(57)【要約】  【課題】    アルミ製品と鋼材製品とを接合する場合に、既存・既設の接合工程及び設備を変更することなくそのまま利用してアルミ製品と鋼材製品とを接合組み立てることができ、既存・既設の接合条件管理レベルでもって接合加工することが可能なアルミ製品と鋼材製品との接合用継ぎ手及びそれを用いた接合方法を提供すること。  【解決手段】  対アルミとの密着性に優れる表面処理が施されたアルミ側鋼板Ｃ1と、対鋼材との溶接性に優れる表面処理が施された鋼材側鋼板Ｃ2とを溶接により一体化された接合用継ぎ手Ｃ、或いは１枚の鋼板の一部に対アルミとの密着性に優れる表面処理と対鋼材との溶接性に優れる表面処理が施された接合用継ぎ手Ｄ、これらの接合用継ぎ手を用いて、前記アルミ側鋼板Ｃ1又はアルミ側接合部Ｄ1にアルミ製品Ａを一体化せしめ、然る後に前記鋼材側鋼板Ｃ2又は鋼材側接合部Ｄ2を鋼材製品Ｂにスポット溶接又はアーク溶接により一体化することによりアルミ製品Ａと鋼材製品Ｂとを接合するようにした。  【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミ製品と鋼材製品とを接合するための継ぎ手であって、
対アルミとの密着性に優れる表面処理が施されアルミ製品と一体化されるアルミ側鋼板と、対鋼材との溶接性に優れる表面処理が施され鋼材製品と一体化される鋼材側鋼板とを溶接により一体化して構成されている事を特徴とする接合用継ぎ手。
【請求項２】
アルミ製品と鋼材製品とを接合するための継ぎ手であって、
１枚の鋼板の一部に、対アルミとの密着性に優れる表面処理が施されアルミ製品と一体化されるアルミ側接合部と、対鋼材との溶接性に優れる表面処理が施され鋼材製品と一体化される鋼材側接合部とが形成されている事を特徴とする接合用継ぎ手。
【請求項３】
前記アルミ側鋼板又はアルミ側接合部の表面に溶融亜鉛被覆処理を施すことにより対アルミとの密着性に優れた表面特性が付与された請求項１又は２に記載の接合用継ぎ手。
【請求項４】
前記鋼材側鋼板又は鋼材側接合部の表面に合金化亜鉛めっき処理を施すか又は素地面とすることにより鋼材との溶接性に優れた表面特性が付与された請求項１又は２に記載の接合用継ぎ手。
【請求項５】
対アルミとの密着性に優れる表面処理が施されたアルミ側鋼板と、対鋼材との溶接性に優れる表面処理が施された鋼材側鋼板とを溶接により一体化してなる接合用継ぎ手を用い、前記アルミ側鋼板にアルミ製品を一体化せしめ、前記鋼材側鋼板に鋼材製品をスポット溶接又はアーク溶接により一体化することにより前記アルミ製品と鋼材製品とを接合する事を特徴としたアルミ製品と鋼材製品との接合方法。
【請求項６】
１枚の鋼板の一部に、対アルミとの密着性に優れる表面処理が施されたアルミ側接合部と、対鋼材との溶接性に優れる表面処理が施された鋼材側接合部とが形成された接合用継ぎ手を用い、前記アルミ側接合部にアルミ製品を一体化せしめ、前記鋼材側接合部を鋼材製品にスポット溶接又はアーク溶接により一体化することにより前記アルミ製品と鋼材製品とを接合する事を特徴とするアルミ製品と鋼材製品との接合方法。
【請求項７】
前記アルミ側鋼板又はアルミ側接合部にアルミ製品を一体化せしめる手段が、鋳ぐるみ又はロウ付け又はＭＩＧブレージング接合である請求項５又は６に記載のアルミ製品と鋼材製品との接合方法。
【請求項８】
