WO2023167264A1

WO2023167264A1 - 異種材料接合体及び異種材料接合体の製造方法、並びにスタッド付きアルミニウム部材

Info

Publication number: WO2023167264A1
Application number: PCT/JP2023/007701
Authority: WO
Inventors: 美速今村; 拓巳中原; 成一橋本; 智恵子今井
Original assignee: 株式会社神戸製鋼所
Priority date: 2022-03-04
Filing date: 2023-03-01
Publication date: 2023-09-07

Abstract

異種材料接合体は、アルミニウム材に鋼製のスタッド部材が取り付けられたスタッド付きアルミニウム部材と、鋼材とが互いに溶融接合されている。スタッド部材は、頭部と軸部を有する。軸部は、アルミニウム材を板厚方向に貫通してアルミニウム材から突出し、突出した軸部の先端に径方向外側へ拡がった拡径部が形成される。頭部のアルミニウム材に対向する裏側面は、アルミニウム材とかしめ接合される。頭部と鋼材とは、アルミニウム材と鋼材との間に所望の間隔の隙間を形成して溶融溶接されている。

Description

異種材料接合体及び異種材料接合体の製造方法、並びにスタッド付きアルミニウム部材

　本発明は、異種材料接合体及び異種材料接合体の製造方法、並びにスタッド付きアルミニウム部材に関する。

　例えば、自動車等の車両には、車体の下部における両脇部に、いわゆるサイドシルと呼ばれる構造部材が前後方向に沿って設けられている。このサイドシルとしては、エネルギー吸収特性を高めるために、閉断面構造を有するアルミニウム押出材からなる補強部材を備えたものがある。このようなサイドシルでは、アルミニウム押出材からなる補強部材を、通常の自動車の車体として元々汎用されている鋼板又は型鋼等の鋼材に異種接合する必要がある。

　特許文献１には、アルミニウムを主成分とする板材側からセルフピアスリベット（ＳＰＲ：Self Piercing Riveting)を打ち込み、鉄を主成分とする板材中でセルフピアスリベットにおける突起部を拡開させることにより、鉄を主成分とする板材とアルミニウムを主成分とする板材とを接合する技術が開示されている。

　また、特許文献２には、軽合金製板材と鋼製板材との異種金属の接合体において、軽合金製板材に鋼製板材側へ突出する凸部が鋼製板材にスポット溶接され、凸部によって形成された隙間に電着塗装が施され、さらに、隙間がシールされていることが示されている。

　さらに、特許文献３には、異なる材料からなる第１部材と第２部材とがリベットによって離間して配置された接合構造体が示されている。この接合構造体では、第１部材と第２部材の少なくとも一方において、対向する側の反対側の面に樹脂が設けられて水分の浸入が阻止され、錆及び腐食、電食の発生が防止される。

日本国特開２００８－２６７５９４号公報日本国特開２０１２－６５２号公報日本国特開２０１６－１４８４４７号公報

　上記特許文献１に記載の技術は、異種接合として一般に採用されているが、セルフピアスリベットは接合時にアルミニウム材および鋼材に穴明と成形を施す接合方法であるため、大きな荷重（数ｔｏｎ）を付与する必要がある。このため、接合部周辺のアルミニウム材および鋼材に歪が生じて平坦性が失われてしまう。

　また、特許文献２に記載の技術は、スポット溶接される凸部によって軽合金製板材と鋼製板材との間に隙間を形成するため、材料の機械的特性又は加工精度（凸加工）により隙間の寸法にばらつきが生じやすい。このため、隙間への安定した電着塗装が困難である。

　特許文献３に記載の技術では、部材間の隙間を精度よく形成することが可能である。しかし、この部材間の隙間（離間距離）は、樹脂の流動・充填を行うために大きく設定する必要があり、これにより、モーメントが集中することで応力集中が発生し、強度低下の原因となる。したがって、形成した部材間の隙間に補強部材を配置しなければならない。

　本発明は上記の問題を解決したものであり、異種材料同士が強固に接合され、しかも、優れた耐食性を確保できる異種材料接合体及び異種材料接合体の製造方法、並びにスタッド付きアルミニウム部材を提供することを目的とする。

　本発明は下記の構成からなる。
（１）　アルミニウム材に鋼製のスタッド部材が取り付けられたスタッド付きアルミニウム部材と、鋼材とが互いに溶融接合された異種材料接合体であって、
　前記スタッド部材は、頭部と軸部を有し、
　前記軸部は、前記アルミニウム材を板厚方向に貫通して前記アルミニウム材から突出し、突出した前記軸部の先端に径方向外側へ拡がった拡径部が形成され、
　前記頭部の前記アルミニウム材に対向する裏側面は、前記アルミニウム材とかしめ接合され、
　前記頭部と前記鋼材とは、前記アルミニウム材と前記鋼材との間に所望の間隔の隙間を形成して溶融溶接されている、
異種材料接合体。
（２）　アルミニウム材に鋼製のスタッド部材が取り付けられたスタッド付きアルミニウム部材と、鋼材とが互いに溶融接合された異種材料接合体であって、
　前記スタッド部材は、頭部と軸部とを有し、
　前記軸部は、前記アルミニウム材を板厚方向に貫通して前記アルミニウム材から突出し、突出した前記軸部の先端に径方向外側へ拡がった拡径部が形成され、
　前記頭部の前記アルミニウム材に対向する裏側面は、前記アルミニウム材とかしめ接合され、
　前記軸部の先端と前記鋼材とは、前記アルミニウム材と前記鋼材との間に所望の間隔の隙間を形成して溶融溶接されている、
異種材料接合体。
（３）　アルミニウム材に鋼製のスタッド部材が取り付けられ、前記スタッド部材が鋼材に溶融溶接されるスタッド付きアルミニウム部材であって、
　前記スタッド部材は、頭部と軸部を有し、
　前記軸部は、前記アルミニウム材を板厚方向に貫通して前記アルミニウム材から突出し、突出した前記軸部の先端に径方向外側へ拡がった拡径部が形成され、
　前記頭部の前記アルミニウム材に対向する裏側面は、前記アルミニウム材とかしめ接合され、
　前記頭部の前記軸部とは反対側の表側面に、前記軸部の軸方向に突出する突起部が設けられ、
　前記頭部と前記鋼材とは、前記アルミニウム材と前記鋼材との間に所望の間隔の隙間を形成して溶融溶接される、
スタッド付きアルミニウム部材。
（４）　アルミニウム材に鋼製のスタッド部材が取り付けられ、前記スタッド部材が鋼材に溶融溶接されるスタッド付きアルミニウム部材であって、
　前記スタッド部材は、頭部と軸部を有し、
　前記軸部は、前記アルミニウム材を板厚方向に貫通して前記アルミニウム材から突出し、
　前記頭部の前記アルミニウム材に対向する裏側面は、前記アルミニウム材とかしめ接合され、
　前記軸部の先端に、軸方向内側に窪む凹み部が形成され、
　前記軸部の先端と前記鋼材とは、前記アルミニウム材と前記鋼材との間に所望の間隔の隙間を形成して溶融溶接される、
スタッド付きアルミニウム部材。
（５）　アルミニウム材に鋼製のスタッド部材が取り付けられたスタッド付きアルミニウム部材と、鋼材とが互いに接合された異種材料接合体の製造方法であって、
　頭部と軸部を有する前記スタッド部材の前記軸部を前記アルミニウム材に打ち込み、前記アルミニウム材を貫通した前記軸部の先端を前記アルミニウム材から突出させ、突出した前記軸部の先端に径方向外側へ拡がる拡径部を形成するとともに、前記頭部の前記アルミニウム材に対向する裏側面を、前記アルミニウム材とかしめ接合し、
　前記軸部の先端と前記鋼材とを重ね合わせて前記アルミニウム材と前記鋼材との間に所望の間隔の隙間を形成しつつ、前記軸部と前記鋼材とを溶融溶接する、
異種材料接合体の製造方法。
（６）　アルミニウム材に鋼製のスタッド部材が取り付けられたスタッド付きアルミニウム部材と、鋼材とが互いに接合された異種材料接合体の製造方法であって、
　頭部と軸部を有する前記スタッド部材の前記軸部を前記アルミニウム材に打ち込み、前記アルミニウム材を板厚方向に貫通した前記軸部の先端を前記アルミニウム材から突出させ、突出した前記軸部の先端に径方向外側へ拡がる拡径部を形成するとともに、前記頭部の前記アルミニウム材に対向する裏側面を、前記アルミニウム材とかしめ接合させ、
　前記頭部と前記鋼材とを重ね合わせて、前記アルミニウム材と前記鋼材との間に所望の間隔の隙間を形成しつつ、前記頭部と前記鋼材とを溶融溶接する、
異種材料接合体の製造方法。

