异种材料接合用填充金属及异种材料焊接结构体的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及异种材料接合用填充金属和使用了该填充金属的异种材料焊接结构 体的制造方法。更详细地说，是涉及铝材或铝合金材与钢材接合的异种材料接合用填充金 属以及异种材料焊接结构体的制造方法。
【背景技术】
[0002] 近年来，在汽车等的运输机械中，从轻量化的观点出发，在钢材上接合了铝材或铝 合金材的异种材料焊接结构体被使用于车体零件等。一般来说，在形成铝材或铝合金材与 钢材的异种材料焊接结构体时，采用的是铆钉与粘接并用的机械的接合方法，但该方法成 本高，另外适用原材有所限制。
[0003] 另一方面，也提出有使用由铝合金构成的填充金属，通过焊接和钎接等的手段，将 铝材或铝合金材与钢材加以接合的方法，但这些接合方法中，存在接合界面生成脆的金属 间化合物，接合强度降低这样的问题点。因此，一直以来，着眼于填充金属所含有的Si，提出 有通过使铝合金中的Si含量处于特定的范围，从而实现接合强度提高的填充金属（例如， 参照专利文献1~3)。
[0004] 另外，以焊接接头部的拉伸剪切强度和焊接部界面的剥离强度的提高为目的，也 提出有通过特定量调合有Si和Zr的铝合金形成皮材的异种材料焊接用药芯焊丝（参照专 利文献4)。
[0005] 现有技术文献
[0006] 专利文献
[0007] 专利文献1 :日本特开2006-224147号公报
[0008] 专利文献2 :日本特开2010-201448号公报
[0009] 专利文献3 :日本特开2011-36918号公报
[0010] 专利文献4 :日本特开2012-71341号公报
[0011] 前述专利文献1~3所述的现有的填充金属，虽然能够使接头的剥离强度提高，但 有时接合部容易发生裂纹。另一方面，作为填充金属，若使用专利文献4所述的药芯焊丝， 则熔融部得以微细化，能够抑制焊接金属部的微小裂纹的发生。但是，专利文献4所述的药 芯焊丝，因为由含有Zr的铝合金形成皮材，所以在制造过程中，会有Zr的粗大化合物在铝 合金中生成，根据加工条件不同，拉丝加工时焊丝会断裂。
【发明内容】
[0012] 因此，本发明的主要目的在于，提供一种在铝材或铝合金材与钢材的异种材料接 合中，能够提高接头强度，并且能够抑制接合部的裂纹，此外在拉丝加工时难以发生断裂的 异种材料接合用填充金属及异种材料焊接结构体的制造方法。
[0013] 本发明的异种材料接合用填充金属，是在接合铝材或铝合金材与钢材时使用的异 种材料接合用填充金属，由至少含有Si :1. O~6. O质量％和Ti :0.0 l~0. 30质量％、余量 是铝和不可避免的杂质的铝合金构成。
[0014] 另外，本发明的其他异种材料接合用填充金属，是在接合铝材或铝合金材与钢材 时使用的异种材料接合用填充金属，其由皮材和填充在所述皮材内的焊剂构成，皮材由至 少含有Si :1. 0~6. 0质量％和Ti :0. 01~0. 30质量％、余量是铝和不可避免的杂质的铝 合金构成，所述焊剂的充填率相对于焊丝总体的质量为2. 0~20. 0质量％。
[0015] 这些填充金属，也可以使所述铝合金中的Si含量为1.0~3.0质量％。
[0016] 另外，也可以使所述铝合金的Ti含量为0. 05~0. 25质量％。
[0017] 另一方面，所述铝合金还可以含有0.01~0.30质量％的冗!·。
[0018] 另外，所述铝合金还可以含有从Mg :0.4质量％以下、Cu :0.8质量％以下、Fe :0.8 质量％以下及Mn :0. 4质量％以下所构成的群中选择的至少一种元素。
