特開 2022-118617 異種金属接合体および異種金属接合体の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022118617

(43)【公開日】2022-08-15

(54)【発明の名称】異種金属接合体および異種金属接合体の製造方法

(51)【国際特許分類】

   C23C 28/02 20060101AFI20220805BHJP

   C23C 24/04 20060101ALI20220805BHJP

【ＦＩ】

C23C28/02

C23C24/04

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021015268

(22)【出願日】2021-02-02

(71)【出願人】

【識別番号】000163372

【氏名又は名称】近畿車輌株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001841

【氏名又は名称】特許業務法人梶・須原特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】隅川 倫成

(72)【発明者】

【氏名】森戸 大海

【テーマコード（参考）】

4K044

【Ｆターム（参考）】

4K044AA06

4K044AB02

4K044BA06

4K044BB03

4K044BB04

4K044CA11

4K044CA23

4K044CA31

(57)【要約】

【課題】接合強度が高い異種金属接合体を提供する。
【解決手段】第１部材１と第２部材２とが重ねて配置されている。第２部材２は、第１部材１の第１金属材料と異なる第２金属材料からなる。第３部材３は、第１溶射皮膜３Ｘと第２溶射皮膜３Ｙとを有する。第１溶射皮膜３Ｘは、第２部材２の貫通孔２ｈに存在する部分を有する。第２溶射皮膜３Ｙは、第１溶射皮膜３Ｘに対して第１部材１と反対側に形成されている。第２溶射皮膜３Ｙは、第１部材１と第２部材２とが重なる方向について、貫通孔２ｈと重なる重複部１３ａと、貫通孔２ｈと重ならない非重複部１３ｂとを有する。非重複部１３ｂは、第２部材２の第２反対面２Ｂ上に形成されている。第２部材２は、非重複部１３ｂと第１部材１とに挟まれている。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１金属材料からなる第１部材と、前記第１部材に重ねて配置され、前記第１金属材料と異なる第２金属材料からなる第２部材とを備えた異種金属接合体であり、
前記第２部材に、前記第１部材と重なる方向に貫通した貫通孔が形成され、
前記貫通孔に存在する部分を有する第１溶射皮膜と、前記第１溶射皮膜と連続しているとともに前記第１溶射皮膜に対して前記第１部材と反対側に形成された第２溶射皮膜とを有する第３部材を備え、
前記第２溶射皮膜は、前記第１部材と前記第２部材とが重なる方向について、前記貫通孔と重なる部分と、前記貫通孔と重ならない部分とを有し、
前記貫通孔と重ならない部分は、前記第２部材において前記第１部材と反対側の面上に形成され、
前記貫通孔と重ならない部分と前記第１部材とが、前記第１部材と前記第２部材とが重なる方向に、前記第２部材を挟んでいることを特徴とする異種金属接合体。

【請求項2】

前記第１金属材料および前記第２金属材料の一方は、アルミニウム合金であり、
前記第１金属材料および前記第２金属材料の他方は、鋼材であることを特徴とする請求項１に記載の異種金属接合体。

【請求項3】

複数の前記貫通孔が離れて形成され、
複数の前記第３部材が離れて形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の異種金属接合体。

【請求項4】

前記貫通孔は、一方向に長い長孔であり、
前記第１溶射皮膜および前記第２溶射皮膜が、一方向に長いことを特徴とする請求項１または２に記載の異種金属接合体。

【請求項5】

第１金属材料からなる第１部材と、前記第１金属材料と異なる第２金属材料からなる第２部材とを備えた異種金属接合体の製造方法であり、
前記第１部材と前記第２部材とを重ね合わせた後、前記第２部材において前記第１部材と重なる方向に貫通した貫通孔およびその周囲に、第３金属材料を溶射することにより、前記貫通孔に第１溶射皮膜を形成するとともに、前記第１溶射皮膜に対して前記第１部材と反対側に第２溶射皮膜を形成する工程を有し、
前記第２溶射皮膜は、前記第１部材と前記第２部材とが重なる方向について、前記貫通孔と重なる部分と、前記貫通孔と重ならない部分とを有し、
前記貫通孔と重ならない部分は、前記第２部材において前記第１部材と反対側の面上に形成され、
前記貫通孔と重ならない部分と前記第１部材とが、前記第１部材と前記第２部材とが重なる方向に、前記第２部材を挟んでいることを特徴とする異種金属接合体の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、異種金属部材が重ね合わされた異種金属接合体および異種金属接合体の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

