JP2003033865A - アルミニウムまたはアルミニウム合金と鋼材との接合法および接合継手 - Google Patents
アルミニウムまたはアルミニウム合金と鋼材との接合法および接合継手Info
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 アルミニウムまたはアルミニウム合金材と鋼
材とを接合する際に、適用条件などの制約が少なくて汎
用性に優れると共に、形状的制約も少なく、また連続接
合が可能であり、接合部に脆弱な金属間化合物などが生
成して接合の信頼性を阻害することがなく、しかも耐食
性等にも優れた信頼性の高い接合部を与える接合技術を
提供することにある。 【解決手段】 ＭＩＧロウ付用ワイヤ１３として銅合
金、Ｎｉ合金またはＳｉ青銅系銅合金を使用し、アルミ
ニウム１１またはアルミニウム合金と鋼材１２とを、Ｍ
ＩＧロウ付法により直接接合する。
材とを接合する際に、適用条件などの制約が少なくて汎
用性に優れると共に、形状的制約も少なく、また連続接
合が可能であり、接合部に脆弱な金属間化合物などが生
成して接合の信頼性を阻害することがなく、しかも耐食
性等にも優れた信頼性の高い接合部を与える接合技術を
提供することにある。 【解決手段】 ＭＩＧロウ付用ワイヤ１３として銅合
金、Ｎｉ合金またはＳｉ青銅系銅合金を使用し、アルミ
ニウム１１またはアルミニウム合金と鋼材１２とを、Ｍ
ＩＧロウ付法により直接接合する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、自動車用構造物な
どを組み立てる際にしばしば必要となる、アルミニウム
またはアルミニウム合金と鋼材との接合技術に関するも
のである。
どを組み立てる際にしばしば必要となる、アルミニウム
またはアルミニウム合金と鋼材との接合技術に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】アルミニウムまたはアルミニウム合金
（以下、両者をまとめて「アルミ」という）材と鋼材と
を接合するための方法としては、 1)真空圧延接合する方法（特開２０００−９４１６２号
公報など）、 2)鋼とアルミからなる２層構造のクラッド材を両者の間
に介在させてシーム溶接する方法（特開平１１−１９７
８４６号公報など）、 3)高温で加圧接合する方法（特開平１０−１８５０４０
号公報など）、 4)接合面にＴｉ合金を介在させＨＩＰ処理によって接合
する方法（特開平６−１９８４５８号、同５−８０５６
号公報など）、 5)摩擦圧接する方法（特開平８−１４１７５５号公
報）、 6)アルミ材と接する鋼材の表面にアルミ合金メッキを施
し、或は、鋼材とアルミ材からなる２層構造のクラッド
材を両者の間に介在させて抵抗溶接する方法（特開平６
−３９５５８号、特開平６−６３７６２号公報など） 等が知られている。
（以下、両者をまとめて「アルミ」という）材と鋼材と
を接合するための方法としては、 1)真空圧延接合する方法（特開２０００−９４１６２号
公報など）、 2)鋼とアルミからなる２層構造のクラッド材を両者の間
に介在させてシーム溶接する方法（特開平１１−１９７
８４６号公報など）、 3)高温で加圧接合する方法（特開平１０−１８５０４０
号公報など）、 4)接合面にＴｉ合金を介在させＨＩＰ処理によって接合
する方法（特開平６−１９８４５８号、同５−８０５６
号公報など）、 5)摩擦圧接する方法（特開平８−１４１７５５号公
報）、 6)アルミ材と接する鋼材の表面にアルミ合金メッキを施
し、或は、鋼材とアルミ材からなる２層構造のクラッド
材を両者の間に介在させて抵抗溶接する方法（特開平６
−３９５５８号、特開平６−６３７６２号公報など） 等が知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし上記方法のう
ち、アルミ材と鋼材とを真空圧延、高温加圧、ＨＩＰ処
理などによって接合する方法は、複合素材の製造に適用
される方法であり、これらの技術を利用してアルミ材と
鋼材を接合することはできるが、接合されるアルミ部材
や鋼部材の形状が複雑な場合には適用し難い。このた
め、これらの方法は適用範囲が狭く汎用性を欠く。
ち、アルミ材と鋼材とを真空圧延、高温加圧、ＨＩＰ処
理などによって接合する方法は、複合素材の製造に適用
される方法であり、これらの技術を利用してアルミ材と
鋼材を接合することはできるが、接合されるアルミ部材
や鋼部材の形状が複雑な場合には適用し難い。このた
め、これらの方法は適用範囲が狭く汎用性を欠く。
【０００４】また、アルミ材と鋼材を摩擦圧接する方法
は、部材形状の制約を受ける他、接合部がスポット的な
ものとなるため、連続的な接合部を得ることができな
い。更に、鋼とアルミよりなる２層構造のクラッド材を
用いてシーム溶接或は抵抗溶接する方法では、アルミ板
と鋼板の間にクラッド材がインサートされるため、本来
２枚で済む板状部材の接合に３枚の板を使用しなければ
ならず、実際の施工を考えると、クラッド材の挿入・固
