(57)【要約】【課題】金属部材同士の接合部における気密性及び水密性を向上させることができる接合構造物の製造方法を提供することを課題とする。【解決手段】接合構造物の製造方法であって、第一金属部材１ａと第二金属部材１ｂとの突合部Ｊ１に対して、接合構造物１の表面Ａから摩擦攪拌を行う工程と、突合部Ｊ１に対して、接合構造物１の裏面Ｂから摩擦攪拌を行う工程と、突合部Ｊ１に対して、接合構造物１の側面Ｃ，Ｄから樹脂Ｒを被覆する工程と、を含み、接合構造物１の側面Ｃ，Ｄにおいて、表面Ａ側の塑性化領域Ｗ１と、裏面Ｂ側の塑性化領域Ｗ２との間の未塑性化領域を樹脂Ｒで覆って密閉することを特徴としている。【選択図】図１
2009160642.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一金属部材及び第二金属部材の端面同士を突き合わせてなる接合構造物の製造方法であって、
前記第一金属部材と前記第二金属部材との突合部に対して、前記接合構造物の表面から摩擦攪拌を行う第一接合工程と、
前記突合部に対して、前記接合構造物の裏面から摩擦攪拌を行う第二接合工程と、
前記突合部に対して、前記接合構造物の側面から樹脂を被覆する樹脂被覆工程と、を含み、
前記樹脂被覆工程では、
前記接合構造物の側面において、前記第一接合工程で形成された表面側の塑性化領域と、前記第二接合工程で形成された裏面側の塑性化領域との間の未塑性化領域を樹脂で覆って密閉することを特徴とする接合構造物の製造方法。
【請求項２】
前記樹脂被覆工程では、前記接合構造物の側面に形成された溝部内に樹脂を充填することで、前記突合部に対して樹脂を被覆することを特徴とする請求項１に記載の接合構造物の製造方法。
【請求項３】
前記溝部は、前記接合構造物の表面から裏面に亘って形成されており、
前記樹脂被覆工程では、前記溝部が上方を向くように前記接合構造物を配置し、前記溝部の表面側及び裏面側の端部を塞ぐように、前記被金属接合部材の表面及び裏面に一対のタブ材を配置した状態で、前記溝部内に液体状の樹脂を充填して硬化させることを特徴とする請求項２に記載の接合構造物の製造方法。
【請求項４】
前記樹脂被覆工程では、前記溝部内に固体状の樹脂を充填することで、前記突合部に対して樹脂を被覆することを特徴とする請求項２に記載の接合構造物の製造方法。
【請求項５】
前記樹脂被覆工程では、前記溝部と前記固体状の樹脂とを接着剤を用いて接合することを特徴とする請求項４に記載の接合構造物の製造方法。
【請求項６】
第一金属部材及び第二金属部材の端面同士を突き合わせてなる接合構造物の製造方法であって、
前記第一金属部材と前記第二金属部材との突合部に対して、前記接合構造物の表面から摩擦攪拌を行う第一接合工程と、
前記突合部に対して、前記接合構造物の裏面から摩擦攪拌を行う第二接合工程と、
前記突合部に対して、前記接合構造物の側面からはんだを被覆するはんだ被覆工程と、を含み、
前記はんだ被覆工程では、
前記接合構造物の側面において、前記第一接合工程で形成された表面側の塑性化領域と、前記第二接合工程で形成された裏面側の塑性化領域との間の未塑性化領域をはんだで覆って密閉することを特徴とする接合構造物の製造方法。
【請求項７】
前記はんだ被覆工程では、前記接合構造物の側面に形成された溝部内にはんだを充填することで、前記突合部に対してはんだを被覆することを特徴とする請求項６に記載の接合構造物の製造方法。
【請求項８】
第一金属部材及び第二金属部材の端面同士を突き合わせてなる接合構造物の製造方法であって、
前記第一金属部材と前記第二金属部材との突合部に対して、前記接合構造物の表面から摩擦攪拌を行う第一接合工程と、
前記突合部に対して、前記接合構造物の裏面から摩擦攪拌を行う第二接合工程と、
前記突合部に対して、前記接合構造物の側面からテープを被覆するテープ被覆工程と、を含み、
前記テープ被覆工程では、
前記接合構造物の側面において、前記第一接合工程で形成された表面側の塑性化領域と、前記第二接合工程で形成された裏面側の塑性化領域との間の未塑性化領域をテープで覆って密閉することを特徴とする接合構造物の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、摩擦攪拌を利用した接合構造物の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属部材同士を突き合わせてなる接合構造物の製造方法としては、摩擦攪拌接合（ＦＳＷ＝Friction  Stir  Welding）を用いた方法が知られている。この摩擦攪拌接合は、回転ツールを回転させつつ金属部材同士の突合部に沿って移動させ、回転ツールと金属部材との摩擦熱により突合部の金属を塑性流動させることで、金属部材同士を固相接合させるものである。なお、回転ツールは、円柱状を呈するショルダ部の下端面に攪拌ピン（プローブ）を突設したものが一般的である。
【０００３】
