(57)【要約】【課題】溶加材等の追加部材が不要であり、鉄系金属部材とアルミニウム系金属部材との溶接強度を担保することができる溶接接合体を提供する。【解決手段】鉄系金属部材２とアルミニウム系金属部材３とが異種材料間溶融層４を介して接合された溶接接合体１。異種材料間溶融層４は金属間化合物５を有している。異種材料間溶融層４における金属間化合物５の体積率は５０％以下である。金属間化合物５の最大長さをＬ、異種材料間溶融層４の厚みをｄとすると、不等式：２ｄ＞Ｌを満たす。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄系金属部材とアルミニウム系金属部材とが異種材料間溶融層を介して接合された溶接接合体であって、
前記異種材料間溶融層は金属間化合物を有しており、
前記異種材料間溶融層における前記金属間化合物の体積率は５０％以下であり、前記金属間化合物の最大長さをＬ、前記異種材料間溶融層の厚みをｄとすると、不等式：２ｄ＞Ｌを満たすことを特徴とする、溶接接合体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、鉄系金属部材とアルミニウム系金属部材とを溶接した溶接接合体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から金属部材の溶接技術に関し、特に、鉄系金属部材とアルミニウム系金属部材とを健全に溶接した接合体（溶接接合体、溶接継手）および該接合体の製造方法に関する発明が知られている（下記特許文献１を参照）。
【０００３】
特許文献１には、鉄系金属部材とアルミニウム系金属部材とが溶接部を介して接合された溶接接合体が記載されている（同文献、請求項１等を参照）。その溶接部は、溶加材の溶融率が１００％で、低次アルミニウム化合物相を含む。また、上記溶接部の金属成分組成は、２５質量％以上７０質量％以下の鉄と、２０質量％以上４０質量％以下のアルミニウムと、５質量％以上２５質量％以下のニッケルと、２質量％以上４０質量％以下の他の金属元素とからなる。
【０００４】
特許文献１に記載された発明によれば、Ｆｅ系金属部材とＡｌ系金属部材との溶接接合体において、溶接部における脆性金属間化合物の生成を抑制して溶接強度を確保することができる。また、溶接温度の自由度を高めて従来よりも製造歩留まりの高い（すなわち低コストの）Ｆｅ系金属／Ａｌ系金属の溶接接合体、および該接合体の製造方法を提供することができる（同文献、第００１６段落等を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１７‐０８０７９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記特許文献１に記載された発明では、鉄系金属部材とアルミニウム系金属部材とを溶接した接合体において、溶加材を必要とするという課題がある。
【０００７】
本開示は、溶加材等の追加部材が不要であり、鉄系金属部材とアルミニウム系金属部材との溶接強度を担保することができる溶接接合体を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本開示の一態様に係る溶接接合体は、鉄系金属部材とアルミニウム系金属部材とが異種材料間溶融層を介して接合された溶接接合体であって、前記異種材料間溶融層は金属間化合物を有しており、前記異種材料間溶融層における前記金属間化合物の体積率は５０％以下であり、金属間化合物の最大長さをＬ、前記異種材料間溶融層の厚みをｄとすると、不等式：２ｄ＞Ｌを満たすことを特徴とする。
【０００９】
上記態様の溶接接合体は、鉄系金属部材とアルミニウム系金属部材との間に生成される異種材料間溶融層における金属間化合物の割合および配置(不連続である)を規定することにより、溶加材等の追加部材を用いることなく接合強度を担保できる。
【発明の効果】
【００１０】
本開示によれば、溶加材等の追加部材が不要であり、鉄系金属部材とアルミニウム系金属部材との溶接強度を担保することができる溶接接合体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本開示の一実施形態に係る溶接接合体の模式的な断面図。
【図２】比較形態の溶接接合体の模式的な断面図。
【図３】実施例および比較例の溶接接合体のスポット溶接の条件を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本開示の一態様に係る溶接接合体の実施形態を説明する。
【００１３】
図１は、本開示の一実施形態に係る溶接接合体１の模式的な断面図である。本実施形態の溶接接合体１は、異種金属間化合物の冶金的接合時に、接合溶接部における金属間化合物５の形状、サイズを規定することで、強度発現を可能にすることを特徴としている。以下、本実施形態の溶接接合体１についてより詳細に説明する。
【００１４】
