钢材和铝合金的接合体、点焊方法及用于该方法的电极头
2020-01-15

钢材和铝合金的接合体、点焊方法及用于该方法的电极头

本发明提供钢材和铝材的接合体及其点焊方法,该钢材和铝材的接合体可以形成接合强度高的点焊。作为一实施方式,通过点焊将板厚t1为0.3~3.0mm的钢材(1)、和板厚t2为0.5~4.0mm的铝材(2)接合,形成钢材和铝材的接合体。该接合体的特征在于,接合部的熔核面积为20×t20.5~100×t20.5mm2,界面反应层的厚度为0.5~3μm部分的面积为10×t20.5mm2以上,且接合部中心与离接合部中心为接合直径的1/4的距离的点的界面反应层的厚度之差为5μm以内。由此,能够提供异材接合体及其点焊方法,该异材接合体其接合强度优良,且能够通过既有的点焊装置不重新使用金属包层等另外的材料、不重新增加另外的工序且低成本地形成。

エ业上的可利用性

接着,对作为另ー个的抑制层的、磷酸盐皮膜在以下进行说明。如上所述,在磷酸盐皮膜通过通孔,或与本发明的特定范围的Zn或Zn合金皮膜共存的情况下,电阻破坏皮膜,使钢材和铝材电导通,在点焊时能够控制接合体的界面反应层的形成面积及厚度分布。但是,为了在点焊的接合部使钢材和铝材电导通,没有必要将磷酸膜全部从接合部除棹。换言之,如果电导通钢材和铝材,也可以在点焊的接合部残留有磷酸盐皮膜。

以下,对本发明的各要件的限定理由及其作用进行说明。

与之相对,在被接合的钢材和铝材彼此的接合面间,在作为抑制层预设有Zn或Al的金属皮膜的情况下,即使在接合面间介入有机树脂粘接剂的皮膜,点焊自身及界面反应层形成控制也不困难,从而发挥有机树脂粘接剂皮膜方面的功能。

图4的Al3Fe系化合物层的深度方向的厚度(长度)I2通过得到的视场100iim的HAADF-STEM图像,测定并平均全部同定为Al3Fe系化合物的粒•针的深度方向的长度。

本发明中使用的点焊的接合条件对加压力及电流模式没有特别限定,可以根据钢材I或铝材2的材质或板厚、表面处理的不同、还有接头前端部形状等适宜选择。但是,熔核面积及界面反应层4的结构必须满足本发明规定的范围,为了确保熔核面积,需要比较高的加压カ和电流量,为了抑制界面反应层4的厚度増加,在板上不存在表面处理层的情况下,求取短时间的焊接,在具有表面处理层的情况下,在同样排出接合部的表面处理层之后,求取尽可能短时间的焊接。

S卩,可知,一直以来为了进一步提高接合強度,抑制钢材及铝材的发热,分散电流密度且尽可能通过高电流进行接合,接合部中心部也含有被接合的异材接合体的界面反应层,且大面积控制在最合适厚度范围内,这点很重要。

据本发明,在通过点焊形成钢材和铝材的异材接合体时,如目前的技术所示,不重新使用另外的材料,另外,不需要新增加另外的エ序,可以利用既有的点焊机,因此能够实现成本大大減少。

另外,当溶融达到铝材的反接合表面产生尘埃时,铝材的减少量増大,仍然得不到高的接合強度。

另外,本发明对使用的钢材的形状或材质没有特别的限定,可根据作为各结构用构件的要求特性适宜选择通用的板材、型材、锻造材、鋳造材。

本发明必须是钢材的板厚h为O.3〜3.Omm的接合体。在钢材的板厚不足O.3mm的情况下,作为上述结构构件或结构材料,不能够确保必要的強度或刚性,这是不合适的。另外,除此之外,由于点焊进行的加压使钢材变形加大,氧化皮膜容易被破坏,因此促进钢材和铝的反应。其结果是,容易形成金属间化合物。