WO2019087455A1 - 金属部材の溶接構造および溶接方法 - Google Patents

金属部材の溶接構造および溶接方法 Download PDF

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熊澤　誠二
高之 芦田
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Definitions

  • the present disclosure relates to a welding structure and a welding method of metal members in which a first member is overlapped and welded on a second member.
  • a plurality of battery cells are connected by a bus bar of a metal plate.
  • the bus bars are connected by laser welding to the electrode terminals of the battery cells that constitute the battery system.
  • the bus bar is disposed on the flat portion of the electrode terminal of the battery cell, and laser light is irradiated from the surface side of the bus bar to melt and connect both the electrode terminal and the bus bar.
  • the battery has a positive electrode and a negative electrode.
  • an aluminum terminal is used on the positive electrode side, and a nickel-plated copper terminal is used on the negative electrode side. Since the bus bars connect adjacent battery cells in series or in parallel, electrode terminals of at least two battery cells are connected to one bus bar.
  • the aluminum terminal on the positive electrode side may be welded to the aluminum side of the clad material, and the copper terminal on the negative electrode side may be welded to the copper side of the clad material Therefore, it is welding of the same kind metal respectively, and there is no technical difficulty in particular.
  • this clad material is formed by overlapping thin plates of aluminum and copper so that the joints overlap, and pressure is applied while applying heat, so the process cost is high and the direct material cost is also expensive. Cost reduction can not be achieved.
  • dissimilar metal welding welding is performed by melting different metal materials together, mixing them and then solidifying them.
  • dissimilar welding of aluminum and copper when the alloy is sufficiently heated and melted for a certain time at a certain temperature or higher, an intermetallic compound having a certain ratio of a composition of aluminum and copper is formed. .
  • This intermetallic compound is a very hard layer with few lattice defects but becomes brittle and broken when stress is applied. For this reason, simply increasing the melt volume does not mean that high bonding strength can be obtained, and it is difficult to stably obtain high bonding strength.
  • Patent Document 1 In the welding of dissimilar materials, as a structure for measures against the strength, a welding structure in which a high hardness layer and a low hardness layer are alternately and repeatedly laminated in the advancing direction of welding has been invented (see Patent Document 1).
  • FIG. 10B is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. 10A.
  • a first member 21 of ferritic stainless steel or low carbon steel and a second member 22 of martensitic stainless steel or high carbon steel are superimposed, and the surface of the first member 21 is irradiated with laser light.
  • the melted and solidified portion indicated by the hatched area is a reverse direction in which the width gradually decreases from the surface side of the first member 21 toward the inside It has a triangular cross-sectional structure.
  • the molten and solidified part has a low hardness layer 23 on the surface side and a high hardness layer 24 on the inside side.
  • the high hardness layer 24 is formed by alternately and repeatedly laminating the first layer 25 and the second layer 26 whose hardness is lower than that in the welding direction.
  • the surface of the first member 21 is pulsedly irradiated with laser light.
  • a first molten portion formed by melting the first member 21 and the second member 22 by the laser beam of the first pulse is formed.
  • the position is slightly shifted to start irradiation of the laser light of the second pulse.
  • the second melting portion is formed to partially overlap the first melting portion.
  • the laser beam of the third and subsequent pulses is irradiated while being turned on and off at predetermined intervals, to form a welded structure.
  • the cross section in the direction perpendicular to the direction of progress of welding (FIG. 10B) has an inverted triangle structure, and the cross section in the direction of travel (FIG. 10A) has the first layer 25 in the direction of travel. And the second layer 26 are repeatedly laminated. The melting depths of the first layer 25 and the second layer 26 are approximately the same.
  • the welded structure of the metal member of the present disclosure includes a first member, a second member, a first solidification portion, a second solidification portion, and a third solidification portion.
  • the first member has a first surface and a second surface opposite to the first surface, and includes a metal member.
  • the second member is stacked on the second surface of the first member and includes a metal member.
  • the first solidified portion is present from the first surface to the second surface of the first member.
  • the second solidification section has a first end in the second member and a second end connected to the first solidification section.
  • the third solidification section has a first end in the second member and a second end connected to the first solidification section.
  • the third coagulation part is shorter than the second coagulation part.
  • the second solidified portion and the third solidified portion are separated from each other in the second member.
  • the welding method of the metal member of this indication is a welding method of the 1st member containing a metal member, and the 2nd member containing a metal member.
  • the first member has a first surface and a second surface opposite to the first surface.
  • the second member is stacked on the second surface of the first member.
  • the welding method of metal members is A first scan for scanning the first laser beam along a first trajectory; A second scan that scans the second laser beam along a second trajectory different from the first trajectory at a higher power or a lower velocity than the first laser beam; Have.
  • the first scan and the second scan are alternately performed at least once each.
  • the metal of the first member is melted and solidified from the first surface to the second surface of the first member by the first scan and the second scan to form a first solidified portion.
  • the metal of the second member is melted and then solidified so that the first end exists in the second member and the second end is connected to the first solidified portion Form a second solidification part.
  • the metal of the second member is melted and then solidified so that the first end exists in the second member and the second end is connected to the first solidified portion Form the third coagulation part.
  • the second scan with the second laser light is performed on the second track in which the melted portions of the second member by the first scan move to a distance where they can be separated from each other.
  • FIG. 1A is a top view showing a laser irradiation pattern of Example 1 in Embodiment 1.
  • FIG. 1B is a cross-sectional view in the direction perpendicular to the scanning direction showing the welded structure in the case where there is no gap in Example 1.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view perpendicular to the scanning direction showing the welded structure in the case where there is a gap in the first embodiment.
  • FIG. 3A is a cross-sectional view in the direction perpendicular to the scanning direction showing the welded structure in the case where there is no gap in Example 2 in the first embodiment.
  • FIG. 3B is a cross-sectional view perpendicular to the scanning direction showing the welded structure in the case where there is a gap in Example 2.
  • FIG. 4A is a cross-sectional view in the direction perpendicular to the scanning direction showing the welded structure in the case where there is no gap in Example 3 in the first embodiment.
  • FIG. 4B is a cross-sectional view in the direction perpendicular to the scanning direction showing the welded structure in the case where there is a gap in Example 3.
  • 5A is a top view showing a laser irradiation pattern of Example 4 in Embodiment 2.
  • FIG. FIG. 5B is a cross-sectional view in the direction perpendicular to the scanning direction showing the welded structure in the case where there is no gap in Example 4.
  • FIG. 5C is a cross-sectional view in the direction perpendicular to the scanning direction showing the welded structure in the case where there is a gap in Example 4.
  • FIG. 6A is a top view showing a laser irradiation pattern of Example 5 in Embodiment 2.
  • FIG. 6B is a cross-sectional view in the direction perpendicular to the scanning direction showing the welded structure in the case where there is no gap in Example 5.
  • FIG. 6C is a cross-sectional view perpendicular to the scanning direction showing the welded structure in the case where there is a gap in Example 5.
  • FIG. 7A is a top view showing a laser irradiation pattern of Examples 6, 7 and 8 in Embodiment 2.
  • FIG. 7B is a cross-sectional view in the direction perpendicular to the scanning direction showing the welded structure in the case where there is no gap in Examples 6, 7 and 8.
  • FIG. 7C is a cross-sectional view in the direction perpendicular to the scanning direction showing the welded structure in the case where there is a gap of Examples 6, 7 and 8.
  • FIG. 8A is a cross-sectional view in the direction perpendicular to the scanning direction showing the welded structure in the case where there is no gap in Comparative Example 1.
  • FIG. 8B is a cross-sectional view in the direction perpendicular to the scanning direction showing the welded structure in the case where there is a gap of Comparative Example 1.
  • FIG. 9A is a cross-sectional view in the direction perpendicular to the scanning direction showing the welded structure in the case where there is no gap in Comparative Example 2.
  • FIG. 9B is a cross-sectional view in the direction perpendicular to the scanning direction showing the welded structure in the case where there is a gap of Comparative Example 2.
  • FIG. 10A is a cross-sectional view in the scanning direction showing a conventional welded structure.
  • FIG. 10B is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. 10A in a direction perpendicular to the scanning direction showing a conventional welded structure.
  • Table 1 shows the relationship between the first and second embodiments and the corresponding examples.
  • an example of the first member is a metal member containing aluminum
  • an example of the second member is a metal member containing copper.
  • the bus bar connecting the battery cells is an example of the first member
  • the terminal of the cell is an example of the second member.
  • the first member and the second member may be metals that form an alloy.
  • FIG. 1 is a view for explaining a welded structure or a welded structure of a nickel-plated copper terminal of a cell and an aluminum bus bar in the first embodiment.
  • FIG. 1A is a top view of the welded structure viewed from the aluminum bus bar side.
  • FIG. 1B is a cross-sectional view of A-A 'of FIG. 1A.
  • the connection portion of the aluminum bus bar 2 which is an example of the first member is overlapped and disposed.
  • the aluminum bus bar 2 and the nickel-plated copper terminal 1 are pressed by a jig for pressing the surface portion of the aluminum bus bar 2 not irradiated with the laser downward from the upper side of FIG. Make the gap with the smallest possible.
  • the bus bar 2 is to be a first solidified portion 3 which is an example of a first solidified portion.
  • the melted portion in the vicinity of the interface of the nickel-plated copper terminal 1 mixes aluminum, nickel and copper in a melted state.
  • the third solidified portion 4 of an alloy having a shallow depth that is, a length
  • “shallow” means, as an example, a shallow case of about 5 mm in order to suppress the influence of intermetallic compound formation.
  • a second laser that is higher in power than the first laser beam 6a of the trajectory 7 along the linear trajectory 8 parallel to the linear trajectory 7 and shown in FIG. 1A next to the trajectory 7. Similar to the first laser beam 6a, the light 6b is scanned from the top to the bottom of FIG. 1A, that is, from the rear to the front in FIG. 1B. The output of the second laser beam 6b is at least 105% or more of that of the first laser beam 6a.
  • the second laser beam 6b moves away from the aluminum bus bar 2 so that the aluminum melted by the second laser beam 6b solidifies, and the aluminum bus bar 2 in a portion near the interface of the nickel plated copper terminal 1 from the surface of the aluminum bus bar 2 Towards the first solidified portion 3 of aluminum.
  • the second solidifying portion 5 of the alloy having a deep depth is obtained by mixing the output of the second laser light 6b higher than the output of the first laser light 6a so that the second laser light 6b is separated further from the aluminum bus bar 2 It becomes.
  • the distance between the track 7 of the first laser beam 6 a and the track 8 of the second laser beam 6 b adheres to each other in the first solidified portion 3 of the aluminum bus bar 2 and becomes one mass.
  • the internal third coagulating portion 4 and the second coagulating portion 5 are adjusted so as to be separated from each other.
  • the output of the first laser beam 6a is 1600 W
  • the output of the second laser beam 6 b is 2000 W
  • the distance between the third solidified portion 4 and the second solidified portion 5 is 0.25 mm
  • the thickness of the aluminum bus bar is 1 mm It is.
  • the melted portion melted by the first laser beam 6a is rapidly cooled to become the third solidified portion 4, but the next second laser beam 6b travels the track 8
  • the third solidification unit 4 still maintains a high temperature. Therefore, the molten metal portion melted by the second laser beam 6 b becomes higher than the melting temperature when the second laser beam 6 b is scanned only once due to the heat conduction from the third solidification portion 4.
  • the temperature of the molten metal portion melted by the second laser beam 6b is at a distance from the third solidification portion 4 and unmelted copper is present between the third solidification portion 4 and the molten metal portion Therefore, the amount of heat conduction to the molten metal part is attenuated by the heat conduction in the direction parallel to the laser scanning direction in this part, and the temperature rise is considerably suppressed.
  • the third scan in FIG. 1B, similarly to the second laser beam 6b, scanning is performed while irradiating the third laser beam 6b along the track 8 adjacent to the track 8 already scanned.
  • the first solidified portion 3 of aluminum is formed in a portion close to the surface of the aluminum bus bar 2, and the second solidification of an alloy having a deep depth is formed in the vicinity of the interface between the aluminum bus bar 2 and the copper terminal 1 of nickel plating.
  • the part 5 is formed.
  • the trajectory 8 parallel to the trajectory 8 is scanned with the fourth to n-th (n is an integer of 5 or more) laser beams 6b by sequentially shifting the laser beams. It becomes a welding structure where the 3rd solidification part 4 or the 2nd solidification part 5 shown in Drawing 1B is mutually separated.
  • the second scan by the second laser beam 6b is performed following the first scan by the first laser beam 6a, the melted portions of the copper terminal 1 of the nickel plating by the first scan move to a distance where they can be separated from each other
  • a second scan with the second laser beam 6 b is performed on the second track 8.
  • the third scan by the third laser beam 6b is performed following the second scan by the second laser beam 6b, the melted portions of the copper terminal 1 of the nickel plating by the second scan move to a distance where they can be separated from each other
  • the third scan with the third laser beam 6 b is performed in the third trajectory 8. The same is true thereafter.
  • the third solidified portion 4 of the alloy having a shallow depth has a low temperature at the time of melting. Therefore, when the first laser beam 6a moves away from the melting portion, the melting portion solidifies quickly. For this reason, in the melting portion, the melting time is short and intermetallic compounds are difficult to be formed, and a normal alloy (that is, a solid solution containing many lattice defects) is a main component, and the lattice is shifted with respect to tensile stress. It happens easily and has a high strength weld to relieve stress.
