(57)【要約】【課題】抵抗溶接によって異種金属材料を接合するに際して、特に低融点側金属材料への電極の過度な押し込みを抑えることができ、もって接合部の板厚減少による継手強度の低下を防止することができる異種金属の接合方法と、このような接合方法に好適に用いることができる接合装置を提供する。【解決手段】互いに異なる金属材料１，２を重ね合わせた被接合材を抵抗溶接するに際して、電極Ｅ１と被接合材１の間の相対変位を機械的に制御する板厚減少抑制手段として、電極Ｅ１の近傍部に、例えば棒状の治具４を配設することによって、低融点側材料１に対する電極Ｅ１の過剰な押し込みを抑制しながら接合する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに異なる金属材料を重ね合わせた被接合材を抵抗溶接するに際し、板厚減少抑制手段によって少なくとも低融点側材料に対する電極の押し込み量を抑制しながら溶接することを特徴とする異種金属接合方法。
【請求項２】
上記板厚減少抑制手段が電極と被接合材間の相対変位を機械的に制御するものであることを特徴とする請求項１に記載の異種金属接合方法。
【請求項３】
上記電極と被接合材間の距離を所定以上に保持する治具を当該電極の近傍部に配設することを特徴とする請求項２に記載の異種金属接合方法。
【請求項４】
上記電極の外周部に、被接合材の表面に当接する段差部を設けることを特徴とする請求項２に記載の異種金属接合方法。
【請求項５】
上記電極の段差部に絶縁材を配置することを特徴とする請求項４に記載の異種金属接合方法。
【請求項６】
上記板厚減少抑制手段が電極と被接合材間の相対変位を電気的に制御するものであることを特徴とする請求項１に記載の異種金属接合方法。
【請求項７】
上記板厚減少抑制手段が、上記被接合材に対して電極を進退させる駆動機構と、電極と被接合材間の距離を検知する距離センサーと、該距離センサーからの信号に基づいて駆動機構を制御するコントローラを備えたものであることを特徴とする請求項６に記載の異種金属接合方法。
【請求項８】
上記板厚減少抑制手段が電極の外周部を構成する絶縁体であることを特徴とする請求項１に記載の異種金属接合方法。
【請求項９】
上記金属材料の間にシール材を介在させて接合することを特徴とする請求項１〜８のいずれか１つの項に記載の異種金属接合方法。
【請求項１０】
上記金属材料の間にこれら金属材料とは異なる金属から成る第３の材料を介在させ、当該第３の材料と上記金属材料の少なくとも一方との間に共晶溶融を生じさせて接合することを特徴とする請求項１〜９のいずれか１つの項に記載の異種金属接合方法。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか１つの項に記載の方法により接合されていることを特徴とする異種金属の接合構造。
【請求項１２】
請求項１〜１０のいずれか１つの項に記載の方法に用いる接合装置であって、電極と被接合材間の相対変位を機械的若しくは電気的に制御する板厚減少抑制手段、又は外周部が絶縁体で構成された電極を備えていることを特徴とする異種金属の接合装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば鋼材とアルミニウム合金材など、異種金属材料の抵抗溶接による接合技術に係わり、特に、被接合材を構成する２種の金属材料のうち、相対的に軟質である低融点側金属材料への電極の過剰な押し込みを抑制し、接合部位の板厚減少に起因する接合強度不足を防止することができる異種金属の接合方法と、これによって得られる接合構造、さらにはこのような接合方法に好適に用いることができる異種金属の接合装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
異種金属を接合する場合、同種材同士の溶接の場合と同様に両方の被接合材を溶融させてしまうと、脆弱な金属間化合物が生成し、十分な継手強度が得られないことがある。