前記アルミ側鋼板又はアルミ側接合部にアルミ製品を鋳ぐるみにより一体化する際に、鋳ぐるみ時における周辺の雰囲気温度に応じて当該アルミ側鋼板又はアルミ側接合部を予熱するかしないかを判定し、前記判定結果に基づいて当該アルミ側鋼板又はアルミ側接合部を予熱するようにしたことを特徴とする請求項５又は６に記載のアルミ製品と鋼材製品との接合方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば自動車の車体等を組み立てる工程において、アルミニウム又はその合金（以下、アルミと略称する。）で形成された構成部材を鋼材で形成された自動車用フレームに接合する場合のように、アルミ製品(部品、部分品を含む。以下同じ。)と、鋼板等の鋼材で形成された製品(部品、部品分を含む。以下同じ。)とを接合するための接合用継ぎ手及びそれを用いた接合方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
アルミ製品と鋼材製品とを接合する場合に、両者を直接溶接すると両者の間に脆い金属間化合物が生成されるために接合強度のばらつきが大きくなり、そのため接合の信頼性が低いものとなってしまう。
【０００３】
そこで、アルミ製品と鋼材製品との間に、アルミ単独又はアルミと鉄系金属をクラッドした中間材料をインサート材として介在させて抵抗溶接する接合方法が提案された（例えば、特許文献１および特許文献２参照。）。
しかし、アルミ製品と鋼材製品との間にインサート材を介在させて接合する工法では、既存・既設の設備を用いることが非常に難しく、例えば自動車の車体等を組み立てる工程において自動化することが困難となる。自動車の車体等を組み立てる工程以外にも、既存・既設の接合条件から大幅な変更または調整を余儀なくされるので、接合条件の管理幅が非常に狭いものになることが多くなり、安定した製造(接合加工)が困難になる。
【０００４】
【特許文献１】特開平７−１３２３８０号公報
【特許文献２】特開２００４−９００９３公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、アルミ製品と鋼材製品とを接合する場合に、既存・既設の接合工程及び設備を変更することなくそのまま利用してアルミ製品と鋼材製品とを接合組み立てることができ、従って、既存・既設の接合条件管理レベルでもって製造(接合加工)することが可能なアルミ製品と鋼材製品との接合用継ぎ手及びそれを用いた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】
【０００６】
上記の目的を達成する本発明の接合用継ぎ手は、アルミ製品と鋼材製品とを接合するための継ぎ手であって、対アルミとの密着性に優れる表面処理が施されアルミ製品と一体化されるアルミ側鋼板と、対鋼材との溶接性に優れる表面処理が施され鋼材製品と一体化される鋼材側鋼板とを溶接により一体化して構成されている事を特徴としたものである（請求項１）。
この際、前記アルミ側鋼板と鋼材側鋼板とは、鋼板同士を溶接する場合に一般的に適用されている例えばシーム溶接により溶接される。
【０００７】
また、本発明に係る別の接合用継ぎ手は、１枚の鋼板の一部に、対アルミとの密着性に優れる表面処理が施されアルミ製品と一体化されるアルミ側接合部と、対鋼材との溶接性に優れる表面処理が施され鋼材製品と一体化される鋼材側接合部とが形成されている事を特徴としたものである（請求項２）。
【０００８】