　本発明によれば、異種材料同士が強固に接合され、しかも、優れた耐食性を確保できる。

図１は、第１構成例に係る異種材料接合体の斜視図である。図２は、第１構成例に係る異種材料接合体のフランジ部と鋼材との接合箇所における長手方向に直交する断面図である。図３は、第１構成例に係る異種材料接合体のフランジ部と鋼材との接合箇所における長手方向の断面図である。図４は、電着塗装を施した異種材料接合体のフランジ部と鋼材との接合箇所における横断面図である。図５は、フランジ部へスタッド部材を接合させるかしめ接合工程を説明するスタッド部材の配列方向に沿う断面図である。図６は、スタッド部材が接合されたフランジ部におけるスタッド部材の配列方向に沿う断面図である。図７は、フランジ部にスタッド部材がかしめられたアルミニウム押出材の斜視図である。図８は、スタッド部材を鋼材へ溶接するスポット溶接工程を説明する溶接個所の断面図である。図９は、他の構成例を説明するフランジ部と鋼材との接合箇所における横断面図である。図１０は、他の構成例を説明する異種材料接合体の正面図である。図１１は、第２構成例に係る異種材料接合体のフランジ部と鋼材との接合箇所における長手方向に直交する方向の断面図である。図１２は、第２構成例に係る異種材料接合体のフランジ部と鋼材との接合箇所における長手方向の断面図である。図１３は、スタッド部材を鋼材へ溶接するスポット溶接工程を説明する溶接個所の断面図である。図１４は、他の構成例を説明するフランジ部と鋼材との接合箇所における横断面図である。図１５は、他の構成例を説明するスタッド部材のかしめ箇所におけるフランジ部の横断面図である。図１６は、スタッド部材を鋼材へ溶接するスポット溶接工程を説明する溶接個所の断面図である。図１７は、金型とポンチを用いたプレス工程によりスタッド部材の軸部に拡径部を形成する工程を示す断面図である。図１８Ａは、凹み部を有する軸部の先端の一部に突出片が形成されたスタッド部材の断面図である。図１８Ｂは、図１８Ａに示すスタッド部材を下方から見た平面図である。図１９Ａは、突出片の形成手順を示す工程説明図である。図１９Ｂは、突出片の形成手順を示す工程説明図である。図１９Ｃは、突出片の形成手順を示す工程説明図である。図２０は、図１９Ａ～図１９Ｃに示すダイスの上部に形成された溝構造を示す説明図である。図２１は、スタッド部材と鋼材とをレーザ溶接する工程を示す断面図である。図２２は、貫通孔を有するスタッド部材と鋼材とをレーザ溶接する工程を示す断面図である。図２３は、スタッド部材の頭部を鋼材に接合した場合の電着塗装領域を示す断面図である。図２４は、プロジェクションを有するスタッド部材を頭部側から見た斜視図である。図２５は、図２４に示すスタッド部材の軸部側から見た斜視図である。図２６は、図２４のXXVI－XXVI線に沿ったスタッド部材の断面図である。図２７Ａは、スタッド部材を鋼板のエンボスに位置決めした様子を示す断面図である。図２７Ｂは、スタッド部材を鋼板に設けた突起に位置決めした様子を示す断面図である。図２８は、他の構成のスタッド部材の断面図である。図２９Ａは、軸部の先端の凹み部に軸方向に突出する突起部を設けたスタッド部材の斜視図である。図２９Ｂは、図２９ＡのXXIX－XXIX線に沿ったスタッド部材の断面図である。図３０Ａは、軸部の先端の凹み部に軸方向に突出する突起部を設けたスタッド部材の斜視図である。図３０Ｂは、図３０ＡのXXX－XXX線に沿ったスタッド部材の断面図である。図３１は、他の構成例を説明する異種接合補強部材のフランジ部と鋼材との接合箇所におけるスタッド部材の配列方向に沿う断面図である。

　以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
（第１構成例）
　まず、第１構成例に係る異種材料接合体について説明する。
　図１は、第１構成例に係る異種材料接合体１００の斜視図である。

　図１に示すように、第１構成例に係る異種材料接合体１００は、アルミニウム材であるアルミニウム押出材１１に鋼製のスタッド部材１３が取り付けられたスタッド付きアルミニウム部材１５０と、鋼材１５とが互いに溶融接合された異種接合補強部材である。つまり、アルミニウム押出材１１と鋼材１５とは、スタッド部材１３によって接合されている。この異種材料接合体１００は、例えば、サイドシルと呼ばれる構造部材として自動車等の車両に設けられ、車体の下部における両脇部に、車両の前後方向（進行方向）に沿って組付けられる。

　アルミニウム押出材１１は、厚さ（板厚）が２ｍｍ～５ｍｍ程度の矩形の中空断面を有するアルミニウム又はアルミニウム合金を素材とした中空押出材から構成される。アルミニウム押出材１１は、本体部２１と、フランジ部２３とを有する。本体部２１は、２つの矩形状の中空部２５を有する中空断面形状に形成されている。フランジ部２３は、板状に形成されており、本体部２１の外形から突出されて押出材の長手方向にわたって設けられている。フランジ部２３は、本体部２１の長手方向に直交する断面視における一端側において、両側方へ突出されている。なお、アルミニウム押出材１１としては、１つの中空部２５を有する本体部２１を備えたものでもよく、また、３つ以上の中空部２５を有する本体部２１を備えたものでもよい。また、アルミニウム押出材１１は、１つのフランジ部２３を有するものでもよい。

　アルミニウム押出材１１として使用されるアルミニウム合金の種類は、強度が優れ、より薄肉化が可能である点で、ＪＩＳ又はＡＡの規格における５０００系、６０００系、７０００系などのアルミ合金が適用される。これらのアルミニウム合金の中空押出材は、鋳造（ＤＣ鋳造法又は連続鋳造法）、均質化熱処理、熱間押出、溶体化及び焼入れ処理、必要により人工時効処理、などの調質処理を適宜組み合わせて製造される。アルミニウム押出材１１は、アルミニウム合金による押出成形により製造することにより、軽量化を図れる。

　図２は、第１構成例に係る異種材料接合体１００のフランジ部２３と鋼材１５との接合箇所における長手方向に直交する方向の断面図である。図３は、第１構成例に係る異種材料接合体１００のフランジ部２３と鋼材１５との接合箇所における長手方向の断面図である。

　図２及び図３に示すように、スタッド部材１３は、頭部３１と、軸部３３とを有する。頭部３１は、軸部３３より大径の略円板形状であり、軸部３３は、頭部３１の中心から軸方向に突出する略円柱形状である。また、軸部３３の先端は、軸方向に直交する平坦面になっている。

　スタッド部材１３の軸部３３は、アルミニウム押出材１１のフランジ部２３の厚さよりも長い軸長を有する。この軸部３３は、フランジ部２３を板厚方向に貫通して、フランジ部２３から突出している。そして、スタッド部材１３は、頭部３１の裏側面３１ａに形成された環状溝３４にアルミニウム材が塑性流動することで、アルミニウム押出材１１とかしめ接合されている。

　鋼材１５は、例えば、一般的に自動車の車体で元々汎用されている圧延薄板、厚板もしくは型鋼等の鋼材である。本例の鋼材１５は鋼板である。

　鋼材１５は、アルミニウム押出材１１にかしめ接合されたスタッド部材１３の突出側に配置される。そして、鋼材１５とスタッド部材１３の軸部３３の先端とがスポット溶接される。これにより、異種金属材料であるアルミニウム押出材１１と鋼材１５とがスタッド部材１３によって互いに接合された異種材料接合体１００が形成される。また、抵抗スポット溶接によって高い接合強度を短時間で実現でき、生産性を向上できる。

　この異種材料接合体１００は、スタッド部材１３の頭部３１の裏側面３１ａと鋼材１５との間に、一定の隙間Ｇ１が形成されている。この隙間Ｇ１は、アルミニウム押出材１１のフランジ部２３の厚さよりも大きな隙間である。したがって、アルミニウム押出材１１のフランジ部２３と鋼材１５との間においても一定の隙間Ｇ２が形成されている。隙間Ｇ１、Ｇ２の寸法は任意であり、所望の間隔に制御できる。即ち、隙間Ｇ１，Ｇ２を場所によらずに一定の寸法に設定することができ、鋼材１５が曲面を有する場合等では、場所によって変化する設計通りの寸法に設定できる。

　図４は、電着塗装を施した異種材料接合体１００のフランジ部２３と鋼材１５との接合箇所における横断面図である。図４に示すように、異種材料接合体１００に対して電着塗装を実施すると、アルミニウム押出材１１の外表面、鋼材１５の外表面及びスタッド部材１３の頭部３１の外面に塗膜Ｃが形成される。このとき、アルミニウム押出材１１のフランジ部２３と鋼材１５との間に隙間Ｇ２が形成されているので、この隙間Ｇ２へ塗料が円滑に回り込む。したがって、この隙間Ｇ２を形成するフランジ部２３の表面、鋼材１５の表面及びスタッド部材１３の軸部３３の露出した外周面にも良好に塗膜Ｃが形成される。塗膜Ｃとしては、例えば、三価クロメート（三価クロム膜）等を含む化成皮膜が好ましい。三価クロメートを用いることで、例えば２００℃以上の高温でもクラックが生じにくくなり、耐食性の低下を抑えられる。

　電着塗装された異種材料接合体１００では、電着塗装がムラなく施されるので、水分の侵入による腐食の発生を効果的に抑制できる。なお、アルミニウム押出材１１のフランジ部２３と鋼材１５との隙間Ｇ２は、塗料の流動性確保及び異種材料接合体１００の強度確保の観点から、０．５ｍｍ～１．５ｍｍであるのが好ましい。

