JPH07132380A - 異種金属の抵抗溶接方法および抵抗溶接用材料 - Google Patents
異種金属の抵抗溶接方法および抵抗溶接用材料Info
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- JPH07132380A JPH07132380A JP5307035A JP30703593A JPH07132380A JP H07132380 A JPH07132380 A JP H07132380A JP 5307035 A JP5307035 A JP 5307035A JP 30703593 A JP30703593 A JP 30703593A JP H07132380 A JPH07132380 A JP H07132380A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 2ステップ通電や大電流を必要とせず、高い
継手強度が得られかつ、各電極へのアルミニウムあるい
はメッキの溶着量を最小限に抑えて溶接することが可能
な異種金属の抵抗溶接方法。 【構成】 厚さ0.39mmの冷延鋼板2と厚さ0.4
0mmのアルミニウム板3(A1050)からなる30
×30×0.79mmの鉄/アルミニウム2層のクラッ
ド材4の鉄側に、ロールコート法で厚さ1.0μmの樹
脂膜6aを塗布し、この樹脂膜6が塗布されたクラッド
材4の鉄側に30×60×0.80mmの冷延鋼板1を
配置し、また、アルミニウム側に30×60×1.00
mmのアルミニウム板5(A5052)を配置して、ス
ポット溶接を行った。
継手強度が得られかつ、各電極へのアルミニウムあるい
はメッキの溶着量を最小限に抑えて溶接することが可能
な異種金属の抵抗溶接方法。 【構成】 厚さ0.39mmの冷延鋼板2と厚さ0.4
0mmのアルミニウム板3(A1050)からなる30
×30×0.79mmの鉄/アルミニウム2層のクラッ
ド材4の鉄側に、ロールコート法で厚さ1.0μmの樹
脂膜6aを塗布し、この樹脂膜6が塗布されたクラッド
材4の鉄側に30×60×0.80mmの冷延鋼板1を
配置し、また、アルミニウム側に30×60×1.00
mmのアルミニウム板5(A5052)を配置して、ス
ポット溶接を行った。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、自動車、鉄道車両、船
舶、建築構造物等の組立時に用いられる鋼板とアルミニ
ウム系材料の板との異種金属抵抗溶接方法、およびそれ
に用いる抵抗溶接用材料に関するものである。
舶、建築構造物等の組立時に用いられる鋼板とアルミニ
ウム系材料の板との異種金属抵抗溶接方法、およびそれ
に用いる抵抗溶接用材料に関するものである。
【0002】
【従来の技術】鋼板とアルミニウム系材料の板等の異種
金属同士を抵抗溶接する場合、鉄/アルミニウム2層ク
ラッド材をインサート材に用い、鋼板とアルミニウム板
とをスポット溶接する方法については、既に多くの提案
がなされ、出願もされている(例えば、特開平4−55
066号、特開平4−253578号)。しかし、これ
ら従来の方法では、2ステップの通電を必要としたり、
大電流を必要とするなどの問題点があった。
金属同士を抵抗溶接する場合、鉄/アルミニウム2層ク
ラッド材をインサート材に用い、鋼板とアルミニウム板
とをスポット溶接する方法については、既に多くの提案
がなされ、出願もされている(例えば、特開平4−55
066号、特開平4−253578号)。しかし、これ
ら従来の方法では、2ステップの通電を必要としたり、
大電流を必要とするなどの問題点があった。
【0003】また、クラッド材をインサート材に用いた
鋼板あるいはメッキ鋼板とアルミニウム板とのスポット
溶接においては、鋼板側に何らかの皮膜を塗布したクラ
ッド材あるいは何らかの皮膜を塗布した鋼板あるいはメ
ッキ鋼板を用いて溶接を行った例はない。また、幅広い
電流域で高い継手強度を維持し、かつ、電極へのアルミ
ニウムあるいはメッキの溶着量を最小限に抑える溶接法
は未だなされていない。
鋼板あるいはメッキ鋼板とアルミニウム板とのスポット
溶接においては、鋼板側に何らかの皮膜を塗布したクラ
ッド材あるいは何らかの皮膜を塗布した鋼板あるいはメ
ッキ鋼板を用いて溶接を行った例はない。また、幅広い
電流域で高い継手強度を維持し、かつ、電極へのアルミ
ニウムあるいはメッキの溶着量を最小限に抑える溶接法
は未だなされていない。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記のように従来の溶
接方法によると、例えばメッキ鋼板の場合、溶接電流8
〜11kA程度の低電流では鋼板側でメッキ層が妨げと
なってナゲットが形成されにくく溶接に高い電流を要す
る。
接方法によると、例えばメッキ鋼板の場合、溶接電流8
〜11kA程度の低電流では鋼板側でメッキ層が妨げと
なってナゲットが形成されにくく溶接に高い電流を要す
る。
【0005】さらに、10ms以下の短時間通電で溶接
を行おうとすると、溶接に大電流が必要となる。たしか
に溶接部の強度を上げるためには電流値を高くすること
が望ましいが、電流値を上げるとアルミニウムの板側の
電極にアルミニウムが、またメッキ鋼板の板側の電極に
はメッキが付着して板と電極が溶着したり、電極の寿命
が短くなったり、また、電流が不安定になり強度にばら
つきが生じたりして強度が低下する等の理由で電流を高
くすることにも限界がある。また、2ステップの通電に
おいては通電方向を変化させなくてはならないという煩
わしさがある。
を行おうとすると、溶接に大電流が必要となる。たしか
に溶接部の強度を上げるためには電流値を高くすること
が望ましいが、電流値を上げるとアルミニウムの板側の
電極にアルミニウムが、またメッキ鋼板の板側の電極に
はメッキが付着して板と電極が溶着したり、電極の寿命
が短くなったり、また、電流が不安定になり強度にばら
つきが生じたりして強度が低下する等の理由で電流を高
くすることにも限界がある。また、2ステップの通電に
おいては通電方向を変化させなくてはならないという煩
わしさがある。
【0006】本発明はかかる従来の課題を解決するため
になされたもので、2ステップ通電や大電流を必要とせ
ず、高い継手強度が得られかつ、各電極へのアルミニウ
ムあるいはメッキの溶着量を最小限に抑えて溶接するこ
とが可能な異種金属の抵抗溶接方法及び抵抗溶接用材料
を提供することを目的とする。
になされたもので、2ステップ通電や大電流を必要とせ
ず、高い継手強度が得られかつ、各電極へのアルミニウ
ムあるいはメッキの溶着量を最小限に抑えて溶接するこ
とが可能な異種金属の抵抗溶接方法及び抵抗溶接用材料
を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は、請求項1において、鋼板あるいはメッ
キ鋼板と、アルミニウム系材料の板との間に、鋼板とア
ルミニウム系材料の板からなる2層の鉄/アルミニウム
クラッド材を同種材同士が向かい合うようにインサート
し、鋼板あるいはメッキ鋼板と、アルミニウム系材料の
板とを1回の通電でスポット溶接する異種金属の抵抗溶
接方法において、厚さ0.3〜3.0μmの樹脂膜が鋼
板側に塗布された2層の鉄/アルミニウムクラッド材を
用い、溶接電流7.5〜15.5kA、溶接時間80〜
280msの条件で溶接を行う方法か、請求項2におけ
る厚さ0.3〜3.0μmの樹脂膜が塗布された前記鋼
板あるいはメッキ鋼板を用い、溶接電流7.5〜15.
