JPH0417980A - アルミニウム合金板の電気抵抗スポット溶接方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は連続打点溶接性に優れたアルミニウム合金板の
電気抵抗スポット溶接方法に関するものである。

［従来の技術］ 近年自動車の燃費規制の点より車体軽量化の要求が一層
強まりつつあり、これに伴いアルミニウム合金板は鋼板
に代わって自動車用の外板等に使われる例が増加しつつ
ある。アルミニウム合金板を車体に組み立てるには鋼板
と同様に電気抵抗スポット溶接を行う必要がある。とこ
ろで、アルミニウム合金は鋼に比べ（１）電気比抵抗が
低い、（２）熱伝導度が高い、（３）板表面には非導電
性の硬く、脆い、緻密な酸化膜が存在する等性質が異な
る。したがって、アルミニウム合金板の電気抵抗スポッ
ト溶接では上記（１）、（２）のために溶接電流を鋼板
に比べ約３倍多く流す必要がある。

以下、第２図〜第４図を参照として電気抵抗スポット溶
接現象を説明する。

図中、ｌは電極、２．２′はアルミニウム合金板、３．
３′は電極側表面、６はナゲツト、７は電極間の温度分
布である。

電極１間で通電を行うと、板２．２′間の接触面、電極
１と板２．２′の接触面での電気抵抗はアルミニウム地
に比べて高くなり、電気抵抗発熱が起こって、溶接部で
の温度分布７は第２図（Ｂ）に示すごと（なる。また、
上記（３）の性質のために電極側表面３．３′上の非導
通の酸化膜８（第３図参照）に−旦電荷が蓄えられ、次
に絶縁破壊を起こして、溶接時に部分的に割れ９を生じ
てこの部分を通じてのみ電気の通電（第３図矢印）が行
われるという現象が生じる。このため溶接時に電極接触
部での発熱が局部的に過大になってアルミニウム合金板
が溶融し、発生した溶融Ａ℃が割れ９を通って板側３．
３′から電極１に移行し、電極材料のＣｕと冶金的に低
融点化合物を形成することにより電極にも局部的な溶融
部１２を形成する。この溶融部１２が電極ｌを欠けさせ
、劣化するものと考えられている。

アルミニウム合金板の電気抵抗スポット溶接では電極の
保守なしにそのまま連続して溶接が出来る連続打点数が
鋼板の場合に比べ１／１０〜１／１００になっていた。

また、従来からアルミニウム板のスポット溶接では電極
のドレッシングが必要であることが認識されていた。し
かしながら、二のように連続打点性が劣りまた、数十点
ごとにドレッシングを行う必要があることについても、
スポット溶接をそれほど多用しない用途では特別に問題
視されて来なかった。ところが上記のようにアルミニウ
ム合金板が大量生産の自動車に使用されるようになって
くると、頻繁に電極のドレッシングを行う方法は採用で
きなくなった。

〔発明が解決しようとする課題〕

こうした問題を解決するために種々の方法が提案されて
いる。例えば、電極面に前処理を施す、電極の材質を一
般のＣｒＣｕからアルミナ分散銅などに代える、電極の
形状に工夫を凝らす、電流の立ち上り速度を制御する等
である。

しかしいずれの提案も自動車の組立ラインで実用的に満
足できるレベルの成果を挙げる迄至っていないので、ア
ルミ合金板の溶接作業性は鋼板に比べて劣るのが実状で
ある。

本発明は上記の問題点を解決しアルミニウム合金板の溶
接作業性を大幅に向上させる事を目的にするものである
。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は従来鋼板ではスポット溶接の連続打点性を大幅
に劣化させるとされていた電極・板界面側のＺｎメッキ
処理がアルミニウム合金板においては逆に連続打点性を
向上させるという特異現象を発見し、さらにＺｎ以外の
メッキ金属についても同様の効果を見出し、本発明を完
成したものである。

本発明の骨子は、アルミニウム合金板の電極表面に存在
するアルミニウム酸化膜を異種メッキ金属の薄膜に置換
したことにある。

即ち本発明はアルミニウム合金板の電気抵抗スポット溶
接方法において、アルミニウム合金板の電極と接する側
片面にメッキ処理により異種金属皮膜を形成した板を、
非メッキ面を介して相互に接触させ、前記メッキ面と接
触する電極間で通電を行うことを特徴とする。

以下、本発明の構成を詳しく説明する。

本発明においてアルミニウム合金は特に限定されるもの
ではないが例えばＪ　Ｉ　Ｓ　Ａ　５０５２，５１８２
．５０８２．２０３６６００９．６０１０等が好ましく
適用できる。

メッキ処理の金属の種類としＺｎ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｆｅ、
Ｃｒ、Ａｇおよびこれら金属を合金化したもの等が適用
できる。メッキ厚みは特に制限がないが、０．１μｍ未
満では下地のアルミニウム合金板の粗さによってはＡｎ
がメッキ皮膜から露出することがあり、１０μｍを超え
てもメッキ皮膜の性能には変わりがなく経済的ではない
。

