车青岛四方机车车辆股份有限公司 密封钎焊方法及钎焊系统

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006283111A (ja) 2005-03-31 2006-10-19 Kobe Steel Ltd アルミニウム系材料とのロウ付け接合用鋼板、その鋼板を用いた接合方法および接合継手
JP2012152789A (ja) 2011-01-26 2012-08-16 Nippon Steel Corp 異種金属板の重ね電気抵抗ろう付による接合方法およびそれによるろう付継手

Family Cites Families (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040035910A1 (en) 2001-11-21 2004-02-26 Dockus Kostas F. Low temperature fluxless brazing
ES2265580T3 (es) 2002-10-07 2007-02-16 Voestalpine Stahl Gmbh Procedimiento para unir dos planchas por un lado de un material de aluminio y por otro lado de un material de hierro o de titanio mediante una juntura por soldadura fuerte.
EP1462207A1 (de) 2003-03-29 2004-09-29 Grillo-Werke AG Verfahren zum Schutzgasschweissen oder Schutzgaslöten von Werkstücken gleicher oder verschiedener Metalle oder Metalllegierungen mit einem Zn/Al Zusatzmaterial
EP1806200A4 (en) 2004-10-26 2008-01-02 Honda Motor Co Ltd METHOD FOR CONNECTING AN IRON-BASED ELEMENT WITH AN ALUMINUM-BASED ELEMENT
US7850059B2 (en) 2004-12-24 2010-12-14 Nissan Motor Co., Ltd. Dissimilar metal joining method
JP4452204B2 (ja) 2005-03-31 2010-04-21 株式会社神戸製鋼所 アルミニウム系材料とのロウ付け接合用鋼板、その鋼板を用いた接合方法および接合継手
JP4555160B2 (ja) 2005-06-01 2010-09-29 株式会社神戸製鋼所 アルミニウム材との異材溶接接合用鋼板および異材接合体
EP1749616A1 (de) 2005-08-05 2007-02-07 Grillo-Werke AG Verfahren zum Lichtbogen- oder Strahllöten/-schweissen von Werkstücken gleicher oder verschiedener Metalle oder Metalllegierungen mit Zusatzwerkstoffen aus Sn-Basis-Legierungen; Draht bestehend aus einer Zinn-Basis-Legierung
JP3927987B2 (ja) 2005-11-21 2007-06-13 株式会社神戸製鋼所 異材接合方法
JP4072558B2 (ja) 2006-02-23 2008-04-09 株式会社神戸製鋼所 鋼材とアルミニウム材との接合体、およびそのスポット溶接方法
US9682446B2 (en) 2006-02-17 2017-06-20 Kobe Steel, Ltd. Flux-cored wire for different-material bonding and method of bonding different materials
JP4256886B2 (ja) 2006-09-14 2009-04-22 株式会社神戸製鋼所 異材接合用フラックスコアードワイヤおよび異材接合方法
EP1987904B1 (en) 2006-02-23 2015-08-12 Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho Joint product between steel product and aluminum material
JP5059455B2 (ja) 2006-03-17 2012-10-24 株式会社神戸製鋼所 アルミニウム系材料とのロウ付け接合用鋼板、その鋼板を用いた接合方法および接合継手
JP4640995B2 (ja) 2006-03-17 2011-03-02 株式会社神戸製鋼所 アルミニウム系材料とのロウ付け接合用鋼板、その鋼板を用いた接合方法および接合継手
JP2009056492A (ja) 2007-08-31 2009-03-19 Kobe Steel Ltd 異材接合体及びその製造方法
JP5326862B2 (ja) 2008-09-08 2013-10-30 日産自動車株式会社 マグネシウム合金と鋼との異種金属接合方法
JP5494158B2 (ja) 2010-04-12 2014-05-14 新日鐵住金株式会社 レーザ・アークろう付け方法
CN101941119B (zh) 2010-09-10 2013-04-03 北京工业大学 一种激光填丝连接铝合金与钢的方法
JP5198528B2 (ja) * 2010-09-22 2013-05-15 株式会社神戸製鋼所 異材接合用溶加材及び異材接合方法
JP2012125821A (ja) 2010-12-16 2012-07-05 Kobe Steel Ltd 異材接合構造体
JP5372217B2 (ja) * 2012-02-24 2013-12-18 日新製鋼株式会社 アーク溶接構造部材の製造法
IN2014DN08109A (ko) 2012-08-08 2015-05-01 Nippon Steel & Sumitomo Metal Corp
US20150337428A1 (en) * 2013-01-31 2015-11-26 Jfe Steel Corporation HOT-DIP Al-Zn ALLOY COATED STEEL SHEET AND METHOD FOR PRODUCING SAME
JP5955370B2 (ja) 2014-10-29 2016-07-20 株式会社神戸製鋼所 金属接合体の製造方法
JP6023156B2 (ja) * 2014-11-27 2016-11-09 日新製鋼株式会社 Ｚｎ系めっき鋼板のアーク溶接方法
US20170297137A1 (en) 2016-04-19 2017-10-19 GM Global Technology Operations LLC Method of joining aluminum and steel workpieces
US10421148B2 (en) 2016-04-25 2019-09-24 GM Global Technology Operations LLC External heat assisted welding of dissimilar metal workpieces
US10640854B2 (en) 2016-08-04 2020-05-05 Honda Motor Co., Ltd. Multi-material component and methods of making thereof
US20190061053A1 (en) 2017-08-24 2019-02-28 GM Global Technology Operations LLC Laser brazing of metal workpieces with relative movement between laser beam and filler wire
US20190151983A1 (en) 2017-11-20 2019-05-23 GM Global Technology Operations LLC Ultrasonic welding/brazing a steel workpiece over aluminum alloys

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006283111A (ja) 2005-03-31 2006-10-19 Kobe Steel Ltd アルミニウム系材料とのロウ付け接合用鋼板、その鋼板を用いた接合方法および接合継手
JP2012152789A (ja) 2011-01-26 2012-08-16 Nippon Steel Corp 異種金属板の重ね電気抵抗ろう付による接合方法およびそれによるろう付継手

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