(57)【要約】【課題】金属間化合物の生成を抑制しつつ異種金属の接合すること。【解決手段】下側金属材２１と、下側金属材２１に比べてレーザー光の吸収率が高く、かつ、下側金属材２１より融点が高い上側金属材２２と、を重ね、上側金属材２２の上方からレーザー光を上側金属材２２に照射し、上側金属材２２を溶融させることで両金属材を溶接する異種金属の接合方法であって、上側金属材２２のレーザー光が当たる領域には、凹凸形状を有する凹凸領域２２ａが形成されており、凹凸領域２２ａに、上側金属材２２が溶融するエネルギーを有するレーザー光を照射する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
下側金属材と、前記下側金属材に比べてレーザー光の吸収率が高く、かつ、前記下側金属材より融点が高い上側金属材と、を重ね、前記上側金属材の上方からレーザー光を前記上側金属材に照射し、上側金属材を溶融させることで両金属材を溶接する異種金属の接合方法であって、
前記上側金属材のレーザー光が当たる領域には、凹凸形状を有する凹凸領域が形成されており、
前記凹凸領域に、前記上側金属材が溶融するエネルギーを有するレーザー光を照射する
異種金属の接合方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザーを用いた異種金属の接合方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
二次電池の製造において、アルミニウム材と銅材を溶接することにより接続端子を形成している。従来、このような分野の技術として、特開２０１２−６１４７４号公報がある。この公報に記載された異種金属の接合方法では、隣り合う異種金属が密接している状態で、各金属の反射率を変えることで一方のみを溶融させ、接合させることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−６１４７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前述した従来の接合方法では、レーザーの照射面積が小さく、異種金属の加工部に隙間があると正常な接合ができない。そのため、異種金属同士を密着させておく必要があるが、そのため異種金属の端面精度が重要となり、特別な加工をする必要性が生じるため、高コストとなる。
【０００５】
さらに、異種金属同士が密着しているため熱伝導が大きく、制御しきれない熱伝導が発生しやすくなる。ここで、２種類の金属の融点が近い場合には、この熱伝導により、溶融させる対象ではない金属部材に想定以上の溶融が発生し、多量の金属間化合物が生成されてしまう場合がある。例えば、この金属間化合物がアルミと銅の金属間化合物であるとした場合、この金属間化合物は硬くて脆いという性質を有するため、多量の金属間化合物が生成されることによって機械的強度が弱くなる。
本発明は、金属間化合物の生成を抑制した異種金属の接合方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明にかかる異種金属の接合方法は、下側金属材と、前記下側金属材に比べてレーザー光の吸収率が高く、かつ、前記下側金属材より融点が高い上側金属材と、を重ね、前記上側金属材の上方からレーザー光を前記上側金属材に照射し、上側金属材を溶融させることで両金属材を溶接する異種金属の接合方法であって、前記上側金属材のレーザー光が当たる領域には、凹凸形状を有する凹凸領域が形成されており、前記凹凸領域に、前記上側金属材が溶融するエネルギーを有するレーザー光を照射する。
これにより、下側金属材の溶融を抑制し、上側金属材を溶融させることで接合することができる。
【発明の効果】
【０００７】
これにより、金属間化合物の生成を抑制した異種金属の接合方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】接合装置の概略を示す図である。
【図２】上側金属材の表面の一例を示す図である。
【図３】下側金属材の表面の一例の図である。
【図４】接合装置による溶接の流れを示した図である。
【図５】上側金属材と下側金属材が適切に溶接された状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１に示すように、接合装置１は、レーザー照射部１１と、レーザー照射されるワーク２を載置するための載置部１２と、を備える。
【００１０】
ワーク２には、２種類の異種金属が用いられる。ワーク２として、アルミ材であって載置部１２上に配置される下側金属材２１と、銅材であって、載置部１２上に載置された下側金属材２１の上側に配置される上側金属材２２と、が配置される。
【００１１】
