JPH04123879A

JPH04123879A - 抵抗スポット溶接法

Info

Publication number: JPH04123879A
Application number: JP2245129A
Authority: JP
Inventors: Seiji Sasabe; 誠二笹部; Hideo Fujimoto; 日出男藤本
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1990-09-14
Filing date: 1990-09-14
Publication date: 1992-04-23

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は抵抗スポット溶接法に関し、より詳しくは、ア
ルミニウム又はアルミニラ１３合金板（以下、「アルミ
ニウム板」と総称する）を重ね合わせて抵抗スポット溶
接する方法に関する。

（従来の技術及び解決しようとする課題）抵抗スポット
溶接は、２枚以上の重ね板の接合に多用されている方法
であるが、アルミニウム又はアルミニウム合金の場合に
は、固有抵抗が鋼などに比へて低く、したがって、ジュ
ール発熱に頼るこの溶接法の原理からすると、多大の電
流を流すことで対応せざるを得ない状況にある。

また、このように大電流を通電することによるデメリッ
トは、単に電力消費の増大のみに市まらす、溶接部の品
質劣化にも及んでいる。すなわち、大電流を流すことに
より、通電経路にあたる電極鋼部も無視し得ないほど発
熱し易くなり、鋼などの固有抵抗の大きい被溶接材の溶
接の場合よりも、本来発熱すべき板−板間の発熱量に比
較して相対的に電極−板間の発熱量が大きくなることに
起因している。また、熱伝導率か高いために板−板間の
発熱が板厚方向へ、すなわち、電ｉ側の板表面へ熱が逃
げ易いということにも起因している。

以上のように電極−板間の温度が高くなると、加圧力を
介して２種類以上の金属、すなわち、電極胴とアルミニ
ウム又はアルミニウム合金が拡散し易い状況になり、い
わゆる熱間固相接合が生し易い状況になる。一般にアル
ミニウムと銅は拡散速度が高く、接合し易い反面、脆い
金属間化合物も生成し易いため、溶接時の加圧力に耐え
かねてマクロ的には電極表面の銅が脱落を開始し、通電
不安定、加圧不足が生じ、信頼性の高いアルミ継手性能
は得られなくなる。俗にいわゆる電極のピｙクアソブ寿
命が短いということになり、高品質を得るためには電極
表面の再整（１−レッシング）又は取替えが短時間のう
ちに必要となり、溶接の生産性が著しく阻害されること
になり、工業上問題となっている。

」１記問題点を有する抵抗スポット溶接において、単に
入熱を制限して発熱量を抑制すれば電極のピツクアップ
寿命は伸びるが、継手強度が著しく低くなるので工業上
の利用メリノ１−がなくなる。そのため、接着剤を併用
する抵抗スポソｌ−ｉ容接法（以下、「ウェルドボン１
−法」と称す）なるものが出現した。

このウェルドボンド法によれば、継手強度の一部を接着
部に負担させるので、抵抗スポラ１〜溶接側からすると
強度負担率が軽減できるため、小人熱での溶接でも良い
こととなり、つまり、電極のピンクアップ寿命は伸びる
こととなる。しかしながら、ウェルトボンドの接着部は
、一般の接着接合の場合と同様、強度のバラツキが大き
く、信頼性の点から未だ一般の構造物等への適用は少な
いのが実情である。

本発明は、」二記従来技術の問題点を解決し、アルミニ
ウム板の継手強度が安定して得られ、且つ電極ピックア
ップ寿命の向上を可能にする重ね抵抗スポット溶接法及
びウェル１−ボン１−法を提供することを目的とするも
のである。

（課題を解決するための手段）本発明者は、前記課題を解決するために鋭意研究を重ね
た結果、アルミニウム板間に電気絶縁皮膜を配置し、位
置、膜厚、膜種などを最適化することにより可能である
ことを見い出し、ここに本発明をなしたものである。

すなわち、本発明に係る抵抗スポット溶接法は、アルミ
ニウム又はアルミニウム合金板の重ね抵抗スポット溶接
法において、重ね合わせるべき板の対向面側にそれぞれ
電気絶縁皮膜を配置して溶接することを特徴とするもの
である。

また、本発明に係るウェルドボンド法は、重ね合わせる
べき板の対向面側にそれぞれ電気絶縁皮膜を配置すると
共に、更に、これらの電気絶縁皮膜の間に接着剤を配置
して溶接することを特徴とするものである。

