(57)【要約】【課題】従来に比べ、小型軽量化を実現可能な接合構造体、また、その製造方法を提供する。【解決手段】接合構造体１は、第１金属より構成される第１金属母材１１と、第２金属より構成される第２金属母材１２と、第１金属母材１１と第２金属母材１２とを繋ぐ溶接金属部１３とを有している。溶接金属部１３は、第１金属と、第２金属と、第１金属および第２金属より融点の低い第３金属と、の合金より構成されている。第１金属母材１１と第２金属母材１２とは、溶接金属部１３のみを介して繋がっている。第１金属および第２金属より融点の低い第３金属より構成される溶接材料２に対して局所的に直接入熱し、溶接材料２を溶融させつつ、第１金属および第２金属の一部を溶融させ、第３金属、第１金属および第２金属を含む溶融部５を形成し、入熱を止めて溶融部５を凝固させ、第１金属母材１１と第２金属母材１２とを繋ぐ溶接金属部１３を形成する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１金属より構成される第１金属母材（１１）と、第２金属より構成される第２金属母材（１２）と、上記第１金属母材と上記第２金属母材とを繋ぐ溶接金属部（１３）と、を有しており、
上記溶接金属部は、上記第１金属と、上記第２金属と、上記第１金属および上記第２金属より融点の低い第３金属と、の合金より構成されており、
上記第１金属母材と上記第２金属母材とは、上記溶接金属部のみを介して繋がっている、接合構造体（１）。
【請求項２】
上記溶接金属部は、上記第１金属母材および上記第２金属母材の両母材表面以上の高さに盛り上がった頭部（１３１）と、上記頭部の底面より溶接深さ方向に延びる胴部（１３２）と、を有している、請求項１に記載の接合構造体。
【請求項３】
上記溶接深さ方向に沿う断面視で、上記胴部の基端における幅をＷ１、上記胴部の基端から先端までの深さをＤとしたき、上記胴部は、Ｄ／Ｗ１≧１の関係を満たす、請求項２に記載の接合構造体。
【請求項４】
上記頭部の幅をＷ２としたき、上記頭部および上記胴部は、Ｗ１≦Ｗ２の関係を満たす、請求項３に記載の接合構造体。
【請求項５】
上記第１金属と上記第２金属とが同種の金属である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の接合構造体。
【請求項６】
上記溶接金属部は、溶接深さ方向で見て、その合金成分が均一化されている、請求項１〜５のいずれか１項に記載の接合構造体。
【請求項７】
上記第１金属母材および上記第２金属母材は、いずれも、母材表面に絶縁被膜（１４）を有しており、
各上記絶縁被膜が剥離されて露出した上記第１金属母材と上記第２金属母材とが、上記溶接金属部のみを介して繋がっている、請求項１〜６のいずれか１項に記載の接合構造体。
【請求項８】
第１金属より構成される第１金属母材（１１）と第２金属より構成される第２金属母材（１２）との間に配置された、上記第１金属および上記第２金属より融点の低い第３金属より構成される溶接材料（２）に対して局所的に直接入熱し、
上記入熱による加熱によって上記溶接材料を溶融させつつ、さらに上記第１金属および上記第２金属の一部を溶融させて、上記第３金属、上記第１金属および上記第２金属を含む溶融部（５）を形成し、
上記入熱を止めて上記溶融部を凝固させ、上記第１金属母材と上記第２金属母材とを繋ぐ溶接金属部（１３）を形成する、接合構造体の製造方法。
【請求項９】
上記溶接材料は、上記第１金属母材と上記第２金属母材との間に設けられた溝よりなる開先部（３）に配置される、請求項８に記載の接合構造体の製造方法。
【請求項１０】
