JPH09174249A

JPH09174249A - 異種材料の接合方法

Info

Publication number: JPH09174249A
Application number: JP7338755A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Sunamoto; 健市砂本; Naoki Sasaki; 尚樹佐々木
Original assignee: AKANE KK; Akane Co Ltd; Mazda Motor Corp
Current assignee: AKANE KK; Akane Co Ltd; Mazda Motor Corp
Priority date: 1995-12-26
Filing date: 1995-12-26
Publication date: 1997-07-08
Also published as: US5739498A

Abstract

(57)【要約】【課題】導電性の異種材料どうしを接合するに際し、両
者を所定の間隙を設けた状態で良好に接合し、また、後
工程での塗装によって電食防止を図る。【解決手段】アルミニウム板Ｑと鉄板Ｐとを接合するに
際し、鉄板Ｐについて両材料の重ね合わせ領域に対応す
る部分に所定高さの凸状部Ｐａを設けた上で、鉄系材料
からなる係止ピースＲと鉄板Ｐとの間に、アルミニウム
板Ｑが上記凸状部Ｐａを介し鉄板Ｐと対向状態で位置す
るように各材料を重ね合わせ、係止ピースＲを介して電
極間で加圧通電することにより、アルミニウム板Ｑを係
止ピースＲにより溶融させて孔開けし、その後、係止ピ
ースＲと鉄板Ｐとを抵抗溶接することにより、両者間で
アルミニウム板Ｑを挾持し、かつ、両者間に所定の間隙
を設けた状態で、両材料を相互に接合することを特徴と
し、また、この接合後の塗装工程で接合部の間隙に塗料
が侵入して塗膜が形成されることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば鉄系材料と
アルミニウム系材料等の異種材料を互いに一体に接合す
る方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、異種金属を接合する場合、両金
属どうしを溶融させて接合する冶金的接合は、各材料の
融点や線膨張係数が異なり、或いは脆い金属間化合物が
生成する等の理由から、実用的とされておらず、従っ
て、通常はリベット止めやボルトとナットの締結による
機械的接合が採用されている。

【０００３】しかし、このようにリベットやボルトによ
る接合では、それらを貫通させる孔を材料に加工すると
ともに、リベットやボルトを孔に挿通させるために位置
決めする必要があり、それらの作業が面倒である。

【０００４】この他、この種異種材料の接合方法とし
て、従来、例えば特開平４−２５３５７８号公報に示さ
れるように、アルミニウム板とステンレス鋼板との異種
材料を接合する場合において、予めアルミニウム部とス
テンレス鋼部とが背中合わせに接合されて製造されたク
ラッド材を使用し、アルミニウム板とステンレス鋼板と
の間にクラッド材をそのアルミニウム部がアルミニウム
板に、またステンレス鋼部がステンレス鋼板にそれぞれ
対向するように配置して、クラッド材のアルミニウム部
をアルミニウム板に、またステンレス鋼部をステンレス
鋼板にそれぞれ加圧溶着させることにより、アルミニウ
ム板とステンレス鋼板とを、クラッド材を介して接合す
る方法が提案されている。

【０００５】また、特開昭５７−１９０７８３号公報に
は、導電性部材と非導電性部材を重ね合わせて抵抗溶接
機の電極間に配置し、非導電性部材に対し、錐状の突起
を有する導電性の接合チップを電極の加圧により圧入し
て突起を導電性部材に接触させ、その状態で電極間に通
電してチップを導電性部材に溶接し、チップと導電性部
材との間に非導電性部材を挾持することにより、導電性
部材と非導電性部材とを接合することが提案されてい
る。

【０００６】しかし、上記従来の提案例では、孔の加工
や位置決めを不要とすることができる反面、以下のよう
な問題がある。すなわち、前者の特開平４−２５３５７
８号公報に示されるものでは、接合しようとする異種材
料を組み合わせた特殊なクラッド材を必要とし、それが
ない材料同士は接合することはできない。

【０００７】一方、後者の特開昭５７−１９０７８３号
公報のものでは、導電性材料と非導電性材料との接合を
行うものであり、接合しようとする両材料が何れも導電
性を有する金属等であるときには適用できない。また、
非導電性材料を接合チップの圧入により孔開けするの
で、その加圧時に非導電性材料にクラックが発生する虞
れがある。

【０００８】そこで、本願出願人は、特願平６−１７２
６０５号において、各々導電性を有する第１および第２
の異種材料を接合するに際し、これら第１および第２材
料を重ね合わせ、かつ、第１材料が第２材料と同じ材料
からなる係止ピース側に位置するように配置して、該係
止ピースを介して電極間で加圧通電することにより、第
１材料を係止ピースにより溶融させて孔開けし、その
後、上記係止ピースと第２材料とを抵抗溶接することに
より、両者間で上記第１材料を挾持して、第１および第
２材料を相互に接合するようにした接合方法を提案し
た。かかる方法によれば、接合のための孔加工やその孔
に対する位置決め等が不要であるので、接合作業が容易
になり、しかも、導電性を有する金属等の異種材料どう
しを良好な接合強度でもって接合することができる。