5kA、溶接時間80〜280msの条件で溶接を行う
方法によるものか、もしくは請求項3における350〜
450℃、時間10分〜4時間の条件で大気中加熱して
鋼板側に酸化膜を形成させた鉄/アルミニウムクラッド
材を用い、溶接電流7.5〜15.5kA、溶接時間8
0〜280msの条件で溶接を行うものであり、また、
抵抗溶接用材料としては、請求項4のインサートする2
層の鉄/アルミニウムクラッド材は厚さ0.3〜3.0
μmの樹脂膜が鋼板側に塗布された2層の鉄/アルミニ
ウムクラッド材もしくは、請求項5のインサートする2
層の鉄/アルミニウムクラッド材は、導電性粒子が分散
された厚さ2.5μm以上の樹脂膜が鋼板側に塗布され
た2層の鉄/アルミニウムクラッド材もしくは、請求項
6の温度350〜450℃、時間10分〜4時間の条件
で大気中加熱して鋼板側に酸化膜を形成させた2層の鉄
/アルミニウムクラッド材であるか、さらに、請求項7
の鋼板あるいはメッキ鋼板は、厚さ0.3〜3.0μm
の樹脂膜が塗布された鋼板あるいはメッキ鋼板を用いる
か、または、請求項8の鋼板あるいはメッキ鋼板は、導
電性粒子が分散された厚さ2.5μm以上の樹脂膜が塗
布された鋼板あるいはメッキ鋼板を用いるものである。
めに、本発明は、請求項1において、鋼板あるいはメッ
キ鋼板と、アルミニウム系材料の板との間に、鋼板とア
ルミニウム系材料の板からなる2層の鉄/アルミニウム
クラッド材を同種材同士が向かい合うようにインサート
し、鋼板あるいはメッキ鋼板と、アルミニウム系材料の
板とを1回の通電でスポット溶接する異種金属の抵抗溶
接方法において、厚さ0.3〜3.0μmの樹脂膜が鋼
板側に塗布された2層の鉄/アルミニウムクラッド材を
用い、溶接電流7.5〜15.5kA、溶接時間80〜
280msの条件で溶接を行う方法か、請求項2におけ
る厚さ0.3〜3.0μmの樹脂膜が塗布された前記鋼
板あるいはメッキ鋼板を用い、溶接電流7.5〜15.
5kA、溶接時間80〜280msの条件で溶接を行う
方法によるものか、もしくは請求項3における350〜
450℃、時間10分〜4時間の条件で大気中加熱して
鋼板側に酸化膜を形成させた鉄/アルミニウムクラッド
材を用い、溶接電流7.5〜15.5kA、溶接時間8
0〜280msの条件で溶接を行うものであり、また、
抵抗溶接用材料としては、請求項4のインサートする2
層の鉄/アルミニウムクラッド材は厚さ0.3〜3.0
μmの樹脂膜が鋼板側に塗布された2層の鉄/アルミニ
ウムクラッド材もしくは、請求項5のインサートする2
層の鉄/アルミニウムクラッド材は、導電性粒子が分散
された厚さ2.5μm以上の樹脂膜が鋼板側に塗布され
た2層の鉄/アルミニウムクラッド材もしくは、請求項
6の温度350〜450℃、時間10分〜4時間の条件
で大気中加熱して鋼板側に酸化膜を形成させた2層の鉄
/アルミニウムクラッド材であるか、さらに、請求項7
の鋼板あるいはメッキ鋼板は、厚さ0.3〜3.0μm
の樹脂膜が塗布された鋼板あるいはメッキ鋼板を用いる
か、または、請求項8の鋼板あるいはメッキ鋼板は、導
電性粒子が分散された厚さ2.5μm以上の樹脂膜が塗
布された鋼板あるいはメッキ鋼板を用いるものである。
【0008】
【作用】本発明によれば、2ステップ通電や大電流を必
要とせずに、高い継手強度が得られる。
要とせずに、高い継手強度が得られる。
【0009】また、本発明による厚さ0.3〜3.0μ
mの樹脂膜が鋼板側に塗布された2層の鉄/アルミニウ
ムクラッド材あるいは、厚さ0.3〜3.0μmの樹脂
膜が塗布された鋼板あるいはメッキ鋼板あるいは、厚さ
0.3〜3.0μmの酸化膜が鋼板側に形成された鉄/
アルミニウムクラッド材では樹脂膜または酸化膜が部分
的に欠陥を含むことにより、また、鋼板の面粗さやうね
りのために、局部的に樹脂が被覆されていない部分また
は樹脂膜厚あるいは酸化膜厚が薄い(平均厚の1/2以
下)部分があるため、溶接時の加圧によって、一部金属
同士の接触によって部分的に通電が生じるため、あるい
は、導電性粒子が分散された厚さ2.5μm以上の樹脂
膜が鋼板側に塗布された2層の鉄/アルミニウムクラッ
ド材、あるいは、導電性粒子が分散された厚さ2.5μ
m以上の樹脂膜が塗布された鋼板あるいはメッキ鋼板で
は導電性粒子同士の接触によって、部分的に通電が生じ
て、鋼板あるいはメッキ鋼板側の電流密度を上げて発熱
量を高める。但し、導電性粒子を含まない場合の樹脂膜
の厚さあるいは酸化膜の厚さは0.5μm〜1.5μm