定・接合の各工程が必要で作業が煩雑になるばかりでな
く、接合継手の品質に対する信頼性を欠く。アルミ材と
接する鋼材の表面にアルミ合金をメッキする方法も同様
であり、工程が煩雑で且つ継手品質の信頼性に欠けると
いう問題がある。
は、部材形状の制約を受ける他、接合部がスポット的な
ものとなるため、連続的な接合部を得ることができな
い。更に、鋼とアルミよりなる２層構造のクラッド材を
用いてシーム溶接或は抵抗溶接する方法では、アルミ板
と鋼板の間にクラッド材がインサートされるため、本来
２枚で済む板状部材の接合に３枚の板を使用しなければ
ならず、実際の施工を考えると、クラッド材の挿入・固
定・接合の各工程が必要で作業が煩雑になるばかりでな
く、接合継手の品質に対する信頼性を欠く。アルミ材と
接する鋼材の表面にアルミ合金をメッキする方法も同様
であり、工程が煩雑で且つ継手品質の信頼性に欠けると
いう問題がある。
【０００５】上記いずれの方法を採用するにしても、更
に他の難点として、現状の接合ラインに新たな設備を組
み入れなければならないという問題が生じてくる。
に他の難点として、現状の接合ラインに新たな設備を組
み入れなければならないという問題が生じてくる。
【０００６】また、接合に使用する上記クラッド材は、
アルミ材と鋼材との接合によって製造されるもので製造
条件上の制約も多く、安価で性能の安定したクラッド材
自体の製造に高度な技術が要求される。
アルミ材と鋼材との接合によって製造されるもので製造
条件上の制約も多く、安価で性能の安定したクラッド材
自体の製造に高度な技術が要求される。
【０００７】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、その目的は、アルミ材と鋼材とを接合する
際に、適用条件などの制約が少なくて汎用性に優れると
共に、形状的制約も少なく、また連続接合が可能であ
り、接合部に脆弱な金属間化合物などが生成して接合の
信頼性を阻害することがなく、しかも耐食性等にも優れ
た信頼性の高い接合部を得ることのできる接合技術を提
供することにある。
のであって、その目的は、アルミ材と鋼材とを接合する
際に、適用条件などの制約が少なくて汎用性に優れると
共に、形状的制約も少なく、また連続接合が可能であ
り、接合部に脆弱な金属間化合物などが生成して接合の
信頼性を阻害することがなく、しかも耐食性等にも優れ
た信頼性の高い接合部を得ることのできる接合技術を提
供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決すること
のできた本発明の接合法とは、アルミ材と鋼材とをＭＩ
Ｇロウ付法によって直接接合するところに要旨を有して
いる。
のできた本発明の接合法とは、アルミ材と鋼材とをＭＩ
Ｇロウ付法によって直接接合するところに要旨を有して
いる。
【０００９】本発明の方法を実施する際に使用するＭＩ
Ｇロウ付用ワイヤとして好ましいのは、銅合金またはＮ
ｉ合金であり、中でも、Ｆｅ，Ａｌ，Ｎｉよりなる群か
ら選択される１種以上の元素を含む銅合金、或は、これ
らの元素に加えて更にＳｉ：１〜４質量％とＭｎ：０．
３〜３質量％を含むＳｉ青銅系銅合金は、好ましいＭＩ
Ｇロウ付用ワイヤの素材として推奨される。また本発明
においては、上記特徴を実用面で有効に発揮させるた
め、直径０．８〜１．２ｍｍのＭＩＧロウ付用ワイヤを
使用することが好ましい。
Ｇロウ付用ワイヤとして好ましいのは、銅合金またはＮ
ｉ合金であり、中でも、Ｆｅ，Ａｌ，Ｎｉよりなる群か
ら選択される１種以上の元素を含む銅合金、或は、これ
らの元素に加えて更にＳｉ：１〜４質量％とＭｎ：０．
３〜３質量％を含むＳｉ青銅系銅合金は、好ましいＭＩ
Ｇロウ付用ワイヤの素材として推奨される。また本発明
においては、上記特徴を実用面で有効に発揮させるた
め、直径０．８〜１．２ｍｍのＭＩＧロウ付用ワイヤを
使用することが好ましい。
【００１０】そして、上記ＭＩＧロウ付法によって接合
された接合継手は、欠陥がなく信頼性の高いものとして
本発明の技術的範囲に包含される。
された接合継手は、欠陥がなく信頼性の高いものとして
本発明の技術的範囲に包含される。
【００１１】
【発明の実施の形態】アルミ材と鋼材との接合に前述し
た如く様々な方法が提案されている背景の１つとして、
アルミ材と鋼材とを直接溶融接合すると接合部に脆弱な
金属間化合物が生成し、割れを生じ易くなることが挙げ
られる。そのため、溶接ワイヤを用いて接合する場合を
含めてアルミ材と鋼材とを直接接合する際には、i)アル
ミ材中のアルミと鋼材中の鉄とを如何にして極力溶融混
合させないで、溶融金属部の延性を確保するか、また、
ii)アルミ材と鋼材との界面近傍に脆弱な金属間化合物
層を如何にして生成させない様にするか、ということが
極めて重要となる。
た如く様々な方法が提案されている背景の１つとして、
アルミ材と鋼材とを直接溶融接合すると接合部に脆弱な
金属間化合物が生成し、割れを生じ易くなることが挙げ
られる。そのため、溶接ワイヤを用いて接合する場合を
含めてアルミ材と鋼材とを直接接合する際には、i)アル