【０００９】ところで、異種材料を接合した場合、両者
間の微小な隙間に水分等の電解質が侵入して溜まると、
いわゆる電食が発生し得ることが知られている。従来で
は、かかる電食の発生を防止するために、両材料の接合
部分をガスケット等でシールして水分が入らないように
するか、あるいは、水分が入っても電食が生じないよう
に、少なくともいずれか一方の材料を、絶縁性の塗料で
予め塗装しておくようにしている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
従来の方法では、前者にあっては、ガスケット等のシー
ル材を用意し、これを接合部分に対して所定位置に位置
決めする必要があり、また、後者にあっては、少なくと
も一方の材料に所定の塗装を前以て施す必要があり、こ
れらにかなりの費用と手間がかかるという難点があっ
た。

【００１１】ところで、二つの金属材料どうしを接合し
た場合、この接合された物品もしくは部品がそのまま使
用されることは比較的少なく、多くの場合は後工程で塗
装が施され、その後、使用に供される。従って、異種材
料どうしを接合した場合について、後工程での塗装時
に、接合部分にも塗料が行き渡り塗膜が形成されるよう
にすることができれば、電食防止を図る上で非常に好都
合である。

【００１２】そのためには、両者の接合部分に、塗料が
侵入できる程度の（例えば、少なくとも０.３ｍｍ以上
の）隙間を安定して確保することが求められる。ところ
が、この場合、従来の、リベットやボルトによる機械的
な接合方法を採用したのでは、両者間に間隙保持のため
のスペーサを介在させる必要がある上、また、かかるス
ペーサを介在させて接合する際に、ある程度以上大きい
接合力を作用させると、スペーサ周囲に変形が生じる場
合があり、適正な接合力を設定することが難しくなると
いう問題がある。

【００１３】この発明は、上記問題点に鑑みてなされた
もので、導電性を有する異種材料どうしを接合するに際
し、両者間に所定の間隙を設けた状態で良好な接合を行
うことができ、また、後工程での塗装によって電食防止
を図ることができる異種材料の接合方法を提供すること
を目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】このため、本願の請求項
１に係る発明（以下、これを第１の発明という）は、各
々導電性を有する異なる種類の第１および第２の材料を
互いに一体に接合する異種材料の接合方法において、上
記両材料の少なくともいずれか一方について、両材料の
重ね合わせ領域に対応する部分に所定高さの凸状部を設
けた上で、上記第２材料と同種の材料からなる係止ピー
スと第２材料との間に、上記第１材料が上記凸状部を介
し第２材料と対向状態で位置するように各材料を重ね合
わせ、上記係止ピースを介して電極間で加圧通電するこ
とにより、第１材料を係止ピースにより溶融させて孔開
けし、その後、上記係止ピースと第２材料とを抵抗溶接
することにより、両者間で上記第１材料を挾持し、か
つ、第１材料と第２材料との間に所定の間隙を設けた状
態で、両材料を相互に接合するようにしたものである。

【００１５】また、本願の請求項２に係る発明（以下、
これを第２の発明という）は、上記第１の発明におい
て、上記第１材料がアルミニウム系材料でなり、上記第
２材料は鉄系材料でなることを特徴としたものである。

【００１６】更に、本願の請求項３に係る発明（以下、
これを第３の発明という）は、上記第２の発明におい
て、上記凸状部は、上記第２材料側に設けられているこ
とを特徴としたものである。

【００１７】また、更に、本願の請求項４に係る発明
（以下、これを第４の発明という）は、上記第１〜第３
の発明のいずれか一において、上記凸状部は、プレス加
工によって形成されていることを特徴としたものであ
る。

【００１８】また、更に、本願の請求項５に係る発明
（以下、これを第５の発明という）は、上記第１〜第４
の発明のいずれか一において、上記第１材料と第２材料
とを接合した後に、該接合部分およびその周辺部を含
み、少なくともいずれか片側の材料に塗装が施されるこ
とを特徴としたものである。

【００１９】

【作用】本願発明では、基本的に、各々導電性を有する
異なる種類の第１および第２の材料を互いに一体に接合
するに際して、第２材料と同種の材料からなる係止ピー
スと第２材料との間に上記第１材料が位置するように各
材料を重ね合わせられ、上記係止ピースを介して電極間
で加圧通電される。これにより、係止ピースの抵抗発熱
で該係止ピースに接触している第１材料がまず加熱さ
れ、溶融・孔開けされる。係止ピースは、第１材料を穿
孔しながら進行し、その先端が第２材料に接触すると、
該第２材料と係止ピースとの抵抗発熱によって両者が抵
抗溶接される。この溶接状態では、係止ピースと第２材
料との間に上記第１材料が挟持される。つまり、第１お
よび第２の両材料が、係止ピースを介して一体に接合さ
れる。この場合、上記両材料は、その少なくともいずれ
か一方に設けられた凸状部を介し、対向状態で位置する
ように重ね合わせて接合が行われ、両材料間には、この
凸状部の高さに応じた所定の間隙が確保される。