  • the second solidification part 5 with high output of the second to n-th laser light 6 b has a high output compared to the third solidification part 4 and therefore has a high melting temperature. For this reason, it takes a sufficiently long time until the second to nth laser light 6b moves and separates from the respective melted parts and then solidifies, and a large amount of intermetallic compounds having almost no lattice defects are formed. That is, more intermetallic compounds exist in the second solidified portion 5 as compared to the third solidified portion 4.
  • by forming the adjacent second solidified portions 5 so as to be separated from each other heat can be released from the melted portion through the unmelted portion, compared to the case where the solidified portions are closely attached.
  • the third solidified portion 4 or the second solidified portion 5 in the nickel-plated copper terminal 1 in FIG. 1B is separated from each other to form a joint. Therefore, when the third solidification section 4 and the second solidification section 5 are melted and then solidified by the first laser beam 6a and the second laser beam 6b, respectively, it is hard to be affected by the heat storage of the immediately preceding trajectories 7, 8. , Temperature rise can be suppressed. For this reason, it can suppress that many intermetallic compounds are produced
  • the area ratio of the intermetallic compound occupying the cross section of the second solidified portion 5 is desirably more than 0% and 10% or less.
  • the plurality of second solidification units 5 and the plurality of third solidification units 4 are connected to the same first solidification unit 3.
  • the third solidified portion 4 maintains high strength even when the gap 9 of the aluminum bus bar 2 is hardly present on the nickel-plated copper terminal 1. it can. Further, when the gap 9 of the aluminum bus bar 2 is generated on the nickel plated copper terminal 1 as shown in FIG. 2 due to the production variation, the third solidified portion 4 having a shallow depth is almost melted with the copper terminal 1 There is almost no tensile strength due to the third solidified portion 4.
  • the welded structure of the present disclosure has at least one deep second solidified portion 5 and at least one third solidified portion 4 with respect to the cross section in the direction perpendicular to the direction of progress of welding.
  • the second solidification part 5 has a deep depth from the superposition position due to the irradiation of the second laser light 6 b having a large energy to be irradiated.
  • the third solidification part 4 has a shallow depth from the superposition position due to the irradiation of the first laser light 6a with a small energy to be irradiated. From this, even if there is almost no gap 9 in the aluminum bus bar 2 on the nickel-plated copper terminal 1 due to production variation or a large gap 9 is generated, stable welding with high bonding strength can be suppressed at low cost. It can be manufactured using a tool.
  • the third solidified portion 4 having a shallow depth is located at two or more places because the stress is not concentrated at one place but dispersed. In that case, for the same reason as in the case where the gap 9 is present, it is preferable that the deep second solidified portion 5 also be provided at two or more places.
  • FIGS. 3A and 3B show the case where there are five deep second solidified parts 5 at the center and two shallow third solid parts 4 at both ends.
  • FIG. 3A shows the case where there is no gap 9
  • FIG. 3B shows the case where there is a gap 9.
  • FIG. 3A shows the case where there is no gap 9
  • FIG. 3B shows the case where there is a gap 9.
  • the position of the 3rd solidification part 4 is not restricted to this, and even if the 3rd solidification part 4 is three or more, I do not care.
  • FIG. 4A shows the case where there is no gap 9
  • FIG. 4B shows the case where there is a gap 9.
  • the third solidified portion 4 with a shallow depth and the second solidified portion 5 with a deep depth are alternately arranged along a direction (for example, a direction orthogonal to the scanning direction) with the scanning direction of the laser beams 6a and 6b.
  • a direction for example, a direction orthogonal to the scanning direction
  • stress of tension is uniformly distributed over the entire welded portion, so stress concentration does not occur, It is preferable because the resistance to destruction is improved and stabilized.
  • Example 1 In the first embodiment, the following specific examples will be described.
  • an aluminum bus bar 2 with a thickness of 1 mm is stacked on a copper terminal 1 with a thickness of 2 mm and a nickel plating thickness of 6 ⁇ m.
  • the gap 9 between the copper terminal 1 and the aluminum bus bar 2 is disposed so as not to open as much as possible by a jig (not shown) pressed downward from above the aluminum bus bar 2.
  • the first laser beam 6a with an output of 1600 W oscillated from the fiber laser is separated by a distance of 10 mm at a speed of 800 mm / s along a track 7 for forming a third solidified portion 4 which is shallow from the surface of the aluminum bus bar 2 Scan while irradiating.
  • the second laser beam 6 b of 2000 W is shifted along the trajectory 8 for forming the second solidified portion 5 having a deep depth, shifted laterally by 0.25 mm with respect to the trajectory 7, and the first laser beam 6 a Similarly, scan a distance of 10 mm at a speed of 800 mm / s.
  • the laser beam 6b is scanned a total of six times in the same manner as the second laser beam 6b while sequentially shifting by 0.25 mm.
  • the tensile strength (peel strength) upward in FIG. 1B at this time was measured, and three samples prepared in the same manner were 202N, 157N, and 168N, and all exhibited high tensile strengths exceeding 150N.
  • the aluminum bus bar 2 is disposed on the nickel-plated copper terminal 1 so that the gap 9 is opened by 0.1 mm, and welding is performed in the same manner as described above.
  • the tensile strengths at this time are 198 N, 207 N and 232 N in three samples prepared in the same manner, and even when the gap 9 is 0.1 mm, high tensile strength exceeding 150 N is exhibited.
  • the laser irradiation pattern was changed and the same welding was performed so that the position of the third solidified portion 4 with a shallow depth would be the leftmost position.
  • a tensile strength exceeding 150 N was similarly obtained both in the case where the gap 9 was not present and in the case where the gap 9 was 0.1 mm.
  • the welding portion has the welded structure in which the third solidified portion 4 having at least one shallow depth and the second solidified portion 5 having a plurality of deep depths are formed. Even then, stable welding can be realized.
  • Example 1 the plating thickness, the thickness of the terminal, and the thickness of the bus bar are shown. However, the content of the present disclosure is not limited to this value. Further, the conditions such as the laser output, the welding speed, and the scanning interval depend on the material of the metal member to be welded, the surface condition, the plate thickness, or the total heat capacity including the jig, and thus are not limited to the above conditions.
  • a fiber laser is used as the laser oscillator, but the same effect can be obtained by using other lasers such as a disk laser, a YAG laser, a CO 2 laser, or a semiconductor laser capable of obtaining high output. .
  • Example 1 the case of the nickel-plated copper terminal and the aluminum bus bar was described. However, as long as it is a combination of metals forming an alloy, the same effect can be obtained with other metal combinations.
  • Example 2 Except for the arrangement of the trajectory 7 of the first laser beam 6a forming the third solidified portion 4 with a shallow depth and the trajectory 8 of the second laser beam 6b forming the second solidified portion 5 with a deep depth, Example 1 and Welding was performed similarly.
  • the aluminum bus bar 2 is disposed on the nickel-plated copper terminal 1 so that there is no gap 9. Thereafter, the laser irradiation pattern is changed such that the third solidified portion 4 having a shallow depth is formed at two positions of the rightmost position and the leftmost position of the joint, and welding is similarly performed.
  • bonding strength 170N, 196N, and 173N were obtained for the three samples prepared in the same manner, and a high bonding strength exceeding 150N was obtained in each case.
  • the aluminum bus bar 2 is disposed on the nickel-plated copper terminal 1 so that the gap 9 is 0.1 mm, and then the same welding is performed.
  • the tensile strength at this time was measured, it became 221N, 190N, and 199N by three samples produced similarly, and all showed high joint strength over 150N.
  • the laser irradiation pattern is changed so that the third solidified portion 4 having a shallow depth is located at the rightmost position and the fourth position from the right position from the rightmost position and the leftmost position in FIG. 3A.
  • the same welding was performed.
  • high tensile strength between 150 and 230 N was obtained both in the absence of the gap 9 and in the case of the gap 9 of 0.1 mm.
  • the third solidified portion 4 having a shallow depth is located at the rightmost position and the leftmost position, the rightmost position and the fourth position from the right, and the fourth position from the right and the leftmost. Only three arrangements of the position of were described. However, the same effect can be obtained even if the third solidified portion 4 is disposed at an arbitrary position.
  • Example 3 Except for the arrangement of the trajectory 7 of the first laser beam 6a forming the third solidified portion 4 with a shallow depth and the trajectory 8 of the second laser beam 6b forming the second solidified portion 5 with a deep depth, Example 1 and Do welding in the same way.
  • the aluminum bus-bar 2 is arrange
  • the third solidification part 4 with a shallow depth is formed at the rightmost position along the direction (for example, the orthogonal direction) crossing the scanning direction of the laser beams 6a and 6b, and the depth is deep at the left position.
  • the coagulated portion 5 is formed. Further, the third solidified portion 4 having a shallow depth is formed at the position on the left side thereof, and the second solidified portion 5 having a deep depth is formed at the position on the left side thereof.
  • the aluminum bus-bar 2 is arrange
  • the welding portion in which the third solidified portion 4 having a shallow depth and the second solidified portion 5 having a deep depth are alternately arranged, it is possible to further stabilize the gap 9 with or without the gap 9. Welding can be realized.
  • the third solidified portion 4 having a shallow depth is disposed at the rightmost position, and then the second solidified portion 5 having a deep depth is sequentially formed.
  • the same effect can be obtained even if the deep second coagulated portion 5 is first formed and then the shallow third coagulated portion 4 is sequentially formed.
  • the aluminum bus-bar 2 is arrange
  • 224N, 215N, and 231N were obtained by three samples prepared in the same manner, and a very high bonding strength exceeding 200N was obtained in each case.
  • the aluminum bus bar 2 is disposed on the nickel-plated copper terminal 1 so that the gap 9 is 0.1 mm, and then the same welding is performed.
  • the tensile strength at this time was measured, it became 26N, 52N, and 9N by three samples similarly produced, and all were low bonding strengths less than 100N.
  • Example 2 Welding is performed in the same manner as in Example 1 except that the second solidified portion 5 having a deep depth is formed without forming the third solidified portion 4 having a shallow depth.
  • the aluminum bus bar 2 is disposed on the nickel-plated copper terminal 1 so that there is no gap 9. Thereafter, the laser irradiation pattern is changed so as to form only the second solidified portion 5 having a deep depth, and welding is similarly performed.
  • the tensile strength at this time was measured, it became 103N, 149N, 144N by three samples similarly produced, and all became joint strength of less than 150N.
  • the aluminum bus bar 2 is disposed on the nickel-plated copper terminal 1 so that the gap 9 is 0.1 mm. Then do the same welding.
  • 188 N, 204 N, and 212 N were obtained for three samples prepared in the same manner, and a high bonding strength of 150 N or more was obtained in each case.
  • Example 1 In the welding of Example 1, Example 2, and Example 3, stable welding is possible compared to the comparative example, regardless of whether there is the gap 9 or not, and the yield is improved. High and low cost welding can be realized.
  • FIGS. 5A, 5B, and 5C are diagrams for explaining a welding pattern of a nickel-plated copper terminal of a cell and an aluminum bus bar in the second embodiment.
  • connection part of the aluminum bus-bar 2 is polymerized and arrange
  • a gap 9 between the aluminum bus bar 2 and the nickel-plated copper terminal 1 is made by a jig that presses the surface portion of the aluminum bus bar 2 not irradiated with the laser downward from above in FIG. 5B. As small as possible.
  • the first laser beam 6c moves away from the aluminum bus bar 2 so that the aluminum melted by the first laser beam 6c solidifies, and aluminum in a portion near the interface of the nickel plated copper terminal 1 from the surface of the aluminum bus bar 2
  • the bus bar 2 becomes the first solidified portion 3 of aluminum.
  • the third solidified portion 4 of the alloy having a shallow depth is formed.
  • FIG. 5A a second laser beam 6d having the same output as the first laser beam 6c along the straight track 11 parallel to the straight track 10 and shown in FIG. 5A next to the track 10 is shown in FIG. 5A.
  • the second laser beam 6d scans at a speed that is at least 25%, preferably 50%, slower than the first laser beam 6c.
  • the second laser beam 6d moves away from the aluminum bus bar 2 so that the aluminum melted by the second laser beam 6d solidifies, and the aluminum bus bar 2 in a portion near the interface of the nickel plated copper terminal 1 from the surface of the aluminum bus bar 2 Becomes the first solidified portion 3 of aluminum.
  • the second laser light 6d is mixed to a deeper position, and the second laser light 6 d is moved away from the aluminum bus bar 2 to form the second solidified portion 5 of the deep alloy.
  • the distance between the track 10 of the first laser beam 6 c and the track 11 of the second laser beam 6 d is such that the first solidified portions 3 of the aluminum bus bar 2 stick together and become one mass.
  • the inner third coagulating portion 4 and the second coagulating portion 5 are located apart from each other.
  • the outputs of the first laser beam 6c and the second laser beam 6d are 1600 W.
  • the scanning speed of the first laser beam 6c is 800 mm / sec
  • the scanning speed of the second laser beam 6d is 500 mm / sec.
  • the distance between the first laser beam 6c and the second laser beam 6d is 0.25 mm.
  • the thickness of the aluminum bus bar 2 is 1 mm.
  • the melted portion melted by the first laser beam 6 c is quickly cooled and becomes the third solidified portion 4.
  • the third solidification unit 4 still maintains a high temperature. Therefore, the molten metal portion melted by the second laser beam 6 d becomes higher than the melting temperature when the second laser beam 6 d is scanned only once due to the heat conduction from the third solidification portion 4.
  • the temperature of the molten metal portion melted by the second laser beam 6d is at a distance from the third solidification portion 4, and unmelted copper is present between the third solidification portion 4 and the molten metal portion. Therefore, the amount of heat conduction to the molten metal part is attenuated by the heat conduction in the direction parallel to the laser scanning direction in this part, and the temperature rise is considerably suppressed.
  • FIG. 5B similarly to the second laser beam 6d, scanning is performed while irradiating the third laser beam 6d along a track adjacent to the track already scanned, and similarly to the portion near the surface of the aluminum bus bar 2
