异种金属的接合方法、接合体以及接合装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供异种金属的接合方法、接合体以及接合装置，能够将由熔点不同的金属构成的薄板彼此良好地对接接合。实施方式的异种金属的接合方法使用摩擦热将呈板状且包含第1金属的第1部件与呈板状且包含熔点比上述第1金属的熔点高的第2金属的第2部件对接接合。上述异种金属的接合方法包括：使上述第2部件的端部重叠在上述第1部件的端部上的工序；以及使前端具有凸部且旋转的接合工具抵接于上述第2部件的与上述第1部件重叠的重叠部，将上述第2部件朝向上述第1部件加压的工序。在将上述第2部件朝向上述第1部件加压时，使上述旋转的接合工具的前端不与上述第1部件接触。具的前端不与上述第1部件接触。具的前端不与上述第1部件接触。

【技术实现步骤摘要】
异种金属的接合方法、接合体以及接合装置


[0001]本专利技术的实施方式涉及异种金属的接合方法、接合体以及接合装置。

技术介绍

[0002]在用于汽车、二次电池模块等的零件的制造工序中，有时将厚度较薄且材料的熔点不同的板状部件彼此对接接合。作为这种使部件彼此对接接合的方法，已知有焊接、钎焊、摩擦搅拌接合。但是，根据板状部件的金属组成的组合的不同，在焊接或者钎焊中在接合界面处生成较厚的低强度的金属间化合物，存在无法得到所需接合强度这样的课题。
[0003]另一方面，在作为固相接合的摩擦搅拌接合中，能够抑制在接合界面处生成的金属间化合物层的厚度。作为将熔点相差较大的板状部件彼此对接接合的摩擦搅拌接合方法，提出有如下方法：向要进行接合的两个板状部件中的由熔点较低的金属构成的部件一方插入旋转的接合工具，一边通过接合工具的搅拌销切削另一方的板状部件的对接端面一边进行接合(例如，参照文献1
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4(非专利文献)、文献5(专利文献))。但是，在该方法中，熔点较高的金属的小片向低熔点金属内分散，接合部分的接合强度以及电阻有可能变动。
[0004]此外，提出有如下方法：将接合工具的搅拌销插入由低熔点金属构成的板状部件，使其向由高熔点金属构成的板状部件的对接端面接近至0.1mm的距离而进行接合。在该方法中，高熔点金属的小片不会向低熔点金属内分散，能够得到良好的接合。但是，需要接合工具的搅拌销与由高熔点金属构成的板状部件的对接端面的较高的平坦度。此外，接合工具的搅拌销相对于板状部件的对接端面的定位也要求较高的精度。因此，存在难以应用到薄板部件的课题(例如，参照文献6(非专利文献))。
[0005]另一方面，作为薄板彼此的接合方法，提出了如下技术：使薄板的端面附近重叠，通过旋转的接合工具对重叠部进行加压而得到对接接合部(例如，参照文献7(专利文献))。在该方法中，在构成要进行接合的薄板的金属不同的情况下，使由高熔点金属构成的薄板处于下侧、由低熔点金属构成的薄板处于上侧而使端部重叠，通过旋转的接合工具对低熔点金属薄板的端部进行加压。由此，利用在接合工具与低熔点金属薄板之间产生的摩擦热，低熔点金属薄板软化而变形，能够将低熔点金属薄板与作为接合对象的高熔点金属薄板对接接合。
[0006]然而，由于摩擦热，低熔点金属薄板和高熔点金属薄板分别软化，但关于相同温度下的变形应力，高熔点金属比低熔点金属大。因而，即使通过接合工具经由低熔点金属薄板对高熔点金属薄板进行加压，也难以使高熔点金属充分变形。因此，在接合部分，低熔点金属板材的一部分较薄地接合在高熔点金属薄板的端部附近之上。因而，即使使用这样的技术，也难以得到具有充分的接合强度的良好的对接接合部。
[0007]此外，公开有如下方法：使用了旋转的接合工具，将接合工具插入高熔点金属来进行高熔点金属与低熔点金属的对接接合(例如，参照文献8)。但是，在该接合方法中存在以下所述的问题。在高熔点金属为铜、低熔点金属为铝的情况下，接合部的温度上升到与铝的熔点相同程度或其以上，在接合面较厚地生成铜与铝的金属间化合物层以及共晶合金层。
因此，接合强度会变低。
[0008]因此，期望开发一种能够将由熔点不同的金属构成的薄板彼此良好地对接接合的技术。
[0009]文献1：日立制作所，焊接学会全国大会演讲概要，第71集(2002
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10)；利用了摩擦搅拌作用的异种金属的摩擦搅拌接合(第1报)
[0010]文献2：Dissimilar Friction Stir Butt Welding of Aluminum and Copper with Cross
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Section Adjustment for Current
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Carrying Components
[0011]文献3：小松、藤井，“异种金属的摩擦搅拌接合”，长野县工技中心研报2(2007)，pp.21
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[0012]文献4：布施、石渡、伊藤，“铜
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铝摩擦搅拌接合部的特性”，(株式会社)东芝
[0013]文献5：日本专利667554号公报
[0014]文献6：近畿经济产业局、富士端子工业株式会社、大阪产业技术研究所，令和元年度战略性基础技术高度化
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合作支援事业“有助于铝
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铜双金属端子制造的异形
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异种金属的摩擦搅拌接合技术开发”研发成果等报告书
[0015]文献7：日本专利7035892号公报
[0016]文献8：日本金属学会杂志第75卷第3号(2011)166
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172，铝/铜包层材料接合界面的金属间化合物的形成”
技术实现思路