前記対アルミとの密着性に優れる表面特性は、前記アルミ側鋼板又はアルミ側接合部の表面を溶融亜鉛被覆処理することにより付与され（請求項３）、また、対鋼材との溶接性に優れる表面特性は、前記鋼材側鋼板又は鋼材側接合部の表面に合金化亜鉛めっき処理を施すか又は素地面とすることにより付与される（請求項４）。
【０００９】
そして、本発明のアルミ製品と鋼材製品との接合方法は、対アルミとの密着性に優れる表面処理が施されたアルミ側鋼板と、対鋼材との溶接性に優れる表面処理が施された鋼材側鋼板とを溶接により一体化してなる接合用継ぎ手を用い、前記アルミ側鋼板にアルミ製品を一体化せしめ、然る後に前記鋼材側鋼板に鋼材製品をスポット溶接又はアーク溶接により一体化することにより前記アルミ製品と鋼材製品とを接合する事を特徴としたものである（請求項５）。
【００１０】
更に、本発明に係る別のアルミ製品と鋼材製品との接合方法は、１枚の鋼板の一部に、対アルミとの密着性に優れる表面処理が施されたアルミ側接合部と、対鋼材との溶接性に優れる表面処理が施された鋼材側接合部とが形成された接合用継ぎ手を用い、前記アルミ側接合部にアルミ製品を一体化せしめ、然る後に前記鋼材側接合部を鋼材製品にスポット溶接又はアーク溶接により一体化することにより前記アルミ製品と鋼材製品とを接合する事を特徴としたものである（請求項６）。
【００１１】
前記アルミ側鋼板又はアルミ側接合部にアルミ製品を一体化せしめる手段としては、鋳ぐるみ又はロウ付け又はＭＩＧブレージング接合などを挙げることが出来（請求項７）、アルミ側鋼板又はアルミ側接合部にアルミ製品を鋳ぐるみ一体化する場合、ダイカスト鋳造法或いは低速高圧鋳造法等により鋳ぐるみ一体化することが好ましい。
【００１２】
また、前記アルミ側鋼板又はアルミ側接合部にアルミ製品を鋳ぐるみにより一体化する場合、鋳ぐるみ時における周辺の雰囲気温度に応じて当該アルミ側鋼板又はアルミ側接合部を予熱するかしないかを判定し、その判定結果に基づいて当該アルミ側鋼板又はアルミ側接合部を予熱することが好ましい（請求項８）。
すなわち、アルミ側鋼板又はアルミ側接合部をアルミ製品で鋳ぐるむ場合に、アルミ側鋼板又はアルミ側接合部を少し暖めておいた方がアルミ製品との密着性が良くなることは知られていたが、特に夏季時の周辺の雰囲気温度が高い時には予熱せずとも期待通りの密着性が得られることを確認し、アルミ製品の鋳ぐるみ時にアルミ側鋼板又はアルミ側接合部を予熱するか否かの温度閾値が外気温に近いことを見出したものである。
【００１３】
また、接合用継ぎ手を鋼材製品に溶接する場合、スポット溶接（抵抗スポット）又はアーク溶接（ミグ溶接、ティグ溶接、アークスポット）以外にも、レーザー溶接、プラズマ溶接、摩擦攪拌接合等が可能であるが、その中で一般的に溶接工程で採用されているスポット溶接又はアーク溶接による方法が最も好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の請求項１に記載のアルミ製品と鋼材製品との接合用継ぎ手によれば、対アルミとの密着性に優れる表面処理が施されアルミ製品と一体化されるアルミ側鋼板と、対鋼材との溶接性に優れる表面処理が施され鋼材製品と一体化される鋼材側鋼板とを溶接により一体化して構成されているので、アルミ製品と鋼材製品との接合用継ぎ手としてアルミ製品に対する密着強度と鋼材製品に対する溶接性とを容易に両立させることが出来る。
よって、アルミ製品と鋼材製品との接合において高い信頼性を得ることが出来る。
【００１５】
