特開 2022-152379 溶接接合体及びその製造方法、並びにその評価方法

(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】P2022152379

(43)【公開日】2022-10-12

(54)【発明の名称】溶接接合体及びその製造方法、並びにその評価方法

(51)【国際特許分類】

   B23K 11/11 20060101AFI20221004BHJP

   B23K 31/00 20060101ALI20221004BHJP

   G01N 23/04 20180101ALI20221004BHJP

【ＦＩ】

B23K11/11 540

B23K31/00 K

G01N23/04

【審査請求】未請求

【請求項の数】14

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021055133

(22)【出願日】2021-03-29

(71)【出願人】

【識別番号】515086908

【氏名又は名称】株式会社トヨタプロダクションエンジニアリング

(74)【代理人】

【識別番号】110002516

【氏名又は名称】特許業務法人白坂

(72)【発明者】

【氏名】杉浦 知将

【テーマコード（参考）】

2G001

4E165

【Ｆターム（参考）】

2G001AA01

2G001BA11

2G001CA01

2G001HA13

2G001LA20

4E165AA01

4E165AA12

4E165AA13

4E165AB02

4E165BB02

4E165BB12

(57)【要約】

【課題】 非破壊的な手法により抵抗溶接ナゲットの形成状態を直接的かつ高精度に特定する上で好都合な構造を有した溶接接合体を提供する。
【解決手段】 板面の少なくとも一部が重なるよう積層された第一金属板材と第二金属板材との間に、第一金属板材と第二金属板材とを相互溶融させる形で抵抗溶接ナゲットを形成する。第一金属板材と第二金属板材との重なり領域において、第一金属板材及び第二金属板材の少なくとも一方の板面に、第一金属板材及び第二金属板材のいずれの構成材料よりもＸ線透過率が小さい造影成分を含有する造影層を、抵抗溶接ナゲットの形成領域と非形成領域との間で造影成分の分布状態に差が生じるように形成する。
【選択図】 図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

板面の少なくとも一部が重なるよう積層された第一金属板材と第二金属板材との間に、前記第一金属板材と前記第二金属板材とを相互溶融させる形で抵抗溶接ナゲットが形成されるとともに、前記第一金属板材と前記第二金属板材との重なり領域において、前記第一金属板材及び前記第二金属板材の少なくとも一方の板面に、前記第一金属板材及び前記第二金属板材のいずれの構成材料よりもＸ線透過率が小さい造影成分を含有する造影層が、前記抵抗溶接ナゲットの形成領域と非形成領域との間で前記造影成分の分布状態に差が生じるように形成されていることを特徴とする溶接接合体。

【請求項2】

前記抵抗溶接ナゲットの周囲領域における前記造影層の造影成分濃度が、前記抵抗溶接ナゲット内の造影成分濃度よりも高くなるように設定されている請求項１記載の溶接接合体。

【請求項3】

前記板面において前記抵抗溶接ナゲットの周囲領域には、前記造影層として前記造影成分が第一濃度となる造影層が形成された第一領域と、前記造影成分が前記第一濃度よりも低い第二濃度となる第二領域とが、予め定められた幾何学的パターンをなすように混在形成される一方、前記抵抗溶接ナゲットの形成領域においては、前記幾何学的パターンを喪失させる形で前記抵抗溶接ナゲット内に前記造影成分が分散混入してなる請求項１又は請求項２に記載の溶接接合体。

【請求項4】

前記第二領域は前記造影層の非形成領域である請求項３に記載の溶接接合体。

【請求項5】

前記第一領域として前記板面上には、前記抵抗溶接ナゲットよりも径小の点状領域が複数分散形成されている請求項３又は請求項４に記載の溶接接合体。

【請求項6】

前記第一領域として前記板面上には、第一方向に第一間隔で配列する前記点状領域の列が、前記第一方向と直交する第二方向に第二間隔で複数配置される形で形成されている請求項５記載の溶接接合体。

