(57)【要約】Ｃｕ部材と、Ａｌ部材と、前記Ｃｕ部材と前記Ａｌ部材の各構成材料が溶融凝固された溶接部とを備え、前記Ｃｕ部材は、Ｃｕを主成分とするＣｕ基材を有し、前記Ａｌ部材は、Ａｌを主成分とするＡｌ基材と、前記Ａｌ基材における前記Ｃｕ部材の表面側を覆うめっき層とを有し、前記溶接部は、前記Ｃｕ部材の表面の近傍に海島構造を備え、前記海島構造は、純Ａｌを含む複数の島部と、前記島部同士の間に介在される海部とを有し、前記海部は、ＣｕとＡｌとの金属間化合物の相と純Ａｌの相との共晶組織を有する、金属部材の溶接構造。
2020049885.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｃｕ部材と、
Ａｌ部材と、
前記Ｃｕ部材と前記Ａｌ部材の各構成材料が溶融凝固された溶接部とを備え、
前記Ｃｕ部材は、Ｃｕを主成分とするＣｕ基材を有し、
前記Ａｌ部材は、Ａｌを主成分とするＡｌ基材と、前記Ａｌ基材における前記Ｃｕ部材の表面側を覆うめっき層とを有し、
前記溶接部は、前記Ｃｕ部材の表面の近傍に海島構造を備え、
前記海島構造は、
純Ａｌを含む複数の島部と、
前記島部同士の間に介在される海部とを有し、
前記海部は、ＣｕとＡｌとの金属間化合物の相と純Ａｌの相との共晶組織を有する、
金属部材の溶接構造。
【請求項２】
前記海島構造は、疎密構造を備え、
前記疎密構造は、
前記島部の大きさが小さくて数が多い密な領域と、
前記島部の大きさが大きくて数が少ない疎な領域とを有し、
前記密な領域は、前記Ｃｕ部材の表面側に設けられ、
前記疎な領域は、前記Ｃｕ部材の表面側とは反対側に設けられる請求項１に記載の金属部材の溶接構造。
【請求項３】
前記海部の厚さが５μｍ以下である請求項１又は請求項２に記載の金属部材の溶接構造。
【請求項４】
前記島部同士の間隔が１０μｍ以下である請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の金属部材の溶接構造。
【請求項５】
前記島部の大きさが１μｍ２以上２０μｍ２以下である請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の金属部材の溶接構造。
【請求項６】
前記海島構造の厚さが３μｍ以上である請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の金属部材の溶接構造。
【請求項７】
前記Ａｌ基材は、添加元素として、Ｓｉを１質量％以上１７質量％以下、Ｆｅを０．０５質量％以上２．５質量％以下、Ｍｎを０．０５質量％以上２．５質量％以下、及びＭｇを０．１質量％以上１．０質量％以下の中から選択される１つ以上を含む請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の金属部材の溶接構造。
【請求項８】
前記めっき層は、Ｎｉめっき層の単層構造である請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の金属部材の溶接構造。
【請求項９】
前記めっき層は、前記Ａｌ基材側から順にＮｉめっき層、Ｓｎめっき層が積層された積層構造である請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の金属部材の溶接構造。
【請求項１０】
前記Ｃｕ部材は、前記Ｃｕ基材の表面を覆うめっき層を有する請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の金属部材の溶接構造。
【請求項１１】
前記溶接部は、前記Ｃｕ部材を貫通している請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の金属部材の溶接構造。
【請求項１２】
Ｃｕ部材と、Ａｌ部材とを準備する工程と、
前記Ｃｕ部材と前記Ａｌ部材とを溶接する工程とを備え、
前記準備する工程において、
前記Ｃｕ部材は、Ｃｕを主成分とするＣｕ基材を有し、
前記Ａｌ部材は、Ａｌを主成分とするＡｌ基材と前記Ａｌ基材を覆うめっき層とを有し、
前記溶接する工程では、前記Ｃｕ部材と前記Ａｌ部材の前記めっき層とを対向配置させ、前記Ａｌ部材側からレーザーを照射し、
前記レーザーの照射条件は、
出力が５５０Ｗ以上、
走査速度が１０ｍｍ／ｓｅｃ以上を満たす、
金属部材の溶接構造の製造方法。
【請求項１３】
前記レーザーは、ファイバーレーザーである請求項１２に記載の金属部材の溶接構造の製造方法。
【請求項１４】
前記レーザーは、前記Ｃｕ部材を貫通するように照射する請求項１２又は請求項１３に記載の金属部材の溶接構造の製造方法。
【請求項１５】
前記Ｃｕ部材は、前記Ｃｕ基材の表面を覆うめっき層を有し、
前記溶接する工程では、前記Ｃｕ部材の前記めっき層と前記Ａｌ部材の前記めっき層とを対向配置させて溶接する請求項１２から請求項１４のいずれか１項に記載の金属部材の溶接構造の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、金属部材の溶接構造、及び金属部材の溶接構造の製造方法に関する。
本出願は、２０１８年９月３日付の日本国出願の特願２０１８−１６４８５１に基づく優先権を主張し、前記日本国出願に記載された全ての記載内容を援用するものである。
【背景技術】
【０００２】
Ｃｕ部材とＡｌ部材とを溶接してなる金属部材の溶接構造として、例えば、特許文献１の異種金属同士の接続構造が知られている。この異種金属同士の接続構造は、銅からなる第１金属部とアルミニウムからなる第２金属部とを重ね、加熱しながら加圧して接合することで製造している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−９７５２６号公報
【発明の概要】
【０００４】
本開示に係る金属部材の溶接構造は、
Ｃｕ部材と、
Ａｌ部材と、
前記Ｃｕ部材と前記Ａｌ部材の各構成材料が溶融凝固された溶接部とを備え、
前記Ｃｕ部材は、Ｃｕを主成分とするＣｕ基材を有し、
前記Ａｌ部材は、Ａｌを主成分とするＡｌ基材と、前記Ａｌ基材における前記Ｃｕ部材の表面側を覆うめっき層とを有し、
前記溶接部は、前記Ｃｕ部材の表面の近傍に海島構造を備え、
前記海島構造は、
純Ａｌを含む複数の島部と、
前記島部同士の間に介在される海部とを有し、