例えば、アルミニウム合金と鋼材とを溶接する場合、高硬度で脆弱なＦｅ２Ａｌ５やＦｅＡｌ３などの金属間化合物が生成するため、継手強度を確保するためには、これら金属間化合物の制御が必要となる。
【０００３】
しかし、アルミニウム合金表面には、緻密で強固な酸化皮膜が形成されており、これを除去するためには接合時に大きな熱量を投与することが必要となるために、厚い金属間化合物層が成長し、接合部の強度が低くなってしまうという問題があった。
【０００４】
そこで、従来では、このような異種金属材料を組み合わせて使用する場合には、ボルトやリベットなどによる機械的締結によってこれら材料を接合するようにしていたが、この場合には重量やコストが増加する点に問題があった。
【０００５】
また、このような異種金属の接合には、摩擦圧接が一部の部品においては実用化されているが、こうした摩擦圧接方法は対称性のよい回転体同士の接合など、その用途が限られているのが実情である。
さらに、爆着や熱間圧延などによる接合も知られているが、設備面や能率面での問題が多く、一般の異種金属接合に広く適用することはできないという問題がある。
【０００６】
このような異種金属接合の改善例としては、接合しようとする異種金属材料の間に、これら異種金属と同じ２種の材料から成るクラッド材をそれぞれ同種の材料同士が接するように介在させた状態で、１０ｍｓ以下の通電時間で抵抗溶接を行うようにする方法が提案されている（特許文献１参照）。
【０００７】
また、アルミニウムと鋼の抵抗溶接において、アルミニウム材と接する鋼表面に、Ａｌ含有量が２０ｗｔ％以上のアルミニウム合金又は純アルミニウムを２μｍ以上の厚さとなるようにめっきし、該めっき面をアルミニウム材に重ねて通電し、めっき層を優先的に溶融させ、鋼材側をほとんど溶融させないようにして、これら材料を接合する方法が開示されている（特許文献２参照）。
【０００８】
さらに、上記のような異種金属を組み合わせて用いると、異種金属が互いに接触して電気的に導通するために腐食が促進されることが知られている。
このような異種金属の接触による腐食は、金属のイオン化傾向の違いによってこれら金属間に電位差が生じ、腐食電流が流れることによって発生するとされており、従来、異種金属接触による腐食を防止するために、例えば次のような対策が採られている。
【０００９】
まず、特許文献３には、接合面を有する金属製（例えば、鋼製）の第１の車体部材と、これとは種類の異なる金属から成る第２の車体部材（例えば、アルミニウム合金製）を両部材の間にシール材を介在させた状態で、例えばリベットや補強部材などの接合手段によって接合するようにした車体部材の接合構造が提案されている。
また、特許文献４には、鉄系材料とアルミニウム又はアルミニウム合金材料を接合した部材をフルオロ錯イオン及び亜鉛イオンを含有する溶液中に浸漬して、接合部近傍に緻密かつ強固で密着性が高く、しかもアルミニウムと鉄との中間的なイオン化傾向を有する金属亜鉛を析出させ、もって接合部における異種金属間の接触による耐食性を向上させることが記載されている。
【特許文献１】特開平４−１２７９７３号公報
【特許文献２】特開平６−３９５５８号公報
【特許文献３】特開２０００−２７２５４１号公報
【特許文献４】特開２００５−１５４８４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、クラッド材を用いる特許文献１に記載の方法の場合、２枚の板を接合すべきところが３枚の接合ということになり、実際の施工を考えた場合には、クラッド材の挿入と共に、固定する工程が必要となって、現状の溶接ラインに新たな設備を組み入れなければならなくなり、コストアップ要因となる。また、例えばアルミニウムと鋼を接合する場合、アルミニウムクラッド鋼自体も異種材同士を接合することにより製造されるため、製造条件が厳しく、安価で性能の安定したクラッド材を入手することが困難であるという問題点がある。
