JP5457605B2 - レーザ接合部品およびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、融点の異なる異種金属板を備えるレーザ接合部品およびその製造方法に関する。

従来の異種金属板のレーザ接合部品およびその製造方法としては、融点の高い素材の下面に融点の低い素材を重ね合せ、上記融点の高い素材の上面にレーザ光を照射するに際し、レーザ光の出力値は融点の高い素材の溶融液が融点の低い素材の適宜深さまで楔状に溶け込ませるものがある（例えば、特許文献１参照）。図１４は、特許文献１に記載された従来のレーザ接合部品およびその製造方法を示す接合部の断面図である。図１４において、レーザ光を融点の高い素材１側に照射してこの素材の溶融液３が金属間化合物を破って融点の低い素材２の内部まで適宜深さの楔状領域４に溶け込ましている。

また、従来のレーザ接合部品およびその製造方法として、重ね合わせた異種金属板に同時にレーザ照射するものもある（例えば、特許文献２参照）。図１５は、特許文献２に記載された従来のレーザ接合部品およびその製造方法を示す概念図である。図１５において、レーザを融点の低いアルミニウム系金属からなる安全弁装置８のかしめ部先端８ｂと、融点の高い鉄系金属からなる電池蓋７のフランジ部７ａに同時に照射すると、融点の違いにより鉄系金属の表面が溶融する間にアルミニウム系金属はある程度の深さまで溶融する。その結果、重力により、溶融したアルミニウム系金属９は流れ出し、溶融した鉄系金属（電池蓋７のフランジ部７ａ）の表面の一部または全部を覆うように流れ込む。そして、流動したアルミニウム系金属とこれと接する溶融した鉄系金属は融合する。
しかしながら、上記従来の技術では、融点の低い金属板側からしかレーザ照射などの加熱溶融できない製品構造の場合には、必要な接合ができないという課題を有していた。
上記課題を解決する手段として、例えば特許文献３には融点の異なる第１、第２の異種金属板を重ね合わせ、相対的に融点が低い第２の金属板の上面側から、レーザ照射して複数のスポット状の溶接部を設ける技術が開示されている。しかし、相対的に融点が高い第１の金属板の下面側に対する熱影響については考慮されていなかった。そのため、第１の金属板の下面側に配置される部材によっては、使用が制限されていた。他にも第１、第２の異種金属板の接合強度にも課題が残されていた。

特開２００７−１３６４８９号公報 特開２００３−１８７７７３号公報 米国特許出願公開第２００９/０２２３９４０号明細書

本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、融点の異なる異種金属板の重ね合せ接合において、融点の低い金属側からの接合を可能にするレーザ接合部品およびその製造方法を提供することを目的とする。また、本発明は融点の高い金属の下面側の温度上昇を抑制することが可能なレーザ接合部品およびその製造方法を提供することを目的とする。異種金属板間の接合強度の向上を図ることを目的とする。

本発明の第１の態様は、鋼材より形成され、電池の外装ケースを構成する第１の金属板と、前記第１の金属板よりも融点が低いアルミニウムより形成され、前記電池のアルミニウム電極を構成する第２の金属板と、を備え、前記第２の金属板は、前記第１の金属板上にレーザ接合され、溶融した前記アルミニウムが前記第１の金属板の一部に食い込み、前記第１の金属板と前記第２の金属板との接合界面において、前記第２の金属板側から前記第１の金属板の内側に向かい楔状の領域が形成されており、前記楔状の領域の前記第１の金属板の上面からの深さは、前記第１の金属板の板厚の７５％以下であり、前記第２の金属板の上面表面に、交差しないように一重の円状に形成された溶融跡がある、レーザ接合部品を要旨とする。
本発明の第２の態様は、鋼材より形成され、電池の外装ケースを構成する第１の金属板上に、前記第１の金属板よりも融点の低いアルミニウムより形成され、前記電池のアルミニウム電極を構成する第２の金属板を配置する工程と、前記第２の金属板の上面側から曲線状にレーザ照射して、前記第２の金属板の上面表面に交差しない一重の円状に溶融跡を形成しつつ、前記第１の金属板上に前記第２の金属板をレーザ接合する工程とを含み、溶融した前記アルミニウムが前記第１の金属板の一部に食い込み、前記第１の金属板と前記第２の金属板との接合界面において、前記第２の金属板側から前記第１の金属板の内側に向かい楔状の領域が形成されており、前記楔状の領域の前記第１の金属板の上面からの深さは、前記第１の金属板の板厚の７５％以下である、レーザ接合部品の製造方法を要旨とする。