前記海部は、ＣｕとＡｌとの金属間化合物の相と純Ａｌの相との共晶組織を有する。
【０００５】
本開示に係る金属部材の溶接構造の製造方法は、
Ｃｕ部材と、Ａｌ部材とを準備する工程と、
前記Ｃｕ部材と前記Ａｌ部材とを溶接する工程とを備え、
前記準備する工程において、
前記Ｃｕ部材は、Ｃｕを主成分とするＣｕ基材を有し、
前記Ａｌ部材は、Ａｌを主成分とするＡｌ基材と前記Ａｌ基材を覆うめっき層とを有し、
前記溶接する工程では、前記Ｃｕ部材と前記Ａｌ部材の前記めっき層とを対向配置させ、前記Ａｌ部材側からレーザーを照射し、
前記レーザーの照射条件は、
出力が５５０Ｗ以上、
走査速度が１０ｍｍ／ｓｅｃ以上を満たす。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】図１は、実施形態１に係る金属部材の溶接構造の概略を示す断面図である。
【図２】図２は、実施形態１に係る金属部材の溶接構造におけるＣｕ部材とＡｌ部材との界面近傍の一例を示す断面図である。
【図３】図３は、実施形態１に係る金属部材の溶接構造におけるＣｕ部材とＡｌ部材との界面近傍の他の例を示す断面図である。
【図４】図４は、実施形態１に係る金属部材の溶接構造におけるＣｕ部材とＡｌ部材との界面近傍の別の例を示す断面図である。
【図５】図５は、実施形態１に係る金属部材の溶接構造における溶接部のＣｕ部材の表面近傍を拡大して示す顕微鏡写真である。
【図６】図６は、試料Ｎｏ．１−１０１の金属部材の溶接構造における溶接部のＣｕ部材の表面近傍を拡大して示す顕微鏡写真である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
［本開示が解決しようとする課題］
金属部材の溶接構造におけるＣｕ部材とＡｌ部材との接合強度の更なる向上が望まれている。
【０００８】
そこで、本開示は、Ｃｕ部材とＡｌ部材との接合強度に優れる金属部材の溶接構造を提供することを目的の一つとする。
【０００９】
また、本開示は、Ｃｕ部材とＡｌ部材との接合強度に優れる金属部材の溶接構造を製造できる金属部材の溶接構造の製造方法を提供することを目的の一つとする。
【００１０】
［本開示の効果］
本開示に係る金属部材の溶接構造は、Ｃｕ部材とＡｌ部材との接合強度に優れる。
【００１１】
本開示に係る金属部材の溶接構造の製造方法は、Ｃｕ部材とＡｌ部材との接合強度に優れる金属部材の溶接構造を製造できる。
【００１２】
《本開示の実施形態の説明》
最初に本開示の実施態様を列記して説明する。
【００１３】
（１）本開示の一態様に係る金属部材の溶接構造は、
Ｃｕ部材と、
Ａｌ部材と、
前記Ｃｕ部材と前記Ａｌ部材の各構成材料が溶融凝固された溶接部とを備え、
前記Ｃｕ部材は、Ｃｕを主成分とするＣｕ基材を有し、
前記Ａｌ部材は、Ａｌを主成分とするＡｌ基材と、前記Ａｌ基材における前記Ｃｕ部材の表面側を覆うめっき層とを有し、
前記溶接部は、前記Ｃｕ部材の表面の近傍に海島構造を備え、
前記海島構造は、
純Ａｌを含む複数の島部と、
前記島部同士の間に介在される海部とを有し、
前記海部は、ＣｕとＡｌとの金属間化合物の相と純Ａｌの相との共晶組織を有する。
【００１４】
上記の金属部材の溶接構造は、Ｃｕ部材とＡｌ部材との接合強度に優れる。溶接部におけるＣｕ部材の表面の近傍に複数の島部が存在する。その島部は純Ａｌを含むことで延性が相対的に高い。そのため、Ｃｕ部材の表面近傍の延性が高くなり易いからである。また、複数の島部が溶接部におけるＣｕ部材の表面の近傍に分散されることで、当該表面の近傍に作用する応力が分散し易いからである。更に、複数の島部が溶接部におけるＣｕ部材の表面の近傍に存在することで、亀裂が直線的に伝播し難くなるからである。
【００１５】
（２）上記金属部材の溶接構造の一形態として、
前記海島構造は、疎密構造を備え、
前記疎密構造は、
前記島部の大きさが小さくて数が多い密な領域と、
前記島部の大きさが大きくて数が少ない疎な領域とを有し、
前記密な領域は、前記Ｃｕ部材の表面側に設けられ、
前記疎な領域は、前記Ｃｕ部材の表面側とは反対側に設けられることが挙げられる。
【００１６】
上記の金属部材の溶接構造は、Ｃｕ部材とＡｌ部材との接合強度により一層優れる。海島構造におけるＣｕ部材の表面側に微細な島部の密な領域を有することで、溶接部におけるＣｕ部材の表面近傍の延性が高くなり易いからである。その上、溶接部におけるＣｕ部材の表面の近傍に作用する応力が分散し易いからである。また、島部の密な領域を有することで、亀裂が直線的に伝播し難くなるからである。上記の金属部材の溶接構造は、海島構造が島部の疎な領域を有することで、導電率の過度な低下を抑制し易い。
【００１７】
（３）上記金属部材の溶接構造の一形態として、
前記海部の厚さが５μｍ以下であることが挙げられる。
【００１８】
上記の金属部材の溶接構造は、Ｃｕ部材とＡｌ部材との接合強度により一層優れる。上記の構成は、海部の厚さが小さくて脆性な金属間化合物の相のサイズが小さい。そのため、上記の構成は、Ｃｕ部材の表面と溶接部との界面の接合強度の低下を抑制できる。
【００１９】
（４）上記金属部材の溶接構造の一形態として、
前記島部同士の間隔が１０μｍ以下であることが挙げられる。
【００２０】
上記の金属部材の溶接構造は、Ｃｕ部材とＡｌ部材との接合強度により一層優れる。島部同士の間隔が過度に広すぎず、亀裂が直線的に伝播し難くなるからである。
【００２１】
（５）上記金属部材の溶接構造の一形態として、
前記島部の大きさが１μｍ２以上２０μｍ２以下であることが挙げられる。
【００２２】
島部の大きさが１μｍ２以上であれば、溶接部におけるＣｕ部材の表面近傍の延性が高くなり易い。島部の大きさが２０μｍ２以下であれば過度に大きすぎず、島部同士の間隔が広くなり難い。
【００２３】
（６）上記金属部材の溶接構造の一形態として、
前記海島構造の厚さが３μｍ以上であることが挙げられる。
【００２４】
海島構造の厚さが３μｍ以上であれば、Ｃｕ部材とＡｌ部材との接合強度がより一層優れる。溶接部におけるＣｕ部材の表面の近傍に作用する応力が分散し易いからである。
【００２５】
（７）上記金属部材の溶接構造の一形態として、