[0019] 本发明的异种材料焊接结构体的制造方法，是制造由铝材或铝合金材与钢材构成 的异种材料焊接结构体的方法，其中，具有如下工序：对于所述铝材或铝合金材和所述钢材 中的至少一者，以涂布量为0. 5~lOmg/cm3的方式涂布焊剂的工序；由所述铝材或铝合金 材和所述钢材形成接头部的工序；一边向所述接头供给填充金属，一边对于所述铝材或铝 合金材与所述钢材进行焊接的工序，所述填充金属由至少含有Si :1. 0~6. 0质量％和Ti : 0. 01~0. 30质量％、余量是错和不可避免的杂质的错合金构成。
[0020] 另外，本发明的其他异种材料焊接结构体的制造方法，是制造由铝材或铝合金材 和钢材构成的异种材料焊接结构体的方法，其中，具有如下工序：由所述铝材或铝合金材和 所述钢材形成接头部的工序；一边向所述接头供给填充金属，一边对于所述铝材或铝合金 材与所述钢材进行焊接的工序，所述填充金属由皮材，和填充在所述皮材内的焊剂构成，所 述皮材由至少含有Si :1. 0~6. 0质量％和Ti :0. 01~0. 30质量％、余量是铝和不可避免 的杂质的铝合金所构成，所述焊剂的充填率是焊丝总体的2. 0~20. 0质量％的。
[0021] 在这些异种材料焊接结构体的制造方法中，也可以使用所述铝合金的Si含量为 1. 0~3. 0质量％的填充金属。
[0022] 另外，也可以使用所述铝合金中的Ti含量为0. 05~0. 25质量％的填充金属。
[0023] 另一方面，还可以使用所述铝合金含有0. 01~0. 30质量％的Zr的填充金属。
[0024] 另外，还可以使用所述铝合金含有从Mg :0.4质量％以下、Cu :0.8质量％以下、Fe : 0. 8质量％以下和Mn :0. 4质量％以下所构成的群中选择的至少一种元素的填充金属。
[0025] 根据本发明，因为由特定量含有Si和Ti的铝合金形成填充金属或其皮材，所以在 填充金属制造时拉丝加工性优异，并且通过焊接接合铝材或铝合金材与钢材时，接头的强 度高，能够得到焊接金属部难以发生裂纹的异种材料焊接结构体。
【附图说明】
[0026] 图1是示意性地表示本发明的第三实施方式的异种材料焊接结构体的制造方法 的一例的立体图。
[0027] 图2是图1所示的沿A-A线的剖面图。
[0028] 图3是示意性地表示异种材料焊接结构体的焊接金属部的拉伸剪切强度试验的 方法的剖面图。
[0029] 图4是示意性地表示异种材料焊接结构体的焊接金属部的剥离强度试验的方法 的剖面图。
[0030] 图5A是示意性地表示焊接金属部的形状的剖面图。
[0031] 图5B是示意性地表示焊接金属部的形状的剖面图。
[0032] 图5C是示意性地表示焊接金属部的形状的剖面图。
【具体实施方式】
[0033] 以下，对于用于实施本发明的方式详细地加以说明。还有，本发明不受以下说明的 实施方式限定。
[0034] (第一实施方式）
[0035] 首先，对于本发明的第一实施方式的填充金属进行说明。本实施方式的填充金属， 由至少含有Si :1. 0~6. 0质量％和Ti :0. 01~0. 30质量％、余量是铝和不可避免的杂 质的错合金形成。形成该填充金属的错合金中，可根据需要，添加 Zr、Mg、Cu、Fe和Mn等。 而且，本实施方式的填充金属，例如以实芯焊丝的形态，在接合铝材或铝合金材与钢材时使 用。
[0036] 以下，说明形成本实施方式的填充金属的铝合金的各成分的数值限定理由。
[0037] [Si :1. 0 ~6. 0 质量％ ]
[0038] Si具有使接头部的拉伸剪切强度和剥离强度提高的效果，但铝合金中的Si量低 于1. 0质量％时，该效果不充分。另外，铝合金中的Si量低于1. 0质量％时，虽然在接合部 界面难以发生断裂，但焊接金属部的裂纹敏感性高，作为被接合构件的铝合金材与钢材的 热膨胀差大时，在焊接金属部容易发生微小裂纹。
[0039] 另一方面，若使铝合金中的Si量增加，则拉伸剪切强度在一定程度上提高，但若 铝合金的Si含量高于6. 0质量％，则接合部邻域的韧性降低，剥离强度降低。因此，在本实 施方式的填充金属中，使铝合金中的Si含量为1.0~6.0质量％。还有，优选Si含量为 I. 0~3. 0质量％，由此，能够提高拉伸剪切强度和剥离强度