しかも、この接合用継ぎ手は、対アルミとの密着性に優れた表面特性を備えたアルミ側鋼板と、対鋼材との溶接性に優れた表面特性を備えた鋼材側鋼板とをそれぞれ別々に形成して溶接により一体化するだけで得られるので、安価に提供することが出来る。
【００１６】
また、本発明の請求項２に記載のアルミ製品と鋼材製品との接合用継ぎ手によれば、１枚の鋼板の一部に、対アルミとの密着性に優れる表面処理が施されアルミ製品と一体化されるアルミ側接合部と、対鋼材との溶接性に優れる表面処理が施され鋼材製品と一体化される鋼材側接合部とが形成されているので、請求項１に記載の接合用継ぎ手と同様に、アルミ製品と鋼材製品との接合用継ぎ手としてアルミ製品に対する密着強度と鋼材製品に対する溶接性とを容易に両立させることが可能となる。
しかも、１枚の鋼板の一部に、対アルミとの密着性に優れる表面処理と、対鋼材との溶接性に優れる表面処理を施すだけであるので、より安価に提供することが出来る。
【００１７】
また、請求項３に記載のアルミ製品と鋼材製品との接合用継ぎ手のように、アルミ側鋼板又はアルミ側接合部の表面を溶融亜鉛メッキなどの工法を用いて予め亜鉛合金で被覆することにより、アルミ製品を鋳造するとき、すなわち接合用継ぎ手(のアルミ側鋼板又はアルミ側接合部)がアルミ製品(アルミ鋳物)で鋳ぐるまれる際に、亜鉛被膜とアルミ鋳物が冶金結合することを期待できることから、鋳造金属材であるアルミ製品との接合強度を大幅に向上させることが出来ると共に、亜鉛がアルミより腐食電位が高いことから、鋼板とアルミ製品(アルミ鋳物)との電位差に基づく腐食を防止して耐食性を大幅に向上させることが可能となる。
その結果、自動車の車体やフレーム(鋼材製品)にアルミ製品を接合する場合のように、耐食性要件の非常に厳しい自動車製造等における接合部材にも適用することが可能となる。
【００１８】
そして、本発明の請求項５に記載のアルミ製品と鋼材製品との接合方法によれば、請求項１に記載の接合用継ぎ手を用いて、アルミ側鋼板にアルミ製品を一体化せしめ、然る後に鋼材製品を鋼材側鋼板にスポット溶接又はアーク溶接により一体化することにより前記アルミ製品と鋼材製品とを接合するようにしたので、アルミ製品をアルミ側鋼板に例えば鋳ぐるみにより予め一体化しておけば、既存・既設の接合工程及び設備を変更することなくそのまま利用して、アルミ製品と鋼材製品とを接合組み立てることが可能となる。従って、既存・既設の接合工程及び設備を使用して、既存の接合条件管理レベルでもって製造(接合加工)することができる。
【００１９】
このことは、例えば鋼材製品として鋼材で形成された自動車の車体やフレームに、アルミ製品としてアルミ鋳物で形成された構成部材を接合する工程設備など、ロボット等による自動化が進んでいて組立て工程の設備投資額が大きな工程設備で特に効果的であり、また、アルミ製品を用いた自動車の軽量化を図る上で最大の課題である新規ラインの設置等の投資をする必要がなくなる点においても効果的であり、更に、自動車軽量化設計の自由度も大幅に向上することを意味する。
【００２０】
また、本発明の請求項６に記載のアルミ製品と鋼材製品との接合方法によれば、請求項１に記載の接合用継ぎ手を用いて、対アルミとの密着性に優れる表面処理を施したアルミ側接合部にアルミ製品を一体化せしめ、然る後に対鋼材との溶接性に優れる表面処理を施した鋼材側接合部に鋼材製品をスポット溶接又はアーク溶接により一体化することにより前記アルミ製品と鋼材製品とを接合するようにしたので、請求項５に記載のアルミ製品と鋼材製品との接合方法と同様の作用効果を奏することが出来る。