ここで、回転ツールの攪拌ピンの長さに対して金属部材の肉厚が大きい場合には、金属部材の厚みに応じて攪拌ピンの長さを大きくすることで、突合部の深さ方向の全長に亘って隙間なく接合することができる。しかしながら、回転ツールは、金属部材内に攪拌ピンを埋没させて高速で回転しながら移動するため、攪拌ピンの長さを大きくすると、摩擦攪拌装置の駆動手段及び攪拌ピンに作用する負荷が増大し、装置の短寿命化を招来するという問題がある。
【０００４】
そこで、回転ツールの攪拌ピンの長さに対して金属部材の肉厚が大きい場合には、厚みの異なる段部を備えた一対の金属部材の間に継手部材を介して段階的に摩擦攪拌を行うことで接合構造物を製造する方法が知られている。
前記した従来の製造方法に用いられる金属部材は、図１４に示すように、第一金属部材１１０ａ及び第二金属部材１１０ｂの本体部１０１，１０１の縁部に、本体部１０１よりも肉厚の小さい段部１０２が形成されている。
【０００５】
そして、従来の接合構造物の製造方法は、第一金属部材１１０ａ及び第二金属部材１１０ｂの段部１０２，１０２同士を突き合わせる突合工程と、段部１０２，１０２同士の突合部Ｊｄに対して摩擦攪拌を行う段部摩擦攪拌工程と、突合工程で形成された凹部１０３に継手部材Ｕを配置する継手部材配置工程と、第一金属部材１１０ａと継手部材Ｕとの突合部Ｊａ及び第二金属部材１１０ｂと継手部材Ｕとの突合部Ｊｂに対して摩擦攪拌を行う摩擦攪拌工程と、を備えている。この製造方法によれば、金属部材の肉厚が大きい部材であっても金属部材同士を接合することができる（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−３５８５３５号公報（段落００１９、図２参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、前記した従来の接合構造物の製造方法では、凹部１０３の底面１０３ａと、継手部材Ｕの下面Ｕａとの間に未接合部が形成されており、金属部材１１０ａ，１１０ｂの接合部における水密性及び気密性が低下してしまうという問題がある。
【０００８】
そこで、本発明では、前記した問題を解決し、金属部材同士の接合部における気密性及び水密性を向上させることができる接合構造物の製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決するため、本発明は、第一金属部材及び第二金属部材の端面同士を突き合わせてなる接合構造物の製造方法であって、第一金属部材と第二金属部材との突合部に対して、接合構造物の表面から摩擦攪拌を行う第一接合工程と、突合部に対して、接合構造物の裏面から摩擦攪拌を行う第二接合工程と、突合部に対して、接合構造物の側面から樹脂を被覆する樹脂被覆工程と、を含み、樹脂被覆工程では、接合構造物の側面において、第一接合工程で形成された表面側の塑性化領域と、第二接合工程で形成された裏面側の塑性化領域との間の未塑性化領域を樹脂で覆って密閉することを特徴としている。
【００１０】
この構成では、第一金属部材と第二金属部材との突合部を表面及び裏面から摩擦攪拌するとともに、接合構造物の側面において、表面側の塑性化領域と裏面側の塑性化領域との間に存在する未塑性化領域を樹脂で覆って密閉するため、金属部材同士の接合部における気密性及び水密性を向上させることができる。
また、未塑性化領域を覆う部材として樹脂を用いることで、第一金属部材及び第二金属部材を塑性流動させたり、溶融させたりすることなく、すなわち、金属部材自体に影響を与えることなく、未塑性化領域を密閉することができる。
【００１１】
なお、本発明の製造方法に用いられる樹脂としては、例えば、金属組織の観察用試料の埋め込みなどに使用される樹脂を用いることができ、その種類としては、アクリル樹脂系、エポキシ樹脂系、ポリエステル樹脂系などがある。また、液体状の樹脂を用いた場合に樹脂を硬化させる方法としては、例えば、二液の樹脂を混合させる硬化方法、粉末と液体の樹脂を混合させる硬化方法がある。
【００１２】
前記した接合構造物の製造方法において、樹脂被覆工程では、接合構造物の側面に形成された溝部内に樹脂を充填することで、突合部に対して樹脂を被覆してもよい。
【００１３】
この構成では、接合構造物の側面に形成された溝部内に樹脂を充填することで、樹脂の被覆作業を容易に行うことができるとともに、接合構造物の奥まで樹脂が充填されるため、未塑性化領域を確実に密閉することができる。
【００１４】
前記した接合構造物の製造方法において、溝部は、接合構造物の表面から裏面に亘って形成されており、樹脂被覆工程では、溝部が上方を向くように接合構造物を配置し、溝部の表面側及び裏面側の端部を塞ぐように、被金属接合部材の表面及び裏面に一対のタブ材を配置した状態で、溝部内に液体状の樹脂を充填して硬化させることが望ましい。
【００１５】
この構成では、溝部の端部をタブ材によって塞ぐことで、液体状の樹脂が溝部の端部から漏れないため、液体状の樹脂を溝部内に容易に充填することができる。
【００１６】
