JPH10314933A - アルミニウム材料と鉄材料の接合方法 - Google Patents
アルミニウム材料と鉄材料の接合方法Info
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- JPH10314933A JPH10314933A JP12550497A JP12550497A JPH10314933A JP H10314933 A JPH10314933 A JP H10314933A JP 12550497 A JP12550497 A JP 12550497A JP 12550497 A JP12550497 A JP 12550497A JP H10314933 A JPH10314933 A JP H10314933A
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- joining
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- brazing
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Abstract
(57)【要約】
【課題】短時間の作業で強い接合強度を得られるアルミ
ニウム材料と鉄材料の接合方法を目的とする。 【解決手段】 アルミニウム材料１とアルミニウムめっ
きされた鉄材料２との接合部に、ろう材成分およびフラ
ックス成分の圧粉成形体からなるフラックス含有ろう材
４を配置し、前記接合部を加熱して前記フラックス含有
ろう材４を溶融させ、これらの材料１、２を接合する。
また、前記加熱は、大気中で前記アルミニウム材料１を
介してレーザを照射して熱伝導加熱により行うことが好
ましい。さらに、アルミニウム材料１または鉄材料２の
少なくとも一方の接合部に凹部３を形成し、該凹部３内
に前記フラックス含有ろう材４を配置することが好まし
い。
ニウム材料と鉄材料の接合方法を目的とする。 【解決手段】 アルミニウム材料１とアルミニウムめっ
きされた鉄材料２との接合部に、ろう材成分およびフラ
ックス成分の圧粉成形体からなるフラックス含有ろう材
４を配置し、前記接合部を加熱して前記フラックス含有
ろう材４を溶融させ、これらの材料１、２を接合する。
また、前記加熱は、大気中で前記アルミニウム材料１を
介してレーザを照射して熱伝導加熱により行うことが好
ましい。さらに、アルミニウム材料１または鉄材料２の
少なくとも一方の接合部に凹部３を形成し、該凹部３内
に前記フラックス含有ろう材４を配置することが好まし
い。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、アルミニウム材
料と鉄材料のろう付による接合方法に関するものであっ
て、特に自動車等の輸送機器、電気製品等の構成部材の
製造に好適な接合方法に関する。
料と鉄材料のろう付による接合方法に関するものであっ
て、特に自動車等の輸送機器、電気製品等の構成部材の
製造に好適な接合方法に関する。
【０００２】なお、この明細書において、「アルミニウ
ム」および「鉄」の語は、それぞれの合金をも含む意味
で用いる。
ム」および「鉄」の語は、それぞれの合金をも含む意味
で用いる。
【０００３】
【従来の技術】アルミニウム材料と鉄材料との異種材料
の接合においては、脆弱な金属間化合物が生成されるた
め、通常の溶接やろう付では優れた継手を作ることは困
難とされている。そのため、超音波接合等の固相接合に
よる方法を採ったり、ろう付による場合でも、鉄材料の
表面にめっきや溶射等によりＡｇ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ａｌ等
の層を形成し、アルミニウムろう材に対してぬれ易くす
る等の特別な処理がなされる。
の接合においては、脆弱な金属間化合物が生成されるた
め、通常の溶接やろう付では優れた継手を作ることは困
難とされている。そのため、超音波接合等の固相接合に