【００１１】
また、鋼表面にアルミニウムめっきを施した状態で抵抗溶接する上記特許文献２に記載の方法においては、アルミニウムめっき面とアルミニウム材を接合する際、表面の強固な酸化皮膜を破壊するために大入熱を投入することが必要となって、アルミニウムめっきと鋼の界面に脆い金属間化合物が生成され、これから破壊が生じる可能性があるという問題点がある。
【００１２】
一方、上記特許文献３に記載の技術においては、両材料の融点や線膨張係数が異なることから、スポット溶接等による溶融接合を避け、リベットやボルトなどを用いているため、このような機械的締結に共通する課題として、接合された部材の重量やコストの増加が避けられないという問題点がある。
【００１３】
また、接合された部材をフルオロ錯イオン及び亜鉛イオンを含有する溶液中に浸漬するようにした特許文献４に記載の技術においては、接合材表面に析出した亜鉛だけでは、自動車部品に求められる耐食性能を十分に満足させることができない。加えて、自動車の生産過程において、車体部品をこのような溶液中に浸漬する工程を組み込むことは、浸漬タンク等の設備が新たに必要となり、設備コストや管理コストが増し、製造コストの増加を招くことが問題となる。
【００１４】
そして、一般に両材料の融点に相違がある異種金属の抵抗溶接においては、軟化温度の差によって低融点側板材に対する電極の押し込み量が大きくなる傾向がある。
これに加えて、異種金属の抵抗溶接においては、接合時の加圧力をさほど高くしなくても、接合界面を溶着させることによって強固な接合状態が得られる同種材の抵抗溶接に較べて、接合界面を溶融させることなく拡散反応を生じさせることの必要性や、電食防止のために両材料の間に挟持させたシール材や、材料によっては、接合界面に介在する酸化皮膜や後述する共晶溶融物のような種々の反応生成物などを接合界面から排出することの必要性からより高い加圧力が求められるために、電極の押し込み量がさらに大きなものとなり、溶接部における特に低融点側金属材の板厚減少が深刻なものとなって、継手強度の低下に繋がるという問題点がある。
【００１５】
本発明は、従来の異種金属接合における上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、抵抗溶接によって異種金属材料を接合するに際し、特に低融点側金属材料への電極の過度な押し込みを抑えることができ、もって接合部の板厚減少による継手強度の低下を防止することができる異種金属の接合方法と、これによって得られる接合構造、さらにこのような接合方法に好適に用いることができる接合装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明者らは、上記目的の達成に向けて、加圧条件や通電条件などについて鋭意検討を重ねた結果、電極の通電可能な範囲を狭めたり、機械的あるいは電気的な手法によって電極と被接合材との相対変位を制限したりすることによって、上記課題が解決できることを見出し、本発明を完成するに到った。
【００１７】
本発明は上記知見に基づくものであって、本発明の異種金属接合方法においては、互いに異なる金属材料を重ね合わせた被接合材を抵抗溶接するに際して、板厚減少抑制手段、例えば電極と被接合材間の相対変位を機械的、又は電気的に制御することによって、あるいは電極の外周部を構成する絶縁体によって、少なくとも低融点側材料への電極の押し込み量を抑制しながら接合するようになすことを特徴としている。
【００１８】