以下に本発明を更に詳述する。

（作用）本発明において、重ね合わせるべきアルミニウム板の対
向するそれぞれの対向面側に電気絶縁皮膜を配置するの
は、被溶接材を電極胴で挾み込んだ時に電極直下の皮膜
を破壊して、通電を可能にするためである。

すなわち、電気絶縁皮膜は一般に破壊され易いので、加
圧力の大きさに応して破壊のされ易さが異なり、電極中
心軸直下が最も破壊され易い。したがって、通電部分は
、従来のように電気絶縁皮膜がない場合に比較して、電
極中心軸直下に限定され、電流密度が高くなることとな
り、相対的に、本来溶融してほしい板−板間の発熱量が
増加することになる。

この効果は、ウェル１ヘボン１−の場合も同様に得られ
ることは云うまでもない。

なお、電極側の板表面に電気絶縁皮膜を設けないのは、
板−電極間の電流密度をいたずらに上げるのみであって
、本発明の目的の１つである電極のピックアップ寿命向
上のために板−板間の電流密度を上げるのに寄与しない
ためである。

電気絶縁皮膜を配置する態様として、板に電気絶縁皮膜
を成膜したものを用いるのが好ましい。

これは、成膜のし易さ、配置のし易さなどのためである
。この場合、板の材質、厚さなどは、」二記効果を阻害
しないように選定することは云うまでもない。なお、被
溶接材の該当する部分に直接成膜することも考えられる
が、処理が煩雑になると共に被溶接材の表面性状（表面
処理など）との関係で実際的ではない。

上述の効果は、電気絶縁皮膜として陽極酸化皮膜を用い
た場合に顕著である。陽極酸化皮膜は特に硬くて脆いた
めである。他の例としては、陽極酸化皮膜よりも破壊特
性は劣るが、エポキシ樹脂などの樹脂膜が挙げられる。

電気絶縁皮膜の膜厚は適宜法められるが、陽極酸化皮膜
の場合、その膜厚は０．０５〜３．０μｍが好ましい。

０．０５μｍ未満では上記効果がなく、３．０７ｚｍを
超えると皮膜が破壊されにくくなり、電流密度の過大に
より散りを助長するのみとなって、作用効果が期待てき
ない。

陽極酸化皮膜の生成法としては、リン酸塩系アルカリ電
解液を使用して生成するのが好ましい。

これは、一般の硫酸系電解液にて生成したものよすも、
加圧力を受けた場合の１！４ｍ懐特性並びに接着部の破
壊特性が優れているためである。すなわち、同−加圧力
下でもリン酸塩系アルカリ電解液にて成膜したものは、
硫酸系の場合よりも膜が均一に破壊され易く、溶接が安
定している。また、ウェルドボンド部の接着部の破壊部
位についても、硫酸系電解液によるものは接着剤−皮膜
間が多いのに対し、リン酸塩系アルカリ電解液によるも
のは皮膜−母材間或いは母材内の割合が多い。

なお、本発明を適用するアルミニウム板の材質、板厚な
どに何らの制限もない。また、抵抗スポット溶接の他の
溶接条件、並びにウェルトボンドの他の溶接条件（接着
剤の材質、厚さ等も含む）も特に制限はない。

次に本発明の実施例を示す。

（実施例）被溶接材としてハ５１８２−０材（１、　、　Ｏｎｔｍ
厚）を用い、第１図に示す配置にて抵抗スポラ１〜溶接
法及びウェル１−ボンド法にて溶接試験を行った。

第１図において、（ａ）は従来法であり、（ｂ）は電気
絶縁皮膜を板−板間にそれぞれ配置した本発明法、（ｃ
）は電気絶縁皮膜を板−板間にそれぞれ配置すると共に
電気絶縁皮膜の間に接着剤を挿入した本発明法である。

これらの本発明法の場合、電気絶縁皮膜はＡ３１８２−
０からなる厚さ」、Ｏｍｍの板に成膜したものを用いた
。また、接着剤として、−液の熱硬化性の構造用エポキ
シ樹脂接着剤を用いた。

溶接機としては三相低周波式で加圧力３００ｋｇの溶接
機を使用し１通電条件は、抵抗スポット溶接の場合は３
５にΔ、４サイクル、ウェル１くボンド法の場合は接着
剤に強度を付与することを考慮して電流を低くし、２５
ｋＡ、４サイクルとした。

