(57)【要約】Ａｌ基合金からなるＡｌ合金部材と、Ｃｕを主成分とするＣｕ部材とを準備する準備工程と、前記Ａｌ合金部材と前記Ｃｕ部材とを対向配置させ、前記Ａｌ合金部材側からレーザーを照射して前記Ａｌ合金部材と前記Ｃｕ部材とを溶接する溶接工程と、を備え、前記Ａｌ基合金は、添加元素としてＳｉを１質量％以上１７質量％以下、Ｆｅを０．０５質量％以上２．５質量％以下、及びＭｎを０．０５質量％以上２．５質量％以下のいずれか１つを含み、前記レーザーの照射条件は、出力が５５０Ｗ以上、走査速度が１０ｍｍ／ｓｅｃ以上を満たす金属部材の溶接構造の製造方法。
2019021623.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ａｌ基合金からなるＡｌ合金部材と、Ｃｕを主成分とするＣｕ部材とを準備する準備工程と、
前記Ａｌ合金部材と前記Ｃｕ部材とを対向配置させ、前記Ａｌ合金部材側からレーザーを照射して前記Ａｌ合金部材と前記Ｃｕ部材とを溶接する溶接工程と、を備え、
前記Ａｌ基合金は、添加元素としてＳｉを１質量％以上１７質量％以下、Ｆｅを０．０５質量％以上２．５質量％以下、及びＭｎを０．０５質量％以上２．５質量％以下のいずれか１つを含み、
前記レーザーの照射条件は、
出力が５５０Ｗ以上、
走査速度が１０ｍｍ／ｓｅｃ以上を満たす金属部材の溶接構造の製造方法。
【請求項２】
前記レーザーの照射条件は、
出力が８５０Ｗ以下、
走査速度が９０ｍｍ／ｓｅｃ以下を満たす請求項１に記載の金属部材の溶接構造の製造方法。
【請求項３】
前記レーザーは、ファイバーレーザーである請求項１又は請求項２に記載の金属部材の溶接構造の製造方法。
【請求項４】
前記レーザーは、前記Ｃｕ部材を貫通するように照射する請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の金属部材の溶接構造の製造方法。
【請求項５】
Ｓｉを１質量％以上１７質量％以下含むＡｌ合金部材と、
Ｃｕを主成分とするＣｕ部材と、
前記Ａｌ合金部材と前記Ｃｕ部材の各構成材料が溶融凝固された溶接部とを備え、
前記溶接部は、前記Ｃｕ部材との界面から離れる方向に向かって順に、
Ｃｕ９Ａｌ４を含み、Ｓｉを含まないγ２相と、
Ｃｕ３Ａｌ２を含み、Ｓｉを含まないδ相と、
Ａｌ２ＣｕとＳｉとを含むθ相と、
が積層された積層構造を備える金属部材の溶接構造。
【請求項６】
Ｆｅを０．０５質量％以上２．５質量％以下含むＡｌ合金部材と、
Ｃｕを主成分とするＣｕ部材と、
前記Ａｌ合金部材と前記Ｃｕ部材の各構成材料が溶融凝固された溶接部とを備え、
前記溶接部は、前記Ｃｕ部材との界面から離れる方向に向かって順に、
Ｃｕ９Ａｌ４を含み、Ｆｅを含まないγ２相と、
Ｃｕ３Ａｌ２とＦｅとを含むδ相と、
Ａｌ２ＣｕとＦｅとを含む内側θ相と、
Ａｌ２Ｃｕを含み、Ｆｅを含まない外側θ相と、
が積層された積層構造を備える金属部材の溶接構造。
【請求項７】
Ｍｎを０．０５質量％以上２．５質量％以下含むＡｌ合金部材と、
Ｃｕを主成分とするＣｕ部材と、
前記Ａｌ合金部材と前記Ｃｕ部材の各構成材料が溶融凝固された溶接部とを備え、
前記溶接部は、前記Ｃｕ部材との界面から離れる方向に向かって順に、
Ｃｕ９Ａｌ４を含み、Ｍｎを含まないγ２相と、
Ｃｕ３ＡｌとＭｎとを含むβ相と、
Ａｌ２Ｃｕを含み、Ｍｎを含まないθ相と、
が積層された積層構造を備える金属部材の溶接構造。
【請求項８】
前記溶接部は、
Ａｌ２ＣｕとＳｉとを含み、前記積層構造の前記界面側とは反対側に分散する複数の島部と、
純ＡｌとＳｉとを含み、前記島部同士の間に介在される海部とを有する海島構造を備える請求項５に記載の金属部材の溶接構造。
【請求項９】
前記島部同士の間隔が１０μｍ以下である請求項８に記載の金属部材の溶接構造。
【請求項１０】
前記溶接部は、
Ａｌ２ＣｕとＦｅとを含み、前記積層構造の前記界面側とは反対側に分散する複数の粗大島部と、
純Ａｌを含み、前記粗大島部の間に分散する複数の微細島部と、
Ａｌ２ＣｕとＦｅとを含み、前記粗大島部と前記微細島部の間に介在される三次元網目状の海部とを有する海島構造を備える請求項６に記載の金属部材の溶接構造。
【請求項１１】
前記溶接部は、
Ａｌ２ＣｕとＭｎとを含み、前記積層構造の前記界面側とは反対側に分散する複数の粗大島部と、
純Ａｌを含み、前記粗大島部の間に分散する複数の微細島部と、
Ａｌ２ＣｕとＭｎとを含み、前記粗大島部と前記微細島部の間に介在される三次元網目状の海部とを有する海島構造を備える請求項７に記載の金属部材の溶接構造。
【請求項１２】
前記粗大島部同士の間隔が１０μｍ以下である請求項１０又は請求項１１に記載の金属部材の溶接構造。
【請求項１３】
前記溶接部は、前記海島構造の前記積層構造側とは反対側にＡｌ２Ｃｕと純Ａｌとのラメラ構造を有する請求項８から請求項１２のいずれか１項に記載の金属部材の溶接構造。
【請求項１４】
前記溶接部は、前記Ｃｕ部材を貫通している請求項５から請求項１３のいずれか１項に記載の金属部材の溶接構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属部材の溶接構造の製造方法、及び金属部材の溶接構造に関する。
本出願は、２０１７年７月２５日付の日本国出願の特願２０１７−１４４０３１に基づく優先権を主張し、前記日本国出願に記載された全ての記載内容を援用するものである。
【背景技術】
【０００２】
Ａｌ部材とＣｕ部材とを溶接してなる金属部材の溶接構造として、例えば、特許文献１の異種金属同士の接続構造が知られている。この異種金属同士の接続構造は、銅からなる第１金属部とアルミニウムからなる第２金属部と重ね、加熱しながら加圧して接合することで製造している。この異種金属同士の接続構造は、第１金属部と第２金属部との接続箇所に、第１金属部との界面から離れる方向に向かって、第１合金部と、海島構造と、ラメラ構造とが積層された中間部を備える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−９７５２６号公報
【発明の概要】
【０００４】
本開示に係る金属部材の溶接構造の製造方法は、
Ａｌ基合金からなるＡｌ合金部材と、Ｃｕを主成分とするＣｕ部材とを準備する準備工程と、
前記Ａｌ合金部材と前記Ｃｕ部材とを対向配置させ、前記Ａｌ合金部材側からレーザーを照射して前記Ａｌ合金部材と前記Ｃｕ部材とを溶接する溶接工程と、を備え、
前記Ａｌ基合金は、添加元素としてＳｉを１質量％以上１７質量％以下、Ｆｅを０．０５質量％以上２．５質量％以下、及びＭｎを０．０５質量％以上２．５質量％以下のいずれか１つを含み、
前記レーザーの照射条件は、
出力が５５０Ｗ以上、
走査速度が１０ｍｍ／ｓｅｃ以上を満たす。
【０００５】
本開示に係る第一の金属部材の溶接構造は、
Ｓｉを１質量％以上１７質量％以下含むＡｌ合金部材と、