また、本発明の異種金属の接合構造は、上記接合方法により得られるものであり、本発明の異種金属の接合装置は、上記接合方法に用いるものであって、電極と被接合材間の相対変位を機械的若しくは電気的に制御する板厚減少抑制手段、又は外周部が絶縁体で構成された電極を備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、抵抗溶接によって異種の金属材料を接合するに際して、例えば、電極と被接合材間の相対変位を機械的又は電気的に制御する板厚減少抑制手段、あるいは電極の外周部を構成する絶縁体のような板厚減少抑制手段によって、少なくとも低融点側材料への電極の押し込み量を抑制しながら接合するようにしたため、異種金属材料間の軟化温度差が大きかったり、両材料間にシール材や、反応生成物などの種々の夾雑物が介在していたりしたとしても、低融点側材料の接合部における板厚減少を少なくすることができ、良好な継手強度を確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下に、本発明の異種金属接合方法やこれに用いる装置について、さらに詳細かつ具体的に説明する。
【００２１】
図１は、一般的な交流電源タイプの抵抗スポット溶接装置の全体構造と、このような溶接装置を用いて、電食を防止すべく間にシール材Ｓを介在させた状態で、アルミニウム合金板１と亜鉛めっき鋼板２をＡｌ（アルミニウム）とＺｎ（亜鉛）の共晶溶融を利用して接合する一般的な方法を示すものである。
【００２２】
ここで、共晶溶融とは共晶反応を利用した溶融であって、２つの金属（又は合金）が相互拡散して生じた相互拡散域の組成が共晶組成となった場合に、保持温度が共晶温度以上であれば共晶反応により液相が形成される。例えば、上記のようなＡｌとＺｎの場合、Ａｌの融点は９３３Ｋ、Ｚｎの融点は６９２．５Ｋであるのに対し、これら金属の共晶金属はそれぞれの融点より低い６５５Ｋにて溶融する。
したがって、両金属の清浄面を接触させ、６５５Ｋ以上に加熱保持すると反応が生じる。これを共晶溶融といい、Ａｌ−９５％Ｚｎが共晶組成となるが、共晶反応自体は合金成分に無関係な一定の変化であり、合金組成は共晶反応の量を増減するに過ぎない。
【００２３】
一方、アルミニウム材の表面には強固な酸化皮膜が存在するが、これは抵抗溶接時の通電と加圧によってアルミニウム材に塑性変形が生じることにより物理的に破壊されることになる。
すなわち、加圧によって材料表面の微視的な凸部同士が擦れ合うことから、一部の酸化皮膜の局所的な破壊によってアルミニウムと亜鉛が接触した部分から共晶溶融が生じ、この液相の生成によって近傍の酸化皮膜が破砕、分解されてさらに共晶溶融が全面に拡がる反応の拡大によって、酸化皮膜破壊の促進と液相を介した接合が達成され、低温での接合が実施できるため、Ｆｅ２Ａｌ５やＦｅＡｌ３などの金属間化合物の接合界面における成長を極めて効果的に抑制することができる。
【００２４】
共晶組成は相互拡散によって自発的達成されるため、組成のコントロールは必要ない。必須条件は２種の金属あるいは合金の間に、低融点の共晶反応が存在することであり、アルミニウムと亜鉛の共晶溶融の場合、亜鉛に代えてＺｎ−Ａｌ合金を用いる場合には、少なくとも亜鉛が９５％以上の組成でなければならない。
【００２５】
図２（ａ）〜（ｆ）は、上記の接合プロセスを示す概略図である。
まず、図２（ａ）に示すように、アルミニウム合金板１と、Ａｌと共晶を形成する第３の金属材料として機能する亜鉛めっき層２ｐがその表面に施された亜鉛めっき鋼板２を用意し、これら亜鉛めっき鋼板２とアルミニウム合金板１を亜鉛めっき層２ｐが内側になるように重ね、その界面にペースト状のシール材Ｓを塗布しておく。なお、アルミニウム合金板１の表面には酸化皮膜１ｃが生成している。
【００２６】
次に、図１に示したような抵抗スポット溶接装置を用い、上下１対の溶接電極Ｅ１、Ｅ２によりこれら被接合材を相対的に押圧すると、図２（ｂ）に示すように、シール材Ｓは接合部の中央部から外周部に排出され、中央部において亜鉛めっき層２ｐとアルミニウム合金板１の表面の酸化皮膜１ｃが直接接触する。
ここで、加圧及び通電により、機械的又は熱的な衝撃が負荷されると、図２（ｃ）に示すように局部的に酸化皮膜が破壊される。
【００２７】