【００２０】また、このようにして第１材料と第２材料
とが接合された後、該接合部分およびその周辺部を含
み、少なくともいずれか片側の材料に塗装が施される。
両材料間には、上記凸状部の高さに応じた所定の間隙が
設けられているので、この間隙に塗料が容易に侵入して
行き渡り、両材料間には塗膜が形成される。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
するが、具体的な実施の形態の説明に先立って、まず、
本発明に係る接合方法の基本な手順および原理につい
て、図１〜図７を参照しながら説明する。尚、この図１
〜図７で示される基本原理は、本願出願人が上述の特願
平６−１７２６０５号で開示した内容と基本的には同じ
ものであり、この基本原理の説明においては、接合され
るべき二つの材料のいずれにも、本発明方法に係る凸状
部は設けられていない。図１は本発明に係る接合方法の
基本原理を説明するための一連の工程説明図である。こ
の図に示すように、本接合方法では、導電性を有する第
１材料としてのアルミニウム板Ｗ１と、これとは異なる
材質で同様に導電性を有する第２材料としての鉄板Ｗ２
とが、係止ピースＷ３を介して接合される。

【００２２】上記係止ピースＷ３は鉄板Ｗ２と同じ材料
の鉄からなるもので、図２に拡大詳示するように、円板
状のフランジ部Ｗ４と、このフランジ部Ｗ４の中心にフ
ランジ部Ｗ４の中心線方向に延びるように一体に突設さ
れた軸状の連結部Ｗ５とからなり、連結部Ｗ５の先端部
は先細りテーパ状とされている。

【００２３】上記両材料Ｗ１,Ｗ２を一体に接合するた
めの接合装置の基本構成は周知のスポット溶接機と同様
であり、その電極の構造および通電制御システムのみが
異なる。すなわち、この接合装置は、図４に示すよう
に、例えば上下に対向配置された１対の電極１,２を有
し、下側電極１はロアアーム３の先端部に、また上側電
極２はアッパアーム４の先端部にそれぞれ固定されてい
る。上記ロアアーム３およびアッパアーム４の途中部ど
うしは揺動軸５によりそれぞれ揺動可能に連結支持さ
れ、両アーム３,４の後端部(先端部と反対側)間には加
圧手段としてのエアシリンダ６が架設されており、この
シリンダ６の伸縮作動によりアーム３,４を揺動させて
上下電極１,２を開閉させ、これら電極１,２どうしを互
いに接触させ、あるいは両電極１,２の間隔を変え得る
ようになっている。

【００２４】図１に示す如く、上記下側電極１において
上側電極２と対向する上面には上記係止ピースＷ３を装
着するための装着部８が形成されている。この装着部８
は、係止ピースＷ３のフランジ部Ｗ４の厚さ方向半部を
嵌合可能な円形状の凹陥部とされており、この装着部８
に係止ピースＷ３が装着された状態ではその連結部Ｗ５
が上方の上側電極２に向けて延びるようにセットされ
る。

【００２５】そして、シリンダ６の収縮作動により両電
極１,２の間隔を拡げておき、下側電極１の装着部８に
係止ピースＷ３を装着した後、両電極１,２間にアルミ
ニウム板Ｗ１および鉄板Ｗ２を、アルミニウム板Ｗ１が
上記装着部８に装着された係止ピースＷ３側つまり下側
に位置付けられるように重ね合わせて配置しておき、シ
リンダ６の伸長作動により上下電極１,２を接近させ、
両電極１,２によりアルミニウム板Ｗ１および鉄板Ｗ２
を、係止ピースＷ３を介して、所定の加圧力で加圧する
とともに、その加圧状態で後述の電源１２から電極１,
２間に電流を流すようになっている。

【００２６】上記両電極１,２は、トランス１０および
制御装置１１を介して電源１２に接続されている（図４
参照）。上記制御装置１１は通電制御を行うもので、電
極１,２によるアルミニウム板Ｗ１および鉄板Ｗ２の加
圧状態で、係止ピースＷ３を介して電極１,２間に通電
するとともに、アルミニウム板Ｗ１が係止ピースＷ３に
より溶融孔開けされた後に係止ピースＷ３と鉄板Ｗ２と
が抵抗溶接されて両者間にアルミニウム板Ｗ１が挾持さ
れるように電極１,２間に流れる電流の大きさおよび通
電時間を制御する。すなわち、アルミニウム板Ｗ１が係
止ピースＷ３により溶融孔開けされる工程(孔開け工程)
と、その後に係止ピースＷ３と鉄板Ｗ２とが抵抗溶接さ
れる工程(溶接工程)とを、それぞれ所定の時間として各
工程毎に電極１,２間の電流値を２段階に切り換え、よ
り好ましくは、図３に示す如く、孔開け工程での電流値
を溶接工程での電流値よりも小さくして、約１／２とし
ている。