位が望ましい。
mの樹脂膜が鋼板側に塗布された2層の鉄/アルミニウ
ムクラッド材あるいは、厚さ0.3〜3.0μmの樹脂
膜が塗布された鋼板あるいはメッキ鋼板あるいは、厚さ
0.3〜3.0μmの酸化膜が鋼板側に形成された鉄/
アルミニウムクラッド材では樹脂膜または酸化膜が部分
的に欠陥を含むことにより、また、鋼板の面粗さやうね
りのために、局部的に樹脂が被覆されていない部分また
は樹脂膜厚あるいは酸化膜厚が薄い(平均厚の1/2以
下)部分があるため、溶接時の加圧によって、一部金属
同士の接触によって部分的に通電が生じるため、あるい
は、導電性粒子が分散された厚さ2.5μm以上の樹脂
膜が鋼板側に塗布された2層の鉄/アルミニウムクラッ
ド材、あるいは、導電性粒子が分散された厚さ2.5μ
m以上の樹脂膜が塗布された鋼板あるいはメッキ鋼板で
は導電性粒子同士の接触によって、部分的に通電が生じ
て、鋼板あるいはメッキ鋼板側の電流密度を上げて発熱
量を高める。但し、導電性粒子を含まない場合の樹脂膜
の厚さあるいは酸化膜の厚さは0.5μm〜1.5μm
位が望ましい。
【0010】この局部通電によって発熱量を高めること
により、低電流域(7.5〜11.0kA)における鋼
板あるいはメッキ鋼板側でのナゲットの生成・成長を助
長させる。また、この時の発熱は熱伝導によってアルミ
ニウム系材料の板側にも影響を及ぼすため、結果として
アルミニウム側のナゲットの生成・成長をも助長させ、
溶接部の強度を向上させる。すなわち、引張試験時の破
断はアルミニウム板側で起こるため、アルミニウム側の
ナゲットが成長すれば継手強度も向上する。
により、低電流域(7.5〜11.0kA)における鋼
板あるいはメッキ鋼板側でのナゲットの生成・成長を助
長させる。また、この時の発熱は熱伝導によってアルミ
ニウム系材料の板側にも影響を及ぼすため、結果として
アルミニウム側のナゲットの生成・成長をも助長させ、
溶接部の強度を向上させる。すなわち、引張試験時の破
断はアルミニウム板側で起こるため、アルミニウム側の
ナゲットが成長すれば継手強度も向上する。
【0011】従って、低電流域でも高い継手強度を得る
ことができれば、幅広い電流域で高い継手強度を維持す
ることが可能となり、アルミニウムやメッキの溶着量の
少ない電流域(7.5〜13.5kA)で溶接を行え
る。それによって、アルミニウム板側での電極へのアル
ミニウムの溶着量あるいはメッキ鋼板側での電極へのメ
ッキの溶着量を最小限に防ぐことができる。
ことができれば、幅広い電流域で高い継手強度を維持す
ることが可能となり、アルミニウムやメッキの溶着量の
少ない電流域(7.5〜13.5kA)で溶接を行え
る。それによって、アルミニウム板側での電極へのアル
ミニウムの溶着量あるいはメッキ鋼板側での電極へのメ
ッキの溶着量を最小限に防ぐことができる。
【0012】また、鉄/アルミニウムクラッド材の鋼板
側、鋼板あるいはメッキ鋼板への樹脂膜の厚さを0.3
〜3.0μmもしくは、導電性粒子が分散された樹脂膜
の厚さを2.5μm以上としたのは、これより薄いと電
流を集中させる効果が少なくなり、また、前者の場合、
これより厚いと導通しなくなるためである。樹脂として
は、アクリル系、エポキシ系、ポリ系、塩化ビニル系な
どの非導電性のものであれば何でも良い。また、導電性
粒子はNi粉、Fe粉等、導電性の良いものならよい。
塗布法は、ロールコートやスプレー法のように均一に塗
布できるものであれば何でも良い。
側、鋼板あるいはメッキ鋼板への樹脂膜の厚さを0.3
〜3.0μmもしくは、導電性粒子が分散された樹脂膜
の厚さを2.5μm以上としたのは、これより薄いと電
流を集中させる効果が少なくなり、また、前者の場合、
これより厚いと導通しなくなるためである。樹脂として
は、アクリル系、エポキシ系、ポリ系、塩化ビニル系な
どの非導電性のものであれば何でも良い。また、導電性
粒子はNi粉、Fe粉等、導電性の良いものならよい。
塗布法は、ロールコートやスプレー法のように均一に塗
布できるものであれば何でも良い。
【0013】また、酸化膜形成の際、熱処理温度を45
0℃より高い温度で加熱すると鉄/アルミニウム界面で
金属間化合物が生成し、クラッド材が剥離してしまうの
で、それより低い温度で熱処理を行うのが良い。溶接荷
重は板厚に合わせて、2.45tkN(但し、tは鋼
板、メッキ鋼板、クラッド材、アルミニウム板の中で一
番薄い板の板厚)を目安に決めればよい(例えば、1.