よる方法を採ったり、ろう付による場合でも、鉄材料の
表面にめっきや溶射等によりＡｇ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ａｌ等
の層を形成し、アルミニウムろう材に対してぬれ易くす
る等の特別な処理がなされる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、固相接
合では、接合に時間がかかる上に金属間化合物の生成を
抑制することができず、継手強度に問題があった。ま
た、ろう付では、鉄材料の表面処理により比較的良好な
結果が得られるものの、継手強度には依然として問題が
あった。
合では、接合に時間がかかる上に金属間化合物の生成を
抑制することができず、継手強度に問題があった。ま
た、ろう付では、鉄材料の表面処理により比較的良好な
結果が得られるものの、継手強度には依然として問題が
あった。
【０００５】この発明は、このような技術背景に鑑み、
短時間の作業で強い接合強度を得られるアルミニウム材
料と鉄材料の接合方法を目的とする。
短時間の作業で強い接合強度を得られるアルミニウム材
料と鉄材料の接合方法を目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この発明のアルミニウム
材料と鉄材料の接合方法は、前記目的を達成するため
に、基本的に、アルミニウム材料（１）とアルミニウム
めっきされた鉄材料（２）との接合部に、ろう材成分お
よびフラックス成分の圧粉成形体からなるフラックス含
有ろう材（４）を配置し、前記接合部を加熱して前記フ
ラックス含有ろう材（４）を溶融させ、これらの材料
（１）（２）を接合することを特徴とする。
材料と鉄材料の接合方法は、前記目的を達成するため
に、基本的に、アルミニウム材料（１）とアルミニウム
めっきされた鉄材料（２）との接合部に、ろう材成分お
よびフラックス成分の圧粉成形体からなるフラックス含
有ろう材（４）を配置し、前記接合部を加熱して前記フ
ラックス含有ろう材（４）を溶融させ、これらの材料
（１）（２）を接合することを特徴とする。
【０００７】また、前記接合方法において、前記加熱
は、大気中で前記アルミニウム材料（１）を介してレー
ザを照射して熱伝導加熱により行うことが好ましい。さ
らに、前記アルミニウム材料（１）または鉄材料（２）
の少なくとも一方の接合部に凹部（３）を形成し、該凹
部（３）内に前記フラックス含有ろう材（４）を配置す
ることが好ましい。
は、大気中で前記アルミニウム材料（１）を介してレー
ザを照射して熱伝導加熱により行うことが好ましい。さ
らに、前記アルミニウム材料（１）または鉄材料（２）
の少なくとも一方の接合部に凹部（３）を形成し、該凹
部（３）内に前記フラックス含有ろう材（４）を配置す
ることが好ましい。
【０００８】この発明においては、鉄材料（２）の表面
にアルミニウムめっきを施し、後述のアルミニウム系ろ
う材に対するぬれ性を改善してろう付性を向上を図る。
めっき方法は特に限定されないが、めっき層の厚さは５
〜２００μｍ程度が好ましい。
にアルミニウムめっきを施し、後述のアルミニウム系ろ
う材に対するぬれ性を改善してろう付性を向上を図る。
めっき方法は特に限定されないが、めっき層の厚さは５
〜２００μｍ程度が好ましい。
【０００９】前記フラックス含有ろう材（４）とは、粉
末状のろう材成分とフラックス成分とを均一に混合して
圧粉成形したものであり、先に本出願人が出願し特開平
６−３０４７７８号公報に記載された異種金属間接合用
のろう材を例示できる。具体的には、前記フラックス含
有ろう材は、３〜１５wt％のＳｉと残部Ａｌとからなる
Ａｌ−Ｓｉ系ろう材成分とフラックス成分とが重量比で
９９．９：０．１〜７０：３０の割合で配合された混合
粉末を、密度が理論値の９０％以上に圧粉固形化された
ものであって、接合部にろう材と適量のフラックスとを
同時に供給できるという特長がある。このようなフラッ
クス含有ろう材（４）を使用することにより、接合部の
