[发明专利]异种金属接合方法以及异种金属接合部件

说明书

本发明提供一种异种金属接合方法以及异种金属接合部件，在对由互不相同的材质构成的异种金属之间进行摩擦搅拌接合时，能够在摩擦搅拌接合的母材中恰当地抑制金属毛刺的产生，并且减小母材中热影响部所占的比例。在中空的第1轴(11)的内部压入接合同样中空的第2轴(12)，使摩擦搅拌接合工具(20)相对于第1轴(11)的内周面(11a)与第2轴(12)的外周面(11b)的轴向重叠部(40)旋转并从径向外侧按压第1轴(11)的外周面(11b)，将摩擦搅拌接合工具(20)相对于第1轴(11)以及第2轴(12)插入深度(D2)。然后，使摩擦搅拌接合工具(20)沿着圆周方向移动2周。另外，使第2周的摩擦搅拌接合工具(20)的轴向位置比第1周的摩擦搅拌接合工具(20)的轴向位置偏移(ΔL)，并且使插入深度比第1周浅。

技术领域

本发明涉及使用了摩擦搅拌接合的异种金属接合方法以及异种金属接合部件。

背景技术

作为将2个异种金属部件接合的接合方法，公知有如下所谓的摩擦搅拌接合：使旋转工具旋转着从上方对两金属部件重叠的接合部(重叠部)加压并同时沿水平方向移动，由此，在不使母材熔融的情况下将两金属部件固相接合，其中所述旋转工具由设置于末端中央部的销(探针)和被称为肩部的圆柱状的旋转体构成(例如，参照专利文献1以及2。)。

图5是示出基于以往的摩擦搅拌接合的铁部件与铝部件的金属接合的说明图。

如图5的(a)所示，在以往的摩擦搅拌接合中，使旋转工具旋转着从上方垂直地对铁部件(Fe部件)与铝部件(AL部件)重叠的重叠部进行按压，由此，在肩部与铝部件之间产生摩擦热，通过该摩擦热使铝部件软化，并且通过设置于末端中央部的销对软化后的铝部件进行搅拌。与此同时，通过肩部下表面对软化和搅拌后的铝部件进行加压。由此，两金属部件的接合界面附近被稳定地固相接合。

如图5的(b)所示，成为如下结晶构造：旋转工具通过后的部位形成了搅拌部，在其外侧形成了塑性流动部，在塑性流动部的外侧形成了热影响部。

现有技术文献

专利文献1：日本特开2015-150610号公报

专利文献2：日本特许第5645395号

在以往的上述摩擦搅拌接合中，为了去除在铁部件表面生成的杂质，使铁部件的本质面露出，有时将销从铁部件表面向内部插入几mm(＝t0)左右的深度，削掉铁部件表面的一部分。因此，在旋转工具沿水平方向移动的情况下，在削掉后的部位产生铁毛刺(Fe毛刺)。而且，铁毛刺残留在搅拌部和/或塑性流动部(铝部件)的内部。

当铁毛刺残留在搅拌部和/或塑性流动部内的情况下，搅拌部和/或塑性流动部的实质板厚从t2减少至t3。因此，在有拉伸或者弯曲载荷作用于两金属部件的重叠部的情况下，应力集中于搅拌部和/或塑性流动部，由此，存在两金属部件重叠的接合界面附近的强度(接合强度)下降的问题。

而且，有时由于接合条件(旋转工具的旋转速度、移动速度、肩部向铝部件的插入量)的不同，铝被作为毛刺(AL毛刺)而排出。在AL毛刺被排出的情况下，旋转工具通过后的母材的板厚(＝t2)比母材原质部的板厚(＝t1)薄。由此，在铝部件表面产生凹部，与铁毛刺同样地，存在产生应力集中、使接合界面附近的接合强度下降的问题。

此外，由于在销削掉铁部件表面时产生的热，在旋转工具所通过的部位容易产生软化层(热影响部)。其结果为，摩擦搅拌接合部处的热影响部所占的比例变大。由于热影响部是强度弱的部位，因此，与铁毛刺的产生同样地，存在使接合部的接合强度下降的问题。

另外，上述专利文献1中记载的摩擦搅拌接合方法是这样的摩擦搅拌接合方法：其特征在于，当在终端部拔出旋转工具时，为了不使金属面露出，在水平方向活动的同时进行拔出。

此外，上述专利文献2中记载的摩擦搅拌接合方法是这样的摩擦搅拌接合方法：其特征在于，在开始点处以使接合中心线偏移的方式移动旋转工具，由此将两金属部件接合。