【００２１】
更に、本発明の請求項８に記載のアルミ製品と鋼材製品との接合方法によれば、アルミ側鋼板又はアルミ側接合部にアルミ製品を鋳ぐるみにより一体化する場合に、鋳ぐるみ時における周辺の雰囲気温度に応じて当該アルミ側鋼板又はアルミ側接合部を予熱するかしないかを判定し、判定結果に基づいて当該アルミ側鋼板又はアルミ側接合部を予熱するようにしたので、予熱を必要としないと判定された場合には熱処理（予熱）をしなくとも済むので、その分コストダウンを図ることが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の具体的な好適実施例を、図面を参照しながら詳細に説明するが、本発明は図示した実施例のものに限定されるものではない。
図中の符号Ａはアルミ製品を示し、符号Ｂは鋼材製品を示し、符号Ｃ及びＤはそれぞれアルミ製品Ａと鋼材製品Ｂとを接合するための第１発明及び第２発明に係る接合用継ぎ手を示す。
【００２３】
始めに、図１を参照しながら第１発明に係る接合用継ぎ手Ｃについて説明する。
この第１発明に係る接合用継ぎ手Ｃは、対アルミとの密着性に優れる表面処理が施されてアルミ製品Ａと一体化されるアルミ側鋼板Ｃ1と、対鋼材との溶接性に優れる表面処理が施されて鋼材製品Ｂと一体化される鋼材側鋼板Ｃ2とを溶接により一体化して構成される。図中の符号Ｅは溶接部分を示す。
【００２４】
接合用継ぎ手Ｃを構成するアルミ側鋼板Ｃ1並びに鋼材側鋼板Ｃ2は、どちらも市販されている通常の鋼板材料を用いて、互いに接合されるアルミ製品Ａ及び鋼材製品Ｂに応じて適宜な肉厚及び大きさ形状に形成され、アルミ側鋼板Ｃ1と鋼材側鋼板Ｃ2とは、鋼板同士を溶接する場合に一般的に適用されている例えばシーム溶接により溶接Ｅされる。
【００２５】
また、アルミ側鋼板Ｃ1の表面には、対アルミとの密着性に優れる表面処理が施される。すなわち、アルミ側鋼板Ｃ1の表面にアルミ及び鋼材との相性が良い溶融亜鉛被覆処理を施すことにより、当該アルミ側鋼板Ｃ1に対アルミ(アルミ製品Ａ)との密着性に優れる表面特性が付与される。そうすれば、アルミ側鋼板Ｃ1がアルミ製品Ａに鋳ぐるまれる時に、亜鉛合金皮膜がアルミ製品Ａによって一部が溶解し、アルミ製品Ａと亜鉛材が金属結合し、結果としてアルミ側鋼板Ｃ1と鋳造アルミ製品Ａとが強固に接合される。
【００２６】
また、鋼材側鋼板Ｃ2の表面には、対鋼材(鋼材製品Ｂ)との溶接性に優れる表面処理が施される。すなわち、鋼材側鋼板Ｃ2の表面を合金化亜鉛めっき処理するか又は素地面とすることにより、当該鋼材側鋼板Ｃ2に対鋼材(鋼材製品Ｂ)との溶接性に優れる表面特性が付与される。
【００２７】
而して、この第１発明に係る接合用継ぎ手Ｃを用いてアルミ製品Ａと鋼材製品Ｂとを接合する場合には、事前に、対アルミとの密着性に優れる表面処理が施されたアルミ側鋼板Ｃ1と、対鋼材との溶接性に優れる表面処理が施された鋼材側鋼板Ｃ2とを、シーム溶接等により溶接Ｅして一体化しておき、次にアルミ側鋼板Ｃ1にアルミ製品Ａを一体化せしめる。
【００２８】
この際、アルミ側鋼板Ｃ1にアルミ製品Ａを一体化せしめる手段としては、鋳ぐるみ又はロウ付け又はＭＩＧブレージング接合などが考えられるが、中でも鋳ぐるみによりアルミ側鋼板Ｃ1をアルミ製品Ａに一体化することが好ましく、その場合、ダイカスト鋳造法或いは低速高圧鋳造法により鋳ぐるみ一体化することが好ましい。