酸化物を除去するだけでなく、Ａｌ−Ｆｅ金属間化合物
の生成を抑制して継手強度を向上させることができる。
また、溶融気化したフラックスが接合部を外部から遮断
し、ビード表面の酸化を防ぐことができる。なお、この
発明のアルミニウム材料と鉄材料とのろう付接合では、
ろう材成分とフラックス成分とが９９：１〜８５：１５
で配合されたものを使用することが好ましい。
末状のろう材成分とフラックス成分とを均一に混合して
圧粉成形したものであり、先に本出願人が出願し特開平
６−３０４７７８号公報に記載された異種金属間接合用
のろう材を例示できる。具体的には、前記フラックス含
有ろう材は、３〜１５wt％のＳｉと残部Ａｌとからなる
Ａｌ−Ｓｉ系ろう材成分とフラックス成分とが重量比で
９９．９：０．１〜７０：３０の割合で配合された混合
粉末を、密度が理論値の９０％以上に圧粉固形化された
ものであって、接合部にろう材と適量のフラックスとを
同時に供給できるという特長がある。このようなフラッ
クス含有ろう材（４）を使用することにより、接合部の
酸化物を除去するだけでなく、Ａｌ−Ｆｅ金属間化合物
の生成を抑制して継手強度を向上させることができる。
また、溶融気化したフラックスが接合部を外部から遮断
し、ビード表面の酸化を防ぐことができる。なお、この
発明のアルミニウム材料と鉄材料とのろう付接合では、
ろう材成分とフラックス成分とが９９：１〜８５：１５
で配合されたものを使用することが好ましい。
【００１０】また、ろう材溶融のための加熱は、接合部
へのレーザ照射や雰囲気加熱等の周知の手段で行う。こ
れらの加熱方法のうちでも、アルミニウム材料（１）を
介してレーザ熱伝導加熱により行うことが好ましい。こ
れは、フラックス含有ろう材（４）を直接加熱せずアル
ミニウム材料（１）ごしに加熱することにより、ろう材
（４）を均一かつ適正な温度に昇温させることができ、
局部的な高温化を回避できるからである。その結果、ろ
う材（４）の酸化が抑制され、非酸化雰囲気で加熱する
必要がなくなり大気中での加熱が可能となる。また、鉄
材料（２）側ではなくアルミニウム材料（１）側から加
熱するのは、アルミニウムの方が熱伝導率が高く熱効率
が良いからである。また、加熱源のレーザの種類は限定
されず、炭酸ガスレーザ、ＹＡＧレーザ等を例示でき
る。
へのレーザ照射や雰囲気加熱等の周知の手段で行う。こ
れらの加熱方法のうちでも、アルミニウム材料（１）を
介してレーザ熱伝導加熱により行うことが好ましい。こ
れは、フラックス含有ろう材（４）を直接加熱せずアル
ミニウム材料（１）ごしに加熱することにより、ろう材
（４）を均一かつ適正な温度に昇温させることができ、
局部的な高温化を回避できるからである。その結果、ろ
う材（４）の酸化が抑制され、非酸化雰囲気で加熱する
必要がなくなり大気中での加熱が可能となる。また、鉄
材料（２）側ではなくアルミニウム材料（１）側から加
熱するのは、アルミニウムの方が熱伝導率が高く熱効率
が良いからである。また、加熱源のレーザの種類は限定
されず、炭酸ガスレーザ、ＹＡＧレーザ等を例示でき
る。
【００１１】また、前記フラックス含有ろう材（４）が
直接加熱されないように、アルミニウム材料（１）また
は鉄材料（２）のいずれか一方または両方の接合部に、
ろう材（４）を配置するための凹部（３）を形成し、こ
れらを組付けることによりろう材（４）が露出しないよ
うにすることが好ましい。接合部にろう材配置用の凹部
（３）を設けることにより、ろう材（４）に対するレー
ザの直接照射が確実に回避されてろう材の酸化が抑制さ
れる。
直接加熱されないように、アルミニウム材料（１）また
は鉄材料（２）のいずれか一方または両方の接合部に、
ろう材（４）を配置するための凹部（３）を形成し、こ
れらを組付けることによりろう材（４）が露出しないよ
うにすることが好ましい。接合部にろう材配置用の凹部
（３）を設けることにより、ろう材（４）に対するレー
ザの直接照射が確実に回避されてろう材の酸化が抑制さ
れる。
【００１２】
【実施例】次に、この発明の接合方法の具体的実施例に
ついて、図面を参照しつつ説明する。
ついて、図面を参照しつつ説明する。
【００１３】接合試験体として、図１に示すように、Ａ
３００３からなり厚さ３mmのアルミニウム板（１）およ
びＳＵＳ ３０４からなり厚さ１mmの鋼板（２）の重ね
継手を用いた。前記アルミニウム（１）の接合部には接
合予定幅の全幅に渡って凹部（３）が形成されている。
また、前記鋼板（２）は表面に厚さ２０μｍのアルミニ
ウムめっきが施されている。
３００３からなり厚さ３mmのアルミニウム板（１）およ
びＳＵＳ ３０４からなり厚さ１mmの鋼板（２）の重ね
継手を用いた。前記アルミニウム（１）の接合部には接
合予定幅の全幅に渡って凹部（３）が形成されている。
また、前記鋼板（２）は表面に厚さ２０μｍのアルミニ
ウムめっきが施されている。
【００１４】実施例に使用するフラックス含有ろう材
は、ろう材成分としてＡｌ粉末、Ｓｉ粉末を、フラック
ス成分としてＫＦとＡｌＦ３の共晶組成物の粉末を使用
し、これらの混合粉末を次の工程により圧粉成形したの
ち所要形状に二次成形した。
は、ろう材成分としてＡｌ粉末、Ｓｉ粉末を、フラック
ス成分としてＫＦとＡｌＦ３の共晶組成物の粉末を使用
し、これらの混合粉末を次の工程により圧粉成形したの
ち所要形状に二次成形した。
【００１５】まず、前記ろう材成分組成として１０wt％
のＳｉと残部Ａｌとからなり、さらにこのろう材成分と
フラックス成分との割合が重量比で９５：５となるよう
に、混合粉末を調整した。一方、前記ろう材成分と同一
組成のＡｌ−Ｓｉ合金からなる板材により、外径３イン
チ×長さ２００mmの円筒形の容器を作成した。
のＳｉと残部Ａｌとからなり、さらにこのろう材成分と
フラックス成分との割合が重量比で９５：５となるよう
に、混合粉末を調整した。一方、前記ろう材成分と同一
組成のＡｌ−Ｓｉ合金からなる板材により、外径３イン
チ×長さ２００mmの円筒形の容器を作成した。
【００１６】次いで、前記容器に前記混合粉末を充填し
たのち、容器を５００℃の炉中に配置し、炉内を１mmHg
以下の真空にして脱ガスした。さらに、４８０℃で熱間
プレスを用いて最大圧力４００トンにて熱圧成形するこ
とにより、混合粉末の圧粉体は固形化されるとともに容
器と実質的に一体化されて、所期組成のろう材を得た。
なお、脱ガスおよびプレスにより固形化された圧粉体は
高さ１１０mmとなった次いで、このろう材を、容器を除
去することなく熱間押出機により温度５００℃で直径２
mmの線材に押出成形し、実施例に使用するフラックス含
有Ａｌ合金ろう材を得た。
たのち、容器を５００℃の炉中に配置し、炉内を１mmHg
以下の真空にして脱ガスした。さらに、４８０℃で熱間
プレスを用いて最大圧力４００トンにて熱圧成形するこ
とにより、混合粉末の圧粉体は固形化されるとともに容
器と実質的に一体化されて、所期組成のろう材を得た。
なお、脱ガスおよびプレスにより固形化された圧粉体は
高さ１１０mmとなった次いで、このろう材を、容器を除
去することなく熱間押出機により温度５００℃で直径２
mmの線材に押出成形し、実施例に使用するフラックス含
有Ａｌ合金ろう材を得た。
【００１７】一方、比較例では、前記フラックス含有ろ
う材（４）の代わりにＪＩＳ Ａ４０４３−ＢＹを使用
した。
う材（４）の代わりにＪＩＳ Ａ４０４３−ＢＹを使用
した。
【００１８】そして、図１に示すようにアルミニウム板
（１）と鋼板（２）の両端部を重ねるとともにアルミニ
ウム板（１）の凹部（３）内にフラックス含有ろう材
（４）あるいはＪＩＳ Ａ４０４３−ＢＹを配置した。
そして、アルミニウム板（１）側から炭酸ガスレーザを
照射して熱伝導加熱を行いろう付した。レーザ条件は、
実施例、比較例ともに、３．５ｋＷ，２ｍ／ｍｉｎとし
た。
（１）と鋼板（２）の両端部を重ねるとともにアルミニ
ウム板（１）の凹部（３）内にフラックス含有ろう材
（４）あるいはＪＩＳ Ａ４０４３−ＢＹを配置した。
そして、アルミニウム板（１）側から炭酸ガスレーザを
照射して熱伝導加熱を行いろう付した。レーザ条件は、
実施例、比較例ともに、３．５ｋＷ，２ｍ／ｍｉｎとし
た。
【００１９】このようにして接合した重ね継手につい
て、常法により引張試験を行った。引張強度および破断
位置を表１に示す。
て、常法により引張試験を行った。引張強度および破断
位置を表１に示す。
【００２０】
【表１】
【００２１】表１の結果から、レーザ熱伝導加熱におい
てフラックス含有ろう材を使用することによりアルミニ
ウム材料と鉄材料とが良好に接合されることを確認でき
た。
てフラックス含有ろう材を使用することによりアルミニ
ウム材料と鉄材料とが良好に接合されることを確認でき
た。
【００２２】
【発明の効果】以上説明したように、この発明は、アル
ミニウム材料とアルミニウムめっきされた鉄材料との接
合部に、ろう材成分およびフラックス成分の圧粉成形体
からなるフラックス含有ろう材を配置し、前記接合部を
加熱して前記フラックス含有ろう材を溶融させ、これら
の材料を接合するものであるから、接合部にろう材とと
もにフラックスが均一に供給される。そのため、酸化物
除去に加えて、Ａｌ−Ｆｅ金属間化合物の生成が抑制さ
れ、継手強度を向上させることができる。また、溶融気
化したフラックスが接合部を外部から遮断し、ビード表
面の酸化を防ぐこともできる。さらに、接合時間は従来
のろう付と同等であり、格別の時間を要さない。
ミニウム材料とアルミニウムめっきされた鉄材料との接
合部に、ろう材成分およびフラックス成分の圧粉成形体
からなるフラックス含有ろう材を配置し、前記接合部を
加熱して前記フラックス含有ろう材を溶融させ、これら
の材料を接合するものであるから、接合部にろう材とと
もにフラックスが均一に供給される。そのため、酸化物
除去に加えて、Ａｌ−Ｆｅ金属間化合物の生成が抑制さ
れ、継手強度を向上させることができる。また、溶融気
化したフラックスが接合部を外部から遮断し、ビード表
面の酸化を防ぐこともできる。さらに、接合時間は従来
のろう付と同等であり、格別の時間を要さない。
【００２３】また、前記加熱方法として、前記アルミニ
ウム材料を介してレーザを照射して熱伝導加熱により行
うことにより、前記フラックス含有ろう材は適正な温度
で均一に溶融されるから、ろう材の酸化が少なく、大気
中での加熱接合が可能となる。また、上述の理由により
大気中での加熱が可能となるが、大気中で加熱すること
により、接合作業や接合設備を簡略化できる。
ウム材料を介してレーザを照射して熱伝導加熱により行
うことにより、前記フラックス含有ろう材は適正な温度
で均一に溶融されるから、ろう材の酸化が少なく、大気
中での加熱接合が可能となる。また、上述の理由により
大気中での加熱が可能となるが、大気中で加熱すること
により、接合作業や接合設備を簡略化できる。
【００２４】さらに、前記アルミニウム材料または鉄材
料の少なくとも一方の接合部に凹部を形成し、該凹部内
に前記フラックス含有ろう材を配置することにより、ろ
う材に対するレーザの直接照射が確実に回避されてろう
材の酸化が抑制される。
料の少なくとも一方の接合部に凹部を形成し、該凹部内
に前記フラックス含有ろう材を配置することにより、ろ
う材に対するレーザの直接照射が確実に回避されてろう
材の酸化が抑制される。
【図１】この発明にかかるアルミニウム材料と鉄材料の
接合方法の一実施例を示す斜視図である。
接合方法の一実施例を示す斜視図である。
１…アルミニウム材料（アルミニウム板） ２…鉄材料（鋼板） ３…凹部 ４…フラックス含有ろう材
Claims (3)
- 【請求項１】 アルミニウム材料（１）とアルミニウム
めっきされた鉄材料（２）との接合部に、ろう材成分お
よびフラックス成分の圧粉成形体からなるフラックス含
有ろう材（４）を配置し、前記接合部を加熱して前記フ
ラックス含有ろう材（４）を溶融させ、これらの材料
（１）（２）を接合することを特徴とするアルミニウム
材料と鉄材料の接合方法。 - 【請求項２】 前記加熱は、大気中で前記アルミニウム
