JPH0639558A - アルミニウムと鋼の抵抗溶接方法 - Google Patents
アルミニウムと鋼の抵抗溶接方法Info
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- JPH0639558A JPH0639558A JP4218589A JP21858992A JPH0639558A JP H0639558 A JPH0639558 A JP H0639558A JP 4218589 A JP4218589 A JP 4218589A JP 21858992 A JP21858992 A JP 21858992A JP H0639558 A JPH0639558 A JP H0639558A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 インサート材を使用せずに、アルミニウムと
鋼の健全な抵抗溶接を行う。 【構成】 鋼材１の表面にめっき層１ａを形成する。め
っき層１ａをアルミニウム材２に接触させて溶接を行
う。めっき層１ａは、アルミニウム量が２０ｗｔ％以上
のアルミニウム合金または純アルミニウムとする。めっ
き層１ａの厚みは２μｍ以上とする
鋼の健全な抵抗溶接を行う。 【構成】 鋼材１の表面にめっき層１ａを形成する。め
っき層１ａをアルミニウム材２に接触させて溶接を行
う。めっき層１ａは、アルミニウム量が２０ｗｔ％以上
のアルミニウム合金または純アルミニウムとする。めっ
き層１ａの厚みは２μｍ以上とする
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、アルミニウムと鋼の抵
抗溶接方法に関する。
抗溶接方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】アルミニウムと鋼の溶接では、接合界面
に極めて脆弱な金属間化合物が形成されるために、充分
な接合強度の得られないことが知られている。現在ま
で、このような異種金属の接合には、ボルト、ネジ、嵌
め合わせなどの機械的接合法が用いられてきたが、接合
継手の信頼性、気密性に問題があった。
に極めて脆弱な金属間化合物が形成されるために、充分
な接合強度の得られないことが知られている。現在ま
で、このような異種金属の接合には、ボルト、ネジ、嵌
め合わせなどの機械的接合法が用いられてきたが、接合
継手の信頼性、気密性に問題があった。
【０００３】この問題を解決するために、各種の固相接
合法は試行されている。しかし、それぞれに適用の限界
があった。例えば、摩擦圧接は、対称性のよい回転体同
士の接合に限られ、爆着法や熱間圧延法では、設備面、
能率面に欠点がみられた。
合法は試行されている。しかし、それぞれに適用の限界
があった。例えば、摩擦圧接は、対称性のよい回転体同
士の接合に限られ、爆着法や熱間圧延法では、設備面、
能率面に欠点がみられた。
【０００４】そこで、最近になって、クラッド材を使用
する比較的簡単で確実性の高い異種金属の溶接方法が提
案された。この方法は、接合すべきそれぞれの異種金属
と同じ２種類の金属材料を両面に持つクラッド材を介し
て溶接を行う方法であり、例えば、「軽金属」（ｖｏ
ｌ．２７（１９８９）No. １０ 鉄道車両のハイブリッ
ト構体の構体接合方法）には、図４に示すように、アル
ミニウムとステンレス鋼をアーク溶接あるいはスポット
溶接する際して、アルミニウムとステンレス鋼からなる
クラッド材を使用する方法が開示されている。
する比較的簡単で確実性の高い異種金属の溶接方法が提
案された。この方法は、接合すべきそれぞれの異種金属
と同じ２種類の金属材料を両面に持つクラッド材を介し
て溶接を行う方法であり、例えば、「軽金属」（ｖｏ
ｌ．２７（１９８９）No. １０ 鉄道車両のハイブリッ
ト構体の構体接合方法）には、図４に示すように、アル
ミニウムとステンレス鋼をアーク溶接あるいはスポット
溶接する際して、アルミニウムとステンレス鋼からなる
クラッド材を使用する方法が開示されている。
【０００５】スポット溶接の場合、前記文献ではクラッ
ト材が連結材のような使い方をされているが、図５に示
すように、アーク溶接の場合と同様にクラッド材を完全
なインサート材として用いることも可能である。
ト材が連結材のような使い方をされているが、図５に示
すように、アーク溶接の場合と同様にクラッド材を完全
なインサート材として用いることも可能である。
【０００６】このようなクラッドインサート溶接法は、
異種金属の接合をクラッド材を利用することによって同
種金属の溶接に置き換えることが特徴であり、図５のよ
うなアルミニウム板と鋼板のスポット溶接に適用して
も、充分な接合強度を得ることができる。
異種金属の接合をクラッド材を利用することによって同
種金属の溶接に置き換えることが特徴であり、図５のよ
うなアルミニウム板と鋼板のスポット溶接に適用して
も、充分な接合強度を得ることができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、クラッ
ドインサート材を使用したアルミニウムと鋼のスポット
溶接では、アルミニウム板と鋼板の間にクラッド材がイ
ンサートされるため、２枚の板の接合が３枚の板の接合
となる。そのため、実際の施工を考えた場合には、イン
サート材の挿入工程や固定工程が必要となり、現状の溶
接ラインに新たな設備を組み入れなければならない問題
があった。
ドインサート材を使用したアルミニウムと鋼のスポット
溶接では、アルミニウム板と鋼板の間にクラッド材がイ
ンサートされるため、２枚の板の接合が３枚の板の接合
となる。そのため、実際の施工を考えた場合には、イン
サート材の挿入工程や固定工程が必要となり、現状の溶
接ラインに新たな設備を組み入れなければならない問題
があった。
【０００８】また、クラッド材自体についても、アルミ
ニウムと鋼を接合して製造されるため、製造条件が厳し
く、安価で性能の安定した製品を入手することが困難で
あった。
ニウムと鋼を接合して製造されるため、製造条件が厳し
く、安価で性能の安定した製品を入手することが困難で
あった。
【０００９】本発明の目的は、クラッド材を使用せずに
健全な溶接を行ない得るアルミニウムと鋼の抵抗溶接方
法を提供することにある。
健全な溶接を行ない得るアルミニウムと鋼の抵抗溶接方
法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の抵抗溶接方法
は、アルミニウムと鋼の抵抗溶接において、アルミニウ
ムと接する鋼表面に、アルミニウム量が２０ｗｔ％以上
のアルミニウム合金または純アルミニウムを２μｍ以上
の厚さにめっきし、そのめっき面をアルミニウムに重ね
て通電し、めっき層を優先的に溶融させ鋼母材をほとん
ど溶融させることなく溶接を行うことを特徴とする。
は、アルミニウムと鋼の抵抗溶接において、アルミニウ
ムと接する鋼表面に、アルミニウム量が２０ｗｔ％以上
のアルミニウム合金または純アルミニウムを２μｍ以上
の厚さにめっきし、そのめっき面をアルミニウムに重ね
て通電し、めっき層を優先的に溶融させ鋼母材をほとん
ど溶融させることなく溶接を行うことを特徴とする。
【００１１】
【作用】本発明の抵抗溶接方法においては、図１に示す
ように、電極３，３間に鋼材１とアルミニウム材２が挟
まれ、鋼材１の表面に被覆されたアルミニウム合金また
は純アルミニウムからなるめっき層１ａが、鋼材１とア
ルミニウム材２の間に介在する。
ように、電極３，３間に鋼材１とアルミニウム材２が挟
まれ、鋼材１の表面に被覆されたアルミニウム合金また
は純アルミニウムからなるめっき層１ａが、鋼材１とア
ルミニウム材２の間に介在する。
【００１２】鋼材１とアルミニウム材２の間にめっき層
１ａが介在すると、この間の接触抵抗は、めっき層１ａ
が介在しない場合よりも大きくなる。そのため、溶接通
電時に発熱量が増大し、めっき層１ａが優先的に溶融す
ることにより、鋼材１の溶融が最小限に抑えられる。こ
れらの結果、図２に示すように、アルミニウム材２の側
に大きく広がった接合ナゲット４が形成される。
１ａが介在すると、この間の接触抵抗は、めっき層１ａ
が介在しない場合よりも大きくなる。そのため、溶接通
電時に発熱量が増大し、めっき層１ａが優先的に溶融す
ることにより、鋼材１の溶融が最小限に抑えられる。こ
れらの結果、図２に示すように、アルミニウム材２の側
に大きく広がった接合ナゲット４が形成される。
【００１３】接合ナゲットが大きくなることにより、継
手強度が改善される。また、鋼材の側の溶融が抑えられ
ることにより、アルミニウムと鋼を直接溶接した場合に
界面に形成されて継手強度の著しい低下原因となる金属
間化合物層の形成が抑えられ、これによっても継手強度
が改善される。更に、溶融しためっき層がろう材として
機能し、これも継手強度の改善に寄与する。従って、ア
ルミニウムと鋼がインサート材を使用することなく健全
に溶接される。
手強度が改善される。また、鋼材の側の溶融が抑えられ
ることにより、アルミニウムと鋼を直接溶接した場合に
界面に形成されて継手強度の著しい低下原因となる金属
間化合物層の形成が抑えられ、これによっても継手強度
が改善される。更に、溶融しためっき層がろう材として
機能し、これも継手強度の改善に寄与する。従って、ア
ルミニウムと鋼がインサート材を使用することなく健全
に溶接される。
【００１４】本発明の抵抗溶接方法においては、めっき
層の厚さと層中のアルミニウム量が重要である。
層の厚さと層中のアルミニウム量が重要である。
【００１５】めっき層の厚さとしては、ナゲットの拡大
や金属間化合物の抑制、ろう材としての効果を得るため
に２μｍ以上が必要である。めっき層の厚さの上限は、
溶接性の点からは特に定める必要はないが、極端に厚い
めっき層は経済性を低下させ、また鋼母材との安定性を
悪くするので、実用上は３００μｍ以下が望ましい。
や金属間化合物の抑制、ろう材としての効果を得るため
に２μｍ以上が必要である。めっき層の厚さの上限は、
溶接性の点からは特に定める必要はないが、極端に厚い
めっき層は経済性を低下させ、また鋼母材との安定性を
悪くするので、実用上は３００μｍ以下が望ましい。
【００１６】めっき層におけるアルミニウム量は、２０
ｗｔ％以上必要である。２０ｗｔ％未満の場合には、接
合界面に脆化層である金属間化合物が形成されやすくな
る。これは、アルミニウムの量が減ることによりめっき
層の電気抵抗が大きくなり、通電時の発熱により鋼母材
の溶融量が多くなるからである。また、めっき層が硬化
し、鋼母材との接合性も低下する。このアルミニウム量
には上限はなく、１００ｗｔ％の純アルミニウムも使用
可能である。アルミニウム以外の金属については、Ｓ
ｉ，Ｚｎ，Ｍｎなどの健全なめっき層を形成できる元素
の添加は支障なく、これらを含み且つＡｌが２０ｗｔ％
以上のものであれば、３元系、４元系などの多元系でも
同様の効果が得られる。
ｗｔ％以上必要である。２０ｗｔ％未満の場合には、接
合界面に脆化層である金属間化合物が形成されやすくな
る。これは、アルミニウムの量が減ることによりめっき
層の電気抵抗が大きくなり、通電時の発熱により鋼母材
の溶融量が多くなるからである。また、めっき層が硬化
し、鋼母材との接合性も低下する。このアルミニウム量
には上限はなく、１００ｗｔ％の純アルミニウムも使用
可能である。アルミニウム以外の金属については、Ｓ
ｉ，Ｚｎ，Ｍｎなどの健全なめっき層を形成できる元素
の添加は支障なく、これらを含み且つＡｌが２０ｗｔ％
以上のものであれば、３元系、４元系などの多元系でも
同様の効果が得られる。
【００１７】めっきは、アルミニウムと接する側の鋼表
面に必須であり、反対側の鋼表面については、特に限定
する必要はない。また、２相めっきなどの多層めっきで
あっても、アルミニウムと接する表層が本発明条件を満
たせば充分な効果を得ることができる。
面に必須であり、反対側の鋼表面については、特に限定
する必要はない。また、２相めっきなどの多層めっきで
あっても、アルミニウムと接する表層が本発明条件を満
たせば充分な効果を得ることができる。
【００１８】めっき法は溶融めっき法、電気めっき法を
問わず、合金化溶融めっき法でもよい。
問わず、合金化溶融めっき法でもよい。