以上のように、本発明のレーザ接合部品およびその製造方法によれば、融点の異なる異種金属板の重ね合せ接合において、融点の低い金属側からの接合を可能にし、融点の高い金属の下面側の温度上昇をも抑制することができる。異種金属板間の接合強度の向上を図ることができる。

図１Ａは実施の形態１に係るレーザ接合部品の上面図である。図１Ｂは実施の形態１に係るレーザ接合部品の断面図である。 図２は実施の形態１におけるレーザ接合部品およびその製造方法に用いられる製造装置の構成概念図である。 図３Ａは実施の形態１におけるレーザ接合部品の製造方法における接合工程の断面の模式図である。図３Ｂは実施の形態１におけるレーザ接合部品の製造方法における接合工程の断面の模式図である。 図４は、実施の形態１の実施例において得られたレーザ接合部品の接合部近傍の断面写真である。 図５は、実施の形態１の実施例において得られたレーザ接合部品の接合部近傍の模式図である。 図６Ａは実施の形態１の変形参考例に係るレーザ接合部品の上面図である。図６Ｂは実施の形態１の変形参考例に係るレーザ接合部品の断面図である。 図７Ａは実施の形態１の変形例におけるレーザ接合部品の製造方法における接合工程の断面の模式図である。図７Ｂは実施の形態１の変形例におけるレーザ接合部品の製造方法における接合工程の断面の模式図である。 図８は、実施の形態２におけるレーザ接合部品およびその製造方法の工程（製造装置）の概念図である。 図９Ａは実施の形態２におけるレーザ接合部品の製造方法における接合工程の断面の模式図である。図９Ｂは実施の形態２におけるレーザ接合部品の製造方法における接合工程の断面の模式図である。 図１０は実施の形態２におけるレーザ接合部品の接合部近傍の断面写真である。 図１１は実施の形態２におけるレーザ接合部品の接合部近傍の断面写真である。 図１２は参考例としてのレーザ接合部品の第２の金属板の上面表面に形成された溶融跡を示す写真である。 図１３は参考例としてのレーザ接合部品の接合部の断面写真である。 図１４は特許文献１に記載された従来のレーザ接合部品およびその製造方法を示す接合部の断面図である。 図１５は特許文献２に記載された従来のレーザ接合部品およびその製造方法を示す表面図である。

以下に、実施の形態を挙げて本発明の説明を行うが、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではない。図中同一の機能又は類似の機能を有するものについては、同一又は類似の符号を付して説明を省略する。但し、図面は模式的なものである。したがって、具体的な寸法等は以下の説明を照らし合わせて判断するべきものである。

［実施の形態１］（レーザ接合部品）
図１Ａは実施の形態１に係るレーザ接合部品の上面図である。図１Ｂは実施の形態１に係るレーザ接合部品の断面図である。図１Ｂに示すように、実施の形態１に係るレーザ接合部品は、鋼材より形成された第１の金属板１１と、第１の金属板１１上にレーザ接合された、第１の金属板１１よりも融点が低いアルミニウムより形成された第２の金属板１２と、を備える。第２の金属板１２の上面表面１２ａには溶融跡２６が形成されている。