Ｃｕを主成分とするＣｕ部材と、
前記Ａｌ合金部材と前記Ｃｕ部材の各構成材料が溶融凝固された溶接部とを備え、
前記溶接部は、前記Ｃｕ部材との界面から離れる方向に向かって順に、
Ｃｕ９Ａｌ４を含み、Ｓｉを含まないγ２相と、
Ｃｕ３Ａｌ２を含み、Ｓｉを含まないδ相と、
Ａｌ２ＣｕとＳｉとを含むθ相と、
を積層された積層構造を備える。
【０００６】
本開示に係る第二の金属部材の溶接構造は、
Ｆｅを０．０５質量％以上２．５質量％以下含むＡｌ合金部材と、
Ｃｕを主成分とするＣｕ部材と、
前記Ａｌ合金部材と前記Ｃｕ部材の各構成材料が溶融凝固された溶接部とを備え、
前記溶接部は、前記Ｃｕ部材との界面から離れる方向に向かって順に、
Ｃｕ９Ａｌ４を含み、Ｆｅを含まないγ２相と、
Ｃｕ３Ａｌ２とＦｅとを含むδ相と、
Ａｌ２ＣｕとＦｅとを含む内側θ相と、
Ａｌ２Ｃｕを含み、Ｆｅを含まない外側θ相と、
が積層された積層構造を備える。
【０００７】
本開示に係る第三の金属部材の溶接構造は、
Ｍｎを０．０５質量％以上２．５質量％以下含むＡｌ合金部材と、
Ｃｕを主成分とするＣｕ部材と、
前記Ａｌ合金部材と前記Ｃｕ部材の各構成材料が溶融凝固された溶接部とを備え、
前記溶接部は、前記Ｃｕ部材との界面から離れる方向に向かって順に、
Ｃｕ９Ａｌ４を含み、Ｍｎを含まないγ２相と、
Ｃｕ３ＡｌとＭｎとを含むβ相と、
Ａｌ２Ｃｕを含み、Ｍｎを含まないθ相と、
が積層された積層構造を備える。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施形態に係る金属部材の溶接構造の概略を示す断面図である。
【図２】実施形態に係る第一の金属部材の溶接構造における溶接部のＣｕ部材との界面近傍を拡大して示す顕微鏡写真である。
【図３】実施形態に係る第一の金属部材の溶接構造における海島構造のＣｕ部材側を拡大して示す顕微鏡写真である。
【図４】図３の実線の四角で囲む領域を拡大した顕微鏡写真である。
【図５】実施形態に係る第一の金属部材の溶接構造におけるラメラ構造の付近を拡大して示す顕微鏡写真である。
【図６】実施形態に係る第二の金属部材の溶接構造における溶接部のＣｕ部材との界面近傍を拡大して示す顕微鏡写真である。
【図７】実施形態に係る第二の金属部材の溶接構造における海島構造のＣｕ部材側を拡大して示す顕微鏡写真である。
【図８】図７の実線の四角で囲む領域を拡大した顕微鏡写真である。
【図９】図７の破線の四角で囲む領域を拡大した顕微鏡写真である。
【図１０】実施形態に係る第三の金属部材の溶接構造における溶接部のＣｕ部材との界面近傍を拡大して示す顕微鏡写真である。
【図１１】実施形態に係る第三の金属部材の溶接構造における海島構造のＣｕ部材側を拡大して示す顕微鏡写真である。
【図１２】図１１の実線の四角で囲む領域を拡大した顕微鏡写真である。
【図１３】試料Ｎｏ．１−１の金属部材の溶接構造における溶接部のＣｕ部材との界面近傍に対してライン分析を行った結果を示すグラフである。
【図１４】試料Ｎｏ．１−２の金属部材の溶接構造における溶接部のＣｕ部材との界面近傍に対してライン分析を行った結果を示すグラフである。
【図１５】試料Ｎｏ．１−３の金属部材の溶接構造における溶接部のＣｕ部材との界面近傍に対してライン分析を行った結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
［本開示が解決しようとする課題］
接合強度に優れる金属部材の溶接構造を安定して製造できることが望まれている。上述の金属部材の溶接構造は接合強度に優れるが、条件によっては上述のような接合強度に優れる金属部材の溶接構造を製造できない場合があった。
【００１０】
そこで、接合強度に優れる金属部材の溶接構造を製造できる金属部材の溶接構造の製造方法を提供することを目的の一つとする。
【００１１】
また、接合強度に優れる金属部材の溶接構造を提供することを目的の一つとする。
【００１２】
［本開示の効果］
本開示の金属部材の溶接構造の製造方法は、接合強度に優れる金属部材の溶接構造を製造できる。
【００１３】
本開示の第一から本開示の第三の金属部材の溶接構造は、接合強度に優れる。
【００１４】
《本発明の実施形態の説明》
最初に本発明の実施態様を列記して説明する。
【００１５】
（１）本発明の一態様に係る金属部材の溶接構造の製造方法は、
Ａｌ基合金からなるＡｌ合金部材と、Ｃｕを主成分とするＣｕ部材とを準備する準備工程と、
前記Ａｌ合金部材と前記Ｃｕ部材とを対向配置させ、前記Ａｌ合金部材側からレーザーを照射して前記Ａｌ合金部材と前記Ｃｕ部材とを溶接する溶接工程と、を備え、
前記Ａｌ基合金は、添加元素としてＳｉを１質量％以上１７質量％以下、Ｆｅを０．０５質量％以上２．５質量％以下、及びＭｎを０．０５質量％以上２．５質量％以下のいずれか１つを含み、
前記レーザーの照射条件は、
出力が５５０Ｗ以上、
走査速度が１０ｍｍ／ｓｅｃ以上を満たす。
【００１６】
上記の構成によれば、接合強度に優れる金属部材の溶接構造を安定して製造できる。各添加元素の含有量がそれぞれの範囲を満たし、レーザーの出力及び走査速度がそれぞれの範囲を満たすことで、詳しくは後述するが、溶接部（Ｃｕ部材との界面近傍）に作用する応力を緩和し易い積層構造を有する溶接部を備える金属部材の溶接構造を製造できるからである。
【００１７】
これらの添加元素の含有量がそれぞれの下限値以上であることで、後述する積層構造を形成できる。これらの添加元素の含有量がそれぞれの上限値以下であることで、導電率の過度な低下を抑制できる。
【００１８】
レーザーの出力を５５０Ｗ以上とすることで、Ｃｕ部材の表面を溶融させられてＡｌ合金部材とＣｕ部材とを溶接できる。
【００１９】
レーザーの走査速度を１０ｍｍ／ｓｅｃ以上とすることで、走査速度が過度に遅すぎず、Ａｌ合金部材とＣｕ部材との溶接時間が長くなりすぎないため、生産性を向上できる。
【００２０】
（２）上記金属部材の溶接構造の製造方法の一形態として、
前記レーザーの照射条件は、
出力が８５０Ｗ以下、
走査速度が９０ｍｍ／ｓｅｃ以下を満たすことが挙げられる。
【００２１】
レーザーの出力を８５０Ｗ以下とすれば、過度に出力が高くなり過ぎない。レーザーの走査速度を９０ｍｍ／ｓｅｃ以下とすれば、走査速度が過度に早すぎず、Ｃｕ部材の表面を溶融させられる。
【００２２】
（３）上記金属部材の溶接構造の製造方法の一形態として、前記レーザーは、ファイバーレーザーであることが挙げられる。
【００２３】
上記の構成によれば、Ａｌ合金部材とＣｕ部材とを溶接し易い。
【００２４】
（４）上記金属部材の溶接構造の製造方法の一形態として、前記レーザーは、前記Ｃｕ部材を貫通するように照射することが挙げられる。
【００２５】