【００１９】被溶接材であるアルミニウムは、純Ａｌに
限らず、Ａｌ−Ｍｇ系，Ａｌ−Ｃｕ系などの各種のＡｌ
合金を適用できる。鋼については、冷延鋼板などの健全
なめっき層を形成することができる鋼材であればよい。
限らず、Ａｌ−Ｍｇ系，Ａｌ−Ｃｕ系などの各種のＡｌ
合金を適用できる。鋼については、冷延鋼板などの健全
なめっき層を形成することができる鋼材であればよい。
【００２０】
【実施例】以下に本発明の実施例を説明する。
【００２１】板厚が1.０ｍｍの冷延鋼板の片面にＡｌ量
が１０〜９０ｗｔ％のＡｌ−Ｍｎ合金および純Ａｌを１
０μｍの厚み（付着量４０ｇ／ｍ2 ）に電気めっきし
た。同鋼板の片面に溶融めっき法、電気めっき法により
Ａｌ−３０ｗｔ％Ｍｎを１〜１００μｍの厚み（付着量
５〜４００ｇ／ｍ2 ）にめっきした。また、同鋼板の片
面にＡｌ−Ｓｉ，Ａｌ−Ｎｉ，Ａｌ−Ｚｎの各合金およ
びＺｎ，Ｎｉ，Ｃｕの各金属を４０μｍの厚みに電気め
っきした。
が１０〜９０ｗｔ％のＡｌ−Ｍｎ合金および純Ａｌを１
０μｍの厚み（付着量４０ｇ／ｍ2 ）に電気めっきし
た。同鋼板の片面に溶融めっき法、電気めっき法により
Ａｌ−３０ｗｔ％Ｍｎを１〜１００μｍの厚み（付着量
５〜４００ｇ／ｍ2 ）にめっきした。また、同鋼板の片
面にＡｌ−Ｓｉ，Ａｌ−Ｎｉ，Ａｌ−Ｚｎの各合金およ
びＺｎ，Ｎｉ，Ｃｕの各金属を４０μｍの厚みに電気め
っきした。
【００２２】各めっき鋼板のめっき面をアルミニウム板
に接触させてスポット溶接を実施した。アルミニウム板
は厚みが1.０ｍｍのＡｌ−Ｍｇ系（Ａ５０５２）合金と
した。溶接条件は溶接電流１４ｋＡ、通電時間６サイク
ル、加圧力２００ｋｇｆとした。溶接後の継手を図３に
示す十字引張試験に供し、その破断がアルミニウム側で
の母材破断となるか否かを調査した。調査結果を表１に
示す。
に接触させてスポット溶接を実施した。アルミニウム板
は厚みが1.０ｍｍのＡｌ−Ｍｇ系（Ａ５０５２）合金と
した。溶接条件は溶接電流１４ｋＡ、通電時間６サイク
ル、加圧力２００ｋｇｆとした。溶接後の継手を図３に
示す十字引張試験に供し、その破断がアルミニウム側で
の母材破断となるか否かを調査した。調査結果を表１に
示す。
【００２３】
【表１】
【００２４】表１から明らか５ように、めっき層の厚み
が２μｍ未満の場合、めっき層中のアルミニウム量が２
０ｗｔ％未満の場合は、めっき処理による明確な改善は
見られず、裸鋼板とアルミニウム板を直接溶接した場合
と同程度であった。これに対し、適正成分組成、適正厚
さのＡｌ系めっき鋼板を使用した本発明法による継手
は、いずれも十字引張試験においてアルミニウム側での
母材破断を示した。
が２μｍ未満の場合、めっき層中のアルミニウム量が２
０ｗｔ％未満の場合は、めっき処理による明確な改善は
見られず、裸鋼板とアルミニウム板を直接溶接した場合
と同程度であった。これに対し、適正成分組成、適正厚
さのＡｌ系めっき鋼板を使用した本発明法による継手
は、いずれも十字引張試験においてアルミニウム側での
母材破断を示した。
【００２５】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
のアルミニウムと鋼の抵抗溶接方法は、クラッドインサ
ート材を使用せず、鋼表面に直接被覆しためっき層を用
いて健全な溶接を行う。従って、実際の施工においてイ
ンサート材の挿入工程や固定工程が不要となり、現状の
溶接ラインをそのまま使用できる効果がある。また、イ
ンサート材に比してめっきはコストが安く、品質も安定
であるので、経済性や継手強度の安定性が高い。
のアルミニウムと鋼の抵抗溶接方法は、クラッドインサ
ート材を使用せず、鋼表面に直接被覆しためっき層を用
いて健全な溶接を行う。従って、実際の施工においてイ
ンサート材の挿入工程や固定工程が不要となり、現状の
溶接ラインをそのまま使用できる効果がある。また、イ
ンサート材に比してめっきはコストが安く、品質も安定
であるので、経済性や継手強度の安定性が高い。
【図１】本発明の一実施態様を示す模式図である。
【図２】本発明でのナゲットの形成状況を示す模式図で
ある。
ある。
【図３】十字引張試験の説明図である。
【図４】従来の溶接法を示す模式図である。
【図５】本発明の比較対象であるクラッドインサート溶
接を示す模式図である。
接を示す模式図である。
１ 鋼材 １ａ めっき層 ２ アルミニウム材 ３ 電極 ４ 接合ナゲット
Claims (1)
- 【請求項１】 アルミニウムと鋼の抵抗溶接において、
アルミニウムと接する鋼表面に、アルミニウム量が２０
ｗｔ％以上のアルミニウム合金または純アルミニウムを
２μｍ以上の厚さにめっきし、そのめっき面をアルミニ
ウムに重ねて溶接を行うことを特徴とするアルミニウム
と鋼の抵抗溶接方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4218589A JPH0639558A (ja) | 1992-07-23 | 1992-07-23 | アルミニウムと鋼の抵抗溶接方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4218589A JPH0639558A (ja) | 1992-07-23 | 1992-07-23 | アルミニウムと鋼の抵抗溶接方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0639558A true JPH0639558A (ja) | 1994-02-15 |
Family
ID=16722329
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4218589A Pending JPH0639558A (ja) | 1992-07-23 | 1992-07-23 | アルミニウムと鋼の抵抗溶接方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0639558A (ja) |
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005305504A (ja) * | 2004-04-21 | 2005-11-04 | Kobe Steel Ltd | 鋼材とアルミニウム材との異材接合体とその接合方法 |
| JP2005334971A (ja) * | 2004-04-28 | 2005-12-08 | Kobe Steel Ltd | アルミ系材と鉄系材の抵抗スポット溶接方法および接合継手 |
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| US7850059B2 (en) | 2004-12-24 | 2010-12-14 | Nissan Motor Co., Ltd. | Dissimilar metal joining method |
| US7951465B2 (en) | 2004-04-21 | 2011-05-31 | Kobe Steel, Ltd. | Joined body of dissimilar materials comprising steel material and aluminum material, and joining method therefor |
| US8492005B2 (en) | 2008-01-17 | 2013-07-23 | Nissan Motor Co., Ltd. | Joining method and joint structure of dissimilar metal |
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-
1992
- 1992-07-23 JP JP4218589A patent/JPH0639558A/ja active Pending
Cited By (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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