上記第１金属および上記第２金属を溶融させる際に、上記第１金属母材および上記第２金属母材の表面に還元作用を作用させる、請求項８または９に記載の接合構造体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、接合構造体およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、特許文献１には、接合部を有する導体と、導体より融点の低い接合部材と、を備え、接合部の先端部は、導体と接合部材との合金で構成された合金層をなし、接合部の根本部は、接合部材のろう付けにより電気的に接合されている接合構造体が記載されている。また、同文献には、接合部材と導体とをガスアークにて溶融させて、上記接合構造体を得る点が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】ＷＯ２０１６／１０３９８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した従来技術は、合金層とろう付け層の両方を形成する技術である。この従来技術によると、互いに接合すべき金属母材の間にろう付け層を形成するためのろう付け材料を挟み込む必要が生じる。そのため、従来の接合構造体は、合金層以外にもろう付け層を有する分、小型軽量化が実現し難いという課題がある。
【０００５】
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、従来に比べ、小型軽量化を実現可能な接合構造体、また、その製造方法を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様は、第１金属より構成される第１金属母材（１１）と、第２金属より構成される第２金属母材（１２）と、上記第１金属母材と上記第２金属母材とを繋ぐ溶接金属部（１３）と、を有しており、
上記溶接金属部は、上記第１金属と、上記第２金属と、上記第１金属および上記第２金属より融点の低い第３金属と、の合金より構成されており、
上記第１金属母材と上記第２金属母材とは、上記溶接金属部のみを介して繋がっている、接合構造体（１）にある。
【０００７】
本発明の他の態様は、第１金属より構成される第１金属母材（１１）と第２金属より構成される第２金属母材（１２）との間に配置された、上記第１金属および上記第２金属より融点の低い第３金属より構成される溶接材料（２）に対して局所的に直接入熱し、
上記入熱による加熱によって上記溶接材料を溶融させつつ、さらに上記第１金属および上記第２金属の一部を溶融させて、上記第３金属、上記第１金属および上記第２金属を含む溶融部（５）を形成し、
上記入熱を止めて上記溶融部を凝固させ、上記第１金属母材と上記第２金属母材とを繋ぐ溶接金属部（１３）を形成する、接合構造体の製造方法にある。
【発明の効果】
【０００８】
上記接合構造体は、上記構成を有している。特に、第１金属母材と第２金属母材とは、溶接金属部のみを介して繋がっており、その溶接金属部は、第１金属と、第２金属と、第１金属および第２金属より融点の低い第３金属と、の合金より構成されている。上記接合構造体によれば、溶接時に、第１金属母材と第２金属母材との間にろう付け層を形成するためのろう付け材料を挟み込む必要がない。また、上記接合構造体は、従来の接合構造体のように合金層およびろう付け層の両方を合わせ持つ構造ではなく、溶接金属部のみで、第１金属母材と第２金属母材とが一体化されている。そのため、上記接合構造体によれば、ろう付け層を省略できる分、省スペース化が図られ、小型軽量化が実現可能となる。また、上記接合構造体は、ろう付け部分からの熱影響を受け難いため、強度を確保しやすい利点もある。
【０００９】
上記接合構造体の製造方法は、上記構成を有している。そのため、上記接合構造体の製造方法では、低融点の溶接材料に対して局所的に直接入熱することで、第１金属母材および第２金属母材への熱伝導が阻害され、昇温速度を加速させることができる。そして、入熱による加熱により、第１金属および第２金属の融点よりも低い第３金属の融点に達すると、溶接材料の溶融が始まる。また、上記入熱による加熱により、第１金属母材の第１金属および第２金属母材の第２金属の融点に達すると、さらに、第１金属および第２金属の溶融が始まる。その結果、第３金属、第１金属および第２金属を含む溶融部が形成される。その後、上記入熱を止めて溶融部を凝固させることで、第１金属母材と第２金属母材とを繋ぐ溶接金属部が形成される。