上記の構成によれば、Ｃｕ部材のＡｌ合金部材とは反対側に溶接痕が形成されるため、Ａｌ合金部材とＣｕ部材とが溶接されていることが容易に判別できる。Ｃｕ部材を貫通するほどＣｕを溶融させると、脆性なＡｌ２Ｃｕが形成されるため接合強度が低下すると考えられていたが、上記Ａｌ合金部材を準備して上記照射条件のレーザーを照射すれば脆性なＡｌ２Ｃｕのサイズを小さくできる。それにより接合強度の低下を抑制できるので、Ｃｕ部材の一部を溶融する場合と同程度の接合強度を有する金属部材の溶接構造を製造できる。
【００２６】
（５）本発明の一態様に係る第一の金属部材の溶接構造は、
Ｓｉを１質量％以上１７質量％以下含むＡｌ合金部材と、
Ｃｕを主成分とするＣｕ部材と、
前記Ａｌ合金部材と前記Ｃｕ部材の各構成材料が溶融凝固された溶接部とを備え、
前記溶接部は、前記Ｃｕ部材との界面から離れる方向に向かって順に、
Ｃｕ９Ａｌ４を含み、Ｓｉを含まないγ２相と、
Ｃｕ３Ａｌ２を含み、Ｓｉを含まないδ相と、
Ａｌ２ＣｕとＳｉとを含むθ相と、
が積層された積層構造を備える。
【００２７】
上記の構成によれば、Ａｌ合金部材とＣｕ部材との接合強度に優れる。Ａｌ合金部材とＣｕ部材との間の溶接部がＣｕ部材との界面に積層構造を備えることで、Ｃｕ部材と溶接部との界面の接合強度の低下を抑制できるからである。
【００２８】
（６）本発明の一態様に係る第二の金属部材の溶接構造は、
Ｆｅを０．０５質量％以上２．５質量％以下含むＡｌ合金部材と、
Ｃｕを主成分とするＣｕ部材と、
前記Ａｌ合金部材と前記Ｃｕ部材の各構成材料が溶融凝固された溶接部とを備え、
前記溶接部は、前記Ｃｕ部材との界面から離れる方向に向かって順に、
Ｃｕ９Ａｌ４を含み、Ｆｅを含まないγ２相と、
Ｃｕ３Ａｌ２とＦｅとを含むδ相と、
Ａｌ２ＣｕとＦｅとを含む内側θ相と、
Ａｌ２Ｃｕを含み、Ｆｅを含まない外側θ相と、
が積層された積層構造を備える。
【００２９】
上記の構成によれば、第一の金属部材の溶接構造と同様、Ａｌ合金部材とＣｕ部材との接合強度に優れる。
【００３０】
（７）本発明の一態様に係る第三の金属部材の溶接構造は、
Ｍｎを０．０５質量％以上２．５質量％以下含むＡｌ合金部材と、
Ｃｕを主成分とするＣｕ部材と、
前記Ａｌ合金部材と前記Ｃｕ部材の各構成材料が溶融凝固された溶接部とを備え、
前記溶接部は、前記Ｃｕ部材との界面から離れる方向に向かって順に、
Ｃｕ９Ａｌ４を含み、Ｍｎを含まないγ２相と、
Ｃｕ３ＡｌとＭｎとを含むβ相と、
Ａｌ２Ｃｕを含み、Ｍｎを含まないθ相と、
が積層された積層構造を備える。
【００３１】
上記の構成によれば、第一の金属部材の溶接構造と同様、Ａｌ合金部材とＣｕ部材との接合強度に優れる。
【００３２】
（８）上記第一の金属部材の溶接構造の一形態として、
前記溶接部は、
Ａｌ２ＣｕとＳｉとを含み、前記積層構造の前記界面側とは反対側に分散する複数の島部と、
純ＡｌとＳｉとを含み、前記島部同士の間に介在される海部とを有する海島構造を備えることが挙げられる。
【００３３】
上記の構成によれば、海島構造により溶接部における島部の表面積が大きくなることで溶接部（Ｃｕ部材との界面近傍）に作用する応力を分散させ易いため、Ａｌ合金部材とＣｕ部材との接合強度により一層優れる。
【００３４】
（９）上記溶接部が上記海島構造を備える上記第一の金属部材の溶接構造の一形態として、前記島部同士の間隔が１０μｍ以下であることが挙げられる。
【００３５】
上記間隔が１０μｍ以下であれば、島部同士の間隔が過度に広すぎず亀裂が直線的に伝播し難くなるため、Ａｌ合金部材とＣｕ部材との接合強度により一層優れる。
【００３６】
（１０）上記第二の金属部材の溶接構造の一形態として、
前記溶接部は、
Ａｌ２ＣｕとＦｅとを含み、前記積層構造の前記界面側とは反対側に分散する複数の粗大島部と、
純Ａｌを含み、前記粗大島部の間に分散する複数の微細島部と、
Ａｌ２ＣｕとＦｅとを含み、前記粗大島部と前記微細島部の間に介在される三次元網目状の海部とを有する海島構造を備える。
【００３７】
上記の構成によれば、海島構造により溶接部における粗大島部の表面積が大きくなることで溶接部に対する応力を分散させ易いため、Ａｌ合金部材とＣｕ部材との接合強度により一層優れる。
【００３８】
（１１）上記第三の金属部材の溶接構造の一形態として、
前記溶接部は、
Ａｌ２ＣｕとＭｎとを含み、前記積層構造の前記界面側とは反対側に分散する複数の粗大島部と、
純Ａｌを含み、前記粗大島部の間に分散する複数の微細島部と、
Ａｌ２ＣｕとＭｎとを含み、前記粗大島部と前記微細島部の間に介在される三次元網目状の海部とを有する海島構造を備える。
【００３９】
上記の構成によれば、海島構造により溶接部における粗大島部の表面積が大きくなることで溶接部に対する応力を分散させ易いため、Ａｌ合金部材とＣｕ部材との接合強度により一層優れる。
【００４０】
（１２）上記溶接部が上記海島構造を有する上記第二及び上記第三の金属部材の溶接構造の一形態として、前記粗大島部同士の間隔が１０μｍ以下であることが挙げられる。
【００４１】
上記間隔が１０μｍ以下であれば、粗大島部同士の間隔が過度に広すぎず亀裂が直線的に伝播し難くなるため、Ａｌ合金部材とＣｕ部材との接合強度により一層優れる。
【００４２】
（１３）上記溶接部が上記海島構造を有する上記第一から上記第三の金属部材の溶接構造の一形態として、前記溶接部は、前記海島構造の前記積層構造側とは反対側にＡｌ２Ｃｕと純Ａｌとのラメラ構造を有することが挙げられる。
【００４３】
上記の構成によれば、ラメラ構造により溶接部におけるＡｌ２Ｃｕの表面積が大きくなることで溶接部に対する応力を分散させ易いため、Ａｌ合金部材とＣｕ部材との接合強度により一層優れる。
【００４４】
（１４）上記第一から上記第三の金属部材の溶接構造の一形態として、前記溶接部は、前記Ｃｕ部材を貫通していることが挙げられる。
【００４５】
上記の構成によれば、Ｃｕ部材のＡｌ合金部材とは反対側に溶接痕が形成されるため、Ａｌ合金部材とＣｕ部材とが溶接されていることが容易に判別できる。また、Ｃｕ部材の一部を溶融する場合と同程度に接合強度に優れる。
【００４６】
《本発明の実施形態の詳細》
本発明の実施形態の詳細を、以下に説明する。実施形態での説明は、金属部材の溶接構造の製造方法、金属部材の溶接構造の順に行う。金属部材の溶接構造の説明は、Ａｌ合金部材の添加元素の種類に応じて、第一〜第三の金属部材の溶接構造の順に行う。
【００４７】
〔金属部材の溶接構造の製造方法〕
適宜図１を参照して実施形態に係る金属部材の溶接構造の製造方法を説明する。実施形態に係る金属部材の溶接構造の製造方法は、Ａｌ合金部材２とＣｕ部材３とを準備する準備工程と、レーザーを照射してＡｌ合金部材２とＣｕ部材３とを溶接する溶接工程とを備える。この金属部材の溶接構造の製造方法の特徴の一つは、準備工程で特定の組成のＡｌ合金部材２を準備する点と、溶接工程で特定の照射条件のレーザーを照射する点とにある。各工程の詳細を説明する。以下の説明では、レーザーの照射側を表（図１紙面上側）、その反対側を裏（図１紙面下側）とし、表裏方向を厚さ方向とする。