異種金属部材が重ね合わされた異種金属接合体は、建物や乗物などの様々な分野で利用されている。例えば、鋼材と軽量なアルミニウム合金との接合体がある。鋼材とアルミニウム合金とを一般的な方法で溶接した場合、接合界面に脆い金属間化合物が形成される。金属間化合物は、鋼材とアルミニウム合金との接合強度を低下させる。そこで、これらの接合強度を高める技術が提案されている。

【0003】

特許文献１には、鋼部材と、貫通孔が形成されたアルミニウム合金部材とを重ね合わせ、貫通孔を覆うようにアルミニウム溶加材を移行させて、鋼部材を溶融させずにアルミニウム合金部材を溶融し、アルミニウム合金部材に、アルミニウム合金部材と鋼部材との界面から離れるに従って貫通孔の外側に広がる形状のアルミ溶融金属凝固部を形成する方法が記載されている。この方法によると、鋼部材とアルミ溶融金属凝固部との金属間化合物の発生を低減できるため、異種金属材同士の接合強度が向上する。

【0004】

特許文献２および特許文献３には、異種金属接合体の製造方法として、アルミニウムまたはアルミニウム合金材の表面の少なくとも一部に金属粉末を低温溶射することにより低温溶射皮膜を形成する工程と、低温溶射皮膜と鋼材とが対向するように、アルミニウムまたはアルミニウム合金材と鋼材とを重ね合わせる工程と、低温溶射皮膜と鋼材とを、鋼材側からのレーザー溶接により接合する工程とを有する方法が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１８－０２３９９４号公報

【特許文献2】特開２０２０－１１２６９号公報

【特許文献3】特開２０２０－１１２７６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

特許文献１に記載された方法によると、アルミ溶融金属凝固部と鋼部材との界面に金属間化合物が発生することを低減させることができるものの、これらの界面に金属間化合物が発生する。脆い金属間化合物は、鋼部材とアルミニウム合金部材との接合強度を低下させる。

【0007】

特許文献２および特許文献３に記載された方法は、鋼材とアルミニウムまたはアルミニウム合金材とを接合するため、低温溶射とレーザー溶接の両方を行う必要がある。

【0008】

本発明は、接合強度が高い異種金属接合体を提供することを目的とする。また、本発明は、簡易に、接合強度が高い異種金属接合体を製造する方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

溶射は、一般的に、基材の表面に皮膜を形成するために利用される。溶射皮膜は、一般的に、基材の表面を覆う皮膜として形成されている。異種金属部材を接合するために溶射を利用する場合、特許文献２および特許文献３等に記載のように、溶射と溶接の両方を行うことにより、異種金属部材を接合するという技術が提案されている。
しかし、溶射単独で異種金属部材を接合するという技術思想は、これまでになかった。また、溶射皮膜により異種金属部材が接合された構造を提供するという技術思想も、これまでになかった。
本発明者らの研究から、下記の構成により、溶射皮膜により異種金属部材が接合された接合体を提供できるという知見が得られた。また、下記の方法により、溶射単独で異種金属を接合することができるという知見が得られた。

【0010】

本発明の異種金属接合体は、第１金属材料からなる第１部材と、前記第１部材に重ねて配置され、前記第１金属材料と異なる第２金属材料からなる第２部材とを備えた異種金属接合体であり、前記第２部材に、前記第１部材と重なる方向に貫通した貫通孔が形成され、前記貫通孔に存在する部分を有する第１溶射皮膜と、前記第１溶射皮膜と連続しているとともに前記第１溶射皮膜に対して前記第１部材と反対側に形成された第２溶射皮膜とを有する第３部材を備え、前記第２溶射皮膜は、前記第１部材と前記第２部材とが重なる方向について、前記貫通孔と重なる部分と、前記貫通孔と重ならない部分とを有し、前記貫通孔と重ならない部分は、前記第２部材において前記第１部材と反対側の面上に形成され、前記貫通孔と重ならない部分と前記第１部材とが、前記第１部材と前記第２部材とが重なる方向に、前記第２部材を挟んでいる。