【００２７】これを具体例について説明すると、例えば
自動車の車体におけるボンネットを構成する内外パネル
の一部品として、アルミニウム板Ｗ１と鉄板Ｗ２とを接
合する場合において、アルミニウム板Ｗ１および鉄板Ｗ
２の板厚が共に０．６〜１．５mmの範囲にあり、係止ピ
ースＷ３の連結部Ｗ５の外径が１．５〜３mmであると
き、孔開け工程での電極１,２間の通電時間を３〜８サ
イクル(１サイクル＝(１／６０)秒)とすると、その電流
値が２０００〜４０００Ａ／mm²であり、電極１,２によ
る加圧力は３０〜１００kg／mm²であることが好まし
い。すなわち、上記電流値が２０００Ａ／mm²未満であ
ると、係止ピースＷ３による発熱量が不足してアルミニ
ウム板Ｗ１が旨く穿孔されない。一方、電流値が４００
０Ａ／mm²を越えると、係止ピースＷ３とアルミニウム
板Ｗ１との反応が大きくなり過ぎ、この反応により脆い
金属間化合物が大きく生成されて接合強度が不足する。
また、電極１,２による加圧力が３０kg／mm²未満である
と、加圧力不足によりアルミニウム板Ｗ１が良好に孔開
けされない。一方、加圧力が１００kg／mm²を越える
と、過大な加圧力により係止ピースＷ３が変形する虞れ
がある。

【００２８】また、溶接工程では電極１,２間の通電時
間を６〜１４サイクルとすると、その電流値が３０００
〜８０００Ａ／mm²で、電極１,２による加圧力は孔開け
工程と同じ３０〜１００kg／mm²であることが好まし
い。上記電流値が３０００Ａ／mm²未満であると、係止
ピースＷ３による発熱量が不足して鉄板Ｗ２と溶接され
ない。一方、電流値が８０００Ａ／mm²を越えると、溶
接部の溶け落ち，ブローホールの発生，強度低下，ちり
の増大等、過大電流に伴う一般的な溶接不良を招く。ま
た、加圧力が３０kg／mm²未満であると、加圧力不足に
より係止ピースＷ３が鉄板Ｗ２に良好に溶接されない。
一方、１００kg／mm²を越えると、過大な加圧力により
係止ピースＷ３が変形し、溶接代がなくなって強度が低
下し、ちりが増加するという問題が生じる。

【００２９】次に、上記接合装置を用いてアルミニウム
板Ｗ１と鉄板Ｗ２とを接合する方法について、図１によ
り説明する。予め、シリンダ６の収縮作動により両アー
ム３,４を回動させて両電極１,２の間隔を拡げておき、
その状態で、まず、下側電極１上面の装着部８に係止ピ
ースＷ３のフランジ部Ｗ４をその連結部Ｗ５が上側電極
２に向くように装着する。

【００３０】次いで、図１(a)に示すように、接合しよ
うとするアルミニウム板Ｗ１および鉄板Ｗ２をアルミニ
ウム板Ｗ１が下側になるように重ね合わせ、その重ね合
わされた両板Ｗ１,Ｗ２を電極１,２間に配置して、アル
ミニウム板Ｗ１の接合箇所が上記係止ピースＷ３の連結
部Ｗ５に一致するように位置付ける。

【００３１】この後、シリンダ６の伸長作動により両電
極１,２を接近させ、該両電極１,２の間に上記両板Ｗ
１,Ｗ２の接合箇所を係止ピースＷ３を介して挟み込
み、両電極１,２により、アルミニウム板Ｗ１および鉄
板Ｗ２を、係止ピースＷ３を介して加圧する。

【００３２】この加圧状態で電源１２から制御装置１１
およびトランス１０を介して電極１,２間に通電し、ま
ず孔開け工程を行う。すなわち、図１(b)に示す如く鉄
板Ｗ２、アルミニウム板Ｗ１および係止ピースＷ３を介
して電極１,２間で電流が流れ、この電流により係止ピ
ースＷ３の連結部Ｗ５が抵抗発熱して、その熱により連
結部Ｗ５に接しているアルミニウム板Ｗ１が溶融し、電
極１,２間の加圧力を受けた連結部Ｗ５により穿孔され
る。

【００３３】この穿孔が進行して、係止ピースＷ３の連
結部Ｗ５先端が鉄板Ｗ２の下面に接触すると、溶接工程
に移行する。この溶接工程では、上記電極１,２間に同
じ加圧力を保ったまま、この電極１,２間に流れる電流
値を増大させる。この電流により係止ピースＷ３の連結
部Ｗ５と鉄板Ｗ２とが抵抗発熱により溶融し、両者の接
触部が抵抗溶接される。この溶接が進行すると、連結部
Ｗ５が鉄板Ｗ２内に溶け込んで短くなり、フランジ部Ｗ
４がアルミニウム板Ｗ１の下面に当接すると、実質的に
接合が完了する。この状態は、図１(c)に示すように係
止ピースＷ３のフランジ部Ｗ４と、その連結部Ｗ５に溶
接されている鉄板Ｗ２との間にアルミニウム板Ｗ１が挾
持された状態となり、このことで、鉄板Ｗ２とアルミニ
ウム板Ｗ１とが係止ピースＷ３を介して一体に接合され
る。