前記Ａｌ基材は、添加元素として、Ｓｉを１質量％以上１７質量％以下、Ｆｅを０．０５質量％以上２．５質量％以下、Ｍｎを０．０５質量％以上２．５質量％以下、及びＭｇを０．１質量％以上１．０質量％以下の中から選択される１つ以上を含むことが挙げられる。
【００２６】
上記添加元素の含有量がそれぞれの下限値以上であれば、純Ａｌに比較してＣｕ部材とＡｌ部材との接合強度が高くなり易い。上記添加元素の含有量がそれぞれの上限値以下であれば、導電率が過度に低下することを抑制できる。
【００２７】
（８）上記金属部材の溶接構造の一形態として、
前記めっき層は、Ｎｉめっき層の単層構造であることが挙げられる。
【００２８】
上記の金属部材の溶接構造は、Ｃｕ部材とＡｌ部材との接合強度を高め易い。めっき層が融点の高いＮｉめっき層であることで、上述の海島構造が形成され易いからである。そのため、溶接部におけるＣｕ部材の表面の近傍に、厚さの厚い層状の金属間化合物や大きさの大きな島状の金属間化合物が形成されることを抑制できる。また、単層構造であれば、後述の積層構造に比較してめっき層の形成が容易である。
【００２９】
（９）上記金属部材の溶接構造の一形態として、
前記めっき層は、前記Ａｌ基材側から順にＮｉめっき層、Ｓｎめっき層が積層された積層構造であることが挙げられる。
【００３０】
上記の金属部材の溶接構造は、Ｃｕ部材とＡｌ部材との接合強度を高め易い。めっき層が融点の高いＮｉめっき層を有することで、上述の海島構造が形成され易いからである。その上、めっき層がＮｉめっき層の表面に融点の低いＳｎめっき層を有することで、Ｓｎめっき層が接合材として機能し易いからである。
【００３１】
（１０）上記金属部材の溶接構造の一形態として、
前記Ｃｕ部材は、前記Ｃｕ基材の表面を覆うめっき層を有することが挙げられる。
【００３２】
上記の金属部材の溶接構造は、Ｃｕ部材がめっき層を有していても、Ｃｕ部材とＡｌ部材との接合強度に優れる。
【００３３】
（１１）上記金属部材の溶接構造の一形態として、
前記溶接部は、前記Ｃｕ部材を貫通していることが挙げられる。
【００３４】
上記の金属部材の溶接構造は、Ｃｕ部材とＡｌ部材とが溶接されていることが容易に判別できる。Ｃｕ部材のＡｌ部材とは反対側に溶接痕が形成されるからである。また、上記の金属部材の溶接構造は、Ｃｕ部材の一部を溶融する場合と同程度に接合強度に優れる。
【００３５】
（１２）本開示の一態様に係る金属部材の溶接構造の製造方法は、
Ｃｕ部材と、Ａｌ部材とを準備する工程と、
前記Ｃｕ部材と前記Ａｌ部材とを溶接する工程とを備え、
前記準備する工程において、
前記Ｃｕ部材は、Ｃｕを主成分とするＣｕ基材を有し、
前記Ａｌ部材は、Ａｌを主成分とするＡｌ基材と前記Ａｌ基材を覆うめっき層とを有し、
前記溶接する工程では、前記Ｃｕ部材と前記Ａｌ部材の前記めっき層とを対向配置させ、前記Ａｌ部材側からレーザーを照射し、
前記レーザーの照射条件は、
出力が５５０Ｗ以上、
走査速度が１０ｍｍ／ｓｅｃ以上を満たす。
【００３６】
上記の金属部材の溶接構造の製造方法は、Ｃｕ部材とＡｌ部材との接合強度に優れる金属部材の溶接構造を製造できる。Ａｌ部材がめっき層を有し、レーザーの出力及び走査速度がそれぞれの範囲を満たすことで、溶接部におけるＣｕ部材の表面の近傍に、延性を高め易く応力を緩和し易い上述の海島構造を形成できるからである。この海島構造の形成により、溶接部におけるＣｕ部材の表面の近傍に、厚さの厚い層状の金属間化合物や大きさの大きな島状の金属間化合物が形成されることを抑制できるからである。この金属間化合物は脆性なＡｌ２Ｃｕである。その金属間化合物のサイズが大きいと、Ｃｕ部材とＡｌ部材との接合強度が低下する。しかし、サイズの大きな金属間化合物の形成を抑制できることで、Ｃｕ部材とＡｌ部材との接合強度が低下することを抑制できる。
【００３７】
上記の金属部材の溶接構造の製造方法は、レーザーの出力を５５０Ｗ以上とすることで、Ｃｕ部材の表面を溶融させられてＣｕ部材とＡｌ部材とを溶接できる。
【００３８】
上記の金属部材の溶接構造の製造方法は、レーザーの走査速度を１０ｍｍ／ｓｅｃ以上とすることで、生産性を向上できる。走査速度が過度に遅すぎず、Ｃｕ部材とＡｌ部材との溶接時間が長くなりすぎないからである。
【００３９】
（１３）上記金属部材の溶接構造の製造方法の一形態として、
前記レーザーは、ファイバーレーザーであることが挙げられる。
【００４０】
上記の金属部材の溶接構造の製造方法は、Ｃｕ部材とＡｌ部材とを溶接し易い。
【００４１】
（１４）上記金属部材の溶接構造の製造方法の一形態として、
前記レーザーは、前記Ｃｕ部材を貫通するように照射することが挙げられる。
【００４２】
上記の金属部材の溶接構造の製造方法は、Ｃｕ部材とＡｌ部材とが溶接されていることが容易に判別できる金属部材の溶接構造を製造できる。Ｃｕ部材のＡｌ部材とは反対側に溶接痕が形成されるからである。Ｃｕ部材を貫通するほどＣｕを溶融させると、脆性な金属間化合物が形成されるため接合強度が低下すると考えられていた。しかし、めっき層を有するＡｌ部材を準備して特定の照射条件のレーザーを照射すれば、脆性な金属間化合物のサイズが小さくなり易い。そのため、接合強度が低下することを抑制できる。よって、上記の金属部材の溶接構造の製造方法は、Ｃｕ部材の一部を溶融する場合と同程度の接合強度を有する金属部材の溶接構造を製造できる。
【００４３】
（１５）上記金属部材の溶接構造の製造方法の一形態として、
前記Ｃｕ部材は、前記Ｃｕ基材の表面を覆うめっき層を有し、
前記溶接する工程では、前記Ｃｕ部材の前記めっき層と前記Ａｌ部材の前記めっき層とを対向配置させて溶接することが挙げられる。
【００４４】
上記の金属部材の溶接構造の製造方法は、Ｃｕ部材がめっき層を有していても、Ｃｕ部材とＡｌ部材との接合強度に優れる金属部材の溶接構造を製造できる。
【００４５】
《本開示の実施形態の詳細》
本開示の実施形態の詳細を、以下に説明する。実施形態での説明は、金属部材の溶接構造、金属部材の溶接構造の製造方法、の順に行う。
【００４６】
〔実施形態１〕
［金属部材の溶接構造］