【0011】

第２部材の貫通孔に、第３部材の第１溶射皮膜が存在する。第１溶射皮膜は、第３部材の材料を第１部材に溶射することによって形成された皮膜である。溶射により第１溶射皮膜は第１部材に接合している。第１溶射皮膜と第１部材とは、アンカー効果により、強固に接合していると考えられる。これにより、第１溶射皮膜は、第１部材に対して動かない。
また、第２溶射皮膜は、第３部材の材料を溶射することによって形成された皮膜である。溶射により、第２溶射皮膜の非重複部は第２部材に接合している。非重複部と第２部材とは、アンカー効果により、強固に接合していると考えられる。その上、非重複部は、重複部および第１溶射皮膜を介して第１部材とつながっているため、第２部材２に密着しつつ、第１部材に対して動かない。
上記より、第２部材に対してせん断方向（第２部材の面方向）へ引っ張る力が作用した場合、第２部材の貫通孔に存在する第１溶射皮膜、および、第２部材２の面上の非重複部により、第２部材のせん断方向への移動が抑制される。

【0012】

また、第１部材と第２溶射皮膜の非重複部とが、第１部材と第２部材とが重なる方向について、第２部材を挟んでいる。非重複部は、上述したように、重複部および第１溶射皮膜を介して第１部材とつながっているため、第１部材に対して動かない。第２部材に対して第１部材から剥離させる方向の力が作用した場合、第２溶射皮膜により、第２部材が第１部材から剥離することが抑制される。

【0013】

上記より、本発明は、引張せん断強度および剥離強度が高い。
したがって、本発明によると、接続強度が高い異種金属接合体を提供することができる。

【0014】

また、上記構成において、前記第１金属材料および前記第２金属材料の一方が、アルミニウム合金からなってもよい。この場合、前記第１金属材料および前記第２金属材料の他方は、鋼材であってもよい。

【0015】

上記構成によると、第２部材の鋼材により異種金属接合体の強度を高めつつ、第１部材の軽量なアルミニウム合金により異種金属接合体を軽量化できる。これにより、高強度でありつつ軽量で、且つ、引張せん断強度および剥離強度が高い異種金属接合体を提供することができる。

【0016】

また、上記構成において、複数の前記貫通孔が、離れて形成されていてもよい。複数の前記第３部材が、離れて形成されていてもよい。

【0017】

第２部材の貫通孔に第３部材を形成する際、第２部材において貫通孔の周囲に熱が加えられる。第３部材が離れて形成されている場合、第２部材へ熱が加えられる部分が少なくなるため、第２部材への熱の影響（ひずみなど）を低減できる。

【0018】

また、上記構成において、前記貫通孔は、一方向に長い長孔であってもよい。この場合、前記第１溶射皮膜および前記第２溶射皮膜が、一方向に長くてもよい。

【0019】

第１溶射皮膜が長い場合、第２部材がせん断方向により移動しにくい。
第２溶射皮膜が長い場合、第２部材が第１部材からより剥離しにくい。
これらにより、引張せん断強度および剥離強度がより高い異種金属接合体を提供することができる。

【0020】

本発明の異種金属接合体の製造方法は、第１金属材料からなる第１部材と、前記第１金属材料と異なる第２金属材料からなる第２部材とを備えた異種金属接合体の製造方法であり、前記第１部材と前記第２部材とを重ね合わせた後、前記第２部材において前記第１部材と重なる方向に貫通した貫通孔およびその周囲に、第３金属材料を溶射することにより、前記貫通孔に第１溶射皮膜を形成するとともに、前記第１溶射皮膜に対して前記第１部材と反対側に第２溶射皮膜を形成する工程を有し、前記第２溶射皮膜は、前記第１部材と前記第２部材とが重なる方向について、前記貫通孔と重なる部分と、前記貫通孔と重ならない部分とを有し、前記貫通孔と重ならない部分は、前記第２部材において前記第１部材と反対側の面上に形成され、前記貫通孔と重ならない部分と前記第１部材とが、前記第１部材と前記第２部材とが重なる方向に、前記第２部材を挟んでいる。

【0021】

従来、溶射により異種金属接合体を製造する場合、溶射と溶接の２工程が必要であったが、上記構成によると、溶射だけにより、接続強度が高い異種金属接合体が得られる。そのため、簡易に、上述した接続強度が高い異種金属接合体を製造することができる。

【発明の効果】

【0022】

本発明によると、引張せん断強度および剥離強度が高い異種金属接合体を提供することができる。本発明によると、簡易に、接合強度が高い異種金属接合体を製造する方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】第１実施形態に係る異種金属接合体の平面図である。

【図2】第１実施形態に係る異種金属接合体の一部断面図（図１のII-II線に沿った断面図）である。

【図3】第２実施形態に係る異種金属接合体の平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0024】

〔第１実施形態〕
ここでは、本発明の第１実施形態に係る異種金属接合体について、図１および図２を参照しつつ以下に説明する。図１に異種金属接合体１００の平面図を示し、図２に図１のII－II線に沿った断面図を示している。

【0025】

異種金属接合体１００は、図１および図２に示すように、第１部材１と、第１部材１に重ねて配置された第２部材２と、第３部材３とを備える。

【0026】

第１部材１は、図２に示すように、板状の部材である。第１部材１は、第２部材２に対向した第１対向面１Ａと、第１対向面１Ａと反対側の第１反対面１Ｂとを有する。

【0027】

第２部材２は、板状の部材である。第２部材２は、第１部材１に対向した第２対向面（対向面）２Ａと、第２対向面２Ａと反対側の第２反対面（反対面）２Ｂとを有する。第２部材２には、第１部材１と重なる方向に貫通した貫通孔２ｈが形成されている。

【0028】

貫通孔２ｈは、図１に示すように、異種金属接合体１００の平面視において、略円形状である。図１に示す異種金属接合体１００の平面視は、異種金属接合体１００を、第１部材１と第２部材２とが重なる方向について、第２部材２側から視た図である。

【0029】

第３部材３は、図２に示すように、第１溶射皮膜３Ｘと、第２溶射皮膜３Ｙとを有する。

【0030】

第１溶射皮膜３Ｘは、第２部材２の貫通孔２ｈに存在する部分を有する。第１溶射皮膜３Ｘは、第２部材２の第２反対面２Ｂの高さから第１部材１側の部分である。

【0031】

第２溶射皮膜３Ｙは、第１溶射皮膜３Ｘに対して、第１部材１と反対側に形成されている。図２には、分かりやすいように第１溶射皮膜３Ｘと第２溶射皮膜３Ｙとの境界を破線で示しているが、第１溶射皮膜３Ｘと第２溶射皮膜３Ｙとの境界は無い。第１溶射皮膜３Ｘと第２溶射皮膜３Ｙとは、連続している。

【0032】

第２溶射皮膜３Ｙは、第１部材１と第２部材２とが重なる方向について、貫通孔２ｈと重なる重複部１３ａと、貫通孔２ｈと重ならない非重複部１３ｂとを有する。重複部１３ａは、図中の第１溶射皮膜３Ｘの上に形成されている。非重複部１３ｂは、第２反対面２Ｂの上に形成されている。非重複部１３ｂは、重複部１３ａおよび第１溶射皮膜３Ｘを介して、第１部材１とつながっている。非重複部１３ｂは、第１部材１に対して動かない。図２には分かりやすいように、重複部１３ａと非重複部１３ｂとの境界を二点鎖線で示しているが、重複部１３ａと非重複部１３ｂとの境界は無い。重複部１３ａと非重複部１３ｂとは連続している。

【0033】

異種金属接合体１００の断面視において（図２参照）、第２溶射皮膜３Ｙの厚さは、中央付近でも外側でもほぼ同じ厚さである。異種金属接合体１００の平面視において（図１参照）、第２溶射皮膜３Ｙは、略円形状である。非重複部１３ｂは、重複部１３ａの周囲に形成されている。非重複部１３ｂは、重複部１３ａを取り囲んでいる。

【0034】

第３部材３は、溶射皮膜である（図２参照）。第３部材３は、第３部材３の材料を熱源により溶融、半溶融または軟化などさせた粒子を第１部材１および第２部材２へ吹き付けることによって形成された膜である。粒子が、第１部材１の第１対向面１Ａおよび第２部材２の第２反対面２Ｂで固化および堆積されることによって、溶射皮膜が形成される。

【0035】

溶射により、第１溶射皮膜３Ｘは、第１部材１の第１対向面１Ａに接合している。第１溶射皮膜３Ｘと第１対向面１Ａとは、アンカー効果により、強固に接合していると考えられる。第２溶射皮膜３Ｙの非重複部１３ｂは、溶射により、第２部材２の第２反対面２Ｂに接合している。非重複部１３ｂと第２反対面２Ｂとは、アンカー効果により、強固に接合していると考えられる。

【0036】

第２部材２には、図１に示すように、複数の貫通孔２ｈが離れて形成されている。複数の貫通孔２ｈは、第２部材２の長手方向に離れていてもよい。複数の貫通孔２ｈは、第２部材２の長手方向に関係なく、ランダムに離れていてもよい。

【0037】

第２溶射皮膜３Ｙを有する第３部材３は、離れて形成されている。複数の第３部材３は、第２部材２の長手方向に離れていてもよい。複数の第３部材３は、第２部材２の長手方向に関係なく、ランダムに離れていてもよい。

【0038】

次に、第１部材１の材質、第２部材２の材質および第３部材３の材質について説明する。

【0039】

第１部材１は、第１金属材料からなる。第２部材２は、第１金属材料と異なる第２金属材料からなる。本発明において、「金属材料」とは、例えば、金属でもよく、金属間化合物でもよく、合金でもよい。本発明において、「金属材料」は、１種類の金属でもよい。この場合、「金属材料」は、金属に加え、非金属を含んでいてもよく、非金属を含んでいなくてもよい。本発明において、「金属材料」は、金属間化合物でもよい。金属間化合物とは、２種類以上の金属からなる化合物であり、元の金属と異なる結晶構造を有する化合物である。金属化合物に、非金属が含まれていてもよく、非金属が含まれていなくてもよい。本発明において、「金属材料」は、１種類の金属を含む合金でもよく、２種類以上の金属を含む合金でもよい。合金に、非金属が含まれていてもよく、非金属が含まれていなくてもよい。
上述した非金属は、例えば、ある特性を高めるために含まれていてもよく、不可避不純物などとして含まれていてもよい。

【0040】

第１部材１の材質および第２部材２の材質は、上記を満たす限り、特定の材質に限定されない。例えば、第１部材１の材質が、純アルミニウムまたはアルミニウム合金でもよい。第２部材２の材質が、鋼材でもよい。

【0041】

純アルミニウムとは、アルミニウム及び不可避不純物からなる材料である。
アルミニウム合金は、特に限定されるものではない。アルミニウム合金として、例えば、アルミニウム－銅系合金（Ａｌ－Ｃｕ系合金）、アルミニウム－マンガン系合金（Ａｌ－Ｍｎ系合金）、アルミニウム－ケイ素系合金（Ａｌ－Ｓｉ系合金）、アルミニウム－マグネシウム系合金（Ａｌ－Ｍｇ系合金）、アルミニウム－ジルコニウム系合金（Ａｌ－Ｚｒ系合金）アルミニウム－マグネシウム－ケイ素系合金（Ａｌ－Ｍｇ－Ｓｉ系合金）、アルミニウム－亜鉛－マグネシウム系合金（Ａｌ－Ｚｎ－Ｍｇ系合金）、アルミニウム－亜鉛－マグネシウム－銅系合金（Ａｌ－Ｚｎ－Ｍｇ－Ｃｕ系合金）、アルミニウム－鉄－ジルコニウム系合金（Ａｌ－Ｆｅ－Ｚｒ系合金）が挙げられる。上記の例として、例えば、ＪＩＳ Ａ１０００系、２０００系、３０００系、４０００系、５０００系が挙げられる。アルミニウム合金は、不可避不純物を含んでいてもよい。

【0042】

鋼材は、特に限定されるものではない。鋼材として、例えば、ステンレス鋼、ＳＰＣＣ（冷間圧延鋼板（ＪＩＳ Ｇ ３１４１））、鋼材の表面にめっきが施されためっき鋼材を使用してもよい。

【0043】

第３部材３は、第３金属材料からなる。この「金属材料」は、上述した本発明の「金属材料」と同様である。第３部材３の材質は、特定の材質に限定されない。例えば、第３部材３の材質は、純アルミニウム、アルミニウム合金、鋼材、炭素鋼、鉄、ニッケル、ニッケル合金、コバルト及びコバルト合金からなる群から選択される少なくとも一種でもよい。第３部材３の材質は、第１部材１の材質と同じでもよく、第２部材２の材質と同じでもよく、第１部材１の材質および第２部材２の材質と異なってもよい。

【0044】

次に、異種金属接合体１００の製造方法を説明する。

【0045】

図２に示すように、第１部材１と第２部材２とを重ね合わせる。第２部材２側から、貫通孔２ｈおよびその周囲に、第３部材３の材料を溶射する。これにより、貫通孔２ｈに第１溶射皮膜３Ｘが形成されるとともに、第１溶射皮膜３Ｘに対して第１部材１と反対側に第２溶射皮膜３Ｙが形成される。第２溶射皮膜３Ｙの重複部１３ａは、第１溶射皮膜３Ｘの上に形成されている。第２溶射皮膜３Ｙの非重複部１３ｂは、第２部材２の第２反対面２Ｂの上に形成されている。非重複部１３ｂと第１部材１とは、第１部材１と第２部材２とが重なる方向に、第２部材２を挟んでいる。

【0046】

溶射方法は、特に限定されない。例えば、フレーム溶射、アーク溶射、プラズマ溶射、レーザー溶射を利用してもよい。また、低温溶射（コールドスプレー）を利用してもよい。

【0047】

上記方法によって製造された異種金属接合体１００によると、以下の効果が得られる。

【0048】

図２に示すように、第２部材２の貫通孔２ｈに、第３部材３の第１溶射皮膜３Ｘが存在する。第１溶射皮膜３Ｘは、第１部材１に、第３部材３の材料を溶射することによって形成された皮膜である。溶射により、第１溶射皮膜３Ｘは第１部材１に接合している。第１溶射皮膜３Ｘと第１部材１とは、アンカー効果により強固に接合していると考えられる。そのため、第１溶射皮膜３Ｘは、第１部材１に対して動かない。
また、第２溶射皮膜３Ｙの非重複部１３ｂが、溶射により、第２部材２に接合している。非重複部１３ｂと第２部材２とは、アンカー効果により強固に接合していると考えられる。その上、非重複部１３ｂは、重複部１３ａおよび第１溶射皮膜３Ｘを介して第１部材１とつながっている。そのため、非重複部１３ｂは、第２部材２に接合しつつ、第１部材１に対して動かない。
上記より、第２部材２に対してせん断方向（第２部材の面方向）へ引っ張る力が作用した場合、第２部材２の貫通孔２ｈに存在する第１溶射皮膜３Ｘ、および、第２部材２の第２反対面２Ｂの面上の非重複部１３ｂにより、第２部材２のせん断方向への移動が抑制される。

【0049】

また、第１部材１と第２溶射皮膜３Ｙの非重複部１３ｂとが、第１部材１と第２部材２とが重なる方向について、第２部材２を挟んでいる。非重複部１３ｂは、上述したように、重複部１３ａおよび第１溶射皮膜３Ｘを介して第１部材１とつながっているため、第１部材１に対して動かない。これにより、第２部材２に対して第１部材１から剥離させる方向の力が作用した場合、非重複部１３ｂにより、第２部材が第１部材から剥離することが抑制される。

【0050】

上記より、第２部材２の引張せん断強度および剥離強度が高い。
したがって、本実施形態に係る異種金属接合体１００は、別部材を使用することなく、接続強度が高い異種金属接合体である。
また、図２に示す構成により、溶射皮膜だけによって、第１部材１と第２部材２が接合した構造が得られる。

【0051】

また、従来、異種金属部材を接合するために溶射を利用する場合、溶射と溶接の２工程が必要であったが、本実施形態に係る方法によると、溶射だけにより、接続強度が高い異種金属接合体が得られる。そのため、簡易に、上述した接続強度が高い異種金属接合体を製造することができる。