  • the first solidified portion 3 of aluminum is formed, and the second solidified portion 5 of the deep alloy is formed in the vicinity of the interface between the aluminum bus bar 2 and the nickel-plated copper terminal 1.
  • the third coagulation shown in FIG. 5B The welding structure is such that the portion 4 or the second solidified portion 5 is separated from each other.
  • the third solidified portion 4 of the alloy having a shallow depth has a short heating time and a low melting temperature. Therefore, when the first laser beam 6c moves away from the melting portion, the melting portion solidifies quickly. For this reason, the melting portion has a short melting time, does not become an intermetallic compound, and becomes a normal alloy (that is, a state in which a large number of lattice defects exist). In order to reduce the strength of the weld.
  • the second solidification part 5 having a slow scanning speed of the second to n-th laser light 6 d has a slow scanning speed and a long heating time as compared to the third solidification part 4 and a high melting temperature. Even if the 2nd to n-th laser light 6 d moves away from the respective melting parts, the time to solidify is sufficiently long, and a large amount of intermetallic compounds having almost no lattice defects are formed.
  • This intermetallic compound is characterized in that the lattice is not easily displaced due to the tensile stress and the stress can not be relieved, so separation between the lattices occurs with a lower tensile force than the third solidified portion 4 and the tensile strength is low. Have.
  • the third solidified portion 4 maintains high strength even when the gap 9 of the aluminum bus bar 2 is hardly present on the nickel-plated copper terminal 1. be able to. Further, when the gap 9 of the aluminum bus bar 2 is generated on the nickel plated copper terminal 1 as shown in FIG. 5C due to the production variation, the third solidified portion 4 having a shallow depth is almost melted with the copper terminal 1 There is almost no tensile strength due to the third solidified portion 4.
  • each second solidified portion 5 has a low tensile strength, but a large tensile force as a whole It is possible to form a welded joint with strength.
  • at least one or more locations of the second solidified portion 5 and the third solidified portion 4 are formed.
  • the second solidified portion 5 has a deep depth from the overlapping position by the irradiation of the second laser beam 6d having a large energy to be irradiated, with respect to the cross section in the direction perpendicular to the advancing direction of welding.
  • the third solidified portion 4 has a shallow depth from the overlapping position by the irradiation of the first laser beam 6c having a small energy to be irradiated, with respect to the cross section in the direction perpendicular to the advancing direction of welding.
  • the deep second solidified portion 5 also be provided at two or more places.
  • the irradiation pattern of the laser beam seen from the upper surface at that time is shown to FIG. 6A. 6B and 6C, the third solidified portion 4 having a shallow depth is located at both ends, but the position of the shallow third solidified portion 4 may be anywhere, and three or more third solidified portions 4 are provided. It does not matter. 6A, 6B and 6C will be described in detail in Example 5.
  • FIG. 7A, 7B, and 7C show an example in which the third solidified portion 4 having a shallow depth and the second solidified portion 5 having a deep depth are alternately arranged.
  • FIG. 7B shows the case where there is no gap 9 and
  • FIG. 7C shows the case where there is a gap 9.
  • the irradiation pattern of the laser beam seen from the upper surface at that time is shown to FIG. 7A.
  • the tensile stress is a welded portion It is most preferable because it is uniformly dispersed throughout, so that resistance to fracture is improved and stabilized without stress concentration. 7A, 7B and 7C will be described in detail in a sixth embodiment.
  • a 1 mm-thick aluminum bus bar 2 is stacked on a 2 mm-thick copper terminal 1 plated with nickel and having a plating thickness of 6 ⁇ m.
  • the gap 9 between the copper terminal 1 and the aluminum bus bar 2 is disposed so as not to open as much as possible by a jig (not shown) pressed downward from above the aluminum bus bar 2.
  • the first laser beam 6c with an output of 1600 W oscillated from the fiber laser is irradiated at a speed of 800 mm / s and a distance of 10 mm along the track 10 for forming the third solidified portion 4 which is shallow from the surface of the aluminum bus bar 2 While scanning.
  • the second laser beam 6d of 1600 W is moved at a speed of 500 mm / s along the track 11 for forming the second solidified portion 5 deep with a lateral displacement of 0.25 mm with respect to the track 10 Scan a distance of 10 mm.
  • the laser beam 6d is scanned a total of six times in the same manner as the second laser beam 6d.
  • the tensile strength peel strength
  • the aluminum bus bar 2 is disposed on the nickel-plated copper terminal 1 so that the gap 9 is opened by 0.1 mm, and welding is performed in the same manner as described above.
  • the tensile strength at this time is 212 N, 210 N, and 200 N in three samples prepared in the same manner, and even when the gap 9 is 0.1 mm, the very high tensile strength exceeding 200 N is exhibited.
  • the laser irradiation pattern is changed to perform the similar welding so that the third solidified portion 4 having a shallow depth is positioned from the rightmost position in FIG. 5B to the fourth position from the right.
  • a tensile strength exceeding 150 N was similarly obtained both in the case where the gap 9 was not present and in the case where the gap 9 was 0.1 mm.
  • the laser irradiation pattern is changed and the same welding is performed so that the position of the third solidified portion 4 with a shallow depth is at the leftmost position.
  • a tensile strength exceeding 150 N was similarly obtained both in the case where the gap 9 was not present and in the case where the gap 9 was 0.1 mm.
  • the welding portion has the welded structure in which the third solidified portion 4 having at least one shallow depth and the second solidified portion 5 having a plurality of deep depths are formed.
  • stable welding could be realized.
  • the conditions such as the laser output, the welding speed, and the scanning interval depend on the material of the metal member to be welded, the surface condition, the plate thickness, or the total heat capacity including the jig, and thus are not limited to the above conditions.
  • a fiber laser is used as the laser oscillator, but the same effect can be obtained by using another laser such as a disk laser, a YAG laser, a CO 2 laser, or a semiconductor laser capable of obtaining high output. .
  • the fourth embodiment is the same as the fourth embodiment except for the arrangement of the trajectory 10 of the first laser beam 6c forming the third solidified portion 4 having a shallow depth and the trajectory 11 of the second laser beam 6d forming the second solidified portion 5 having a deep depth. Do welding in the same way.
  • the aluminum bus bar 2 is disposed on the nickel-plated copper terminal 1 such that there is no gap 9 therebetween.
  • the laser irradiation pattern as shown in FIG. 6A is changed so that the third solidified portion 4 having a shallow depth is formed at two positions, the rightmost position and the leftmost position of the joint, and welding similarly I do.
  • 207N, 228N, and 210N were obtained with three samples prepared in the same manner, and a very high bonding strength exceeding 200N was obtained in each case.
  • the third coagulation part 4 having a shallow depth is changed to a laser irradiation pattern from the rightmost position and the leftmost position in FIG. 6B so as to be the rightmost position and the fourth position from the right.
  • high tensile strength of 200 N or more was obtained both in the case where there is no gap 9 and in the case where the gap 9 is 0.1 mm.
  • the laser irradiation pattern is changed to perform the same welding so that the third solidified portion 4 having a shallow depth is the fourth position from the right and the leftmost position.
  • high tensile strength of 200 N or more was similarly obtained in both cases where there is no gap 9 and in the case where the gap 9 is 0.1 mm.
  • the third coagulation part 4 having a shallow depth is located at the rightmost position and the leftmost position, the rightmost position and the fourth position from the right, and the fourth position from the right and the leftmost. Only three arrangements of the position of were described. However, the same effect can be obtained by arranging at any place.
  • the fourth embodiment is the same as the fourth embodiment except for the arrangement of the trajectory 10 of the first laser beam 6c forming the third solidified portion 4 having a shallow depth and the trajectory 11 of the second laser beam 6d forming the second solidified portion 5 having a deep depth. Welding was performed similarly.
  • the aluminum bus bar 2 is disposed on the nickel-plated copper terminal 1 so that there is no gap 9.
  • the third solidified portion 4 having a shallow depth is set to the rightmost position, and a laser irradiation pattern is formed such that the second solidified portion 5 having a deep depth is formed at the position on the left side.
  • the third solidified portion 4 having a shallow depth is formed at the left position, and the second solidified portion 5 having a deep depth is formed at the left position, similarly to the laser irradiation pattern shown in FIG. 7A.
  • Do welding thus, a welded structure is formed in which the third solidified portion 4 having a shallow depth and the second solidified portion 5 having a deep depth are alternately arranged.
  • the aluminum bus bar 2 is disposed on the nickel-plated copper terminal 1 so that the gap 9 is 0.1 mm, and then the same welding is performed.
  • the tensile strength at this time was measured, 207N, 236N, and 222N were obtained with three samples prepared in the same manner, and a very high bonding strength exceeding 200N was obtained in each case.
  • the welding portion in which the third solidified portion having a shallow depth and the second solidified portion having a deep depth are alternately arranged, the welding can be further stabilized with or without the gap 9. Can be realized.
  • the shallow third solidified portion 4 is disposed at the rightmost position, and then the deep second solidified portion 4 is sequentially formed.
  • the same effect can be obtained even if the deep second coagulated portion 5 is first formed and then the shallow third coagulated portion 4 is sequentially formed.
  • Example 7 The relationship between the ratio between the depth of the third solidified portion 4 having a shallow depth and the depth of the second solidified portion 5 having a deep depth and the bond strength is examined.
  • tensile strength peel strength
  • a nickel-plated copper terminal 1 was fixed with a vise, and the unwelded portion of the aluminum bus bar 2 was pulled upward at a constant speed by a clamp attached to a force gauge fixed to a measurement stand (tensile tester). The indicated value of the force gauge at that time is taken as the tensile strength.
  • the third solidified portion 4 having a shallow depth is set to the rightmost position, and the depth is set to the next position.
  • the third solidified portion 4 having a shallow depth is formed at the next position.
  • the third solidified portion 4 and the second solidified portion 5 are formed alternately.
  • the output of the first laser beam 6c for forming the third solidified portion 4 having a shallow depth is set to 1600 W, and the scanning speed of the laser beam is set to 800 mm / s.
  • the output of the second laser beam 6d for forming the deep second coagulation part 5 is the same 1600 W as the first laser beam 6c, and the scanning speed is 700 mm / s, 600 mm / s, 500 mm / s, 400 mm / s. , 300 mm / s, 200 mm / s, 100 mm / s.
  • the aluminum bus bar 2 was disposed on the nickel-plated copper terminal 1 so that the gap 9 was 0.1 mm, and then the same welding was performed.
  • the depth was taken as the deepest depth about each coagulation
  • the scanning speed is 100 mm / s, and there is no gap, the tensile strength is high and there is no problem.
  • the evaluation was evaluated as x (that is, not possible).
  • the scanning speed of the laser beam 6d for forming the second solidified portion 5 having a deep depth is 700 mm / s, and when there is a gap 9, the depth is as shallow as 0 ⁇ m to 8 ⁇ m and the bonding strength is 0 N And low.
  • the scanning speed is reduced to 600 mm / s, the depth is 10 ⁇ m to 35 ⁇ m in the case of a gap, the depth is 38 ⁇ m to 57 ⁇ m in the case of no gap, and the depth is deeper in both cases.
  • the bonding strength is improved to 205 N and 186 N, respectively.
  • the effect of further improving the bonding strength at a depth (length) of 10 ⁇ m or more of a shallow melted part (corresponding to the third solidified part 4 after solidification) It could be confirmed.
  • the depth of the shallow melted portion (corresponding to the third solidified portion 4 after solidification) is 84 ⁇ m or less because the formation of the intermetallic compound can be suppressed and high bonding strength can be maintained.
  • the seventh embodiment an example of setting of the laser output and the scanning speed is shown.
  • these values vary depending on the plating thickness, the thickness of the terminal, or the thickness of the bus bar, and also depend on the material of the metal member to be welded, the surface condition, the plate thickness, or the total heat capacity including the jig. Therefore, it is not limited to this value.
  • Example 8 The relationship between the depth of the third solidified part 4 having a shallow depth and the distance between the solidified parts of the second solidified part 5 having a deep depth and the joint strength is examined.
  • the welding and bonding strength evaluation methods are the same as in Example 4 except for the distance between the tracks.
  • the distance between the tracks is increased by 0.050 mm, 0.075 mm, 0.100 mm, and 0.025 mm each, and the same welding is performed to 0.300 mm.
  • the distance between the solidified portions is the shortest distance among the respective solidified portions.
  • the closest distance between the solidified portions is less than 10 ⁇ m and the tensile strength is less than 150 N in both of no gap and 0.1 mm of gap 9 It is a low value.
  • the closest distance between the solidified portions is 10 ⁇ m or more, and the tensile strength also exhibits a high value of 150 N or more.
  • the tensile strength is a value less than 150N.
  • the second solidification part 5 and the third solidification part 4 it is better for the second solidification part 5 and the third solidification part 4 to be away from each other up to the first solidification part 3 respectively.
  • the distance between the second solidified portion 5 and the third solidified portion 4 is 10 ⁇ m or more, heat is conducted by heat conduction in parallel with the scanning direction in the unmelted metal portion, and the temperature rise of the melted portion Is preferable because it can suppress the
  • the distance between the second solidified portion 5 and the third solidified portion 4 is preferably 111 ⁇ m or less from the viewpoint of preventing the solidified portion from being separated too much to hold the function as one large welded portion.
  • the optimum values of these values differ depending on the plating thickness, the thickness of the terminal or the thickness of the bus bar, and welding Depend on the total heat capacity including the material, surface condition, plate thickness, or jig of the metal member to be used. Therefore, it is not limited to this value.
  • the technology according to the present embodiment can be applied to welding of aluminum, nickel, iron, copper, stainless steel, or an alloy thereof.
  • applicable stainless steels include austenitic, ferritic, martensitic, austenitic and ferritic (two-phase systems).
  • the welding structure and welding method of metal members according to the present disclosure it is possible to weld dissimilar metals of aluminum and nickel-plated copper with high quality and low cost. Therefore, a battery system can be provided at low cost. Furthermore, the welded structure of the metal member according to the present disclosure can be applied to a vehicle-mounted battery or a stationary storage system that requires high output.