前記した接合構造物の製造方法において、樹脂被覆工程では、溝部内に固体状の樹脂を充填することで、突合部に対して樹脂を被覆してもよい。
【００１７】
この構成では、液体状の樹脂を溝部内に充填するときのように、接合構造物の向きを調整して、溝部を上向きにする必要がなくなり、また、溝部内で樹脂を硬化させる必要がなくなるため、樹脂被覆工程の作業効率を向上させることができる。
【００１８】
前記した接合構造物の製造方法において、樹脂被覆工程では、溝部と固体状の樹脂とを接着剤を用いて接合してもよい。
【００１９】
この構成では、固体状の樹脂を溝部に対して確実に接合させることができるため、樹脂による未塑性化領域の密閉性を高めることができる。
【００２０】
前記課題を解決するため、本発明の他の構成は、第一金属部材及び第二金属部材の端面同士を突き合わせてなる接合構造物の製造方法であって、第一金属部材と第二金属部材との突合部に対して、接合構造物の表面から摩擦攪拌を行う第一接合工程と、突合部に対して、接合構造物の裏面から摩擦攪拌を行う第二接合工程と、突合部に対して、接合構造物の側面からはんだを被覆するはんだ被覆工程と、を含み、はんだ被覆工程では、接合構造物の側面において、第一接合工程で形成された表面側の塑性化領域と、第二接合工程で形成された裏面側の塑性化領域との間の未塑性化領域をはんだで覆って密閉することを特徴としている。
【００２１】
この構成では、第一金属部材と第二金属部材との突合部を表面及び裏面から摩擦攪拌するとともに、接合構造物の側面において、表面側の塑性化領域と裏面側の塑性化領域との間に存在する未塑性化領域をはんだで覆って密閉するため、金属部材同士の接合部における気密性及び水密性を向上させることができる。
また、未塑性化領域を覆う部材としてはんだを用いることで、第一金属部材及び第二金属部材を塑性流動させたり、溶融させたりすることなく、すなわち、金属部材自体に影響を与えることなく、未塑性化領域を密閉することができる。
【００２２】
なお、本発明の製造方法に用いられるはんだとしては、例えば、亜鉛、錫、ビスマス、インジウムのうち、一種類又は二種類を主成分とする合金材がある。また、本発明に用いられるはんだとしては、例えば、亜鉛、錫、ビスマス、インジウムのうち、一種類又は二種類を主成分とする合金材で中空の鞘を構成し、この鞘の内部にアルカリ金属塩化物や、亜鉛、錫、ビスマス、インジウムのうち、二種類以上を混合した粉末を充填したものを用いることができる。
【００２３】
前記した接合構造物の製造方法において、はんだ被覆工程では、接合構造物の側面に形成された溝部内にはんだを充填することで、突合部に対してはんだを被覆してもよい。
【００２４】
この構成では、接合構造物の側面に形成された溝部内にはんだを充填することで、はんだの被覆作業を容易に行うことができるとともに、接合構造物の奥まではんだが充填されるため、未塑性化領域を確実に密閉することができる。
【００２５】
前記課題を解決するため、本発明の他の構成は、第一金属部材及び第二金属部材の端面同士を突き合わせてなる接合構造物の製造方法であって、第一金属部材と第二金属部材との突合部に対して、接合構造物の表面から摩擦攪拌を行う第一接合工程と、突合部に対して、接合構造物の裏面から摩擦攪拌を行う第二接合工程と、突合部に対して、接合構造物の側面からテープを被覆するテープ被覆工程と、を含み、テープ被覆工程では、接合構造物の側面において、第一接合工程で形成された表面側の塑性化領域と、第二接合工程で形成された裏面側の塑性化領域との間の未塑性化領域をテープで覆って密閉することを特徴としている。
【００２６】
この構成では、第一金属部材と第二金属部材との突合部を表面及び裏面から摩擦攪拌するとともに、接合構造物の側面において、表面側の塑性化領域と裏面側の塑性化領域との間に存在する未塑性化領域をテープで覆って密閉するため、金属部材同士の接合部における気密性及び水密性を向上させることができる。
また、未塑性化領域を覆う部材としてテープを用いることで、第一金属部材及び第二金属部材を塑性流動させたり、溶融させたりすることなく、すなわち、金属部材自体に影響を与えることなく、未塑性化領域を密閉することができる。
また、テープ被覆工程は、接合構造物の側面にテープを貼り付けるだけで作業が完了するため、作業効率を向上させることができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明の接合構造物の製造方法によれば、第一金属部材と第二金属部材との突合部を表面及び裏面から摩擦攪拌するとともに、接合構造物の側面において、表面側の塑性化領域と裏面側の塑性化領域との間に存在する未塑性化領域を樹脂、はんだ、テープの何れかで覆って密閉するため、金属部材同士の接合部における気密性及び水密性を向上させることができる。
また、未塑性化領域を覆う部材として樹脂、はんだ、テープを用いることで、金属部材自体に影響を与えることなく、未塑性化領域を密閉することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