材料（１）を介してレーザを照射して熱伝導加熱により
行う請求項１に記載のアルミニウム材料と鉄材料の接合
方法。 - 【請求項３】 前記アルミニウム材料（１）または鉄材
料（２）の少なくとも一方の接合部に凹部（３）を形成
し、該凹部（３）内に前記フラックス含有ろう材（４）
を配置する請求項１また２のいずれかに記載のアルミニ
ウム材料と鉄材料の接合方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12550497A JPH10314933A (ja) | 1997-05-15 | 1997-05-15 | アルミニウム材料と鉄材料の接合方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12550497A JPH10314933A (ja) | 1997-05-15 | 1997-05-15 | アルミニウム材料と鉄材料の接合方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10314933A true JPH10314933A (ja) | 1998-12-02 |
| JPH10314933A5 JPH10314933A5 (ja) | 2005-04-07 |
Family
ID=14911765
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12550497A Pending JPH10314933A (ja) | 1997-05-15 | 1997-05-15 | アルミニウム材料と鉄材料の接合方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10314933A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008137034A (ja) * | 2006-11-30 | 2008-06-19 | Honda Motor Co Ltd | ろう材およびろう付け方法 |
| JP2010253496A (ja) * | 2009-04-23 | 2010-11-11 | Panasonic Corp | 半田付け装置及び半田付け方法 |
| KR101116638B1 (ko) * | 2009-12-15 | 2012-03-07 | 주식회사 성우하이텍 | 강판의 레이저 용접방법 |
| JP2015147237A (ja) * | 2014-02-06 | 2015-08-20 | 株式会社神戸製鋼所 | 接合体の製造方法及び高エネルギービーム溶接用被接合部材 |
| US9682446B2 (en) | 2006-02-17 | 2017-06-20 | Kobe Steel, Ltd. | Flux-cored wire for different-material bonding and method of bonding different materials |
| CN108115340A (zh) * | 2017-12-15 | 2018-06-05 | 上海交通大学 | 一种用于h型钢的自动装夹夹具 |
| CN111819026A (zh) * | 2018-03-05 | 2020-10-23 | 松下知识产权经营株式会社 | 接合结构以及接合方法 |
| KR102303760B1 (ko) * | 2020-08-11 | 2021-09-17 | 제너셈(주) | 웰딩 방법 |
-
1997
- 1997-05-15 JP JP12550497A patent/JPH10314933A/ja active Pending
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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