【００３４】したがって、この一連の工程では、最初の
孔開け工程で、アルミニウム板Ｗ１および鉄板Ｗ２どう
しを接合する係止ピースＷ３自体を発熱させて、その熱
によりアルミニウム板Ｗ１を加熱溶融させて孔開けし、
その後の溶融工程で、係止ピースＷ３を鉄板Ｗ２に抵抗
溶融して両者間にアルミニウム板Ｗ１を挾持して接合す
るので、リベット接合やボルト止めのための孔加工やそ
の孔に対する位置決め等は全く不要であり、異種金属で
あるアルミニウム板Ｗ１と鉄板Ｗ２との接合作業を容易
に行うことができる。

【００３５】また、このように電極１,２間で加圧通電
して両材料を接合するので、接合装置としては、基本的
に、通常のスポット溶接機を使用でき、その下側電極１
に係止ピースＷ３の装着部８を形成するとともに、制御
装置１１で電極１,２間の通電時間や電流値を可変とす
る改良を加えるだけでよく、接合装置が簡易に得られ、
実施が容易となる。

【００３６】さらに、電極１,２間でアルミニウム板Ｗ
１と鉄板Ｗ２とに係止ピースＷ３を介して電流を流し、
そのときの発熱によりアルミニウム板Ｗ１を溶融孔開け
するので、異種金属であるアルミニウム板Ｗ１と鉄板Ｗ
２とを良好に接合することができる。

【００３７】しかも、係止ピースＷ３の発熱によりアル
ミニウム板Ｗ１を溶融させながら孔開けするので、電極
１,２による加圧力自体のみで穿孔する場合のように、
アルミニウム板Ｗ１にクラックが発生することは全くな
く、接合強度を高めることができる。

【００３８】また、孔開け工程では電極１,２間の電流
値を小さくしておき、その後の溶接工程で電流値を増大
させて、両工程間で電流値を２段階に切り換えるので
(図３参照)、各工程での電流値を適正に維持することが
できる。すなわち、両工程にわたって電流値を一定にす
ると、孔開け工程では、電流値が相対的に過大となり、
係止ピースＷ３とアルミニウム板Ｗ１とが大きく反応
し、脆い金属間化合物の生成によって強度が低下した
り、或いは溶融された材料が飛ばされるちりの発生が増
加したりすることがある。一方、溶接工程では、電流値
が相対的に不足して溶接不良になることがある。しか
し、この発明方法では、各工程での電流値が適正に維持
されるので、上記問題を一掃することができる。よっ
て、このようにして接合されたアルミニウム板Ｗ１およ
び鉄板Ｗ２は、異種金属同士であっても両者の接合強度
が安定し、ちりの発生も少なく、良好な接合形態を示
す。

【００３９】尚、図２に仮想線にて示すように、上記係
止ピースＷ３においてアルミニウム板Ｗ１を孔開けする
ときに該アルミニウム板Ｗ１に接する部分である連結部
Ｗ５の外周を、鉄板Ｗ２と同じ材料の鉄からなる円筒状
の保護管Ｗ６で覆うようにしてもよい。こうすると、孔
開け工程では、保護管Ｗ６がその周りのアルミニウム板
Ｗ１と優先的に反応するので、その分、係止ピースＷ３
自体とアルミニウム板Ｗ１との反応が抑制される。よっ
て、係止ピースＷ３とアルミニウム板Ｗ１との反応によ
る金属間化合物の生成を抑えて、接合強度をさらに増大
させることができる。

【００４０】また、この他、上記保護管Ｗ６で覆う代わ
りに連結部Ｗ５外周をめっきするようにしてもよく、孔
開け工程で係止ピースＷ３とアルミニウム板Ｗ１との反
応による金属間化合物の生成をめっきによって抑制でき
る。

【００４１】さらに、上記の説明では、アルミニウム板
Ｗ１と鉄板Ｗ２との接合工程を、孔開け工程と溶接工程
の２工程とし、両工程での電極１,２による加圧力を共
に同じとしているが、各工程での加圧力を要求に応じて
変化させることもできる。

【００４２】また、上記の説明では、孔開け工程および
溶接工程での電流値を変えているが、一定にしてもよ
い。しかし、各板Ｗ１,Ｗ２の板厚が薄い場合には、上
記実施の形態のように各工程で電流値を変える方が、接
合強度を安定にし、かつ、ちりの発生が少なくなる等の
点で好ましい。

【００４３】さらに、上記の説明では、電極１,２間に
アルミニウム板Ｗ１、鉄板Ｗ２および係止ピースＷ３を
挟んだまま孔開け工程および溶接工程を継続させたが、
途中で電極１,２間の電流値等が変えられない場合に
は、孔開け工程の終了時に一旦アルミニウム板Ｗ１、鉄
板Ｗ２および係止ピースＷ３を電極１,２間から取り出
し、電流値等を切り換えた後、再度電極１,２間に挟ん
で加圧するようにしてもよい。