なお、各実施形態の説明において、同一の構成要素に関しては同一の符号を付し、重複した説明は省略するものとする。
【００２９】
（第一実施形態）
第一実施形態の接合構造物の製造方法は、図１に示すように、第一金属部材１ａの端面１１ａ（図２（ａ）参照）と第二金属部材１ｂの端面１１ｂ（図（ｂ）２参照）とを突き合わせてなる接合構造物１に対して、表面Ａ及び裏面Ｂから摩擦攪拌接合を行った後に、第一側面Ｃ及び第二側面Ｄから樹脂を被覆するものである。
【００３０】
第一実施形態の接合構造物の製造方法は、（１）突合工程、（２）第一接合工程、（３）第二接合工程、（４）溝部形成工程、（５）樹脂被覆工程を含むものである。以下、各工程について詳細に説明する。なお、本実施形態における上下左右前後は、図１の矢印に従う。
【００３１】
（１）突合工程
突合工程は、図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、第一金属部材１ａの端面１１ａと第二金属部材１ｂの端面１１ｂとを突き合わせる工程である。
第一金属部材１ａ及び第二金属部材１ｂは、図２（ａ）に示すように、断面形状が矩形の金属部材であって、略同等の形状となっている。第一金属部材１ａ及び第二金属部材１ｂは、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金、チタン、チタン合金、マグネシウム、マグネシウム合金など摩擦攪拌可能な金属材料である。
【００３２】
突合工程では、図２（ｂ）に示すように、第一金属部材１ａの端面１１ａと第二金属部材１ｂの端面１１ｂとを突き合わせるとともに、第一金属部材１ａの表面１２ａと第二金属部材１ｂの表面１２ｂとを面一にし、第一金属部材１ａの裏面１３ａと第二金属部材１ｂの裏面１３ｂとを面一にする。また、第一金属部材１ａの側面１４ａと第二金属部材１ｂの側面１４ｂとを面一にし、第一金属部材１ａの側面１５ａと第二金属部材１ｂの側面１５ｂとを面一にする。そして、第一金属部材１ａの端面１１ａと第二金属部材１ｂの端面１１ａとの突合せ面には、突合部Ｊ１が形成されている。
なお、第一金属部材１ａ及び第二金属部材１ｂの形状・寸法に特に制限はないが、少なくとも突合部Ｊ１における厚さ寸法を同一にすることが望ましい。
【００３３】
第一金属部材１ａと第二金属部材１ｂとを突き合わせて形成した部材を以下、接合構造物１とする。また、図２（ｂ）における接合構造物１の上面を表面Ａ、下面を裏面Ｂとし、接合構造物１のうち、第一金属部材１ａの側面１４ａと第二金属部材１ｂの側面１４ｂとで構成される面を第一側面Ｃとする。また、接合構造物１のうち、第一金属部材１ａの側面１５ａと第二金属部材１ｂの側面１５ｂとで構成される面を第二側面Ｄとする。
【００３４】
（２）第一接合工程
第一接合工程は、図３に示すように、第一金属部材１ａと第二金属部材１ｂとの突合部Ｊ１に対して、接合構造物１の表面Ａから回転ツールＧ（図４参照）を用いて摩擦攪拌を行う工程である。
第一接合工程は、接合構造物１にタブ材２，３を配置して仮接合するタブ材配置工程と、突合部Ｊ１に対して表面Ａから摩擦攪拌を行う摩擦攪拌工程と、を含むものである。
【００３５】
タブ材配置工程は、図３に示すように、接合構造物１の接合部の左右両側に一対のタブ材２，３を配置する工程である。このタブ材２，３は、後記する摩擦攪拌工程において、回転ツールＧ（図４参照）を押圧させる開始位置、及び回転ツールＧを離脱させる終了位置を設定するものである。
【００３６】
第一タブ材２及び第二タブ材３は、直方体の金属部材であり、本実施形態では接合構造物１と同等の素材を用いている。第一タブ材２及び第二タブ材３の表面及び裏面は、接合構造物１の表面Ａ及び裏面Ｂと面一に形成されている。
第一タブ材２は、接合構造物１の第一側面Ｃに当接して配置され、第二タブ材３は、接合構造物１の第二側面Ｄに当接して配置されている。
第一タブ材２及び第二タブ材３と接合構造物１とは、それぞれ入り隅部において溶接により仮接合されている。
【００３７】
図４に示す回転ツールＧは、工具鋼など接合構造物１よりも硬質の金属材料からなり、円柱状を呈するショルダ部Ｇ１と、このショルダ部Ｇ１の下端面Ｇ１１に突設された攪拌ピン（プローブ）Ｇ２とを備えている。回転ツールＧの寸法・形状は、接合構造物１の材質や厚さ等に応じて設定されている。
ショルダ部Ｇ１の下端面Ｇ１１は、塑性流動化した金属を押えて周囲への飛散を防止する役割を担う部位であり、本実施形態では凹面状に成形されている。
攪拌ピンＧ２は、ショルダ部Ｇ１の下端面Ｇ１１の中央から垂下しており、本実施形態では、先細りの円錐台状に成形されている。また、攪拌ピンＧ２の周面には、螺旋状に刻設された攪拌翼が形成されている。
【００３８】
摩擦攪拌工程は、図６に示すように、摩擦攪拌の開始位置Ｓに挿入した回転ツールＧの攪拌ピンＧ２を、途中で離脱させることなく終了位置Ｅまで移動させて、突合部Ｊ１の摩擦攪拌を行う。
【００３９】
