(57)【要約】本発明は、好ましくは溶接ロッドの形状を有する溶接材料用添加合金に関し、その合金はアルミニウムを主成分とし、重量％表示で以下の組成を有する。すなわち、Ｓｉ  １〜５、Ｆｅ＜０．１、Ｍｎ  ０．５〜１．５、Ｚｒ≦０．０１、Ｃｒ≦０．０１、Ｃｕ＜０．０３、Ｍｇ＜０．０１、Ｔｉ＜０．００５、Ｎａ，Ｐ，Ｂの合計が＜０．００５で、不可避の不純物がそれぞれについて＜０．００１で、残部がＡｌである。また、本発明は、溶接ロッドの製造方法と、ろう付け溶接構造の製造方法とろう付け溶接構造に関し、その構造は２つの構成部品（１，２）からなり、一方の構成部品（２）はアルミニウムから成り、他方の構成部品（１）は鋼から成る。
0003135456.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウムを主成分とし、好ましくは溶接ワイヤの形状を有し、重量％表示で以下の組成を有することを特徴とする溶接用添加合金。
Ｓｉ  １〜５、
Ｆｅ＜０．１、
Ｍｎ  ０．５〜１．５、
Ｚｒ≦０．０１、
Ｃｒ≦０．０１、
Ｃｕ＜０．０３、
Ｍｇ＜０．０１、
Ｔｉ＜０．００５、
Ｎａ，Ｐ，Ｂの合計が＜０．００５で、
不可避の不純物がそれぞれについて＜０．００１で、
残部がＡｌである。
【請求項２】
Ｓｉの含有量は、２〜３．５重量％、好ましくは実質的に３重量％である請求項１記載の溶接用添加合金。
【請求項３】
Ｍｎの含有量は、０．９〜１．１重量％、好ましくは実質的に１重量％である請求項１又は２に記載の溶接用添加合金。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一つに記載されアルミニウムを主成分とする溶接用添加合金から溶接ワイヤを製造する方法であって、重量％表示で基体が以下の組成からなり、
Ｓｉ  １〜５、
Ｆｅ＜０．１、
Ｍｎ  ０．５〜１．５、
Ｚｒ≦０．０１、
Ｃｒ≦０．０１、
Ｃｕ＜０．０３、
Ｍｇ＜０．０１、
Ｔｉ＜０．００５、
Ｎａ，Ｐ，Ｂの合計が＜０．００５で、
不可避の不純物がそれぞれについて＜０．００１で、
残部がＡｌであり、
この合金から成る基体を溶接ワイヤを製造するために引き伸ばすことを特徴とする、溶接ワイヤの製造方法。
【請求項５】
２つの構成部品（１，２）を有し、第１の構成部品（２）はアルミニウムから成り、第２の構成部品（１）は鋼から成るろう付け溶接構造の製造方法であって、
２つの構成部品（１，２）は、請求項１から３のいずれか一つに記載の溶接用添加合金を含む溶接用添加剤を用いてろう付けすることを特徴とするろう付け溶接構造の製造方法。
【請求項６】
２つの構成部品（１，２）を有し、第１の構成部品（２）はアルミニウムから成り、第２の構成部品（１）は鋼から成るろう付け溶接構造であって、
２つの構成部品（１，２）は、請求項１から３のいずれか一つに記載の溶接用添加合金を含む溶接用添加剤を用いてろう付けされてなることを特徴とするろう付け溶接構造。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルミニウムを主成分とし、好ましくは溶接ワイヤの形状を有する溶接用添加合金と、本発明の溶接用添加合金から溶接ワイヤを製造する方法とに関する。また、本発明は、２つの構成部品が設けられ、第１の構成部品はアルミニウムから成り、第２の構成部品は鋼から成るろう付け構造の製造方法に関し、さらに、第１の構成部品はアルミニウムから成り、第２の構成部品は鋼から成る２つの構成部品を備えたろう付け構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
溶接時には、接合すべき金属材料と同じタイプで、かつ同じあるいは概ね同じ溶融温度範囲を有する溶接用添加剤を添加する一方、接触する部分をその溶融温度範囲まで加熱して、その金属材料を接続する。しかしながら、その方法では、異なる化学及び物理特性を有する２つの金属材料の溶接接合を行う場合、問題が発生する。化学及び物理特性についてのその大きな相違は、例えば、アルミニウムと鋼の場合であり、鋼は融点が１５３５℃であるのに対し、アルミニウムの融点が６６０℃である。さらに、鉄はアルミニウムに溶解しないので、アルミニウムと鋼との間の溶接接合域には金属間相（ＩＭＰ）が生成する。この金属間相は非常に脆いため、公知の溶接用添加剤を用いても、アルミニウムと鋼との間には不十分な接合強度しか得られない。また、公知の溶接用添加剤を用いた場合、アルミニウム／鋼間の溶接接合の耐食性が非常に低い。
【０００３】