レーザー照射部１１は、ワーク２に対してレーザーの照射を行う。具体的には、レーザー照射部１１は、レーザー発振器や、レーザーヘッドや、レーザー光のエネルギー強度やワーク２にレーザー光が当たる位置を制御する制御部などを備える。例えば、レーザー照射部１１のレーザーヘッドは、ワーク２の上方に配置されており、レーザーヘッドから照射されたレーザー光を上側金属材２２の上面に照射する。
【００１２】
下側金属材２１は、アルミ材の板である。下側金属材２１は、レーザー照射部１１からのレーザー光が照射された場合にレーザー吸収率を下げるために、表面の面粗度が良く形成されている。
【００１３】
図２は、下側金属材２１の表面のレーザー吸収率を下げるために、表面粗さを良くした状態を示した図である。
【００１４】
上側金属材２２は、銅材の板である。上側金属材２２は、下側金属材２１の上に配置され、ここで、上側金属材２２は下側金属材２１に密着していても良く、密着していなくても良い。すなわち、上側金属材２２は、レーザー照射部１１からレーザー光が照射された際に、溶融された状態を維持したまま下側金属材２１に接触できればよい。上側金属材２２と下側金属材２１は、重ね合わせ、または隅肉溶接される。
【００１５】
なお、上側金属材２２は、下側金属材２１に比べて融点が低く、下側金属材２１より溶融しやすい。
【００１６】
さらに、上側金属材２２は、レーザー照射部１１からレーザー光が照射された場合にレーザー吸収率をあげるために、表面の面粗度が悪く形成されている。例えば、上側金属材の上面には凹凸形状を有する凹凸領域２２ａが形成されており、凹凸領域２２ａにレーザー光が照射される。なお、凹凸領域２２ａではレーザー吸収率が高くなる。
【００１７】
図３は、上側金属材２２の表面において吸収率を上げるために、レーザーマーカによって表面を荒らすことで、凹凸領域２２ａを形成した状態を示した図である。
【００１８】
ここで、図４を用い、レーザー光を照射することで下側金属材２１と上側金属材２２を溶接する動作について説明する。
【００１９】
図４（ａ）に示すように、最初に、載置部１２に、下側金属材２１と、上側金属材２２が載置される。レーザー照射部１１は、上側金属材２２の上面であり、特に凹凸領域２２ａが形成されている箇所（図１、図２参照）にレーザー光を照射する。
【００２０】
図４（ｂ）に示すように、上側金属材２２は、レーザー照射部１１から照射されたレーザー光を吸収することにより、溶融を始める。
【００２１】
ここで、下側金属材２１に対して、レーザー照射部１１から照射されたレーザー光が照射される状態となった場合であっても、下側金属材２１はレーザーの吸収率が低く、上側金属材２２に比べて融点が高い材料であるため、溶融が抑制される。
【００２２】
図４（ｃ）に示すように、溶融した上側金属材２２が下側金属材２１に接触する。このとき、上側金属材２２は十分に熱せられた状態であるため、熱伝導によって下側金属材２１が僅かに溶融して接合される。このとき、金属間化合物はほとんど生成されない状態となる。
【００２３】
その後、レーザー照射部１１では、上側金属材２２と下側金属材２１が十分に溶接される状態となったら、レーザー光の照射を停止する。
【００２４】
このようにして溶接を行うことで、図５に示すように、接合界面に僅かな金属間化合物が存在する状態で溶接され、強度を安定させることができる。
【００２５】
したがって、上側金属材２２に対してレーザー光が照射される部分には凹凸形状を形成しておき、レーザー光の吸収率を高めておくことで溶融しやすくできる。さらに、上側金属材は溶融しやすく、下側金属材は溶融しにくい材料を用いておき、溶融した上側金属材の熱伝導によって下側金属材を僅かに溶融しながら、両金属材を接合することで、溶融された両金属が混ざる量を抑制することができ、金属間化合物の生成を抑制できる。
【００２６】
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、下側金属材２１はアルミ材であり、上側金属材２２は銅材であるものとして説明したが、これらに限られない。すなわち、下側金属材２１として融点が高い他の金属材料を用いることや、上側金属材２２として融点の低い他の金属材料を用いることができる。
【符号の説明】
【００２７】
１            接合装置
２            ワーク
１１            レーザー照射部
１２            載置部
２１            下側金属材
２２            上側金属材
２２ａ            凹凸領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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