図１Ａに示すように、溶融跡２６は、線が交差しないように曲線状に形成されていることが好ましい。第１の金属板１１と第２の金属板１２との狭い接合面積において、十分な接合強度が得やすくなるからである。具体的には、図１Ａに示すように円状に形成されていることが好ましい。溶融跡２６を円状にすることで、接合部に対して外部から等方的に力がかかることで接合強度が増加するからである。実施の形態１によれば、異種金属板同士の接合強度を増加させることができる。

図１Ｂに示すように、第１の金属板１１と第２の金属板１２との接合界面において、第２の金属板側１２から第１の金属板１１の上面表面１１ａから内側に向かい楔状の領域２５が形成されている。楔状の領域２５が形成されていることで、アンカー効果により、第１の金属板１１と第２の金属板１２との接合強度が向上する。

楔状の領域２５の第１の金属板１１の上面からの深さは、第１の金属板１１の板厚の７５％以下であることが好ましい。第１の金属板１１の下面側への熱影響をなくすためである。第１の金属板１１の下面表面１１ｂには熱履歴（熱の影響）が見られない。そのため、第１の金属板１１の下面側に配置される部材の特性に制限されることなく、種々の異種金属板の接合を行うことができる。

第２の金属板１２の厚さは、構造体としての剛性が確保できるのであれば、特に制限されることはないが、０．１ｍｍ以上２．０ｍｍ以下であることが好ましい。第２の金属板１２の板厚が０．１ｍｍ未満であると、構造体としての剛性が確保しづらくなるからである。第２の金属板１２の板厚が２．０ｍｍを超えると、溶融したアルミニウム２４が第１の金属板１１との境界部まで達したとき、温度勾配によりレーザ光照射側の表面温度が沸点まで達し、アルミニウムの急速な蒸発で除去加工が進行し板厚が薄くなってしまうからである。

楔状の領域２５の接合界面近傍において、第２の金属板１２の金属中に第１の金属板１１の金属あるいは金属層の少なくとも一方が含まれる混合層が存在する。また楔状の領域の接合界面近傍において、第１の金属板１１の金属中に第２の金属板１２の金属あるいは金属層の少なくとも一方が含まれる混合層が存在する。混合層は非平衡相であることが好ましい。

（製造装置）
図２は、本発明の実施の形態１におけるレーザ接合部品およびその製造方法に用いられる製造装置の構成図である。図２に示されるように、製造装置は、Ｙ軸テーブル１６と、Ｙ軸テーブル１６上に連結されたＸ軸テーブル１５と、Ｘ軸テーブル１５上に固定された固定板１４とを備える。固定板１４上には、第１の金属板（鋼板）１１、第２の金属板（アルミニウム板）１２を配置することができる。第１の金属板１１と第２の金属板１２は、固定金具１３により、固定板１４上に固定され得る。

製造装置は、さらに制御器２１と、ＹＡＧレーザ発振器１７と、反射鏡１９と、集光レンズ２０を備える。制御器２１は信号線２２を介してＸ軸テーブル１５とＹ軸テーブル１６に繋がっている。制御器２１は信号線２３を介してＹＡＧレーザ発振器１７に繋がっている。制御器２１からＸ軸テーブル１５とＹ軸テーブル１６に位置合わせの信号を送ることで、固定板１４上に配置された、第１の金属板１１と第２の金属板１２のX軸、Y軸方向の位置調整を行うことができる。レーザ光の光源と第２の金属板１２との相対的位置を移動させることで、レーザ光を第２の金属板１２上に走査することができる。

また制御器２１からＹＡＧレーザ発振器１７に指示を出すことで、ＹＡＧレーザ発振器１７から出射されたレーザ光１８が発射される。ＹＡＧレーザ発振器１７から出射されたレーザ光１８は反射鏡１９で９０度曲げられ、集光レンズ２０を通過した後、第２の金属板１２に照射される。これにより、第１の金属板１１と第２の金属板１２とが接合される。
なお、製造装置としてＸ、Ｙ軸テーブル移動方式の装置を説明した。しかし、レーザ光の光源と第２の金属板１２との相対的位置を移動させ、レーザ光１８を第２の金属板１２上に走査することができるのであれば、他の方式の製造装置を用いても構わない。例えば光移動方式の製造装置としたり、またはＸ、Ｙ軸テーブル移動方式と光移動方式の併用方式の製造装置としても構わない。