アルミニウムを主成分とする溶接用添加合金は、例えば、ＡｌＳｉ  ５とＡｌ  ９９．８（高純度アルミニウムワイヤ）である。アルミニウム以外に、ＡｌＳｉ  ５合金は、重量％表示で以下の組成を有している。
Ｆｅ  ０．６
Ｃｕ  ０．３
Ｍｇ  ０．２
Ｔｉ  ０．１５
Ｓｉ  ４．５〜６
【０００４】
一方、Ａｌ  ９９．８のような高純度アルミニウムワイヤは、アルミニウム以外に、ＡｌＳｉ  ５合金は、重量％表示で以下の組成を有している。
Ｆｅ  ０．１５
Ｃｕ  ０．０３
Ｍｇ  ０．０２
Ｔｉ  ０．０２
【考案の開示】
【考案が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前に既に説明したように、これらの標準的なワイヤを用いた場合、アルミニウムと鋼をろう付け溶接すると顕著に金属間相（ＩＭＰ）が生成し、鋼とアルミニウムとの間には不十分な（耐食）強度を持った、ろう付け溶接された接合部ができる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の目的は、最初に定義されたところの溶接用添加合金を提供することであり、異なる化学特性及び物理特性を有する２つの金属材料、特にアルミニウムと鋼をろう付け溶接により接合することにより、公知の溶接用添加合金を用いた場合に比べろう付け溶接による接合部の強度を向上させることができる。さらに、本発明の溶接用添加合金を用いて作製したろう付け溶接による接合部の耐食性も向上する。また、本発明の溶接用添加合金から成る溶接ワイヤを製造するための最初に定義されたところの方法は、最初に定義されたところのろう付け溶接構造と溶接構造の製造方法だけでなく、その溶接用添加合金を提供することも含むものである。
【０００７】
最初に定義されたところの溶接用添加合金は、重量％表示で以下の組成を有することを特徴とする。
Ｓｉ  １〜５、
Ｆｅ＜０．１、
Ｍｎ  ０．５〜１．５、
Ｚｒ≦０．０１、
Ｃｒ≦０．０１、
Ｃｕ＜０．０３、
Ｍｇ＜０．０１、
Ｔｉ＜０．００５、
Ｎａ，Ｐ，Ｂの合計が＜０．００５で、
不可避の不純物がそれぞれについて＜０．００１で、
残部がＡｌである。
【０００８】
前述の溶接用添加合金の組成は、シリコンとマンガンの含有量が少ないことを特徴とする。さらに、公知の溶接用添加合金と比べ残部成分（特にＦｅとＭｇ）の割合がかなり低く、シリコンとマンガン成分は別として、かなり高純度のアルミニウム合金である。試験結果は、２つの異なる金属材料、特にアルミニウムと鋼との間に良好な接合を作製できることを示している。特に、アルミニウムに鉄が溶解しないことにより生成する金属間相の生成が、公知の溶接用添加剤を用いた場合に比べかなり少ない。さらに、本発明の溶接用添加合金を用いた試験では耐食性も向上した。
【０００９】
もし本発明の溶接用添加合金のシリコン成分の限界値を下回ったり、上回ったりすると、金属間相（ＩＭＰ）が舌状に成長し、溶接接合部の機械的特性が大きく低下する。
【００１０】
また、本発明のマンガン成分は、接合させる２つの材料の間の金属間相（ＩＭＰ）の生成を顕著に抑制する効果を有する。また、マンガン成分は、溶接用添加剤の結晶間腐食を抑制する効果も有する。
【００１１】
試験結果によれば、２つの金属材料の間の金属間相の生成は、特にアルミニウムと鋼の場合、Ｓｉ含有量が２〜３．５、好ましくは実質的に３であると、非常にわずかに抑制された。
【００１２】
さらにまた、試験結果によれば、Ｍｎ含有量が０．９〜１．１、好ましくは実質的に１の場合、ろう付け溶接接合部の耐食性について最も優れた値が得られた。
【００１３】
また、溶接ワイヤ組成物の組織の微粒及び／又は延性を向上させるため、さらに微量元素を添加することもできる。例えば、元素としてＺｒ，Ｎａ，Ｌｉ，Ｂｅ，Ｐ，Ｋ，Ｃａ，Ｓｒ及び／又はＳｂを混合することができ、これは、それら元素を本発明の溶接用添加合金に別々にあるいは組み合わせて混合できることを意味する。
【００１４】
最初に定義したところの溶接ワイヤの製造方法は、基体が重量％表示で以下の組成を有することを特徴とする。
Ｓｉ  １〜５、
Ｆｅ＜０．１、
Ｍｎ  ０．５〜１．５、
Ｚｒ≦０．０１、
Ｃｒ≦０．０１、
Ｃｕ＜０．０３、
Ｍｇ＜０．０１、
Ｔｉ＜０．００５、
Ｎａ，Ｐ，Ｂの合計が＜０．００５で、
不可避の不純物がそれぞれについて＜０．００１重量％で、
残部がＡｌであり、この合金から成る基体を溶接ワイヤを製造するために引き伸ばす。
【００１５】
基本的に、本発明の方法を用いて製造した溶接ワイヤの利点のすべては、既に説明した本発明の溶接用添加合金の利点から得られるものであり、重複を避けるため、その箇所を参照されたい。
【００１６】
最初に定義したところの本発明に係るろう付け溶接構造の製造方法は、２つの構成部品が、請求項１から３のいずれか一つに記載された溶接用添加合金からなる溶接用添加剤を用いてろう付け溶接されることを特徴とする。本発明の合金からなる溶接用添加剤を用いてアルミニウムの構成部品を鋼の構成部品に溶接することにより、強度を向上させることができ、特に公知の溶接用添加剤を用いた場合に比べ耐食性を向上させるが、これについては前に説明した。
【００１７】
最初に定義したところのろう付け溶接構造は、請求項１から３のいずれか一つに記載の溶接用添加合金から成る溶接用添加剤を用いて２つの構成部品をろう付け溶接することを特徴とする。これにより、アルミニウム構成部品と鋼構成部品とから、ろう付け溶接接合部が高強度と高耐食性を有する、ろう付け溶接構造を初めて作製することができた。また、前に説明した利点も得られる。
【考案を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明を、図面に記載した好ましい実施態様を参照しながら説明するが、本発明はその実施態様に限定されるものではない。
【００１９】
図１は、厚さ１ｍｍの鋼シート（ＣＤ  ０４  ＡＺＥ）と、厚さ１ｍｍのアルミニウムシート（ＡＷ  ６０１６）との間の溶接接合部を示している。ろう付け溶接接合部を作製する時、高純度アルミニウムの標準溶接ワイヤ（Ａｌ  ９９．５）を用いた。溶接時に厚さ１０μｍの金属間相３が生成したことが明確に認められる。その顕著な金属間相３は、鋼材料１とアルミニウム材料２との間の脆い接合部を構成し、そのろう付け溶接接合部の強度は弱い。
【００２０】
図２も、壁厚さ１ｍｍの鋼シート（ＣＤ  ０４  ＡＺＥ）と、壁厚さ１ｍｍのアルミニウムシート（ＡＷ  ６０１６）との間の溶接接合部を示しており、標準溶接ワイヤＡｌ  ９９．５（図１を参照）に代えて本発明の合金を含む溶接ワイヤが用いられている。
【００２１】
図２からわかるように、金属間相３の形成はかなりわずかであり、断面からわかるようにその厚さは２．４１μｍ程度である。２つの金属材料間１，２の金属間相３を減らすことにより、アルミニウムと鋼との間にろう付け溶接接合部を形成することができ、そのろう付け溶接接合部は、公知の溶接ワイヤを用いた場合に比べ、十分に高強度であり、特に高耐食性を有する。
【００２２】
鋼シート１とアルミニウムシート２との間のろう付け接合部の耐食性を試験するため、いわゆる塩水噴霧試験をＤＩＮ  ５００２１／ＳＳに準じて行った。その試験では、試料に塩化ナトリウムを含む霧を１２０時間噴霧した。これにより、例えば冬期に凍結防止用の塩を道路に撒いた時の渋滞時や海岸沿いにおける試料の加湿状態を模擬実験した。
【００２３】
以下の表１からわかるように、ＡｌＳｉ  ５（ＡＷ  ４０４３）標準溶接ワイヤを用いた試験では、満足できる静的強度値が得られた。しかし、この標準溶接ワイヤは、本発明の溶接ワイヤと比べマンガン成分の量が少なく、そのため、ろう付け溶接接合部の耐食性は十分ではない。
【００２４】
表１．
0003135456.tif 000003
【００２５】
要約すると、本発明の溶接用添加合金を用いることにより、例えばアルミニウムと鋼のように異なる金属材料の間に、十分満足すべき強度と耐食性とを有する、ろう付け溶接接合部を初めて作製することができた。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】従来技術に基づく、鋼とアルミニウムとの間の溶接接合部の断面の一例を示す写真であり、溶接用添加剤にＡｌ  ９９．５標準溶接ワイヤを用いている。
【図２】鋼とアルミニウムとの間の溶接接合部の断面の一例を示す写真であり、ろう付け溶接接合部を作製する際に、本発明の溶接用添加合金を含む溶接ワイヤを用いている。
【符号の説明】
【００２７】
１  鋼シート
２  アルミニウムシート
３  金属間相
【図１】
0003135456.tif 000004
【図２】
0003135456.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成18年9月14日(2006.9.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】実用新案登録請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