また、メッキ皮膜は一層で十分な性能が得られるが、下
地にＡｇに対して密着性が優れたＺｎをメッキしその上
に上層としてＦｅ又はＮｉをメッキしてもよい。

又、メッキ皮膜とアルミ地との間にはアルミニウム酸化
皮膜が存在しないことが好ましい。しかしながらアルミ
ニウム酸化皮膜を薬品で完全に溶解したとしても、メッ
キまでの間アルミニウム合金板と大気との接触により極
く薄いアルミニウム酸化皮膜が生成することは避けられ
ない。このような不可避的に発生するメッキ皮膜下のア
ルミニウム酸化皮膜は膜厚が１０Å以下ならば許容され
る。これを超えるとメッキが困難になるのみならず、第
３図を参照して説明したような通電の局部的集中が起こ
り好ましくない。

メッキ処理の表面は電極と接触する側にのみに限定すべ
きであり、アルミニウム合金板同士が接触する界面にも
メッキを行うとかえって溶接が不安定になり溶接性が低
下して好ましくない。

メッキを施さないもう一方の面の酸化膜は通常の板の製
造工程で生じる自然酸化膜厚でよいが、特に積極的に酸
化焼鈍等を施し酸化膜厚を例えば０．０１〜０．１μｍ
に増加させてもよい。

電気抵抗スポット溶接法の機種としては特に限定はされ
ず、通常３相整流式、単相整流式、静電蓄整式、３相伝
周波式が使用可能である。

なお、上述のように電極の材質、形状などが種々工夫さ
れているが、本発明においてはこれらの制限はなく、通
常のものを使用することができる。

［作用］ 本発明方法においては、第１図（Ａ）、（Ｂ）に示すよ
うに電極１と接触する板面３．３′のみにメッキ処理を
行いメッキ皮膜１４．１４′を形成すると、非導電性の
硬くて脆い酸化膜８の代わりにメッキ皮膜１４．１４′
が電極と接触する。

このメッキ皮膜１４．１４′は、一部の不純物を除き導
電性の金属からなり、またアルミニウム合金板の保存中
などにメッキ層上に表面酸化膜が形成されても、板表面
のアルミニウム酸化膜８（第３図）に比べて薄くて緻密
ではない。このためメッキ面での電気の流れは一様に流
れるため板表面で局部的な発熱が無いため温度分布第１
図（Ｂ）の如くなり電極１界面の局部昇温に伴う劣化が
大幅に低下するものと思われる。

一方、アルミニウム合金板の接合面に存在するアルミニ
ウム酸化膜８．８′は接合面での温度上昇によるナゲツ
ト６の形成を促進する。

以下、実施例により本発明をさらに詳しく説明する。

〔実施例］ 板厚１．０ｍｍのＡ　Ａ　６００９合金板の片表面にり
ん酸ソーダ系脱脂剤での脱脂処理、水洗およびデスマッ
トを行って、酸化アルミニウム皮膜を除去した後、Ｚｎ
ＳＯ４，ＨＦの混合メッキ浴で電流密度５　Ａ　／　ｄ
　ｍ　２にて電気メッキを行ってＺｎメッキ付着量３　
ｇ　／　ｍ　”にした。なお、デスマット処理後合金板
上に形成される薄いアルミニウム酸化膜をメッキ液中で
できるだけ除去するようＨＦ含有メッキ液を使用した。

この板をメッキ面が各々電極側になるようにして２枚重
ねにして３相整流式の溶接機を使用して連続打点の電気
抵抗スポット溶接試験を以下の条件にて行った。

ここで連続打点性の評価は電極チップの清掃又は交換無
しで連続的に溶接が行える限界で判定して行った。この
限界の判定は最初のナゲツト径が６．０ｍｍφになるよ
うに溶接しておき連続打点の進行に伴ないナゲツト径が
低下して来るがこの低下でナゲツト径が４．８ｍｍφ未
満になった時を限界とした。

電流３０ＫＡ。

加圧力３００ｋｇ この限界打点数の結果を表１に示す。

尚比較としてＺｎメッキを行わない板の場合および両面
をＺｎメッキした板の場合の限界打点数についても各々
この表に示す。但しこれら板の場合の溶接条件は片面メ
ッキ板と同じ条件で溶接すると同じナゲツト径が得られ
なかったので最初のナゲツト径が６．０ｍｍφになるよ
うに溶接電流を少し修正して行った。

表１ ［発明の効果］ 以上説明したように本発明の方法に従えば連続打点溶接
性にイ！れ溶接作業性を大幅に向上させた通電時間３サ
イクル、 アルミニウム合金の電気抵抗スポット溶接が可能になる
。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）は本発明法における溶接法の概念図、 第１図（Ｂ）は本発明法における溶接中の板面垂直方向
の温度分布を示す概念グラフ、第２図（Ａ）、（Ｂ）は
従来法について第１図（Ａ）、（Ｂ）と同様の図、 第３図は従来法における溶接中の電極側アルミニウム合
金板の溶解を示す説明図、 第４図は溶融金属がアルミニウム合金板から電極側に移
行する状況の説明図である。 １−電極、２．２′−アルミニウム合金板、３．３′−
電極側表面、６−ナゲツト、７−電極間の温度分布、１
２−電極側の溶融金属、１３−メッキ皮膜

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．アルミニウム合金板の電気抵抗スポット溶接方法に
   おいて、 前記アルミニウム合金板の電極と接する側片面にメッキ
   処理により異種金属皮膜を形成した板を、非メッキ面を
   介して相互に接触させ、前記メッキ面と接触する電極間
   で通電を行うことを特徴とする連続打点性に優れたアル
   ミニウム合金板の電気抵抗スポット溶接方法。