まず、図５（ａ）に示すように、第一タブ材２の適所に設けた開始位置Ｓの直上に回転ツールＧを位置させ、続いて、回転ツールＧを回転させつつ下降させて攪拌ピンＧ２を開始位置Ｓに押し付ける。
回転ツールＧの回転速度は、攪拌ピンＧ２の寸法・形状、摩擦攪拌される接合構造物１等の材質や肉厚等に応じて設定されている。
【００４０】
攪拌ピンＧ２が第一タブ材２の表面に接触すると、摩擦熱によって攪拌ピンＧ２の周囲にある金属が塑性流動化し、図５（ｂ）に示すように、攪拌ピンＧ２が第一タブ材２に挿入される。
なお、回転ツールＧの挿入予定位置に予め下穴を形成した場合には、回転ツールＧを押し込む際の圧入抵抗を低減することができ、摩擦攪拌接合の精度を高めるとともに、迅速に接合作業を行うことができる。
【００４１】
攪拌ピンＧ２全体が第一タブ材２に入り込み、かつ、ショルダ部Ｇ１の下端面Ｇ１１の全面が第一タブ材２の表面に接触したら、図６に示すように、回転ツールＧを回転させつつ突合部Ｊ１に向けて相対移動させる。
回転ツールＧの移動速度（送り速度）は、攪拌ピンＧ２の寸法・形状、摩擦攪拌される接合構造物１等の材質や肉厚等に応じて設定されている。
回転ツールＧを移動させると、その攪拌ピンＧ２の周囲にある金属が順次塑性流動化するとともに、攪拌ピンＧ２から離れた位置では、塑性流動化していた金属が再び硬化して塑性化領域Ｗ１が形成される（図５（ｂ）参照）。
【００４２】
摩擦攪拌工程では、開始位置Ｓから第一金属部材１ａと第二金属部材１ｂとの継ぎ目（境界線）上に設定したルートに沿って、回転ツールＧを連続して移動させることで、第一金属部材１ａと第二金属部材１ｂとの突合部Ｊ１に対して摩擦攪拌を行う。
【００４３】
そして、回転ツールＧが突合部Ｊ１を通過し、第二タブ材３の適所に設けた終了位置Ｅに達したら、回転ツールＧを回転させつつ上昇させて攪拌ピンＧ２を終了位置Ｅから離脱させる。これにより、接合構造物１の表面Ａ側の摩擦攪拌接合が完了する。
【００４４】
第一実施形態では、回転ツールＧを途中で離脱させることなく、開始位置Ｓから終了位置Ｅまで連続して直線状に移動させている。このようにすると、摩擦攪拌工程の途中で回転ツールＧの離脱作業及び挿入作業が不要となるため、接合作業の効率化・迅速化を図ることができる。
【００４５】
なお、第一実施形態では、第一タブ材２に開始位置Ｓを設け、第二タブ材３に終了位置Ｅ設けているが、第二タブ材３に開始位置Ｓを設け、第一タブ材２に終了位置Ｅを設けてもよい。また、第一実施形態では、タブ材を用いて第一接合工程を行っているが、タブ材は必ずしも設けなくてもよい。
【００４６】
（３）第二接合工程
第二接合工程は、図７に示すように、第一金属部材１ａと第二金属部材１ｂとの突合部Ｊ１に対して、接合構造物１の裏面Ｂから摩擦攪拌接合を行う工程である。
第二接合工程では、第一接合工程が終了したら、接合構造物１を図示せぬ摩擦攪拌装置から一旦取り外し、図７に示すように、裏面Ｂを上方に向けて再度固定する。
第二接合工程は、タブ材配置工程が含まれないこと以外は、前記した第一接合工程と同等であるため、詳細な説明は省略する。
なお、第二接合工程で形成された塑性化領域を塑性化領域Ｗ２とする。また、第二接合工程が終了したら、接合構造物１からタブ材２，３を切削して除去する。
【００４７】
ここで、第一接合工程及び第二接合工程の前に、回転ツールＧ（図４参照）よりも小型の回転ツールを用いて、第一金属部材１ａと第二金属部材１ｂとの突合部Ｊ１、第一タブ材２と各金属部材１ａ，１ｂとの突合部、第二タブ材３と各金属部材１ａ，１ｂとの突合部を摩擦攪拌接合する仮接合工程を行ってもよい。このように、突合部を仮接合することで、突合部に回転ツールＧが押し込まれたときに、目開きが生じるのを防ぐことができる。
【００４８】
（４）溝部形成工程
溝部形成工程は、図８に示すように、接合構造物１の第一側面Ｃ及び第二側面Ｄにおいて、突合部Ｊ１に沿って凹状の溝部Ｋを形成する工程である。溝部Ｋは、後記する樹脂被覆工程において、樹脂を充填させる凹部である。第一実施形態では、第二接合工程が終了したら、接合構造物１を図示せぬ摩擦攪拌装置から一旦取り外し、側面Ｃを上方に向けて、接合構造物１を再度固定した状態で、公知のエンドミル等の切削工具を用いて、一定の幅及び深さで表面Ａから裏面Ｂに亘って連続して溝部Ｋを形成している。
なお、本実施形態では、溝部Ｋの断面形状を矩形に形成しているが、この形状に限定されるものではなく、他の形状であってもよい。
【００４９】
（５）樹脂被覆工程
樹脂被覆工程は、図９に示すように、第一金属部材１ａと第二金属部材１ｂとの突合部Ｊ１に対して、接合構造物１の第一側面Ｃ及び第二側面Ｄから樹脂Ｒを被覆する工程である。この樹脂被覆工程は、接合構造物１に二体のタブ材４，５を配置するタブ材配置工程と、溝部Ｋに対して表面Ａ及び裏面Ｂから樹脂Ｒを充填する樹脂充填工程と、を含むものである。
【００５０】