[0017]本专利技术要解决的课题在于，提供能够将由熔点不同的金属构成的薄板彼此良好地对接接合的异种金属的接合方法、接合体以及接合装置。
[0018]实施方式的异种金属的接合方法为，使用摩擦热将呈板状且包含第1金属的第1部件与呈板状且包含熔点比上述第1金属的熔点高的第2金属的第2部件对接接合。上述异种金属的接合方法包括：在上述第1部件的端部上重叠上述第2部件的端部的工序；以及使前端具有凸部且旋转的接合工具抵接于上述第2部件的与上述第1部件重叠的重叠部，对上述第2部件朝向上述第1部件加压的工序。在将上述第2部件朝向上述第1部件加压时，使上述旋转的接合工具的前端不与上述第1部件接触。
附图说明
[0019]图1的(a)～(c)是用于例示本实施方式的异种金属的接合方法的示意工序截面图。
[0020]图2的(a)是将第1部件设为铝、第2部件设为铜的情况下的接合体的接合部分的截面的显微镜照片。图2的(b)是(a)的A部的放大照片。
[0021]图3是用于例示本实施方式的接合装置的示意图。
[0022]图4是用于例示工具的示意立体图。
[0023]符号的说明
[0024]101：第1部件；102：第2部件；103：金属间化合物层；104：接合体；111：第1部分；111a：区域；112：第2部分；112a：区域；200：垫板；200a：凹部；300：接合装置；301：接合工具；301a：中心轴；301c：凸部；301c1：面；303：加工部。
具体实施方式
[0025]以下，参照附图对实施方式进行例示。另外，在各附图中，对于相同的构成要素标注相同的符号并适当省略详细的说明。
[0026](异种金属的接合方法以及接合体)
[0027]图1的(a)～(c)是用于例示本实施方式的异种金属的接合方法的示意工序截面图。
[0028]首先，如图1的(a)所示，在垫板200上载放第1部件101和第2部件102。此时，使第2部件102的端部的附近重叠在第1部件101的端部的附近之上。
[0029]第1部件101与第2部件102例如能够成为厚度较薄的板材。第1部件101的厚度和第2部件10本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种异种金属的接合方法，使用摩擦热将呈板状且包含第1金属的第1部件与呈板状且包含熔点比上述第1金属的熔点高的第2金属的第2部件对接接合，具备：使上述第2部件的端部重叠在上述第1部件的端部上的工序；以及使前端具有凸部且旋转的接合工具抵接于上述第2部件的与上述第1部件重叠的重叠部，将上述第2部件朝向上述第1部件加压的工序，在将上述第2部件朝向上述第1部件加压时，使上述旋转的接合工具的前端不与上述第1部件接触。2.根据权利要求1所述的异种金属的接合方法，其中，还具备：使将上述第2部件朝向上述第1部件加压的上述旋转的接合工具，沿着上述重叠部向与上述第1部件的上表面大致平行的方向移动的工序，在使上述旋转的接合工具移动时，使上述旋转的接合工具的前端不与上述第1部件接触。3.根据权利要求1或2所述的异种金属的接合方法，其中，在使上述第2部件的端部重叠在上述第1部件的端部上的工序中，上述第1部件和上述第2部件载放在垫板上，在使上述旋转的接合工具抵接于上述第2部件的与上述第1部件重叠的重叠部而将上述第2部件朝向上述第1部件加压的工序中，将从上述第1部件与上述第2部件的接合面排出的上述第1金属的一部分向设置于上述垫板的表面的凹部排出。4.根据权利要求1或2所述的异种金属的接合方法，其中，在与上述接合工具的中心轴正交的方向上，上述接合工具的中心轴处于上述第1部件的端面附近或者从上述第1部件的端面向上述第2部件侧分离的位置，上述接合工具的中心轴与上述第1部件的端面之间的距离比上述接合工具的前端的上述凸部的半径短。5.根据权利要求1或2所述的异种金属的接合方法，其中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：富冈泰造，
申请(专利权)人：株式会社东芝，
类型：发明
国别省市：