図１〜図５を参照して実施形態１に係る金属部材の溶接構造１Ａを説明する。金属部材の溶接構造１Ａは、Ｃｕ部材２と、Ａｌ部材３と、Ｃｕ部材２とＡｌ部材３とを接合する溶接部４とを備える（図１）。金属部材の溶接構造１Ａの特徴の一つは、溶接部４が特定の組織の海島構造５を備える点にある（図５）。以下、各構成を詳細に説明する。以下の説明は、Ｃｕ部材２のＡｌ部材３側を表（図１の紙面上側）、その反対側を裏（図１の紙面下側）として行う。また、以下の説明は、Ａｌ部材３のＣｕ部材２側を裏（図１の紙面下側）とし、その反対側を表（図１の紙面上側）として行う。そして、以下の説明は、この表裏方向を厚さ方向として行う。図２〜図４は、図１の太点線の四角内を拡大して示している。即ち、図２〜図４は、Ｃｕ部材２とＡｌ部材３との界面の近傍を拡大して示す。図５は、図１の太破線の四角内を拡大して示している。即ち、図５は、溶接部４におけるＣｕ部材２の表面の近傍を拡大した顕微鏡写真である。図中の同一符号は同一名称物を示す。
【００４７】
（Ｃｕ部材）
Ｃｕ部材２は、Ｃｕ基材２１を有する（図１〜図５）。Ｃｕ部材２は、ここではＣｕ基材２１のみで構成している（図１〜図３，図５）。なお、Ｃｕ部材２は、Ｃｕ基材２１と後述のめっき層２２（図４）とを有する被覆部材で構成していてもよい。
【００４８】
〈Ｃｕ基材〉
Ｃｕ基材２１は、Ｃｕを主成分とする。Ｃｕを主成分とするとは、純ＣｕやＣｕ基合金をいう。Ｃｕ基材２１は、不可避的不純物を含むことを許容する。Ｃｕ基合金の添加元素は、例えば、Ｓｉ（ケイ素），Ｆｅ（鉄），Ｍｎ（マンガン），Ｔｉ（チタン），Ｍｇ（マグネシウム），Ｓｎ（スズ），Ａｇ（銀），Ｉｎ（インジウム），Ｓｒ（ストロンチウム），Ｚｎ（亜鉛），Ｎｉ（ニッケル），Ａｌ（アルミニウム），及びＰ（リン）から選択される１種以上の元素が挙げられる。これらの添加元素の含有量は、導電率の過度な低下が生じない範囲で適宜選択できる。添加元素の合計含有量は、例えば０．００１質量％以上０．１質量％以下が好ましく、更に０．００５質量％以上０．０７質量％以下が好ましく、特に０．０１質量％以上０．０５質量％以下が好ましい。ここでは、Ｃｕ基材２１は、純Ｃｕとしている。
【００４９】
Ｃｕ基材２１の形状は、適宜選択できる。Ｃｕ基材２１の形状は、代表的には板状が挙げられる。Ｃｕ基材２１の厚さは、適宜選択できる。Ｃｕ基材２１の厚さは、例えば０．１５ｍｍ以上０．６ｍｍ以下が挙げられ、更に０．２５ｍｍ以上０．５ｍｍ以下が挙げられ、特に０．３５ｍｍ以上０．４ｍｍ以下が挙げられる。Ｃｕ基材２１の厚さは、Ｃｕ基材２１における溶接部４以外の箇所の厚さとする。この点は、後述のめっき層２２（図４）の厚さや、Ａｌ部材３のＡｌ基材３１及びめっき層３２の厚さでも同様である。
【００５０】
〈めっき層〉
めっき層２２は、Ｃｕ基材２１の表面を覆う（図４）。即ち、めっき層２２は、Ｃｕ基材２１におけるＡｌ部材３側の面を覆う。めっき層２２は、代表的には、Ｎｉめっき層が挙げられる。めっき層２２の厚さは、適宜選択できる。めっき層２２の厚さは、例えば、１μｍ以上１０μｍ以下が挙げられ、更に１．５μｍ以上８μｍ以下が挙げられ、特に２μｍ以上６μｍ以下が挙げられる。
【００５１】
（Ａｌ部材）
Ａｌ部材３は、Ａｌ基材３１とめっき層３２とを有する被覆部材である。めっき層３２は、Ａｌ基材３１の裏面を覆う。即ち、めっき層３２は、Ａｌ基材３１におけるＣｕ部材２の側の面を覆う。
【００５２】
〈Ａｌ基材〉
Ａｌ基材３１は、Ａｌを主成分とする。Ａｌを主成分とするとは、純ＡｌやＡｌ基合金をいう。Ａｌ基材３１は、不可避的不純物を含むことを許容する。Ａｌ基合金の添加元素は、Ｓｉ、Ｆｅ、Ｍｎ、及びＭｇの中から選択される１種以上の元素が挙げられる。
【００５３】
Ｓｉの含有量は、例えば、１質量％以上１７質量％以下が挙げられ、更に２．５質量％以上１５質量％以下が挙げられ、特に４質量％以上１３質量％以下が挙げられる。Ｆｅの含有量は、例えば、０．０５質量％以上２．５質量％以下が挙げられ、更に０．２５質量％以上２質量％以下が挙げられ、特に０．５質量％以上１．５質量％以下が挙げられる。Ｍｎの含有量は、例えば、０．０５質量％以上２．５質量％以下が挙げられ、更に０．２５質量％以上２質量％以下が挙げられ、特に０．５質量％以上１．５質量％以下が挙げられる。Ｍｇの含有量は、例えば、０．１質量％以上１．０質量％以下が挙げられ、更に０．２質量％以上０．９質量％以下が挙げられ、特に０．３質量％以上０．８質量％以下が挙げられる。これらの添加元素の含有量がそれぞれの下限値以上であることで、純Ａｌに比較してＣｕ部材２とＡｌ部材３との接合強度が高くなり易い。これらの添加元素の含有量がそれぞれの上限値以下であることで、導電率が過度に低下することを抑制できる。ここでは、Ａｌ基材３１は、純Ａｌで構成している。Ａｌ基材３１をＡｌ基合金で構成する形態は、後述する実施形態２で説明する。
【００５４】
Ａｌ基材３１の形状は、適宜選択できる。Ａｌ基材３１の形状は、Ｃｕ部材２と同様、代表的には板状が挙げられる。Ａｌ基材３１の厚さは、適宜選択できる。Ａｌ基材３１の厚さは、例えば０．２ｍｍ以上１．２ｍｍ以下が挙げられ、更に０．２５ｍｍ以上０．９ｍｍ以下が挙げられ、特に０．３ｍｍ以上０．６ｍｍ以下が挙げられる。
【００５５】
〈めっき層〉
めっき層３２は、例えば、単層構造としてもよいし、積層構造としてもよい。単層構造としては、Ｎｉめっき層３２１で構成することが挙げられる（図２）。積層構造としては、Ａｌ基材３１側から順にＮｉめっき層３２１とＳｎめっき層３２２とが積層された構造が挙げられる（図３〜図５）。めっき層３２の厚さは、適宜選択できる。例えば、めっき層３２が単層構造の場合、Ｎｉめっき層３２１の厚さは、１μｍ以上１０μｍ以下が挙げられ、更に１．５μｍ以上８μｍ以下が挙げられ、特に２μｍ以上６μｍ以下が挙げられる。めっき層３２が積層構造の場合、Ｎｉめっき層３２１及びＳｎめっき層３２２の厚さはそれぞれ、１μｍ以上１０μｍ以下が挙げられ、更に１．５μｍ以上８μｍ以下が挙げられ、特に２μｍ以上６μｍ以下が挙げられる。Ｎｉめっき層３２１は、後述するＮｉめっき層３２１の形成方法によっては添加元素を含むことがある。その添加元素は、例えば、リン（Ｐ）などが挙げられる。その添加元素の含有量は、少量である。
【００５６】
（溶接部）