47kN〜3.43kN程度)。これ以外の荷重では、
例えばこれより荷重が低くなると溶接電流が不安定にな
るためであり、また、これより荷重が高くなると、接触
抵抗が低くなって発熱量が低下したり、電極との接触に
よる鋼板、メッキ鋼板あるいはアルミニウム板側の変形
が大きくなりすぎるためである。溶接電流を7.5〜1
5.5kAとしたのは、これより低い電流では継手強度
が低く、また、これより高い電流では、アルミニウムあ
るいはメッキの溶着量が極度に増えるためである。溶接
時間を80〜280msとしたのは、これより短時間で
は、ナゲットの成長が不十分で強度が低く、また、これ
より長い時間をかけても強度があまり変化しないからで
ある。実際には、強度の安定性より140〜240ms
が望ましい。なお、溶接に用いるクラッド材の厚さは、
厚さが厚くなり過ぎると、施工上不都合であったりする
ので、0.2〜1.2mmが望ましい。また、メッキの
種類は導伝性のものならどれでも可能(Zn、Zn−F
e、Zn−Al、Zn−Ni等)であるが、目付量は両
面で100/100 g/m2以下のものが望ましい。
なお、本溶接で用いる鉄/アルミニウムクラッド材は、
冷延法、爆着法、HIP法、拡散接合法など冶金学的に
接合されたものなら、いずれの方法で製造されていても
よい。
0℃より高い温度で加熱すると鉄/アルミニウム界面で
金属間化合物が生成し、クラッド材が剥離してしまうの
で、それより低い温度で熱処理を行うのが良い。溶接荷
重は板厚に合わせて、2.45tkN(但し、tは鋼
板、メッキ鋼板、クラッド材、アルミニウム板の中で一
番薄い板の板厚)を目安に決めればよい(例えば、1.
47kN〜3.43kN程度)。これ以外の荷重では、
例えばこれより荷重が低くなると溶接電流が不安定にな
るためであり、また、これより荷重が高くなると、接触
抵抗が低くなって発熱量が低下したり、電極との接触に
よる鋼板、メッキ鋼板あるいはアルミニウム板側の変形
が大きくなりすぎるためである。溶接電流を7.5〜1
5.5kAとしたのは、これより低い電流では継手強度
が低く、また、これより高い電流では、アルミニウムあ
るいはメッキの溶着量が極度に増えるためである。溶接
時間を80〜280msとしたのは、これより短時間で
は、ナゲットの成長が不十分で強度が低く、また、これ
より長い時間をかけても強度があまり変化しないからで
ある。実際には、強度の安定性より140〜240ms
が望ましい。なお、溶接に用いるクラッド材の厚さは、
厚さが厚くなり過ぎると、施工上不都合であったりする
ので、0.2〜1.2mmが望ましい。また、メッキの
種類は導伝性のものならどれでも可能(Zn、Zn−F
e、Zn−Al、Zn−Ni等)であるが、目付量は両
面で100/100 g/m2以下のものが望ましい。
なお、本溶接で用いる鉄/アルミニウムクラッド材は、
冷延法、爆着法、HIP法、拡散接合法など冶金学的に
接合されたものなら、いずれの方法で製造されていても
よい。
【0014】
(第1の実施例)図1(a),(b)は本発明の各実施
例の概略を説明するための断面図である。
例の概略を説明するための断面図である。
【0015】図1(a)に示すように、厚さ0.39m
mの冷延鋼板2と厚さ0.40mmのアルミニウム板3
(A1050)からなる30×30×0.79mmの鉄
/アルミニウム2層のクラッド材4の鉄側に、ロールコ
ート法で厚さ1.0μmのエポキシ系樹脂膜6aを塗布
し、この樹脂膜6が塗布されたクラッド材4の鉄側に3
0×60×0.80mmの冷延鋼板1を配置し、また、
アルミニウム側に30×60×1.00mmのアルミニ
ウム板5(A5052)を配置して、交流型の溶接機で
スポット溶接を行った。
mの冷延鋼板2と厚さ0.40mmのアルミニウム板3
(A1050)からなる30×30×0.79mmの鉄
/アルミニウム2層のクラッド材4の鉄側に、ロールコ
ート法で厚さ1.0μmのエポキシ系樹脂膜6aを塗布
し、この樹脂膜6が塗布されたクラッド材4の鉄側に3
0×60×0.80mmの冷延鋼板1を配置し、また、
アルミニウム側に30×60×1.00mmのアルミニ
ウム板5(A5052)を配置して、交流型の溶接機で
スポット溶接を行った。
【0016】また、図1(b)に示すように、樹脂膜が
塗布されていない鉄/アルミニウム2層のクラッド材の
鉄側に、厚さ1.0μmのエポキシ系樹脂膜6bが塗布
された30×60×0.80mmの冷延鋼板1を配置
し、また、アルミニウム側に30×60×1.00mm
のアルミニウム板5(A5052)を配置してスポット
溶接をおこなった。結果を表1(試験No1〜No4お
よび試験No5〜No8)に示す。また、比較として樹
脂膜が塗布されていない鉄/アルミニウムクラッド材お
よび冷延鋼板を用いて同様のスポット溶接を行った結果
を表1(試験No9〜No12)に示す。それぞれの溶
接電流における鉄側およびアルミニウム側のナゲット
径、引張せん断強さ、およびアルミニウムの電極への溶
着量の程度を表1に示す。樹脂膜が塗布された鉄/アル
ミニウムクラッド材あるいは冷延鋼板を用いた場合に
は、樹脂膜が塗布されていない場合と比較すると、いず
れの場合も低電流(例えば8.5kA)で大きなナゲッ
トが形成されており、引張せん断強さも大きな値を示し
ていた。なお、引張せん断試験時には、破断がアルミニ
ウム板5内で起こった。すなわち樹脂膜を塗布した場合
には塗布しない場合に比べて、幅広い電流範囲で高い継
手強度を得ることが可能であった。また、樹脂膜が塗布
されていない場合には、高い強度を得るためには高い電
流を要し、その結果、その時のアルミニウムの溶着量は
多くなったが、樹脂膜を塗布した場合には、同じ強度を
得るための電流値が低いため、即ち、アルミニウムの溶
着量を最小限に抑え、継手の強度を確保することが可能
となる。 (第2の実施例)第1の実施例において、図1(a)に
示すように、樹脂膜6aが塗布された鉄/アルミニウム
2層クラッド材4の鋼板側に30×60×0.80mm
の亜鉛メッキ鋼板1(両面メッキ材、目付量;60/6
0 g/m2)を配置し、また、アルミニウム側に30
×60×1.00mmのアルミニウム板5(A505
2)を配置して、交流型の溶接機でスポット溶接を行っ
た。また、図1(b)に示すように、樹脂膜が塗布され
ていない鉄/アルミニウム2層クラッド材の鉄側に厚さ
1.5μmの樹脂膜6bが塗布された30×60×0.