溶接接合体１は、たとえば、鉄系金属部材２とアルミニウム系金属部材３とが、異種材料間溶融層４を介して冶金的接合されることによって構成されている。鉄系金属部材２はたとえば鉄であり、アルミニウム系金属部材３はたとえばアルミニウムである。また、異種材料間溶融層４は、たとえば亜鉛含有層である。また、鉄系金属部材２は、たとえば、自動車材料として汎用的に使用される亜鉛めっき鋼板である。
【００１５】
溶接接合体１は、たとえば、鉄系金属部材２とアルミニウム系金属部材３との溶接時に、加圧力、電流、および時間を一定範囲に制御することで、溶融接合部すなわち異種材料間溶融層４を形成する。また、このように溶接時の加圧力、電流、および時間を一定範囲に制御することで、異種材料間溶融層４すなわち溶接部の亜鉛含有層が大きく外に排出させることを低減する。
【００１６】
異種材料間溶融層４すなわち亜鉛含有層は、たとえば、層内に析出した金属間化合物５を含んでいる。異種材料間溶融層４の厚みｄに垂直な横方向における金属間化合物５の最大長さＬは、異種材料間溶融層４の厚みｄの２倍以下（２ｄ≧Ｌ）である。また、異種材料間溶融層４における金属間化合物５の面積率は、５０％以下である。金属間化合物５は、その周囲の組織と比較して脆弱であり、その周囲の組織と比較して亀裂が進展しやすい。
【００１７】
以下、本実施形態の溶接接合体１の作用について、比較形態の溶接接合体Ｘとの対比に基づいて説明する。図２は、比較形態の溶接接合体Ｘの模式的な断面図である。比較形態の溶接接合体Ｘは、図１に示す本実施形態の溶接接合体１と同様に、鉄系金属部材２とアルミニウム系金属部材３とが、異種材料間溶融層４を介して冶金的接合されることによって構成され、異種材料間溶融層４は、金属間化合物５を含んでいる。
【００１８】
比較形態の溶接接合体Ｘは、異種材料間溶融層４の厚みｄに垂直な横方向における金属間化合物５の最大長さＬが、異種材料間溶融層４の厚みｄの２倍より大である。また、異種材料間溶融層４における金属間化合物５の面積率は、５０％より大である。このように、脆弱な金属間化合物５が不連続でないと、亀裂Ｃが横方向に進展し、破断につながってしまう。
【００１９】
これに対し、本実施形態の溶接接合体１は、鉄系金属部材２とアルミニウム系金属部材３とが異種材料間溶融層４を介して接合され、異種材料間溶融層４が金属間化合物５を有し、異種材料間溶融層４における金属間化合物５の体積率は５０％以下である。さらに、本実施形態の溶接接合体１は、金属間化合物５の最大長さをＬ、異種材料間溶融層４の厚みをｄとすると、不等式：２ｄ＞Ｌを満たす。
【００２０】
これにより、図１に示すように、脆弱な金属間化合物５を不連続にすることができ、亀裂の進展を防止し、溶接部強度を担保することができる。したがって、本実施形態によれば、溶加材等の追加部材が不要であり、鉄系金属部材２とアルミニウム系金属部材３との溶接強度を担保することができる溶接接合体１を提供することができる。
【００２１】
従来技術は、金属間化合物５の生成を避けるための一般的でない第３材料（Ｃｕ、フッ化物、Ｎｉなど）が必要であり、コスト、調達性の観点から現実的でない。また、たとえば、スポット溶接が前提である場合、厚さのある材料の接合時は入熱量を増やす必要があり、金属間化合物５の生成が懸念される。さらに、従来技術は、非溶接材および溶加材形状が溶接部の金属間化合物５の生成有無に影響を及ぼすため、汎用的でない。
【００２２】
従来技術において上記のような問題点が発生する原因は、従来技術が金属間化合物５の生成の抑制自体を主目的とするためである。これに対し、本実施形態の溶接接合体１では、金属間化合物５の生成を是とし、その形状について制御、規定することで溶接強度発現を可能にしている。
【００２３】
以上、図面を用いて本発明の実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本発明に含まれるものである。
【００２４】
［実施例］
鉄系材料とアルミ系材料に対し、図３に示すように、電流および加圧力を付与してスポット溶接を行った。次に、材料引張試験機でせん断方向に力がかかるように引張試験を実施した。結果を以下の表１および表２に示す。接合、特に溶融接合では、入熱量が大きく影響し、材料により加圧力、電流、時間はそれぞれ異なる。
【００２５】
【表１】
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【００２６】
【表２】
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【００２７】
表１および表２に示す実施例１および実施例２は、異種材料間溶融層における金属間化合物の横方向最大長さが溶融層厚みの２倍以下であった。一方、比較例１は、異種材料間溶融層における金属間化合物の横方向最大長さが溶融層厚みの２倍以上であった。
【符号の説明】
【００２８】
１  溶接接合体
２  鉄系金属部材
３  アルミニウム系金属部材
４  異種材料間溶融層
５  金属間化合物
ｄ  異種材料間溶融層の厚み
Ｌ  最大長さ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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