溶接部４は、Ｃｕ部材２とＡｌ部材３とを接合する部分であり、各構成材料が溶融凝固されて構成されている。即ち、溶接部４の主たる構成元素は、Ａｌ，及びＣｕである。金属部材の溶接構造１Ａの厚さ方向に沿った溶接部４の形成領域は、Ａｌ部材３の表面からＣｕ部材２の少なくとも一部にわたった領域とすることが挙げられる。即ち、溶接部４は、Ａｌ部材３をその表裏に貫通している。この溶接部４の形成領域は、Ｃｕ部材２の裏面にわたる領域とすることが好ましい。即ち、溶接部４は、Ｃｕ部材２をその表裏に貫通していることが好ましい。溶接部４がＣｕ部材２を貫通していれば、Ｃｕ部材２とＡｌ部材３とが溶接されていることを容易に判別できる。Ｃｕ部材２の裏面に溶接痕が形成されるからである。
【００５７】
溶接部４は、Ｃｕ部材２の表面の近傍に、後述する図６に示すような厚さの厚い層状の金属間化合物６００や大きさの大きな島状の金属間化合物６００が実質的に存在していない（図５）。この金属間化合物６００は、脆性なＡｌ２Ｃｕであり、サイズが大きいとＣｕ部材２とＡｌ部材３との接合強度が低下する。即ち、サイズの大きな金属間化合物６００が溶接部４におけるＣｕ部材２の表面の近傍に実質的に存在していないことで、Ｃｕ部材２とＡｌ部材３との接合強度を高められる。この溶接部４は、Ｃｕ部材２の表面の近傍に海島構造５を備える。
【００５８】
〈海島構造〉
海島構造５は、図５に示すように、分散する複数の小さな島部５１と、島部５１同士の間に介在される海部５２とを備える。この海島構造５は、溶接部４におけるＣｕ部材２の表面の近傍に作用する応力を分散させ易い。溶接部４におけるＣｕ部材２の表面の近傍において、上記金属間化合物６００（図６）に比較して島部５１の表面積が大きくなり易いからである。そのため、金属部材の溶接構造１Ａは、Ｃｕ部材２とＡｌ部材３との接合強度に優れる。
【００５９】
海島構造５の厚さは、例えば、３μｍ以上が好ましい。海島構造５の厚さが３μｍ以上であれば、溶接部４におけるＣｕ部材２の表面の近傍に作用する応力が分散し易い。そのため、Ｃｕ部材２とＡｌ部材３との接合強度が高くなり易い。海島構造５の厚さは、更に５μｍ以上が好ましく、特に７μｍ以上が好ましい。この海島構造５の厚さの上限は、例えば３０μｍ以下が好ましい。海島構造５の厚さが３０μｍ以下であれば、亀裂が直線的に伝播することを抑制できる。海島構造５が過度に厚すぎず、島部５１同士の間隔が広くなり過ぎないからである。
【００６０】
海島構造５の厚さは、次のようにして求める。まず、溶接部４の断面をとる。この断面は、金属部材の溶接構造１Ａの厚さ方向と溶接部４の長手方向（図１の紙面垂直方向）との両方に直交する方向（図１の紙面左右方向）に沿った断面（横断面）とする。この断面におけるＣｕ部材２の表面の近傍に１つ以上の観察視野をとる。各視野の倍率及び各視野サイズは、Ｃｕ部材２の表面と、Ｃｕ部材２の表面に対して直交する方向に沿ってＣｕ部材２の表面から最も遠い島部５１とが同一視野内に含まれるサイズとする。各視野につきＣｕ部材２の表面に対して直交する仮想線を３本以上引く。各仮想線上において、Ｃｕ部材２の表面と、Ｃｕ部材２の表面から最も遠い島部５１のＣｕ部材２とは反対側の交点との間の長さを測定する。全ての長さの平均を海島構造５の厚さとする。
【００６１】
海島構造５は、密な領域５１１と疎な領域５１２とを有する疎密構造５１０を備える。密な領域５１１は、島部５１の密度の高い領域である。密な領域５１１は、Ｃｕ部材２の表面側に設けられる。疎な領域５１２は、島部５１の密度の低い領域である。疎な領域５１２は、Ｃｕ部材２の表面側とは反対側に設けられる。相対的に、密な領域５１１の島部５１の大きさは小さく、島部５１の数は多い。また、相対的に、疎な領域５１２の島部５１の大きさは大きく、島部５１の数は少ない。この疎密構造５１０は、溶接部４におけるＣｕ部材２の表面の近傍に作用する応力を分散させ易い。そのため、Ｃｕ部材２とＡｌ部材３との接合強度が高くなり易い。密な領域５１１から疎な領域５１２に向かって段々、島部５１の大きさが大きく、島部５１の数が少なくなる傾向にある。
【００６２】
・島部
島部５１は、純Ａｌを含む。島部５１が純Ａｌを含むため、島部５１の延性は相対的に高い。この島部５１はＣｕ部材２の表面側に多く存在する。そのため、Ｃｕ部材２とＡｌ部材３との接合強度が高くなり易い。Ａｌ基材３１がＡｌ基合金の場合、島部５１は、純Ａｌに加えてＡｌ基合金の添加元素を含むことがある。この添加元素は、純Ａｌ中に固溶していることが好ましい。島部５１の組成は、ＥＤＸ（エネルギー分散型Ｘ線分析装置）により分析できる。
【００６３】
島部５１の大きさは、例えば、１μｍ２以上２０μｍ２以下が好ましい。島部５１の大きさが１μｍ２以上であれば、Ｃｕ部材２とＡｌ部材３との接合強度が高くなり易い。それは、溶接部４の延性を高め易いからである。島部５１の大きさが２０μｍ２以下であれば、島部５１が過度に大きすぎず、島部５１同士の間隔が広くなり難い。島部５１の大きさは、更に２μｍ２以上１５μｍ２以下が好ましく、特に３μｍ２以上１０μｍ２以下が好ましい。
【００６４】
島部５１の大きさは、溶接部４の断面における２つ以上の視野内に存在する全ての島部５１の面積の平均とする。島部５１の面積は、市販の画像解析ソフトにより求められる。断面の採り方は、上述の通りである。各視野の倍率は、１００００倍とし、視野サイズは、Ｃｕ部材２の表面からその表面に対して直交する方向に１５μｍまでの範囲内で１０μｍ×１０μｍとする。
【００６５】
島部５１同士の間隔は、例えば、１０μｍ以下が好ましい。島部５１同士の間隔が過度に広すぎず、亀裂が直線的に伝播することを抑制できるからである。島部５１同士の間隔は、更に７μｍ以下が好ましく、特に５μｍ以下が好ましい。島部５１同士の間隔の下限は、例えば、０．５μｍ以上が挙げられる。島部５１同士の間隔が０．５μｍ以上であれば、島部５１同士の間隔が過度に狭すぎず、溶接部４に作用する応力が分散し易い。特に、溶接部４におけるＣｕ部材２の表面の近傍に作用する応力が分散し易い。
【００６６】
島部５１同士の間隔は、次のようにして求める。溶接部４の断面において、２つ以上の観察視野をとる。各視野につきＣｕ部材２の表面に直交する仮想線を５本以上引く。各仮想線上における隣り合う島部５１同士の中心間の長さを測定する。全ての中心間長さの平均を島部５１同士の間隔とする。断面の採り方及び視野については、島部５１の大きさの場合と同様である。
【００６７】
・海部