【００４８】
［準備工程］
準備工程では、Ａｌ合金部材２とＣｕ部材３とを準備する。
【００４９】
（Ａｌ合金部材）
Ａｌ合金部材２は、Ａｌ基合金からなる。Ａｌ基合金は、Ａｌ（アルミニウム）を主成分とし、添加元素としてＳｉ（ケイ素）、Ｆｅ（鉄）、及びＭｎ（マンガン）のいずれか１種の元素を含む。このＡｌ基合金は、不可避的不純物を含むことを許容する。
【００５０】
Ｓｉの含有量は、１質量％以上１７質量％以下が挙げられ、２．５質量％以上１５質量％以下が好ましく、更に４質量％以上１３質量％以下が好ましい。Ｆｅの含有量は、０．０５質量％以上２．５質量％以下が挙げられ、０．２５質量％以上２質量％以下が好ましく、更に０．５質量％以上１．５質量％以下が好ましい。Ｍｎの含有量は、０．０５質量％以上２．５質量％以下が挙げられ、０．２５質量％以上２質量％以下が好ましく、更に０．５質量％以上１．５質量％以下が好ましい。これらの添加元素の含有量がそれぞれの下限値以上であることで、図２（図６，図１０）を参照して後述する積層構造５ａ（５ｂ、５ｃ）を備える溶接部４を形成できる。これらの添加元素の含有量がそれぞれの上限値以下であることで、導電率の過度な低下を抑制できる。
【００５１】
Ａｌ合金部材２の形状は、適宜選択でき、代表的には板状が挙げられる。Ａｌ合金部材２の厚さは、適宜選択でき、例えば０．２ｍｍ以上１．２ｍｍ以下が挙げられ、更に０．２５ｍｍ以上０．９ｍｍ以下が挙げられ、特に０．３ｍｍ以上０．６ｍｍ以下が挙げられる。
【００５２】
（Ｃｕ部材）
Ｃｕ部材３は、Ｃｕ（銅）を主成分とする。Ｃｕを主成分とするとは、純銅やＣｕ基合金をいう。Ｃｕ部材３は、不可避的不純物を含むことを許容する。Ｃｕ基合金の添加元素は、例えば、Ｓｉ，Ｆｅ，Ｍｎ，Ｔｉ，Ｍｇ，Ｓｎ，Ａｇ，Ｉｎ，Ｓｒ，Ｚｎ，Ｎｉ，Ａｌ，及びＰから選択される１種以上の元素が挙げられる。これらの添加元素の含有量は、導電率の過度な低下が生じない範囲で適宜選択できる。添加元素の合計含有量は、例えば０．００１質量％以上０．１質量％以下が好ましく、更に０．００５質量％以上０．０７質量％以下、特に０．０１質量％以上０．０５質量％以下が好ましい。
【００５３】
Ｃｕ部材３の形状は、適宜選択でき、Ａｌ合金部材２と同様、代表的には板状が挙げられる。Ｃｕ部材３の厚さは、適宜選択でき、例えば０．１５ｍｍ以上０．６ｍｍ以下が挙げられ、更に０．２５ｍｍ以上０．５ｍｍ以下が挙げられ、特に０．３５ｍｍ以上０．４ｍｍ以下が挙げられる。
【００５４】
［溶接工程］
溶接工程では、Ａｌ合金部材２とＣｕ部材３とを溶接する。この溶接は、Ａｌ合金部材２とＣｕ部材３とを対向配置させ、Ａｌ合金部材２側からレーザーを照射することで行う。それにより、Ａｌ合金部材２とＣｕ部材３の各構成材料が溶融凝固された溶接部４によりＡｌ合金部材２とＣｕ部材３とが接合された金属部材の溶接構造１（１Ａ〜１Ｃ）を製造する。
【００５５】
レーザーの照射により、Ａｌ合金部材２は、そのレーザーの照射箇所の表裏に亘って溶融され、Ｃｕ部材３は、Ａｌ合金部材２の溶融箇所に対向する箇所の少なくとも一部が溶融される。レーザーの照射条件によっては、Ｃｕ部材３は、Ａｌ合金部材２と同様、その表裏に亘って溶融される。その場合、溶融凝固した溶接部４は、Ｃｕ部材３を貫通する。溶接部４がＣｕ部材３を貫通すれば、Ｃｕ部材３の裏面に溶接痕（図示略）が形成されるため、Ａｌ合金部材２とＣｕ部材３とが溶接されていることが容易に判別できる。Ｃｕ部材３を貫通するほどＣｕを溶融させると、脆性なＡｌ２Ｃｕ（後述）が形成されるため接合強度が低下すると考えられていたが、Ａｌ合金部材２を準備して特定の照射除件のレーザーを照射すれば脆性なＡｌ２Ｃｕのサイズを小さくできる。そのため、Ｃｕ部材３の一部を溶融する場合と同程度の接合強度を有する金属部材の溶接構造１を製造できる。
【００５６】
レーザーの種類は、Ａｌ合金部材２とＣｕ部材３とを溶融して溶接可能なレーザーであればよい。レーザーの種類は、レーザーの媒体が固体である固体レーザーが挙げられ、例えばファイバーレーザー、ＹＡＧレーザー、ＹＶＯ４レーザーの中から選択される１種のレーザーであることが好ましい。これらのレーザーであれば、Ａｌ合金部材２とＣｕ部材３とを溶接し易い。これらレーザーの各々には、各レーザーの媒体に種々の材料がドープされた公知のレーザーも含む。即ち、上記ファイバーレーザーは、その媒体であるファイバーのコアに希土類元素などがドープされており、例えば、Ｙｂなどをドープすることが挙げられる。上記ＹＡＧレーザーは、その媒体にＮｄ、Ｅｒなどをドープされていてもよいし、上記ＹＶＯ４レーザーは、その媒体にＮｄなどをドープされていてもよい。
【００５７】
レーザーの照射条件は、Ａｌ合金部材２やＣｕ部材３の厚さや、溶接部４の厚さ、レーザーの種類などに応じて適宜選択できる。レーザーの照射条件は、Ｃｕ部材３を貫通する程度の条件であることが好ましい。
【００５８】
レーザーの出力は、５５０Ｗ以上が挙げられる。レーザーの出力を５５０Ｗ以上とすることで、Ｃｕ部材３の表面を溶融させられてＡｌ合金部材２とＣｕ部材３とを溶接でききる。レーザーの出力は、８５０Ｗ以下が好ましい。レーザーの出力を８５０Ｗ以下とすれば、過度に出力が高くなり過ぎない。レーザーの出力は、５７０Ｗ以上８３０Ｗ以下が好ましく、更に６００Ｗ以上８００Ｗ以下が好ましい。
【００５９】
レーザーの走査速度は、１０ｍｍ／ｓｅｃ以上が挙げられる。レーザーの走査速度を１０ｍｍ／ｓｅｃ以上とすることで、走査速度が過度に遅すぎず、Ａｌ合金部材２とＣｕ部材３との溶接時間が長くなりすぎないため、生産性を向上できる。レーザーの走査速度は、９０ｍｍ／ｓｅｃ以下が好ましい。レーザーの走査速度を９０ｍｍ／ｓｅｃ以下とすれば、走査速度が過度に早すぎず、Ｃｕ部材３の表面を溶融させられる。レーザーの走査速度は、１５ｍｍ／ｓｅｃ以上６０ｍｍ／ｓｅｃ以下が好ましく、更に２０ｍｍ／ｓｅｃ以上３０ｍｍ／ｓｅｃ以下が好ましい。レーザーの走査方向は、適宜選択でき、ここでは図１紙面垂直方向としている。
【００６０】
レーザー照射時のアシストガスは、窒素ガスが好ましい。アシストガスの照射方向はレーザーの照射方向に対して直交する方向とすることが好ましい。
【００６１】
〔作用効果〕
金属部材の溶接構造の製造方法は、接合強度に優れる金属部材の溶接構造を安定して製造できる。
【００６２】
〔第一の金属部材の溶接構造〕