【００１０】
上記接合構造体の製造方法によれば、比較的少ない総入熱量かつ短時間で、上記接合構造体を製造することができる。
【００１１】
なお、特許請求の範囲及び課題を解決する手段に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであり、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施形態１の接合構造体を模式的に示した平面図である。
【図２】図１におけるＩＩ−ＩＩ線断面を模式的に示した断面図である。
【図３】各溶接深さ位置における胴部の合金元素の含有量、ビッカース硬さの測定方法を説明するための説明図である。
【図４】実施形態２の接合構造体の製造方法を説明するための説明図である。
【図５】図４（ａ）に示した開先部の変形例を説明するための説明図である。
【図６】実施形態２の接合構造体の製造方法の作用効果を模式的に説明するための説明図である。
【図７】実験例１における試料１の接合構造体の作製方法を説明するための説明図である。
【図８】実験例１における試料１の接合構造体を上方から見た写真である。
【図９】実験例１における試料１の接合構造体の縦断面を示す写真である。
【図１０】実験例２における試料２の接合構造体の縦断面を示す写真である。
【図１１】実験例２における試料２の接合構造体のビッカース硬度分布である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
（実施形態１）
実施形態１の接合構造体について、図１および図２を用いて説明する。図１および図２に例示されるように、本実施形態の接合構造体１は、第１金属母材１１と、第２金属母材１２と、溶接金属部１３と、を有している。以下、これを詳説する。
【００１４】
第１金属母材１１は、第１金属より構成される。第１金属としては、具体的には、銅、アルミニウム、鉄、これらの合金などを例示することができる。同様に、第２金属母材１２は、第２金属より構成される。第２金属としては、具体的には、銅、アルミニウム、鉄、これらの合金などを例示することができる。
【００１５】
第１金属および第２金属は、接合構造体１の強度、導通性等の観点から、融点や特性等が互いに似たもの同士となるように選択されることが好ましい。具体的には、接合構造体１において、第１金属と第２金属とは、同種の金属であるとよい。この構成によれば、小型軽量化を図りつつ、必要な強度、導通性を確保しやすい接合構造体１が得られる。なお、同種とは、第１金属、第２金属の化学組成（質量％）を見たときに、最も含有量の多い金属成分が互いに同一である場合をいう。本実施形態では、接合構造体の強度および導電性などの観点から、第１金属、第２金属としては、いずれも、銅または銅合金を用いることができる。
【００１６】
溶接金属部１３は、第１金属母材１１と第２金属母材１２とを繋ぐ部位である。なお、溶接金属部１３は、溶接中に溶融凝固した金属部分であり、熱影響部を含まない。第１金属母材１１と第２金属母材１２とは、溶接金属部１３のみを介して繋がっている。つまり、第１金属母材１１と第２金属母材１２とは、上述した従来技術のようにろう付け層を有しておらず、溶接金属部１３だけで接合されている。
【００１７】
溶接金属部１３は、第１金属と、第２金属と、第３金属と、の合金より構成されている。第１金属は、第１金属母材１１に由来する金属であり、第２金属は、第２金属母材１２に由来する金属である。第３金属は、第１金属および第２金属より融点の低い金属である。
【００１８】