ミ材中のアルミと鋼材中の鉄とを如何にして極力溶融混
合させないで、溶融金属部の延性を確保するか、また、
ii)アルミ材と鋼材との界面近傍に脆弱な金属間化合物
層を如何にして生成させない様にするか、ということが
極めて重要となる。
【００１２】本発明者らはこうした観点から、上記i),i
i)に示した障害を可及的に抑制し、健全な接合継手を確
保することのできる接合法の確立を期して種々検討を重
ねてきた。その結果、上記の如くＭＩＧロウ付法によっ
てアルミ材と鋼材とを直接接合する方法を採用すれば、
従来技術で指摘した様々の問題を生じることなく強固で
信頼性の高い接合継手が得られることを知り、本発明に
想到したものである。
i)に示した障害を可及的に抑制し、健全な接合継手を確
保することのできる接合法の確立を期して種々検討を重
ねてきた。その結果、上記の如くＭＩＧロウ付法によっ
てアルミ材と鋼材とを直接接合する方法を採用すれば、
従来技術で指摘した様々の問題を生じることなく強固で
信頼性の高い接合継手が得られることを知り、本発明に
想到したものである。
【００１３】本発明で採用するＭＩＧロウ付法とは、汎
用の溶接装置を使用しアークによってロウ付を行なう方
法であり、通常のアーク溶接に比べると、格段に低い電
流条件で接合を行なうことができる。これは第１に、細
径ワイヤを使用することによってもたらされるもので、
通常のアーク溶接法に比べて、ＭＩＧロウ付接合時にお
けるアルミ材中のアルミと鋼材中の鉄との溶融混合とそ
れらの反応を可及的に抑制できる。その結果として、接
合部における脆弱な金属間化合物の生成が抑えられ、延
いては接合部の強度欠陥（特に割れの発生）を可及的に
防止できるのである。
用の溶接装置を使用しアークによってロウ付を行なう方
法であり、通常のアーク溶接に比べると、格段に低い電
流条件で接合を行なうことができる。これは第１に、細
径ワイヤを使用することによってもたらされるもので、
通常のアーク溶接法に比べて、ＭＩＧロウ付接合時にお
けるアルミ材中のアルミと鋼材中の鉄との溶融混合とそ
れらの反応を可及的に抑制できる。その結果として、接
合部における脆弱な金属間化合物の生成が抑えられ、延
いては接合部の強度欠陥（特に割れの発生）を可及的に
防止できるのである。
【００１４】この際、ＭＩＧロウ付用に使用するワイヤ
素材としては、銅合金若しくはニッケルまたはその合金
が好ましく使用される。尚ワイヤ素材として銅合金を使
用した場合、銅はＡ１と反応して脆い金属間化合物を形
成し易いので、母材であるアルミ材を過剰量溶融させる
ことなく必要最小限の母材溶融（希釈）量で健全な接合
状態が得られるよう、ＭＩＧロウ付時の溶接電流が過大
とならない様に制御することが望ましい。
素材としては、銅合金若しくはニッケルまたはその合金
が好ましく使用される。尚ワイヤ素材として銅合金を使
用した場合、銅はＡ１と反応して脆い金属間化合物を形
成し易いので、母材であるアルミ材を過剰量溶融させる
ことなく必要最小限の母材溶融（希釈）量で健全な接合
状態が得られるよう、ＭＩＧロウ付時の溶接電流が過大
とならない様に制御することが望ましい。
【００１５】またＭＩＧロウ付用のワイヤ素材としてＮ
ｉ合金を用いた場合、Ｎｉは鋼材およびアルミ材の何れ
とも脆弱な金属間化合物を殆ど生成することがないの
で、銅合金をワイヤ素材として使用した場合に比べて、
ＭＩＧロウ付時における溶接電流の適正範囲を広げるこ
とができる。但し、溶接電流条件を高め過ぎると、ＭＩ
Ｇロウ付時に母材である鋼とアルミの双方が過度に溶融
して融合し、Ｆｅ−Ａｌ系の金属間化合物が生成する恐
れが生じてくるので、こうした現象を回避するには、Ｍ
ＩＧロウ付時の溶接電流を低めに設定すべきである。
ｉ合金を用いた場合、Ｎｉは鋼材およびアルミ材の何れ
とも脆弱な金属間化合物を殆ど生成することがないの
で、銅合金をワイヤ素材として使用した場合に比べて、
ＭＩＧロウ付時における溶接電流の適正範囲を広げるこ
とができる。但し、溶接電流条件を高め過ぎると、ＭＩ
Ｇロウ付時に母材である鋼とアルミの双方が過度に溶融
して融合し、Ｆｅ−Ａｌ系の金属間化合物が生成する恐
れが生じてくるので、こうした現象を回避するには、Ｍ
ＩＧロウ付時の溶接電流を低めに設定すべきである。
【００１６】本発明を実施する際の好ましいＭＩＧロウ
付条件は、溶接電流が７０Ａ以上、より好ましくは８０
Ａ以上で、２５０Ａ以下、より好ましくは２００Ａ以
下、溶接電圧が１５Ｖ以上、より好ましくは１８Ｖ以上
で、３０Ｖ以下、より好ましくは２８Ｖ以下である。溶
接速度は、上記溶接電流および溶接電圧に応じて母材中
のＦｅおよびＡｌを過剰溶融させない範囲で適当に決め
ればよいが、溶接能率なども考慮して好ましいのは１５
ｃｍ／ｍｉｎ以上、より好ましくは２０ｃｍ／ｍｉｎ以
上で、５０ｃｍ／ｍｉｎ以下、より好ましくは４０ｃｍ
／ｍｉｎ以下である。
付条件は、溶接電流が７０Ａ以上、より好ましくは８０
Ａ以上で、２５０Ａ以下、より好ましくは２００Ａ以
下、溶接電圧が１５Ｖ以上、より好ましくは１８Ｖ以上