これによって、亜鉛とアルミニウムの局部的な接触が起こり、亜鉛とアルミニウムの共晶点温度以上に保持されると、図２（ｄ）に示すように亜鉛とアルミニウムの共晶溶融が生じる。
そして、図２（ｅ）に示すように、電極のさらなる押圧によって、共晶溶融金属と共に、酸化皮膜１ｃや接合界面の不純物（図示せず）が排出物となって、接合部周囲に排出されながら、さらにシール材も排出され、所定の接合面積が確保される。
【００２８】
その後、アルミニウムと鋼の新生面同士が直接接合され、図２（ｆ）に示すように、亜鉛めっき鋼板２とアルミニウム合金板１の間に強固な金属接合を得ることができる。
【００２９】
図３は、このようにして得られた異種金属の接合構造を示す拡大断面図であって、アルミニウム合金板１と亜鉛めっき鋼板２の新生面同士が直接接合されると共に、当該接合界面には拡散反応層Ｌｄが形成され、その周囲には共晶溶融物や酸化皮膜などの夾雑物が排出物Ｄとなって排出され、さらにその外側にはシール材Ｓが両金属間の接触を防止して、耐電食性が確保されるようになっている。
【００３０】
本発明の異種金属接合方法は、上記のような抵抗溶接による異材接合に際して、板厚減少抑制手段によって、少なくとも低融点側材料への電極の過剰な押し込みを抑制し、もって板厚減少による継手強度の不足を解消するものであって、上記のように被接合材の間にシール材Ｓを介在させたり、被接合材のいずれとも異なる第３の金属材料（上記の場合には亜鉛めっき層２ｃ）を介在させることによって共晶溶融を生じさせたりする異材接合に適用した場合に、特にその効果が大きなものとなるが、本発明は、必ずしもこのようなシール材や共晶溶融を利用する場合に限定されるものではなく、両金属材料に融点の差があり、軟化温度の相違によって電極の過剰な押し込みによる板厚減少が懸念される材料である限り、シール材及び共晶溶融のいずれをも利用することなく、異種の金属材料同士を直接接合するような場合にも適用することができる。
【００３１】
このように、本発明の異種金属接合における異種金属材料の具体的な組合せとしては、特に限定されず、両金属材料に融点の差があり、軟化温度の相違によって特に低融点側の材料に電極の過剰な押し込みによる板厚減少が懸念される材料である限り、種々の異種材料の組合せに本発明を適用することができる。
【００３２】
ここで、上記のような鋼材とアルミニウム合金材の組合せた場合に、両材料の間に介在させることができる第３の金属材料としては、アルミニウム合金と低融点共晶を形成する材料でありさえすれば特に限定されることはなく、例えば、上記したＺｎ（亜鉛）の他には、Ｃｕ（銅）、Ｓｎ（錫）、Ａｇ（銀）、Ｎｉ（ニッケル）などを用いることができる。
すなわち、上記のような鋼材とアルミニウム合金材の組合せにおいては、上記したように、アルミニウム合金材の表面に強固な酸化皮膜が存在すると共に、脆弱な金属間化合物が生成し易いことから、直接的な接合も可能ではあるものの、適正な接合状態を得るための条件範囲が比較的狭いのに対し、上記した金属とＡｌとの共晶金属は、母材であるアルミニウム合金材の融点以下の温度で溶融するため、低温で酸化皮膜を除去することができ、接合過程での接合界面における金属間化合物の生成を抑制することができ、強固な接合が可能になる。
【００３３】
また、本発明を自動車ボディの組立てに適用することを考えた場合、被接合材は鋼材とアルミニウムとの組合せがほとんどであるが、鋼材とマグネシウム、あるいはアルミニウムとマグネシウムとの組合せなども考えられる。
鋼材とマグネシウムとの接合に際しては、後述する実施例と同様に鋼材側にめっきした亜鉛とマグネシウムの間に共晶反応を生じさせて接合することが可能である。さらに、アルミニウムとマグネシウムを接合する場合においても、亜鉛や銀を第３の金属材料として利用することが可能である。
【００３４】