制御器２１は、図示は省略されているが、（イ）演算制御部と、（ロ）第１の金属板１１、第２の金属板１２の物性情報や、レーザの照射条件および照射パターンを入力するための入力装置と、（ハ）レーザ照射結果等を出力するための出力装置と、（ニ）レーザ照射結果等を表示するための表示装置と、（ホ）レーザ接合部品の製造に関する種々の情報、例えばロット番号と、第１、第２の金属板１１，１２の物性情報、レーザの照射条件、照射パターンとを関連付けて記憶し、レーザを照射した際に、どのような楔状の領域２５が形成されるかに関する情報を記憶するための記憶装置と、を有する。

演算制御部としては、ＣＰＵ等の通常のコンピュータシステムで用いられる演算装置等で構成すればよい。入力装置としては、例えばキーボード、マウス等のポインティングデバイスが挙げられる。出力装置としては、例えばプリンタ等が挙げられる。表示装置としては、例えば液晶ディスプレイ、モニタ等の画像表示装置等が挙げられる。記憶装置としてはＲＯＭ、ＲＡＭ、磁気ディスクなどの記憶装置が使用可能である。

（レーザ接合部品の製造方法）
図３Ａは接合工程におけるレーザ照射中の断面の模式図である。図３Ｂは接合工程におけるレーザ照射が終わり固化した状態の模式図である。図３Ａ、図３Ｂを参照しながらレーザ接合部品の製造方法について説明する。

（イ）まず図２に示すような製造装置を用意する。また鋼材より形成された第１の金属板（鋼板）１１と、第１の金属板１１よりも融点の低いアルミニウムより形成された第２の金属板（アルミニウム板）１２を用意する。

（ロ）固定板１４上に第１の金属板１１を配置し、第１の金属板１１上に第２の金属板１２を配置する。固定金具１３により、第１の金属板１１、第２の金属板１２を固定板１４上に固定する。そして、第１の金属板１１、第２の金属板１２の物性情報や、レーザの照射条件および照射パターンを制御器２１に入力する。または記憶装置から所望のレーザの照射条件等を呼び出すことにより、レーザの照射条件等を設定してもよい。

（ハ）第２の金属板１２の上面側からレーザ照射する。すると、図３Ａに示すように、第２の金属板１２では、レーザ光１８が照射された場所から溶融したアルミニウム２４が深さ方向に発達し第１の金属板１１に達する。アルミニウムの溶融温度では第１の金属板１１は溶けない。しかし、第１の金属板１１の境界面が溶ける程度にレーザの熱エネルギーが十分であると界面の第１の金属板１１の上面表面１１ａの一部が溶融する。そして、溶融したアルミニウム２４が第１の金属板１１内に食い込む。このとき溶け出した第１の金属板１１の成分元素が、溶融したアルミニウム２４内でアルミニウムと混じり合う。

（ニ）次に、第２の金属板１２の上面表面１２ａに溶融跡２６を形成しつつ、第２の金属板１２上にレーザを走査させる。具体的には制御器２１からＸ軸テーブル１５、Y軸テーブル１６に信号を送り、第２の金属板１２の位置調整を行いながら、（ハ）工程と同様にして第２の金属板１２にレーザ照射を行う。溶融跡２６が交差しないように曲線状にレーザ照射されるように、第２の金属板１２の位置調整を行うことが好ましい。同じ箇所に２度以上レーザ照射すると、２度照射された部分において、第２の金属板１２の部分のアルミニウムの溶解が進み、楔状の領域２５が必要以上に、第１の金属板１１の下面側に向かって進んでしまうおそれがあるからである。具体的には、溶融跡２６が円状になるようにレーザ照射することが好ましい。直線で照射する場合と比べ照射開始点に戻る時間を省略できるためである。また適宜、制御器２１によりＹＡＧレーザ発振器１７から照射されるレーザの出力を調整しながら、レーザ照射を続ける。