で、３０Ｖ以下、より好ましくは２８Ｖ以下である。溶
接速度は、上記溶接電流および溶接電圧に応じて母材中
のＦｅおよびＡｌを過剰溶融させない範囲で適当に決め
ればよいが、溶接能率なども考慮して好ましいのは１５
ｃｍ／ｍｉｎ以上、より好ましくは２０ｃｍ／ｍｉｎ以
上で、５０ｃｍ／ｍｉｎ以下、より好ましくは４０ｃｍ
／ｍｉｎ以下である。
【００１７】何れにしても本発明では、ＭＩＧロウ付に
よってアルミ材と鋼材を直接接合できるので、適正な溶
接電流・電圧条件を採用する限り形状的制約等を一切受
けることがなく、適用可能範囲が拡大され汎用性が高め
られると共に、また連続接合も可能となる。そして前述
の如く、アルミ材と鋼材との界面においては、脆い金属
間化合物が生成し難く、しかも溶接部の耐食性も優れた
ものとなる。
よってアルミ材と鋼材を直接接合できるので、適正な溶
接電流・電圧条件を採用する限り形状的制約等を一切受
けることがなく、適用可能範囲が拡大され汎用性が高め
られると共に、また連続接合も可能となる。そして前述
の如く、アルミ材と鋼材との界面においては、脆い金属
間化合物が生成し難く、しかも溶接部の耐食性も優れた
ものとなる。
【００１８】尚、ＭＩＧロウ付用ワイヤとして銅合金を
使用する場合、銅合金として特に好ましく使用されるの
は、Ｆｅ、Ａｌ、Ｎｉの中から選ばれる１種以上の元素
を含む銅合金、あるいはこれらの元素に加えて、１〜４
質量％のＳｉと０．３〜３質量％のＭｎとを含む青銅系
ワイヤが例示される。ちなみにこれらの銅合金ワイヤ
は、アルミ材側および鋼材側の双方に対し溶融金属の濡
れ性が優れると共に、Ｆｅ−Ａｌ系の接合で最大の問題
となる脆弱なＦｅ−Ａｌ系金属間化合物の生成も抑えら
れ、より健全で優れた密着性の溶接ビードが得られ易く
なるからである。
使用する場合、銅合金として特に好ましく使用されるの
は、Ｆｅ、Ａｌ、Ｎｉの中から選ばれる１種以上の元素
を含む銅合金、あるいはこれらの元素に加えて、１〜４
質量％のＳｉと０．３〜３質量％のＭｎとを含む青銅系
ワイヤが例示される。ちなみにこれらの銅合金ワイヤ
は、アルミ材側および鋼材側の双方に対し溶融金属の濡
れ性が優れると共に、Ｆｅ−Ａｌ系の接合で最大の問題
となる脆弱なＦｅ−Ａｌ系金属間化合物の生成も抑えら
れ、より健全で優れた密着性の溶接ビードが得られ易く
なるからである。
【００１９】この場合、Ｃｕ合金中にＦｅ，Ａ１，Ｎｉ
の１種以上を含有させることによってもたらされる作用
効果は下記の通りである。即ちＦｅとＡ１は、ＭＩＧロ
ウ付用ワイヤ中に適量含有させることにより、溶融金属
内でのＦｅおよび／またはＡｌの活量が高められ、接合
対象の母材成分であるＦｅおよび／またはアルミから溶
融金属中への溶解反応が抑制され、その結果として、母
材からのＦｅやＡｌの過剰溶解が抑えられ、両者の直接
反応による脆弱な金属間化合物の生成が抑えられるから
である。
の１種以上を含有させることによってもたらされる作用
効果は下記の通りである。即ちＦｅとＡ１は、ＭＩＧロ
ウ付用ワイヤ中に適量含有させることにより、溶融金属
内でのＦｅおよび／またはＡｌの活量が高められ、接合
対象の母材成分であるＦｅおよび／またはアルミから溶
融金属中への溶解反応が抑制され、その結果として、母
材からのＦｅやＡｌの過剰溶解が抑えられ、両者の直接
反応による脆弱な金属間化合物の生成が抑えられるから
である。
【００２０】銅系ロウ材中へのＦｅやＡｌの好ましい配
合量は、Ｆｅが０．１質量％以上、６質量％以下、より
好ましくは１．０質量％以上、３質量％以下、Ａｌが
０．０１質量％以上、１１質量％以下、より好ましくは
１．０質量％以上、８質量％以下である。
合量は、Ｆｅが０．１質量％以上、６質量％以下、より
好ましくは１．０質量％以上、３質量％以下、Ａｌが
０．０１質量％以上、１１質量％以下、より好ましくは
１．０質量％以上、８質量％以下である。
【００２１】またＮｉを含む銅系ワイヤも本発明を実施
する際に使用される好ましいＭＩＧロウ付用ワイヤとし
て推奨される。ちなみにＮｉは、Ｆｅと全率固溶体を形
成する元素であり、Ｎｉ添加により溶融金属中のＦｅの
活量を高める作用があり、上記Ｆｅ，Ａ１の項で述べた
のと同じ理由で、母材であるＦｅの溶融金属中への過剰
溶解による両者の直接反応、延いては脆弱な金属間化合
物の生成反応が避けられるからである。こうしたＮｉの
作用を有効に発揮させる上で、銅合金系ロウ材中へのＮ
ｉの好ましい配合量は０．３質量％以上、１１質量％以
下である。
する際に使用される好ましいＭＩＧロウ付用ワイヤとし
て推奨される。ちなみにＮｉは、Ｆｅと全率固溶体を形
成する元素であり、Ｎｉ添加により溶融金属中のＦｅの
活量を高める作用があり、上記Ｆｅ，Ａ１の項で述べた
のと同じ理由で、母材であるＦｅの溶融金属中への過剰
溶解による両者の直接反応、延いては脆弱な金属間化合
物の生成反応が避けられるからである。こうしたＮｉの
作用を有効に発揮させる上で、銅合金系ロウ材中へのＮ
ｉの好ましい配合量は０．３質量％以上、１１質量％以
下である。
【００２２】また上記Ｎｉの作用は、銅合金として使用
