金属材料的接合方法及金属接合体技术

本发明专利技术提供一种接合方法，其是将同种及异种的各种组合的金属材料牢固地接合的简便的方法，在接合异种金属的情况下，能够抑制接合部的电解腐蚀。此外，本发明专利技术提供一种金属接合体，其具有接合部，该接合部具有高接合强度，其使得在拉伸试验中接头利用金属部伸长，该金属接合体使得接合部的电解腐蚀被非常有效地抑制。本发明专利技术的金属材料的接合方法的特征在于，具有：第一工序，经由树脂层使一方的金属材料与另一方的金属材料抵接，形成被接合界面；以及第二工序，向所述一方的金属材料和/或所述另一方的金属材料的表面照射激光，在所述被接合界面将所述树脂层和所述一方的金属材料接合，并且将所述树脂层和所述另一方的金属材料接合，形成接合部。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】金属材料的接合方法及金属接合体
本专利技术涉及将金属材料彼此接合的方法及金属接合体。
技术介绍
以往，在金属材料彼此的接合中，采用的是铆钉紧固等机械接合、电弧焊以及激光焊接等熔融焊接方法。然而，在使用铆钉紧固的情况下，由于部件因紧固部的大小、重量而大型化、重量化，而且设计的自由度也降低，因此，能够应用的部件受到限制。此外，在熔融焊接中，除了接合部成为熔融凝固组织以外，还形成热影响部，作为接合结构体不能充分地用金属母材(被接合材料)的机械性质。进一步，在接合异种金属材料的情况下，在接合界面形成脆弱的金属间化合物层，难以保证接头的强度及可靠性。与此相对，近年来，将金属材料以固相进行接合的方法受到了关注，研究了采用摩擦压接或摩擦搅拌接合的金属材料的接合方法。例如，在专利文献1(日本特开2009-299138号公报)中，提出了一种金属材料的接合方法，由该方法得到的是钢材与铝合金材料的异种材料接合体，其中，将接合的钢材设为特定组成，另一方面，使接合的铝合金材料成为特定组成的Al-Mg-Si系铝合金，在异种材料接合体的铝合金材料侧的接合界面中含有特定量的Li、Mn，并且在限制了Fe的含量的基础上，得到在异种材料接合体的接合界面形成有Fe和Al的反应层的异种材料接合体。在上述专利文献1记载的金属材料的接合方法中，通过钢材的材料表面的含有Mn、Si的外部氧化物层，和钢材的材料表面正下方的含有Mn、Si的内部氧化物层这两者，抑制点焊时的Fe及Al的扩散，抑制接合界面的Al-Fe系的脆反应层的过度生成，而且，在铝合金材料的与钢材的接合面侧，作为对存在于钢材表面上的外部氧化物层具有还原的功能的元素，使Li、Mn中的1种或2种预先存在，通过由Li、Mn产生的还原作用而破坏钢材的难以被破坏的外部氧化物层，从而能够有效地控制点焊时的Fe、Al的扩散，使其达到必要且不过度抑制的程度。其结果，能够抑制接合界面中的Al-Fe系的脆反应层(金属间化合物层)的过量生成，另一方面，能够确保为了得到高接合强度所必要的最小限度的Al-Fe系的反应层(金属间化合物层)，得到高接合强度。此外，在专利文献2(日本特开2015-139789号公报)中，提出了一种异质部件的摩擦搅拌接合方法，其特征在于，在采用摩擦搅拌接合将金属部件和具有比金属部件的熔点低的熔点的接合部件接合的方法中，(i)在具备接合面的孔径比相反侧的孔径小的形状的孔的金属部件上重叠接合部件，(ii)一边使接合工具旋转一边将接合工具按压于上述孔的上部的接合部件，将接合部件压入上述孔中而形成接合接头。在上述专利文献2所记载的异质部件的摩擦搅拌接合方法中，在一方的金属部件上形成接合面的孔径比相反侧的孔径小的形状的孔，在该孔的内部压入并填充要接合的另一方的部件，由此能够用摩擦搅拌接合将特性(熔点)不同的两个部件(例如，一方是镀层钢板等铁系部件或钛(合金)部件，另一方是由铝、镁或它们的合金、或者树脂等构成的部件)牢固地接合。[现有技术文献]专利文献：专利文献1：日本特开2009-299138号公报专利文献2：日本特开2015-139789号公报
技术实现思路
[专利技术所要解决的技术问题]在此，在摩擦搅拌接合中，需要将高速旋转的工具压入被接合区域，因此，被接合材料的种类、尺寸及接头形状等受到限制。此外，在通常的摩擦搅拌接合中，在接合结束端形成有拔出工具的孔，此外，在接合部的表面会形成工具标记、毛刺等。而且，根据被接合材料的种类不同，有时对工具的负荷变大，因此，例如在接合钢材的情况下，工具寿命成为严重的问题。此外，与熔融焊接后的情况相比，虽然接合界面处的金属间化合物的厚度变薄，但难以完全抑制该金属间化合物的形成。此外，由摩擦搅拌接合而形成的异种金属接合部是不同的金属材料密合而形成的，极其难以抑制其电解腐蚀。对于上述专利文献1的接合方法而言，能够得到高接合强度，但能够应用的被接合材料的组成和组合被严格地限定，通用性极差。此外，对于上述专利文献2的接合方法而言，也能形成牢固的异种材料接合部，但是从熔点、塑性变形阻力的观点出发，能够应用的被接合材料的组合受到限定，并且需要在被接合材料上设置孔等，接合工序变得繁杂。