重量％表示で以下の組成を有することを特徴とするアルミニウムを主成分とする合金の使用であって、アルミニウムと鋼との溶接に用い、好ましくは溶接ワイヤの形状を有する溶接用添加合金としての使用。
Ｓｉ  １〜５、
Ｆｅ＜０．１、
Ｍｎ  ０．５〜１．５、
Ｚｒ≦０．０１、
Ｃｒ≦０．０１、
Ｃｕ＜０．０３、
Ｍｇ＜０．０１、
Ｔｉ＜０．００５、
Ｎａ，Ｐ，Ｂの合計が＜０．００５で、
不可避の不純物がそれぞれについて＜０．００１で、
残部がＡｌである。
【請求項２】
Ｓｉの含有量は、２〜３．５重量％、好ましくは実質的に３重量％である請求項１記載の使用。
【請求項３】
Ｍｎの含有量は、０．９〜１．１重量％、好ましくは実質的に１重量％である請求項１又は２に記載の使用。
【請求項４】
アルミニウムを主成分とする溶接用添加合金から、アルミニウムと鋼との溶接に用いる溶接ワイヤを製造する方法であって、重量％表示で基体が以下の組成からなり、
Ｓｉ  １〜５、
Ｆｅ＜０．１、
Ｍｎ  ０．５〜１．５、
Ｚｒ≦０．０１、
Ｃｒ≦０．０１、
Ｃｕ＜０．０３、
Ｍｇ＜０．０１、
Ｔｉ＜０．００５、
Ｎａ，Ｐ，Ｂの合計が＜０．００５で、
不可避の不純物がそれぞれについて＜０．００１で、
残部がＡｌであり、
この合金から成る基体を溶接ワイヤを製造するために引き伸ばすことを特徴とする、溶接ワイヤの製造方法。
【請求項５】
２つの構成部品（１，２）を有し、第１の構成部品（２）はアルミニウムから成り、第２の構成部品（１）は鋼から成るろう付け溶接構造の製造方法であって、
２つの構成部品（１，２）は、請求項１から３のいずれか一つに記載の溶接用添加合金を含む溶接用添加剤を用いてろう付けすることを特徴とするろう付け溶接構造の製造方法。
【請求項６】
２つの構成部品（１，２）を有し、第１の構成部品（２）はアルミニウムから成り、第２の構成部品（１）は鋼から成るろう付け溶接構造であって、
２つの構成部品（１，２）は、請求項１から３のいずれか一つに記載の溶接用添加合金を含む溶接用添加剤を用いてろう付けされてなることを特徴とするろう付け溶接構造。
【手続補正書】
【提出日】平成19年7月5日(2007.7.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】実用新案登録請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
重量％表示で以下の組成を有することを特徴とするアルミニウムを主成分とする合金であって、アルミニウムと鋼との溶接に用い、溶接ワイヤの形状を有する溶接用添加合金。
Ｓｉ  １〜５、
Ｆｅ＜０．１、
Ｍｎ  ０．５〜１．５、
Ｚｒ≦０．０１、
Ｃｒ≦０．０１、
Ｃｕ＜０．０３、
Ｍｇ＜０．０１、
Ｔｉ＜０．００５、
Ｎａ，Ｐ，Ｂの合計が＜０．００５で、
不可避の不純物がそれぞれについて＜０．００１で、
残部がＡｌである。
【請求項２】
Ｓｉの含有量は、２〜３．５重量％、好ましくは実質的に３重量％である請求項１記載の溶接用添加合金。
【請求項３】
Ｍｎの含有量は、０．９〜１．１重量％、好ましくは実質的に１重量％である請求項１又は２に記載の溶接用添加合金。
【請求項４】
２つの構成部品（１，２）を有し、第１の構成部品（２）はアルミニウムから成り、第２の構成部品（１）は鋼から成るろう付け溶接構造であって、
２つの構成部品（１，２）は、請求項１から３のいずれか一つに記載の溶接用添加合金を含む溶接用添加剤を用いてろう付けされてなることを特徴とするろう付け溶接構造。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
本発明は、アルミニウムを主成分とし、溶接ワイヤの形状を有する溶接用添加合金に関する。また、本発明は、第１の構成部品はアルミニウムから成り、第２の構成部品は鋼から成る２つの構成部品を備えたろう付け構造に関する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
本発明の目的は、最初に定義されたところの溶接用添加合金を提供することであり、異なる化学特性及び物理特性を有する２つの金属材料、特にアルミニウムと鋼をろう付け溶接により接合することにより、公知の溶接用添加合金を用いた場合に比べろう付け溶接による接合部の強度を向上させることができる。さらに、本発明の溶接用添加合金を用いて作製したろう付け溶接による接合部の耐食性も向上する。