すなわち、アルミ製品Ａを、ダイカスト鋳造法或いは低速高圧鋳造法（その具体的方法については、例えば特公平６−８８１９号公報、特許第３２０４５６８号公報、特許第３４８０８７５号公報等を参照。）などにより所定の製品形状に鋳造する際に、接合用継ぎ手Ｃのアルミ側鋼板Ｃ1を鋳造型(金型)にセット（インサート）することにより、接合用継ぎ手Ｃのアルミ側鋼板Ｃ1がアルミ製品Ａで鋳ぐるみ一体化される。
その際、鋳ぐるみ時における周辺の雰囲気温度に応じてアルミ側鋼板又はアルミ側接合部を予熱するかしないかを判定し、その判定結果に基づいて当該アルミ側鋼板又はアルミ側接合部を予熱することが好ましい。そうすれば、夏季時の周辺の雰囲気温度が高い時には予熱せずとも済む。
【００２９】
然る後に、一方(アルミ側鋼板Ｃ1)にアルミ製品Ａが一体化された接合用継ぎ手Ｃの他方(鋼材側鋼板Ｃ2)を、鋼材製品Ｂにスポット溶接又はアーク溶接により溶接Ｆして一体化する。これにより、アルミ製品Ａと鋼材製品Ｂとが、接合用継ぎ手Ｃを介して一体的に接合される。
【００３０】
なお、接合用継ぎ手Ｃの鋼材側鋼板Ｃ2を鋼材製品Ｂに接合する場合、ロウ付け、半田付け、スポット溶接（抵抗スポット溶接）、アーク溶接（ミグ溶接、ティグ溶接、アークスポット）、レーザー溶接、プラズマ溶接、電子ビーム溶接、摩擦撹拌接合、リベット/ネジによる接合、カシメによる接合、摩擦嵌合による接合など、既存の溶接工程で通常に用いられている接合法を適用することが出来るが、その中でも、スポット溶接（抵抗スポット溶接）、アーク溶接（ミグ溶接、ティグ溶接、アークスポット）が好ましい。
【００３１】
次に、図２を参照しながら第２発明に係る接合用継ぎ手Ｄについて説明するが、図１と同様の構成部材には同じ符号を付して、重複する説明は省略する。
この第２発明に係る接合用継ぎ手Ｄは、１枚の鋼板の一部に、対アルミとの密着性に優れる表面処理が施されアルミ製品Ａと一体化されるアルミ側接合部Ｄ1と、対鋼材との溶接性に優れる表面処理が施され鋼材製品と一体化される鋼材側接合部Ｄ2とが形成されて構成されている。
【００３２】
アルミ製品Ａと一体化されるアルミ側接合部Ｄ1の表面には、前記した接合用継ぎ手Ｃのアルミ側鋼板Ｃ1と同様に、対アルミとの密着性に優れる表面処理が施され、鋼材製品Ｂと一体化される鋼材側接合部Ｄ2の表面には、接合用継ぎ手Ｃの鋼材側鋼板Ｃ2と同様に、対鋼材との溶接性に優れる表面処理が施されている。
【００３３】
而して、この第２発明に係る接合用継ぎ手Ｄを用いてアルミ製品Ａと鋼材製品Ｂとを接合する場合には、先ずアルミ側接合部Ｄ1にアルミ製品Ａを鋳ぐるみ等の手段で一体化せしめておき、然る後に、一方(アルミ側接合部Ｄ1)にアルミ製品Ａが一体化された接合用継ぎ手Ｄの他方(鋼材側接合部Ｄ2)を、鋼材製品Ｂにスポット溶接又はアーク溶接により溶接Ｆして一体化する。これにより、アルミ製品Ａと鋼材製品Ｂとが、接合用継ぎ手Ｄを介して一体的に接合される。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の第１発明に係る実施の一例を説明する模式図。
【図２】本発明の第２発明に係る実施に一例を説明する模式図。
【符号の説明】
【００３５】
Ａ：アルミ製品
Ｂ：鋼材製品
Ｃ：接合用継ぎ手
Ｃ1：アルミ側鋼板
Ｃ2：鋼材側鋼板
Ｄ：接合用継ぎ手
Ｄ1：アルミ側接合部
Ｄ2：鋼材側接合部
Ｅ：溶接部分
Ｆ：スポット溶接部分
【図１】
2008036704.tif 000003
【図２】
2008036704.tif 000004