(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウム又はアルミニウム合金のメッキ層が少なくとも一方の表面に形成された鋼板と、この鋼板の前記メッキ層が形成された表面に前記メッキ層をろう材としてろう付けされたアルミニウム又はアルミニウム合金板と、を有し、前記鋼板がＮ：０．００２０乃至０．０２００質量％を含有し、前記メッキ層がＳｉ：５乃至１５質量％を含有することを特徴とするスポット溶接用インサート材。
【請求項２】
アルミニウム又はアルミニウム合金材と鋼材との間に、請求項１に記載のスポット溶接用インサート材を、前記アルミニウム又はアルミニウム合金板が前記アルミニウム又はアルミニウム合金材側になり、前記鋼板が前記鋼材側になるようにして介装してスポット溶接することを特徴とするスポット溶接用インサート材を使用した接合方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アルミニウム又はアルミニウム合金（以下、アルミニウム及びアルミニウム合金を総称してアルミニウムという。）板と鋼板とを接合する異種金属のスポット溶接に使用されるインサート材及びそれを使用した接合方法に関し、特に、生産性の向上を図ったスポット溶接用インサート材及びそれを使用した接合方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、異種金属の接合方法、特にアルミニウム系材と鋼系材とをスポット溶接する方法として、以下の方法が知られている。
【０００３】
例えば特開昭６３−２３０２７１号公報には、アルミニウム系材と、鉄系材との間に、鋼材を基体としその少なくとも１表面にアルミニウム層が形成された第１のインサート材と、その少なくとも１表面にアルミニウムろうを有する第２のインサート材とを、第１のインサート材が鉄系材側になり、第２のインサート材のアルミニウムろうを有する表面が第１のインサート材に接触するように介装して重ね合わせ、溶接電流を通電する抵抗溶接方法が記載されている。
【０００４】
また、特開平４−５５０６６号公報、特開平７−２８４９５５号公報及び特開平７−１３２３８０号公報等には、アルミニウム系材と鋼系材との間に、アルミニウム系材と鋼系材とからなるクラッド材をインサート材として鋼板とアルミニウム板とを抵抗溶接する方法が記載されている。
【０００５】
これらインサート材として用いられるクラッド材は、圧延、爆着又は静水圧加圧によって製造されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開昭６３−２３０２７１号公報によれば、所期の目的は達成できるものの、２枚のインサート材を被溶接材の間に介在させる必要があるため、その位置合わせが煩雑であると共に、その作業を行いにくい。
【０００７】
また、クラッド材を使用する方法では、そのクラッド材の製造が煩雑である。例えば、圧延により製造する場合には、インサート材が一辺の長さが３０ｍｍの正方形板状だとしても、アルミニウムコイル及び鋼コイルから大量の圧延材を製造し、その後所望の形状に切断する必要がある。また、この切断に際しては、アルミニウム系材と鋼系材とが密着した切断屑が発生し、その再生及び処理が極めて困難である。更に、クラッド材を構成するアルミニウム系材と鋼系材には比抵抗の相違があるため、抵抗溶接において安定したナゲットを生成させるためには各々の板厚を精密に制御する必要がある。しかし、クラッド材をインサートとして用いる方法では、個別にアルミニウム系材及び鋼系材の厚さを制御することは困難であり、例え可能だとしてもその方法は極めて生産性の悪いものである。更に、圧延前には両材料の接合面を清浄化して活性な状態にしておく必要もあり、この工程も作業を煩雑にする。
【０００８】
また、爆着又は静水圧加圧による製造では、バッチ処理をチャンバ内で行う必要があるため、極めて生産性が悪く、コストが極めて高くなる。
【０００９】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、高い生産性で容易に製造することができるスポット溶接用インサート材及びそれを使用した接合方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るスポット溶接用インサート材は、アルミニウム又はアルミニウム合金のメッキ層が少なくとも一方の表面に形成された鋼板と、この鋼板の前記メッキ層が形成された表面に前記メッキ層をろう材としてろう付けされたアルミニウム又はアルミニウム合金板と、を有し、前記鋼板がＮ：０．００２０乃至０．０２００質量％を含有し、前記メッキ層がＳｉ：５乃至１５質量％を含有することを特徴とする。
【００１１】
本発明においては、アルミニウム板が鋼板にろう付けされてインサート材が構成されるため、その製造が容易である。また、ろう付けの前後で各板材の厚さは変動しないため、各板厚の制御が容易である。更に、爆着又は静水圧加圧よりも、その生産性は高い。
【００１３】
本発明に係るスポット溶接用インサート材を使用した接合方法は、アルミニウム又はアルミニウム合金材と鋼材との間に、上述のスポット溶接用インサート材を、前記アルミニウム又はアルミニウム合金板が前記アルミニウム又はアルミニウム合金材側になり、前記鋼板が前記鋼材側になるようにして介装してスポット溶接することを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例に係るスポット溶接用インサート材及びそれを使用した接合方法について、添付の図面を参照して具体的に説明する。
【００１５】
図１は本発明の実施例に係るスポット溶接用インサート材を使用したスポット溶接後の状態を示す断面図である。本実施例に係るインサート材１においては、鋼材２の一表面にアルミニウムメッキ層２ａが形成されており、この面にアルミニウム材３がろう付けされている。
【００１６】