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Abstract

金属部材の溶接構造は、金属部材を含む第１部材と、金属部材を含む第２部材と、第１凝固部と、第２凝固部と、第３凝固部と、を有する。第１凝固部は、第１部材の第１面から第２面に亘って存在する。第２凝固部は、第１端が第２部材内に存在し、第２端が第１凝固部と接続している。第３凝固部は、第１端が第２部材内に存在し、第２端が第１凝固部と接続している。第３凝固部は、第２凝固部より短い。第２凝固部および第３凝固部は、第２部材内において、互いに離間している。

Description

金属部材の溶接構造および溶接方法
　本開示は、第１部材を第２部材の上に重ね合わせて溶接する金属部材の溶接構造および溶接方法に関する。
　バッテリシステムは、複数の電池セルを金属板のバスバーで接続している。バスバーは、バッテリシステムを構成する電池セルの電極端子にレーザ溶接して接続される。この接続構造は、電池セルの電極端子の平らな部分の上にバスバーを配置させ、バスバーの表面側からレーザ光を照射して、電極端子とバスバーとの両方を溶融して接続している。
　電池には正極と負極があり、通常、正極側にはアルミニウムの端子が使用され、負極側にはニッケルめっきされた銅端子が使用されている。バスバーは、隣接する電池セルを直列又は並列に接続するので、１つのバスバーには、少なくとも２つの電池セルの電極端子が接続される。
　バスバーに、クラッド材と呼ばれるアルミニウムと銅との結合部材を用いた場合、正極側のアルミニウム端子はクラッド材のアルミニウム側と溶接し、負極側の銅端子はクラッド材の銅側と溶接すれば良いので、それぞれ同種金属同士の溶接であり、特に技術的に困難な点はない。
　しかしながら、このクラッド材は、アルミニウムと銅との薄い板を接合部が重なるようにそれぞれ重ね合わせて、熱を加えながら圧力をかけて圧着するため、工程にかかる費用が高くまた直材費も高価なため、低コスト化ができない。
　そこで、バスバーに安価なアルミニウムを用いることにより、安価で軽いバッテリシステムを生産することが可能となる。しかし、アルミニウムバスバーを用いる場合、正極側はアルミニウムバスバーとアルミニウム端子の同種材溶接で問題無いが、負極側はアルミニウムバスバーとニッケルめっきの銅端子との異種材溶接となり、安定して高品質な溶接を実現することが非常に困難となる。
　異種材溶接は、異なる金属材料を共に溶融し、混ざり合った後に凝固させることにより溶接を行っている。アルミニウムと銅との異種材溶接については、その合金が十分に加熱されて、ある温度以上で一定の時間溶融していると、アルミニウムと銅との組成が一定比率の金属間化合物が形成される。この金属間化合物は、格子欠陥が少なく非常に硬い層であるが、応力を加えると脆く千切れてしまう。このため、単に溶融体積を増やせば高い接合強度が得られる訳ではなく、高い接合強度を安定して得ることが困難である。特に、バッテリシステムの製造において、アルミニウムバスバーとニッケルめっきの銅端子とを全てにおいて完全に隙間無く配置することは難しく、隙間がある程度あっても、あるいは隙間が無くても、常に、高い接合強度が得られる高品質な溶接を安定的に実現することは非常に困難である。
　異種材溶接において、その強度対策の構造としては、高硬度層と低硬度層とを溶接の進行方向に交互に繰り返して積層してなる溶接構造が発明されている（特許文献１参照）。
　特許文献１の方法を、図１０Ａ及び図１０Ｂの断面図に示す。図１０Ｂは、図１０ＡのＡ－Ａ線の断面図である。フェライト系ステンレス鋼または低炭素鋼の第１部材２１と、マルテンサイト系ステンレス鋼または高炭素鋼の第２部材２２と、を重ね合せ、第１部材２１の表面にレーザ光を照射する。
　斜線の領域で示している溶融凝固部は、図１０Ｂに示すように、レーザ光の照射方向と直角方向の断面では、第１部材２１の表面側から内部に向けて徐々に幅が狭くなる逆三角形の断面構造を有している。
　また、溶融凝固部は、その表面側に低硬度層２３を、内部側には高硬度層２４を有している。かつ、高硬度層２４は、第１層２５と、それよりも硬度が低い第２層２６と、を溶接進行方向に交互に繰返し積層してなる。
　この溶接構造の作製方法として、第１部材２１の表面にレーザ光をパルス的に照射する。まず、第１パルスのレーザ光により第１部材２１及び第２部材２２を溶融させてなる第１溶融部を形成する。
　次いで、第１溶融部の凝固の成長がレーザ光軸の移動距離の１／２に達した時点において、位置を少しずらして、第２パルスのレーザ光の照射を開始する。これにより、第１溶融部と一部重なるように第２溶融部が形成される。この後、順次、同様に、第３以降のパルスのレーザ光を所定のインターバルでオン・オフしながら照射することにより、溶接構造を形成する。
　この溶接構造の特徴として、前述のように溶接の進行方向と直角方向の断面（図１０Ｂ）は逆三角形の構造となっており、進行方向の断面（図１０Ａ）は進行方向に第１層２５と第２層２６とが繰返し積層している。第１層２５と第２層２６の溶融深さは、ほぼ同じである。
特開平１１－２３９８８８号公報
　本開示の金属部材の溶接構造は、第１部材と、第２部材と、第１凝固部と、第２凝固部と、第３凝固部と、を有する。
　第１部材は、第１面と、第１面の反対側の第２面とを有し、金属部材を含む。
　第２部材は、第１部材の第２面に積層され、金属部材を含む。
　第１凝固部は、第１部材の第１面から第２面に亘って存在する。
　第２凝固部は、第１端が第２部材内に存在し、第２端が第１凝固部と接続している。
　第３凝固部は、第１端が第２部材内に存在し、第２端が第１凝固部と接続している。
　第３凝固部は、第２凝固部より短い。
　第２凝固部および第３凝固部は、第２部材内において、互いに離間している。
　また、本開示の金属部材の溶接方法は、金属部材を含む第１部材と、金属部材を含む第２部材との溶接方法である。
　第１部材は、第１面と、第１面の反対側の第２面とを有する。
　第２部材は、第１部材の第２面に積層される。
　金属部材の溶接方法は、
　第１レーザ光を第１軌道に沿って走査する第１走査と、
　第１レーザ光より高出力又は低速度で第２レーザ光を第１軌道と異なる第２軌道に沿って走査する第２走査と、
を有する。
　第１走査と第２走査とを、少なくともそれぞれ１回ずつ交互に行う。
　第１走査と第２走査とにより、第１部材の第１面から第２面に亘って第１部材の金属を溶融したのち凝固させて第１凝固部を形成する。
　第１走査により、第１凝固部を形成するとき、第２部材の金属を溶融したのち凝固させて、第１端が第２部材内に存在し、第２端が第１凝固部と接続される第２凝固部を形成する。
　第２走査により、第１凝固部を形成するとき、第２部材の金属を溶融したのち凝固させて、第１端が第２部材内に存在し、第２端が第１凝固部と接続される第３凝固部を形成する。
　第１走査に続いで第２走査を行うとき、第１走査による第２部材の溶融部が互いに分離可能な距離まで移動した第２軌道で第２レーザ光による第２走査を行う。
図１Ａは、実施の形態１における実施例１のレーザ照射パターンを示す上面図である。 図１Ｂは、実施例１の隙間が無い場合の溶接構造を示す走査方向と直角方向の断面図である。 図２は、実施例１の隙間がある場合の溶接構造を示す走査方向と直角方向の断面図である。 図３Ａは、実施の形態１における実施例２の隙間が無い場合の溶接構造を示す走査方向と直角方向の断面図である。 図３Ｂは、実施例２の隙間がある場合の溶接構造を示す走査方向と直角方向の断面図である。 図４Ａは、実施の形態１における実施例３の隙間が無い場合の溶接構造を示す走査方向と直角方向の断面図である。 図４Ｂは、実施例３の隙間がある場合の溶接構造を示す走査方向と直角方向の断面図である。 図５Ａは、実施の形態２における実施例４のレーザ照射パターンを示す上面図である。 図５Ｂは、実施例４の隙間が無い場合の溶接構造を示す走査方向と直角方向の断面図である。 図５Ｃは、実施例４の隙間がある場合の溶接構造を示す走査方向と直角方向の断面図である。 図６Ａは、実施の形態２における実施例５のレーザ照射パターンを示す上面図である。 図６Ｂは、実施例５の隙間が無い場合の溶接構造を示す走査方向と直角方向の断面図である。 図６Ｃは、実施例５の隙間がある場合の溶接構造を示す走査方向と直角方向の断面図である。 図７Ａは、実施の形態２における実施例６，７，８のレーザ照射パターンを示す上面図である。 図７Ｂは、実施例６，７，８の隙間が無い場合の溶接構造を示す走査方向と直角方向の断面図である。 図７Ｃは、実施例６，７，８の隙間がある場合の溶接構造を示す走査方向と直角方向の断面図である。 図８Ａは、比較例１の隙間が無い場合の溶接構造を示す走査方向と直角方向の断面図である。 図８Ｂは、比較例１の隙間がある場合の溶接構造を示す走査方向と直角方向の断面図である。 図９Ａは、比較例２の隙間が無い場合の溶接構造を示す走査方向と直角方向の断面図である。 図９Ｂは、比較例２の隙間がある場合の溶接構造を示す走査方向と直角方向の断面図である。 図１０Ａは、従来の溶接構造を示す走査方向の断面図である。 図１０Ｂは、従来の溶接構造を示す走査方向と直角方向の図１０ＡのＡ－Ａ線の断面図である。
　しかしながら、特許文献１に示される従来技術の溶接構造は、第１層２５と第２層２６との溶接深度が同じであるため、工程のばらつきで発生する隙間に対して、弱い。隙間がほとんど無い場合には、一方の層が他方の層に深く溶け込んで溶融体積が増えるため、金属間化合物が多く形成されて接合強度が弱くなる。接合強度を高くするには、溶接深度を浅くして金属間化合物の生成を抑制する必要がある。しかし、溶接深度を浅くすると、隙間が発生した場合に、更に溶接深度が浅くなり、溶接強度が低下する。以下、本実施の形態について、図面を参照しながら説明する。説明の簡略化のため、実質的に同一の機能を有する構成要素を同一の参照符号で示す。
　実施の形態１～２とそれぞれに対応する実施例の関係をまとめたものを、表１に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　以下に、各実施の形態について説明する。
　（実施の形態１）
　本実施の形態１において、第１部材の一例がアルミニウムを含む金属部材であり、第２部材の一例が銅を含む金属部材である。より具体的には、電池セルを接続するバスバーを第１部材の一例とし、セルの端子を第２部材の一例とする。第１部材と第２部材とは、合金を形成する金属同士であればよい。
　図１は、本実施の形態１における、セルのニッケルめっきの銅端子とアルミニウムバスバーとの溶接構造又は溶接構造体を説明する図である。図１Ａは、アルミニウムバスバー側から溶接構造体を見た上面図である。図１Ｂは、図１ＡのＡ－Ａ’の断面図である。
　第２部材の一例であるニッケルめっきの銅端子１の上に、第１部材の一例であるアルミニウムバスバー２の接続部を重ね合せて配置する。この時、図１Ｂに図示していないが、アルミニウムバスバー２の、レーザを照射しない表面部分を、図１Ｂの上方より下方に向って押し当てる治具により、アルミニウムバスバー２とニッケルめっきの銅端子１との隙間がなるべく小さくなるようにする。
　次に、第１走査として、任意の出力に設定された第１レーザ光６ａを照射しながら、図１Ａに示す直線の軌道７に沿って、図１Ａの上方から下の方向へ、すなわち、図１Ｂの奥の方から手前側へ任意の速度で走査する。これにより、図１Ｂの右端のアルミニウムバスバー２の第１レーザ光６ａが照射された近傍が溶融する。
　その後、第１レーザ光６ａがアルミニウムバスバー２から遠ざかることにより、第１レーザ光６ａで溶融していたアルミニウムが凝固し、アルミニウムバスバー２の表面からニッケルめっきの銅端子１の界面に近い部分のアルミニウムバスバー２は、第１凝固部の一例である第１凝固部３となる。一方、アルミニウムバスバー２とニッケルめっきの銅端子１との界面付近からニッケルめっきの銅端子１の界面近傍が溶融した部分は、アルミニウムと、ニッケルと銅とが溶融した状態で混ざり合い、第１レーザ光６ａがアルミニウムバスバー２から遠ざかることにより、深度（すなわち、長さ）が浅い合金の第３凝固部４となる。ここで、浅いとは、金属間化合物生成の影響を抑えるため、一例として５ｍｍ程度浅い場合を意味する。
　次に、第２走査として、直線の軌道７と平行でかつ軌道７の隣の図１Ａに示す直線の軌道８に沿って、軌道７の第１レーザ光６ａよりも高出力である第２レーザ光６ｂを、第１レーザ光６ａと同様に、図１Ａの上方から下の方向へ、すなわち図１Ｂの奥の方から手前側へ走査する。なお、第２レーザ光６ｂの出力は、少なくとも第１レーザ光６ａの１０５％以上とする。
　その後、第２レーザ光６ｂがアルミニウムバスバー２から遠ざかることにより、第２レーザ光６ｂで溶融したアルミニウムが凝固し、アルミニウムバスバー２の表面からニッケルめっきの銅端子１の界面に近い部分のアルミニウムバスバー２は、アルミニウムの第１凝固部３となる。一方、アルミニウムバスバー２とニッケルめっきの銅端子１との界面付近からニッケルめっきの銅端子１の界面近傍が溶融した部分は、アルミニウムと、めっきである僅かなニッケルと銅とが溶融した状態で、第１レーザ光６ａの出力よりも第２レーザ光６ｂの出力が高い分、より深くまで混ざり合い、第２レーザ光６ｂがアルミニウムバスバー２から遠ざかることにより、深度が深い合金の第２凝固部５となる。