　次に、異種材料接合体１００の製造方法について説明する。

（かしめ接合工程）
　図５は、フランジ部２３へスタッド部材１３を接合させるかしめ接合工程を説明するスタッド部材１３の配列方向に沿う断面図である。図６は、スタッド部材１３が接合されたフランジ部２３におけるスタッド部材１３の配列方向に沿う断面図である。図７は、フランジ部２３にスタッド部材１３がかしめられたアルミニウム押出材１１の斜視図である。

　まず、アルミニウム押出材１１のフランジ部２３に、スタッド部材１３をかしめ接合する。スタッド部材１３をフランジ部２３へかしめ接合する際には、複数のスタッド部材１３をフランジ部２３へ同時にかしめるのが好ましい。

　図５に示すように、複数のスタッド部材１３をフランジ部２３へ同時にかしめるには、平状金型４１を用いる。平状金型４１は、メス型４３とオス型４５から構成される。メス型４３は、オス型４５の下方に配置される。

　メス型４３は、複数の孔部４７を有しており、上面が平坦に形成されている。このメス型４３には、上面にアルミニウム押出材１１のフランジ部２３が配置される。オス型４５は、複数の保持凹部４９を有しており、下面が平坦に形成されている。保持凹部４９は、スタッド部材１３の頭部３１の厚さと略同一の深さを有している。

　平状金型４１によってアルミニウム押出材１１のフランジ部２３にスタッド部材１３をかしめ接合するには、まず、メス型４３の上面にアルミニウム押出材１１のフランジ部２３を配置させる。次に、保持凹部４９にスタッド部材１３の頭部３１を嵌め込んで保持させたオス型４５でプレスする。すると、スタッド部材１３の軸部３３がフランジ部２３に打ち込まれ、フランジ部２３の軸部３３に対応する部分が軸部３３により打ち抜かれ、メス型４３の孔部４７内に排出される。これにより、図６及び図７に示すように、アルミニウム押出材１１のフランジ部２３に複数のスタッド部材１３が同時に打ち込まれ、複数のスタッド部材１３がフランジ部２３にかしめられたスタッド付きアルミニウム部材１５０が得られる。フランジ部２３にかしめられたスタッド部材１３は、その軸部３３の先端がフランジ部２３を貫通して突出した状態となる。

　この平状金型４１によってフランジ部２３にスタッド部材１３をかしめると、スタッド部材１３の周囲及び隣接するスタッド部材１３の間において、アルミニウム押出材１１のフランジ部２３が、メス型４３の上面及びオス型４５の下面によって面圧縮される。つまり、アルミニウム押出材１１における、スタッド部材１３とこれに隣接する他のスタッド部材１３との間を含む周囲領域を、プレス面が平坦な金型（メス型４３、オス型４５）で面圧縮する。これにより、アルミニウム押出材１１のフランジ部２３は、リストライク（再成形による形状矯正）されて平坦性を確保できる。なお、平状金型４１によるスタッド部材１３の打ち込みと同時に、フランジ部２３を所望の形状にトリミングすることもでき、その場合、軽量化が図れる。

（スポット溶接工程）
　図８は、スタッド部材１３を鋼材１５へ溶接するスポット溶接工程を説明する溶接個所の断面図である。
　図８に示すように、スタッド部材１３のかしめを完了したスタッド付きアルミニウム部材１５０におけるスタッド部材１３の軸部３３の突出側に鋼材１５を配置して、鋼材１５とアルミニウム押出材１１のフランジ部２３とを板厚方向に重ね合わせる。そして、スタッド部材１３の位置を一対の溶接電極５１，５３同士の間に挟み込ませ、溶接電極５１，５３によって加圧しながら溶接電極５１，５３に溶接電流を流す。これにより、スタッド部材１３の頭部３１の裏側面３１ａと鋼材１５との間隔が一定となるように、スタッド部材１３の軸部３３の先端と鋼材１５とをスポット溶接する。

　すると、軸部３３と鋼材１５との間にナゲット（抵抗スポット溶接の溶融部）３０が形成され、異種金属材料であるアルミニウム押出材１１と鋼材１５とがスタッド部材１３によって互いに接合される。これにより、アルミニウム押出材１１のフランジ部２３と鋼材１５との間に一定の隙間Ｇ２が形成された異種材料接合体１００が得られる。この工程では、アルミニウム押出材１１とスタッド部材１３とが互いに一体に接合したスタッド付きアルミニウム部材１５０を鋼材１５に接合する工程となる。したがって、アルミニウム押出材１１のハンドリング性が向上して、鋼材との接合の施工性を高められる。

　以上、本構成例の異種材料接合体１００によれば、スタッド部材１３をかしめ接合でアルミニウム押出材１１のフランジ部２３に接合して鋼材１５にスポット溶接することで、フランジ部２３と鋼材１５との間に電着塗装の塗料が流動できる一定の隙間Ｇ２を確保できる。

　この隙間Ｇ２は、スタッド部材１３の頭部３１の裏側面３１ａと鋼材１５とで一定の距離が寸法決めして確保できるため、アルミニウム押出材１１のフランジ部２３の肉厚にばらつきがあっても精度よく確保できる。このように、鋼材１５とアルミニウム押出材１１のフランジ部２３との間に一定の隙間Ｇ２を精度よく保持しつつ接合できるため、電着塗装の塗料をムラなく回り込ませることができる。これにより、電着塗装の実施後に接合箇所への水分の侵入を十分に抑制して、腐食の発生を効果的に抑制できる。

　また、スタッド部材１３は、軸部３３の先端が平坦であるので、フランジ部２３へ打ち込んでかしめる際に、スタッド部材１３の倒れを抑制できる。

　次に、他の構成例について説明する。
　図９に示す構成例では、鋼材１５がスタッド部材１３の強度よりも高い強度を有しており、スタッド部材１３の軸部３３の先端が隙間Ｇ２の部分に膨出する拡径膨出部３３ａを有している。鋼材１５として、例えば、ケイ素（Ｓｉ）又はマンガン（Ｍｎ）などを含む高強度鋼材（ハイテン鋼）が用いられる。

　この構成例における拡径膨出部３３ａを形成するには、スタッド部材１３の強度よりも高い強度を有する鋼材１５をスタッド部材１３の軸部３３の突出側に配置し、スポット溶接時にスタッド部材１３の軸部３３を軸圧縮させる。これにより、スタッド部材１３の軸部３３の先端部分を、抵抗発熱溶接部（ナゲット）の周囲の熱によって軟化させ、隙間Ｇ２の部分に拡径して膨出させる。

　この構成例によれば、隙間Ｇ２の部分においてスタッド部材１３の先端に拡径膨出部３３ａを形成することにより、プッシュアウト荷重の負荷時における抜けの抑制効果がより高められる。

　図１０に示す構成例では、アルミニウム押出材１１のフランジ部２３に、平面視において、スタッド部材１３が千鳥状に配置されている。つまり、スタッド部材１３は、フランジ部２３の縁部からの距離Ｌを互いに異ならせて配置されている。

　この構成例によれば、打ち込み箇所がスタッド部材１３の配列方向と交差する方向に分散されるので、外力が作用した際のフランジ部２３の変形を抑制できる。また、鋼材１５への接合箇所もスタッド部材１３の配列方向と交差する方向に分散されるので、フランジ部２３と鋼材１５の平坦性が維持されやすくなる。

（第２構成例）
　次に、第２構成例に係る異種材料接合体について説明する。
　なお、上記第１構成例と同一構成部分は、同一符号を付して説明を省略する。
　図１１は、第２構成例に係る異種材料接合体２００のフランジ部２３と鋼材１５との接合箇所における長手方向に直交する方向の断面図である。図１２は、第２構成例に係る異種材料接合体２００のフランジ部２３と鋼材１５との接合箇所における長手方向の断面図である。

　図１１及び図１２に示すように、第２構成例に係る異種材料接合体２００では、スタッド部材１３は、アルミニウム押出材１１のフランジ部２３に対して軸部３３が逆側から貫通して突出した状態でかしめ接合されている。

　鋼材１５は、アルミニウム押出材１１にかしめ接合されたスタッド部材１３の頭部３１側に配置されている。そして、鋼材１５とスタッド部材１３の頭部３１とが突き合わされてスポット溶接されている。これにより、異種金属材料であるアルミニウム押出材１１と鋼材１５とがスタッド部材１３によって互いに接合された異種材料接合体２００が得られる。

　このスタッド部材１３の頭部３１の外周面にもムラなく良好に塗膜Ｃが形成され、水分の侵入による腐食の発生を効果的に抑制できる。なお、アルミニウム押出材１１のフランジ部２３と鋼材１５との間の隙間Ｇ３についても、塗料の流動性確保及び異種材料接合体２００の強度確保の観点から、０．５ｍｍ～１．５ｍｍとするのが好ましい。

　この異種材料接合体２００を製造する場合も、まず、メス型４３とオス型４５とから構成された平状金型４１によってアルミニウム押出材１１のフランジ部２３にスタッド部材１３をかしめ接合する（図５参照）。このとき、メス型４３に対して、アルミニウム押出材１１のフランジ部２３を、異種材料接合体１００を製造する場合とは逆向きに配置させる。