第１金属、第２金属が、例えば、いずれも銅または銅合金である場合、第３金属としては、具体的には、これらよりも融点の低い銅合金などを例示することができる。この場合、第３金属としては、より具体的には、Ｐ、または、ＰおよびＡｇを含有する銅合金などを例示することができる。Ｐ、または、ＰおよびＡｇを含有する銅合金としては、質量％で、Ｐ：４．８〜５．３％、残部がＣｕおよび不可避不純物（Ｐｂ、Ｓｎ、Ｆｅ：合計で０．２％以下）からなる銅合金（ＪＩＳ  Ｚ３２６４に規定されるＢＣｕＰ−１）、質量％で、Ｐ：６．８〜７．５％、残部がＣｕおよび不可避不純物（Ｐｂ、Ｓｎ、Ｆｅ：合計で０．２％以下）からなる銅合金（ＪＩＳ  Ｚ３２６４に規定されるＢＣｕＰ−２）、質量％で、Ｐ：５．８〜６．７％、Ａｇ：４．８〜５．２％、残部がＣｕおよび不可避不純物（Ｐｂ、Ｓｎ、Ｆｅ：合計で０．２％以下）からなる銅合金（ＪＩＳ  Ｚ３２６４に規定されるＢＣｕＰ−３）、質量％で、Ｐ：６．８〜７．７％、Ａｇ：５．８〜６．２％、残部がＣｕおよび不可避不純物（Ｐｂ、Ｓｎ、Ｆｅ：合計で０．２％以下）からなる銅合金（ＪＩＳ  Ｚ３２６４に規定されるＢＣｕＰ−４）、質量％で、Ｐ：４．８〜５．３％、Ａｇ：１４．５〜１５．５％、残部がＣｕおよび不可避不純物（Ｐｂ、Ｓｎ、Ｆｅ：合計で０．２％以下）からなる銅合金（ＪＩＳ  Ｚ３２６４に規定されるＢＣｕＰ−５）、質量％で、Ｐ：６．８〜５．３％、Ａｇ：１．８〜２．２％、残部がＣｕおよび不可避不純物（Ｐｂ、Ｓｎ、Ｆｅ：合計で０．２％以下）からなる銅合金（ＪＩＳ  Ｚ３２６４に規定されるＢＣｕＰ−６）などを例示することができる。
【００１９】
第１金属、第２金属が、例えば、いずれもアルミニウムまたはアルミニウム合金である場合、第３金属としては、具体的には、これらよりも融点の低いアルミニウム合金などを例示することができる。この場合、第３金属としては、より具体的には、ＪＩＳ  Ｚ３２６３：２００２に規定される各種のアルミニウム合金ろうなどを例示することができる。
【００２０】
第１金属、第２金属が、例えば、いずれも鉄または鉄合金である場合、第３金属としては、具体的には、これらよりも融点の低い銅系合金、鉄系合金、Ｎｉ基金属などを例示することができる。
【００２１】
本実施形態の接合構造体１は、上記構成を有している。特に、第１金属母材１１と第２金属母材１２とは、溶接金属部１３のみを介して繋がっており、その溶接金属部１３は、第１金属と、第２金属と、第１金属および第２金属より融点の低い第３金属と、の合金より構成されている。本実施形態の接合構造体１によれば、溶接時に、第１金属母材１１と第２金属母材１２との間にろう付け層を形成するためのろう付け材料を挟み込む必要がない。また、本実施形態の接合構造体１は、従来の接合構造体のように合金層およびろう付け層の両方を合わせ持つ構造ではなく、溶接金属部１３のみで、第１金属母材１１と第２金属母材１２とが一体化されている。そのため、本実施形態の接合構造体１によれば、ろう付け層を省略できる分、省スペース化が図られ、小型軽量化が実現可能となる。また、本実施形態の接合構造体１は、ろう付け部分からの熱影響を受け難いため、強度を確保しやすい利点もある。
【００２２】
接合構造体１において、溶接金属部１３は、図２に例示されるように、第１金属母材１１および第２金属母材１２の両母材表面以上の高さに盛り上がった頭部１３１と、頭部１３１の底面より溶接深さ方向に延びる胴部１３２と、を有する構成とすることができる。この構成によれば、上述した従来技術のようにろう付け層を形成することなく、溶接金属部１３のみで強度を確保しつつ、第１金属母材１１と第２金属母材１２とを一体化することができる。そのため、上記構成によれば、上述した作用効果を得やすい接合構造体１が得られる。また、溶接金属部１３が両母材表面以上に盛り上がることで、アンダーカットがなく、溶接金属部１３に作用する応力集中部が少なくなるため、接合構造体１の耐久性を向上させることが可能になる。
【００２３】