【００４４】図５〜図７は、上述の基本原理の説明にお
いて係止ピースＷ３の形状を変えた例を示している
（尚、図１および図２と同じ部分については、同一の符
号を付してその詳細な説明は省略する）。

【００４５】すなわち、この例では、係止ピースＷ３'
における連結部Ｗ５'は、図６に拡大詳示するように、
その基端部でフランジ部Ｗ４'と同径でそれに連続し、
フランジ部Ｗ４'から離れるに伴って小径になる先細り
テーパ形状とされており、係止ピースＷ３'は全体とし
て略円錐形状とされている。

【００４６】したがって、この例では、図５(a)に示す
ように、孔開け工程で電極１,２間にアルミニウム板Ｗ
１および鉄板Ｗ２をアルミニウム板Ｗ１が係止ピースＷ
３'上に乗るように配置して、両電極１,２により加圧す
ると、係止ピースＷ３'の連結部Ｗ５'の発熱によりアル
ミニウム板Ｗ１が溶融されて穿孔される。その後、係止
ピースＷ３'の連結部Ｗ５'先端が鉄板Ｗ２に接触して溶
接工程となり、図５(b)に示す如く、係止ピースＷ３'の
連結部Ｗ５'先端が鉄板Ｗ２に抵抗溶接され、このこと
で、アルミニウム板Ｗ１と鉄板Ｗ２とが、鉄板Ｗ２と係
止ピースＷ３'の連結部Ｗ５'との間にアルミニウム板Ｗ
１を挾持して接合される。よって、この例でも上記実施
の形態１と同様の作用効果を奏することができる。

【００４７】また、上記図１および図２で示した例のよ
うに、係止ピースＷ３がフランジ部Ｗ４と軸状の連結部
Ｗ５とを一体化した構造であると、連結部Ｗ５が鉄板Ｗ
２に十分に溶接される前にフランジ部Ｗ４がアルミニウ
ム板Ｗ１に接触すると、電流がフランジ部Ｗ４を介して
アルミニウム板Ｗ１に分散され、溶接工程が終了して連
結部Ｗ５のそれ以上の溶接が行われないことも考えられ
る。この点、この図５および図６で示した例では、係止
ピースＷ３'が略円錐形状であり、その連結部Ｗ５'全体
が先細りテーパ状であるので、図５(b)に示すように、
溶接工程の終了時に係止ピースＷ３'により鉄板Ｗ２と
の間にアルミニウム板Ｗ１を挾持したとき、その溶接終
了位置にある程度の余裕範囲を持たせ、テーパ状連結部
Ｗ５'のどの位置でも安定してアルミニウム板Ｗ１を挾
持することができ、安定した接合強度を確保することが
できる利点がある。

【００４８】また、図７に示すように、係止ピースＷ
３'を、そのフランジ部Ｗ４'の下面(連結部Ｗ５'と反対
側の面)がアルミニウム板Ｗ１の下面と面一になるま
で、アルミニウム板Ｗ１に埋没させることもでき、アル
ミニウム板Ｗ１の表面での係止ピースＷ３'の突出をな
くして、外観見映え等を良くすることができる。

【００４９】次に、本発明の実施の形態について説明す
る。本実施の形態は、各々導電性を有する異なる種類の
第１および第２の材料でなる各板材を互いに一体に接合
するに際して、接合されるべき板材間に所定の間隙を設
けた状態で、両者を良好に接合できるようにしたもの
で、接合自体の基本的な原理は、図１〜図７を参照して
説明した原理と同一であり、接合装置も図４で示した装
置をそのまま用いることができる。また、本実施の形態
では、互いに接合されるべき導電性の異種材料として、
例えば、第１材料にアルミニウム系材料（例えばアルミ
ニウム板）を、第２材料には鉄系材料（例えば鉄板）を
それぞれ用いた。

【００５０】図８に示すように、本実施の形態では、上
記両材料の少なくともいずれか一方（本実施の形態で
は、例えば第２材料としての鉄板Ｐ）について、両材料
の重ね合わせ領域に対応する部分に所定高さの凸状部Ｐ
ａが設けられている。この凸状部Ｐａは、図９に示すよ
うに、係止ピースＲによる接合部位を取り囲むようにし
て複数箇所（本実施の形態では、例えば４箇所）に設け
られている。また、各凸状部Ｐａの鉄板表面からの高さ
は、該鉄板Ｐと第２材料としてのアルミニウム板Ｑとを
接合した後に、両者Ｐ,Ｑ間に、後工程で塗装が行われ
る際に、塗料が侵入することができる間隙が確保できる
ように設定されている。本実施の形態では、この間隙
が、例えば、少なくとも０.３ｍｍ、より好ましくは０.
５ｍｍ程度となるように、上記凸状部Ｐａの高さを設定
した。

【００５１】上記のように鉄板Ｐに複数の凸状部Ｐａを
設けた上で、この鉄板Ｐと同じく鉄製の係止ピースＲと
鉄板Ｐとの間に、アルミニウム板Ｑが上記凸状部Ｐａを
介し鉄板Ｐと対向状態で位置するように各材料Ｐ,Ｑ,Ｒ
を重ね合わせる。尚、本実施の形態では、この係止ピー
スＲとして、図７で示されたものと同様の形状のものを
用いた。そして、図４で示した接合装置を適用し、上記
係止ピースＲを介して電極間で加圧通電することによ
り、上述の基本原理に従った接合が行われる。すなわ
ち、まず、アルミニウム板Ｑが係止ピースＲにより溶融
されて孔開けされる（孔開け工程）。そして、この孔開
けが進行し、係止ピースＲの先端が鉄板Ｐに接触する
と、この係止ピースＲと鉄板Ｐとが抵抗溶接される（溶
接工程）。尚、この一連の工程を通じて、電極間の電流
値は、上述の基本原理の説明における場合と同じく、図
３に示されたパターンで制御される。

【００５２】上記の溶接工程で、係止ピースＲと鉄板Ｐ
とが抵抗溶接されることにより、図１０に示すように、
両者Ｐ,Ｒ間でアルミニウム板Ｑを挟持した状態で両板
材Ｐ,Ｑが相互に接合される。しかも、このとき、鉄板
Ｐに設けられた凸状部Ｐａにより、両板材Ｐ,Ｑ間に
は、上記凸状部Ｐａの高さに応じた所定の間隙Ｓが確保
される。このようにして鉄板Ｐとアルミニウム板Ｑとを
接合した後、この接合した組立体に塗装が施される。こ
の場合、接合部分およびその周辺部を含み、少なくとも
いずれか片側の材料に塗装が施される。そして、このと
き、両板材Ｐ,Ｑ間には、上記凸状部Ｐａの高さに応じ
た間隙Ｓ（つまり、塗装工程で両者Ｐ,Ｑ間に塗料が侵
入することができる間隙）が設けられているので、この
間隙Ｓに塗料が十分に行き渡り、両板材Ｐ,Ｑ間に塗膜
が形成され、これにより、電食の発生を有効に防止する
ことができるのである。

【００５３】尚、図８〜図１０に示した例では、鉄板Ｐ
に設けられた凸状部Ｐａは、特に長さや広がりが規定さ
れていない点状の小突起として形成されていたが、この
代わりに、例えば、図１１に示すように、ビード状をな
す複数（例えば２本）の凸状部Ｐ'ｂを平行に設けるよ
うにしても良い。この場合、ビードＰ'ｂの途中部に、
該ビードＰ'ｂを横切るようにして、板材Ｐ'の表面付近
にまでに至る深さの切れ込み部又はスロットを設け、塗
装工程で塗料がよりスムースに行き渡るようにしても良
い。また、上記凸状部を、ある程度の広がりをもって相
手方の板材に当接する***部として、形成しても良い。
このように、上記凸状部は、互いに接合される両板材間
に所定の間隙を確保でき、かつ、塗装工程における塗料
の侵入を確保できる範囲で、種々の形態のものを採用す
ることができる。

【００５４】尚、アルミニウム系材料（アルミニウム
板）と鉄系材料（鉄板）とを組み合わせての接合として
は様々のものが考えられ、本発明方法は、種々の場合に
ついて有効に適用することができる。一例を挙げれば、
自動車のボンネットに対して、該ボンネットを車体側に
ロックするためのストライカを接合する場合において、
ボンネットをＡｌ−Ｍｇ合金（アルミニウム系材料）で
製造し、ストライカを鉄にＺｎ−Ｎｉ合金メッキを施し
たもの（鉄系材料）として製作したような場合でも、こ
の両者を支障なく良好に接合することができる。また、
上記実施の形態は、アルミニウム系材料（アルミニウム
板）と鉄系材料（鉄板）とを接合する場合についてのも
のであったが、本発明方法は、かかる組み合わせに限定
されるものではなく、この他、鉄系材料とマグネシウム
系材料等、その他の導電性を有する異種材料を接合する
場合にも有効に適用することができる。

【００５５】

【発明の効果】以上、説明したように、本願の第１の発
明によれば、各々導電性を有する異なる種類の第１およ
び第２の材料を互いに一体に接合するに際して、第２材
料と同種の材料からなる係止ピースと第２材料との間に
上記第１材料が位置するように各材料を重ね合わせ、上
記係止ピースを介して電極間で加圧通電することによ
り、第１材料を係止ピースにより溶融させて孔開けし、
その後、上記係止ピースと第２材料とを抵抗溶接するこ
とにより、両者間で上記第１材料を挾持するようにした
ので、従来、リベットやボルトを用いて接合する場合に
要していた、孔加工やその孔に対する位置決め等の煩わ
しい工程は不要となる。すなわち、接合作業の容易化を
図りつつ、導電性を有する金属等の異種材料どうしを良
好な接合強度でもって接合することができる。また、接
合装置としては、通常のスポット溶接機等を改良して用
いることができ、接合装置が簡易に得られる。しかも、
この場合において、両材料の少なくともいずれか一方に
ついて両材料の重ね合わせ領域に対応する部分に所定高
さの凸状部を設けた上で、これら両材料が上記凸状部を
介し対向状態で位置するように各材料を重ね合わせて接
合が行われるので、両材料間には、凸状部の高さに応じ
た所定の間隙が確保される。すなわち、両材料間に無理
なく所定の間隙を設けた状態で良好な接合を行うことが
できる。そして、この接合部分に後工程で塗装を行う際
には、両材料間の間隙に塗料を行き渡らせて塗膜を形成
することができるようになり、電食防止を図ることが可
能になる。

