(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
同材種の２個の低電気抵抗性金属部材（２1 ，２2 ）を抵抗溶接するに当り、その両金属部材（２1 ，２2 ）を相互に密着させた後、その密着状態で両金属部材（２1 ，２2 ）の被溶接部（３1 ，３2 ）の電極接触面に酸化処理を施して、その被溶接部（３1 ，３2 ）よりも高い電気抵抗を持つ酸化膜（１1 ，１2 ）を形成することを特徴とする、低電気抵抗性金属部材の抵抗溶接方法。
【請求項２】
前記酸化膜（１1 ，１2 ）の厚さｔ1 が１０nm≦ｔ1 ≦５００nmである、請求項１記載の低電気抵抗性金属部材の抵抗溶接方法。
【請求項３】
両被溶接部（３1 ，３2 ）間に前記酸化膜（１1 ，１2 ）が存在する場合において、各被溶接部（３1 ，３2 ）の前記酸化膜（１1 ，１2 ）の厚さｔ2 がｔ2 ＜１０nmである、請求項２記載の低電気抵抗性金属部材の抵抗溶接方法。
【請求項４】
前記金属部材（２1 ，２2 ）はＡｌ合金より構成される、請求項１，２又は３記載の低電気抵抗性金属部材の抵抗溶接方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は低電気抵抗性金属部材の抵抗溶接方法、特に、同材種の低電気抵抗性金属部材を抵抗溶接する方法の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
低電気抵抗性金属部材であるＡｌ系圧延板は電気抵抗が低いだけでなく熱伝導性も高いため、それらＡｌ系圧延板相互間をスポット溶接する場合には、被溶接部を昇温するために大電流を必要とする。
【０００３】
そこで、従来は、低電流化を図るため電極とＡｌ系圧延板の被溶接部との間に高い電気抵抗を持つ鋼製当て金を介在させている（特開昭５７−５６１７５号公報参照）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来法は、溶接過程で先ず当て金を加熱し、その発熱を利用して被溶接部を加熱する外部加熱方式であるため、ナゲットが被溶接部表面に露出して当て金に溶着し易い、といった問題がある。
【０００５】
本発明は前記に鑑み、被溶接部表面へのナゲットの露出を回避し、しかも低電流化を達成し得る前記抵抗溶接方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、同材種の２個の低電気抵抗性金属部材を抵抗溶接するに当り、その両金属部材を相互に密着させた後、その密着状態で両金属部材の被溶接部の電極接触面に酸化処理を施して、その被溶接部よりも高い電気抵抗を持つ酸化膜を形成することを特徴としている。
【０００７】
【作用】
低電気抵抗性金属部材を抵抗溶接する場合、電極と被溶接部間の電気抵抗の方が両被溶接部間のそれよりも高い。したがって、発熱は主として電極と被溶接部間で発生し、その発生熱が一方の電極側から他方の電極側へ放散されるため、両被溶接部間の温度が最も高くなって溶融が開始され、ナゲットが形成される。この場合、電極と被溶接部間の温度上昇は、前記放散と電極への放熱とにより抑制される。
【０００８】
そこで、被溶接部の電極接触面に、その被溶接部よりも高い電気抵抗を持つ酸化膜を形成する、といった手段を採用すると、電極と被溶接部間における発熱量を増大させて両被溶接部間を急速に昇温させることが可能となり、これにより低電流化を達成すると共に被溶接部表面へのナゲットの露出を回避することができる。
特に本発明のように前記酸化膜の形成を両金属部材を相互に密着させた状態で行うと、両被溶接部の電極接触面のみを酸化させることができ、これにより、主として電極と被溶接部間の発熱によりナゲットの形成が行われて、該ナゲットの外周部断面形状が丸みを帯びたものとなり、これが両被溶接部間の剪断強度を高める上で有効である。