レーザ照射が終わった部分については、図３Ｂに示すように、第１の金属板１１と第２の金属板１２との接合界面において、第２の金属板側１２から第１の金属板１１の内側に向かい楔状の領域２５が形成される。即ち、溶融したアルミニウム２４が固化すると、第１の金属板１１内に楔状の領域２５が残る。また第２の金属板１２の上面表面には、レーザ照射による熱の影響で溶融跡２６が形成される。

（ホ）以上により第１の金属板１１上に第２の金属板１２がレーザ接合される。
上述の実施の形態１によれば、第１の金属板１１の下面表面１１ｂに熱履歴（熱の影響）を残すことなく、レーザ接合部品を製造することができる。実施の形態１によれば、第１の金属板１１の下面表面１１ｂ側に配置される部材による制限を受けることなく、異種金属板同士を強い接合強度で接合することができる。この実施の形態１の特性を活かす用途としては、例えば、後に実施の形態２として説明する、アルミニウム電極と電池とを接合して得られるレーザ接合部品が挙げられる。

（実施の形態１の実施例）
実施の形態１の製造工程に準じて、以下の条件でレーザ接合部品を製造した。
第１の金属板１１として板厚０．３ｍｍの炭素量０．３％の炭素鋼を用いた。第２の金属板１２として、板厚０．４ｍｍの純度９９．５％のアルミニウム（Ａｌ）板を用いた。レーザ照査条件を、レーザ出力２００Ｗ、照射スポット径０．１５ｍｍ、走査速度３０ｍｍ／秒とした。

図４は、実施例において得られたレーザ接合部品の接合部近傍の断面写真である。図４には、図３Ｂに示される楔状の領域２５の境界部分に相当する部分が示されている。図５は、実施の形態においてレーザ接合部品およびその製造方法の接合部近傍の断面写真の模式図である。

図４において、X線光電子分光法を用いて成分比を分析したところ、接合境界のＡｌ側に存在する厚さ３μｍ程度の（１）部の成分比（原子比）は、Ａｌが６４、Ｆｅが３６であり、Ａｌ：Ｆｅ＝１．８：１の混合層であった。状態図から見るとＦｅＡｌ_２の金属間化合物に近い相であった。（２）部はＡｌが１００、Ｆｅが０で、（３）部はＡｌが０、Ｆｅが１００であり、それぞれＡｌと鋼は混じり合っていないと考えられる。この接合を引張破断させると、破断はアルミニウム内で起こった。

（実施の形態１の変形例および変形参考例）
実施の形態１においては、溶融跡を円状に形成した。しかし、溶融跡の形状は円状に限定されず、他の曲線形状であっても構わない。例えば図６Ａ，６Ｂに示すように、螺旋状（渦巻き状）の溶融跡２６ｂを形成しても構わない（変形参考例）。その他にも波状に溶融跡２６を形成してもよい。
実施形態の１においては、レーザ接合する工程において、第２の金属板１２の上面に対して、垂直にレーザ照射を行った。そして楔状の領域を、第１の金属板の上面から下面に向かって、垂直方向に形成させた。しかし、図７Ａに示すように、レーザ接合する工程において、第２の金属板１２の上面に対して斜めからレーザ照射して、溶融したアルミニウム２４ａの領域を形成しても構わない。即ち、図７Ｂに示されるように、楔状の領域２５ａは、第１の金属板１１の上面表面１１ａに対して斜めに傾斜して形成されても構わない。