図２に例示されるように、溶接金属部１３は、具体的には、第１金属母材１１の側面と第２金属母材１２の側面とが当接された状態とされることができる。また、第１金属母材１１および第２金属母材１２は、各母材表面がほぼ面一となるように配置されることができる。第１金属母材１１および第２金属母材１２の両母材表面の位置を基準面ＢＰとし、基準面ＢＰから第１金属母材１１および第２金属母材１２の外部側に、頭部１３１の高さ方向をとる。また、基準面ＢＰから第１金属母材１１および第２金属母材１２の内部側に、溶接深さ方向をとる。この場合、接合構造体１の強度向上などの観点から、溶接金属部１３の表面全てにおいて、溶接金属部１３の頭部１３１の高さＨは、０以上であることが好ましく、より好ましくは０超であるとよい。なお、図２では、頭部１３１の高さＨが最も高い位置における場合を一例として示したものである。
【００２４】
図２に例示されるように、溶接深さ方向に沿う断面視で、溶接金属部１３の胴部１３２は、溶接深さ方向に先端が先細り状となるように形成されることができる。また、胴部１３２の基端における幅をＷ１、胴部１３２の基端から先端までの深さをＤとしたき、胴部１３２は、Ｄ／Ｗ１≧１の関係を満たす構成とすることができる。この構成によれば、第１金属母材１１と第２金属母材１２との接合強度を確保しやすくなる。また、凝固、収縮時に作用する応力も低減することができ、溶接金属部１３の信頼性が向上するなどの利点もある。Ｄ／Ｗ１は、好ましくは、１超、より好ましくは、１．２以上とすることができる。
【００２５】
また、頭部１３１の幅をＷ２としたき、胴部１３２は、Ｗ１≦Ｗ２の関係を満たす構成とすることができる。この構成によれば、第１金属母材１１および第２金属母材１２の外表面に頭部１３１の底面が接するので、溶接金属部１３の頭部１３１の高さＨが０以上となる構成を得やすくなり、接合構造体１の強度向上を図りやすくなる。
【００２６】
溶接金属部１３は、溶接深さ方向で見て、その合金成分が均一化されていることが好ましい。この構成によれば、融点の異なる異種金属同士の均一な溶融凝固による溶接金属部１３が形成されていることによって、溶融させることによる欠陥（歪、割れ、熱影響等）が抑制された接合構造体１を得ることができる。
【００２７】
ここで、図３に例示されるように、溶接深さ方向で、胴部１３２の各溶接深さ位置での溶接幅方向の中央位置における胴部１３２の合金元素を測定する。この際、測定対象は、第一に、第１金属、第２金属には含まれず、第３金属にのみ含有される元素とすることができる。もし、このような元素がない場合には、溶接金属部１３を構成する合金元素のうち、第１金属、第２金属よりも含有量（質量％）が多い元素を、測定対象とすることができる。当該測定において、各溶接深さ位置での測定領域は、０．１ｍｍ×０．１ｍｍの矩形領域とする。また、測定は、基準面ＢＰ、および、基準面ＢＰから０．２ｍｍピッチで、胴部１３２の外にある第１金属母材１１、第２金属母材１２を含むまで実施する。基準面ＢＰ側から各溶接深さ位置での測定対象元素の含有量（％）を、順にＡ１（基準面ＢＰ）、Ａ２、Ａ３、・・・Ａｎとする。但し、Ａｎは、胴部１３２の外に出る一つ手前の胴部１３２内における最後の測定対象元素の含有量（質量％）とする。そして、Ａ１〜Ａｎまでの平均値をＡａｖｅとしたとき、各溶接深さ位置における胴部１３２の合金元素の含有量（質量％）は、好ましくは、０．６×Ａａｖｅ以上１．４×Ａａｖｅ以下、より好ましくは、０．７×Ａａｖｅ以上１．３×Ａａｖｅ以下、さらに好ましくは、０．８×Ａａｖｅ以上１．２×Ａａｖｅ以下とすることができる。この構成によれば、溶接金属部１３における合金成分の均一化を確実なものとすることができる。
【００２８】
また、上記胴部の合金元素の測定と同様にして、溶接深さ方向で、胴部１３２の各溶接深さ位置での溶接幅方向の中央位置における胴部１３２のビッカース硬さを測定する。当該測定において、各溶接深さ位置での測定領域は、０．１ｍｍ×０．１ｍｍの矩形領域とする。また、測定は、基準面ＢＰ、および、基準面ＢＰから０．２ｍｍピッチで、胴部１３２の外にある第１金属母材１１、第２金属母材１２を含むまで実施する。基準面ＢＰ側から各溶接深さ位置でのビッカース硬さ（Ｈｖ）を、順にＢ１（基準面ＢＰ）、Ｂ２、Ｂ３、・・・Ｂｎとする。但し、Ｂｎは、胴部１３２の外に出る一つ手前の胴部１３２内における最後のビッカース硬さとする。そして、Ｂ１〜Ｂｎまでの平均値をＢａｖｅとしたとき、各溶接深さ位置における胴部１３２のビッカース硬さ（Ｈｖ）は、好ましくは、０．６×Ｂａｖｅ以上１．４×Ｂａｖｅ以下、より好ましくは、０．７×Ｂａｖｅ以上１．３×Ｂａｖｅ以下、さらに好ましくは、０．８×Ｂａｖｅ以上１．２×Ｂａｖｅ以下とすることができる。この構成によれば、溶接金属部１３における合金成分の均一化を確実なものとすることができる。
【００２９】
接合構造体１において、第１金属母材１１および第２金属母材１２は、図１に例示されるように、いずれも、母材表面に絶縁被膜１４を有しており、各絶縁被膜１４が剥離されて露出した第１金属母材１１と第２金属母材１２とが、溶接金属部１３のみを介して繋がっている構成とすることができる。この構成によれば、合金層およびろう付け層の両方を合わせ持った従来の接合構造体に比べ、絶縁被膜１４の剥離長さを短くすることができ、接合構造体１の省スペース化、小型化に有利である。
【００３０】
接合構造体１の具体的な用途としては、例えば、発電機等における導通を必要とする接合部や、強度や気密性を必要とする構造部材の接合部などを例示することができる。より具体的には、接合構造体１は、例えば、回転電機の固定子巻線において、隣り合う導体同士の接合部を構成するために用いることができる。この場合には、接合構造体１の小型軽量化による回転電機の小型軽量化に有利である。
【００３１】
（実施形態２）
実施形態２の接合構造体の製造方法について、図４〜図６を用いて説明する。なお、実施形態２以降において用いられる符号のうち、既出の実施形態において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、既出の実施形態におけるものと同様の構成要素等を表す。また、実施形態１の接合構造体の説明は、適宜参照することができる。
【００３２】
本実施形態の接合構造体の製造方法では、図４（ａ）に例示されるように、第１金属より構成される第１金属母材１１と第２金属より構成される第２金属母材１２との間に配置された溶接材料２に対して局所的に直接入熱が行われる。
【００３３】
溶接材料２は、第１金属および第２金属より融点の低い第３金属より構成される。溶接材料２は、例えば、ワイヤ等の形状で供給されてもよいし、粉体等の形状で供給されてもよい。
【００３４】
溶接材料２は、具体的には、第１金属母材１１と第２金属母材１２との間に設けられた溝（グルーブ）よりなる開先部３に配置されることができる。この構成によれば、開先部３に溶接材料２を供給することが可能となり、溶接深さ方向で均一な溶融を実施しやすくなる。図４では、具体的には、第１金属母材１１の側面と第２金属母材１２の側面とが当接された状態にある第１金属母材１１と第２金属母材１２との間に開先部３が設けられている例が示されている。また、図４（ａ）では、開先部３として、Ｖ形開先部３１が例示されている。その他にも、開先部は、図５（ａ）に例示されるレ形開先部３２、図５（ｂ）に例示されるＪ形開先部、図５（ｃ）に例示されるＨ形開先部等であってもよい。なお、開先部３の断面形状は、ＪＩＳ  Ｚ３００１−１：２０１３に規定されるものを適宜選択することが可能である。
【００３５】
溶接材料２への入熱には、レーザー光４を用いることが好ましい。この構成によれば、プラズマ等による場合に比べ、溶接材料２を選択的に加熱しやすい。そのため、第１金属母材１１および第２金属母材１２への熱伝導が阻害されやすくなり、昇温速度を加速させやすくなる。さらに、溶接材料２が溶融するにつれて、レーザー光４の吸収効率が向上するため、さらに昇温速度を加速させやすくなる。それ故、この構成によれば、接合構造体１の製造時間の短時間化をより図りやすくなる。また、この構成によれば、溶接材料２へ局所的に直接入熱しやすくなるので、熱影響や割れ等の溶接欠陥の少ない接合構造体１を得やすくなる。なお、図５（ａ）〜図５（ｃ）では、溶接材料２への入熱にレーザー光４を利用する例が記載されている。