する場合に限らず、Ｎｉ単独もしくは銅以外のＮｉ合金
として使用する場合にも有効に発揮されるので、本発明
ではＮｉもしくはＮｉ系合金も好ましいＭＩＧロウ付用
ワイヤとして推奨される。
する場合に限らず、Ｎｉ単独もしくは銅以外のＮｉ合金
として使用する場合にも有効に発揮されるので、本発明
ではＮｉもしくはＮｉ系合金も好ましいＭＩＧロウ付用
ワイヤとして推奨される。
【００２３】この様に、適切な組成のＭＩＧロウ付用ワ
イヤを使用し、適正なアーク条件でアルミ材と鋼材とを
ＭＩＧロウ付けすることにより、アルミ材側および鋼材
側とも必要最小限の溶融（希釈）状態で、健全な結合状
態を得ることができる。
イヤを使用し、適正なアーク条件でアルミ材と鋼材とを
ＭＩＧロウ付けすることにより、アルミ材側および鋼材
側とも必要最小限の溶融（希釈）状態で、健全な結合状
態を得ることができる。
【００２４】なおＭＩＧロウ付に当たり、母材に対する
溶融金属の濡れ性を高めるには、濡れ性を阻害する鋼材
およびアルミ材表面の酸化膜を除去する必要がある。そ
のためＭＩＧロウ付時には、Ａｒを代表とする不活性ガ
スでシールドし、直流のアークを採用し電極（ワイヤ）
側を正極にして施工することが望ましい。この様な条件
を採用すれば、アーク発生時に母材側でクリーニング作
用が起こり、アルミ材側および鋼材側ともに接合部の清
浄度が向上し、より健全な接合継手を得ることができ
る。
溶融金属の濡れ性を高めるには、濡れ性を阻害する鋼材
およびアルミ材表面の酸化膜を除去する必要がある。そ
のためＭＩＧロウ付時には、Ａｒを代表とする不活性ガ
スでシールドし、直流のアークを採用し電極（ワイヤ）
側を正極にして施工することが望ましい。この様な条件
を採用すれば、アーク発生時に母材側でクリーニング作
用が起こり、アルミ材側および鋼材側ともに接合部の清
浄度が向上し、より健全な接合継手を得ることができ
る。
【００２５】またＭＩＧロウ付法によれば、通常のアー
ク溶接と同様に連続溶接が可能であり、密閉性を必要と
する部材に対しても支障なく適用できる。また接合部の
耐食性についても、前述した銅合金系ワイヤはそれ自身
優れた耐食性を有しているので、アルミ材と鋼材の接合
部材が用いられる多くのケースにおいて、優れた耐食性
を得ることができる。
ク溶接と同様に連続溶接が可能であり、密閉性を必要と
する部材に対しても支障なく適用できる。また接合部の
耐食性についても、前述した銅合金系ワイヤはそれ自身
優れた耐食性を有しているので、アルミ材と鋼材の接合
部材が用いられる多くのケースにおいて、優れた耐食性
を得ることができる。
【００２６】なお本発明でＭＩＧロウ付に使用するワイ
ヤ径については、前述の如く基本的には低電流の条件で
安定したアークを発生させる必要があるため、０．８ｍ
ｍ以上、１．２ｍｍ以下のものを使用することが好まし
い。ワイヤ径が１．２ｍｍを超えると、安定したアーク
を得るための電流が過大となって母材の溶融が過剰気味
となり、前述した脆弱な化合物の生成につながる。一
方、ワイヤ径が０．８ｍｍ未満の細径になると、ワイヤ
自体の製造コストが高くなるばかりでなく、ワイヤの送
給安定性も低下してくる。このため、ワイヤ径は０．８
ｍｍ以上、１．２ｍｍ以下、より好ましくは１．０ｍｍ
以下である。
ヤ径については、前述の如く基本的には低電流の条件で
安定したアークを発生させる必要があるため、０．８ｍ
ｍ以上、１．２ｍｍ以下のものを使用することが好まし
い。ワイヤ径が１．２ｍｍを超えると、安定したアーク
を得るための電流が過大となって母材の溶融が過剰気味
となり、前述した脆弱な化合物の生成につながる。一
方、ワイヤ径が０．８ｍｍ未満の細径になると、ワイヤ
自体の製造コストが高くなるばかりでなく、ワイヤの送
給安定性も低下してくる。このため、ワイヤ径は０．８
ｍｍ以上、１．２ｍｍ以下、より好ましくは１．０ｍｍ
以下である。
【００２７】
【実施例】以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に
説明するが、本発明はもとより下記実施例によって制限
を受けるものではなく、前・後記の趣旨に適合し得る範
囲で適当に変更を加えて実施することも可能であり、そ
れらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。
説明するが、本発明はもとより下記実施例によって制限
を受けるものではなく、前・後記の趣旨に適合し得る範
囲で適当に変更を加えて実施することも可能であり、そ
れらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。
【００２８】実施例１
各種接合法を採用してアルミ板と鋼板との重ねすみ肉溶
接試験を行った。具体的には、図１に示す如く厚さ２ｍ
ｍのアルミ材１１を、厚さ５ｍｍの軟鋼材１２に重ね合
わせて重ねすみ肉継手を形成し、種々のＭＩＧロウ付用
ワイヤ１３を用いてアルミ材１１と鋼材１２との溶接
（接合）を行なった。図中、符号１４は溶接用トーチを
示している。試験片の平面サイズは、アルミ材１１が１
５０ｍｍ×４００ｍｍ、鋼材が１５０ｍｍ×４００ｍｍ
とし、直径０．８ｍｍの溶接ワイヤを使用した。溶接
後、目視および浸透探傷試験によって接合継手部の割れ
発生の有無および濡れ性を調べた。
接試験を行った。具体的には、図１に示す如く厚さ２ｍ
ｍのアルミ材１１を、厚さ５ｍｍの軟鋼材１２に重ね合
わせて重ねすみ肉継手を形成し、種々のＭＩＧロウ付用
ワイヤ１３を用いてアルミ材１１と鋼材１２との溶接
（接合）を行なった。図中、符号１４は溶接用トーチを
示している。試験片の平面サイズは、アルミ材１１が１
５０ｍｍ×４００ｍｍ、鋼材が１５０ｍｍ×４００ｍｍ
とし、直径０．８ｍｍの溶接ワイヤを使用した。溶接
後、目視および浸透探傷試験によって接合継手部の割れ
発生の有無および濡れ性を調べた。
【００２９】ここで、濡れ性の評価基準は図２に示す通
りとした。即ち、アルミ材１１と溶接金属１５間の止端
角度（θ1）、あるいは、鋼材１２と溶接金属１５間の
止端角度（θ2）を測定し、何れか一方の止端角度が９
０°以下であるものを×、両止端角度とも１４０°以上
であるものを◎、それ以外を○と判定した。
りとした。即ち、アルミ材１１と溶接金属１５間の止端
角度（θ1）、あるいは、鋼材１２と溶接金属１５間の
止端角度（θ2）を測定し、何れか一方の止端角度が９
０°以下であるものを×、両止端角度とも１４０°以上
であるものを◎、それ以外を○と判定した。
【００３０】表１に溶接法と溶接条件および判定結果を
示す。なおシールドガスとしてはＡｒ（流量は３０リッ
トル／ｍｉｎ）を使用した。
示す。なおシールドガスとしてはＡｒ（流量は３０リッ
トル／ｍｉｎ）を使用した。
【００３１】
【表１】
【００３２】表１からも明らかな様に、ＴＩＧおよびＭ
ＩＧ溶接を採用した場合は、いずれも明かに割れの発生
が認められる（×）が、比較的低い電流条件で行なわれ
るＭＩＧロウ付法を採用した場合は割れの発生が認めら
れず（Ｏ、◎）、良好な結果が得られている。
ＩＧ溶接を採用した場合は、いずれも明かに割れの発生
が認められる（×）が、比較的低い電流条件で行なわれ
るＭＩＧロウ付法を採用した場合は割れの発生が認めら
れず（Ｏ、◎）、良好な結果が得られている。
【００３３】実施例２
ＭＩＧロウ付用ワイヤとしてＳｉ青銅系ワイヤを使用し
た場合の適正溶接条件を調査した。前記実施例１と同じ
母材の組合わせを採用し、ワイヤとして３質量％Ｓｉ−
３質量％Ｍｎ青銅系のＭＩＧロウ付用ワイヤを用いて種
々の条件でＭＩＧロウ付を行ない、割れの有無を調べ
た。評価は、割れの有無および溶接安定性によって行っ
た。溶接条件および評価結果を表２に示す。
た場合の適正溶接条件を調査した。前記実施例１と同じ
母材の組合わせを採用し、ワイヤとして３質量％Ｓｉ−
３質量％Ｍｎ青銅系のＭＩＧロウ付用ワイヤを用いて種
々の条件でＭＩＧロウ付を行ない、割れの有無を調べ
た。評価は、割れの有無および溶接安定性によって行っ
た。溶接条件および評価結果を表２に示す。
【００３４】
【表２】
【００３５】表２からも明らかな如く、直径０．８〜
１．２ｍｍのワイヤを使用した場合には、優れた溶接安
定性が得られており、継手部に割れの発生も認められな
い。なお溶接安定性の評価基準は図３に示す通りであ
り、溶接ビードが安定せず不連続になった場合（ａ）を
×、安定して連続的な溶接ビードが形成された場合
（ｂ）を○と評価した。
１．２ｍｍのワイヤを使用した場合には、優れた溶接安
定性が得られており、継手部に割れの発生も認められな
い。なお溶接安定性の評価基準は図３に示す通りであ
り、溶接ビードが安定せず不連続になった場合（ａ）を
×、安定して連続的な溶接ビードが形成された場合
（ｂ）を○と評価した。
【００３６】また図４は、試験Ｎｏ．７における溶接部
の断面形状を例示するもので、軟鋼板１２の上に重ねら
れたアルミ板１１の縁部がＭＩＧロウ付けされて溶接金
属１５が形成されている。この図４をみれば明らかな様
に、アルミ材及び鋼材に過剰溶融は認められず、溶接金
属部には全く割れが発生していない。
の断面形状を例示するもので、軟鋼板１２の上に重ねら
れたアルミ板１１の縁部がＭＩＧロウ付けされて溶接金
属１５が形成されている。この図４をみれば明らかな様
に、アルミ材及び鋼材に過剰溶融は認められず、溶接金
属部には全く割れが発生していない。
【００３７】実施例３
この実施例は、アルミ合金と鋼材の突き合わせＭＩＧロ
ウ付け試験を行った例を示している。即ち図５に示す如
く、アルミ合金板１６と高張力鋼板１７に対して本発明
法により突合せＭＩＧロウ付を行った。表３にＭＩＧロ
ウ付条件を示す。得られた溶接金属部１５を浸透探傷お
よび断面観察することによって欠陥の有無を調べたとこ
ろ、欠陥のない良好な接合継手が得られていた。
ウ付け試験を行った例を示している。即ち図５に示す如
く、アルミ合金板１６と高張力鋼板１７に対して本発明
法により突合せＭＩＧロウ付を行った。表３にＭＩＧロ
ウ付条件を示す。得られた溶接金属部１５を浸透探傷お
よび断面観察することによって欠陥の有無を調べたとこ
ろ、欠陥のない良好な接合継手が得られていた。
【００３８】
【表３】
【００３９】
【発明の効果】本発明は以上の様に構成されており、ア
ルミ材と鋼材とをＭＩＧロウ付法により接合すること
で、接合母材の形状などに一切制限を受けることなく、
また接合継手部に脆弱な金属間化合物などを生成させる
ことなく、割れなどの欠陥のない健全な接合継手を得る
ことができる。しかも本発明法を採用すれば、連続的な
接合が可能であり、アルミ材と鋼材との接合を効率よく
実施できる。
ルミ材と鋼材とをＭＩＧロウ付法により接合すること
で、接合母材の形状などに一切制限を受けることなく、
また接合継手部に脆弱な金属間化合物などを生成させる
ことなく、割れなどの欠陥のない健全な接合継手を得る
ことができる。しかも本発明法を採用すれば、連続的な
接合が可能であり、アルミ材と鋼材との接合を効率よく
実施できる。
【図１】重ね継手接合法を示す模式図である。
【図２】濡れ性の評価基準を説明する模式図（断面図）
である。
である。
【図３】溶接安定性の評価基準を説明する模式図（継手
を上方から見た図）である。
を上方から見た図）である。
【図４】実施例での断面状態を示す模式図である。
【図５】実験で採用した突合せ継手を示す図である。
１１ アルミ材
１２ 鋼材
１３ ＭＩＧロウ付用ワイヤ
１４ 溶接トーチ
１５ 溶接金属
１６ アルミ合金板
１７ 高張力鋼板
θ1 アルミ材１１と溶接金属１５間の止端角度
θ2 鋼板１２と溶接金属１５間の止端角度
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
Ｃ２２Ｃ 9/00 Ｃ２２Ｃ 9/00
// Ｂ２３Ｋ 103:20 Ｂ２３Ｋ 103:20
Claims (6)
- 【請求項１】 アルミニウムまたはアルミニウム合金と
鋼材とを、ＭＩＧロウ付法により直接接合することを特
徴とするアルミニウムまたはアルミニウム合金と鋼材と
の接合法。 - 【請求項２】 ＭＩＧロウ付用ワイヤとして、銅合金ま
たはＮｉ合金を使用する請求項１に記載の接合法。 - 【請求項３】 前記銅合金として、Ｆｅ，Ａｌ，Ｎｉよ
りなる群から選択される１種以上の元素を含む銅合金を
使用する請求項２に記載の接合法。 - 【請求項４】 前記銅合金として、Ｓｉ：１〜４質量％
とＭｎ：０．３〜３質量％を含むＳｉ青銅系銅合金を使
用する請求項２または３に記載の接合法。 - 【請求項５】 直径が０．８〜１．２ｍｍのＭＩＧロウ
付用ワイヤを使用する請求項１〜４のいずれかに記載の
接合法。 - 【請求項６】 前記請求項１〜５のいずれかに記載の方
法でＭＩＧロウ付されたものであるアルミニウムまたは
アルミニウム合金と鋼材の接合継手。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001222076A JP2003033865A (ja) | 2001-07-23 | 2001-07-23 | アルミニウムまたはアルミニウム合金と鋼材との接合法および接合継手 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001222076A JP2003033865A (ja) | 2001-07-23 | 2001-07-23 | アルミニウムまたはアルミニウム合金と鋼材との接合法および接合継手 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003033865A true JP2003033865A (ja) | 2003-02-04 |
Family
ID=19055629
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001222076A Pending JP2003033865A (ja) | 2001-07-23 | 2001-07-23 | アルミニウムまたはアルミニウム合金と鋼材との接合法および接合継手 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003033865A (ja) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005000989A (ja) * | 2003-05-20 | 2005-01-06 | Kobe Steel Ltd | 鉄系材料とアルミニウム系材料との接合方法および接合継手 |
| JP2006021249A (ja) * | 2004-06-11 | 2006-01-26 | Kobe Steel Ltd | 鉄系材料とアルミニウム系材料とを接合した異材接合継手および溶接接合方法 |
| JP2006167725A (ja) * | 2004-12-13 | 2006-06-29 | Nissan Motor Co Ltd | レーザブレージング加工方法および加工装置 |
| WO2007094203A1 (ja) | 2006-02-17 | 2007-08-23 | Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho | 異材接合用フラックスコアードワイヤおよび異材接合方法 |
| JP2007247024A (ja) * | 2006-03-17 | 2007-09-27 | Kobe Steel Ltd | アルミニウム系材料とのロウ付け接合用鋼板、その鋼板を用いた接合方法および接合継手 |
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| CN100393472C (zh) * | 2004-06-11 | 2008-06-11 | 株式会社神户制钢所 | 铁类和铝类材料接合成的异质材料焊接接头以及焊接方法 |
| EP1964638A2 (en) | 2007-02-27 | 2008-09-03 | Sumitomo Light Metal Industries, Ltd. | MIG welded joint between aluminium and steel members and MIG welding process |
| EP1964637A2 (en) | 2007-02-27 | 2008-09-03 | Sumitomo Light Metal Industries, Ltd. | MIG welded joint between aluminium and steel members and MIG welding process |
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-
2001
- 2001-07-23 JP JP2001222076A patent/JP2003033865A/ja active Pending
Cited By (20)
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| WO2007094203A1 (ja) | 2006-02-17 | 2007-08-23 | Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho | 異材接合用フラックスコアードワイヤおよび異材接合方法 |
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| JP2007277717A (ja) * | 2006-03-17 | 2007-10-25 | Kobe Steel Ltd | アルミニウム系材料とのロウ付け接合用鋼板、その鋼板を用いた接合方法および接合継手 |
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| JP2008207226A (ja) * | 2007-02-27 | 2008-09-11 | Sumitomo Light Metal Ind Ltd | アルミニウム材と鋼材のｍｉｇ溶接継手及びｍｉｇ溶接方法 |
| EP1964637A2 (en) | 2007-02-27 | 2008-09-03 | Sumitomo Light Metal Industries, Ltd. | MIG welded joint between aluminium and steel members and MIG welding process |
| US7800011B2 (en) | 2007-02-27 | 2010-09-21 | Sumitomo Light Metal Industries, Ltd. | MIG welded joint between aluminum and steel members and MIG welding process |
| EP1964638A2 (en) | 2007-02-27 | 2008-09-03 | Sumitomo Light Metal Industries, Ltd. | MIG welded joint between aluminium and steel members and MIG welding process |
| EP1964638A3 (en) * | 2007-02-27 | 2011-03-09 | Sumitomo Light Metal Industries, Ltd. | MIG welded joint between aluminium and steel members and MIG welding process |
| US8742294B2 (en) | 2007-02-27 | 2014-06-03 | Sumitomo Light Metal Industries, Ltd. | MIG welded joint between aluminum and steel members and MIG welding process |
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