異種材料接合用填充金屬及異種材料焊接結(jié)構(gòu)體的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及異種材料接合用填充金屬和使用了該填充金屬的異種材料焊接結(jié)構(gòu) 體的制造方法。更詳細(xì)地說，是涉及鋁材或鋁合金材與鋼材接合的異種材料接合用填充金 屬以及異種材料焊接結(jié)構(gòu)體的制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，在汽車等的運輸機(jī)械中，從輕量化的觀點出發(fā)，在鋼材上接合了鋁材或鋁 合金材的異種材料焊接結(jié)構(gòu)體被使用于車體零件等。一般來說，在形成鋁材或鋁合金材與 鋼材的異種材料焊接結(jié)構(gòu)體時，采用的是鉚釘與粘接并用的機(jī)械的接合方法，但該方法成 本高，另外適用原材有所限制。
[0003] 另一方面，也提出有使用由鋁合金構(gòu)成的填充金屬，通過焊接和釬接等的手段，將 鋁材或鋁合金材與鋼材加以接合的方法，但這些接合方法中，存在接合界面生成脆的金屬 間化合物，接合強(qiáng)度降低這樣的問題點。因此，一直以來，著眼于填充金屬所含有的Si，提出 有通過使鋁合金中的Si含量處于特定的范圍，從而實現(xiàn)接合強(qiáng)度提高的填充金屬（例如， 參照專利文獻(xiàn)1~3)。
[0004] 另外，以焊接接頭部的拉伸剪切強(qiáng)度和焊接部界面的剝離強(qiáng)度的提高為目的，也 提出有通過特定量調(diào)合有Si和Zr的鋁合金形成皮材的異種材料焊接用藥芯焊絲（參照專 利文獻(xiàn)4)。
[0005] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0006] 專利文獻(xiàn)
[0007] 專利文獻(xiàn)1 :日本特開2006-224147號公報
[0008] 專利文獻(xiàn)2 :日本特開2010-201448號公報
[0009] 專利文獻(xiàn)3 :日本特開2011-36918號公報
[0010] 專利文獻(xiàn)4 :日本特開2012-71341號公報
[0011] 前述專利文獻(xiàn)1~3所述的現(xiàn)有的填充金屬，雖然能夠使接頭的剝離強(qiáng)度提高，但 有時接合部容易發(fā)生裂紋。另一方面，作為填充金屬，若使用專利文獻(xiàn)4所述的藥芯焊絲， 則熔融部得以微細(xì)化，能夠抑制焊接金屬部的微小裂紋的發(fā)生。但是，專利文獻(xiàn)4所述的藥 芯焊絲，因為由含有Zr的鋁合金形成皮材，所以在制造過程中，會有Zr的粗大化合物在鋁 合金中生成，根據(jù)加工條件不同，拉絲加工時焊絲會斷裂。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012] 因此，本發(fā)明的主要目的在于，提供一種在鋁材或鋁合金材與鋼材的異種材料接 合中，能夠提高接頭強(qiáng)度，并且能夠抑制接合部的裂紋，此外在拉絲加工時難以發(fā)生斷裂的 異種材料接合用填充金屬及異種材料焊接結(jié)構(gòu)體的制造方法。
[0013] 本發(fā)明的異種材料接合用填充金屬，是在接合鋁材或鋁合金材與鋼材時使用的異 種材料接合用填充金屬，由至少含有Si :1. O~6. O質(zhì)量％和Ti :0.0 l~0. 30質(zhì)量％、余量 是鋁和不可避免的雜質(zhì)的鋁合金構(gòu)成。
[0014] 另外，本發(fā)明的其他異種材料接合用填充金屬，是在接合鋁材或鋁合金材與鋼材 時使用的異種材料接合用填充金屬，其由皮材和填充在所述皮材內(nèi)的焊劑構(gòu)成，皮材由至 少含有Si :1. 0~6. 0質(zhì)量％和Ti :0. 01~0. 30質(zhì)量％、余量是鋁和不可避免的雜質(zhì)的鋁 合金構(gòu)成，所述焊劑的充填率相對于焊絲總體的質(zhì)量為2. 0~20. 0質(zhì)量％。
[0015] 這些填充金屬，也可以使所述鋁合金中的Si含量為1.0~3.0質(zhì)量％。
[0016] 另外，也可以使所述鋁合金的Ti含量為0. 05~0. 25質(zhì)量％。
[0017] 另一方面，所述鋁合金還可以含有0.01~0.30質(zhì)量％的冗!·。
[0018] 另外，所述鋁合金還可以含有從Mg :0.4質(zhì)量％以下、Cu :0.8質(zhì)量％以下、Fe :0.8 質(zhì)量％以下及Mn :0. 4質(zhì)量％以下所構(gòu)成的群中選擇的至少一種元素。
[0019] 本發(fā)明的異種材料焊接結(jié)構(gòu)體的制造方法，是制造由鋁材或鋁合金材與鋼材構(gòu)成 的異種材料焊接結(jié)構(gòu)體的方法，其中，具有如下工序：對于所述鋁材或鋁合金材和所述鋼材 中的至少一者，以涂布量為0. 5~lOmg/cm3的方式涂布焊劑的工序；由所述鋁材或鋁合金 材和所述鋼材形成接頭部的工序；一邊向所述接頭供給填充金屬，一邊對于所述鋁材或鋁 合金材與所述鋼材進(jìn)行焊接的工序，所述填充金屬由至少含有Si :1. 0~6. 0質(zhì)量％和Ti : 0. 01~0. 30質(zhì)量％、余量是錯和不可避免的雜質(zhì)的錯合金構(gòu)成。
[0020] 另外，本發(fā)明的其他異種材料焊接結(jié)構(gòu)體的制造方法，是制造由鋁材或鋁合金材 和鋼材構(gòu)成的異種材料焊接結(jié)構(gòu)體的方法，其中，具有如下工序：由所述鋁材或鋁合金材和 所述鋼材形成接頭部的工序；一邊向所述接頭供給填充金屬，一邊對于所述鋁材或鋁合金 材與所述鋼材進(jìn)行焊接的工序，所述填充金屬由皮材，和填充在所述皮材內(nèi)的焊劑構(gòu)成，所 述皮材由至少含有Si :1. 0~6. 0質(zhì)量％和Ti :0. 01~0. 30質(zhì)量％、余量是鋁和不可避免 的雜質(zhì)的鋁合金所構(gòu)成，所述焊劑的充填率是焊絲總體的2. 0~20. 0質(zhì)量％的。
[0021] 在這些異種材料焊接結(jié)構(gòu)體的制造方法中，也可以使用所述鋁合金的Si含量為 1. 0~3. 0質(zhì)量％的填充金屬。
[0022] 另外，也可以使用所述鋁合金中的Ti含量為0. 05~0. 25質(zhì)量％的填充金屬。
[0023] 另一方面，還可以使用所述鋁合金含有0. 01~0. 30質(zhì)量％的Zr的填充金屬。
[0024] 另外，還可以使用所述鋁合金含有從Mg :0.4質(zhì)量％以下、Cu :0.8質(zhì)量％以下、Fe : 0. 8質(zhì)量％以下和Mn :0. 4質(zhì)量％以下所構(gòu)成的群中選擇的至少一種元素的填充金屬。
[0025] 根據(jù)本發(fā)明，因為由特定量含有Si和Ti的鋁合金形成填充金屬或其皮材，所以在 填充金屬制造時拉絲加工性優(yōu)異，并且通過焊接接合鋁材或鋁合金材與鋼材時，接頭的強(qiáng) 度高，能夠得到焊接金屬部難以發(fā)生裂紋的異種材料焊接結(jié)構(gòu)體。
【附圖說明】
[0026] 圖1是示意性地表示本發(fā)明的第三實施方式的異種材料焊接結(jié)構(gòu)體的制造方法 的一例的立體圖。
[0027] 圖2是圖1所示的沿A-A線的剖面圖。
[0028] 圖3是示意性地表示異種材料焊接結(jié)構(gòu)體的焊接金屬部的拉伸剪切強(qiáng)度試驗的 方法的剖面圖。
[0029] 圖4是示意性地表示異種材料焊接結(jié)構(gòu)體的焊接金屬部的剝離強(qiáng)度試驗的方法 的剖面圖。
[0030] 圖5A是示意性地表示焊接金屬部的形狀的剖面圖。
[0031] 圖5B是示意性地表示焊接金屬部的形狀的剖面圖。
[0032] 圖5C是示意性地表示焊接金屬部的形狀的剖面圖。
【具體實施方式】
[0033] 以下，對于用于實施本發(fā)明的方式詳細(xì)地加以說明。還有，本發(fā)明不受以下說明的 實施方式限定。
[0034] (第一實施方式）
[0035] 首先，對于本發(fā)明的第一實施方式的填充金屬進(jìn)行說明。本實施方式的填充金屬， 由至少含有Si :1. 0~6. 0質(zhì)量％和Ti :0. 01~0. 30質(zhì)量％、余量是鋁和不可避免的雜 質(zhì)的錯合金形成。形成該填充金屬的錯合金中，可根據(jù)需要，添加 Zr、Mg、Cu、Fe和Mn等。 而且，本實施方式的填充金屬，例如以實芯焊絲的形態(tài)，在接合鋁材或鋁合金材與鋼材時使 用。
[0036] 以下，說明形成本實施方式的填充金屬的鋁合金的各成分的數(shù)值限定理由。
[0037] [Si :1. 0 ~6. 0 質(zhì)量％ ]
[0038] Si具有使接頭部的拉伸剪切強(qiáng)度和剝離強(qiáng)度提高的效果，但鋁合金中的Si量低 于1. 0質(zhì)量％時，該效果不充分。另外，鋁合金中的Si量低于1. 0質(zhì)量％時，雖然在接合部 界面難以發(fā)生斷裂，但焊接金屬部的裂紋敏感性高，作為被接合構(gòu)件的鋁合金材與鋼材的 熱膨脹差大時，在焊接金屬部容易發(fā)生微小裂紋。
[0039] 另一方面，若使鋁合金中的Si量增加，則拉伸剪切強(qiáng)度在一定程度上提高，但若 鋁合金的Si含量高于6. 0質(zhì)量％，則接合部鄰域的韌性降低，剝離強(qiáng)度降低。因此，在本實 施方式的填充金屬中，使鋁合金中的Si含量為1.0~6.0質(zhì)量％。還有，優(yōu)選Si含量為 I. 0~3. 0質(zhì)量％，由此，能夠提高拉伸剪切強(qiáng)度和剝離強(qiáng)度