【００３６】
本実施形態の接合構造体の製造方法では、図４（ｂ）および図４（ｃ）に例示されるように、上記入熱による加熱によって溶接材料２を溶融させつつ、さらに第１金属および第２金属の一部を溶融させることで、第３金属、第１金属および第２金属を含む溶融部５が形成される。
【００３７】
ここで、第１金属および第２金属を溶融させる際に、第１金属母材１１および第２金属母材１２の表面に還元作用を作用させることが好ましい。この構成によれば、第１金属母材１１および第２金属母材１２の表面（本実施形態では、具体的には、開先部３における第１金属母材１１および第２金属母材１２の表面）に形成されうる酸化層を除去しながら、第１金属および第２金属を溶融させることが可能となる。そのため、この構成によれば、熱影響や割れ等の溶接欠陥の少ない接合構造体１を得やすくなる。
【００３８】
還元作用を作用させる方法としては、具体的には、例えば、溶接材料２を、第１金属表面および第２金属表面を還元させる元素を含む第３金属より構成する方法、第１金属表面および第２金属表面を還元させることができるフラックスを外部から供給する方法などが挙げられる。前者の方法によれば、後者の方法に比べ、簡易な設備構成で接合構造体を製造することができる利点がある。なお、第１金属、第２金属がいずれも銅または銅合金、第３金属がＰまたはＰおよびＡｇを含有する銅合金である場合には、ＰによってＣｕを還元させることができる。
【００３９】
本実施形態の接合構造体の製造方法では、図４（ｄ）に例示されるように、上記入熱を止めて溶融部５を凝固させることで、第１金属母材１１と第２金属母材１２とを繋ぐ溶接金属部１３が形成される。溶融部５の凝固は、自然冷却、強制冷却のいずれによってもよい。
【００４０】
次に、図６を用いて、本実施形態の接合構造体の製造方法の作用効果を説明する。
【００４１】
図６（ａ）において、符合ＣＬの線は、第３金属より構成される溶接材料を使わずに第１金属母材および第２金属母材へ直接入熱して溶接する製法についての、時間と接合部温度との関係を模式的に示したものである。これに対し、符合Ｌの線は、本実施形態の接合構造体の製造方法についての、時間と接合部温度との関係を模式的に示したものである。なお、ここでは、説明を簡略化するため、第１金属と第２金属とが同一材料より構成されており、第１金属および第２金属の融点が同一のＴｍであるとする。また、本実施形態では、熱源には、レーザー光４を用いるものとする。
【００４２】
図６（ａ）に示されるように、本実施形態の接合構造体の製造方法では、低融点の溶接材料２に対して局所的に直接入熱することで、第１金属母材１１および第２金属母材１２への熱伝導が阻害され、昇温速度を加速させることができる（符合Ｌ１）。そして、入熱による加熱により、第１金属および第２金属の融点よりも低い第３金属の融点Ｔｍ３に達すると、溶接材料２の溶融が始まる。溶接材料２が溶融するにつれて、レーザー光４の吸収効率が向上し、さらに昇温速度を加速させることができる（符合Ｌ２）。入熱による加熱により、第１金属母材１１の第１金属および第２金属母材１２の第２金属の融点Ｔｍに達すると、さらに、第１金属および第２金属の溶融が始まる。なお、その結果、第３金属、第１金属および第２金属を含む溶融部５が形成される。その後、上記入熱を止め（符合Ｌ３）、溶融部５を凝固させることで、第１金属母材１１と第２金属母材１２とを繋ぐ溶接金属部１３が形成される（符合Ｌ４）。
【００４３】