【００５６】また、本願の第２の発明によれば、基本的
には、上記第１の発明と同様の効果を奏することができ
る。特に、第１材料をアルミニウム系材料とし第２材料
を鉄系材料としたので、本来、接合が困難とされる異種
材料どうしである両材料を良好に接合一体化することが
でき、しかも、接合後の電食防止を図ることも可能にな
る。

【００５７】更に、本願の第３の発明によれば、基本的
には、上記第２の発明と同様の効果を奏することができ
る。特に、上記凸状部は第２材料側（つまり鉄系材料
側）に設けるようにしたので、第１材料側（アルミニウ
ム系材料側）に設ける場合に比べて、凸状部の耐力を高
めることができる。

【００５８】また、更に、本願の第４の発明によれば、
基本的には、上記第１〜第３の発明のいずれか一と同様
の効果を奏することができる。特に、上記凸状部をプレ
ス加工によって形成するようにしたので、容易かつ精度
良く凸状部を設けることができる。

【００５９】また、更に、本願の第５の発明によれば、
基本的には、上記第１〜第４の発明のいずれか一と同様
の効果を奏することができる。しかも、その上、上記第
１材料と第２材料とを接合した後に、該接合部を含み少
なくともいずれか片側の材料に塗装を施すようにしたの
で、この塗装工程において、両材料間に設けられた所定
の間隙に塗料を行き渡らせて両材料間に塗膜を形成する
ことができ、電食の発生を有効に防止することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る接合方法の基本原理を説明する
ための一連の工程説明図である。

【図２】上記一連の工程で用いた係止ピースの拡大断
面図である。

【図３】各工程での電流値の変化を示す特性図であ
る。

【図４】上記一連の工程で用いた接合装置の概略を示
す全体構成図である。

【図５】他の形状の係止ピースを用いた例を示す一連
の工程説明図である。

【図６】上記他の形状の係止ピースの拡大断面図であ
る。

【図７】上記他の形状の係止ピースを用いた変形例を
示す接合部の断面説明図である。

【図８】本発明の実施の形態に係る凸状部が形成され
た接合材料の斜視図である。

【図９】上記実施の形態に係る接合方法で接合された
異種材料の接合部の平面説明図である。

【図１０】図９におけるＹ−Ｙ線に沿った断面説明図
である。

【図１１】凸状部の変形例を示す接合材料の斜視図で
ある。

【符号の説明】

１,２…電極Ｐ，Ｐ'，Ｗ２…鉄板（第２材料）Ｐａ，Ｐ'ｂ…凸状部Ｑ，Ｗ１…アルミニウム板（第１材料）Ｗ３，Ｗ３'…係止ピースＳ…間隙

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】各々導電性を有する異なる種類の第１お
よび第２の材料を互いに一体に接合する異種材料の接合
方法であって、上記両材料の少なくともいずれか一方について、両材料
の重ね合わせ領域に対応する部分に所定高さの凸状部を
設けた上で、上記第２材料と同種の材料からなる係止ピ
ースと第２材料との間に、上記第１材料が上記凸状部を
介し第２材料と対向状態で位置するように各材料を重ね
合わせ、上記係止ピースを介して電極間で加圧通電する
ことにより、第１材料を係止ピースにより溶融させて孔
開けし、その後、上記係止ピースと第２材料とを抵抗溶
接することにより、両者間で上記第１材料を挾持し、か
つ、第１材料と第２材料との間に所定の間隙を設けた状
態で、両材料を相互に接合することを特徴とする異種材
料の接合方法。
【請求項２】上記第１材料がアルミニウム系材料でな
り、上記第２材料は鉄系材料でなることを特徴とする請
求項１記載の異種材料の接合方法。
【請求項３】上記凸状部は、上記第２材料側に設けら
れていることを特徴とする請求項２記載の異種材料の接
合方法。
【請求項４】上記凸状部は、プレス加工によって形成
されていることを特徴とする請求項１〜請求項３のいず
れか一に記載の異種材料の接合方法。
【請求項５】上記第１材料と第２材料とを接合した後
に、該接合部分およびその周辺部を含み、少なくともい
ずれか片側の材料に塗装が施されることを特徴とする請
求項１〜請求項４のいずれか一に記載の異種材料の接合
方法。