海部５２は、島部５１同士の間に三次元網目状に形成されている。海部５２は、金属間化合物の相と純Ａｌの相との共晶組織を有する。金属間化合物は、ＣｕとＡｌとを含む。金属間化合物は、代表的にはＡｌ２Ｃｕが挙げられる。Ａｌ基材３１がＡｌ基合金の場合、金属間化合物の相と純Ａｌの相の少なくとも一方の相は、Ａｌ基合金の添加元素を含むことがある。この添加元素は、含まれる相に固溶していることが好ましい。この共晶組織は、金属間化合物の相と純Ａｌの相とが交互に積層されるラメラ状である。金属間化合物の相と純Ａｌの相の積層方向が一方向に揃っているよりも、積層方向が種々の方向を向くように金属間化合物の相と純Ａｌの相とがランダムに配置されていることが好ましい。溶接部４に作用する応力がより一層分散し易いからである。
【００６８】
海部５２の厚さは、例えば、５μｍ以下が好ましい。海部５２の厚さが５μｍ以下であれば、海部５２の厚さが薄くて脆性な金属間化合物の相のサイズが小さい。そのため、Ｃｕ部材２とＡｌ部材３との接合強度が低下することを抑制し易い。海部５２の厚さは、更に３μｍ以下が好ましく、特に２μｍ以下が好ましい。
【００６９】
海部５２の厚さは、島部５１同士の間隔と同様の求め方で求める。溶接部４の断面において、２つ以上の観察視野をとる。各視野につきＣｕ部材２の表面に直交する仮想線を５本以上引く。各仮想線上における隣り合う島部５１同士の間の長さを測定する。全ての長さの平均を海部５２の厚さとする。断面の採り方及び視野については、島部５１の大きさの場合と同様である。
【００７０】
［用途］
実施形態１に係る金属部材の溶接構造１Ａは、各種のバスバーや、車載電池モジュールに好適に利用できる。
【００７１】
〔作用効果〕
実施形態１に係る金属部材の溶接構造１Ａは、Ｃｕ部材２とＡｌ部材３との接合強度に優れる。
【００７２】
［金属部材の溶接構造の製造方法］
適宜図１を参照して、実施形態１に係る金属部材の溶接構造の製造方法を説明する。実施形態１に係る金属部材の溶接構造の製造方法は、Ｃｕ部材２とＡｌ部材３とを準備する工程（以下、準備工程ということがある）と、レーザーを照射してＡｌ部材３とＣｕ部材２とを溶接する工程（以下、溶接工程ということがある）とを備える。この金属部材の溶接構造の製造方法の特徴の一つは、準備工程でめっき層３２を有するＡｌ部材３を準備する点と、溶接工程で特定の照射条件のレーザーを照射する点とにある。この金属部材の溶接構造の製造方法は、上述した金属部材の溶接構造１Ａを製造できる。以下、各工程の詳細を説明する。
【００７３】
［準備工程］
準備工程では、Ｃｕ部材２とＡｌ部材３とを準備する。
【００７４】
（Ｃｕ部材）
Ｃｕ部材２は、Ｃｕを主成分とするＣｕ基材２１で構成している。なお、Ｃｕ部材２は、上述のようにＣｕ基材２１とめっき層２２とを有する被覆部材で構成してもよい。Ｃｕ基材２１の組成、形状、及び厚さは、上述した通りである。ここでは、Ｃｕ基材２１の組成は、純Ｃｕとしている。Ｃｕ基材２１の形状は、板状としている。めっき層２２の種類や厚さは上述した通りである。めっき層２２の形成は、電気めっきや無電解めっきなどで行える。
【００７５】
（Ａｌ部材）
Ａｌ部材３は、Ａｌを主成分とするＡｌ基材３１とめっき層３２とを有する。Ａｌ基材３１の組成、形状、及び厚さは、上述した通りである。ここでは、Ａｌ基材３１の組成は純Ａｌとしている。Ａｌ基材３１の形状は、板状としている。めっき層３２は、Ａｌ基材３１側から順にＮｉめっき層３２１、Ｓｎめっき層３２２が積層された積層構造としている（図３）。勿論、めっき層３２は、Ｎｉめっき層３２１の単層構造としてもよい（図２）。Ａｌ部材３がめっき層３２を備えることで、後述の溶接工程でレーザー溶接すると、溶接部４におけるＣｕ部材２の表面の近傍に、応力を緩和し易い海島構造５を形成できる。この海島構造５の形成により、溶接部４におけるＣｕ部材２の表面の近傍に、後述する図６に示すような厚さの厚い層状の金属間化合物６００や大きさの大きな島状の金属間化合物６００が形成されることを抑制できる。そのため、Ｃｕ部材２とＡｌ部材３との接合強度に優れる金属部材の溶接構造１Ａを製造できる。めっき層３２の形成は、Ｃｕ部材２のめっき層２２と同様、電気めっきや無電解めっきなどで行える。
【００７６】
［溶接工程］
溶接工程では、Ｃｕ部材２とＡｌ部材３とを溶接する。この溶接は、Ｃｕ部材２とＡｌ部材３のめっき層３２とを対向配置させ、Ａｌ部材３側からレーザーを照射することで行う。レーザーの照射により、Ａｌ部材３とＣｕ部材２の各構成材料が溶融凝固された溶接部４が形成される。この溶接部４によって、Ａｌ部材３とＣｕ部材２とが接合された金属部材の溶接構造１Ａが製造される。なお、Ｃｕ部材２がめっき層２２を有する場合には、Ｃｕ部材２のめっき層２２とＡｌ部材３のめっき層３２とを互いに対向配置させて溶接する。
【００７７】
レーザーの照射により、Ａｌ部材３は、そのレーザーの照射箇所の表裏にわたって溶融される。また、Ｃｕ部材２は、Ａｌ部材３の溶融箇所に対向する箇所の少なくとも一部が溶融される。レーザーの照射条件によっては、Ｃｕ部材２は、Ａｌ部材３と同様、その表裏にわたって溶融される。その場合、溶融凝固した溶接部４は、Ｃｕ部材２を貫通する。溶接部４がＣｕ部材２を貫通すれば、Ａｌ部材３とＣｕ部材２とが溶接されていることが容易に判別できる。Ｃｕ部材２の裏面に溶接痕（図示略）が形成されるからである。Ｃｕ部材２を貫通するほどＣｕを溶融させると、脆性な金属間化合物（Ａｌ２Ｃｕ）が形成されるため接合強度が低下すると考えられていた。しかし、めっき層３２を有するＡｌ部材３を準備して特定の照射除件のレーザーを照射すれば、脆性な金属間化合物のサイズが小さくなり易い。そのため、接合強度が低下することを抑制できる。よって、Ｃｕ部材２を貫通するほどＣｕを溶融させる場合であっても、Ｃｕ部材２の一部を溶融する場合と同程度の接合強度を有する金属部材の溶接構造１Ａを製造できる。
【００７８】
レーザーの種類は、Ａｌ部材３とＣｕ部材２とを溶融して溶接可能なレーザーであればよい。レーザーの種類は、レーザーの媒体が固体である固体レーザーが挙げられる。レーザーの種類は、例えばファイバーレーザー、ＹＡＧレーザー、ＹＶＯ４レーザーの中から選択される１種のレーザーであることが好ましい。これらのレーザーは、Ａｌ部材３とＣｕ部材２とを溶接し易い。これらレーザーの各々には、各レーザーの媒体に種々の材料がドープされた公知のレーザーも含む。即ち、上記ファイバーレーザーは、その媒体であるファイバーのコアに希土類元素などがドープされていることが挙げられる。希土類元素としては、例えば、Ｙｂなどが挙げられる。上記ＹＡＧレーザーは、その媒体にＮｄ、Ｅｒなどがドープされていてもよい。上記ＹＶＯ４レーザーは、その媒体にＮｄなどがドープされていてもよい。