実施形態１においては、第１の金属板１１には金属層が設けられていなかった。しかし、第１の金属板の少なくとも一方の表面に金属層を有しても構わない。金属層として例えばニッケルメッキ層を設けることで、接着強度が向上するからである。これは溶融部にニッケルが加わることで、強度の低いアルミニウムの構成比率が相対的に下がるため、接合強度が強くなると考えられる。金属層は、第２の金属板１２との接合面側に設けられていることが好ましい。金属層としては、ニッケル，亜鉛，スズを用いることができる。

（実施の形態２）
（レーザ接合部品）
以下に実施の形態２として、アルミニウム電極と電池との接合方法およびそれにより得られるレーザ接合部品について説明する。
図８は、実施の形態２におけるレーザ接合部品およびその製造方法の工程（製造装置）の概念図である。図９Ａ、図９Ｂは実施の形態２におけるレーザ接合部品の製造方法における接合工程の断面の模式図である。図８に示すように、レーザ接合部品は、電池３１と、電池３１の底面３１ａ上に接合（配置）されたアルミニウム電極３２と、を備える。電池３１の外装ケースとしては、図９Ａに示すような、板厚０．３ｍｍの鋼板３４の表面にニッケルメッキ層３５，３６を設けたものを用いることができる。表面のニッケルメッキ層３５の厚さは３μｍ、下面のニッケルメッキ層３６の厚さは０．３μｍとすることができる。アルミニウム電極３２としては、板厚が０．４ミリメートルのものを用いることができる。

（レーザ接合部品の製造方法）
図９Ａ、図９Ｂを参照しながらレーザ接合部品の製造方法について説明する。（イ）まず電池３１とアルミニウム電極３２を用意する。（ロ）次に、図８に示すように、底面３１ａを上にして電池３１を配置する。（ハ）電池３１の底面３１ａ上にアルミニウム電極３２を配置し、固定治具３３によりアルミニウム電極３２を押え付ける。（ニ）実施の形態１と同様にして、レーザ光１８をアルミニウム電極３２に照射すると同時にレーザ光１８を走査する。すると図９Ａに示すように、アルミニウム電極３２において、レーザ光１８が照射された場所から溶融部（溶融したアルミニウム３７）が深さ方向に発達し、鋼板３４表面のニッケルメッキ層３５に達する。
アルミニウムの溶融温度ではニッケルメッキ層３５は溶けないが、レーザの照射熱エネルギーが十分であると界面のニッケルメッキ層３５は溶け、鋼板３４表面の一部も溶ける。このとき溶け出したニッケルメッキ層３５や鋼板３４の成分元素が、溶融したアルミニウム３７内でアルミニウムと混じり合う。図９Ｂに示すように、レーザ照射が終わると、溶融したアルミニウム３７は、ニッケルメッキ層３５を貫通して鋼板３４内に楔状の領域３８が残こる。（ホ）以上によりアルミニウム電極３２が電池３１に溶接される。

（実施の形態２の実施例）
実施の形態２の製造工程に準じて、以下の条件でレーザ接合部品を製造した。レーザ照射条件を、レーザ出力２３０Ｗ、照射スポット径０．１５ｍｍ、走査速度６０ｍｍ／秒とした。図１０は、実施の形態２におけるレーザ接合部品の接合部近傍の断面写真である。
図１０に示されるように、鋼板側に楔状の突起（１）が食い込んでいることが確認された。図１０において、X線光電子分光法を用いて成分比を分析したところ、接合境界の楔状の突起（１）部の成分比（原子比）は、Ａｌが９２、Ｆｅが０、Ｎｉが８であった。突起（１）部はＡｌとＮｉのみが混合した層と考えられるが、これに相当する構成比のＡｌ−Ｎｉ系の金属間化合物は見当たらなかった。
図１０の（２）部の成分比（原子比）は、Ｆｅが１００、ＡｌとＮｉは０であった。元の鋼にＡｌは混入していないと考えられる。

図１１は、図１０と同一の試料において、図１０とは異なる場所について撮影した接合部近傍の断面写真である。鋼板側の楔状の突起（１）部の成分比（原子比）は、Ａｌが７０、Ｆｅが３６、Ｎｉが１であった。（２）部の成分比（原子比）は、Ａｌが９５、Ｆｅが４、Ｎｉが１であった。（３）部の成分比（原子比）は、Ａｌが１４、Ｆｅが８６、Ｎｉが０であった。これらに相当する構成比の金属間化合物を考えると、突起（１）部がＦｅＡｌ_２に近いが、他は相当する金属間化合物は見当たらなかった。
また、一般に、Ｆｅ中には５０ａｔｍ％までＡｌが固溶できることが知られている。この一般則は、（３）部のみに当て嵌る。従って、図１０と図１１の接合部界面近傍の楔状の部分には、融点の低い金属中に融点の高い金属、または、表面金属の少なくとも一方が含まれる混合層が存在していると考えられる。これら混合層は金属間化合物や合金相以外に、少なくとも非平衡相を含んでいると考えられる。
これら接合界面近傍の層は、非平衡相であっても、電池の使用条件範囲の高温側である６０℃以下の使用環境であれば、１０年程度では各元素の自己拡散はほとんど起こらず、組織変化もほとんど起こらない。

（参考例１）
参考例１として、溶融跡の始点と終点が重なりあうようにレーザ照射したことを除き、実施形態２の実施例と同様にしてレーザ接合部品を製造した。
図１２は、参考例１にかかるレーザ接合部品の第２の金属板の上面表面に形成された溶融跡を示す写真である。図１２に示されるように、アルミニウム電極３２に円状の溶融跡３９が形成されるように、レーザ照射を行った。４０はレーザ照射の終点部（始点）である。加熱溶融部が移動することで、鋼板３４内の深さ方向への熱伝導が小さくなり、その結果として裏側のニッケルメッキ層３６への熱影響が小さくなることが分かった。参考例１において円状にレーザを照射したのは、直線で照射する場合と比べ照射開始点に戻る時間を省略できるためである。また、接合強度はニッケルメッキ層を設けることで、ニッケルメッキ層がない場合に比べ、若干強くなることが分かった。溶融部にニッケルが加わることで、強度の低いアルミニウムの構成比率が相対的に下がったため、接合強度が若干強くなったと考えられる。

（参考例２）
参考例２として、レーザ出力を２５０Ｗとした点と、鋼板の表裏にニッケルメッキ層を設けた点を除き、実施の形態２の実施例と同様にしてレーザ接合部品を製造した。
図１３は、参考例２として製造されたレーザ接合部品の接合部の断面写真である。参考例２の条件では、ニッケルメッキ層３６の下面に、焦げやニッケルメッキが剥がれるなどの熱影響が見られた。この熱影響が生じた理由は以下のように考えられる。アルミニウム電極３２から発達した楔状の領域４１が、鋼板３４の板厚の７８％に達した。その結果、高温の溶融物が鋼板３４の下面近傍に近づいたため、上述のような下面の熱影響を起こしたものと考えられる。以上より、下面の熱影響を抑えるためには楔状の突起の長さを鋼板の７５％以下にすることが好ましいことが確認された。
他にも、参考例２により、アルミニウムの再凝固部４２には楔状の領域４１に存在した鋼板３４やニッケルメッキ層３５の構成元素が混入していることが確認された。
なお、参考例２では、鋼板３４の表裏にニッケルメッキ層３５と３６を設けたが、接合界面側にだけあっても構わない。また、ニッケル以外に、鋼の防錆に用いられる亜鉛やスズなどのメッキ、或いは他の元素を表面層としても構わない。接合部近傍では非平衡相を形成できるからである。特に亜鉛やスズは、アルミニウムと合金を形成するので、より接合に適する点で好ましい。
本出願は、同出願人により先にされた日本国特許出願、すなわち、特願２０１１−１１９９８０号（出願日２０１１年５月３０日）に基づく優先権主張を伴うものであって、これらの明細書の内容を参照して本発明の一部としてここに組み込むものとする。