80mmの亜鉛メッキ鋼板1(両面メッキ材、目付量;
60/60 g/m2)を配置し、また、アルミニウム
側に30×60×1.00mmのアルミニウム板5(A
5052)を配置して、スポット溶接を行った。結果を
表1(試験No13〜No16および試験No17〜N
o20)に示す。また、比較として、樹脂膜が塗布され
ていない鉄/アルミニウムクラッド材および亜鉛メッキ
鋼板を用いて同様のスポット溶接を行った結果を表1
(試験No21〜No24)に示す。それぞれの溶接電
流におけるナゲット径、引張せん断強さ、メッキおよび
アルミニウムの電極への溶着量の程度を同様に表1に示
す。樹脂膜が塗布された鉄/アルミニウムクラッド材お
よびメッキ鋼板を用いた場合には、樹脂膜が塗布されて
いない場合と比較すると、いずれの場合もナゲットが形
成される電流値が低下しており、また、低電流で大きな
ナゲットが形成され、引張せん断強さも大きな値を示し
ていた。すなわち樹脂膜を塗布した場合には、塗布しな
い場合に比べて、幅広い電流範囲で高い継手強度を得る
ことが可能であった。
塗布されていない鉄/アルミニウム2層のクラッド材の
鉄側に、厚さ1.0μmのエポキシ系樹脂膜6bが塗布
された30×60×0.80mmの冷延鋼板1を配置
し、また、アルミニウム側に30×60×1.00mm
のアルミニウム板5(A5052)を配置してスポット
溶接をおこなった。結果を表1(試験No1〜No4お
よび試験No5〜No8)に示す。また、比較として樹
脂膜が塗布されていない鉄/アルミニウムクラッド材お
よび冷延鋼板を用いて同様のスポット溶接を行った結果
を表1(試験No9〜No12)に示す。それぞれの溶
接電流における鉄側およびアルミニウム側のナゲット
径、引張せん断強さ、およびアルミニウムの電極への溶
着量の程度を表1に示す。樹脂膜が塗布された鉄/アル
ミニウムクラッド材あるいは冷延鋼板を用いた場合に
は、樹脂膜が塗布されていない場合と比較すると、いず
れの場合も低電流(例えば8.5kA)で大きなナゲッ
トが形成されており、引張せん断強さも大きな値を示し
ていた。なお、引張せん断試験時には、破断がアルミニ
ウム板5内で起こった。すなわち樹脂膜を塗布した場合
には塗布しない場合に比べて、幅広い電流範囲で高い継
手強度を得ることが可能であった。また、樹脂膜が塗布
されていない場合には、高い強度を得るためには高い電
流を要し、その結果、その時のアルミニウムの溶着量は
多くなったが、樹脂膜を塗布した場合には、同じ強度を
得るための電流値が低いため、即ち、アルミニウムの溶
着量を最小限に抑え、継手の強度を確保することが可能
となる。 (第2の実施例)第1の実施例において、図1(a)に
示すように、樹脂膜6aが塗布された鉄/アルミニウム
2層クラッド材4の鋼板側に30×60×0.80mm
の亜鉛メッキ鋼板1(両面メッキ材、目付量;60/6
0 g/m2)を配置し、また、アルミニウム側に30
×60×1.00mmのアルミニウム板5(A505
2)を配置して、交流型の溶接機でスポット溶接を行っ
た。また、図1(b)に示すように、樹脂膜が塗布され
ていない鉄/アルミニウム2層クラッド材の鉄側に厚さ
1.5μmの樹脂膜6bが塗布された30×60×0.