なお、本発明においては、第３の金属材料として、上記したような純金属に限定されることはなく、共晶金属は２元合金も３元合金も存在するため、これらの少なくとも１種の金属を含む合金であってもよい。
【００３５】
そして、上記したアルミニウム合金材やマグネシウム合金材と鋼材との異材接合に際しては、上記したように鋼材として、アルミニウムやマグネシウムと低融点共晶を形成する第３の金属材料である亜鉛がその表面に予めめっきされている、いわゆる亜鉛めっき鋼板を用いることができ、この場合には、特別な準備を要することもなく、防錆目的で亜鉛めっきを施した通常の市販鋼材をそのまま使用することができ、極めて簡便かつ安価に、異種金属の強固な接合が可能になる。
【００３６】
一方、シール材は、耐電食を向上させるために異種金属材料の間に介在させるが、その場合には、シール材を介在させない場合に較べて、シール材の電気抵抗によって接合界面における発熱が大きくなって金属材料の接合部における板厚減少がより顕著なものとなる傾向があることから、本発明の採用がより効果的なものとなるが、シール材の介在は、材料の組合せや、当該継手の使用環境によっては不要の場合もあり、必ずしも本発明の必須事項ではない。
本発明において、このようなシール材としては、例えばエポキシ樹脂系、合成ゴム系、合成ゴム／ＰＶＣ系材料などを用いることができ、このような材料を溶液上にして被接合材の接合面に塗布したり、シート状に成形したものを両金属材料間に挟んだりすることができる。
【００３７】
以下、本発明の異種金属接合の好適形態、すなわち板厚制御手段の具体的な実施形態例について、図１と同様に、シール材を介在させたアルミニウム合金材と亜鉛めっき鋼板の接合を例として説明する。
【００３８】
（実施形態１）
図４は、電極と被接合材間の相対変位を機械的に制御する板厚減少抑制手段の一形態例を示すものであって、図中上方の電極Ｅ１及び下方側の電極Ｅ２の近傍には、被接合材、すなわちアルミニウム合金板１の表面と電極Ｅ１の距離、亜鉛めっき鋼板２と電極Ｅ２との距離を制御するために、所定長さを有する棒状の治具４がそれぞれ配置されており、治具４と電極Ｅ１、Ｅ２の間が絶縁材Ｉによってそれぞれ絶縁されている。
一方、電極Ｅ１及びＥ２の先端部はそれぞれ曲面を有しており、接合界面からのシール材Ｓ、酸化皮膜、共晶融体などの排出が容易となるようにしてある。
【００３９】
接合が進行していくに従って、シール材Ｓや、Ａｌ−Ｚｎの共晶溶融物等の夾雑物を接合界面から除去し、排出物Ｄとして周囲へ排除しながら、電極Ｅ１、Ｅ２がアルミニウム合金板１及び亜鉛めっき鋼板２の内部に押し込まれていくが、電極Ｅ１，Ｅ２の近傍部にそれぞれ配置された治具４によって、アルミニウム合金板１の表面から電極Ｅ１までの距離、亜鉛めっき鋼板２から電極Ｅ２までの距離がそれぞれ所望の距離に保持され、特に電極Ｅ１のアルミニウム合金板１への過度の押し込みが防止されるため、既存の溶接装置に大幅な改造を加えることなく容易に、接合部における被接合材の板厚減少を抑えることができ、耐食性に優れた高強度の異材継手を得ることができる。
【００４０】
なお、接合条件としては、例えば、アルミニウム合金板１が板厚１．０ｍｍの６０００系アルミニウム合金、亜鉛めっき鋼板２が板厚０．５５ｍｍで、めっき厚が２０μｍの場合、１５ｍｍ径の電極Ｅ１，Ｅ２を使用し、溶接電流を２４０００Ａとし、加圧力３００ｋｇｆで押し付けながら、０．２秒通電することによって接合を実施することができる。
【００４１】
（実施形態２）
図５は、電極と被接合材間の相対変位を機械的に制御する板厚減少抑制手段の他の形態例を示すものであって、図中上方の電極Ｅ１及び下方側の電極Ｅ２の先端部は、所定の曲率を備えた曲面となって、接合界面からのシール材Ｓ、酸化皮膜、共晶融体などの排出が容易に行われるようにしてあると共に、低融点側の被接合材であるアルミニウム合金板１に圧接する図中上方側の電極Ｅ１の外周部には、段差部５が形成され、この段差部５によって電極Ｅ１のアルミニウム合金板１への過剰な押し込みが阻止されるようになっている。
【００４２】
例えば、上記同様の条件のもとに、抵抗スポット溶接を開始すると、接合の進行に従って、電極Ｅ１，Ｅ２が被接合材１，２の内部に押し込まれていくが、特に電極Ｅ１の段差部５がアルミニウム合金板１の表面に当接したところで進入が停止し、それ以上の過剰な押し込みが阻止されることから、電極にノッチ溝を加工するだけの安価かつ容易な手段によって、従来の溶接装置にほとんど改造を加えることなく、シール材Ｓ等を接合界面から排除して、周囲への排出を実現しながら、電極の被接合材への過度の押し込みによる被接合材の板厚減少を抑制し、耐食性に優れ、継手強度に優れた異材接合継手を得ることができる。
【００４３】
（実施形態３）
図６は、電極と被接合材間の相対変位を機械的に制御する板厚減少抑制手段のさらに他の形態例を示すものであって、図中上方の電極Ｅ１及び下方側の電極Ｅ２の先端部は、同様の曲面となっていると共に、低融点側の被接合材であるアルミニウム合金板１に圧接する図中上方側の電極Ｅ１の外周部には、図５と同様に段差部５が形成され、この段差部５には、さらにリング状の絶縁体６が配置してある。
なお、上記絶縁体を構成する絶縁性材料としては、例えばセラミックス材料や、フェノール樹脂系複合材などの耐熱性樹脂を用いることができるが、これらに限定されるものではない。
【００４４】
上記同様に抵抗スポット溶接を開始すると、接合の進行に従って、電極Ｅ１，Ｅ２が被接合材１，２の内部に押し込まれていくことになるが、電極Ｅ１の段差部５に配置したリング状絶縁体６がアルミニウム合金板１の表面に当接したところで進入が機械的に停止し、しかも外周部からの通電を阻止して、所望の中央部分だけに効率的に電流を流すことができることから、アルミニウム合金板１への電極Ｅ１の過剰な押し込みをより確実に抑制することができるようになり、このような形状の電極を用いるだけで、従来の溶接装置をほとんど改造することなく、接合界面の夾雑物を周囲に効率的に排出しながら、電極の被接合材への過度の押し込みによる被接合材の板厚減少を抑制し、継手強度及び耐食性に優れた異材継手を得ることができる。
【００４５】
（実施形態４）
図７は、機械的な板厚減少抑制手段のさらに他の形態例を示すものであって、この例では、通常の形状を備えた電極Ｅ１の周囲に、上記同様の絶縁材料から成る中空円筒状の絶縁体７を配置し、当該絶縁体７がアルミニウム合金板１に対する電極Ｅ１の所定量以上の押し込みを阻止するストッパーとしての機能を果たすようにしたものであって、これによっても本発明の目的を達成することができる。
このように、電極−被接合材間変位を機械的に制御する板厚減少抑制手段としては、その形状や、配設位置、材料などについて、種々の組合せを採用することができる。
【００４６】
（実施形態５）
図８は、板厚減少抑制手段として、電極の外周部を絶縁体によって形成した形態例を示すものであって、図中上方の電極Ｅ１及び下方側の電極Ｅ２の先端部にはそれぞれ曲面に形成されており、同様に接合界面からのシール材Ｓ、酸化皮膜、共晶融体などの排出が容易に行われるようにしてあると共に、両電極Ｅ１，Ｅ２のうち、低融点であるアルミニウム合金板１に当接する電極Ｅ１の外周部が上記同様の材料から成る絶縁材８によって形成されている。
同様に抵抗スポット溶接が開始されると、接合の進行に従って、電極Ｅ１，Ｅ２が被接合材の内部に押し込まれていくことになるが、電極Ｅ１の外周部が絶縁されていることによって、通電領域が電極Ｅ１の中央部のみに限定され、アルミニウム合金１の電極外周部における温度がさほど高くならないことから、電極Ｅ１の絶縁材８がアルミニウム合金板１の表面に当たったところで、電極Ｅ１の押し込みが停止するので、それ以上の板厚減少を阻止することができ、同様に、既存の溶接装置にほとんど改造を加えることなく、耐食性に優れた高強度の異材継手を得ることができる。
【００４７】
（実施形態６）