　次に、図１３に示すように、スタッド部材１３の頭部３１側に鋼材１５を配置させ、鋼材１５とアルミニウム押出材１１のフランジ部２３とを板厚方向に重ね合わせる。そして、スタッド部材１３の位置を一対の溶接電極５１，５３同士の間に挟み込ませ、溶接電極５１，５３に溶接電流を流す。これにより、スタッド部材１３の頭部３１と鋼材１５とをスポット溶接する。

　すると、異種材料接合体であるアルミニウム押出材１１と鋼材１５とがスタッド部材１３によって互いに接合され、アルミニウム押出材１１のフランジ部２３と鋼材１５との間に、スタッド部材１３の頭部３１によって一定の隙間Ｇ３が形成された異種材料接合体２００が得られる。頭部３１の高さは、一般に規格寸法に設定されていることから、隙間Ｇ３を高い精度で形成できる。また、場所毎に隙間Ｇ３を異ならせたい場合には、対応する高さの頭部３１を有したスタッド部材１３を選択すればよい。

　以上、本構成例の異種材料接合体２００によれば、スタッド部材１３をかしめ接合でアルミニウム押出材１１のフランジ部２３に接合して、鋼材１５にスポット溶接することで、フランジ部２３と鋼材１５との間に塗料が流動できる一定の隙間Ｇ３を確保できる。

　この隙間Ｇ３は、スタッド部材１３の頭部３１で一定の距離等の所望の距離が寸法決めして確保できるため、アルミニウム押出材１１のフランジ部２３の肉厚にばらつきがあっても精度よく確保できる。このように、鋼材１５とアルミニウム押出材１１のフランジ部２３との間に所望の間隔の隙間Ｇ３を精度よく保持しつつ接合できるため、塗料をムラなく回り込ませることができる。これにより、電着塗装の実施後に接合箇所への水分の侵入を十分に抑えることができ、腐食の発生を効果的に抑制できる。

　本構成によれば、特にスタッド部材１３の頭部３１によって高い寸法精度で隙間Ｇ３を形成できる。

　なお、この第２構成例に係る異種材料接合体２００の場合も、平面視において、アルミニウム押出材１１のフランジ部２３に千鳥状にスタッド部材１３を配置するのが好ましい。このように、スタッド部材１３を千鳥状に配置すれば、打ち込み箇所をスタッド部材１３の配列方向と交差する方向に分散することができ、外力によるフランジ部２３の変形を抑制できる。また、鋼材１５への接合箇所もスタッド部材１３の配列方向と交差する方向に分散されるので、フランジ部２３と鋼材１５の平坦性を維持できる。

＜他の構成例＞
　次に、他の構成例について説明する。
　図１４に示す構成例では、スタッド部材１３Ａの軸部３３の先端には、径方向外側に広がった拡径部３３ｂが形成されている。これにより、アルミニウム押出材１１のフランジ部２３がスタッド部材１３Ａの拡径部３３ｂに係合される。

　この構成例によれば、スタッド部材１３Ａの軸部３３の先端に拡径部３３ｂが形成されていることにより、プッシュアウト荷重がかかってもアルミニウム押出材１１のフランジ部２３がスタッド部材１３の拡径部３３ｂに係合され、抜けの抑制効果が高められる。

　この構成例における拡径部３３ｂを形成するには、図１５に示すように、軸部３３の先端に、軸方向内側に窪む凹み部３３ｃが形成されたスタッド部材１３Ａを用いるのが好ましい。凹み部３３ｃによって、軸部３３の先端の外周には薄肉の環状突起部が形成される。そして、図１６に示すようにスタッド部材１３Ａの位置を一対の溶接電極５１，５３同士の間に保持して、溶接電極５１，５３によって加圧しながら溶接電極５１，５３に溶接電流を流す。このスポット溶接時に、スタッド部材１３Ａの軸部３３の先端の凹み部３３ｃにより形成された環状突起部を溶接電極５１によって広げて拡径部３３ｂを形成する。

　このようにスタッド部材１３Ａの軸部３３の先端に凹み部３３ｃを設けることにより、スポット溶接時の抵抗発熱及び加圧でスタッド部材１３Ａの先端を径方向外側へ容易に広げられる。なお、軸部３３の先端側の溶接電極５１としては、先端形状がＲ形状の電極を用いるのが好ましく、これにより、凹み部３３ｃの外輪部分を容易に拡径できる。また、凹み部３３ｃによってスタッド部材１３Ａが軽量化される。

　また、図１７に示すように、金型６１とポンチ６３を用いたプレス工程（冷間プレス）により拡径部３３ｂを形成してもよい。金型６１には、スタッド部材１３Ａの頭部３１を収容する凹部６１ａが形成され、ポンチ６３の先端面６３ａには、軸方向外側に突出する湾曲面が形成されている。スタッド部材１３Ａは、軸部３３をアルミニウム押出材１１に貫通させておき、頭部３１を金型６１の凹部６１ａに配置する。そして、不図示の加圧機構によりポンチ６３を金型６１に向けて移動させて、スタッド部材１３Ａを軸部３３の軸方向に圧縮する。これにより、軸部３３の先端には、径方向外側へ膨出した拡径部３３ｂが形成される。

　さらに、図１８Ａに示すように、凹み部３３ｃを有するスタッド部材１３Ｂの軸部３３の先端の一部に突出片３３ｄを形成してもよい。図１８Ｂは、図１８Ａに示すスタッド部材１３Ｂを下方から見た平面図である。突出片３３ｄは、軸部３３の先端に凹み部３３ｃにより形成された環状突起部の一部を変形させて形成する。

　図１９Ａ～図１９Ｃは、突出片３３ｄの形成手順を示す工程説明図である。図１９Ａに示すように、アルミニウム押出材１１をダイス６５の上に配置して、凹み部３３ｃを有するスタッド部材１３Ｂを不図示の加圧機構によりアルミニウム押出材１１に押し付ける。そして、図１９Ｂに示すようにスタッド部材１３Ｂの軸部３３によりアルミニウム押出材１１を打ち抜く。打ち抜いたブランク６７はダイス６５の内側空間６９を通じて排出される。

　図２０は、図１９Ａ～図１９Ｃに示すダイス６５の上部に形成された溝構造を示す説明図である。ダイス６５の上部には、スタッド部材１３Ｂの軸部３３の外周面より僅かに大きい内径の開口７１が形成され、開口の一部には、開口内周面から径方向内側に突出する凸部７３と、径方向外側に凹んで形成される凹部７５とが形成されている。凸部７３は、凹部７５の溝底面でもあり、その径方向内側の縁部７３ａは直線状となっている。つまり、凸部７３は、開口７１の水平断面において、開口７１の内周面上の２点を結ぶ直線状の縁部７３ａを有し、この縁部７３ａが径方向内側に突出している。凹部７５は、開口７１の径方向外側に水平断面が曲面状の内壁面７５ａと、凸部７３を含む底面７５ｂとを有する。ここでは、凸部７３と凹部７５は、開口７１の中心角を等分した２点に設けているが、中心角をＮ等分（Ｎは整数）した複数の位置に設けてもよい。

　図１９Ｂに示すように、ブランク６７を打ち抜いたとき、凸部７３にはスタッド部材１３の軸部３３の先端が突き当たる。そして、図１９Ｃに示すように、スタッド部材１３を更にアルミニウム押出材１１に押し込むと、頭部３１の裏側面３１ａがアルミニウム押出材１１にかしめられる。そして、軸部３３の先端に形成された薄肉の環状突起部は、凸部７３に押し当てられて変形し、凹部７５に塑性流動により押し出されて、突出片３３ｄを形成する。これにより、図１８Ａ，図１８Ｂに示す軸部３３よりも径方向外側に突出した突出片３３ｄと、頭部３１との間に、アルミニウム押出材１１が板厚方向に挟み込まれる。

　次に、スタッド部材１３と鋼材１５とを接合する溶融溶接の他の例を説明する。
　図２１は、スタッド部材１３Ｂと鋼材１５とをレーザ溶接する工程を示す断面図である。この場合、スタッド部材１３Ｂの頭部３１に鋼材１５を重ね合わせ、鋼材１５のスタッド部材１３Ｂ側とは反対側からレーザ光ＬＢを照射する。レーザ光ＬＢは、ＣＯ_２レーザ、ＹＡＧレーザ、ファイバーレーザ、ディスクレーザ等の種々のレーザ光源（不図示）からの出射光をビームウォブリングにより例えば円形状に走査する。これにより、鋼材１５とスタッド部材１３Ｂの頭部３１とを円形状の溶融凝固部（レーザ溶接のビード）７７によって相互に接合した異種材料接合体３００が得られる。レーザ溶接によれば、自由度の高い接合を容易に実現できる。

　図２２は、貫通孔を有するスタッド部材１３Ｃと鋼材１５とをレーザ溶接する工程を示す断面図である。この場合、軸方向に貫通する貫通孔７９が形成されたスタッド部材１３Ｃを用いることで、貫通孔７９を通じて、レーザ光ＬＢを頭部３１と鋼材１５との接合位置に照射できる。これによっても、鋼材１５とスタッド部材１３Ｃの頭部３１とを円形状の溶融凝固部７７によって相互に接合した異種材料接合体４００が得られる。