80mmの亜鉛メッキ鋼板1(両面メッキ材、目付量;
60/60 g/m2)を配置し、また、アルミニウム
側に30×60×1.00mmのアルミニウム板5(A
5052)を配置して、スポット溶接を行った。結果を
表1(試験No13〜No16および試験No17〜N
o20)に示す。また、比較として、樹脂膜が塗布され
ていない鉄/アルミニウムクラッド材および亜鉛メッキ
鋼板を用いて同様のスポット溶接を行った結果を表1
(試験No21〜No24)に示す。それぞれの溶接電
流におけるナゲット径、引張せん断強さ、メッキおよび
アルミニウムの電極への溶着量の程度を同様に表1に示
す。樹脂膜が塗布された鉄/アルミニウムクラッド材お
よびメッキ鋼板を用いた場合には、樹脂膜が塗布されて
いない場合と比較すると、いずれの場合もナゲットが形
成される電流値が低下しており、また、低電流で大きな
ナゲットが形成され、引張せん断強さも大きな値を示し
ていた。すなわち樹脂膜を塗布した場合には、塗布しな
い場合に比べて、幅広い電流範囲で高い継手強度を得る
ことが可能であった。
【0017】また、樹脂膜が塗布されていない場合に
は、高い強度を得るためにには高い電流を要し、その結
果、その時のメッキおよびアルミニウムの溶着量は多く
なったが、樹脂膜が塗布された鉄/アルミニウムクラッ
ド材およびメッキ鋼板を用いた場合には、同じ強度を得
るための電流値が低いため、メッキおよびアルミニウム
の溶着量が少ない電流範囲で溶接することが可能であ
る。即ち、メッキおよびアルミニウムの溶着量を最小限
に抑え、継手の強度を確保することが可能となる。な
お、メッキ鋼板側に樹脂を塗布する場合には、通電によ
ってメッキが溶融し、部分通電から全面通電へ移行しや
すくなるため、樹脂は厚めに塗布する方が望ましい。
は、高い強度を得るためにには高い電流を要し、その結
果、その時のメッキおよびアルミニウムの溶着量は多く
なったが、樹脂膜が塗布された鉄/アルミニウムクラッ
ド材およびメッキ鋼板を用いた場合には、同じ強度を得
るための電流値が低いため、メッキおよびアルミニウム
の溶着量が少ない電流範囲で溶接することが可能であ
る。即ち、メッキおよびアルミニウムの溶着量を最小限
に抑え、継手の強度を確保することが可能となる。な
お、メッキ鋼板側に樹脂を塗布する場合には、通電によ
ってメッキが溶融し、部分通電から全面通電へ移行しや
すくなるため、樹脂は厚めに塗布する方が望ましい。
【0018】また、内部に導電性粒子が分散された厚さ
2.5μm以上の樹脂膜が鋼板側に塗布された2層の鉄
/アルミニウムクラッド材あるいは導電性粒子の分散さ
れた厚さ2.5μm以上の樹脂膜が塗布された鋼板ある
いはメッキ鋼板に関しての実施例は省略したが、前述の
実施例で述べたと同じような効果を奏することは勿論で
ある。 (第3の実施例)図2は本発明の一実施例の概略を説明
するための断面図である。
2.5μm以上の樹脂膜が鋼板側に塗布された2層の鉄
/アルミニウムクラッド材あるいは導電性粒子の分散さ
れた厚さ2.5μm以上の樹脂膜が塗布された鋼板ある
いはメッキ鋼板に関しての実施例は省略したが、前述の
実施例で述べたと同じような効果を奏することは勿論で
ある。 (第3の実施例)図2は本発明の一実施例の概略を説明
するための断面図である。
【0019】図2において、厚さ0.39mmの冷延鋼
板12と厚さ0.40mmのアルミニウム板13(A1
050)からなる30×30×0.79mmの鉄/アル
ミニウム2層のクラッド材14を大気中で450℃、3
0分の条件で加熱し、酸化膜7を形成させた。このクラ
ッド材14の鋼板側に図1に示すように、30×60×
0.80mmの冷延鋼板11を配置し、また、アルミニ
ウム側に30×60×1.00mmのアルミニウム板1
5(A5052)を配置して、交流型溶接機でスポット
溶接を行った。また、クラッド材14の鉄側に、冷延鋼
板の代わりに30×60×0.80mmの亜鉛メッキ鋼
板(両面メッキ材、目付量;60/60g/m2)を配
置して、スポット溶接を行った。結果を表2(試験No
1〜No4および試験No5〜No8)に示す。ただし
表2は、それぞれの溶接電流における鉄側およびアルミ
ニウム側のナゲット径、引張せん断強さ、メッキおよび
アルミニウムの電極へ溶着量の程度を示す。酸化膜が形
成された鉄/アルミニウムクラッド材を用いた場合に
は、いずれの場合も低電流(例えば8.5kA)で大き
なナゲットが形成されており、引張せん断強さも大きな
値を示していた。すなわち酸化膜を形成させた場合には
形成させない場合に比べて、幅広い電流範囲で高い継手
強度を得ることが可能であった。また、酸化膜が形成さ
れていないクラッド材を用いた場合には、高い強度を得
るためにには高い電流を要し、その結果、その時のアル
ミニウムおよびメッキの溶着量は多くなったが、酸化膜
が形成された鉄/アルミニウムクラッド材を用いた場合
には、同じ強度を得るための電流値が低いため、アルミ
ニウムおよびメッキの溶着量が少ない電流範囲(8.5
〜13.5kA)で溶接することが可能であった。すな
わち、アルミニウムの溶着量を最小限に抑え、継手の強
度を確保することが可能となる。
板12と厚さ0.40mmのアルミニウム板13(A1
050)からなる30×30×0.79mmの鉄/アル
