本发明专利技术提供一种钢材和铝合金材的异种材料接合体，其中，将接合的特定组成的钢材的表面的外部氧化物层和内部的氧化物分别设定为特定的组成，另一方面，将接合的铝合金材设定为特定组成的Al-Mg-Si系铝合金，在异种材料接合体的铝合金材侧的接合界面中，在规定Fe的含量的基础上，形成在异种材料接合体的接合界面上形成有Fe和Al的反应层的异种材料接合体，得到高接合强度。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种可以得到高接合强度的与铝合金材接合的异种材料接合(dissimilar joint)用钢材、将钢材和招合金材焊接接合而成的异种材料接合体、以及将钢材和铝材接合而成的异种材料接合体及异种材料接合方法。
技术介绍
近年来，针对由废气等引起的地球环境问题，正在追求通过汽车等运输机的车身的轻量化而提高燃料消耗量。另外，也正在追求尽量不阻碍该轻量化地提高汽车的车身碰撞时的安全性。因此，特别是对汽车的车身结构，正逐渐代替目前使用的钢材而使用更轻量且能量吸收性也优异的铝合金材。在此所谓的铝合金材为铝合金的压延板材、挤压材料、锻造材料等的总称。例如，正在研究在汽车的发动机罩、挡泥板、门、车顶、行李箱盖等车身板结构体的外板(out panel)及内板(inner panel)等车身板中使用Al-Mg-Si系的AA或JIS6000系(以下，简称为6000系)及Al-Mg系的AA或JIS5000系(以下，简称为5000系)等铝合金板。另外，作为用于确保汽车的车身碰撞时的安全性的保险扛增强材料(也称为保险杠加固材料(bumper reinforcement)、保险杠加强材料(bumper armature))及门增强材料(也称为门护栏、车门防撞梁)等能量吸收构件或增强材料，使用Al-Zn-Mg系AA或JIS7000系(以下，简称为7000系)及所述6000系合金等铝合金挤压型材料。进而，悬架等汽车行走零件使用所述6000系合金的铝合金锻造材料。只要不是全铝的汽车车身，这些铝合金材在通常的汽车车身中必然与原本常用的钢板及型钢等钢材(钢构件)接合使用。因此，在汽车车身使用铝合金材时(组合有钢材和铝合金材的构件)，这也必然存在Fe-Al的异种材料接合(铁铝的异种金属构件之间的接合)的必要性。但是，作为通过焊接进行该Fe-Al异种材料接合时的问题点，有在相互的接合界面(joint interface)生成高硬度且非常脆的Fe和Al的金属间化合物层(以下，也称为反应层)。因此，即使表观上互相接合，由于生成该化合物层，在通过焊接进行的Fe-Al异种材料接合中，也多不能得到异种材料接合体中的充分的接合强度。针对上述情况，一直以来，在这些异种材料接合体(异种金属构件之间的接合体)的接合中，不仅进行焊接，而且组合使用螺栓及铆钉等或粘合剂进行接合，但存在接合作业复杂及接合成本上升等问题。因此，目前，对Fe-Al异种材料接合的焊接法，正在研究通常的汽车车身的接合中常用的利用有效的点焊进行的接合。例如，提出了一种在铝材和钢材之间嵌入铝包钢材料(aluminum-clad steel)的方法。另外，还提出了一种在钢材侧镀敷或嵌入熔点低的金属的方法。进而，还提出了一种在铝材和钢材之间夹持绝缘体粒子的方法或对构件预先赋予凹凸的方法等。进而，也提出了一种除去铝材的不均一的氧化膜后，在大气中加热形成均一的氧化膜，以铝表面的接触电阻高的状态，将铝-钢的2层多层钢板用于嵌入材料进行点焊的方法。另一方面，已知在钢材侧，为了钢板的高强度化而添加Si、Mn、Al等容易形成氧化物的元素时，在母材(base material)表面生成包含这些Si、Mn、Al等的氧化物。而且已知包含这些Si、Mn、Al等的氧化物阻碍镀锌等表面被覆与钢板的密合性。进而，还已知只要通过酸洗(pickle)钢板等将包含这些Si、Mn、Al等的氧化物层的厚度设定为O. 05 I μ m的范围，就可以提高镀锌等表面被覆与钢板的密合性及钢板之间的点焊性(参照专利文献I)。但是，在这些现有技术中，在通常的汽车车身的接合中常用的利用有效的点焊进行的接合条件下，焊接接合后的Fe-Al的异种材料接合体不能得到充分的接合强度。换言 之，用于得到接合强度的点焊条件很复杂而不现实。相对于此，提出了多种意图在于特别是常用作汽车车身用的6000系铝合金材等和抗张强度为450MPa以上的高强度钢板(高强度钢材(high-strength steels))的异种材料接合体的点焊的技术。