タブ材配置工程は、図９に示すように、接合構造物１の接合部の左右両側に一対のタブ材４，５を配置する工程である。このタブ材４，５は、接合構造物１の第一側面Ｃ及び第二側面Ｄに形成された各溝部Ｋ，Ｋの表面Ａ側及び裏面Ｂ側の端部を塞ぐための直方体の金属部材である。第三タブ材４は、接合構造物１の裏面Ｂに当接して配置され、第四タブ材５は、接合構造物１の第二側面Ｄに当接して配置されている。
【００５１】
樹脂充填工程では、溝部Ｋが上方を向くように接合構造物１を配置した状態で、第一側面Ｃに形成された溝部Ｋ内に液体状の樹脂Ｒを充填する。このとき、溝部Ｋの表面Ａ側及び裏面Ｂ側の端部は、各タブ材４，５によって塞がれているため、溝部Ｋ内に充填された液体状の樹脂Ｒが、溝部Ｋの表面Ａ側及び裏面Ｂ側の端部から漏れることがない。
なお、第一実施形態において溝部Ｋに充填される樹脂Ｒとしては、例えば、金属組織の観察用試料の埋め込みなどに使用される樹脂を用いることができ、その種類としては、アクリル樹脂系、エポキシ樹脂系、ポリエステル樹脂系などがある。
【００５２】
そして、溝部Ｋ内で液体状の樹脂Ｒを硬化させることで、接合構造物１の第一側面Ｃにおいて突合部Ｊ１に対して樹脂Ｒを被覆する。
これにより、第一側面Ｃでは、第一接合工程で形成された表面Ａ側の塑性化領域Ｗ１と、第二接合工程で形成された裏面Ｂ側の塑性化領域Ｗ２との間の未塑性化領域が樹脂Ｒで覆われて密閉された状態となる。
なお、液体状の樹脂Ｒを硬化させる方法としては、例えば、二液の樹脂を混合させる硬化方法、粉末と液体の樹脂を混合させる硬化方法がある。
【００５３】
第一側面Ｃにおいて突合部Ｊ１に対して樹脂Ｒを被覆した後に、接合構造物１を図示せぬ摩擦攪拌装置から一旦取り外し、第二側面Ｄを上方に向けて、すなわち、溝部Ｋが上方を向くようにして、接合構造物１を再度固定する。
そして、第一側面Ｃにおける溝部Ｋへの樹脂Ｒの充填作業と同様にして、第二側面Ｄにおける溝部Ｋ内に液体状の樹脂Ｒを充填し、溝部Ｋ内で樹脂を硬化させることで、第二側面Ｄにおいて突合部Ｊ１に対して樹脂Ｒを被覆する。
これにより、第二側面Ｄでは、第一接合工程で形成された表面Ａ側の塑性化領域Ｗ１と、第二接合工程で形成された裏面Ｂ側の塑性化領域Ｗ２との間の未塑性化領域が樹脂Ｒで覆われて密閉された状態となる。
【００５４】
以上のような各工程により、図１に示すように、第一金属部材１ａの端面１１ａ（図２（ａ）参照）と第二金属部材１ｂの端面１１ｂ（図２（ａ）参照）とが接合された接合構造物１が形成される。
【００５５】
第一実施形態の製造方法によれば、図１に示すように、第一金属部材１ａと第二金属部材１ｂとの突合部Ｊ１を表面Ａ及び裏面Ｂから摩擦攪拌するとともに、接合構造物１の第一側面Ｃ及び第二側面Ｄにおいて、表面Ａ側の塑性化領域Ｗ１と裏面Ｂ側の塑性化領域Ｗ２との間に存在する未塑性化領域を樹脂Ｒで覆って密閉するため、金属部材１ａ，１ｂ同士の接合部における気密性及び水密性を向上させることができる。
【００５６】
また、未塑性化領域を覆う部材として樹脂Ｒを用いることで、第一金属部材１ａ及び第二金属部材１ｂを塑性流動させたり、溶融させたりすることなく、すなわち、金属部材１ａ，１ｂ自体に影響を与えることなく、未塑性化領域を密閉することができる。
【００５７】
また、樹脂被覆工程では、図９に示すように、接合構造物１の第一側面Ｃ及び第二側面Ｄに形成された各溝部Ｋ，Ｋ内に液状の樹脂Ｒを充填することで、樹脂Ｒの被覆作業を容易に行うことができるとともに、接合構造物１の奥まで樹脂Ｒが充填されるため、未塑性化領域を確実に密閉することができる。
【００５８】
また、樹脂被覆工程では、溝部Ｋの端部をタブ材４，５によって塞ぐことで、液体状の樹脂Ｒが溝部Ｋの端部から漏れないため、液体状の樹脂Ｒを溝部Ｋ内に容易に充填することができる。
【００５９】
以上、本発明の第一実施形態について説明したが、本発明は前記第一実施形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜に設計変更が可能である。
例えば、第一実施形態では、図９に示すように、接合構造物１の側面Ｃ，Ｄに形成された溝部Ｋ内に液体状の樹脂Ｒを充填し、溝部Ｋ内で樹脂Ｒを硬化させているが、図１０に示すように、溝部Ｋ内に固体状の樹脂Ｒ１を嵌め込むことで、溝部Ｋ内に樹脂Ｒ１を充填することもできる。
固体状の樹脂Ｒ１は、溝部Ｋの断面形状と同じ断面形状に形成されており、溝部Ｋの内面と、樹脂Ｒ１の外面とが密着するように構成されている。そして、溝部Ｋの内面や樹脂Ｒ１の外面に接着剤を塗布することで、溝部Ｋと樹脂Ｒ１とを接合している。
この構成では、樹脂Ｒ１が溝部Ｋ内で流動しないため、液体状の樹脂Ｒを溝部Ｋ内に充填するときのように（図９参照）、接合構造物１の向きを調整して、溝部Ｋを上方に向ける必要がなくなり、また、溝部Ｋ内で樹脂Ｒ１を硬化させる必要がなくなるため、樹脂被覆工程の作業効率を向上させることができる。さらに、溝部Ｋと固体状の樹脂Ｒ１とを接着剤を用いて接合することで、樹脂Ｒ１を溝部Ｋに対して確実に接合させることができるため、樹脂Ｒ１による未塑性化領域の密閉性を高めることができる。
【００６０】