本実施形態の接合構造体の製造方法によれば、図６（ｂ）に示されるように、第３金属より構成される溶接材料２を使わずに第１金属母材１１および第２金属母材１２へ直接入熱して溶接する製法に比べ、比較的少ない総入熱量（総熱量Ｅ１＜総入熱量Ｅ２）かつ短時間で、接合構造体１を製造することができる。
【００４４】
（実験例）
＜実験例１＞
絶縁被膜１４で覆われた平角形の導体線１０を２本準備した。導体線１０を構成する母材は、無酸素銅（Ｃ１０２０）である。次いで、２本の導体線１０の端末部分の絶縁被膜１４をそれぞれ剥離した。次いで、図７（ａ）に示されるように各導体線１０の側面同士を当接させたときに、図７（ｂ）に示されるＶ形開先部３１が構成されるように、各導体線１０を溝加工した。なお、Ｖ形開先部３１の幅ｗは、０．８ｍｍ、Ｖ形開先部３１の深さｄは、０．８ｍｍとした。次いで、図７（ａ）および図７（ｂ）に示されるように、２本の導体線１０間に設けられたＶ形開先部３１に、溶接材料２を配置した。溶接材料２は、直径１．２ｍｍ×長さ２．５ｍｍの略円柱状に形成されたＢＣｕＰ−２材を用いた。次いで、図７（ａ）および図７（ｂ）に示されるように、溶接材料２に対してレーザー光４を照射し、入熱した。この際、レーザー光４の走査軌跡４０は、図７（ａ）に示す矢印の通りとした。レーザー光４の走査軌跡４０は、図７（ａ）に限定されるものではなく、直線、円弧、矩形等の走査軌跡に変更することも可能である。また、レーザー光４の照射条件は、周波数：１００Ｈｚ、ワブリング径：０．５ｍｍ、照射長さｓ：３ｍｍ、走査送り速度：４０ｍｍ／ｓ、レーザー出力Ｐ：２ｋＷ（ピーク）とした。なお、レーザー出力Ｐは、具体的には、図７（ｃ）に示す通りとした。そして、上記入熱による加熱によって溶接材料２を溶融させつつ、さらに両導体線１０の母材の一部を溶融させて溶融部５を形成した後、入熱を止めて溶融部５を凝固させた。これにより、無酸素銅とＢＣｕＰ−２との合金よりなる溶接金属部１３のみを介して両導体線１０の母材間が一体的に繋がった試料１の接合構造体１を得た。
【００４５】
図８および図９に示されるように、試料１の接合構造体１において、溶接金属部１３は、導体線１０を構成する母材表面以上の高さに盛り上がった頭部１３１と、頭部１３１の底面より溶接深さ方向に延びる胴部１３２と、を有していることが分かる。また、図９に示されるように、溶接深さ方向に沿う断面視で、胴部１３２の基端における幅をＷ１、胴部１３２の基端から先端までの深さをＤとしたき、胴部１３２は、Ｄ／Ｗ１≧１の関係を満たしていることが分かる。また、頭部１３１の幅をＷ２としたき、頭部１３１および胴部１３２は、Ｗ１≦Ｗ２の関係を満たしていることも分かる。
【００４６】
＜実験例２＞
実験例１の試料１の接合構造体の作製方法において、レーザー出力Ｐ：１．８ｋＷ（ピーク）とした点以外は、試料１の接合構造体の作製方法と同様にして、試料２の接合構造体を作製した。
【００４７】
図１０に示される試料２の接合構造体１の溶接金属部１３について、隣り合う各導体線１０の面一な母材表面を基準面ＢＰ（溶接深さ０）とし、溶接金属部１３の胴部１３２の溶接深さ方向のビッカース硬度を測定した。その結果を、図１１に示す。図１１によれば、各溶接深さ位置における胴部のビッカース硬さ（Ｈｖ）が、０．８×Ｂａｖｅ以上１．２×Ｂａｖｅ以下を満たしているため、合金成分が均一化されていると判断することができる。
【００４８】
本発明は、上記各実施形態、各実験例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。また、各実施形態、各実験例に示される各構成は、それぞれ任意に組み合わせることができる。
【符号の説明】
【００４９】
１  接合構造体
１１  第１金属母材
１２  第２金属母材
１３  溶接金属部
２  溶接材料
３  開先部
５  溶融部
【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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