本発明のレーザ接合部品およびその製造方法によれば、融点の異なる異種金属板の重ね合せ接合において、融点の低い金属側からの接合が可能になる。しかも融点の高い金属の下面側の温度上昇を制限することができので、機構部品や電極材料だけでなく金属の薄板を用いた構造部材の接合の用途に広く適用できる。

１１ 第１の金属板（鋼板）
１２ 第２の金属板（アルミニウム板）
１８ レーザ光
２４，３７ 溶融したアルミニウム
２５，３８，４１ 楔状の領域
２６ 溶融跡
３２ アルミニウム電極
３４ 鋼板
３５ ニッケルメッキ層

Claims (11)

1. 鋼材より形成され、電池の外装ケースを構成する第１の金属板と、
   前記第１の金属板よりも融点が低いアルミニウムより形成され、前記電池のアルミニウム電極を構成する第２の金属板と、を備え、
   前記第２の金属板は、前記第１の金属板上にレーザ接合され、
   溶融した前記アルミニウムが前記第１の金属板の一部に食い込み、
   前記第１の金属板と前記第２の金属板との接合界面において、前記第２の金属板側から前記第１の金属板の内側に向かい楔状の領域が形成されており、前記楔状の領域の前記第１の金属板の上面からの深さは、前記第１の金属板の板厚の７５％以下であり、
   前記第２の金属板の上面表面に、交差しないように一重の円状に形成された溶融跡がある、レーザ接合部品。
2. 前記楔状の領域の接合界面近傍において、前記第２の金属板の金属中に前記第１の金属板の金属が含まれる混合層が存在する、請求項１に記載のレーザ接合部品。
3. 前記楔状の領域の接合界面近傍において、前記第１の金属板の金属中に前記第２の金属板の金属が含まれる混合層が存在する、請求項１に記載のレーザ接合部品。
4. 前記楔状の領域は、前記第１の金属板の上面に対して斜めに傾斜して形成されている、請求項１に記載のレーザ接合部品。
5. 前記第１の金属板は、少なくとも一方の表面に金属層を有し、前記金属層は、前記第２の金属板との接合面側に設けられている、請求項１に記載のレーザ接合部品。
6. 前記金属層はニッケル，亜鉛，スズの何れかである、請求項５に記載のレーザ接合部品。
7. 前記第１の金属板の下面表面には熱履歴が見られない、請求項１に記載のレーザ接合部品。
8. 前記第２の金属板の厚さは０．１ｍｍから２．０ｍｍである、請求項１に記載のレーザ接合部品。
9. 前記混合層は非平衡相である、請求項２又は３に記載のレーザ接合部品。
10. 鋼材より形成され、電池の外装ケースを構成する第１の金属板上に、前記第１の金属板よりも融点の低いアルミニウムより形成され、前記電池のアルミニウム電極を構成する第２の金属板を配置する工程と、
    前記第２の金属板の上面側から曲線状にレーザ照射して、前記第２の金属板の上面表面に交差しない一重の円状に溶融跡を形成しつつ、前記第１の金属板上に前記第２の金属板をレーザ接合する工程とを含み、
    溶融した前記アルミニウムが前記第１の金属板の一部に食い込み、前記第１の金属板と前記第２の金属板との接合界面において、前記第２の金属板側から前記第１の金属板の内側に向かい楔状の領域が形成されており、前記楔状の領域の前記第１の金属板の上面からの深さは、前記第１の金属板の板厚の７５％以下である、レーザ接合部品の製造方法。
11. 前記レーザ接合する工程において、前記第２の金属板の上面に対して、斜めからレーザ照射する、請求項１０に記載のレーザ接合部品の製造方法。