鉴于以上所述的现有技术中的问题点，本专利技术的目的在于提供一种接合方法，其为将同种及异种的各种组合的金属材料牢固地接合的简便的方法，在接合异种金属的情况下，能够抑制接合部的电解腐蚀。此外，本专利技术的目的还在于提供一种金属接合体，该金属接合体具有接合部，该接合部具有高接合强度，使得在拉伸试验中接头利用金属部进行伸长，该金属接合体使得接合部的电解腐蚀被极其有效地抑制。[用于解决技术问题的手段]本专利技术人为了实现上述目的，对金属材料的接合方法反复进行了深入研究，结果发现，通过借助树脂层使金属材料彼此牢固地接合的方法等是有效的，从而完成了本专利技术。即，本专利技术提供一种金属材料的接合方法，其特征在于，具有：第一工序，经由树脂层使一方的金属材料与另一方的金属材料抵接，形成被接合界面；以及第二工序，向上述一方的金属材料和/或上述另一方的金属材料的表面照射激光，在上述被接合界面将上述树脂层和上述一方的金属材料接合，并且将上述树脂层和上述另一方的金属材料接合，形成接合部。本专利技术的金属材料的接合方法不是在使一方的金属材料与另一方的金属材料直接接触的状态下进行接合的方法，而是通过形成经由树脂层的接合界面而间接地实现接合的方法。更具体而言，将树脂层与一方的金属材料牢固地接合，并且将树脂层与另一方的金属材料也牢固地接合，从而将一方的金属材料与另一方的金属材料接合。由于一方的金属材料与另一方的金属材料不直接接触，因此能够极其有效地抑制电腐蚀。此外，在本专利技术的金属材料的接合方法中，由于通过向金属材料表面的激光照射而引起的树脂层/金属材料界面的温度上升，而使树脂层与金属材料接合，因此接合工序容易且能够在短时间内完成。树脂层可以预先形成在一方的金属材料和/或另一方的金属材料的表面，也可以在接合时夹入于一方的金属材料和另一方的金属材料之间。本专利技术的金属材料的接合方法具有：第一工序，经由树脂层使一方的金属材料和另一方的金属材料抵接，形成被接合界面；以及第二工序，通过激光照射使一方的金属材料和/或另一方的金属材料的表面升温，在被接合界面将树脂层和一方的金属材料接合，并且将树脂层和另一方的金属材料接合，形成接合部。在本专利技术的金属材料的接合方法中的第一工序中，通过使一方的金属材料与树脂层的一个面抵接，并使另一方的金属材料与树脂层的另一个面抵接，从而能够构成被接合界面，该被接合界面呈由一方的金属材料/树脂层/另一方的金属材料构成的三层状态。另外，作为树脂层，可以使用例如片状或膜状的树脂材料或液体树脂等。接着，在本专利技术的金属材料的接合方法中的第二工序中，从一方的金属材料和/或另一方的金属材料的表面照射激光而使被接合界面升温，由此，在一方的金属材料和/或另一方的金属材料的一部分上形成加热区域，并且与该加热区域重叠本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种金属材料的接合方法，其特征在于，/n具有：/n第一工序，经由树脂层使一方的金属材料与另一方的金属材料抵接，形成被接合界面；以及/n第二工序，向所述一方的金属材料和/或所述另一方的金属材料的表面照射激光，在所述被接合界面将所述树脂层和所述一方的金属材料接合，并且将所述树脂层和所述另一方的金属材料接合，形成接合部。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180925 JP 2018-1785151.一种金属材料的接合方法，其特征在于，
具有：
第一工序，经由树脂层使一方的金属材料与另一方的金属材料抵接，形成被接合界面；以及
第二工序，向所述一方的金属材料和/或所述另一方的金属材料的表面照射激光，在所述被接合界面将所述树脂层和所述一方的金属材料接合，并且将所述树脂层和所述另一方的金属材料接合，形成接合部。


2.根据权利要求1所述的金属材料的接合方法，其特征在于，
所述树脂层为树脂膜。


3.根据权利要求1或2所述的金属材料的接合方法，其特征在于，
所述树脂层的厚度为15～500μm。


4.根据权利要求1～3中任一项所述的金属材料的接合方法，其特征在于，
所述树脂层为聚酰胺树脂、聚酰亚胺树脂、聚碳酸酯树脂、聚苯硫醚树脂、氟树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂、马来酸改性聚丙烯树脂以及聚醚醚酮树脂中的任一种。


5.根据权利要求1～4中任一项所述的金属材料的接合方法，其特征在于，
所述一方的金属材料与所述另一方的金属材料的组成不同。


6.根据权利要求1～5中任一项所述的金属材料的接合方法，其特征在于，
在所述第二工序中对所述接合部进行加压，以及/或者，在所述第二工序之后立即对所述接合部进行加压...

【专利技术属性】
技术研发人员：和鹿公则，中村浩，
申请(专利权)人：株式会社广岛技术，夏蒙株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP