(57)【要約】【課題】溶融接合が困難な異種金属の組合せを接合する。【解決手段】第一金属から形成された第一被接合材の表面に、第一金属から形成された溶加材と第一金属よりも融点の高い第二金属から形成された粒子とを有する混合溶加材を供給して、混合溶加材を第一金属の融点以上第二金属の融点以下の温度となるように加熱することで異種金属層を形成する異種金属層形成工程Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４と、異種金属層の表面に、第二金属から形成された溶加材を供給して、第二金属から形成された溶加材を第二金属の融点以上の温度となるように加熱することで第二金属からなる第二金属層を形成する第二金属層形成工程Ｐ５と、第二金属層に第二金属から形成された第二被接合材を溶接する第二被接合材溶接工程Ｐ６と、を備える異種金属接合方法を提供する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一金属から形成された第一被接合材の表面に、前記第一金属から形成された溶加材と前記第一金属よりも融点の高い第二金属から形成された粒子とを有する混合溶加材を供給して、前記混合溶加材を前記第一金属の融点以上前記第二金属の融点以下の温度となるように加熱することで異種金属層を形成する異種金属層形成工程と、
前記異種金属層の表面に、前記第二金属から形成された溶加材を供給して、前記第二金属から形成された溶加材を前記第二金属の融点以上の温度となるように加熱することで前記第二金属からなる第二金属層を形成する第二金属層形成工程と、
前記第二金属層に前記第二金属から形成された第二被接合材を溶接する第二被接合材溶接工程と、を備える異種金属接合方法。
【請求項２】
前記異種金属層形成工程を繰り返すことにより、複数の前記異種金属層が順次積層された異種金属層積層構造を形成し、
積層順序の第一番目の前記異種金属層形成工程で使用される前記混合溶加材における前記第一金属の比率が前記第二金属の比率よりも大きくなるように実行し、
前記積層順序の第二番目以降の前記異種金属層形成工程を、前記積層順序が増加するにつれて、前記第二金属の比率が順次大きくなるとともに、前記第一金属の比率が順次小さくなるように実行する請求項１に記載の異種金属接合方法。
【請求項３】
前記異種金属層形成工程を繰り返すことにより、複数の前記異種金属層が順次積層された異種金属層積層構造を形成し、
複数の前記異種金属層形成工程を、積層順序が増加するにつれて前記第二金属の粒子の粒径が順次小さくなるように実行する請求項１又は請求項２に記載の異種金属接合方法。
【請求項４】
前記異種金属層形成工程を繰り返すことにより、複数の前記異種金属層が順次積層された異種金属層積層構造を形成し、
複数の前記異種金属層形成工程を、積層順序が増加するにつれて前記混合溶加材の加熱温度が大きくなるように実行する請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の異種金属接合方法。
【請求項５】
前記第一金属から形成された溶加材はワイヤである請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の異種金属接合方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、異種金属接合方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、アルミニウム（Ａｌ）と鉄（Ｆｅ）等の異種金属同士を接合したり、金属母材の表面に金属母材と異なる種類の金属材料を被覆したりする方法として、アーク溶接、レーザ溶接、抵抗溶接等の溶融溶接が用いられている。
【０００３】
また、特許文献１には、金属母材の表面に金属母材とは異なる種類の金属材料を被覆する際に、両者の境界層及びその近傍において傾斜機能部を形成する方法が記載されている。傾斜機能部は、金属母材の組織と被覆層の組織とを相互に拡散させて両者の分布が金属母材側から被覆層側へかけて連続的な変化を示す部位である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第２９８２３５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、アルミニウムと鉄等の組み合わせでは接合界面に脆弱な反応層（金属間化合物）を生成すると同時に、線膨張係数等の物性が大きく異なる。これにより、接合界面で発生する熱応力が大きくなり、割れが発生し界面で破壊しやすく、溶融溶接を行うことは困難である。
また、機械的な接合方法、若しくは接着剤を用いて異種金属同士を接合する方法もある。しかしながら、機械的な接合方法では重量増加が問題となり、接着剤を用いる方法では強度不足が問題となる。
【０００６】
この発明は、割れが発生したり金属間化合物が生成したりするため、溶融接合が困難な異種金属の組合せを接合する場合において、溶融接合を可能とする異種金属接合方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第一の態様によれば、異種金属接合方法は、第一金属から形成された第一被接合材の表面に、前記第一金属から形成された溶加材と前記第一金属よりも融点の高い第二金属から形成された粒子とを有する混合溶加材を供給して、前記混合溶加材を前記第一金属の融点以上前記第二金属の融点以下の温度となるように加熱することで異種金属層を形成する異種金属層形成工程と、前記異種金属層の表面に、前記第二金属から形成された溶加材を供給して、前記第二金属から形成された溶加材を前記第二金属の融点以上の温度となるように加熱することで前記第二金属からなる第二金属層を形成する第二金属層形成工程と、前記第二金属層に前記第二金属から形成された第二被接合材を溶接する第二被接合材溶接工程と、を備える。
【０００８】
このような構成によれば、異種金属層を構成する第一金属が第一被接合材と溶接されるとともに、第二金属層を形成する際に第二金属層と異種金属層に分散された第二金属とが溶接される。次いで、第二金属層に第二被接合材を溶接することにより、互いに混合することによって脆弱な金属間化合物が生成されるような金属の組合せであっても、必要な強度を確保して接合することができる。
【０００９】
上記異種金属接合方法において、前記異種金属層形成工程を繰り返すことにより、複数の前記異種金属層が順次積層された異種金属層積層構造を形成し、積層順序の第一番目の前記異種金属層形成工程で使用される前記混合溶加材における前記第一金属の比率が前記第二金属の比率よりも大きくなるように実行し、前記積層順序の第二番目以降の前記異種金属層形成工程を、前記積層順序が増加するにつれて、前記第二金属の比率が順次大きくなるとともに、前記第一金属の比率が順次小さくなるように実行してよい。
【００１０】
このような構成によれば、第二金属の比率を徐々に大きくなるように変化させることによって、第一被接合材と第二被接合材との接合強度を増すことができる。
【００１１】
上記異種金属接合方法において、前記複数の異種金属層形成工程を、前記積層順序が増加するにつれて前記第二金属の粒子の粒径が順次小さくなるように実行してよい。
【００１２】
このような構成によれば、溶接における加熱温度を変化させることなく、第二金属の粒子を徐々に溶融させることができる。これにより、異種金属層と第二金属層との接合強度を増すことができる。
【００１３】
上記異種金属接合方法において、前記複数の異種金属層形成工程を、前記積層順序が増加するにつれて前記混合溶加材の加熱温度が大きくなるように実行してよい。
【００１４】
このような構成によれば、積層順序が増加するにつれて第二金属の粒子を徐々に溶融させることができる。これにより、異種金属層と第二金属層との接合強度を増すことができる。
【００１５】
上記異種金属接合方法において、前記第一金属から形成された溶加材はワイヤであってよい。
【００１６】
このような構成によれば、第一金属をワイヤにて供給することによって、第一金属の粉末を用いることなく第一金属の層を形成することができる。即ち、第一金属の粉末が拡散する等の不具合を排除することができる。また、ワイヤの送り速度や径を変えることで、第一金属の供給量を調整することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、脆弱な金属間化合物が生成されるような金属の組合せであっても、必要な強度を確保して接合することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第一の実施形態の接合継手の側方から見た概略図である。
【図２】本発明の第一の実施形態の異種金属接合方法のフローチャートである。
【図３】本発明の第一の実施形態の第一被接合材形成工程を示す側方から見た概略図である。
【図４】本発明の第一の実施形態の積層順序の第一番目の異種金属層形成工程を示す側方から見た概略図である。
【図５】本発明の第一の実施形態のＬＭＤ装置のノズルから噴射される金属粒子の詳細図である。
【図６】本発明の第一の実施形態の積層順序の第二番目の異種金属層形成工程を示す側方から見た概略図である。
【図７】本発明の第一の実施形態の積層順序の第三番目の異種金属層形成工程を示す側方から見た概略図である。
【図８】本発明の第一の実施形態の第二金属層形成工程を示す側方から見た概略図である。
【図９】本発明の第二の実施形態の異種金属接合方法において使用される溶接装置の概略図である。
【図１０】本発明の異種金属接合方法で製造することができるタービンロータの概略図である。
【図１１】本発明の異種金属接合方法で製造することができる、船舶の船体構造の建造時に用いられるＴ字接合継手の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
〔第一の実施形態〕
以下、本発明の第一の実施形態の異種金属接合方法について図面を参照して詳細に説明する。
本実施形態の異種金属接合方法は、第一金属（例えば、アルミニウム（Ａｌ）。以下、アルミニウムと記載する。）と第二金属（例えば、鉄（Ｆｅ）。以下、鉄と記載する。）等の異種金属同士が接合された接合継手を形成する際に用いる。
【００２０】
図１に示すように、接合継手１は、本実施形態の異材金属接合方法を用いて第一被接合材１１と第二被接合材１２とを接合させた継手である。接合継手１は、第一被接合材１１と、第一被接合材１１と接合される第二被接合材１２と、第一被接合材１１と第二被接合材１２との間に介在する異種金属層積層構造２０及び第二金属層１３と、を有している。第一被接合材１１はアルミニウムＡによって形成されている。第二被接合材１２及び第二金属層１３は鉄Ｂによって形成されている。異種金属層積層構造２０は、アルミニウムＡ中に鉄Ｂの粒子が分散されている構造である。
【００２１】
本実施形態の接合継手１は、第一被接合材１１の表面１１ａにアルミニウムＡと鉄Ｂとからなる異種金属層積層構造２０を形成した後、異種金属層積層構造２０の表面２０ａに第二被接合材１２を溶接することによって得られる。
【００２２】
図２に示すように、異種金属接合方法は、第一被接合材形成工程Ｐ１と、異種金属層形成工程Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４と、第二金属層形成工程Ｐ５と、第二被接合材溶接工程Ｐ６と、を備えている。異種金属層積層構造２０は、異種金属層形成工程Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４を繰り返して、複数の異種金属層２１，２２，２３が順次積層されることにより形成される。
【００２３】
第一被接合材形成工程Ｐ１は、アルミニウムＡから形成された第一被接合材１１を形成する工程である。
異種金属層形成工程Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４は、第一被接合材１１の表面１１ａに、アルミニウムＡの粒子と鉄Ｂの粒子とを混合した混合溶加材Ｃ（図５参照）を供給して加熱することで異種金属層２１，２２，２３を形成する工程である。
第二金属層形成工程Ｐ５は、複数の異種金属層形成工程Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４を経て形成された異種金属層積層構造２０の表面２０ａに、鉄Ｂから形成されている第二金属層１３を形成する工程である。
第二被接合材溶接工程Ｐ６は、第二金属層１３に鉄Ｂから形成された第二被接合材１２を溶接する工程である。
【００２４】
図３に示すように、第一被接合材形成工程Ｐ１は、アルミニウムＡから形成された第一被接合材１１を形成する工程である。第一被接合材形成工程Ｐ１では、溶接装置として、ＬＭＤ（レーザ・メタル・デポジション、Ｌａｓｅｒ  Ｍｅｔａｌ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ、以下ＬＭＤと呼ぶ。）装置３０を用いてアルミニウムＡの層を積層する。
【００２５】
ＬＭＤ装置３０は、レーザ・メタル・デポジションを用いて金属材料からなるビード３４を形成する装置である。ＬＭＤは、レーザをワークに照射し、照射領域に金属粒子３３（粉末）を噴射することにより、レーザで金属粒子３３を溶融肉盛りする方法である。
【００２６】
ＬＭＤ装置３０は、レーザ光３２を照射する照射口と金属粒子３３を噴射する噴射口とを有するノズル３１を備えている。ノズル３１には、シールドガスを供給する供給口を設けることもできる。レーザ光３２は、金属粒子３３及び、ワークを溶融するエネルギーを、金属粒子３３及びワークに付与する。金属粒子３３は、ビード３４を形成するための原料である。シールドガスは、ビード３４の酸化を抑制するために供給される不活性ガスである。
ＬＭＤ装置３０は、図示しない移動装置に取り付けられている。移動装置は、例えば、マニピュレータによって構成されており、ＬＭＤ装置３０を移動させる。
【００２７】
第一被接合材形成工程Ｐ１においては、ＬＭＤ装置３０を図３の紙面に直交する方向に移動させながら一方向に延びるビード３４を形成する。ビード３４の形成を隙間なく行うことにより、アルミニウムＡにより形成された面が形成される。さらに、アルミニウムＡにより形成された面を積層することにより、第一被接合材１１が形成される。
ＬＭＤ装置３０のレーザ光３２のエネルギーは、アルミニウムＡの粒子（溶加材）の温度がアルミニウムの融点（６６０．３℃）以上となるように調整されている。
【００２８】
第一被接合材形成工程Ｐ１では、ＬＭＤ装置３０に限ることはなく、金属材料を積層することができる装置を使用することができる。
金属材料を積層することができる装置としては、線状の金属を連続的に配置することができる装置、例えば、溶接ロボットや、金属用３Ｄ（三次元）プリンタを採用することができる。溶接によって第一被接合材１１を形成する場合は、アーク溶接等の溶接方法を適宜用いることができる。
【００２９】
第一被接合材形成工程Ｐ１では、例えば、鋳造によって第一被接合材１１を形成したり、アルミニウムＡによって形成された部材を用意したりしてもよい。
異種金属層積層構造２０が形成される第一被接合材１１の表面１１ａは、平面であってよいし、曲面や球面であってもよい。
【００３０】
図４、図６、及び図７に示すように、異種金属層形成工程Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４は、第一被接合材１１の表面１１ａにアルミニウムＡの粒子と鉄Ｂの粒子とを有する混合溶加材Ｃ（図５参照）を供給した後、混合溶加材Ｃを加熱することで異種金属層２１，２２，２３を形成する工程である。混合溶加材Ｃは、アルミニウムＡの金属材料の粒子と鉄Ｂの粒子とを混合した溶加材である。
【００３１】
第二番目の異種金属層形成工程Ｐ３は、第一番目の異種金属層形成工程Ｐ２にて形成された第一異種金属層２１の表面２１ａに第二異種金属層２２を積層する工程であり、第三番目の異種金属層形成工程Ｐ４は、第二番目の異種金属層形成工程Ｐ３にて形成された第二異種金属層２２の表面２２ａに第三異種金属層２３を積層する工程である。
【００３２】
第一番目の異種金属層形成工程Ｐ２と、第二番目の異種金属層形成工程Ｐ３と、第三番目の異種金属層形成工程Ｐ４とは、混合溶加材Ｃを構成するアルミニウムＡと鉄Ｂとの比率が異なる。
本実施形態の異種金属接合方法Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４は、異種金属層積層構造２０の形成において、積層順序が増加するにつれて、鉄Ｂの比率が大きくなるように、アルミニウムＡの粒子（溶加材）と鉄Ｂの粒子（溶加材）の供給量を調整する。
【００３３】
図４に示すように、積層順序の第一番目の異種金属層形成工程Ｐ２により、第一被接合材１１の表面１１ａに第一異種金属層２１が形成される。混合溶加材Ｃによるビードの形成を隙間なく行うことにより、アルミニウムＡ及び鉄Ｂにより形成された面が形成される。
【００３４】
図５に示すように、異種金属接合方法Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４においては、ＬＭＤ装置３０のノズル３１の噴射口からは、アルミニウムＡの粒子と鉄Ｂの粒子とを有する混合溶加材Ｃが供給される。混合溶加材Ｃがレーザ光３２により加熱されることによって、アルミニウムＡが溶融されるとともに、鉄Ｂの粒子がアルミニウムＡ内に分散する。
【００３５】
例えば、第一番目の異種金属層形成工程Ｐ２で使用される混合溶加材ＣにおけるアルミニウムＡと鉄Ｂの体積比Ａｌ：Ｆｅは、６６：３３である。即ち、第一番目の異種金属層形成工程Ｐ２においては、鉄Ｂの比率よりもアルミニウムＡの比率の方が大きい。これにより、第一異種金属層２１を構成する金属において、アルミニウムＡと鉄Ｂの体積比Ａｌ：Ｆｅは、６６：３３となる。
【００３６】
アルミニウムＡの粒子の粒径は、例えば、４０±１０μｍであり、鉄Ｂの粒子の粒径は、例えば、１００±２０μｍとすることが好ましい。即ち、アルミニウムＡの粒子の粒径は、鉄Ｂの粒子の粒径よりも十分に小さい。このような粒径に設定することによって、アルミニウムＡをより溶融しやすくなる。
なお、必ずしもアルミニウムＡの粒子の粒径と鉄Ｂの粒子の粒径とを異ならせる必要はない。
【００３７】
ＬＭＤ装置３０のレーザ光３２のエネルギーは、混合溶加材Ｃの温度がアルミニウムの融点（６６０．３℃）以上、鉄Ｂの融点（１５３８℃）以下となるように調整されている。
これにより、アルミニウムＡが溶融する一方で、鉄Ｂは溶融することがなく、アルミニウムＡ中に鉄Ｂの粒子が分散している異種金属層２１，２２，２３が形成される。溶融されたアルミニウムＡは、第一被接合材１１と溶接される。なお、異種金属層２１，２２，２３において、鉄Ｂの粒子の表層には、金属間化合物が形成されるが、異種金属層２１，２２，２３を構成するアルミニウムＡ同士が強固に結合されていることにより、この金属間化合物が大きく強度に影響することはない。
【００３８】
図６に示すように、積層順序の第二番目の異種金属層形成工程Ｐ３により、第一異種金属層２１の表面２１ａに第二異種金属層２２が形成される。
例えば、第二番目の異種金属層形成工程Ｐ３で使用される混合溶加材ＣにおけるアルミニウムＡと鉄Ｂの体積比Ａｌ：Ｆｅは、５０：５０である。即ち、第二番目の異種金属層形成工程Ｐ３においては、第一番目の異種金属層形成工程Ｐ２で使用される混合溶加材Ｃと比較して、鉄Ｂの比率が大きい。
これにより、第二異種金属層２２を構成する金属において、アルミニウムＡと鉄Ｂの体積比Ａｌ：Ｆｅは、５０：５０となる。
【００３９】
図７に示すように、積層順序の第三番目の異種金属層形成工程Ｐ４により、第二異種金属層２２の表面２２ａに第三異種金属層２３が形成される。
例えば、第三番目の異種金属層形成工程Ｐ４で使用される混合溶加材ＣにおけるアルミニウムＡと鉄Ｂの体積比Ａ：Ｂは、３３：６６である。即ち、第三番目の異種金属層形成工程Ｐ４においては、第二番目の異種金属層形成工程Ｐ３で使用される混合溶加材Ｃと比較して、鉄Ｂの比率が大きい。
これにより、第三異種金属層２３を構成する金属において、アルミニウムＡと鉄Ｂの体積比Ａｌ：Ｆｅは、３３：６６となる。
【００４０】
以上のように、異種金属層形成工程Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４によって、積層順序が増加するにつれて鉄Ｂの比率が大きくなる異種金属層積層構造２０が形成される。
【００４１】
図８に示すように、第二金属層形成工程Ｐ５は、異種金属層積層構造２０の表面２０ａに鉄Ｂから形成された層である第二金属層１３を積層する工程である。溶加材は、鉄Ｂの粒子のみによって構成されている。
ＬＭＤ装置３０のレーザ光３２のエネルギーは、鉄Ｂの粒子（溶加材）の温度が鉄の融点（１５３８℃）以上となるように調整されている。これにより、鉄Ｂの粒子は溶融する。
【００４２】
第二被接合材溶接工程Ｐ６は、第二金属層１３に、鉄Ｂから形成された第二被接合材１２を溶接する工程である。これにより、図１に示すような接合継手１が完成する。
なお、第二被接合材溶接工程Ｐ６では、ＬＭＤ装置３０を用いて第二被接合材１２を積層する必要はなく、例えば、別途用意した第二被接合材１２を溶接してもよい。
【００４３】
上記実施形態によれば、異種金属層２１，２２，２３を構成するアルミニウムＡが第一被接合材１１と溶接されるとともに、第二金属層１３を形成する際に第二金属層１３と異種金属層２１，２２，２３に分散された鉄Ｂとが溶接される。次いで、第二金属層１３に第二被接合材１２を溶接することにより、互いに混合することによって脆弱な金属間化合物が生成されるような金属の組合せであっても、必要な強度を確保して接合することができる。
【００４４】
また、異種金属層積層構造２０において、鉄Ｂの比率を徐々に大きくなるように変化させることによって、第一被接合材１１と第二被接合材１２との接合強度を増すことができる。
また、混合溶加材Ｃを構成するアルミニウムＡの粒子の粒径を、鉄Ｂの粒子の粒径よりも小さくしたことによって、アルミニウムＡをより溶融し易くすることができる。
【００４５】
なお、上記実施形態では、第一金属をアルミニウムＡとし、第二の金属材料を鉄Ｂとしたが、これに限ることはなく、例えば、異種金属間の溶接に適した二種類の金属を用いてもよい。例えば、アルミニウムとチタン（Ｔｉ）の組合せ、チタンとニッケル（Ｎｉ）の組合せ、チタンと鉄の組合せ、アルミニウムとニッケルの組合せ、銅とニッケルの組合せ等にも適用が可能である。
また、上記実施形態では異種金属層形成工程Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４を三段階としたが、これに限ることはなく、さらに段階を増やしてもよい。これにより、異種金属層同士の接合強度を高めることができる。
また、上記実施形態ではアルミニウムＡの粒子の粒径と鉄Ｂの粒子の粒径とを異ならせたが、アルミニウムＡの粒子の粒径と鉄Ｂの粒子の粒径とを同じにしてもよい。ただし、融点に大きな差が無い異種金属同士を接合する場合は、粒径に差をつけることが好ましい。異種金属同士の融点が近いほど、粒径を大きく異ならせるようにしてもよい。
【００４６】
〔第一の変形例〕
次に、第一実施形態の第一の変形例について説明する。
第一の変形例の異種金属接合方法は、複数の異材金属層形成工程Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４を、積層順序が増加するにつれて、鉄Ｂの粒子の粒径が順次小さくなるように実行する。
例えば、積層順序の第一番目の異種金属層形成工程Ｐ２では、鉄Ｂの粒子の粒径を１００μｍ程度とし、第三番目の異種金属層形成工程Ｐ４では、鉄Ｂの粒子の粒径を３０μｍ程度とする。
【００４７】
上記変形例によれば、溶接における加熱温度を変化させることなく、鉄Ｂの粒子を徐々に溶融させることができる。これにより、異種金属層積層構造２０と第二金属層１３との接合強度を増すことができる。
【００４８】
〔第二の変形例〕
次に、第一実施形態の第二の変形例について説明する。
第二の変形例の異種金属接合方法は、複数の異材金属層形成工程Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４を、積層順序が増加するにつれて、混合溶加材Ｃの加熱温度が大きくなるように実行する。
例えば、第一番目の異種金属層形成工程Ｐ２では、レーザ光３２のエネルギーを混合溶加材Ｃの温度がアルミニウムの融点よりも１０℃程度高い温度となるようなエネルギーとし、第三番目の異種金属層形成工程Ｐ４では、レーザ光３２のエネルギーを混合溶加材Ｃの温度が鉄の融点よりも１０℃程度低い温度となるようなエネルギーとする。
このような構成によれば、アルミニウムＡ中に分散される鉄Ｂの粉末を積層順序が増加するにつれて徐々に溶解させることができる。
【００４９】
上記変形例によれば、積層順序が増加するにつれて鉄Ｂの粒子を徐々に溶融させることができる。これにより、異種金属層積層構造２０と第二金属層１３との接合強度を増すことができる。
【００５０】
〔第二の実施形態〕
以下、本発明の第二の実施形態の異種金属接合方法について図面を参照して詳細に説明する。なお、本実施形態では、上述した第一の実施形態との相違点を中心に述べ、同様の部分についてはその説明を省略する。
図９に示すように、本実施形態の異種金属接合方法において、異種金属層２１，２２，２３を形成するための溶接装置３０Ｂは、アルミニウムＡをワイヤで供給する。
【００５１】
即ち、本実施形態の溶接装置３０Ｂは、レーザ光３２を照射する照射口と鉄の粒子を噴射する噴射口とを有するノズル３１Ｂと、アルミニウムＡのワイヤＷを供給するワイヤ供給装置３５と、を備えている。
上記実施形態によれば、アルミニウムＡをワイヤＷにて供給することによって、アルミニウム粉末を用いることなくアルミニウムＡの層を形成することができる。即ち、アルミニウム粉末が拡散する等の不具合を排除することができる。また、微粉に加工することが困難であるアルミニウムを加工する必要がなくなる。
ここで、ワイヤの送り速度や径を変えることで、アルミニウムの供給量を調整することができる。
【００５２】
〔タービンロータへの適用〕
本実施形態の異種金属接合方法は、タービンロータを構成するタービン翼車とロータ軸との接続に用いることができる。
図１０に示すように、タービンロータ４０は、タービン翼車４１と、ロータ軸４２と、を有し、タービン翼車４１とロータ軸４２との接合に、本発明の実施形態の異種金属接合方法を用いている。タービン翼車４１とロータ軸４２との接合面には、異種金属層積層構造２０が形成されている。
タービン翼車４１は耐熱性を必要とすることから、例えば、チタンによって形成され、ロータ軸４２は、特に耐熱性は必要とされないことから、例えば、鉄によって形成することができる。
【００５３】
このような構成によれば、例えば、タービン翼車４１を耐熱性を有する金属から形成し、ロータ軸４２を耐熱性を必要としない金属から形成して互いに接合する場合においても、必要な強度を確保して接合することができる。
【００５４】
〔船舶への適用〕
本実施形態の異種金属接合方法は、船舶の船体構造の建造時に用いられるＴ字接合継手に用いることができる。
図１１に示すように、Ｔ字接合継手４４は、船舶（図示せず）の船体構造の縦通肋骨（図示せず）の足下やビルドアップロンジ（図示せず）のフェース（図示せず）とウェブ（図示せず）といった母材４５と部材４６とをＴ字状に合わせた継手である。
母材４５と部材４６との接合に、本発明の実施形態の異種金属接合方法を用いている。母材４５と部材４６との接合面には、異種金属層積層構造２０が形成されている。
このような構成によれば、船体構造において使用される接合継手１において、異種金属の組合せであっても、必要な強度を確保して接合することができる。
【００５５】
以上、本発明の実施形態について詳細を説明したが、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲内において、種々の変更を加えることが可能である。
【符号の説明】
【００５６】
１  接合継手
１１  第一被接合材
１２  第二被接合材
１３  第二金属層
２０  異種金属層積層構造
２１  第一異種金属層
２２  第二異種金属層
２３  第三異種金属層
３０  ＬＭＤ装置
３１  ノズル
３２  レーザ光
３３  金属粒子
３４  ビード
３５  ワイヤ供給装置
４０  タービンロータ
４１  タービン翼車
４２  ロータ軸
４４  Ｔ字接合継手
４５  母材
４６  部材
Ａ  アルミニウム（第一金属）
Ｂ  鉄（第二金属）
Ｃ  混合溶加材
Ｐ１  第一被接合材形成工程
Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４  異種金属層形成工程
Ｐ５  第二金属層形成工程
Ｐ６  第二被接合材溶接工程
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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