【0052】

本実施形態に係る異種金属接合体１００は、建物、乗物など様々な用途に使用可能である。例えば、異種金属接合体１００を自動車および鉄道車両などの乗物に使用してもよい。

【0053】

第１部材１の材質および第２部材２の材質は特に限定されないが、例えば、第１部材１をアルミニウム合金とし、第２部材２を鋼材とした場合、第２部材２の鋼材により異種金属接合体１００の強度を高めつつ、第１部材１のアルミニウム合金により軽量化を図ることができる。アルミニウム合金と鋼材を直接溶接で接合した場合、これらの界面に金属間化合物が生成するため、接合強度が低くなるが、上記構成によると、高強度でありつつ軽量で、且つ、引張せん断強度および剥離強度が高い異種金属接合体１００を提供することができる。

【0054】

第３部材３の材質は特に限定されないが、例えば、鋼材、炭素鋼、鉄、ニッケル、ニッケル合金、コバルト及びコバルト合金などの強度が高い材質である場合、第３部材３の第１溶射皮膜３Ｘの強度および第２溶射皮膜３Ｙの強度が高い。この場合、第２部材２に対してせん断方向（第２部材の面方向）へ引っ張る力が作用したとき、第１溶射皮膜３Ｘがより破壊しにくい。第２部材２に対して第１部材１から剥離させる方向の力が作用したとき、第２溶射皮膜３Ｙの非重複部１３ｂがより破壊にしにくい。そのため、異種金属接合体１００の接続強度がより高い。

【0055】

また、本実施形態では、図１に示すように、第２部材２に、複数の貫通孔２ｈが、離れて形成されている。第３部材３が、離れて形成されている。第３部材３を形成するために第３部材３の材料を第２部材２の貫通孔２ｈに溶射したとき、第２部材２に熱が加えられるが、本実施形態では、貫通孔２ｈ同士が離れているため、第２部材２への熱の影響（ひずみなど）を低減できる。

【0056】

〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態について、図３を参照しつつ説明する。第２実施形態において第１実施形態と異なる点は、（１）第２部材２０２の貫通孔２０２ｈの形状、および、（２）第３部材２０３の形状である。なお、上述した第１実施形態と同一の構成については同一の符号を用い、その説明を適宜省略する。

【0057】

図３に、異種金属接合体２００の平面図を示している。図３に示すように、第２部材２０２に、貫通孔２０２ｈが形成されている。貫通孔２０２ｈは、一方向に長い長孔である。貫通孔２０２ｈは、第２部材２０２の長手方向に長くてもよい。貫通孔２０２ｈは、第２部材２０２の長手方向に交差する方向に長くてもよい。

【0058】

図３に、第３部材２０３の第２溶射皮膜２０３Ｙを示している。図３に示す平面図は、第１部材２０１と第２部材２０２とが重なる方向について、異種金属接合体２００を第２部材２０２側から視た図である。第２溶射皮膜２０３Ｙは、異種金属接合体２００の平面視において、貫通孔２０２ｈと重複した重複部２１３ａと、貫通孔２０２ｈと重複していない非重複部２１３ｂとを有する。非重複部２１３ｂは、第２部材２０２の第２反対面２０２Ｂの上に形成されている。

【0059】

異種金属接合体２００の平面視において、重複部２１３ａの奥に、図示しない第１溶射皮膜２０３Ｘが存在する。第１溶射皮膜２０３Ｘ（図示せず）は、貫通孔２０２ｈに存在する。第１溶射皮膜２０３Ｘ（図示せず）と図３に示す第２溶射皮膜２０３Ｙとは、連続している。

【0060】

第１溶射皮膜２０３Ｘ（図示せず）は、貫通孔２０２ｈと同じ方向に長い。第２溶射皮膜２０３Ｙの重複部２１３ａおよび非重複部２１３ｂは、貫通孔２０２ｈと同じ方向に長い。

【0061】

第１部材１（図示せず）の材質、第２部材２０２の材質および第３部材２０３の材質は、第１実施形態の第１部材１（図示せず）の材質、第２部材２０２の材質および第３部材２０３の材質と同様である。第１部材１（図示せず）の材質、第２部材２０２の材質および第３部材２０３の材質として、例えば、第１実施形態で例示した第１部材１、第２部材２および第３部材３の材質を採用してもよい。