　図２３は、スタッド部材１３の頭部３１を鋼材１５に接合した場合の電着塗装領域を示す断面図である。スタッド部材１３は、塗膜Ｃをスタッド部材１３の表面全体に施す場合には塗膜形成工程を簡単にできるが、抵抗スポット溶接時に塗膜Ｃの電気絶縁性のため、良好なナゲット形成が難しくなる。そこで、図２３に示すように、塗膜Ｃをアルミニウム押出材１１との接合界面となる軸部３３の外周と頭部３１の裏側面３１ａにのみ形成するのが好ましい。

＜プロジェクション付きスタッド部材＞
　スタッド部材の表面全体に塗膜を形成しつつ抵抗スポット溶接時の導電性を確保するには、プロジェクションを設けることが有用である。
　図２４は、プロジェクション８１を有するスタッド部材１３Ｄを頭部側から見た斜視図である。図２５は、図２４に示すスタッド部材１３Ｄの軸部側から見た斜視図である。図２６は、図２４のXXVI－XXVI線に沿ったスタッド部材１３Ｄの断面図である。このスタッド部材１３Ｄは、頭部３１の軸部３３側とは反対側の表側面３１ｂに、複数のプロジェクション８１を有する。また、頭部３１と軸部３３には、軸方向に貫通する貫通孔７９が形成されている。プロジェクション８１は、頭部３１の円環状の表側面３１ｂの円周方向に沿って等間隔に、最大の突出高さとなる頂部を有して設けられる。

　このプロジェクション８１を有するスタッド部材１３Ｄによれば、プロジェクション８１によって抵抗スポット溶接時の溶接電流を集中させ、鋼材との接合界面における絶縁膜を破壊する。その結果、良好な大きさのナゲットが形成される。また、プロジェクション８１は、抵抗スポット溶接時に溶融して消滅するが、これにより生じた溶融部を起点として、周方向及び深さ方向にナゲットが成長するため、接合強度を確実に高められる。また、プロジェクション８１が周方向に均等に配置されることから、形成されるナゲットの周方向の偏りが抑えられる。なお、プロジェクション８１の数は特に限定されないが、接合相手との接触姿勢が安定するため３つであることが好ましい。

　本構成のスタッド部材１３Ｄは、プロジェクション８１を、頭部３１の表側面３１ｂで周方向に沿って離散して配置しているが、周方向に連続するリング状の突起にしてもよい。その場合、接合相手との接合面積を広くでき、周方向に沿って均質なナゲットが形成されやすくなる。

　以上のように、スタッド部材１３Ｄにプロジェクション８１を設けることで、ナゲットの形成位置が固定され、接合強度の安定性及びロバスト性を向上できる。そして、定電流でも大きなナゲットを形成しやすくなり、省電力化に優れた接合が可能になる。

　また、スタッド部材１３Ｄが貫通孔７９を有することで軽量化が図れる。貫通孔７９は、スタッド部材１３Ｄの接合時における位置決め用としても活用できる。
　図２７Ａは、スタッド部材１３Ｄを鋼材１５のエンボス８３に位置決めした様子を示す断面図である。図２７Ｂは、スタッド部材１３Ｄを鋼材１５に設けた突起８５に位置決めした様子を示す断面図である。

　図２７Ａに示すように、鋼材１５にエンボス８３を形成することで、このエンボス８３の凸部にスタッド部材１３Ｄの貫通孔７９を位置決めできる。これにより、スタッド部材１３Ｄをエンボス８３の位置に正確に配置できる。また、図２７Ｂに示すように、鋼材１５上にピン又は樹脂材等の突起８５を設けておくことで、この突起８５にスタッド部材１３Ｄの貫通孔７９を位置決めできる。これにより、スタッド部材１３Ｄを突起８５の位置に正確に配置できる。その結果、スタッド部材１３Ｄにより高い位置精度で鋼材１５の所望の位置に接合できる。

　さらに、スタッド部材１３Ｂの貫通孔７９は、非破壊検査用のプローブの挿入口として利用できる。例えば、先端にサーチコイルを有するプローブを貫通孔７９に挿入して、鋼材１５とスタッド部材１３Ｂとの接合状態の良否を検査してもよい。また、鋼材１５に超音波振動を付与して、貫通孔７９を通して鋼材１５の表面にレーザ光を照射して、そのレーザ光の反射から信号から空洞、浮き、傷等を探傷する超音波光探傷法により検査してもよい。

＜他のスタッド部材の構成例＞
　図２８は、他の構成のスタッド部材の断面図である。このスタッド部材１３Ｅは、軸部３３の先端に凹み部３３ｃを有する。凹み部３３ｃは、軸部３３の先端に向かうほど拡径するテーパ状の内周面８７を有する。このテーパ状の内周面８７によって軸部３３の先端には、基端側が厚肉で先端側ほど薄肉の環状突起部が形成される。その他の構成は、図１５に示すスタッド部材１３Ａと同様である。

　本構成のスタッド部材１３Ｅによれば、抵抗スポット溶接又は冷間プレス加工によって軸部３３の先端を径方向外側に拡径させた拡径部を形成した場合に、拡径部の体積を増加させて、前述したアルミニウム押出材１１のフランジ部２３（図１４）との係合強度を高められる。また、拡径部のフレア形状を安定化できる。さらに、抵抗スポット溶接時には、接合相手となる不図示の鋼材と環状突起部との接触面積が小さくなり、ナゲットの形成位置を安定させる効果が得られる。

　図２９Ａは、軸部３３の先端の凹み部３３ｃに軸方向に突出する突出部８９を設けたスタッド部材１３Ｆの斜視図である。図２９Ｂは、図２９ＡのXXIX－XXIX線に沿ったスタッド部材１３Ｆの断面図である。このスタッド部材１３Ｆは、上記したスタッド部材１３Ｅの凹み部３３ｃに、先端面が所定の曲率半径を有する曲面（例えば球面）で形成された突出部８９を設けた以外は、スタッド部材１３Ｅと同様の構成である。突出部８９は、軸部３３の中心軸に沿って突出し、その先端が軸部３３の外周の先端面９１と同じ高さ、又は略同等の高さとなっている。

　本構成のスタッド部材１３Ｆによれば、凹み部３３ｃの内側に突出部８９が形成されるため、抵抗スポット溶接又は冷間プレス加工によって軸部３３の先端を径方向外側に拡径させる場合に、拡径させる部分の体積（厚さ、拡径長さ）を更に増加させて、前述したアルミニウム押出材１１のフランジ部２３（図１４）との係合強度を高められる。また、抵抗スポット溶接時には、突出部８９が接合相手となる不図示の鋼材との接触し、スタッド部材１３Ｆの姿勢をより安定化できる。また、突出部８９を設けることで、溶接電流が集中し、高い接合強度が得られる大きなナゲットが形成されやすくなる。

　図３０Ａは、軸部３３の先端の凹み部３３ｃに軸方向に突出する突出部９３を設けたスタッド部材１３Ｇの斜視図である。図３０Ｂは、図３０ＡのXXX－XXX線に沿ったスタッド部材１３Ｇの断面図である。このスタッド部材１３Ｇは、上記したスタッド部材１３Ｆの突出部８９の先端を平坦面にした他は、スタッド部材１３Ｆと同様の構成である。突出部９３は、軸部３３の中心軸に沿って突出した円錐台形状であり、その先端面は軸部３３の外周の先端面９１と同じ高さ、又は略同等の高さとなっている。

　本構成のスタッド部材１３Ｇによれば、凹み部３３ｃの内側に突出部９３が形成されるため、上記したように、軸部３３の先端を径方向外側に拡径させた拡径部の体積を更に増加させて、前述したアルミニウム押出材１１のフランジ部２３（図１４）との係合強度を高められる。また、抵抗スポット溶接時には、接合相手となる不図示の鋼材と突出部９３とが面接触し、冷間プレス時には、金型と突出部９３とが面接触するため、スタッド部材１３Ｇの姿勢をより安定化できる。また、突出部９３を設けることで、高い接合強度が得られる大きなナゲットが形成されやすくなる。

　上記した各種のスタッド部材を鋼材１５に接合する際、鋼材１５に接合するスタッド部材の向きは、軸部３３側を鋼材１５に接合する箇所と、頭部３１側を鋼材に接合する箇所とを混在させてもよい。具体的には、図３１に示すように、スタッド部材１３をアルミニウム押出材１１のフランジ部２３へ異なる向きで打ち込み、軸部３３と鋼材１５及び頭部３１と鋼材１５をスポット溶接してもよい。このようにすれば、フランジ部２３への頭部３１の係合によるプッシュアウトの抑制効果の向上と、頭部３１による鋼材１５とフランジ部２３との間の安定した隙間の確保を両立させることができる。