　このとき、第１レーザ光６ａの軌道７と、第２レーザ光６ｂの軌道８との間隔は、アルミニウムバスバー２の第１凝固部３では互いにくっついて一塊となり、かつ、ニッケルめっき銅端子１の内部の第３凝固部４と第２凝固部５とでは互いに離れて位置するよう、調整されている。ここで、例えば、第１レーザ光６ａの出力は１６００Ｗ、第２レーザ光６ｂの出力は２０００Ｗ、第３凝固部４と第２凝固部５との間隔は０．２５ｍｍ、アルミニウムバスバーの厚さ１ｍｍである。第１レーザ光６ａが軌道７を走査した後、第１レーザ光６ａで溶融された溶融部は速やかに冷却されて第３凝固部４となるが、次の第２レーザ光６ｂが軌道８を走査するときには、第３凝固部４では、まだ高い温度を保っている。従って、第２レーザ光６ｂによって溶融される溶融金属部は、第３凝固部４からの熱伝導により、第２レーザ光６ｂを１回のみ走査したときの溶融温度よりも高くなる。しかしながら、第２レーザ光６ｂによって溶融される溶融金属部の温度は、第３凝固部４から距離が離れており、且つ第３凝固部４と溶融金属部との間に未溶融の銅が存在するため、この部分でのレーザ走査方向と平行な方向への熱伝導により、溶融金属部への熱伝導量が減衰し、温度上昇がかなり抑制される。
　続けて、第３走査として、図１Ｂにおいて、第２レーザ光６ｂと同様に、既に走査した軌道８に隣接する軌道８沿いに第３レーザ光６ｂを照射しながら走査する。これにより、アルミニウムバスバー２の表面に近い部分には、アルミニウムの第１凝固部３を形成し、アルミニウムバスバー２とニッケルめっきの銅端子１との界面近傍には、深度が深い合金の第２凝固部５を形成する。
　その後、第４以降の走査として、順次、レーザ光をずらして同様に第４～第ｎ（ｎは５以上の整数、）のレーザ光６ｂで軌道８と平行な軌道８を走査することにより、図１Ｂに示す第３凝固部４あるいは第２凝固部５が互いに離れている溶接構造となる。ここで、第１レーザ光６ａによる第１走査に続いで第２レーザ光６ｂによる第２走査を行うとき、第１走査によるニッケルめっきの銅端子１の溶融部が互いに分離可能な距離まで移動した第２軌道８で、第２レーザ光６ｂによる第２走査を行う。同様に、第２レーザ光６ｂによる第２走査に続いで第３レーザ光６ｂによる第３走査を行うとき、第２走査によるニッケルめっきの銅端子１の溶融部が互いに分離可能な距離まで移動した第３軌道８で、第３レーザ光６ｂによる第３走査を行う。以後、同様である。
　図１Ｂにおいて、深度が浅い合金の第３凝固部４は、第１レーザ光６ａの出力が第２レーザ光６ｂの出力よりも低いため、溶融時の温度が低い。そのため、第１レーザ光６ａが移動して溶融部から離れると、その溶融部は速やかに凝固する。このため、その溶融部は、溶融時間が短く、金属間化合物が生成され難く、通常の合金（すなわち、格子欠陥が多く存在する固溶体）が主の成分となり、引張り応力に対して格子のズレが簡単に起こり、応力を緩和するため、強度の高い溶接となる。
　一方、第２～第ｎレーザ光６ｂの出力が高い第２凝固部５は、第３凝固部４と比較して出力が高いため、溶融時の温度が高い。このため、第２～第ｎレーザ光６ｂが移動してそれぞれの溶融部から離れてから凝固するまでに、時間が十分に長く、格子欠陥の殆ど無い金属間化合物が多く形成される。すなわち、第２凝固部５には、第３凝固部４と比べて、より多くの金属間化合物が存在する。これに対して、隣接する第２凝固部５が互いに離間するように形成することで、溶融部から未溶融部を介して熱を開放させることができるため、凝固部を密着させる場合に比べて金属間化合物の発生を抑制できる。上記の構成にすれば、図１Ｂにおけるニッケルめっき銅端子１内の第３凝固部４、あるいは第２凝固部５が互いに離れて間が空いて、接合部が形成されている。このため、第３凝固部４と第２凝固部５とのそれぞれが第１レーザ光６ａ，第２レーザ光６ｂによって溶融したのち凝固する際、直前の軌道７，８の蓄熱の影響を受け難く、温度上昇を抑えることができる。このため、各凝固部で金属間化合物が多く生成されることを抑制でき、接合強度の高い異種材溶接が可能となる。なお、第２凝固部５の断面を占める金属間化合物の面積割合は、０％より多く１０％以下であることが望ましい。
　なお、複数の第２凝固部５および複数の第３凝固部４は、同一の第１凝固部３に接続されている。
　実施の形態１の構成によれば、図１Ｂのように、ニッケルめっきの銅端子１の上にアルミニウムバスバー２の隙間９が殆ど無い場合でも、第３凝固部４によって高い強度を維持することができる。また、生産のばらつきにより図２のようにニッケルめっきの銅端子１の上にアルミニウムバスバー２の隙間９が発生した場合には、深度が浅い第３凝固部４は殆ど銅端子１と溶融しておらず、第３凝固部４による引張り強度は殆ど無い。しかしながら、この場合は、深度の深い複数個の第２凝固部５が広い面積で銅端子１と溶融しており、一つ一つの第２凝固部５は引張り強度が低いが、全体として大きな引張り強度を持つ溶接構造の接合部が形成できる。このように、本開示の溶接構造は、溶接の進行方向と直角方向の断面に対して、深い第２凝固部５と、第３凝固部４とをそれぞれ少なくとも１箇所以上有している。第２凝固部５は、照射するエネルギが大きな第２レーザ光６ｂの照射により、重ね合わせ位置からの深度が深い。第３凝固部４は、照射するエネルギが小さな第１レーザ光６ａの照射により、重ね合わせ位置からの深度が浅い。これより、生産のばらつきによりニッケルめっきの銅端子１の上にアルミニウムバスバー２の隙間９が殆ど無い場合でも、あるいは大きな隙間９が発生した場合でも、接合強度が高い安定した溶接を安価な押さえ治具を用いて作製できる。
　深度の浅い第３凝固部４が１箇所でもあれば、上記のように隙間９が殆ど無い場合において、接合強度を維持する効果を持つ。しかし、深度の浅い第３凝固部４は、２箇所以上ある方が、応力が一箇所に集中せず分散されるため、好ましい。その場合、隙間９がある場合と同じ理由で、深度の深い第２凝固部５も、２箇所以上ある方が好ましい。その一例として、深度の深い第２凝固部５が中央に５箇所あり、且つ、深度の浅い第３凝固部４が両端に２箇所ある場合を図３Ａ、図３Ｂに示す。図３Ａは隙間９が無い場合、図３Ｂは隙間９がある場合を示している。なお、図３Ａ及び図３Ｂでは、両端に深度の浅い第３凝固部４があるが、第３凝固部４の位置はこれに限らず、また第３凝固部４が３箇所以上であっても構わない。
　第３凝固部４と第２凝固部５とが交互に配置されている場合を図４Ａ、図４Ｂに示す。図４Ａは隙間９が無い場合を示し、図４Ｂは隙間９がある場合を示している。レーザ光６ａ，６ｂの走査方向と交差する方向（例えば直交する方向）沿いに、深度の浅い第３凝固部４と深度の深い第２凝固部５とが交互に配置されている。そして、第３凝固部４と第２凝固部５の数が同じか、差が±１個である場合では、引張りの応力が溶接部全体に均等に分散されるため、応力集中せずに、破壊に対する耐性が向上して安定するため、好ましい。
　（実施例１）
　実施の形態１おいて、以下の具体的な実施例について説明する。図１Ｂにおいて、めっき厚６μｍニッケルめっきを施した厚み２ｍｍの銅端子１の上に、厚み１ｍｍのアルミニウムバスバー２を重ねる。そして、アルミニウムバスバー２の上方から下方に向けて押し当てる治具（図示せず）により、銅端子１とアルミニウムバスバー２との間の隙間９がなるべく開かないように配置する。アルミニウムバスバー２の表面から深度が浅い第３凝固部４を形成するための軌道７に沿って、ファイバーレーザから発振した出力１６００Ｗの第１レーザ光６ａを、８００ｍｍ／ｓの速度で１０ｍｍの距離を照射しながら走査する。
　次に、軌道７に対して０．２５ｍｍだけ横にずらして、深度が深い第２凝固部５を形成するための軌道８に沿って、２０００Ｗの第２レーザ光６ｂを、第１レーザ光６ａと同様に８００ｍｍ／ｓの速度で１０ｍｍの距離を走査する。
　その後、順次、０．２５ｍｍずつずらしながら、第２レーザ光６ｂと同様に、レーザ光６ｂを計６回走査する。このときの図１Ｂの上方への引張り強度（剥離強度）を測定したところ、同様に作製した３つのサンプルで、２０２Ｎ、１５７Ｎ、１６８Ｎであり、何れも１５０Ｎを越える高い引張り強度を示した。
　次に、図２に示すように、ニッケルめっきの銅端子１の上にアルミニウムバスバー２を隙間９が０．１ｍｍ開くように配置し、上記と同様に溶接を行う。このときの引張り強度は、同様に作製した３つのサンプルで、１９８Ｎ、２０７Ｎ、２３２Ｎであり、隙間９が０．１ｍｍの場合でも、１５０Ｎを越える高い引張り強度を示した。
　また、深度が浅い第３凝固部４を、図１Ｂの最も右側の位置から、右側から４番目の位置になるように、レーザ照射パターンを変更して、同様の溶接を行った。その結果、隙間９が無い場合と隙間９が０．１ｍｍの場合との両方において、同様に１５０Ｎを越える引張り強度が得られた。
　更に、深度が浅い第３凝固部４の位置が最も左側の位置になるように、レーザ照射パターンを変更して同様な溶接を行った。その結果、隙間９が無い場合と隙間９が０．１ｍｍの場合との両方において、同様に１５０Ｎを越える引張り強度が得られた。
　このように、接合部を、少なくとも１箇所の深度が浅い第３凝固部４と、複数の深度が深い第２凝固部５とを形成する溶接構造とすることにより、隙間９があっても無くても、安定した溶接が実現できる。
　なお、本実施例１では、めっき厚、端子の厚み、及びバスバーの厚みの一例を示した。しかし、本開示の内容は、この値に限らない。また、レーザ出力、溶接速度、又は走査間隔等の条件は、溶接する金属部材の材料、表面状態、板厚、又は治具を含めた総熱容量に依存するため、上記の条件に限らない。
　また、本実施例１では、深度の浅い第３凝固部４を、最も右側の位置、右側から４番目の位置、及び最も左側の位置の３箇所についてのみ説明した。しかし、何れの箇所に配置しても同様の効果が得られる。
　本実施例１では、レーザ発振器としてファイバーレーザを用いたが、高出力が得られるディスクレーザ、ＹＡＧレーザ、ＣＯ２レーザ、又は半導体レーザ等の他のレーザを用いても、同様の効果が得られる。
　本実施例１では、ニッケルめっき銅端子とアルミニウムバスバーとの事例について記載した。しかし、合金を形成する金属同士の組合せであれば、その他の金属の組合せでも同様の効果が得られる。
　（実施例２）
　深度が浅い第３凝固部４を形成する第１レーザ光６ａの軌道７と、深度が深い第２凝固部５を形成する第２レーザ光６ｂの軌道８との配置以外は、実施例１と同様に溶接を行った。
　図３Ａに示すように、ニッケルめっきの銅端子１の上にアルミニウムバスバー２を隙間９が無いように配置する。その後、深度が浅い第３凝固部４が、接合部の最も右側の位置と、最も左側の位置との２箇所に形成されるようなレーザ照射パターンに変更し、同様に溶接を行る。このときの引張り強度（言い換えれば接合強度）を測定したところ、同様に作製した３つのサンプルで、１７０Ｎ、１９６Ｎ、１７３Ｎとなり、何れも１５０Ｎを越える高い接合強度が得られた。
　次に、図３Ｂに示すように、ニッケルめっきの銅端子１の上にアルミニウムバスバー２を隙間９が０．１ｍｍとなるように配置した後、同様の溶接を行う。このときの引張り強度を測定したところ、同様に作製した３つのサンプルで、２２１Ｎ、１９０Ｎ、１９９Ｎとなり、何れも１５０Ｎを越える高い接合強度が得られた。
　次に、深度が浅い第３凝固部４を、図３Ａの最も右側の位置と最も左側の位置とから、最も右側の位置と右側から４番目の位置とになるようにレーザ照射パターンを変更して、同様の溶接を行った。その結果、隙間９が無い場合と隙間９が０．１ｍｍの場合との両方において、１５０から２３０Ｎの間の高い引張り強度が得られた。
　更に、深度が浅い第３凝固部４を、右側から４番目の位置と最も左側の位置とになるようにレーザ照射パターンを変更して同様の溶接を行った。その結果、隙間９が無い場合と隙間９が０．１ｍｍの場合との両方において、同様に１５０から２３０Ｎの間の高い引張り強度が得られた。
　このように、接合部を、２箇所の深度が浅い第３凝固部４と、それ以外の複数個所の深度が深い第２凝固部５とする溶接構造とすることにより、隙間９があっても無くても、より安定した溶接が実現できる。
　なお、本実施例２では、深度の浅い第３凝固部４を、最も右側の位置と最も左側の位置、最も右側の位置と右側から４番目の位置、及び右側から４番目の位置と最も左側の位置の３つの配置についてのみ説明した。しかし、第３凝固部４を、任意の箇所に配置しても同様の効果が得られる。
　（実施例３）
　深度が浅い第３凝固部４を形成する第１レーザ光６ａの軌道７と、深度が深い第２凝固部５を形成する第２レーザ光６ｂの軌道８との配置以外は、実施例１と同様に溶接を行う。
　図４Ａに示すように、ニッケルめっきの銅端子１の上にアルミニウムバスバー２を隙間９が無いように配置する。その後、レーザ光６ａ，６ｂの走査方向と交差する方向（例えば直交する方向）沿いに、深度が浅い第３凝固部４が最も右側の位置に形成され、その左側の位置に深度が深い第２凝固部５が形成されるようにする。更に、その左側の位置に深度が浅い第３凝固部４が形成され、その左側の位置に深度が深い第２凝固部５が形成されるようにする。このように、深度が浅い第３凝固部４と、深度が深い第２凝固部５とが交互に配置される溶接構造とするレーザ照射パターンで、同様に溶接を行った。このときの引張り強度を測定したところ、同様に作製した３つのサンプルで、２１１Ｎ、２０１Ｎ、２３３Ｎとなり、何れも１５０Ｎを越える高い接合強度が得られた。