溶接結果を第１表に示す。

なお、継手強度のバラツキに関し、ウェルドボンド法の
場合は、引張剪断試験の破断開始並びに最高破断荷重時
の破断部は接着接合部にて生ずるので、その接着接合性
能を評価した。したがって、ウェル１〜ボンド法の場合
の総合評価は、接着接合部の強度のバラツキと、抵抗ス
ポット溶接部の電極のピックアップ寿命とを総合した評
価とした。

第１表より、以下の如く考察される。

第１表中の比較例Ｎｏ　１のように、従来法の場合には
、第２図（ａ）に示すような断面の溶は込み状況となり
、板厚方向への溶は込みか比較的大きい。

これに対し、本発明例Ｎａ　２〜Ｎｏ、　６の場合のよ
うに板−板間に電気絶縁皮膜を配置すると、その板二板
間での電流密度が高くなるため、相対的に発熱が集中す
る、すなわち、電極−板間の発熱よりも板−板間の発熱
が高くなる結果、板厚方向への温度勾配が小さくなり、
第２図（ｂ）に示すように、溶は込みが浅く、かつ溶融
径の広い溶融部分が効率よく生成できている。このこと
は、電極−板間の温度が低いことを示しており、電極鋼
と被溶接材のアルミニウムとの同相接合を抑制し、ひい
ては電極鋼先端の損傷を遅らせ、電極のピックアンプ寿
命が伸びることにもつながっている。また、電極先端の
損傷の軽減は加圧力の微妙な辺かを抑制し、継手強度の
バラツキを抑制する方向へも作用するものである。

一方、ウェルドボンド法の場合には、接着剤にも強度を
負担させるために抵抗スポット溶接の溶接電流を低下さ
せたので、電極のピックアンプ寿命は、各側とも、抵抗
スポット溶接単独の場合よりも伸びている。

しかし、強度のバラツキは、本発明例Ｎｏ、　９〜Ｎ。

１１、Ｎｏ、　１３のように電気絶縁皮膜を配置した方
が改善されている。また、これらの本発明例のうち、硫
酸系酸性浴にて生成した場合よりもリン酸塩基アルカリ
性浴にて生成した場合の方が、その強度バラツキがノ］
１さい。これは、後者の場合、接着層と陽極酸化皮膜間
で破断する確率が低く、その殆とが皮膜−母材間並びに
母村内で安定的に破断する場合が多いためである。

［以下余白］（発明の効果）以上詳述したように、本発明によれば、抵抗スポラ１〜
溶接法及びウェルトポン１−法にてアルミニウム板を重
ね溶接するに際し、板の対向面間に電気絶縁皮膜を配置
するので、継手強度を安定化でき、且つ電極ピックアッ
プ寿命を向」二でき、その工業」二の効果は顕著である
。

【図面の簡単な説明】

第１図は被溶接材及び電極の配置例を示す説明断面図で
、（ａ）は従来法の場合、（ｂ）は電気絶縁皮膜を配置
する本発明法の場合、（Ｃ）は電気絶縁皮膜と接着剤を
配置する本発明法の場合を示し、第２図は実施例で得ら
れた溶接部断面の金属組織を示す写真で、（ａ）は従来
例（Ｎｏ、　１　）の場合、（Ｌ、）電気絶縁皮膜を配
置した本発明例（Ｎｏ−２）の場合を示している。１　被溶接材、２・・電極、３・・電気絶縁皮膜、４・
・接着剤。特許出願人　　株式会社神戸製鋼所代理人弁理士　中　　村　　　尚

Claims

【特許請求の範囲】

（１）アルミニウム又はアルミニウム合金板の重ね抵抗
スポット溶接法において、重ね合わせるべき板の対向面
側にそれぞれ電気絶縁皮膜を配置して溶接することを特
徴とする抵抗スポット溶接法。
（２）重ね合わせるべき板の対向面側にそれぞれ電気絶
縁皮膜を配置すると共に、更に、これらの電気絶縁皮膜
の間に接着剤を配置して溶接する請求項１に記載の方法
。
（３）電気絶縁皮膜が厚さ０．０５〜３．０μｍの陽極
酸化皮膜である請求項１又は２に記載の方法。
（４）電気絶縁皮膜がリン酸塩系アルカリ電解液中で生
成した陽極酸化皮膜である請求項１、２又は３に記載の
方法。