このように構成されたインサート材１は、鋼材２のアルミニウムメッキ層２ａが形成された面にアルミニウム材３を、例えば通常一般的に行われている条件でろう付けすることにより製造することができる。従って、その製造は容易であり、爆着等と比較すると、極めて生産性が高い。また、ろう付け前の鋼材２及びアルミニウム材３の板厚がそのままろう付け後の各板厚となるので、その制御が極めて容易であり、抵抗溶接において安定したナゲットを形成することができる。
【００１７】
次に、上述のインサート材１を使用した異種金属の接合方法について説明する。図１に示すように、鋼板４とアルミニウム板５とを接合する場合、鋼材２及びアルミニウム材３が、夫々鋼板４及びアルミニウム板５側になるようにしてインサート材１を鋼板４とアルミニウム板５との間に介装する。そして、インサート材１を間に挟むようにして２個の電極（図示せず）を鋼板４及びアルミニウム板５に当て、これらの間に溶接電流を流す。これらの工程により、異種金属である鋼板４とアルミニウム板５とがスポット溶接により接合される。
【００１８】
なお、鋼材２の種類は特に限定されるものではなく、一般のものが使用可能であるが、鋼材２中のＮ含有量は０．００２０乃至０．０２００質量％であることが望ましい。Ｎ含有量が０．００２０質量％未満であると、ろう付け界面に非常に脆い金属間化合物が生成しまい、強固なろう付が行われないことがある。一方、Ｎ含有量が０．０２００質量％を超えても、ろう付けの強固さは向上しない。
【００１９】
また、アルミニウムメッキ層２ａの組成も特に限定されるものではないが、Ｓｉ含有量は５乃至１５質量％であることが望ましい。Ｓｉ含有量が５質量％未満であるか、又は１５質量％を超えると、メッキ層の融点が上昇してろう付けの温度を不必要に高くする必要がある。
【００２０】
更に、アルミニウム材３の種類も特に限定されるものではなく、１０００系Ａｌ又は３０００系Ａｌ合金等種々のアルミニウム又はアルミニウム合金材を使用できる。
【００２１】
【実施例】
以下、本発明の実施例について、その特許請求の範囲から外れる比較例と比較して具体的に説明する。
【００２２】
本発明の実施例として、下記表１に示す量のＮを含有する鋼板にメッキを施すことにより、表１に示す量のＳｉを含有するアルミニウムメッキ層を形成した。鋼板の板厚は１．０ｍｍ、メッキ層の厚さは３０μｍとした。その後、そのメッキ面側にＪＩＳ３００３相当のアルミニウム合金板を重ね、窒素雰囲気中において６００℃の温度で２分間加熱を施すことにより、インサート材を作製した。なお、アルミニウム合金板の板厚は１．０ｍｍとした。
【００２３】
また、比較例Ｎｏ．５として板厚が１．８ｍｍのＪＩＳ１０５０Ａｌ板からなるインサート材、比較例Ｎｏ．６として板厚が１．８ｍｍの冷間圧延鋼板からなるインサート材、比較例Ｎｏ．７としてＪＩＳ１０５０Ａｌ板及び冷間圧延鋼板の圧延によるクラッド材からなる厚さが１．８ｍｍのインサート材を、夫々作製した。
【００２４】
【表１】
0003818880.tif 000002
【００２５】
次いで、このようにして作製したインサート材を、板厚０．８ｍｍの冷間圧延鋼板及び板厚１．０ｍｍのアルミニウム合金（ＪＩＳ５０５６合金）板の間に、実施例Ｎｏ．１乃至３では、鋼板同士及びアルミニウム合金板同士が向き合うように挿入、把持し、スポット溶接を行った。比較例Ｎｏ．５乃至７では、インサート材の特に表裏を定めることなくスポット溶接を行った。比較例Ｎｏ．４では、インサート材を使用することなく、鋼板とアルミニウム合金板とを直接接触させた状態でスポット溶接を行った。溶接条件は、電流：１６ｋＡ、通電時間：１２Ｈｚ、加圧力：２９４０Ｎ（３００ｋｇ重）とした。接合後、せん断引張り試験を行った。この結果を下記表２に示す。表２の評価の欄では、接合強度が２．５ｋＮ以上のものを◎、接合強度が２．０ｋＮ以上２．５ｋＮ未満のものを○、接合強度が２．０未満であるものを×とした。図２は比較例５又は６における破断の状態を示す断面図である。なお、アルミニウムメッキ層は省略している。
【００２６】
【表２】
0003818880.tif 000003
【００２７】
表２に示すように、実施例Ｎｏ．１乃至３では、十分な接合強度が得られた。特に、実施例Ｎｏ．１では、インサート材の鋼板中のＮ含有量及びアルミニウムメッキ層中のＳｉ含有量が適切に規定されているため、従来の圧延クラッド材である比較例Ｎｏ．７と同等の接合強度が得られた。
【００２８】
一方、比較例Ｎｏ．４乃至６では、接合強度が低かった。比較例Ｎｏ．７では、十分な接合強度が得られたが、圧延クラッド材であるため、その製造が煩雑であり、また、板厚の制御が困難であるという欠点がある。
【００２９】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、アルミニウム板が鋼板にろう付けされてインサート材が構成されるため、容易に製造することができる。また、ろう付けの前後で各板材の厚さは変動しないため、各板厚を容易に制御することができると共に、平面形状を制御する際には、ろう付け前に各板材を所望の大きさに切断すればよいので、アルミニウム材と鋼材とが密着した切り屑の発生を防止することができる。更に、ろう付けのため、他の方法と比して、その生産性は高い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に係るスポット溶接用インサート材を使用したスポット溶接後の状態を示す断面図である。
【図２】比較例５又は６における破断の状態を示す断面図である。
【符号の説明】
１；インサート材
２；鋼材
２ａ；アルミニウムメッキ層
３；アルミニウム材
４；鋼板
５；アルミニウム板
【図１】
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【図２】
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