【０００９】
【実施例】
本発明を抵抗溶接としてのスポット溶接に適用した実施例について説明する。
【００１０】
同材種の低電気抵抗性金属部材として、Ａｌ−Ｍｇ系合金よりなる複数の圧延板（Ａ５１８２材）を選定した。この圧延板は厚さ１．２ｍｍ、比抵抗（室温）５．２μΩｃｍであり、両面には酸化膜除去処理が施されているが、処理後の自然酸化により両面に厚さｔ１  ＝５ｎｍの酸化膜が形成されている。酸化膜除去処理を施されていない圧延板はその両面に厚さｔ１  ＝７０ｎｍ程度の厚い酸化膜を有する。
【００１１】
酸化膜の厚さｔ１  の測定は、オージェ電子分光法（ＡＥＳ）を適用し、表１の測定条件に基づいて行われた。図１は、酸化膜除去処理を施された圧延板に関する測定結果を、また図２は、前記処理を施されていない圧延板に関する測定結果をそれぞれ示す。酸化膜の厚さｔ１  は、図１，２より酸素（Ｏ）に関する強度比５のときのスパッタ時間を求め、またスパッタ速度を約３ｎｍ／ｍｉｎ  （ＳｉＯ２  換算）として換算した。即ち、図１において、酸化膜の厚さｔ１  はｔ１  ＝３（ｎｍ／ｍｉｎ  ）×１．８（ｍｉｎ  ）＝５ｎｍとなり、また図２において、酸化膜の厚さｔ１  はｔ１  ＝３（ｎｍ／ｍｉｎ  ）×２４（ｍｉｎ  ）＝７０ｎｍとなる。
【００１２】
【表１】
0003569542.tif 000002
【００１３】
２枚の圧延板を密着させ、次いで両被溶接部の電極接触面にそれぞれ酸化処理を施して酸化膜を形成した。酸化処理は、２００℃の熱風を電極接触面に吹付ける、といった極めて簡単な方法で行われ、酸化膜の厚さｔ１  は、原則的には熱風吹付け時間により調節される。ただし、酸化膜の厚さｔ１  がｔ１  ≧５００ｎｍである場合には酸化促進のため熱風吹付けに先立って１％ＮａＯＨ水溶液噴霧を行う。この酸化膜の比抵抗は１０１４Ωｃｍ以上であり、圧延板の比抵抗の約１０２０倍である。
【００１４】
図３に示すように、酸化膜１１  ，１２  の厚さｔ１  が等しい２枚の圧延板２１  ，２２  の両被溶接部３１  ，３２  を、外径  １６ｍｍ、先端面の半径（Ｒ）  １００ｍｍの一対のＣｕ電極４１  ，４２  間に配置し、それらＣｕ電極４１  ，４２  により被溶接部３１  ，３２  を加圧力４００ｋｇｆで加圧し、同時に単相整流式電源を用いて通電時間８サイクルの条件で両Ｃｕ電極４１  ，４２  間に通電することによってスポット溶接を行い、図４に示すように両被溶接部３１  ，３２  間をナゲット５を介して接合した。
【００１５】
そして、酸化膜１１  ，１２  の厚さｔ１  と、ＪＩＳ  Ａ級に規定された必要ナゲット径Ｄ＝５．５ｍｍが得られる電流値および被溶接部表面からナゲット５までの距離ｄとの関係を求めたところ、表２の結果を得た。表中、酸化膜の厚さｔ１  の欄において、括弧内は熱風吹付け時間等を示し、また「無処理」とは、酸化膜除去処理を施されていない圧延板を用いたことを意味し、したがって各圧延板の両面にはそれぞれ７０ｎｍ程度の酸化膜が存する。図５は、電極接触面に酸化処理を施された他の圧延板に関するＡＥＳ測定結果を示す。測定条件は前記と同一であり、この場合の酸化膜厚さｔ１  はｔ１  ＝１０ｎｍである。
【００１６】
【表２】
0003569542.tif 000003
【００１７】