また、第一実施形態では、図８に示すように、溝部Ｋを接合構造物１の表面Ａから裏面Ｂに亘って形成しているが、表面Ａ側の塑性化領域Ｗ１と裏面Ｂ側の塑性化領域Ｗ２との間に存在する未塑性化領域に溝部が形成されていればよく、図１１（ａ）に示す溝部Ｋ１のように、その両端部が塑性化領域Ｗ１及び塑性化領域Ｗ２に達していれば、溝部Ｋ１が表面Ａから裏面Ｂに亘って形成されていなくてもよい。
この構成では、溝部Ｋ１の表面Ａ側及び裏面Ｂ側の端部が開放されていないため、樹脂被覆工程において、溝部Ｋ１内に液状の樹脂Ｒを充填するときに、接合構造物１の両側にタブ材４，５（図９参照）を配置する必要がない。なお、このような溝部Ｋ１においても、溝部Ｋ１内に固体状の樹脂を充填してもよい。
【００６１】
また、図１１（ｂ）に示すように、表面Ａ側の塑性化領域Ｗ１と裏面Ｂ側の塑性化領域Ｗ２との間に、塑性化領域Ｗ１及び塑性化領域Ｗ２の一部を含むようにして、断面形状が円形の穴部Ｋ２をドリル等の切削工具によって形成し、この穴部Ｋ２に液体状や固体状の樹脂Ｒ２を充填してもよい。
【００６２】
また、第一実施形態の製造方法では、図６に示すように、第一接合工程（第二接合工程）において、回転ツールＧを途中で離脱させることなく、開始位置Ｓから終了位置Ｅまで連続して移動させているが、必ずしも連続して摩擦攪拌する必要はない。
【００６３】
（第二実施形態）
次に、本発明の第二実施形態の接合構造物の製造方法について説明する。
第二実施形態の接合構造物の製造方法では、図１２に示すように、第一金属部材１ａの端面と第二金属部材１ｂの端面とを突き合わせてなる接合構造物１に対して、表面Ａ及び裏面Ｂから摩擦攪拌接合を行った後に、第一側面Ｃ及び第二側面ＤからはんだＨを被覆している。
第二実施形態の製造方法は、第一実施形態の製造方法における樹脂被覆工程に換えて、はんだ被覆工程を行うこと以外は、第一実施形態の製造方法と同等であるため、はんだ被覆工程以外の各工程については、その説明は省略する。
【００６４】
はんだ被覆工程では、接合構造物１の第一側面Ｃ及び第二側面Ｄに形成された溝部Ｋ，Ｋに対して、熔解したはんだＨを流し込むことで、溝部Ｋ内にはんだＨを充填し、溝部Ｋ内ではんだＨを硬化させる。このとき、溝部Ｋの表面Ａ側及び裏面Ｂ側の端部をタブ材４，５によって塞ぐことで、溝部Ｋに充填されたはんだＨが溝部Ｋの端部から漏れないため、はんだＨを溝部Ｋ内に容易に充填することができる。
なお、第二実施形態の製造方法に用いられるはんだＨとしては、例えば、亜鉛、錫、ビスマス、インジウムのうち、一種類又は二種類を主成分とする合金材がある。また、亜鉛、錫、ビスマス、インジウムのうち、一種類又は二種類を主成分とする合金材で中空の鞘を構成し、この鞘の内部にアルカリ金属塩化物や、亜鉛、錫、ビスマス、インジウムのうち、二種類以上を混合した粉末を充填したものを用いることもできる。
【００６５】
第二実施形態の製造方法によれば、第一金属部材１ａと第二金属部材１ｂとの突合部Ｊ１を表面Ａ及び裏面Ｂから摩擦攪拌するとともに、接合構造物１の第一側面Ｃ及び第二側面Ｄにおいて、表面Ａ側の塑性化領域Ｗ１と裏面Ｂ側の塑性化領域Ｗ２との間に存在する未塑性化領域をはんだＨで覆って密閉するため、金属部材１ａ，１ｂ同士の接合部における気密性及び水密性を向上させることができる。
【００６６】
また、未塑性化領域を覆う部材としてはんだＨを用いることで、第一金属部材１ａ及び第二金属部材１ｂを塑性流動させたり、溶融させたりすることなく、すなわち、金属部材１ａ，１ｂ自体に影響を与えることなく、未塑性化領域を密閉することができる。
【００６７】
また、はんだ被覆工程では、接合構造物１の第一側面Ｃ及び第二側面Ｄに形成された各溝部Ｋ，Ｋ内にはんだＨを充填することで、はんだＨの被覆作業を容易に行うことができるとともに、接合構造物１の奥まではんだが充填されるため、未塑性化領域を確実に密閉することができる。
【００６８】
第二実施形態において、溝部Ｋは、第一実施形態と同様に、表面Ａから裏面Ｂに亘って形成されている必要はなく、溝部Ｋ内にはんだＨが充填されたときに、塑性化領域Ｗ１と塑性化領域Ｗ２との間に存在する未塑性化領域がはんだＨによって密閉されるのであれば、その形状は限定されるものではない。
【００６９】
なお、金属部材を覆う方法としては、前記したはんだを用いる方法の他に、低融点の合金を用いたろう付けがある。例えば、接合構造物がアルミニウム合金部材である場合には、従来からろう材として、Ａｌ−Ｚｎ系合金、Ａｌ−Ｓｉ系合金、Ａｌ−Ｚｎ−Ｓｉ系合金が使用されている。また、Ａｌ−Ｃｕ−Ｓｉ系の粉末ろう材と、固形分として１１％以上のＣｓＦを含むフッ化物系フラックスを分散媒に懸濁させたスラリーを接合構造物に塗付して、５００度以下の温度でろう付けすることもできる。
【００７０】
（第三実施形態）
次に、本発明の第三実施形態の接合構造物の製造方法について説明する。
第三実施形態の接合構造物の製造方法では、図１３に示すように、第一金属部材１ａの端面と第二金属部材１ｂの端面とを突き合わせてなる接合構造物１に対して、表面Ａ及び裏面Ｂから摩擦攪拌接合を行った後に、第一側面Ｃ及び第二側面Ｄから粘着テープＴを被覆している。