ミニウム2層のクラッド材14を大気中で450℃、3
0分の条件で加熱し、酸化膜7を形成させた。このクラ
ッド材14の鋼板側に図1に示すように、30×60×
0.80mmの冷延鋼板11を配置し、また、アルミニ
ウム側に30×60×1.00mmのアルミニウム板1
5(A5052)を配置して、交流型溶接機でスポット
溶接を行った。また、クラッド材14の鉄側に、冷延鋼
板の代わりに30×60×0.80mmの亜鉛メッキ鋼
板(両面メッキ材、目付量;60/60g/m2)を配
置して、スポット溶接を行った。結果を表2(試験No
1〜No4および試験No5〜No8)に示す。ただし
表2は、それぞれの溶接電流における鉄側およびアルミ
ニウム側のナゲット径、引張せん断強さ、メッキおよび
アルミニウムの電極へ溶着量の程度を示す。酸化膜が形
成された鉄/アルミニウムクラッド材を用いた場合に
は、いずれの場合も低電流(例えば8.5kA)で大き
なナゲットが形成されており、引張せん断強さも大きな
値を示していた。すなわち酸化膜を形成させた場合には
形成させない場合に比べて、幅広い電流範囲で高い継手
強度を得ることが可能であった。また、酸化膜が形成さ
れていないクラッド材を用いた場合には、高い強度を得
るためにには高い電流を要し、その結果、その時のアル
ミニウムおよびメッキの溶着量は多くなったが、酸化膜
が形成された鉄/アルミニウムクラッド材を用いた場合
には、同じ強度を得るための電流値が低いため、アルミ
ニウムおよびメッキの溶着量が少ない電流範囲(8.5
〜13.5kA)で溶接することが可能であった。すな
わち、アルミニウムの溶着量を最小限に抑え、継手の強
度を確保することが可能となる。
【0020】
【発明の効果】以上説明した通り、本発明の異種金属の
抵抗溶接においては、厚さ0.3〜3.0μmの樹脂膜
が鋼板側に塗布された2層の鉄/アルミニウムクラッド
材、もしくは、厚さ0.3〜3.0μmの樹脂膜が鋼板
側に塗布された鋼板あるいはメッキ鋼板、または、導電
性粒子が分散された厚さ2.5μm以上の樹脂膜が鋼板
側に塗布された2層の鉄/アルミニウムクラッド材、も
しくは、導電性粒子が分散された厚さ2.5μm以上の
樹脂膜が塗布された鋼板あるいはメッキ鋼板を用いるこ
とにより、また、温度350〜450℃、時間10分〜
4時間の条件で大気中加熱して鋼板側に酸化膜を形成さ
せた鉄/アルミニウムクラッド材をインサート材とする
ことにより、幅広い電流域で高い継手強度を維持し、か
つ電極へのアルミニウムまたはメッキの溶着量を最小限
に抑えることが可能になる。
抵抗溶接においては、厚さ0.3〜3.0μmの樹脂膜
が鋼板側に塗布された2層の鉄/アルミニウムクラッド
材、もしくは、厚さ0.3〜3.0μmの樹脂膜が鋼板
側に塗布された鋼板あるいはメッキ鋼板、または、導電
性粒子が分散された厚さ2.5μm以上の樹脂膜が鋼板
側に塗布された2層の鉄/アルミニウムクラッド材、も
しくは、導電性粒子が分散された厚さ2.5μm以上の
樹脂膜が塗布された鋼板あるいはメッキ鋼板を用いるこ
とにより、また、温度350〜450℃、時間10分〜
4時間の条件で大気中加熱して鋼板側に酸化膜を形成さ
せた鉄/アルミニウムクラッド材をインサート材とする
ことにより、幅広い電流域で高い継手強度を維持し、か
つ電極へのアルミニウムまたはメッキの溶着量を最小限
に抑えることが可能になる。
【0021】
【表1】
【0022】
【表2】
【図1】本発明の各実施例の概略を説明するための断面
図である。
図である。
【図2】本発明の一実施例の概略を説明するための断面
図である。
図である。
1 冷延鋼板またはメッキが施された冷延鋼板 2 鉄層 3 アルミニウム層 4 鉄/アルミニウムクラッド材 5 アルミニウム板 6 樹脂膜 8 電極 11 冷延鋼板またはメッキが施された冷延鋼板 12 鉄層 13 アルミニウム層 14 鉄/アルミニウムクラッド材 15 アルミニウム層 17 酸化膜 18 電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 // B23K 11/24 400 B23K 103:20
Claims (8)
- 【請求項1】 鋼板あるいはメッキ鋼板と、アルミニウ
ム系材料の板との間に、鋼板とアルミニウム系材料の板
からなる2層の鉄/アルミニウムクラッド材を同種材同
士が向かい合うようにインサートし、鋼板あるいはメッ
キ鋼板と、アルミニウム系材料の板とを1回の通電でス
ポット溶接する異種金属の抵抗溶接方法において、厚さ
0.3〜3.0μmの樹脂膜が鋼板側に塗布された2層
の鉄/アルミニウムクラッド材を用い、溶接電流7.5
〜15.5kA、溶接時間80〜280msの条件で溶
接を行うことを特徴とする異種金属の抵抗溶接方法。 - 【請求項2】 鋼板あるいはメッキ鋼板と、アルミニウ
ム系材料の板との間に鋼板とアルミニウム系材料の板か
らなる2層の鉄/アルミニウムクラッド材を同種材同士
が向かい合うようにインサートし、鋼板あるいはメッキ
鋼板と、アルミニウム系材料の板とを1回の通電でスポ
ット溶接する異種金属の抵抗溶接方法において、厚さ
0.3〜3.0μmの樹脂膜が片面または両面に塗布さ
れた前記鋼板あるいはメッキ鋼板を用い、溶接電流7.
5〜15.5kA、溶接時間80〜280msの条件で
溶接を行うことを特徴とする異種金属の抵抗溶接方法。 - 【請求項3】 鋼板あるいはメッキ鋼板と、アルミニウ
ム系材料の板との間に、鋼板とアルミニウム系材料の板
からなる2層の鉄/アルミニウムクラッド材を同種材同
士が向かい合うようにインサートし、鋼板あるいはメッ
キ鋼板と、アルミニウム系材料の板とを1回の通電でス
ポット溶接する異種金属の抵抗溶接方法において、温度
350〜450℃、時間10分〜4時間の条件で大気中
加熱して鋼板側に酸化膜を形成させた鉄/アルミニウム
クラッド材を用い、溶接電流7.5〜15.5kA、溶
接時間80〜280msの条件で溶接を行うことを特徴
とする異種金属の抵抗溶接方法。 - 【請求項4】 鋼板あるいはメッキ鋼板と、アルミニウ
ム系材料の板との間に、鋼板とアルミニウム系材料の板
からなる2層の鉄/アルミニウムクラッド材を同種材同
士が向かい合うようにインサートし、鋼板あるいはメッ
キ鋼板と、アルミニウム系材料の板とを溶接電流7.5
〜15.5kA、溶接時間80〜280msの条件で溶
接を行う際、インサートする2層の鉄/アルミニウムク
ラッド材は厚さ0.3〜3.0μmの樹脂膜が鋼板側に
塗布された2層の鉄/アルミニウムクラッド材であるこ
とを特徴とする抵抗溶接用材料。 - 【請求項5】 鋼板あるいはメッキ鋼板と、アルミニウ
ム系材料の板との間に、鋼板とアルミニウム系材料の板
からなる2層の鉄/アルミニウムクラッド材を同種材同
士が向かい合うようにインサートし、鋼板あるいはメッ
キ鋼板と、アルミニウム系材料の板とを溶接電流7.5
〜15.5kA、溶接時間80〜280msの条件で溶
接を行う際、インサートする2層の鉄/アルミニウムク
ラッド材は、導電性粒子が分散された厚さ2.5μm以
上の樹脂膜が鋼板側に塗布された2層の鉄/アルミニウ
ムクラッド材であることを特徴とする抵抗溶接用材料。 - 【請求項6】 鋼板あるいはメッキ鋼板と、アルミニウ
ム系材料の板との間に鋼板とアルミニウム系材料の板か
らなる2層の鉄/アルミニウムクラッド材をを、同種材
同士が向かい合うようにインサートし、鋼板あるいはメ
ッキ鋼板とアルミニウム系材料の板とを溶接電流7.5
〜15.5kA、溶接時間80〜280msの条件で溶
接を行う際、インサートする2層の鉄/アルミニウムク
ラッド材は温度350〜450℃、時間10分〜4時間
の条件で大気中加熱して鋼板側に酸化膜を形成させた2
層の鉄/アルミニウムクラッド材であることを特徴とす
る抵抗溶接用材料。 - 【請求項7】 鋼板あるいはメッキ鋼板と、アルミニウ
ム系材料の板との間に、鋼板とアルミニウム系材料の板
からなる2層の鉄/アルミニウムクラッド材を同種材同
士が向かい合うようにインサートし、鋼板あるいはメッ
キ鋼板と、アルミニウム系材料の板とを溶接電流7.5
〜15.5kA、溶接時間80〜280msの条件で溶
接を行う際、前記鋼板あるいはメッキ鋼板は、厚さ0.
3〜3.0μmの樹脂膜が片面または両面に塗布された
鋼板あるいはメッキ鋼板であることを特徴とする抵抗溶
接用材料。 - 【請求項8】 鋼板あるいはメッキ鋼板と、アルミニウ
ム系材料の板との間に、鋼板とアルミニウム系材料の板
からなる2層の鉄/アルミニウムクラッド材を同種材同
士が向かい合うようにインサートし、鋼板あるいはメッ
キ鋼板と、アルミニウム系材料の板とを溶接電流7.5
〜15.5kA、溶接時間80〜280msの条件で溶
接を行う際、前記鋼板あるいはメッキ鋼板は、導電性粒
子が分散された厚さ2.5μm以上の樹脂膜が片面また
は両面に塗布された鋼板あるいはメッキ鋼板であること
を特徴とする抵抗溶接用材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5307035A JPH07132380A (ja) | 1993-11-15 | 1993-11-15 | 異種金属の抵抗溶接方法および抵抗溶接用材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5307035A JPH07132380A (ja) | 1993-11-15 | 1993-11-15 | 異種金属の抵抗溶接方法および抵抗溶接用材料 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07132380A true JPH07132380A (ja) | 1995-05-23 |
Family
ID=17964261
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5307035A Withdrawn JPH07132380A (ja) | 1993-11-15 | 1993-11-15 | 異種金属の抵抗溶接方法および抵抗溶接用材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07132380A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AT413502B (de) * | 2003-08-12 | 2006-03-15 | Schweisstechnische Zentralanst | Verfahren zum verbinden von stahl- und aluminiumbauteilen mittels schmelzschweissen |
| WO2011070978A1 (ja) * | 2009-12-10 | 2011-06-16 | 株式会社神戸製鋼所 | 鋼板とアルミニウム板との接合構造体の製造方法およびこの製造方法により製造された鋼板とアルミニウム板 |
| CN110270750A (zh) * | 2018-03-14 | 2019-09-24 | 通用汽车环球科技运作有限责任公司 | 包括具有钢板的钢工件和铝工件的电阻点焊工件堆叠 |
-
1993
- 1993-11-15 JP JP5307035A patent/JPH07132380A/ja not_active Withdrawn
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AT413502B (de) * | 2003-08-12 | 2006-03-15 | Schweisstechnische Zentralanst | Verfahren zum verbinden von stahl- und aluminiumbauteilen mittels schmelzschweissen |
| WO2011070978A1 (ja) * | 2009-12-10 | 2011-06-16 | 株式会社神戸製鋼所 | 鋼板とアルミニウム板との接合構造体の製造方法およびこの製造方法により製造された鋼板とアルミニウム板 |
| JP2011140067A (ja) * | 2009-12-10 | 2011-07-21 | Kobe Steel Ltd | 鋼板とアルミニウム板との接合構造体の製造方法およびこの製造方法により製造された鋼板とアルミニウム板との接合構造体 |
| GB2488056A (en) * | 2009-12-10 | 2012-08-15 | Kobe Steel Ltd | Process for production of steel plate/aluminum plate joint structure, and steel plate and aluminum plate produced by the process |
| CN102665996A (zh) * | 2009-12-10 | 2012-09-12 | 株式会社神户制钢所 | 钢板和铝板的接合结构体的制造方法和由该制造方法制造的钢板和铝板 |
| CN110270750A (zh) * | 2018-03-14 | 2019-09-24 | 通用汽车环球科技运作有限责任公司 | 包括具有钢板的钢工件和铝工件的电阻点焊工件堆叠 |
| US11065710B2 (en) | 2018-03-14 | 2021-07-20 | GM Global Technology Operations LLC | Resistance spot welding workpiece stack-ups having a steel workpiece and an aluminum workpiece with a steel plate |
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|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
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