例如，在专利文献2、3中，提出了将板厚限制在3mm以下的钢材和铝合金材以重叠2张以上钢材或将钢材夹持在铝合金材间的形式进行点焊。在专利文献4中，提出了规定点焊部的熔核(nugget)面积及界面反应层(boundary reaction layer)的厚度而提高接合强度。另外，在专利文献5、6中，提出了分别详细规定焊接界面中的钢材侧和铝合金材侧的各生成化合物的组成及厚度、面积等而提高接合强度。进而，在专利文献7中，提出了在指定组成的高强度钢板中，将暂时除去钢板表面上的既存的氧化物层后新生成的外部氧化物层设定为指定比例的Mn、Si组成的氧化物，进而规定该从钢材的钢坯料表面到深度IOym以下的钢区域中存在的包含合计量lat%以上Mn、Si的内部氧化物所占的比例，在适宜的点焊条件下，得到异种材料接合体的高接合强度。该专利文献7中，通过新生成的包含Si、Mn等的外部氧化物层和钢坯料表面正下方的内部氧化物层，抑制点焊时的Fe、Al的扩散，抑制接合界面中Al-Fe系的脆的金属间化合物层的过剩生成。并且，在专利文献7中，焊接手法没有限定，实施例I通过点焊进行异种材料接合，实施例2通过激光焊接进行异种材料接合，实施例3通过MIG焊接进行异种材料接合，制备异种材料接合体。专利文献I :日本特开2002-294487号公报专利文献2 :日本特开2007-144473号公报专利文献3 :日本特开2007-283313号公报专利文献4 :日本特开2006-167801号公报专利文献5 :日本特开2006-289452号公报专利文献6 日本特开2007-260777号公报专利文献7 :日本特开2006-336070号公报
技术实现思路
上述专利文献2 7的意图都在于铝合金材和高强度钢板的异种材料接合体的点焊，目的在于，适用条件等的限制少且通用性优异、抑制在接合部生成脆弱的金属间化合物、提高接合强度。但是，这些专利文献2 7中，关于铝合金材及高强度钢板的异种材料接合体的点焊，从还要提高接合强度等的方面考虑，仍存在改良的余地。特别是专利文献7，从通过在钢材表面新生成的包含Si、Mn等的外部氧化物层和钢材的坯料表面正下方的内部氧化物层来抑制点焊时的Fe、Al的扩散、抑制接合界面中Al-Fe系的脆金属间化合物层的过剩生成方面考虑是有效的。但是，该异种材料接合体的利用十字拉伸试验片测得的剥离强度即使高也不足2kN，为了得到2kN以上的接合强度还有改良的余地。本专利技术是鉴于上述问题点而完成的，其目的在于提供一种点焊的适用条件等的限制少、通用性优异，同时，不会在接合部生成脆弱的金属间化合物等而阻碍接合的可靠性， 可以得到具有高接合强度的接合部的。第一解决方式(异种材料接合用钢材的要点)用于达成该目的的本专利技术异种材料接合用钢材的要点在于，其为要和6000系铝合金材接合的异种材料接合用钢材，其中，将该钢材的组成设定为以质量％计分别包含C 0. 01 O. 30%,Si 0. I 3. 00%,Mn 0. I 3. 00%，同时，分别规定 P 0. 10% 以下(包含0% )、S :0.05%以下(包含0% )、N:300ppm以下(包含0% )，作为在该钢材本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种异种材料接合用钢材，其为要与5000系或7000系铝合金材接合的异种材料接合用钢材，其特征在于，将该钢材的组成设定为：以质量％计分别包含C：0.01～0.30％、Si：0.1～3.00％、Mn：0.1～3.00％，同时，分别规定P：0.10％以下且包括0％、S：0.05％以下且包括0％、N：300ppm以下且包括0％，该钢材表面上存在的包含合计量1at％以上的Mn、Si的外部氧化物所占的比例，以与钢坯料和外部氧化物层之间的界面的大致水平方向的1μm长度相对的该氧化物所占的合计长度的平均比例计为80～100％。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：武田实佳子，长尾护，杵渊雅男，
申请(专利权)人：株式会社神户制钢所，
类型：发明
国别省市：
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