図１〜図５を参照して第一の金属部材の溶接構造１Ａを説明する。第一の金属部材の溶接構造１Ａは、Ａｌ合金部材２と、Ｃｕ部材３と、Ａｌ合金部材２とＣｕ部材３とを接合する溶接部４とを備える（図１）。第一の金属部材の溶接構造１Ａは、上述の金属部材の溶接構造の製造方法により製造できる。第一の金属部材の溶接構造１Ａの特徴の一つは、溶接部４が特定の組成及び組織の積層構造５ａ（図２）を備える点にある。図２は、図１の破線円内を拡大して示しており、溶接部４のＣｕ部材３との界面近傍を拡大した顕微鏡写真である。図３は、図２の海島構造６ａのＣｕ部材３側を拡大した顕微鏡写真を示す。図４は、図３の実線の四角で囲む領域を拡大した透過電子顕微鏡写真を示す。図５は、図２のラメラ構造７の付近を拡大した顕微鏡写真を示す。
【００６３】
［Ａｌ合金部材］
Ａｌ合金部材２は、Ａｌを主成分とし、Ｓｉを添加元素として含むＡｌ基合金からなる（図１）。このＡｌ合金部材２は、不可避的不純物を含むことを許容する。Ｓｉの含有量は、上述の通りであり、１質量％以上１７質量％以下が挙げられる。Ｓｉの好適な含有量や、Ａｌ合金部材２の好適な厚さは上述の通りである。この厚みは、Ａｌ合金部材２における溶接部４以外の箇所の厚みとする。
【００６４】
［Ｃｕ部材］
Ｃｕ部材３は、Ｃｕを主成分とし、純銅やＣｕ基合金をいう。Ｃｕ部材３の組成は、上述の製造方法で説明した通りである。ここでは、Ｃｕ部材３は、純銅としている。Ｃｕ部材３の形状はここでは板状とし、好適な厚さは、上述の通りである。この厚みは、Ａｌ合金部材２と同様、Ｃｕ部材３における溶接部４以外の箇所の厚みとする。
【００６５】
［溶接部］
溶接部４は、Ａｌ合金部材２とＣｕ部材３とを接合する部分で、各構成材料が溶融凝固されて構成されている。即ち、本例では、溶接部４の主たる構成元素は、Ａｌ，Ｓｉ，及びＣｕである。金属部材の溶接構造１Ａの厚さ方向に沿った溶接部４の形成領域は、Ａｌ合金部材２の表面からＣｕの少なくとも一部に亘った領域とすることが挙げられる。即ち、溶接部４は、Ａｌ合金部材２をその表裏に貫通している。この溶接部４の形成領域は、Ｃｕ部材３の裏面に亘る領域とすることが好ましい。即ち、溶接部４は、Ｃｕ部材３をその表裏に貫通していることが好ましい。そうすれば、Ｃｕ部材３の裏面に溶接痕が形成されるため、Ａｌ合金部材２とＣｕ部材３とが溶接されていることが容易に判別できる。この溶接部４は、積層構造５ａと海島構造６ａとラメラ構造７とを備える（図２〜図５）。
【００６６】
（積層構造）
積層構造５ａは、Ｃｕ部材３との界面に形成され、その界面から離れる方向（Ｃｕ部材３とは反対側）に向かって順にγ２相５１ａとδ相５２ａとθ相５３ａとが積層されて形成されている（図４）。各相の厚さの薄い積層構造５ａを備えることで、Ｃｕ部材３と溶接部４との界面の接合強度の低下を抑制できるため、積層構造５ａの各相の厚さが厚い場合に比較して、Ａｌ合金部材２とＣｕ部材３との接合強度に優れる。特に、Ｃｕ部材３とθ相５３ａとの間に２相（本例ではγ２相５１ａとδ相５２ａ）を備えることで、接合強度に優れる。
【００６７】
〈γ２相〉
γ２相５１ａは、Ｃｕ部材３の直上に層状に形成されている。このγ２相５１ａは、Ｃｕ９Ａｌ４を含み，Ｓｉを含まない。γ２相５１ａの厚さは、０．０５μｍ以上０．５μｍ以下が挙げられ、更に０．１μｍ以上０．３μｍ以下が挙げられる。
【００６８】
〈δ相〉
δ相５２ａは、γ２相５１ａの直上に層状に形成されている。このδ相５２ａは、Ｃｕ３Ａｌ２を含み、Ｓｉを含まない。δ相５２ａの厚さは、０．１μｍ以上０．５μｍ以下が挙げられ、更に０．１５μｍ以上０．３μｍ以下が挙げられる。
【００６９】
〈θ相〉
θ相５３ａは、δ相５２ａの直上に形成されている。このθ相５３ａは、δ相５２ａ側に形成される層状部分と、その層状部分の直上の一部からδ相５２ａとは反対側に伸びる半島状部分とを備える。θ相５３ａは、Ａｌ２ＣｕとＳｉとを含む。このθ相５３ａは、Ａｌ２Ｃｕを主体とし、Ｓｉの含有量は、０．５質量％以上１．８質量％以下が挙げられ、更には０．８質量％以上１．５質量％以下が挙げられる。
【００７０】
各相の組成は、ＥＤＸ（エネルギー分散型Ｘ線分析装置）により分析できる。γ２相５１ａ及びδ相５２ａの厚さは、溶接部４の断面をＴＥＭ（透過型電子顕微鏡）で観察し、溶接部４のＣｕ部材３との界面から離れる方向に向かってＥＤＸのライン分析を行うことで求められる。ここでは、γ２相５１ａ及びδ相５２ａの厚さは、視野数を１つ以上とし、各視野におけるライン分析本数を３本以上とし、各分析で求めた厚さの平均とした。断面は、金属部材の溶接構造１Ａの厚さ方向と溶接部４の長手方向（図１紙面垂直方向）との両方に直交する方向（図１紙面左右方向）に沿った断面（横断面）とする。各視野の倍率は、２０００００倍とし、各視野サイズは、０．６５μｍ×０．６５μｍとした。
【００７１】
（海島構造）
海島構造６ａは、積層構造５ａの上記界面側（Ｃｕ部材３側）とは反対側に形成される（図３）。この海島構造６ａは、複数の島部６１ａと海部６３ａとを備える。この海島構造６ａにより溶接部４における島部６１ａの表面積が大きくなることで溶接部４に作用する応力を分散させ易いため、Ａｌ合金部材２とＣｕ部材３との接合強度により一層優れる。
【００７２】
〈島部〉
島部６１ａは、積層構造５ａよりもＣｕ部材３側とは反対側に分散している。この島部６１ａは、Ａｌ２ＣｕとＳｉとを含む。島部６１ａは、Ａｌ２Ｃｕを主体とし、Ｓｉの含有量は、０．３質量％以上１．８質量％以下が挙げられ、更には０．５質量％以上１．５質量％以下が挙げられる。Ｓｉは、Ａｌ２Ｃｕに固溶していることが好ましい。Ｓｉの含有量は、積層構造５ａの組成分析と同様、ＥＤＸにより分析できる。Ｓｉの含有量は、２以上の視野内に存在する全島部６１ａのＳｉ含有量の平均とする。断面の採り方は、上述の通りである。各視野は、倍率を１００００倍とし、視野サイズを１０μｍ×１０μｍとした。
【００７３】
島部６１ａの大きさは、５μｍ２以上３０μｍ２以下が挙げられ、更に１０μｍ２以上２０μｍ２以下が挙げられる。島部６１ａの大きさは、溶接部４の断面における２つ以上の視野内に存在する全島部６１ａの面積の平均とする。島部６１ａの面積は、市販の画像解析ソフトにより求められる。断面の採り方は、上述の通りである。各視野は、倍率を１００００倍とし、視野サイズを１０μｍ×１０μｍとした。
【００７４】
島部６１ａ同士の間隔は、１０μｍ以下が好ましい。そうすれば、島部６１ａ同士の間隔が過度に広すぎず、亀裂が直線的に伝播することを抑制できる。島部６１ａ同士の間隔は、更に７μｍ以下、特に５μｍ以下が好ましい。島部６１ａ同士の間隔の下限は、例えば、０．５μｍ以上が挙げられる。そうすれば、島部６１ａ同士の間隔が過度に狭すぎず、溶接部４（Ｃｕ部材３との界面近傍）に作用する応力を分散させ易い。島部６１ａ同士の間隔は、溶接部４におけるＣｕ部材３との界面に対して直交する方向に沿った島部６１ａ同士の中心間の長さを言う。ここでは、２つ以上の視野において、上記界面に直交する仮想線を各視野につき５本以上とり、その仮想線上における島部６１ａ同士の長さを測定し、全仮想線上の長さの平均とする。断面の採り方及び視野については、上述の通りである。
【００７５】
〈海部〉
海部６３ａは、島部６１ａ同士の間に介在されている。この海部６３ａは、三次元網目状に形成されている。この海部６３ａは、島部６１ａと積層構造５ａのθ相５３ａとの間にも介在されている。海部６３ａは、純ＡｌとＳｉとを含む。この海部６３ａは、純Ａｌを主体とし、Ｓｉの含有量は、０．５質量％以上１５質量％以下が挙げられ、更に０．７質量％以上１３質量％以下が挙げられる。Ｓｉは、純Ａｌ中に固溶していることが好ましい。
【００７６】
（ラメラ構造）
ラメラ構造７は、海島構造６ａの積層構造５ａ側とは反対側に形成される（図２，図５）。このラメラ構造７は、Ａｌ２ＣｕからなるＡｌ２Ｃｕ層と純Ａｌからなる純Ａｌ層とで構成されている。ラメラ構造７により、溶接部４におけるＡｌ２Ｃｕ層の表面積が大きくなることで溶接部４に作用する応力を分散させ易い。このラメラ構造７は、Ａｌ２Ｃｕ層と純Ａｌ層との積層方向が一方向に揃っているよりも、積層方向が種々の方向を向くようにＡｌ２Ｃｕ層と純Ａｌ層とがランダムに配置されていることが好ましい。そうすれば、溶接部４に作用する応力をより一層分散させ易い。
【００７７】
〔第二の金属部材の溶接構造〕
図１，図６〜図９を参照して第二の金属部材の溶接構造１Ｂを説明する。第二の金属部材の溶接構造１Ｂは、Ａｌ合金部材２とＣｕ部材３と溶接部４とを備える点は第一の金属部材の溶接構造１Ａと同様であるが、Ａｌ合金部材２の組成と溶接部４の組成及び組織とが第一の金属部材の溶接構造１Ａと相違する。以下の説明は、第一の金属部材の溶接構造１Ａとの相違点を中心に行い、同様の構成及び効果の説明は省略する。この点は、後述の第三の金属部材の溶接構造１Ｃでも同様である。第二の金属部材の溶接構造１Ｂは、第一の金属部材の溶接構造１Ａと同様、上述の金属部材の溶接構造の製造方法により製造できる。図６は、図２と同様、図１の破線円内を拡大して示しており、溶接部４のＣｕ部材３との界面近傍を拡大した顕微鏡写真である。図７は、図６の海島構造６ｂのＣｕ部材３側を拡大した顕微鏡写真を示す。図８は、図７の実線の四角で囲む領域を拡大した透過電子顕微鏡写真を示す。図９は、図７の破線の四角で囲む領域を拡大した透過電子顕微鏡写真を示す。
【００７８】
［Ａｌ合金部材］
Ａｌ合金部材２は、Ａｌを主成分とし、Ｆｅ添加元素として含むＡｌ基合金からなる（図１）。このＡｌ合金部材２は、不可避的不純物を含むことを許容する。Ｆｅの含有量は、上述の通りであり、０．０５質量％以上２．５質量％以下が挙げられ、０．２５質量％以上２質量％以下が好ましく、更に０．５質量％以上１．５質量％以下が好ましい。
【００７９】
［溶接部］
溶接部４は、第一の金属部材の溶接構造１Ａと同様、積層構造５ｂと海島構造６ｂとラメラ構造７とを備える（図６）。この溶接部４は、溶接部４の主たる構成元素がＡｌ，Ｆｅ，及びＣｕである点と、積層構造５ｂと海島構造６ｂの組成及び組織の点とが、第一の金属部材の溶接構造１Ａと相違する。
【００８０】
（積層構造）
積層構造５ｂは、Ｃｕ部材３との界面から離れる方向に向かって順にγ２相５１ｂとδ相５２ｂと内側θ相５３１ｂと外側θ相５３２ｂとが積層されて形成されている（図８）。
【００８１】
〈γ２相〉
γ２相５１ｂは、Ｃｕ部材３の直上に層状に形成されている。このγ２相５１ｂは、Ｃｕ９Ａｌ４を含み、Ｆｅを含まない。γ２相５１ｂの厚さは、０．０５μｍ以上０．５μｍ以下が挙げられ、更に０．１μｍ以上０．３μｍ以下が挙げられる。
【００８２】
〈δ相〉
δ相５２ｂは、γ２相５１ｂの直上に層状に形成されている。このδ相５２ｂは、Ｃｕ３Ａｌ２とＦｅとを含む。このδ相５２ｂは、Ｃｕ３Ａｌ２を主体とし、Ｆｅの含有量は、０．８質量％以上２．２質量％以下が挙げられ、更には１．２質量％以上１．８質量％以下が挙げられる。δ相５２ｂの厚さは、０．０５μｍ以上０．５μｍ以下が挙げられ、更に０．１μｍ以上０．３μｍ以下が挙げられる。
【００８３】
〈内側θ相〉
内側θ相５３１ｂは、δ相５２ｂの直上に形成されている。この内側θ相５３１ｂは、δ相５２ｂ側に形成される層状部分と、その層状部分の直上の一部からδ相５２ｂとは反対側に伸びる半島状部分とを備える。内側θ相５３１ｂは、Ａｌ２ＣｕとＦｅとを含む。この内側θ相５３１ｂは、Ａｌ２Ｃｕを主体とし、Ｆｅの含有量は、０．８質量％以上２．２質量％以下が挙げられ、更には１．２質量％以上１．８質量％以下が挙げられる。
【００８４】
〈外側θ相〉
外側θ相５３２ｂは、内側θ相５３１ｂの直上に形成されている。この外側θ相５３２ｂは、内側θ相５３１ｂの層状部分及び半島状部分の直上に形成される層状部分を備える。外側θ相５３２ｂは、Ａｌ２Ｃｕを含み、Ｆｅを含まない。
【００８５】
（海島構造）
海島構造６ｂは、複数の粗大島部６１ｂと複数の微細島部６２ｂと海部６３ｂとを備える（図７、図９）。この海島構造６ｂにより溶接部４における粗大島部６１ｂの表面積が大きくなることで溶接部４に作用する応力を分散させ易い。
【００８６】
〈粗大島部〉
粗大島部６１ｂは、積層構造５ｂよりもＣｕ部材３側とは反対側に分散している。この粗大島部６１ｂは、Ａｌ２ＣｕとＦｅとを含む。粗大島部６１ｂは、Ａｌ２Ｃｕを主体とし、Ｆｅの含有量は、０．０５質量％以上１質量％以下が挙げられ、更には０．２質量％以上０．６質量％以下が挙げられる。Ｆｅは、Ａｌ２Ｃｕに固溶していることが好ましい。粗大島部６１ｂの大きさは、５μｍ２以上３０μｍ２以下が挙げられ、更に１０μｍ２以上３０μｍ２以下が挙げられる。粗大島部６１ｂの大きさの測定方法は、第一の金属部材の溶接構造１Ａにおける島部６１ａの測定方法の通りである。粗大島部６１ｂ同士の間隔の好適な範囲は上述の島部６１ａ同士の好適な間隔と同じである。そうすれば、粗大島部６１ｂ同士の間隔が過度に広すぎず、亀裂が直線的に伝播することを抑制できる。この間隔の測定方法は、上述の島部６１ａ同士の間隔の測定方法と同じである。
【００８７】
〈微細島部〉
微細島部６２ｂは、粗大島部６１ｂ同士の間に分散している。この微細島部６２ｂは、粗大島部６１ｂ間の間で、粗大島部６１ｂと海部６３ｂとの間に形成されていたり、海部６３ｂの間、即ち海部６３ｂに囲まれて形成されていたりする。この微細島部６２ｂは、純Ａｌを含む。微細島部６２ｂは、Ｆｅを含むことを許容する。微細島部６２ｂにおけるＦｅの含有量は、０．０５質量％以上１質量％以下が挙げられ、更には０．２質量％以上０．６質量％以下が挙げられる。Ｆｅは、純Ａｌ中に固溶していることが好ましい。微細島部６２ｂの大きさは、０．２μｍ２以上１μｍ２以下が挙げられ、更に０．４μｍ２以上０．７μｍ２以下が挙げられる。微細島部６２ｂの大きさの測定方法は、視野の倍率と視野のサイズを除き、上述の通りである。各視野の倍率は５００００倍であり、各視野のサイズは２．７μｍ×２．７μｍとする。
【００８８】
〈海部〉
海部６３ｂは、粗大島部６１ｂと微細島部６２ｂの間に介在されている。この海部６３ｂは、三次元網目状に形成されている。この海部６３ｂは、粗大島部６１ｂと積層構造５ｂの外側θ相５３２ｂとの間にも介在されている。海部６３ｂは、Ａｌ２ＣｕとＦｅとを含む。この海部６３ｂは、Ａｌ２Ｃｕを主体とし、Ｆｅの含有量は、０．５質量％以上１０質量％以下が挙げられ、更に１質量％以上８質量％以下が挙げられる。
【００８９】
〔第三の金属部材の溶接構造〕
図１，図１０〜図１２を参照して第三の金属部材の溶接構造１Ｃを説明する。第三の金属部材の溶接構造１Ｃは、Ａｌ合金部材２とＣｕ部材３と溶接部４とを備える点は第一及び第二の金属部材の溶接構造１Ａ，１Ｂと同様であるが、溶接部４の組成及び組織が第一及び第二の金属部材の溶接構造１Ａ，１Ｂと相違する。第三の金属部材の溶接構造１Ｃは、第一及び第二の金属部材の溶接構造１Ａ，１Ｂと同様、上述の金属部材の溶接構造の製造方法により製造できる。図１０は、図２及び図６と同様、図１の破線円内を拡大して示しており、溶接部４のＣｕ部材３との界面近傍を拡大した顕微鏡写真である。図１１は、図１０の海島構造６ｃのＣｕ部材３側を拡大した顕微鏡写真を示し、図１２は、図１１の実線の四角で囲む領域を拡大した透過電子顕微鏡写真を示す。
【００９０】
［Ａｌ合金部材］
Ａｌ合金部材２は、Ａｌを主成分とし、Ｍｎ添加元素として含むＡｌ基合金からなる（図１）。このＡｌ合金部材２は、不可避的不純物を含むことを許容する。Ｍｎの含有量は、上述の通りであり、０．０５質量％以上２．５質量％以下が挙げられ、０．２５質量％以上２質量％以下が好ましく、更に０．５質量％以上１．５質量％以下が好ましい。
【００９１】
［溶接部］
溶接部４は、第一及び第二の金属部材の溶接構造１Ａ、１Ｂと同様、積層構造５ｃと海島構造６ｃとラメラ構造７とを備える（図１０）。この溶接部４は、溶接部４の主たる構成元素がＡｌ，Ｍｎ，及びＣｕである点と、積層構造５ｃと海島構造６ｃの組成及び組織の点とが、第一及び第二金属部材の溶接構造１Ａ,１Ｂと相違する。
【００９２】
（積層構造）
積層構造５ｃは、Ｃｕ部材３との界面から離れる方向に向かって順にγ２相５１ｃとβ相５２ｃとθ相５３ｃとが積層されて形成されている（図１２）。
【００９３】
〈γ２相〉
γ２相５１ｃは、Ｃｕ部材３の直上に層状に形成されている。このγ２相５１ｃは、Ｃｕ９Ａｌ４を含み、Ｍｎを含まない。γ２相５１ｃの厚さは、０．０５μｍ以上０．５μｍ以下が挙げられ、更に０．１μｍ以上０．３μｍ以下が挙げられる。
【００９４】
〈β相〉
β相５２ｃは、γ２相５１ｃの直上に層状に形成されている。このβ相５２ｃは、Ｃｕ３ＡｌとＭｎとを含む。β相５２ｃは、Ｃｕ３Ａｌを主体とし、Ｍｎの含有量は、０．３質量％以上２．３質量％以下が挙げられ、更には０．８質量％以上１．８質量％以下が挙げられる。β相５２ｃの厚さは、０．０５μｍ以上０．５μｍ以下が挙げられ、更に０．１μｍ以上０．３μｍ以下が挙げられる。
【００９５】
〈θ相〉
θ相５３ｃは、β相５２ｃの直上に形成されている。このθ相５３ｃは、β相５２ｃ側に形成される層状部分と、その層状部分の直上の一部からβ相５２ｃとは反対側に伸びる半島状部分とを備える。θ相５３ｃは、Ａｌ２Ｃｕを含み、Ｍｎを含まない。
【００９６】
（海島構造）
海島構造６ｃは、複数の粗大島部６１ｃと複数の微細島部６２ｃと海部６３ｃとを備える点は、第二の金属部材の溶接構造１Ｂと同様であり、粗大島部６１ｃ及び海部６３ｃとに含まれる元素の種類がＦｅではなくＭｎである点が、第二の金属部材の溶接構造１Ｂと相違する（図１１）。即ち、粗大島部６１ｃは、Ａｌ２ＣｕとＭｎとを含む。Ｍｎの含有量は、０．０５質量％以上１質量％以下が挙げられ、更には０．２質量％以上０．６質量％以下が挙げられる。Ｍｎは、Ａｌ２Ｃｕに固溶していることが好ましい。粗大島部６１ｃの大きさは、上述の粗大島部６１ｂと同様である。微細島部６２ｃは、純Ａｌを含む。微細島部６２ｃは、Ｍｎを含むことを許容する。微細島部６２ｃにおけるＭｎの含有量は、０．０５質量％以上１質量％以下が挙げられ、更には０．２質量％以上０．６質量％以下が挙げられる。Ｍｎは、純Ａｌ中に固溶していることが好ましい。微細島部６２ｃの大きさは、上述の微細島部６２ｂと同様である。この海島構造６ｃにより、第二の金属部材の溶接構造１Ｂにおける海島構造６ｂと同様、溶接部４における粗大島部６１ｃの表面積が大きくなることで溶接部４に作用する応力を分散させ易い。
【００９７】
［用途］
第一〜第三の金属部材の溶接構造１Ａ〜１Ｃは、各種のバスバーや、車載電池モジュールに好適に利用できる。
【００９８】
〔作用効果〕
第一〜第三の金属部材の溶接構造１Ａ〜１Ｃによれば、Ａｌ合金部材２とＣｕ部材３との接合強度に優れる。
【００９９】
《試験例１》
金属部材の溶接構造を作製して、その接合強度を評価した。
【０１００】
〔試料Ｎｏ．１−１〜Ｎｏ．１−３〕
試料Ｎｏ．１−１〜Ｎｏ．１−３の金属部材の溶接構造は、上述の金属部材の溶接構造の製造方法と同様にして、準備工程と溶接工程とを経て作製した。
【０１０１】
［準備工程］
Ａｌ合金部材とＣｕ部材とを準備した。各試料のＡｌ合金部材はそれぞれ、以下の組成のＡｌ合金部材（厚み０．６ｍｍ）を用意し、各試料のＣｕ部材はいずれも、純銅の板材（厚み０．３ｍｍ）を用意した。
試料Ｎｏ．１−１のＡｌ合金部材：Ｓｉを５質量％含むＡｌ−Ｓｉ合金
試料Ｎｏ．１−２のＡｌ合金部材：Ｆｅを１質量％含むＡｌ−Ｆｅ合金
試料Ｎｏ．１−３のＡｌ合金部材：Ｍｎを１質量％含むＡｌ−Ｍｎ合金
【０１０２】
［溶接工程］
Ａｌ合金部材とＣｕ部材とを対向配置させ、Ａｌ合金部材側からレーザーを照射して、Ａｌ合金部材とＣｕ部材とを溶接した。レーザーの照射条件は以下の通りである。
【０１０３】
（照射条件）
出力：８００Ｗ
走査速度：３０ｍｍ／ｓｅｃ
【０１０４】
〔試料Ｎｏ．１−１０１〜Ｎｏ．１−１０３〕
試料Ｎｏ．１−１０１〜Ｎｏ．１−１０３の金属部材の溶接構造はそれぞれ、試料Ｎｏ．１−１〜Ｎｏ．１−３の溶接方法を抵抗加熱とした点を除き、試料Ｎｏ．１−１〜Ｎｏ．１−３と同様にして作製した。
【０１０５】
〔試料Ｎｏ．１−１０４〕
試料Ｎｏ．１−１０４の金属部材の溶接構造は、Ａｌ合金部材ではなく純ＡｌからなるＡｌ部材を用意した点を除き、試料Ｎｏ．１−１〜Ｎｏ．１−３と同様にして作製した。
【０１０６】
〔組成及び組織分析〕
各試料の金属部材の溶接構造における溶接部の組成と組織とを分析した。試料Ｎｏ．１−１〜Ｎｏ．１−３の結果を、図１３〜図１５のグラフに示す。ここでは、各試料の溶接部におけるＣｕ部材との界面近傍に対してＥＤＸ（株式会社日立ハイテクノロジーズ社製  ＳＥＭ  Ｓ−３４００Ｎ付属）のライン分析を行った。ライン分析範囲は、図４、図８、図１２の顕微鏡写真上の矩形枠や矢印で示す。図１３〜図１５のグラフの横軸は、ライン（矩形枠や矢印）の左端からの距離（μｍ）を示し、左側の縦軸は、検出したＡｌ，Ｃｕ元素の原子（ａｔ）％を示し、右側の縦軸は検出したＳｉ，Ｆｅ，Ｍｎ元素の原子（ａｔ）％を示す。横軸の左端が、ライン分析（矩形枠や矢印）の左端に相当し、横軸の右端がライン分析の右端に相当する。図１３のグラフの太実線はＡｌ、太破線はＣｕ、細点線はＳｉを示す。図１４のグラフの太実線はＡｌ、太破線はＣｕ、細点線はＳｉ、細破線はＦｅを示す。図１５のグラフの太実線はＡｌ、太破線はＣｕ、細実線はＭｎを示す。
【０１０７】
試料Ｎｏ．１−１の金属部材の溶接構造は、図２〜図５の顕微鏡写真を参照して上述したように、溶接部４が積層構造５ａと海島構造６ａとラメラ構造７とを備えることが分かった。試料Ｎｏ．１−２は、図６〜図９の顕微鏡写真を参照して上述したように、溶接部４が積層構造５ｂと海島構造６ｂとラメラ構造７とを備えることが分かった。試料Ｎｏ．１−３は、図１０〜図１２の顕微鏡写真を参照して上述したように、溶接部４が積層構造５ｃと海島構造６ｃとラメラ構造７とを備えることが分かった。一方、試料Ｎｏ．１−１０１〜Ｎｏ．１−１０４の金属部材の溶接構造はいずれも、試料Ｎｏ．１−１〜Ｎｏ．１−３のような積層構造などを備える溶接部が形成されていなかった。
【０１０８】
〔接合強度の評価〕
各試料の接合強度は、Ａｌ合金部材２とＣｕ部材３とを互いの対向面に対して垂直方向にかつ互いに離れる方向に引張り、最大引張力（Ｎ）を測定することで評価した。ここでは、レーザーの走査方向（溶接部の長手方向）に沿って溶接部が剥がれるように、両部材を引っ張った。溶接部の剥がれる速度は５０ｍｍ／ｍｉｎとなるようにした。各試料の最大引張力の結果は、評価数ｎ＝３の最大引張力のうち最も低い引張力とした。
【０１０９】
試料Ｎｏ．１−１の最大引張力は２４Ｎ、試料Ｎｏ．１−２と試料Ｎｏ．１−３の最大引張力は２２Ｎであった。一方、試料Ｎｏ．１−１０１〜Ｎｏ．１−１０３の最大引張力は１８Ｎ程度、試料Ｎｏ．１−１０４の最大引張力は１２Ｎであった。
【０１１０】
この結果から、特定の元素を含むＡｌ合金部材を用意し、特定の照射条件でレーザーを照射して溶接した金属部材の溶接構造は純Ａｌを用意して溶接した金属部材の溶接構造に比較して、接合強度に優れることが分かった。
【０１１１】
《試験例２》
試料Ｎｏ．１−１〜Ｎｏ．１−３、Ｎｏ．１−１０１〜Ｎｏ．１−１０４の金属部材の溶接構造と同じ試料Ｎｏ．２−１〜Ｎｏ．２−３、Ｎｏ．２−１０１〜Ｎｏ．２−１０４の金属部材の溶接構造を試験例１と同様にしてそれぞれ１０個作製し、試験例１と同じ評価方法で接合強度を測定した。
【０１１２】
試料Ｎｏ．２−１〜Ｎｏ．２−３の金属部材の溶接構造はその全ての最大引張力が、試料Ｎｏ．１−１〜Ｎｏ．１−３と同様の結果となった。一方、試料Ｎｏ．２−１０１〜Ｎｏ．２−１０３の金属部材の溶接構造の一部（３個）は、最大引張力が試料Ｎｏ１−１〜Ｎｏ．１−３と同程度の結果となったが、その殆ど（７個）の最大引張力は試料Ｎｏ．１−１０１〜Ｎｏ．１−１０３と同様の結果となった。また、試料Ｎｏ．２−１０４の金属部材の溶接構造の全てが、試料Ｎｏ．１−１０４と同様の結果となった。
【０１１３】
この結果から、特定の元素を含むＡｌ合金部材を用意し、特定の照射条件でレーザーを照射して溶接すれば、純Ａｌを用意した場合に比較して、接合強度に優れる金属部材の溶接構造を安定して製造できることが分かった。
【０１１４】
《試験例３》
試料Ｎｏ．１−１〜試料Ｎｏ．１−３のそれぞれにおいて、レーザーの照射条件を表１に示す１２個の条件で金属部材の溶接構造を作製し、試験例１と同じ評価方法で接合強度を測定した。即ち、試料Ｎｏ．３−１−１〜Ｎｏ．３−１−１２は、照射条件を除き、試料Ｎｏ．１−１と同様にして作製した。試料Ｎｏ．３−２−１〜Ｎｏ．３−２−１２は、照射条件を除き、試料Ｎｏ．１−２と同様にして作製した。試料Ｎｏ．３−３−１〜Ｎｏ．３−３−１２は、照射条件を除き、試料Ｎｏ．１−３と同様にして作製した。
【０１１５】
【表１】
2019021623.tif 000003
【０１１６】
試料Ｎｏ．３−１−１〜Ｎｏ．３−１−１２の金属部材の溶接構造の接合強度は、試料Ｎｏ．１−１と同程度であり、試料Ｎｏ．３−２−１〜Ｎｏ．３−２−１２の金属部材の溶接構造の接合強度は、試料Ｎｏ．１−２と同程度であり、試料Ｎｏ．３−３−１〜Ｎｏ．３−３−１２の金属部材の溶接構造の接合強度は、試料Ｎｏ．１−３と同程度であった。
【０１１７】
この結果から、試料Ｎｏ．３−１−１〜Ｎｏ．３−１−１２の金属部材の溶接構造は、試料Ｎｏ．１−１と同様、図２〜図５の顕微鏡写真を参照して上述したように、溶接部４が積層構造５ａと海島構造６ａとラメラ構造７とを備えると考えられる。また、試料Ｎｏ．３−２−１〜Ｎｏ．３−２−１２の金属部材の溶接構造は、試料Ｎｏ．１−２と同様、図６〜図９の顕微鏡写真を参照して上述したように、溶接部４が積層構造５ｂと海島構造６ｂとラメラ構造７とを備えると考えられる。更に、試料Ｎｏ．３−３−１〜Ｎｏ．３−３−１２の金属部材の溶接構造は、試料Ｎｏ．１−３と同様、図１０〜図１２の顕微鏡写真を参照して上述したように、溶接部４が積層構造５ｃと海島構造６ｃとラメラ構造７とを備えると考えられる。
【０１１８】
本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【０１１９】
１  金属部材の溶接構造
１Ａ  第一の金属部材の溶接構造
１Ｂ  第二の金属部材の溶接構造
１Ｃ  第三の金属部材の溶接構造
２  Ａｌ合金部材
３  Ｃｕ部材
４  溶接部
５ａ，５ｂ，５ｃ  積層構造
５１ａ，５１ｂ，５１ｃ  γ２相
５２ａ，５２ｂ  δ相
５２ｃ  β相
５３ａ，５３ｃ  θ相
５３１ｂ  内側θ相
５３２ｂ  外側θ相
６ａ，６ｂ，６ｃ  海島構造
６１ａ  島部
６１ｂ，６１ｃ  粗大島部
６２ｂ，６２ｃ  微細島部
６３ａ、６３ｂ，６３ｃ  海部
７  ラメラ構造
【図１】
2019021623.tif 000004
【図２】
2019021623.tif 000005
【図３】
2019021623.tif 000006
【図４】
2019021623.tif 000007
【図５】
2019021623.tif 000008
【図６】
2019021623.tif 000009
【図７】
2019021623.tif 000010
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
2019021623.tif 000016
【図１４】
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【図１５】
2019021623.tif 000018
【国際調査報告】
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