図９は、電極と被接合材間の相対変位を電気的に制御する板厚減少抑制手段の一形態例を示すものであって、図９（ａ）に示す抵抗スポット溶接装置は、上下電極Ｅ１，Ｅ２と、図中上方の電極Ｅ１を支持する支持体１０と、それを上下に変位させるための駆動機構１１と、当該駆動機構１１を作動させるサーボモータ１２と、コントローラ１３を備え、上記電極Ｅ１の近傍には、被接合材のアルミニウム合金板１との距離を電気的に検出する距離センサー１４が配置され、上記コントローラ１３は、当該距離センサー１４からの出力信号に基づいて、サーボモータ１２を介して駆動機構１１を作動させて、電極Ｅ１を支持する支持体１０の上下動を制御する仕組みとなっている。
【００４８】
電極Ｅ１，Ｅ２の先端部は、それぞれ同様の曲面状態に形成されており、接合界面からのシール材Ｓ、酸化皮膜、共晶融体などの排出が容易に行われるようにしてある。
抵抗スポット溶接が同様に開始されると、図９（ｂ）及び（ｃ）に示すように、接合の進行に応じて、電極Ｅ１，Ｅ２が被接合材の内部に押し込まれていくが、上記距離センサー１４によって、アルミニウム合金板１の表面と電極間の距離が常時検出されており、その検出信号がコントローラ１３に伝えられ、所定の距離に減少した時点で駆動機構１１を停止するようになすことによって、アルミニウム合金板１に対する電極Ｅ１の過剰な押し込みが防止されることになる。
このように、電極と被接合材間の相対的変位を電気的に制御することによって、接合進行過程における電極の押し込み量をより緻密に制御することができ、同様にシール材Ｓや、共晶溶体等の夾雑物を接合界面から除去し、排出物Ｄとして周囲へ排除しながら、接合部における被接合材の板厚減少を抑えることができ、耐食性に優れた高強度の異材継手を容易に得ることができる。
【００４９】
なお、本明細書においては、抵抗スポット溶接について説明したが、本発明はスポット溶接のみに限定されることはなく、スポット溶接用電極をローラ電極に代えると共に、当該ローラ電極と被接合材間の距離を電気的に制御したり、あるいは図４に示した棒状治具４をローラ状のものとしたり、図５〜８に示した段差部５や絶縁体６，７，８をローラ電極の両面に設けたりすることによって、抵抗シーム溶接に適用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明に用いる交流電源タイプの抵抗スポット溶接装置の全体を示す概略図である。
【図２】（ａ）〜（ｆ）は界面にシール材を介挿した異種金属材料の共晶溶融を利用した接合過程を概略的に示す行程図である。
【図３】本発明の接合方法による異種金属材料の接合構造を示す拡大図である。
【図４】本発明の第１の実施形態として機械的な板厚減少抑制手段の例を示す断面説明図である。
【図５】本発明の第２の実施形態として機械的な板厚減少抑制手段の例を示す断面説明図である。
【図６】本発明の第３の実施形態として機械的な板厚減少抑制手段の例を示す断面説明図である。
【図７】本発明の第４の実施形態として機械的な板厚減少抑制手段の例を示す断面説明図である。
【図８】本発明の第５の実施形態として電極の外周部を絶縁体により構成した例を示す断面説明図である。
【図９】本発明の第６の実施形態として電気的な板厚減少抑制手段を備えた溶接装置の構成を示すブロック図（ａ）と、これを用いた接合要領を示す断面説明図（ｂ、ｃ）である。
【符号の説明】
【００５１】
１  アルミニウム合金板（被接合材）
２  亜鉛めっき鋼板（被接合材）
２ｐ  亜鉛めっき層（第３の材料）
４  治具
５  段差部
６，７，８  絶縁体
１１  駆動機構
１３  コントローラ
１４  距離センサー
Ｓ  シール材
Ｅ１、Ｅ２  電極
【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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