　次に、図４Ｂに示すように、ニッケルめっきの銅端子１の上にアルミニウムバスバー２を隙間９が０．１ｍｍとなるように配置する。その後、同様の溶接を行う。このときの引張り強度を測定したところ、同様に作製した３つのサンプルで、１９８Ｎ、２２６Ｎ、２０１Ｎとなり、何れも１５０Ｎを越える高い接合強度が得られた。
　このように、接合部を、深度が浅い第３凝固部４と深度が深い第２凝固部５とを交互に配置する溶接構造とすることにより、隙間９があっても無くても、更に安定した溶接が実現できる。
　なお、本実施例３では、深度の浅い第３凝固部４を最も右側の位置に配置し、次いで深度の深い第２凝固部５を順次形成した。しかし、深度の深い第２凝固部５を先に形成し、その後、深度の浅い第３凝固部４を順次形成しても、同様の効果が得られる。
　（比較例１）
　深度の深い第２凝固部５は形成せずに、深度が浅い第３凝固部４のみを形成する以外は、実施例１と同様に溶接を行う。
　図８Ａに示すように、ニッケルめっきの銅端子１の上にアルミニウムバスバー２を隙間９が無いように配置する。その後、深度が浅い第３凝固部４のみを形成するようにレーザ照射パターンを変更し、同様に溶接を行う。このときの引張り強度を測定したところ、同様に作製した３つのサンプルで、２２４Ｎ、２１５Ｎ、２３１Ｎとなり、何れも２００Ｎを越える非常に高い接合強度が得られた。
　次に、図８Ｂに示すように、ニッケルめっきの銅端子１の上にアルミニウムバスバー２を隙間９が０．１ｍｍとなるように配置した後、同様の溶接を行う。このときの引張り強度を測定したところ、同様に作製した３つのサンプルで、２６Ｎ、５２Ｎ、９Ｎとなり、何れも１００Ｎ未満の低い接合強度であった。
　深度が浅い第３凝固部４のみの溶接構造では、隙間９が無いときは、金属間化合物の生成が抑制されて応力に強い通常の合金層となるため、引張り応力を緩和することができて高い接合強度を得ることができる。一方、隙間９がある場合は、ニッケルめっきの銅端子１と合金を生成する溶融量が極端に少なくなり、接合強度が著しく低下してしまう。このように、隙間９を無くすことができれば高い接合強度が得られるが、実際の生産において安定して確実に隙間９を無くすことは困難なため、安定した生産を行うことができない。
　（比較例２）
　深度が浅い第３凝固部４を形成せずに、深度が深い第２凝固部５のみを形成する以外は、実施例１と同様に溶接を行う。
　図９Ａに示すように、ニッケルめっきの銅端子１の上にアルミニウムバスバー２を隙間９が無いように配置する。その後、深度が深い第２凝固部５のみを形成するようにレーザ照射パターンを変更し、同様に溶接を行う。このときの引張り強度を測定したところ、同様に作製した３つのサンプルで、１０３Ｎ、１４９Ｎ、１４４Ｎとなり、何れも１５０Ｎ未満の接合強度となった。
　次に、図９Ｂに示すように、ニッケルめっきの銅端子１の上にアルミニウムバスバー２を隙間９が０．１ｍｍとなるように配置する。その後、同様の溶接を行う。このときの引張り強度を測定したところ、同様に作製した３つのサンプルで、１８８Ｎ、２０４Ｎ、２１２Ｎとなり、何れも１５０Ｎ以上の高い接合強度が得られた。
　深度が深い第２凝固部５のみの溶接構造では、隙間９が無いときは金属間化合物が大量に生成されて引張り応力を緩和することができない。そのため、比較例１の隙間９が無い状態と比較して、接合強度が低くなる。一方、隙間９がある場合においては、ニッケルめっきの銅端子１内に金属間化合物が大量に形成されるのが緩和される。そのため、隙間９が無い場合より、高い接合強度となる。このように、照射するレーザ光の出力を向上させれば、隙間９が無い場合も隙間９がある場合も、ある一定程度の接合強度は安定して得られる。しかし、狭い接合面積で高い接合強度を安定して得られることはできず、高い接合強度が必要なバスバー溶接においては、溶接面積を大きくする必要があり、低コストでの生産が困難となる。
　以上のことから、実施例１、実施例２、および実施例３の溶接では、隙間９がある場合も隙間９が無い場合も、比較例と比べて、安定した溶接が可能であり、歩留りが高く低コストである溶接を実現できる。
　（実施の形態２）
　図５Ａ、５Ｂ、５Ｃは、本実施の形態２における、セルのニッケルめっきの銅端子とアルミニウムバスバーとの溶接パターンを説明する図である。
　図５Ｂに示すように、ニッケルめっきの銅端子１の上にアルミニウムバスバー２の接続部を重合せて配置する。このとき、図示していないが、アルミニウムバスバー２のレーザを照射しない表面部分を、図５Ｂの上方より下方に向って押し当てる治具により、アルミニウムバスバー２とニッケルめっきの銅端子１との隙間９をなるべく小さくなるようにする。
　次に、任意の出力に設定された第１レーザ光６ｃを照射しながら、図５Ａに示す直線の軌道１０に沿って図５Ａの上方から下の方向へ、すなわち図５Ｂの奥の方から手前側へ任意の速度で走査する。これにより、アルミニウムバスバー２の第１レーザ光６ｃが照射された近傍が溶融する。
　その後、第１レーザ光６ｃがアルミニウムバスバー２から遠ざかることにより、第１レーザ光６ｃで溶融していたアルミニウムが凝固し、アルミニウムバスバー２の表面からニッケルめっきの銅端子１の界面に近い部分のアルミニウムバスバー２は、アルミニウムの第１凝固部３となる。一方、アルミニウムバスバー２とニッケルめっきの銅端子１との界面付近からニッケルめっきの銅端子１の界面近傍が溶融した部分は、アルミニウムと、めっきである僅かなニッケルと、銅とが溶融した状態で混ざり合い。そして、第１レーザ光６ｃがアルミニウムバスバー２から遠ざかることにより、深度が浅い合金の第３凝固部４が形成される。
　次に、直線の軌道１０と平行で、かつ、軌道１０の隣の図５Ａに示す直線の軌道１１に沿って、第１レーザ光６ｃと同じ出力である第２レーザ光６ｄを、図５Ａの上方から下の方向へ、すなわち図５Ｂの奥の方から手前側へ走査する。ここで、第２レーザ光６ｄは、第１レーザ光６ｃと比較して少なくとも２５％、好ましくは５０％遅い速度で走査する。
　その後、第２レーザ光６ｄがアルミニウムバスバー２から遠ざかることにより、第２レーザ光６ｄで溶融したアルミニウムが凝固し、アルミニウムバスバー２の表面からニッケルめっきの銅端子１の界面に近い部分のアルミニウムバスバー２は、アルミニウムの第１凝固部３となる。一方、アルミニウムバスバー２とニッケルめっきの銅端子１との界面付近からニッケルめっきの銅端子１の界面近傍が溶融した部分は、アルミニウムと、めっきである僅かなニッケルと、銅とが溶融した状態で、第１レーザ光６ｃの走査速度よりも第２レーザ光６ｄの走査速度が遅い分、溶融時間が長くなる。そのため、より深くまで混ざり合い、第２レーザ光６ｄがアルミニウムバスバー２から遠ざかることにより、深度が深い合金の第２凝固部５となる。
　このとき、第１レーザ光６ｃの軌道１０と、第２レーザ光６ｄの軌道１１との間隔は、アルミニウムバスバー２の第１凝固部３は互いにくっついて一塊となり、かつ、ニッケルめっき銅端子１の内部の第３凝固部４と第２凝固部５とは互いに離れて位置している。ここで、例えば、第１レーザ光６ｃ及び第２レーザ光６ｄの出力は１６００Ｗである。第１レーザ光６ｃの走査速度は８００ｍｍ／ｓｅｃ、第２レーザ光６ｄの走査速度は５００ｍｍ／ｓｅｃである。第１レーザ光６ｃと第２レーザ光６ｄの間隔は０．２５ｍｍである。アルミニウムバスバー２の厚さは、１ｍｍである。第１レーザ光６ｃが軌道１０を走査した後、第１レーザ光６ｃで溶融された溶融部は速やかに冷却されて第３凝固部４となる。しかし、次の第２レーザ光６ｄが軌道１１を走査するときには、第３凝固部４では、まだ高い温度を保っている。従って、第２レーザ光６ｄによって溶融される溶融金属部は、第３凝固部４からの熱伝導により、第２レーザ光６ｄを１回のみ走査したときの溶融温度よりも高くなる。しかしながら、第２レーザ光６ｄによって溶融される溶融金属部の温度は、第３凝固部４から距離が離れており、且つ第３凝固部４と溶融金属部との間に未溶融の銅が存在するため、この部分でのレーザ走査方向と平行な方向への熱伝導により、溶融金属部への熱伝導量が減衰し、温度上昇がかなり抑制される。
　続けて、図５Ｂにおいて、第２レーザ光６ｄと同様に、既に走査した軌道に隣接する軌道沿いに第３レーザ光６ｄを照射しながら走査し、同様に、アルミニウムバスバー２の表面に近い部分には、アルミニウムの第１凝固部３を形成し、アルミニウムバスバー２とニッケルめっきの銅端子１との界面近傍には、深度が深い合金の第２凝固部５を形成する。その後、順次、レーザ光をずらして同様に第４～第ｎ（ｎは５以上の整数、）のレーザ光６ｄで軌道１１と平行な軌道８を走査することにより、図５Ｂに示す第３凝固部４あるいは第２凝固部５が互いに離れている溶接構造となる。
　図５Ｂにおいて、深度が浅い合金の第３凝固部４は、第１レーザ光６ｃの走査速度が第２レーザ光６ｄの走査速度よりも速いため、加熱時間が短く、溶融時の温度が低い。そのため、第１レーザ光６ｃが移動して溶融部から離れると、その溶融部は速やかに凝固する。このため、その溶融部は、溶融時間が短く、金属間化合物とならず、通常の合金（すなわち、格子欠陥が多く存在する状態）となり、引張り応力に対して格子のズレが簡単に起こり、応力を緩和するため、強度の高い溶接となる。
　一方、第２～第ｎレーザ光６ｄの走査速度が遅い第２凝固部５は、第３凝固部４と比較して走査速度が遅く加熱時間が長くなって溶融時の温度が高いため、第２～第ｎレーザ光６ｄが移動してそれぞれの溶融部から離れても、凝固するまでに時間が十分に長く、格子欠陥の殆ど無い金属間化合物が多く形成される。この金属間化合物は、引張り応力に対して格子のズレが起き難く、応力を緩和できないため、第３凝固部４よりも低い引張り力で格子間の剥離が発生し、引張り強度が低いという特徴を持つ。
　上記の実施の形態２の構成によれば、図５Ｂのように、ニッケルめっきの銅端子１の上にアルミニウムバスバー２の隙間９が殆ど無い場合でも、第３凝固部４によって高い強度を維持することができる。また、生産のばらつきにより図５Ｃのようにニッケルめっきの銅端子１の上にアルミニウムバスバー２の隙間９が発生した場合には、深度が浅い第３凝固部４は殆ど銅端子１と溶融しておらず、第３凝固部４による引張り強度は殆ど無い。しかしながら、この場合は、深度の深い複数個の第２凝固部５が広い面積で銅端子１と溶融しており、一つ一つの第２凝固部５は引張り強度が低いが、全体として大きな引張り強度を持つ溶接構造の接合部を形成できる。このように、第２凝固部５と、第３凝固部４とをそれぞれ少なくとも１箇所以上形成する。ここで、第２凝固部５は、溶接の進行方向と直角方向の断面に対して、照射するエネルギが大きな第２レーザ光６ｄの照射による重ね合わせ位置からの深度が深い。また、第３凝固部４は、溶接の進行方向と直角方向の断面に対して、照射するエネルギが小さな第１レーザ光６ｃの照射による重ね合わせ位置からの深度が浅い。このような構成にすることにより、生産のばらつきによりニッケルめっきの銅端子１の上にアルミニウムバスバー２の隙間９が殆ど無い場合でも、あるいは大きな隙間９が発生した場合でも、どちらにおいても、接合強度が高い安定した溶接を、安価な押さえ治具を用いて作製できる。
　また、深度が浅い第３凝固部４が１箇所でもあれば、上記のように隙間９が殆ど無い場合において、接合強度を維持する効果を持つ。しかし、深度の浅い第３凝固部４は２箇所以上ある方が、応力を一箇所に集中せず分散されるため、好ましい。その場合、隙間９がある場合と同じ理由で、深度の深い第２凝固部５も２箇所以上ある方が好ましい。その一例として、深度が深い第２凝固部５が中央に５箇所あり且つ深度が浅い第３凝固部４が両端に２箇所ある場合について、図６Ｂに隙間９が無い場合を、図６Ｃに隙間９がある場合をそれぞれ示す。また、そのときの上面から見たレーザ光の照射パターンを図６Ａに示す。なお、図６Ｂ及び図６Ｃでは、両端に深度が浅い第３凝固部４があるが、浅い第３凝固部４の位置はどこであってもよく、また第３凝固部４が３箇所以上であっても構わない。図６Ａ、６Ｂ、６Ｃに関しては、実施例５で詳細に説明する。
　深度が浅い第３凝固部４と、深度が深い第２凝固部５とが交互に配置されている例を図７Ａ、７Ｂ、７Ｃに示す。図７Ｂに隙間９が無い場合を示し、図７Ｃに隙間９がある場合を示す。また、そのときの上面から見たレーザ光の照射パターンを図７Ａに示す。このように、深度が浅い第３凝固部４と深度が深い第２凝固部５とが交互に配置され、その数が同じか、差が±１個である場合では、引張りの応力が溶接部全体に均等に分散されるため、応力集中せずに、破壊に対する耐性が向上し安定するため最も好ましい。図７Ａ、７Ｂ、７Ｃに関しては、実施例６で詳細に説明する。
　（実施例４）
　実施の形態２おいて、以下の具体的な実施例について説明する。
　図５Ｂにおいて、めっき厚６μｍのニッケルめっきを施した厚み２ｍｍの銅端子１の上に、厚み１ｍｍのアルミニウムバスバー２を重ねる。そして、アルミニウムバスバー２の上方から下方に向けて押し当てる治具（図示せず）により、銅端子１とアルミニウムバスバー２との間の隙間９がなるべく開かないように配置する。アルミニウムバスバー２の表面から深度が浅い第３凝固部４を形成するための軌道１０に沿って、ファイバーレーザから発振した出力１６００Ｗの第１レーザ光６ｃを８００ｍｍ／ｓの速度で１０ｍｍの距離を照射しながら走査する。
　次に、軌道１０に対して０．２５ｍｍだけ横にずらして、深度が深い第２凝固部５を形成するための軌道１１に沿って、１６００Ｗの第２レーザ光６ｄを５００ｍｍ／ｓの速度で１０ｍｍの距離を走査する。