【請求項7】

前記第一領域として前記板面上には、前記板面を該板面の法線方向から見たとき、前記抵抗溶接ナゲットの寸法よりも狭幅の帯状領域が複数、該帯状領域の長手方向と交差する向きに、前記抵抗溶接ナゲットの寸法よりも狭い一定間隔にて配列形成されている請求項３又は請求項４に記載の溶接接合体。

【請求項8】

前記板面上にて前記第一領域をなす前記帯状領域は、第一方向に一定の第一間隔で配列する第一帯状領域群と、前記第一方向と直交する第二方向に一定の第二間隔で配列する第二帯状領域群とを含む請求項７に記載の溶接接合体。

【請求項9】

第一金属板材と第二金属板材との少なくともいずれかの板面において、前記第一金属板材と前記第二金属板材との重ね合わせが予定された領域に、前記第一金属板材及び前記第二金属板材のいずれの構成材料よりもＸ線透過率が小さい造影成分を含有する造影層を形成する工程と、
前記板面の前記造影層の形成された領域が重なり領域となるように前記第一金属板材及び前記第二金属板材とを積層する工程と、
前記重なり領域において前記第一金属板材及び前記第二金属板材を１対の溶接用電極により積層方向に挟持しつつ通電し、前記第一金属板材と前記第二金属板材とを相互溶融させることにより抵抗溶接ナゲットを、該抵抗溶接ナゲットの形成領域と非形成領域との間で前記造影成分の分布状態に差が生じるように形成する工程と、を含むことを特徴とする溶接接合体の製造方法。

【請求項10】

板面の少なくとも一部同士が互いに重なるよう積層された第一金属板材と第二金属板材との間に、前記第一金属板材と前記第二金属板材とを相互溶融させる形で抵抗溶接ナゲットが形成されるとともに、前記第一金属板材と前記第二金属板材との重なり領域において、前記第一金属板材及び前記第二金属板材の少なくとも一方の板面に、前記第一金属板材及び前記第二金属板材のいずれの構成材料よりもＸ線透過率が小さい造影成分を含有する造影層が、前記抵抗溶接ナゲットの形成領域と非形成領域との間で前記造影成分の分布状態に差が生じるように形成されている溶接接合体に対し、前記重なり領域において透過Ｘ線像を撮影する工程と、
前記透過Ｘ線像における前記造影成分の分布状態の差に由来した画像コントラストに基づき、前記抵抗溶接ナゲットの形成領域と非形成領域とを前記透過Ｘ線像上にて識別する工程と、
前記識別の結果に基づいて前記抵抗溶接ナゲットの形成状態を評価する工程と、
を含むことを特徴とする溶接接合体の評価方法。

【請求項11】

前記溶接接合体は、前記板面のうち前記抵抗溶接ナゲットの周囲領域に、前記造影層として造影成分が第一濃度となる造影層が形成された第一領域と、前記造影成分が前記第一濃度よりも低い第二濃度となる第二領域とが予め定められた幾何学的パターンをなすように混在形成される一方、前記抵抗溶接ナゲットの形成領域においては、前記幾何学的パターンを喪失させる形で前記抵抗溶接ナゲット内に前記造影成分が分散混入したものであり、
前記透過Ｘ線像において前記幾何学的パターンが喪失している領域を前記抵抗溶接ナゲットの形成領域として識別する請求項１０記載の溶接接合体の評価方法。

【請求項12】

前記抵抗溶接ナゲットの形成状態を評価する工程は、識別された前記抵抗溶接ナゲットの形成領域の寸法を計測する工程である請求項１１記載の溶接接合体の評価方法。

【請求項13】

前記第一領域として前記板面上には、第一方向に第一間隔で配列する点状領域の列が、前記第一方向と直交する第二方向に第二間隔で複数配置される形で形成され、前記第一方向における前記抵抗溶接ナゲットの寸法を、前記透過Ｘ線像上にて前記点状領域の列に生ずる該点状領域の欠損数に基づいて計測する請求項１２記載の溶接接合体の評価方法。

