[发明专利]异材焊接用药芯焊丝、异材激光焊接方法及异材MIG焊接法

说明书

技术领域

本发明涉及一种在对用于汽车等运输机械及建材等的构件进行异材焊接时使用的异材焊接用药芯焊丝及使用该异材焊接用药芯焊丝的异材激光焊接方法及异材MIG焊接方法，特别是涉及适于在铝或铝合金材料与镀锌钢板的焊接中使用的异材焊接用药芯焊丝及异材激光焊接方法及异材MIG焊接方法。

背景技术

目前，在汽车等运输机械中，作为车体等的材料，使用钢材。作为运输机械等的构件使用的钢材，由于使用时会淋雨水，因而，在表面施以用于防锈的镀锌。从而，基于在镀锌表面形成的氧化覆膜而获得防水效果，同时，在钢材表面存在瑕疵或气孔等的情况下，也会使锌优先于铁被腐蚀(牺牲防腐蚀)。

近来，从环境保护的观点而言，混合动力汽车及电动汽车等的研究开发得到迅速发展，由于改善燃料利用率等，这些汽车的车体等被要求轻量化。并且，为了实现车体等的轻量化，研究采用铝或铝合金材料(以下，将铝材料及铝合金材料统称为铝合金材料)构成作为材料使用的一部分钢材。

从而，要想制造车体等而必须将钢材和铝合金材料进行异材接合。作为将钢材和铝合金材料进行异材接合的技术，有一种方法是例如一面供给药芯焊丝一面利用MIG焊接或激光焊接将母材间接合(专利文献1)。

该现有技术，是使药芯焊丝的外皮成分含有Si：1～13％，同时，以填充率0.3～20质量％往外皮内填充不含有氯化物的氟化物类焊剂。

另外，为了提高异材接合体的接合强度，提出了一种含有Si：1.5～6.0％、再作为添加成分含有0.1～0.2质量％的Zr的填充材料(专利文献2)。

MIG(Metal Inert Gas：惰性气体保护金属极电弧焊)焊接的方法是向要接合的部分周边供给氩或氦等惰性气体作为保护气体，以使在焊丝和所述部位之间发生电弧，将钢材和铝合金材料接合。该惰性气体保护金属极电弧焊是在利用保护气体与空气隔断的状态进行焊接作业，因此具有的特征是不受空气中氧的影响进行焊接。另一方面，激光焊接是向接头部供给焊丝、且向该焊丝及接头部照射激光，利用激光将焊丝及接头部加热熔融。

专利文献1：日本特开2008-68290号公报

专利文献2：日本特开2006-224145号公报

不过，所述现有技术中存在如下问题点。在汽车的车体等结构物中，当将钢材和铝合金材料对接进行焊接时，对焊接接头部施加外力之际在母材间作用拉伸应力。另一方面，当例如将钢材和铝合金材料重叠进行焊接时，在对焊接接头部施加外力之际在母材间作用拉伸应力，同时，在焊接部界面上向相互拉开2个母材的方向作用剥离应力。从而，将异材间焊接时，要求焊接接头部不仅具备拉伸剪切强度，还要求具备高的剥离强度(peel Strength)。然而存在的问题是，以往利用焊接接合钢材和铝合金材料时，在接合部生成脆性高的金属间化合物，与将相同种类构件彼此焊接的情况相比，接合部的拉伸剪切强度及剥离强度降低。

另外，使用专利文献1揭示的药芯焊丝进行异材焊接时，能够抑制该脆性高的金属间化合物的生成，使金属间化合物层的厚度变薄。

但是，在填充材料的Si含量高的区域，接合后拉伸剪切强度变高，却存在剥离强度降低的问题点。另外，在Si量低的区域虽然剥离强度提高，不会发生金属间化合物层上的剥离，但是存在的问题是若铝材和钢材的热膨胀差大(例如，铝材的厚度比钢材厚的情况等)，则由于焊接部的热收缩而在焊接部(焊接金属部)产生裂纹。

另一方面，如专利文献2，还可以在实心的填充材料中，将Si抑制到较低的1.5～6％，进而能够将Zr作为任意成分适宜添加。

可是，不管是Si高的情况、或者是不管药芯焊丝中焊剂主成分及填充率如何，均不能有效地抑制金属间化合物层的生成，无法获得高的剥离强度。

发明内容

本发明即是鉴于这些问题点产生的，其目的在于，提供一种异材焊接用药芯焊丝还有异材激光焊接方法及异材MIG焊接方法，其是能够在焊接铝或铝合金材与钢材时提高焊接接头部的拉伸剪切强度及焊接部界面的剥离强度，同时能够实现焊接金属部不发生裂纹的状态。

本发明的异材焊接用药芯焊丝，其使用于铝或铝合金材料与钢材的异材接合，其特征在于，

所述异材焊接用药芯焊丝具有筒状的表皮材料和焊剂，

所述表皮材料由铝合金构成，所述铝合金含有1.5～2.5质量％的Si和0.05～0.25质量％的Zr，余量为铝及不可避免的杂质，

所述焊剂填充在所述表皮材料内，含有20～60质量％的氟化铯，

所述焊剂的填充率占焊丝总质量的5～20质量％。