【００７９】
レーザーの照射条件は、Ａｌ部材３やＣｕ部材２の厚さや、溶接部４の厚さ、レーザーの種類などに応じて適宜選択できる。レーザーの照射条件は、Ｃｕ部材２を貫通する程度の条件であることが好ましい。
【００８０】
レーザーの出力は、５５０Ｗ以上が挙げられる。レーザーの出力を５５０Ｗ以上とすることで、Ｃｕ部材２の表面を溶融させられる。そのため、Ａｌ部材３とＣｕ部材２とを溶接できる。レーザーの出力は、５７０Ｗ以上が好ましく、更に６００Ｗ以上が好ましい。レーザーの出力は、８５０Ｗ以下が好ましい。レーザーの出力を８５０Ｗ以下とすることで、過度に出力が高くなり過ぎない。レーザーの出力は、更に８３０Ｗ以下が好ましく、特に８００Ｗ以下が好ましい。
【００８１】
レーザーの走査速度は、１０ｍｍ／ｓｅｃ以上が挙げられる。レーザーの走査速度を１０ｍｍ／ｓｅｃ以上とすることで、生産性を向上できる。走査速度が過度に遅すぎず、Ａｌ部材３とＣｕ部材２との溶接時間が長くなりすぎないからである。レーザーの走査速度は、１５ｍｍ／ｓｅｃ以上が好ましく、更に２０ｍｍ／ｓｅｃ以上が好ましい。レーザーの走査速度は、９０ｍｍ／ｓｅｃ以下が好ましい。レーザーの走査速度を９０ｍｍ／ｓｅｃ以下とすることで、走査速度が過度に早すぎず、Ｃｕ部材２の表面を溶融させられる。レーザーの走査速度は、更に６０ｍｍ／ｓｅｃ以下が好ましく、特に３０ｍｍ／ｓｅｃ以下が好ましい。レーザーの走査方向は、適宜選択できる。レーザーの走査方向は、ここでは図１の紙面垂直方向としている。
【００８２】
レーザー照射時のアシストガスは、窒素ガスが好ましい。アシストガスの噴射方向はレーザーの照射方向に対して直交する方向とすることが好ましい。
【００８３】
〔作用効果〕
実施形態１に係る金属部材の溶接構造の製造方法は、接合強度に優れる金属部材の溶接構造１Ａを製造できる。
【００８４】
〔実施形態２〕
実施形態２に係る金属部材の溶接構造は、Ｃｕ部材２とＡｌ部材３と溶接部４とを備える点は実施形態１に係る金属部材の溶接構造１Ａと同様である。実施形態２に係る金属部材の溶接構造は、Ａｌ部材３におけるＡｌ基材３１がＡｌ基合金で構成されている点が実施形態１に係る金属部材の溶接構造１Ａと相違する。具体的には、Ａｌ基合金は、添加元素としてＭｎを含むＡｌ−Ｍｎ合金である。Ｍｎの含有量は、上述した通りである。この金属部材の溶接構造における溶接部は、Ｃｕ部材２の表面の近傍に海島構造を有する。この海島構造は、図５を参照して説明した実施形態１に係る金属部材の溶接構造１Ａにおける溶接部４の海島構造５と同様である。即ち、海島構造は、分散する複数の小さな島部と、島部同士の間に介在される海部とを備える。この島部は、純Ａｌに加えてＡｌ基合金の添加元素を含む。海部は、金属間化合物の相と純Ａｌの相との共晶組織を有する。金属間化合物は、ＣｕとＡｌとを含む。金属間化合物の相と純Ａｌの相の少なくとも一方の相は、Ａｌ基合金の添加元素を含む。
【００８５】
《試験例１》
試験例１では、金属部材の溶接構造を作製して、その接合強度を評価した。
【００８６】
〔試料Ｎｏ．１−１〜Ｎｏ．１−６、Ｎｏ．１−１０１〕
各試料の金属部材の溶接構造は、上述の金属部材の溶接構造の製造方法と同様にして、準備工程と溶接工程とを経て作製した。
【００８７】
［準備工程］
準備工程では、Ｃｕ部材とＡｌ部材とを準備した。各試料におけるＣｕ部材とＡｌ部材の組み合わせは表１の通りである。
【００８８】
（試料Ｎｏ．１−１）
試料Ｎｏ．１−１のＣｕ部材には、純Ｃｕの板材からなるＣｕ基材を用意した。Ｃｕ基材の厚さは、０．３ｍｍとした。Ａｌ部材には、純Ａｌの板材からなるＡｌ基材と、Ａｌ基材の表面を覆うめっき層とを備える被覆部材を用意した。Ａｌ基材の厚さは、０．６ｍｍとした。めっき層は、Ｎｉめっき層の単層構造とした。めっき層の厚さは、２μｍとした。
【００８９】
（試料Ｎｏ．１−２）
試料Ｎｏ．１−２は、Ａｌ基材の材質を異ならせた点を除き、試料Ｎｏ．１−１と同じとした。Ａｌ基材は、Ｍｎを１質量％含むＡｌ−Ｍｎ合金の板材で構成した。
【００９０】
（試料Ｎｏ．１−３）
試料Ｎｏ．１−３は、Ａｌ部材に備わるめっき層を積層構造で構成した点を除き、試料Ｎｏ．１−１と同じとした。めっき層は、Ａｌ基材側から順に、Ｎｉめっき層とＳｎめっき層とを積層したものである。Ｎｉめっき層の厚さとＳｎめっき層の厚さは、いずれも２μｍとした。
【００９１】
（試料Ｎｏ．１−４）
試料Ｎｏ．１−４は、以下の２つの点を除き、試料Ｎｏ．１−１と同じとした。
（１）Ｃｕ部材を、Ｃｕ基材とＣｕ基材の表面を覆うめっき層とを備える被覆部材とした点
（２）Ａｌ部材に備わるめっき層を積層構造で構成した点
Ｃｕ基材は、試料Ｎｏ．１−１と同じとした。Ｃｕ部材のめっき層は、Ｎｉめっき層の単層構造とした。このＮｉめっき層の厚さは、２μｍとした。Ａｌ部材のめっき層は、Ａｌ基材側から順に、Ｎｉめっき層とＳｎめっき層とを積層したものである。このＮｉめっき層の厚さとＳｎめっき層の厚さは、いずれも２μｍとした。
【００９２】
（試料Ｎｏ．１−５）
試料Ｎｏ．１−５は、以下の２つの点を除き、試料Ｎｏ．１−１と同じとした。
（１）Ａｌ基材の材質を異ならせた点
（２）Ａｌ部材に備わるめっき層を積層構造で構成した点
Ａｌ基材は、Ｍｎを１質量％含むＡｌ−Ｍｎ合金の板材で構成した。Ａｌ部材のめっき層は、Ａｌ基材側から順に、Ｎｉめっき層とＳｎめっき層とを積層したものである。このＮｉめっき層の厚さとＳｎめっき層の厚さは、いずれも２μｍとした。
【００９３】
（試料Ｎｏ．１−６）
試料Ｎｏ．１−６は、以下の２つの点を除き、試料Ｎｏ．１−１と同じとした。
（１）Ｃｕ部材を、Ｃｕ基材と、Ｃｕ基材の表面を覆うめっき層とを備える被覆部材とした点
（２）Ａｌ基材の材質を異ならせた点
Ｃｕ基材は、試料Ｎｏ．１−１と同じとした。Ｃｕ部材のめっき層は、Ｎｉめっき層の単層構造とした。めっき層の厚さは、２μｍとした。Ａｌ基材は、Ｍｎを１質量％含むＡｌ−Ｍｎ合金の板材で構成した。
【００９４】
（試料Ｎｏ．１−１０１）
試料Ｎｏ．１−１０１は、Ａｌ部材をＡｌ基材のみで構成した点を除き、試料Ｎｏ．１−１と同じとした。即ち、試料Ｎｏ．１−１のＡｌ部材は、めっき層を有していない。
【００９５】
［溶接工程］
溶接工程では、Ｃｕ部材とＡｌ部材のめっき層とを対向配置させ、Ａｌ部材側からレーザーを照射した。このレーザーの照射により、Ｃｕ部材とＡｌ部材とを溶接した。Ｃｕ部材がめっき層を有する場合には、めっき層同士を対向配置させて溶接した。レーザーの照射条件は、表１に示す出力（Ｗ）及び走査速度（ｍｍ／ｓｅｃ）とした。
【００９６】
〔組織分析〕
各試料の金属部材の溶接構造における溶接部の組織を分析した。図５，図６に、代表的に試料Ｎｏ．１−３の溶接部４と試料Ｎｏ．１−１０１の溶接部４００の顕微鏡写真を示す。
【００９７】
試料Ｎｏ．１−３の溶接部４は、上述したように、Ｃｕ部材２の表面の近傍に海島構造５を備えることが分かった。試料Ｎｏ．１−３の溶接部４における海島構造５は、上述したように、密な領域５１１と疎な領域５１２とを有する疎密構造５１０を備えることが分かった。密な領域５１１は、島部５１の密度の高い領域である。密な領域５１１は、Ｃｕ部材２の表面側に設けられている。疎な領域５１２は、島部５１の密度の低い領域である。疎な領域５１２は、Ｃｕ部材２の表面側とは反対側に設けられている。試料Ｎｏ．１−１、Ｎｏ．１−２、Ｎｏ．１−４〜Ｎｏ．１−６の溶接部は、図示は省略しているが、試料Ｎｏ．１−３の溶接部と同様の海島構造を有していた。各試料の溶接部における海島構造の厚さ（μｍ）、島部の大きさ（μｍ２）、島部同士の間隔（μｍ）、海部の厚さ（μｍ）を上述した測定方法により測定した。その結果を、表２に示す。試料Ｎｏ．１−１〜Ｎｏ．１−６の海島構造の厚さはいずれも、３μｍ以上であり、更に５μｍ以上であり、特に７μｍ以上であることが分かった。また、試料Ｎｏ．１−１〜Ｎｏ．１−６の島部の大きさはいずれも、１μｍ２以上２０μｍ２以下であり、更に１５μｍ２以下であり、特に１０μｍ２以下であることが分かった。試料Ｎｏ．１−１〜Ｎｏ．１−６の島部同士の間隔はいずれも、１０μｍ以下であり、更に７μｍ以下であり、特に５μｍ以下であることが分かった。試料Ｎｏ．１−１〜Ｎｏ．１−６の海部の厚さはいずれも、５μｍ以下であり、更に３μｍ以下であることが分かった。
【００９８】
一方、試料Ｎｏ．１−１０１の溶接部４００は、試料Ｎｏ．１−３のような海島構造が形成されていなかった（図６）。この試料Ｎｏ．１−１０１の溶接部４００は、Ｃｕ部材２００の表面との界面に、厚さの非常に厚い層状のＡｌ２Ｃｕからなる金属間化合物６００や、大きさの非常に大きな島状のＡｌ２Ｃｕからなる金属間化合物６００が形成されていた。
【００９９】
〔接合強度の評価〕
各試料の接合強度は、Ｃｕ部材２とＡｌ部材３とを互いの対向面に対して垂直方向にかつ互いに離れる方向に引張ったときの最大引張力（Ｎ）を測定することで評価した。ここでは、レーザーの走査方向（溶接部の長手方向）に沿って溶接部が剥がれるように、両部材を引っ張った。溶接部の剥がれる速度は５０ｍｍ／ｍｉｎとなるようにした。各試料の最大引張力の結果は、試料Ｎｏ．１−１，Ｎｏ．１−２，Ｎｏ．１−１０１では評価数ｎ＝３の最大引張力の平均とし、試料Ｎｏ．１−２〜Ｎｏ．１−６では評価数ｎ＝５の最大引張力の平均とした。その結果を表２に示す。
【０１００】
【表１】
2020049885.tif 000003
【０１０１】
【表２】
2020049885.tif 000004
【０１０２】
表２に示すように、試料Ｎｏ．１−１〜Ｎｏ．１−６の最大引張力はいずれも、試料Ｎｏ．１−１０１に比較して、１．２４倍以上高いことが分かる。特に、試料Ｎｏ．１−５の最大引張力は、試料Ｎｏ．１−１０１の２倍以上高い。
【０１０３】
このように、Ａｌ基材とめっき層とを有するＡｌ部材を用意し、特定の照射条件でレーザーを照射して溶接した金属部材の溶接構造は、めっき層を有さず純Ａｌの基材のみを用意してレーザーを照射した金属部材の溶接構造に比較して、接合強度に優れることが分かる。
【０１０４】
試料Ｎｏ．１−１と試料Ｎｏ．１−２との比較と、試料Ｎｏ．１−３と試料Ｎｏ．１−５との比較と、試料Ｎｏ．１−４と試料Ｎｏ．１−６との比較とから、次のことが分かる。Ａｌ基材をＡｌ基合金で構成した試料Ｎｏ．１−２、試料Ｎｏ．１−５、試料Ｎｏ．１−６はそれぞれ、Ａｌ基材を純Ａｌで構成した試料Ｎｏ．１−１、試料Ｎｏ．１−３、試料Ｎｏ．１−４に比較して、接合強度に優れる。
【０１０５】
試料Ｎｏ．１−３と試料Ｎｏ．１−４との比較と、試料Ｎｏ．１−５と試料Ｎｏ．１−６との比較とから、次のことが分かる。Ｃｕ部材をＣｕ基材のみで構成した試料Ｎｏ．１−３、試料Ｎｏ．１−５はそれぞれ、Ｃｕ部材をＣｕ基材とめっき層とを有する被覆部材で構成した試料Ｎｏ．１−４、１−６に比較して、接合強度に優れる。
【０１０６】
試料Ｎｏ．１−１と試料Ｎｏ．１−３との比較から、Ａｌ基材を純Ａｌとした場合、めっき層をＮｉめっき層の単層構造とした試料Ｎｏ．１−１は、Ｎｉめっき層とＳｎめっき層との積層構造とした試料Ｎｏ．１−３に比較して、接合強度に優れることが分かる。これに対して、試料Ｎｏ．１−２と試料Ｎｏ．１−５との比較から、Ａｌ基材をＡｌ基合金とした場合、めっき層をＮｉめっき層とＳｎめっき層との積層構造とした試料Ｎｏ．１−５は、Ｎｉめっき層の単層構造とした試料Ｎｏ．１−２に比較して、接合強度に優れることが分かる。
【０１０７】
本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【０１０８】
１Ａ  金属部材の溶接構造
２  Ｃｕ部材
２１  Ｃｕ基材
２２  めっき層
３  Ａｌ部材
３１  Ａｌ基材
３２  めっき層
３２１  Ｎｉめっき層
３２２  Ｓｎめっき層
４  溶接部
５  海島構造
５１  島部
５１０  疎密構造
５１１  密な領域
５１２  疎な領域
５２  海部
２００  Ｃｕ部材
４００  溶接部
６００  金属間化合物
【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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【国際調査報告】
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