【請求項14】

前記溶接接合体には前記第一領域として、前記板面を該板面の法線方向から見たとき、前記抵抗溶接ナゲットの寸法よりも狭幅の帯状領域が複数、該帯状領域の長手方向と交差する向きに、前記抵抗溶接ナゲットの寸法よりも狭い一定間隔にて配列形成され、前記抵抗溶接ナゲットの形成領域には、長手方向の中間位置に欠損を有する帯状領域である欠損帯状領域が生じてなり、
前記帯状領域の長手方向における前記抵抗溶接ナゲットの寸法を、前記透過Ｘ線像上にて前記帯状領域に生ずる欠損区間長に基づいて計測する請求項１２に記載の溶接接合体の評価方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、積層された金属板材を抵抗溶接ナゲットにより接合した溶接接合体とその製造方法、並びにその評価方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

積層した金属板材を１対の電極で挟持して通電することにより、金属板材間に抵抗溶接ナゲットを形成して接合する、いわゆる重ね抵抗溶接法が広く使用されている。また、重ね抵抗溶接法により形成される抵抗溶接ナゲットの品質を評価する方法も種々提案されている。特許文献１には、本溶接前に、適正なナゲットを形成するテスト溶接を行い、該テスト溶接時の瞬時電力値の時間変化に基づいて電力基準パターンを形成するとともに、本溶接中の瞬時電力値が電量基準パターンに対し所定範囲内であるか否かに基づいて、溶接品質の良否を判定する手法が開示されている。また、特許文献２には、本溶接前に適正なナゲットを形成するテスト溶接を行い、本溶接として、該テスト溶接で得られた単位体積当たりの瞬時発熱量の時間変化曲線を基準として溶接を行う方法が開示されている。

【0003】

他方、抵抗溶接ナゲットを非破壊で評価する手法として、特許文献３及び特許文献４には、超音波を利用して抵抗溶接ナゲットの品質を評価する手法が開示されている。例えば、特許文献３は、ナゲットに向けて入射した超音波の反射エコー高さに基づいてナゲットの寸法を推定する方法を開示する。具体的には、ナゲットに向けて斜めに超音波を入射させたとき、その反射エコー高さとナゲット寸法との間に相関を生じることから、その相関関係を実験により事前に求めておき、測定により得られる反射エコー高さと該相関関係とに基づいてナゲット寸法を推定する。また、特許文献４は、ナゲットに超音波を入射して得られる多重反射エコーの散乱減衰から平均結晶粒径を算出し、実験により事前に求めたナゲット寸法と平均結晶粒径との相関関係と、散乱減衰から算出された平均結晶粒径とに基づいてナゲット寸法を推定する方法を開示する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１０－２６９３３７号公報

【特許文献2】特許５９００６９９号公報

【特許文献3】ＷＯ８６／０４４１６公報

【特許文献4】特開平１１－１６６９１７公報

【特許文献5】特開２００３－９３４３２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

重ね抵抗溶接法により金属板材間に形成された抵抗溶接ナゲットは、金属板の隠ぺいにより外側からはその形状や寸法を直接特定することができない。特許文献１及２の方法にて採用される溶接中の瞬時電力値や瞬時発熱量の情報は、抵抗溶接ナゲットの形状や寸法を直接特定する目的にはほとんど貢献できない。また、超音波を用いる特許文献３及び４の方法は、反射エコー高さや散乱減衰高さとナゲット寸法との相関関係を事前に求めておかなければならず、工数を要する。さらに、ナゲット寸法は該相関関係を経由して間接的に特定されるに過ぎず、より高い精度が求められる場合には適さない問題がある。

【0006】

本発明の課題は、非破壊的な手法により抵抗溶接ナゲットの形成状態を直接的かつ高精度に特定する上で好都合な構造を有した溶接接合体とその製造方法、並びにその溶接接合体の評価方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記の課題を解決するために本発明の溶接接合体は、板面の少なくとも一部が重なるよう積層された第一金属板材と第二金属板材との間に、第一金属板材と第二金属板材とを相互溶融させる形で抵抗溶接ナゲットが形成されるとともに、第一金属板材と第二金属板材との重なり領域において、第一金属板材及び第二金属板材の少なくとも一方の板面に、第一金属板材及び第二金属板材のいずれの構成材料よりもＸ線透過率が小さい造影成分を含有する造影層が、抵抗溶接ナゲットの形成領域と非形成領域との間で造影成分の分布状態に差が生じるように形成されていることを特徴とする。