表２から明らかなように、酸化膜１１  ，１２  の厚さｔ１  が増すに従って電流値が低下する。特に、酸化膜１１  ，１２  の厚さｔ１  を１０ｎｍ≦ｔ１  ≦５００ｎｍに設定することにより低電流化を達成することが可能である。ただし、酸化膜１１  ，１２  の厚さｔ１  がｔ１  ＜１０ｎｍでは、Ｃｕ電極４１  ，４２  と被溶接部３１  ，３２  間における発熱量が少なく、したがって低電流化の程度が低い。一方、ｔ１  ＞５００ｎｍでは、前記発熱量が過多となるためナゲット５が被溶接部３１  ，３２  表面に露出してＣｕ電極４１  ，４２  とナゲット５とが溶着し易くなる。
【００１８】
前記のように両被溶接部３１  ，３２  の電極接触面に酸化膜１１  ，１２  を形成する場合、その形成を両板２１  ，２２  を密着させた状態で行うと、両被溶接部３１  ，３２  の電極接触面のみを酸化させることができる。これにより、主としてＣｕ電極４１  ，４２  と被溶接部３１  ，３２  間の発熱によりナゲット５の形成が行われるので、図４に示すようにナゲット５の外周部断面形状は丸みをおびたものとなる。これは両被溶接部３１  ，３２  間の剪断強度を高める上で有効である。因みに、酸化膜の厚さｔ１  がｔ１  ＝７０ｎｍである場合、前記剪断強度は３７０ｋｇｆであり、またｔ１  ＝１０ｎｍである場合、前記剪断強度は３６０ｋｇｆであった。
【００１９】
これに対し、両圧延板２１  ，２２  を密着させずに前記同様の酸化処理を行うと、各被溶接部３１  ，３２  の両面に酸化膜１１  ，１２  が形成され、ナゲット５が両被溶接部３１  ，３２  間の発熱の影響を受けるため、その外周部断面形状は合せ面に沿って延びた鋭角状を呈する。これは両被溶接部３１  ，３２  間の剪断強度を低下させ、例えば両面に厚さ７０ｎｍの酸化膜を有する「無処理」の場合、前記剪断強度は３２０ｋｇｆであった。
【００２０】
図６に示すように、両被溶接部３１  ，３２  間にも酸化膜１１  ，１２  が存在する場合、各被溶接部３１  ，３２  の酸化膜１１  ，１２  の厚さｔ２  は、前記剪断強度向上の観点からｔ２  ＜１０ｎｍであることが望ましい。前記実施例においては酸化膜１１  ，１２  の厚さｔ２  は前記のようにｔ２  ＝５ｎｍである。
【００２１】
本発明はシーム溶接等にも適用される。
【００２２】
【発明の効果】
本発明によれば、同材種の２個の低電気抵抗性金属部材を抵抗溶接するに当り、その両金属部材を相互に密着させた後、その密着状態で両金属部材の被溶接部の電極接触面に酸化処理を施して、その被溶接部よりも高い電気抵抗を持つ酸化膜を形成する、といった手段を採用することによって、溶接強度を低下させることなく低電流化を達成すると共に被溶接部表面へのナゲットの露出を回避することができ、併せて、両被溶接部間の剪断強度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】オージェ電子分光法による酸化膜厚さ測定結果の一例を示すグラフである。
【図２】オージェ電子分光法による酸化膜厚さ測定結果の他例を示すグラフである。
【図３】第１例のスポット溶接開始時を示す説明図である。
【図４】第１例のスポット溶接終了時を示す説明図である。
【図５】オージェ電子分光法による酸化膜厚さ測定結果のさらに他例を示すグラフである。
【図６】両圧延板を密着させた状態を示す第２例の説明図である。
【符号の説明】
１１  ，１２      酸化膜
２１  ，２２      Ａｌ合金製圧延板（金属部材）
３１  ，３２      被溶接部
４１  ，４２      Ｃｕ電極
５            ナゲット
【図１】
0003569542.tif 000004
【図２】
0003569542.tif 000005
【図３】
0003569542.tif 000006
【図４】
0003569542.tif 000007
【図５】
0003569542.tif 000008
【図６】
0003569542.tif 000009