　その後、順次、０．２５ｍｍずつずらしながら、第２レーザ光６ｄと同様に、レーザ光６ｄを計６回走査する。このときの図５Ｂの上方への引張り強度（剥離強度）を測定したところ、同様に作製した３つのサンプルで、１７７Ｎ、１６７Ｎ、１９５Ｎであり、何れも１５０Ｎを越える高い引張り強度を示した。
　次に、図５Ｃに示すように、ニッケルめっきの銅端子１の上にアルミニウムバスバー２を隙間９が０．１ｍｍ開くように配置し、上記と同様に溶接を行う。このときの引張り強度は、同様に作製した３つのサンプルで、２１２Ｎ、２１０Ｎ、２００Ｎであり、隙間９が０．１ｍｍの場合でも、２００Ｎを越える非常に高い引張り強度を示した。
　深度が浅い第３凝固部４を、図５Ｂの最も右側の位置から、右側から４番目の位置になるように、レーザ照射パターンを変更して、同様な溶接を行う。その結果、隙間９が無い場合と隙間９が０．１ｍｍの場合との両方において、同様に１５０Ｎを越える引張り強度が得られた。
　更に、深度が浅い第３凝固部４の位置が最も左側の位置になるように、レーザ照射パターンを変更して同様な溶接を行う。その結果、隙間９が無い場合と隙間９が０．１ｍｍの場合との両方において、同様に１５０Ｎを越える引張り強度が得られた。
　このように、接合部を、少なくとも１箇所の深度が浅い第３凝固部４と、複数の深度が深い第２凝固部５とを形成する溶接構造とすることにより、隙間９があっても無くても、安定した溶接が実現できた。
　なお、本実施例４では、めっき厚、端子の厚み、及びバスバーの厚みの一例を示したが、この値に限らない。また、レーザ出力、溶接速度、又は走査間隔等の条件は、溶接する金属部材の材料、表面状態、板厚、又は治具を含めた総熱容量に依存するため、上記の条件に限らない。
　また、本実施例４では、深度の浅い第３凝固部４を、最も右側の位置、右側から４番目の位置、及び最も左側の位置の３箇所についてのみ説明した。しかし、何れの箇所に配置しても同様の効果が得られる。
　本実施例４では、レーザ発振器としてファイバーレーザを用いたが、高出力が得られるディスクレーザ、ＹＡＧレーザ、ＣＯ２レーザ、又は半導体レーザ等の他のレーザを用いても、同様の効果が得られる。
　（実施例５）
　深度が浅い第３凝固部４を形成する第１レーザ光６ｃの軌道１０と、深度が深い第２凝固部５を形成する第２レーザ光６ｄの軌道１１との配置以外は、実施例４と同様に溶接を行う。
　図６Ｂに示すように、ニッケルめっきの銅端子１の上にアルミニウムバスバー２を隙間９が無いように配置する。その後、深度が浅い第３凝固部４を、接合部の最も右側の位置と最も左側の位置との２箇所に形成するように、図６Ａに示すようなレーザ照射パターンに変更し、同様に溶接を行う。このときの引張り強度を測定したところ、同様に作製した３つのサンプルで、２０７Ｎ、２２８Ｎ、２１０Ｎとなり、何れも２００Ｎを越える非常に高い接合強度が得られた。
　次に、図６Ｃに示すように、ニッケルめっきの銅端子１の上にアルミニウムバスバー２の隙間９が０．１ｍｍとなるように配置した後、同様の溶接を行う。このときの引張り強度を測定したところ、同様に作製した３つのサンプルで、２１１Ｎ、２０８Ｎ、２０９Ｎとなり、何れも２００Ｎを越える非常に高い接合強度が得られた。
　次に、深度が浅い第３凝固部４を、図６Ｂの最も右側の位置と最も左側の位置とから、最も右側の位置と右側から４番目の位置とになるようにレーザ照射パターンに変更して、同様な溶接を行う。その結果、隙間９が無い場合と、隙間９が０．１ｍｍの場合との両方において、２００Ｎ以上の高い引張り強度が得られた。
　更に、深度が浅い第３凝固部４が右側から４番目の位置と最も左側の位置とになるように、レーザ照射パターンを変更して、同様な溶接を行う。その結果、隙間９が無い場合と隙間９が０．１ｍｍの場合との両方において、同様に２００Ｎ以上の高い引張り強度が得られた。
　このように、接合部を、２箇所の深度が浅い第３凝固部４と、それ以外の複数個所の深度が深い第２凝固部５とする溶接構造とすることにより、隙間９があっても無くてもより安定した溶接が実現できた。
　なお、本実施例５では、深度の浅い第３凝固部４を、最も右側の位置と最も左側の位置、最も右側の位置と右側から４番目の位置、及び右側から４番目の位置と最も左側の位置の３つの配置についてのみ説明した。しかし、任意の箇所に配置しても同様の効果が得られる。
　（実施例６）
　深度が浅い第３凝固部４を形成する第１レーザ光６ｃの軌道１０と、深度が深い第２凝固部５を形成する第２レーザ光６ｄの軌道１１との配置以外は、実施例４と同様に溶接を行った。
　図７Ｂに示すように、ニッケルめっきの銅端子１の上にアルミニウムバスバー２を隙間９が無いように配置する。その後、深度が浅い第３凝固部４を最も右側の位置とし、その左側の位置に深度が深い第２凝固部５が形成されるようなレーザ照射パターンにする。更に、その左側の位置に深度が浅い第３凝固部４が形成され、その左側の位置が深度が深い第２凝固部５が形成されるように、図７Ａに示すレーザ照射パターンで、同様に溶接を行う。このように、深度が浅い第３凝固部４と、深度が深い第２凝固部５とを交互に配置する溶接構造を形成する。このときの引張り強度を測定したところ、同様に作製した３つのサンプルで、２２４Ｎ、２４９Ｎ、２３０Ｎとなり、何れも２００Ｎを越える非常に高い接合強度が得られた。
　次に、図７Ｃに示すように、ニッケルめっきの銅端子１の上にアルミニウムバスバー２を隙間９が０．１ｍｍとなるように配置した後、同様の溶接を行う。このときの引張り強度を測定したところ、同様に作製した３つのサンプルで、２０７Ｎ、２３６Ｎ、２２２Ｎとなり、何れも２００Ｎを越える非常に高い接合強度が得られた。
　このように、接合部を、深度が浅い第３凝固部と深度が深い第２凝固部とを交互に配置する溶接構造とすることにより、隙間９があっても無くても、更に安定した溶接が実現できる。
　なお、本実施例６では、深度の浅い第３凝固部４を最も右側の位置に配置し、次いで深度の深い第２凝固部を順次形成した。しかし、深度の深い第２凝固部５を先に形成し、その後、深度の浅い第３凝固部４を順次形成しても、同様の効果が得られる。
　（実施例７）
　深度が浅い第３凝固部４の深度と、深度が深い第２凝固部５の深度との比率と接合強度との関係を調べる。
　接合強度の評価として、図７Ｂにおけるアルミニウムバスバー２の上方向への引張り強度（剥離強度）の測定を行う。ニッケルめっきの銅端子１をバイスで固定し、計測スタンド（引張り試験機）に固定したフォースゲージに取り付けたクランプにより、アルミニウムバスバー２の溶接されていない箇所を上方向に一定速度で引張り、剥離したときのフォースゲージの表示値を、引張り強度とする。
　図７Ｂに示すように、ニッケルめっきの銅端子１の上にアルミニウムバスバー２を隙間９が無いように配置した後、深度が浅い第３凝固部４を最も右側の位置とし、次の位置に深度が深い第２凝固部５を形成する。更に、その次の位置には深度が浅い第３凝固部４を形成する。このように、第３凝固部４と第２凝固部５が交互になるように形成する。このときの深度が浅い第３凝固部４を形成するための第１レーザ光６ｃの出力を１６００Ｗとし、レーザ光の走査速度を８００ｍｍ／ｓとする。深度が深い第２凝固部５を形成するための第２レーザ光６ｄの出力は、第１レーザ光６ｃと同じ１６００Ｗで、走査速度を７００ｍｍ／ｓ、６００ｍｍ／ｓ、５００ｍｍ／ｓ、４００ｍｍ／ｓ、３００ｍｍ／ｓ、２００ｍｍ／ｓ、１００ｍｍ／ｓとする。続けて、図７Ｃに示すように、ニッケルめっきの銅端子１の上にアルミニウムバスバー２を隙間９が０．１ｍｍとなるように配置した後、同様の溶接を行った。
　このときの、レーザ走査速度と、深度（すなわち、長さ）と、引張り強度との関係を表２に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　なお、深度は、それぞれの凝固部深さについての最も深い深度とした。深度が深く、走査速度が１００ｍｍ／ｓであり、隙間がない場合、引張り強度の強度は高くて問題はない。しかし、ニッケルめっきの銅端子の裏面に変色が見られ、実際の電池においては裏面に樹脂の部品が配置される場合があるため、判定としては×（すなわち、不可）とした。
　表２より、深度が深い第２凝固部５を形成するためのレーザ光６ｄの走査速度が７００ｍｍ／ｓであり、隙間９がある場合には、深度が０μｍ～８μｍと浅く、接合強度が０Ｎと低い。走査速度を６００ｍｍ／ｓに下げると、隙間ありの場合は深度が１０μｍ～３５μｍであり、隙間なしの場合は深度が３８μｍ～５７μｍとなり、両方の場合において、深度が深くなる。また、接合強度は、それぞれ２０５Ｎと１８６Ｎと向上する。走査速度が６００ｍｍ／ｓの隙間ありの事例より、深度の浅い溶融部（凝固後は、第３凝固部４に相当）の深度（長さ）が１０μｍ以上において、接合強度が更に向上する効果を確認できた。一方、深度の浅い溶融部（凝固後は、第３凝固部４に相当）の深度は、８４μｍ以下の場合が、金属間化合物の生成を抑制して高い接合強度が保持できることから望ましい。
　なお、本実施例７では、レーザ出力と走査速度との設定の一例を示した。しかし、これらの値は、めっき厚、端子の厚み、又はバスバーの厚みにより最適値が異なり、また溶接する金属部材の材料、表面状態、板厚、又は治具を含めた総熱容量に依存する。そのため、この値に限らない。
　（実施例８）
　深度が浅い第３凝固部４の深度と、深度が深い第２凝固部５との凝固部間の距離と、接合強度との関係を調べる。
　溶接及び接合強度の評価方法は、軌道の間隔以外は、実施例４と同様に行う。軌道の間隔を、０．０５０ｍｍ、０．０７５ｍｍ、０．１００ｍｍと、０．０２５ｍｍずつ広げていき、０．３００ｍｍまで同様の溶接を行う。なお、凝固部間の距離は、それぞれの凝固部間の中で最も短い距離とする。
　このときの、軌道の間隔と、凝固部間の最も近い距離と、引張り強度との関係を表３に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　表３より、軌道の間隔が０．０５０ｍｍ以下の場合は、隙間なしと、隙間９が０．１ｍｍとの両方において、凝固部間の最も近い距離が１０μｍ未満であり、引張り強度が１５０Ｎ未満の低い値となっている。軌道の間隔が０．０７５ｍｍ以上になると、隙間９が０．１ｍｍの場合には、凝固部間の最も近い距離が１０μｍ以上となり、引張り強度も１５０Ｎ以上の高い値を示す。ただし隙間なしの場合では、引張り強度は１５０Ｎ未満の値である。
　これは、凝固部間がくっついて大きな塊になると、走査中のレーザにより溶融している金属部分の温度が、前に走査した箇所の蓄熱の影響を受けて高くなり、金属間化合物が生成されやすくなるためであると考えられる。また、大きな凝固部を形成してしまうと、大きな金属間化合物の塊も形成されてしまい、引張り強度の低下の原因となるためであると考えられる。
　従って、第２凝固部５および第３凝固部４は、それぞれ第１凝固部３に至るまで互いに離れている方が良い。特に第２凝固部５と第３凝固部４との間の距離が１０μｍ以上離れていると、溶融していない金属部分で走査方向と平行に熱伝導で熱が奪われ、溶融部分の温度上昇を抑制できるため好ましい。一方、第２凝固部５と第３凝固部４との間の距離は、１１１μｍ以下が、凝固部が離れすぎて一つの大きな溶接部としての機能を保持できなくなることを防ぐ観点より望ましい。
　なお、本実施例８ではレーザ出力、走査速度、及び軌道の間隔の設定の一例を示したが、これらの値は、めっき厚、端子の厚み、又はバスバーの厚みにより最適値が異なり、また溶接する金属部材の材料、表面状態、板厚、又は治具を含めた総熱容量に依存する。このため、この値に限らない。
　上記の実施の形態によれば、第１部材と第２部材とを溶接する際に、溶接強度の高い安定した溶接を実現することにより、高性能で、且つ、低コストの、金属部材の溶接構造および溶接方法を提供できる。
　また、本実施の形態に係る技術は、アルミニウム、ニッケル、鉄、銅、ステンレス鋼、またはこれらの合金の溶接に適用できる。適用可能なステンレス鋼としては、オーステナイト系、フェライト系、マルテンサイト系やオーステナイト系・フェライト系（２相系）がある。
　なお、上記の様々な実施の形態又は変形例のうちの任意の実施の形態又は変形例を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。また、実施の形態同士の組み合わせ又は実施例同士の組み合わせ又は実施の形態と実施例との組み合わせが可能であると共に、異なる実施の形態又は実施例の中の特徴同士の組み合わせも可能である。
　本開示によれば、第１部材と第２部材とを溶接する際に、溶接強度の高い安定した金属部材の溶接構造および溶接方法を提供できる。
　本開示にかかる金属部材の溶接構造および溶接方法によれば、高品質且つ低コストでアルミニウムとニッケルめっきの銅の異種材溶接を可能とする。そのため、バッテリシステムを低コストで提供できる。更には、本開示にかかる金属部材の溶接構造は、高出力を必要とする車載用電池又は定置用蓄電システムに適用できる。
　１　銅端子
　２　アルミニウムバスバー
　３　第１凝固部
　４　第３凝固部
　５　第２凝固部
　６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ　レーザ光
　７　軌道
　８　軌道
　９　隙間
　１０　軌道
　１１　軌道
　２１　第１部材
　２２　第２部材
　２３　低硬度層
　２４　高硬度層
　２５　第１層
　２６　第２層

Claims (10)

  1. 　第１面と、前記第１面の反対側の第２面とを有し、金属部材を含む第１部材と、
    　前記第１部材の前記第２面に積層された、金属部材を含む第２部材と、
    　前記第１部材の前記第１面から前記第２面に亘って存在する第１凝固部と、
    　第１端が前記第２部材内に存在し、第２端が前記第１凝固部と接続している第２凝固部と、
    　第１端が前記第２部材内に存在し、第２端が前記第１凝固部と接続している第３凝固部と、
    を備え、
    　前記第３凝固部は、前記第２凝固部より短く、
    　前記第２凝固部および前記第３凝固部は、前記第２部材内において、互いに離間している
    金属部材の溶接構造。
  2. 　前記第２凝固部および前記第３凝固部は、前記第１凝固部に至るまで互いに離間している
    請求項１に記載の金属部材の溶接構造。
  3. 　前記第２凝固部は複数の第２凝固部のうちの一つであり、
    　前記第３凝固部は複数の第３凝固部のうちの一つであり、
    　前記第２凝固部と前記第３凝固部は交互に配置されている、
    請求項１に記載の金属部材の溶接構造。
  4. 　前記第２凝固部と前記第３凝固部との距離は、１０μｍ以上、１１１μｍ以下である、
    請求項１に記載の金属部材の溶接構造。
  5. 　前記第３凝固部の前記第２部材内における長さは、１０μｍ以上、８４μｍ以下である、
    請求項１に記載の金属部材の溶接構造。
  6. 　前記第１部材は、アルミニウム、ニッケル、鉄、銅、ステンレス鋼、または、これらの合金であり、
    　前記第２部材は、アルミニウム、ニッケル、鉄、銅、ステンレス鋼、または、これらの合金である、
    請求項１に記載の金属部材の溶接構造。
  7. 　前記第１部材はアルミニウムを含む金属部材であり、
    　前記第２部材は銅を含む金属部材である、
    請求項６に記載の金属部材の溶接構造。
  8. 　前記第３凝固部には、前記第２凝固部よりも、多くの前記第１部材と前記第２部材との金属間化合物が存在する、
    請求項１に記載の金属部材の溶接構造。
  9. 　第１面と、前記第１面の反対側の第２面とを有し、金属部材を含む第１部材と、
    　前記第１部材の前記第２面に積層される金属部材を有する第２部材と、の金属部材の溶接方法であって、
    　第１レーザ光を第１軌道に沿って走査する第１走査と、
    　前記第１レーザ光より高出力又は低速度で第２レーザ光を前記第１軌道と異なる第２軌道に沿って走査する第２走査と、
    を備え、
    　前記第１走査と前記第２走査とは、少なくともそれぞれ１回ずつ交互に行われ、
    　前記第１走査と前記第２走査とにより、前記第１部材の前記第１面から前記第２面に亘って前記第１部材の金属を溶融したのち凝固させて第１凝固部を形成し、
    　前記第１走査により、前記第１凝固部を形成するとき、前記第２部材の金属を溶融したのち凝固させて、第１端が前記第２部材内に存在し、第２端が前記第１凝固部と接続される第２凝固部を形成し、
    　前記第２走査により、前記第１凝固部を形成するとき、前記第２部材の金属を溶融したのち凝固させて、第１端が前記第２部材内に存在し、第２端が前記第１凝固部と接続される第３凝固部を形成し、
    　前記第１走査に続いで前記第２走査を行うとき、前記第１走査による前記第２部材の溶融部が互いに分離可能な距離まで移動した前記第２軌道で前記第２レーザ光による前記第２走査を行う、
    金属部材の溶接方法。
  10. 前記第３凝固部は、前記第２凝固部より短い
    請求項９に記載の金属部材の溶接方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021193285A1 (ja) * 2020-03-24 2021-09-30 株式会社Ｇｓユアサ 蓄電装置及びその製造方法

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6660533B2 (ja) * 2015-09-15 2020-03-11 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 金属部材の溶接構造および溶接方法
US11020826B2 (en) * 2019-02-08 2021-06-01 Transportation Ip Holdings, Llc Repair system and method for repairing cavitation damage for a fuel pump
US11583954B2 (en) * 2019-03-04 2023-02-21 Kabushiki Kaisha Toshiba Welding method
JP7471625B2 (ja) * 2019-07-05 2024-04-22 大塚テクノ株式会社 パック電池とパック電池の製造方法
CN111682154B (zh) * 2020-06-19 2023-01-24 珠海冠宇电池股份有限公司 极耳焊接结构、电池及电子产品
JP7213209B2 (ja) * 2020-08-20 2023-01-26 プライムプラネットエナジー＆ソリューションズ株式会社 金属部材の溶接構造、金属部材の溶接方法および蓄電モジュール
GB2605414A (en) * 2021-03-31 2022-10-05 Jaguar Land Rover Ltd Methods for welding components of battery modules

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11239888A (ja) 1997-12-11 1999-09-07 Denso Corp 金属部材のレーザ溶接構造および方法，並びに燃料噴射弁
WO2006016441A1 (ja) * 2004-08-09 2006-02-16 Nec Corporation 異金属薄板の溶接方法、異金属薄板接合体、電気デバイスおよび電気デバイス集合体
WO2017047050A1 (ja) * 2015-09-15 2017-03-23 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 金属部材の溶接構造および溶接方法

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004255435A (ja) * 2003-02-27 2004-09-16 Suzuki Motor Corp レーザ溶接装置及び方法
JP5932323B2 (ja) * 2011-12-19 2016-06-08 株式会社東芝 二次電池及び二次電池の製造方法
JP2014147962A (ja) * 2013-02-01 2014-08-21 Olympus Medical Systems Corp 部材接合方法、部材接合構造、および継手管
JP6176524B2 (ja) * 2013-06-25 2017-08-09 株式会社Ｇｓユアサ 蓄電装置及び該蓄電装置の製造方法
JP5982652B2 (ja) * 2014-04-15 2016-08-31 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 異材金属接合体
KR101799224B1 (ko) * 2014-06-18 2017-11-17 닛산 지도우샤 가부시키가이샤 조전지의 탭 용접 방법
KR20170029559A (ko) * 2014-08-22 2017-03-15 오므론 가부시키가이샤 접합 구조체 및 접합 구조체의 제조 방법
JP6195819B2 (ja) * 2014-12-19 2017-09-13 Fdk株式会社 蓄電モジュール及びその製造方法
CN105855706B (zh) * 2015-02-09 2018-02-13 司浦爱激光技术英国有限公司 激光焊缝
CN106271076A (zh) * 2016-08-31 2017-01-04 武汉华工激光工程有限责任公司 一种紫铜激光焊接方法
CN106271069A (zh) * 2016-08-31 2017-01-04 武汉华工激光工程有限责任公司 一种不锈钢与铝合金的激光焊接方法
CN106735894B (zh) * 2016-12-13 2018-12-28 大族激光科技产业集团股份有限公司 一种异种金属微焊接方法
WO2019021623A1 (ja) * 2017-07-25 2019-01-31 住友電気工業株式会社 金属部材の溶接構造の製造方法、及び金属部材の溶接構造

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11239888A (ja) 1997-12-11 1999-09-07 Denso Corp 金属部材のレーザ溶接構造および方法，並びに燃料噴射弁
WO2006016441A1 (ja) * 2004-08-09 2006-02-16 Nec Corporation 異金属薄板の溶接方法、異金属薄板接合体、電気デバイスおよび電気デバイス集合体
WO2017047050A1 (ja) * 2015-09-15 2017-03-23 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 金属部材の溶接構造および溶接方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP3705223A4

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021193285A1 (ja) * 2020-03-24 2021-09-30 株式会社Ｇｓユアサ 蓄電装置及びその製造方法

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Publication number Publication date
CN109996642A (zh) 2019-07-09
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