第三実施形態の製造方法は、第一実施形態の製造方法における溝部形成工程及び樹脂被覆工程に換えて、テープ被覆工程を行うこと以外は、第一実施形態の製造方法と同等であるため、テープ被覆工程以外の各工程については、その説明は省略する。
【００７１】
テープ被覆工程では、第一金属部材１ａと第二金属部材１ｂとの突合部Ｊ１に対して、接合構造物１の第一側面Ｃ及び第二側面Ｄから粘着テープＴを貼り付けることで、表面Ａ側の塑性化領域Ｗ１と裏面Ｂ側の塑性化領域Ｗ２との間に存在する未塑性化領域を粘着テープＴで覆って密閉している。
【００７２】
なお、第三実施形態では、表面Ａ側の塑性化領域Ｗ１と裏面Ｂ側の塑性化領域Ｗ２との間に存在する未塑性化領域に対応させて粘着テープＴを貼り付けており、粘着テープＴの両端部が塑性化領域Ｗ１と塑性化領域Ｗ２との一部に重なるように貼られているが、表面Ａから裏面Ｂに亘って粘着テープＴを貼り付けてもよい。
【００７３】
第三実施形態の製造方法によれば、第一金属部材１ａと第二金属部材１ｂとの突合部Ｊ１を表面Ａ及び裏面Ｂから摩擦攪拌するとともに、接合構造物１の第一側面Ｃ及び第二側面Ｄにおいて、表面Ａ側の塑性化領域Ｗ１と裏面Ｂ側の塑性化領域Ｗ２との間に存在する未塑性化領域を粘着テープＴで覆って密閉するため、金属部材１ａ，１ｂ同士の接合部における気密性及び水密性を向上させることができる。
また、未塑性化領域を覆う部材として粘着テープＴを用いることで、第一金属部材１ａ及び第二金属部材１ｂを塑性流動させたり、溶融させたりすることなく、すなわち、金属部材１ａ，１ｂ自体に影響を与えることなく、未塑性化領域を密閉することができる。
また、テープ被覆工程では、接合構造物１の第一側面Ｃ及び第二側面Ｄに粘着テープＴを貼り付けるだけで作業が完了するため、作業効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】第一実施形態の製造方法によって接合された接合構造物を示した斜視図である。
【図２】第一実施形態の突合工程を示した図で、（ａ）は第一金属部材と第二金属部材とを突き合わせる前の斜視図、（ｂ）は第一金属部材と第二金属部材とを突き合わせた後の斜視図である。
【図３】第一実施形態の第一接合工程を示した図で、突合部を摩擦攪拌した後の斜視図である。
【図４】第一実施形態の回転ツールを示した側面図である。
【図５】第一実施形態の回転ツールの使用状態を示した図で、（ａ）は回転ツールを第一タブ材に当接させたときの側面図、（ｂ）は回転ツールを第一タブ材に押し込んだときの側面図である。
【図６】第一実施形態の第一接合工程を示した平面図である。
【図７】第一実施形態の第二接合工程を示した図で、突合部を摩擦攪拌した後の斜視図である。
【図８】第一実施形態の溝部形成工程を示した図で、溝部を形成した後の斜視図である。
【図９】第一実施形態の樹脂被覆工程を示した図で、溝部に樹脂を充填した後の斜視図である。
【図１０】第一実施形態の他の構成を示した図で、溝部に固体状の樹脂を充填する構成の斜視図である。
【図１１】第一実施形態の他の構成を示した図で、（ａ）は未塑性化領域に対応させて溝部を形成した構成の斜視図、（ｂ）は未塑性化領域に穴部を形成した構成の斜視図である。
【図１２】第二実施形態のはんだ被覆工程を示した図で、溝部にはんだを充填した後の斜視図である。
【図１３】第三実施形態のテープ被覆工程を示した図で、側面に粘着テープを貼り付けた後の斜視図である。
【図１４】従来の接合構造物の製造方法を示した断面図である。
【符号の説明】
【００７５】
１      接合構造物
１ａ    第一金属部材
１ｂ    第二金属部材
Ｊ      突合部
Ｋ      溝部
Ａ      表面
Ｂ      裏面
Ｃ      第一側面
Ｄ      第二側面
Ｗ１    表面側の塑性化領域
Ｗ２    裏面側の塑性化領域
Ｇ      回転ツール
Ｒ      樹脂（第一実施形態）
Ｈ      はんだ（第二実施形態）
Ｔ      粘着テープ（第三実施形態）
【図１】
2009160642.tif 000003
【図２】
2009160642.tif 000004
【図３】
2009160642.tif 000005
【図４】
2009160642.tif 000006
【図５】
2009160642.tif 000007
【図６】
2009160642.tif 000008
【図７】
2009160642.tif 000009
【図８】
2009160642.tif 000010
【図９】
2009160642.tif 000011
【図１０】
2009160642.tif 000012
【図１１】
2009160642.tif 000013
【図１２】
2009160642.tif 000014
【図１３】
2009160642.tif 000015
【図１４】
2009160642.tif 000016