　このように、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、実施形態の各構成を相互に組み合わせること、及び明細書の記載、並びに周知の技術に基づいて、当業者が変更、応用することも本発明の予定するところであり、保護を求める範囲に含まれる。
　例えば、上記のアルミニウム材としてアルミニウム押出材を例示しているが、アルミニウム材としては、これに限らず、アルミニウム板材、アルミニウム鋳物、アルミニウム展伸材等からなる板状材でもよい。
　また、前述したスタッド部材の軸部先端に形成される拡径部３３ｂ（図１４）、（拡径膨出部３３ａ（図９）、突出片３３ｄ（図１８Ａ，図１８Ｂ）は、スタッド部材の頭部３１の裏側面に形成された環状溝３４（図２８参照）の最大半径距離と同じ、又はその半径距離を超え、頭部３１の半径距離以下の領域まで延びて形成されることが好ましい。また、上記の径方向外側に延びる拡径部３３ｂ、拡径膨出部３３ａ、突出片３３ｄは、軸部３３の周方向に沿って少なくとも１箇所、又は複数箇所、或いは連続した環状に形成する等、いずれの形態でもよい。

　以上の通り、本明細書には次の事項が開示されている。
（１）　アルミニウム材に鋼製のスタッド部材が取り付けられたスタッド付きアルミニウム部材と、鋼材とが互いに溶融接合された異種材料接合体であって、
　前記スタッド部材は、頭部と軸部を有し、
　前記軸部は、前記アルミニウム材を板厚方向に貫通して前記アルミニウム材から突出し、突出した前記軸部の先端に径方向外側へ拡がった拡径部が形成され、
　前記頭部の前記アルミニウム材に対向する裏側面は、前記アルミニウム材とかしめ接合され、
　前記頭部と前記鋼材とは、前記アルミニウム材と前記鋼材との間に所望の間隔の隙間を形成して溶融溶接されている、
異種材料接合体。
　この異種材料接合体によれば、スタッド部材の軸部がアルミニウム材を貫通して拡径部を形成し、スタッド部材の頭部と鋼材とを溶融溶接することで、アルミニウム材と鋼材との間に所望の隙間を確保できる。この隙間に電着塗装の塗料を流動させることができる。この隙間は、スタッド部材の拡径部によって所望の間隔を確保でき、アルミニウム材の肉厚にばらつきがあっても隙間を精度よく確保できる。このように、鋼材とアルミニウム材とを、精度よく隙間を保持しつつスタッド部材を介して接合できるため、隙間に塗料をムラなく回り込ませることができる。これにより、電着塗装の実施後に接合箇所への水分の侵入が抑えられ、腐食の発生を効果的に抑制できる。また、スタッド部材の軸部の先端が拡径部によって広がっていることにより、プッシュアウト荷重がかかってもアルミニウム材が拡径部に係合され、抜けの抑制効果が高められる。

（２）　前記スタッド部材には、前記軸部の軸方向に沿って前記頭部と前記軸部とを貫通する貫通孔が形成されている、（１）に記載の異種材料接合体。
　この異種材料接合体によれば、スタッド部材に貫通孔が形成されるため、スタッド部材と鋼材との接合部位を、貫通孔を通じて観察可能となる。これにより、例えば貫通孔に非破壊検査用のプローブを挿入でき、また、超音波光探傷法による反射光の取り出し等が行え、検査の信頼性を向上できる。

（３）　アルミニウム材に鋼製のスタッド部材が取り付けられたスタッド付きアルミニウム部材と、鋼材とが互いに溶融接合された異種材料接合体であって、
　前記スタッド部材は、頭部と軸部とを有し、
　前記軸部は、前記アルミニウム材を板厚方向に貫通して前記アルミニウム材から突出し、突出した前記軸部の先端に径方向外側へ拡がった拡径部が形成され、
　前記頭部の前記アルミニウム材に対向する裏側面は、前記アルミニウム材とかしめ接合され、
　前記軸部の先端と前記鋼材とは、前記アルミニウム材と前記鋼材との間に所望の間隔の隙間を形成して溶融溶接されている、
異種材料接合体。
　この異種材料接合体によれば、スタッド部材の軸部がアルミニウム材を貫通して形成された拡径部と鋼材とを溶融溶接することで、アルミニウム材と鋼材との間に所望の隙間を確保できる。この隙間に電着塗装の塗料を流動させることができる。この隙間は、スタッド部材の拡径部によって所望の間隔を確保でき、アルミニウム材の肉厚にばらつきがあっても隙間を精度よく確保できる。このように、鋼材とアルミニウム材とを、精度よく隙間を保持しつつスタッド部材を介して接合できるため、隙間に塗料をムラなく回り込ませることができる。これにより、電着塗装の実施後に接合箇所への水分の侵入が抑えられ、腐食の発生を効果的に抑制できる。また、スタッド部材の軸部の先端が拡径部によって広がっていることにより、プッシュアウト荷重がかかってもアルミニウム材が拡径部に係合され、抜けの抑制効果が高められる。

（４）　前記隙間は、０．５ｍｍ～１．５ｍｍである、（１）から（３）のいずれか１つに記載の異種材料接合体。
　この異種材料接合体によれば、塗料の流動性を確保しつつ、異種材料接合体の強度を確保できる。

（５）　前記スタッド部材の少なくとも前記アルミニウム材との接触面には、三価クロム膜を含む化成皮膜が形成されている、（１）から（４）のいずれか１つに記載の異種材料接合体。
　この異種材料接合体によれば、化成皮膜によって異種材料同士の電食を抑制できる。特に三価クロム膜を含むことで、高温でもクラックが生じにくく、耐食性の低下を抑えられる。

（６）　前記溶融溶接による溶接部は、ナゲットである、（１）から（５）のいずれか１つに記載の異種材料接合体。
　この異種材料接合体によれば、抵抗スポット溶接により高い接合強度を短時間で実現できる。

（７）　前記溶融溶接による溶接部は、環状のビードである、（１）から（６）のいずれか１つに記載の異種材料接合体。
　この異種材料接合体によれば、レーザ溶接により自由度の高い接合を容易に実現できる。

（８）　前記スタッド部材は、前記アルミニウム材の平面視において千鳥状の複数箇所に配置されている、（１）から（７）のいずれか１つに記載の異種材料接合体。
　この異種材料接合体によれば、外力が作用した際のアルミニウム材の変形を抑制できる。また、鋼材への接合箇所もスタッド部材の配列方向と交差する方向に分散されるので、アルミニウム材と鋼材の平坦性が維持されやすくなる。

（９）　前記アルミニウム材は、中空断面形状の本体部と、前記本体部の外側に突出する少なくとも１つ以上の板状フランジ部とを有するアルミニウム押出材の前記板状フランジ部である、（１）から（８）のいずれか１つに記載の異種材料接合体。
　この異種材料接合体によれば、アルミニウム押出材に鋼材を接合した補強材が容易に得られる。

（１０）　アルミニウム材に鋼製のスタッド部材が取り付けられ、前記スタッド部材が鋼材に溶融溶接されるスタッド付きアルミニウム部材であって、
　前記スタッド部材は、頭部と軸部を有し、
　前記軸部は、前記アルミニウム材を板厚方向に貫通して前記アルミニウム材から突出し、突出した前記軸部の先端に径方向外側へ拡がった拡径部が形成され、
　前記頭部の前記アルミニウム材に対向する裏側面は、前記アルミニウム材とかしめ接合され、
　前記頭部の前記軸部とは反対側の表側面に、前記軸部の軸方向に突出する突起部が設けられ、
　前記頭部と前記鋼材とは、前記アルミニウム材と前記鋼材との間に所望の間隔の隙間を形成して溶融溶接される、
スタッド付きアルミニウム部材。
　このスタッド付きアルミニウム部材によれば、アルミニウム材にスタッド部材が固定されるため、ハンドリング性が向上して鋼材との溶融接合の施工性を高められる。また、スタッド部材の軸部の先端が拡径部により広がっているため、プッシュアウト荷重がかかってもアルミニウム材がスタッド部材の拡径部に係合され、抜けの抑制効果が高められる。

（１１）　前記突起部は、前記頭部の表側面の少なくとも３箇所に設けられている、（１０）に記載のスタッド付きアルミニウム部材。
　このスタッド付きアルミニウム部材によれば、スタッド部材の接合相手との接触姿勢が安定する。

（１２）　前記突起部は、前記頭部の表側面に環状に設けられている、（１０）に記載のスタッド付きアルミニウム部材。
　このスタッド付きアルミニウム部材によれば、環状の突起部によって均質な溶融溶接が行われる。

（１３）　前記スタッド部材には、前記軸部の軸方向に沿って、前記頭部と前記軸部とを貫通する貫通孔が形成されている、（１０）から（１２）のいずれか１つに記載のスタッド付きアルミニウム部材。
　このスタッド付きアルミニウム部材によれば、スタッド部材に貫通孔が形成されるため、スタッド部材と鋼材との接合部位を、貫通孔を通じて観察可能となる。これにより、例えば貫通孔に非破壊検査用のプローブを挿入することや、超音波光探傷法による反射光の取り出し等が行え、検査の信頼性を向上できる。

（１４）　アルミニウム材に鋼製のスタッド部材が取り付けられ、前記スタッド部材が鋼材に溶融溶接されるスタッド付きアルミニウム部材であって、
　前記スタッド部材は、頭部と軸部を有し、
　前記軸部は、前記アルミニウム材を板厚方向に貫通して前記アルミニウム材から突出し、
　前記頭部の前記アルミニウム材に対向する裏側面は、前記アルミニウム材とかしめ接合され、
　前記軸部の先端に、軸方向内側に窪む凹み部が形成され、
　前記軸部の先端と前記鋼材とは、前記アルミニウム材と前記鋼材との間に所望の間隔の隙間を形成して溶融溶接される、
スタッド付きアルミニウム部材。
　このスタッド付きアルミニウム部材によれば、軸部の先端に凹み部が形成されることで、スタッド部材の軽量化が図れる。

（１５）　前記凹み部は、前記軸部の先端に向かうほど拡径するテーパ状の内周面を有する、（１４）に記載のスタッド付きアルミニウム部材。
　このスタッド付きアルミニウム部材によれば、軸部の凹み部にテーパ状の内周面を設けることで、軸部先端の基端側が厚肉で、軸部先端側ほど薄肉の環状突起部を形成できる。

（１６）　前記凹み部の底部には、軸方向に突出する突出部が形成され、前記突出部の先端は、平坦面又は曲面のいずれかである、（１４）又は（１５）に記載のスタッド付きアルミニウム部材。
　このスタッド付きアルミニウム部材によれば、凹み部の底部から突出する突出部を設けることで、抵抗スポット溶接又は冷間プレス加工によって軸部の先端を径方向外側に拡径させる場合に、拡径させる部分の体積（厚さ、拡径長さ）を更に増加させ、アルミニウム材との係合強度を高められる。

（１７）　前記スタッド部材の少なくとも前記アルミニウム材との接触面には、三価クロム膜を含む化成皮膜が形成されている、（１０）から（１６）のいずれか１つに記載のスタッド付きアルミニウム部材。
　このスタッド付きアルミニウム部材によれば、化成皮膜によって異種材料同士の電食を抑制できる。特に三価クロム膜を含む場合には、高温でもクラックが生じにくく、耐食性の低下を抑えられる。

（１８）　アルミニウム材に鋼製のスタッド部材が取り付けられたスタッド付きアルミニウム部材と、鋼材とが互いに接合された異種材料接合体の製造方法であって、
　頭部と軸部を有する前記スタッド部材の前記軸部を前記アルミニウム材に打ち込み、前記アルミニウム材を貫通した前記軸部の先端を前記アルミニウム材から突出させ、突出した前記軸部の先端に径方向外側へ拡がる拡径部を形成するとともに、前記頭部の前記アルミニウム材に対向する裏側面を、前記アルミニウム材とかしめ接合し、
　前記軸部の先端と前記鋼材とを重ね合わせて前記アルミニウム材と前記鋼材との間に所望の間隔の隙間を形成しつつ、前記軸部と前記鋼材とを溶融溶接する、
異種材料接合体の製造方法。
　この異種材料接合体の製造方法によれば、スタッド部材をアルミニウム材にかしめ接合し、スタッド部材と鋼材とを溶融溶接することで、アルミニウム材と鋼材との間に所望の隙間を確保できる。この隙間に電着塗装の塗料を流動させることができる。この隙間は、スタッド部材の拡径部によって所望の間隔を確保でき、アルミニウム材の肉厚にばらつきがあっても隙間を精度よく確保できる。このように、鋼材とアルミニウム材とを、精度よく隙間を保持しつつスタッド部材を介して接合できるため、隙間に塗料をムラなく回り込ませることができる。これにより、電着塗装の実施後に接合箇所への水分の侵入が抑えられ、腐食の発生を効果的に抑制できる。また、スタッド部材の軸部の先端が拡径部によって広がっていることにより、プッシュアウト荷重がかかってもアルミニウム材が拡径部に係合され、抜けの抑制効果が高められる。

（１９）　前記スタッド部材よりも高い強度を有する前記鋼材を用い、
　前記スタッド部材の前記軸部の先端を前記鋼材に押し当てながら抵抗スポット溶接して前記軸部を軸方向に圧縮し、前記軸部の先端に径方向外側へ膨出させた拡径膨出部を形成する、（１８）に記載の異種材料接合体の製造方法。
　この異種材料接合体の製造方法によれば、アルミニウム材と鋼材との間の隙間に拡径膨出部を形成でき、これにより、プッシュアウト荷重の負荷時における抜けの抑制効果を高められる。

（２０）　アルミニウム材に鋼製のスタッド部材が取り付けられたスタッド付きアルミニウム部材と、鋼材とが互いに接合された異種材料接合体の製造方法であって、
　頭部と軸部を有する前記スタッド部材の前記軸部を前記アルミニウム材に打ち込み、前記アルミニウム材を板厚方向に貫通した前記軸部の先端を前記アルミニウム材から突出させ、突出した前記軸部の先端に径方向外側へ拡がる拡径部を形成するとともに、前記頭部の前記アルミニウム材に対向する裏側面を、前記アルミニウム材とかしめ接合させ、
　前記頭部と前記鋼材とを重ね合わせて、前記アルミニウム材と前記鋼材との間に所望の間隔の隙間を形成しつつ、前記頭部と前記鋼材とを溶融溶接する、
異種材料接合体の製造方法。
　この異種材料接合体の製造方法によれば、スタッド部材をアルミニウム材にかしめ接合し、スタッド部材と鋼材とを溶融溶接することで、アルミニウム材と鋼材との間に所望の隙間を確保できる。この隙間に電着塗装の塗料を流動させることができる。この隙間は、スタッド部材の拡径部によって所望の間隔を確保でき、アルミニウム材の肉厚にばらつきがあっても隙間を精度よく確保できる。このように、鋼材とアルミニウム材とを、精度よく隙間を保持しつつスタッド部材を介して接合できるため、隙間に塗料をムラなく回り込ませることができる。これにより、電着塗装の実施後に接合箇所への水分の侵入が抑えられ、腐食の発生を効果的に抑制できる。また、スタッド部材の軸部の先端が拡径部によって広がっていることにより、プッシュアウト荷重がかかってもアルミニウム材が拡径部に係合され、抜けの抑制効果が高められる。

（２１）　前記溶融溶接は抵抗スポット溶接である、（１８）から（２０）いずれか１つに記載の異種材料接合体の製造方法。
　この異種材料接合体の製造方法によれば、抵抗スポット溶接により高い接合強度を短時間で実現できる。

（２２）　前記溶融溶接はレーザ溶接である、（１８）から（２０）のいずれか１つに記載の異種材料接合体の製造方法。
　この異種材料接合体の製造方法によれば、レーザ溶接により自由度の高い接合を容易に実現できる。

（２３）　前記溶融溶接と同時に前記スタッド部材を前記軸部の軸方向に圧縮して、前記スタッド部材の前記軸部の先端を前記隙間に膨出させる、（１８）から（２０）のいずれか１つに記載の異種材料接合体の製造方法。
　この異種材料接合体の製造方法によれば、アルミニウム材と鋼材との隙間でスタッド部材の先端が膨出するので、アルミニウム材がスタッド部材の頭部と膨出部との間に挟み込まれる。これにより、プッシュアウト荷重の負荷時におけるスタッド部材の抜けの抑制効果が高められる。

（２４）　前記軸部の先端に外周面に沿った環状薄肉部が形成された前記スタッド部材を用い、
　前記軸部を前記アルミニウム材に貫通させた後、前記頭部と前記鋼材とを重ね合わせ、前記軸部の先端と前記鋼材とを一対のスポット溶接用電極により挟み込んでスポット溶接する、（２０）から（２３）のいずれか１つに記載の異種材料接合体の製造方法。
　この異種材料接合体の製造方法によれば、スポット溶接時の抵抗発熱及び加圧でスタッド部材の先端を容易に拡径できる。

（２５）　複数の前記スタッド部材を前記アルミニウム材へ同時に打ち込む工程を有し、
　前記工程では、前記アルミニウム材における前記スタッド部材に隣接する他の前記スタッド部材との間を含む周囲領域を、プレス面が平坦な金型で面圧縮する、（１８）から（２４）のいずれか１つに記載の異種材料接合体の製造方法。
　この異種材料接合体の製造方法によれば、スタッド部材の打ち込み時に、アルミニウム材におけるスタッド部材の周囲領域を金型で面圧縮してリストライクされる。これにより、フランジ部の平坦性を確保できる。

　なお、本出願は、２０２２年３月４日出願の日本特許出願（特願２０２２－０３３８７６）、及び２０２２年８月２４日出願の日本特許出願（特願２０２２－１３３５７９）に基づくものであり、その内容は本出願の中に参照として援用される。

１１　アルミニウム押出材（アルミニウム材）
１３，１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄ，１３Ｅ，１３Ｆ，１３Ｇ　スタッド部材
１５　鋼材
２１　本体部
２３　フランジ部
２５　中空部
３０　ナゲット（抵抗スポット溶接の溶融部）
３１　頭部
３１ａ　裏側面
３１ｂ　表側面
３３　軸部
３３ａ　拡径膨出部
３３ｂ　拡径部
３３ｃ　凹み部
３３ｄ　突出片
３４　環状溝
４１　平状金型
４３　メス型
４５　オス型
４７　孔部
４９　保持凹部
５１，５３　溶接電極
６１　金型
６１ａ　凹部
６３　ポンチ
６３ａ　先端面
６５　ダイス
６７　ブランク
６９　内側空間
７１　開口
７３　凸部
７３ａ　縁部
７５　凹部
７５ａ　内壁面
７５ｂ　底面
７７　溶融凝固部（レーザ溶接のビード）
７９　貫通孔
８１　プロジェクション
８３　エンボス
８５　突起
８７　内周面
８９　突出部
９１　先端面
９３　突出部
１００，２００，３００，４００　異種材料接合体
１５０　スタッド付きアルミニウム部材
Ｃ　塗膜
Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３　隙間
ＬＢ　レーザ光

Claims

　アルミニウム材に鋼製のスタッド部材が取り付けられたスタッド付きアルミニウム部材と、鋼材とが互いに溶融接合された異種材料接合体であって、
　前記スタッド部材は、頭部と軸部を有し、
　前記軸部は、前記アルミニウム材を板厚方向に貫通して前記アルミニウム材から突出し、突出した前記軸部の先端に径方向外側へ拡がった拡径部が形成され、
　前記頭部の前記アルミニウム材に対向する裏側面は、前記アルミニウム材とかしめ接合され、
　前記頭部と前記鋼材とは、前記アルミニウム材と前記鋼材との間に所望の間隔の隙間を形成して溶融溶接されている、
異種材料接合体。
　前記スタッド部材には、前記軸部の軸方向に沿って前記頭部と前記軸部とを貫通する貫通孔が形成されている、
請求項１に記載の異種材料接合体。
　アルミニウム材に鋼製のスタッド部材が取り付けられたスタッド付きアルミニウム部材と、鋼材とが互いに溶融接合された異種材料接合体であって、
　前記スタッド部材は、頭部と軸部とを有し、
　前記軸部は、前記アルミニウム材を板厚方向に貫通して前記アルミニウム材から突出し、突出した前記軸部の先端に径方向外側へ拡がった拡径部が形成され、
　前記頭部の前記アルミニウム材に対向する裏側面は、前記アルミニウム材とかしめ接合され、
　前記軸部の先端と前記鋼材とは、前記アルミニウム材と前記鋼材との間に所望の間隔の隙間を形成して溶融溶接されている、
異種材料接合体。
　前記隙間は、０．５ｍｍ～１．５ｍｍである、
請求項１から３のいずれか１項に記載の異種材料接合体。
　前記スタッド部材の少なくとも前記アルミニウム材との接触面には、三価クロム膜を含む化成皮膜が形成されている、請求項１から３のいずれか１項に記載の異種材料接合体。
　前記溶融溶接による溶接部は、ナゲットである、
請求項１から３のいずれか１項に記載の異種材料接合体。
　前記溶融溶接による溶接部は、環状のビードである、
請求項１から３のいずれか１項に記載の異種材料接合体。
　前記スタッド部材は、前記アルミニウム材の平面視において千鳥状の複数箇所に配置されている、
請求項１から３のいずれか１項に記載の異種材料接合体。
　前記アルミニウム材は、中空断面形状の本体部と、前記本体部の外側に突出する少なくとも１つ以上の板状フランジ部とを有するアルミニウム押出材の前記板状フランジ部である、請求項１から３のいずれか１項に記載の異種材料接合体。
　アルミニウム材に鋼製のスタッド部材が取り付けられ、前記スタッド部材が鋼材に溶融溶接されるスタッド付きアルミニウム部材であって、
　前記スタッド部材は、頭部と軸部を有し、
　前記軸部は、前記アルミニウム材を板厚方向に貫通して前記アルミニウム材から突出し、突出した前記軸部の先端に径方向外側へ拡がった拡径部が形成され、
　前記頭部の前記アルミニウム材に対向する裏側面は、前記アルミニウム材とかしめ接合され、
　前記頭部の前記軸部とは反対側の表側面に、前記軸部の軸方向に突出する突起部が設けられ、
　前記頭部と前記鋼材とは、前記アルミニウム材と前記鋼材との間に所望の間隔の隙間を形成して溶融溶接される、
スタッド付きアルミニウム部材。
　前記突起部は、前記頭部の表側面の少なくとも３箇所に設けられている、
請求項１０に記載のスタッド付きアルミニウム部材。
　前記突起部は、前記頭部の表側面に環状に設けられている、
請求項１０に記載のスタッド付きアルミニウム部材。
　前記スタッド部材には、前記軸部の軸方向に沿って、前記頭部と前記軸部とを貫通する貫通孔が形成されている、請求項１０に記載のスタッド付きアルミニウム部材。
　アルミニウム材に鋼製のスタッド部材が取り付けられ、前記スタッド部材が鋼材に溶融溶接されるスタッド付きアルミニウム部材であって、
　前記スタッド部材は、頭部と軸部を有し、
　前記軸部は、前記アルミニウム材を板厚方向に貫通して前記アルミニウム材から突出し、
　前記頭部の前記アルミニウム材に対向する裏側面は、前記アルミニウム材とかしめ接合され、
　前記軸部の先端に、軸方向内側に窪む凹み部が形成され、
　前記軸部の先端と前記鋼材とは、前記アルミニウム材と前記鋼材との間に所望の間隔の隙間を形成して溶融溶接される、
スタッド付きアルミニウム部材。
　前記凹み部は、前記軸部の先端に向かうほど拡径するテーパ状の内周面を有する、
請求項１４に記載のスタッド付きアルミニウム部材。
　前記凹み部の底部には、軸方向に突出する突出部が形成され、前記突出部の先端は、平坦面又は曲面のいずれかである、
請求項１４に記載のスタッド付きアルミニウム部材。
　前記スタッド部材の少なくとも前記アルミニウム材との接触面には、三価クロム膜を含む化成皮膜が形成されている、請求項１０から１６のいずれか１項に記載のスタッド付きアルミニウム部材。
　アルミニウム材に鋼製のスタッド部材が取り付けられたスタッド付きアルミニウム部材と、鋼材とが互いに接合された異種材料接合体の製造方法であって、
　頭部と軸部を有する前記スタッド部材の前記軸部を前記アルミニウム材に打ち込み、前記アルミニウム材を貫通した前記軸部の先端を前記アルミニウム材から突出させ、突出した前記軸部の先端に径方向外側へ拡がる拡径部を形成するとともに、前記頭部の前記アルミニウム材に対向する裏側面を、前記アルミニウム材とかしめ接合し、
　前記軸部の先端と前記鋼材とを重ね合わせて前記アルミニウム材と前記鋼材との間に所望の間隔の隙間を形成しつつ、前記軸部と前記鋼材とを溶融溶接する、
異種材料接合体の製造方法。
　前記スタッド部材よりも高い強度を有する前記鋼材を用い、
　前記スタッド部材の前記軸部の先端を前記鋼材に押し当てながら抵抗スポット溶接して前記軸部を軸方向に圧縮し、前記軸部の先端に径方向外側へ膨出させた拡径膨出部を形成する、
請求項１８に記載の異種材料接合体の製造方法。
　アルミニウム材に鋼製のスタッド部材が取り付けられたスタッド付きアルミニウム部材と、鋼材とが互いに接合された異種材料接合体の製造方法であって、
　頭部と軸部を有する前記スタッド部材の前記軸部を前記アルミニウム材に打ち込み、前記アルミニウム材を板厚方向に貫通した前記軸部の先端を前記アルミニウム材から突出させ、突出した前記軸部の先端に径方向外側へ拡がる拡径部を形成するとともに、前記頭部の前記アルミニウム材に対向する裏側面を、前記アルミニウム材とかしめ接合させ、
　前記頭部と前記鋼材とを重ね合わせて、前記アルミニウム材と前記鋼材との間に所望の間隔の隙間を形成しつつ、前記頭部と前記鋼材とを溶融溶接する、
異種材料接合体の製造方法。
　前記溶融溶接は抵抗スポット溶接である、請求項１８から２０のいずれか１項に記載の異種材料接合体の製造方法。
　前記溶融溶接はレーザ溶接である、請求項１８から２０のいずれか１項に記載の異種材料接合体の製造方法。
　前記軸部の先端に軸部外周面に沿った環状薄肉部が形成された前記スタッド部材を用い、
　前記軸部を前記アルミニウム材に貫通させた後、前記軸部の先端を軸方向に圧縮して前記環状薄肉部を拡径させる、
請求項１８から２０のいずれか１項に記載の異種材料接合体の製造方法。
　前記軸部の先端に外周面に沿った環状薄肉部が形成された前記スタッド部材を用い、
　前記軸部を前記アルミニウム材に貫通させた後、前記頭部と前記鋼材とを重ね合わせ、前記軸部の先端と前記鋼材とを一対のスポット溶接用電極により挟み込んでスポット溶接する、
請求項２０に記載の異種材料接合体の製造方法。
　複数の前記スタッド部材を前記アルミニウム材へ同時に打ち込む工程を有し、
　前記工程では、前記アルミニウム材における前記スタッド部材に隣接する他の前記スタッド部材との間を含む周囲領域を、プレス面が平坦な金型で面圧縮する、
請求項１８から２０のいずれか１項に記載の異種材料接合体の製造方法。