【0062】

第２実施形態に係る異種金属接合体２００によると、第１実施形態に係る異種金属接合体１００と同様に、貫通孔２０２ｈに存在する図示しない第１溶射皮膜２０３Ｘ、および、第２溶射皮膜２０３Ｙの非重複部１３ｂなどにより、第２部材２がせん断方向に移動することが抑制される。また、第２溶射皮膜２０３Ｙの非重複部２１３ｂにより、第２部材２０２が第１部材２０１から剥離されることが抑制される。したがって、接続強度が高い異種金属接合体２００を提供することができる。

【0063】

また、貫通孔２０２ｈに存在する図示しない第１溶射皮膜２０３Ｘ、および、第２溶射皮膜２０３Ｙの非重複部１３ｂなどが、一方向に長いため、第２部材２０２が、せん断方向に、より移動しにくい。また、第２溶射皮膜２０３Ｙの非重複部２１３ｂが一方向に長いため、第２部材２が、第１部材１から、より剥離しにくい。
上記より、引張せん断強度および剥離強度がより高い異種金属接合体２００を提供することができる。

【0064】

以上、本発明の実施形態について図面に基づいて説明したが、具体的な構成は、これらの実施形態に限定されるものでないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれる。

【0065】

例えば、上述の第１実施形態において、図２に示すように、異種金属接合体１００の平面視において、第２部材２に形成された貫通孔２ｈは、略円形状である。異種金属接合体１００の平面視において、貫通孔２ｈに存在する第１溶射皮膜３Ｘと、第２溶射皮膜３Ｙとは、略円形状である。
上述の第２実施形態において、図３に示すように、異種金属接合体２００の平面視において、第２部材２０２に形成された貫通孔２０２ｈは、一方向に長い長孔である。異種金属接合体１００の平面視において、貫通孔２０２ｈに存在する第１溶射皮膜２０３Ｘ（図示せず）と、第２溶射皮膜２０３Ｙとは、一方向に長い。
しかし、第２部材の貫通孔の形状、貫通孔に存在する第１溶射皮膜の形状、および、第２溶射皮膜の形状は、上記に限定されない。第２部材の貫通孔は、例えば、多角形状でもよく、曲がっていてもよい。

【0066】

また、上述の第１実施形態において、図１に示すように、第２溶射皮膜３Ｙの非重複部１３ｂは、重複部１３ａを取り囲んでいる。上述の第２実施形態において、図３に示すように、第２溶射皮膜２０３Ｙの非重複部２１３ｂは、重複部２１３ａを取り囲んでいる。しかし、第２溶射皮膜の非重複部は、重複部を取り囲んでいなくてもよい。非重複部が、重複部の周囲に、部分的に形成されていてもよい。また、第２溶射皮膜、重複部および非重複部の形状は、限定されない。

【0067】

また、上述の第１実施形態では、図２に示す異種金属接合体１００の断面視において、第２溶射皮膜３Ｙの厚さが、中央付近でも外側でもほぼ同じ厚さである。しかし、第２溶射皮膜３Ｙの厚さは、全て同じ厚さでなくてもよい。例えば、第２溶射皮膜３Ｙの中央付近の厚さと外側の厚さが異なっていてもよい。

【0068】

また、上述の第１実施形態において、図１に示すように、第１部材１は第２部材２よりやや大きい。第２実施形態において、図３に示すように、第１部材１は第２部材２０２よりやや大きい。しかし、第１部材と第２部材の大きさは変更可能である。例えば、第１部材が第２部材より小さくてもよい。第１部材と第２部材とが同じ大きさでもよい。第１部材と第２部材の形状、大きさ、厚さなどは限定されない。

【0069】

また、上述の第１実施形態および第２実施形態において、異種金属接合体に別の部材が重ね合わされていてもよい。例えば、図２に示す第１部材１の第１反対面１Ｂに、他の部材が重ね合わされていてもよい。

【符号の説明】

【0070】

１、２０１ 第１部材
１Ａ 第１対向面
１Ｂ 第１反対面
２、２０２ 第２部材
２ｈ、２０２ｈ 貫通孔
２Ａ 第２対向面（対向面）
２Ｂ、２０２Ｂ 第２反対面（反対面）
３ 第３部材
３Ｘ 第１溶射皮膜
３Ｙ、２０３Ｙ 第２溶射皮膜
１３ａ、２１３ａ 重複部
１３ｂ、２１３ｂ 非重複部
１００、２００ 異種金属接合体

【図1】

【図2】

【図3】