【0008】

また、本発明の溶接接合体の製造方法は、第一金属板材と第二金属板材との少なくともいずれかの板面において、第一金属板材と第二金属板材との重ね合わせが予定された領域に、第一金属板材及び第二金属板材のいずれの構成材料よりもＸ線透過率が小さい造影成分を含有する造影層を形成する工程と、板面の造影層の形成された領域が重なり領域となるように第一金属板材及び第二金属板材とを積層する工程と、重なり領域において第一金属板材及び第二金属板材を１対の溶接用電極により積層方向に挟持しつつ通電し、第一金属板材と第二金属板材とを相互溶融させることにより抵抗溶接ナゲットを、該抵抗溶接ナゲットの形成領域と非形成領域との間で造影成分の分布状態に差が生じるように形成する工程と、を含むことを特徴とする。

【0009】

さらに、本発明の溶接接合体の評価方法は、板面の少なくとも一部同士が互いに重なるよう積層された第一金属板材と第二金属板材との間に、第一金属板材と第二金属板材とを相互溶融させる形で抵抗溶接ナゲットが形成されるとともに、第一金属板材と第二金属板材との重なり領域において、第一金属板材及び第二金属板材の少なくとも一方の板面に、第一金属板材及び第二金属板材のいずれの構成材料よりもＸ線透過率が小さい造影成分を含有する造影層が、抵抗溶接ナゲットの形成領域と非形成領域との間で造影成分の分布状態に差が生じるように形成されている溶接接合体に対し、重なり領域において透過Ｘ線像を撮影する工程と、透過Ｘ線像における造影成分の分布状態の差に由来した画像コントラストに基づき、抵抗溶接ナゲットの形成領域と非形成領域とを透過Ｘ線像上にて識別する工程と、識別の結果に基づいて抵抗溶接ナゲットの形成状態を評価する工程と、を含むことを特徴とする。抵抗溶接ナゲットの形成状態を評価する工程は、例えば識別された抵抗溶接ナゲットの形成領域の寸法を計測する工程である。

【発明の効果】

【0010】

本発明の溶接接合体においては、第一金属板材と第二金属板材との重なり領域において、第一金属板材及び第二金属板材の少なくとも一方の板面に、第一金属板材及び第二金属板材のいずれの構成材料よりもＸ線透過率が小さい造影成分を含有する造影層を、抵抗溶接ナゲットの形成領域と非形成領域との間で造影成分の分布状態に差が生じるように形成している。このような溶接接合体の重なり領域について透過Ｘ線像を撮影すれば、透過Ｘ線像における造影成分の分布状態の差に由来した画像コントラストに基づき、抵抗溶接ナゲットの形成領域と非形成領域とを透過Ｘ線像上にて容易に識別することができる。よって、非破壊的な手法により抵抗溶接ナゲットの形成状態を直接的かつ高精度に特定する上で有利な構成となる。

【0011】

また、本発明の溶接接合体の製造方法においては、第一金属板材と第二金属板材との少なくともいずれかの板面において、第一金属板材と第二金属板材との重ね合わせが予定された領域に造影層を形成し、板面の造影層の形成された領域が重なり領域となるように第一金属板材及び第二金属板材とを積層し、その重なり領域において第一金属板材及び第二金属板材を１対の溶接用電極により積層方向に挟持しつつ通電して第一金属板材と第二金属板材とを相互溶融させ、抵抗溶接ナゲットを形成する。重なり領域に形成した造影層は、抵抗溶接ナゲットの非形成領域においては形成時の状態を維持する一方、抵抗溶接ナゲットの形成領域においては第一金属板材及び第二金属板材が造影層とともに相互溶融する。よって、抵抗溶接ナゲットの形成領域と非形成領域との間で造影成分の分布状態に差が生じた本発明の溶接接合体の構造を簡単に得ることができる。

【0012】

そして、本発明の溶接接合体の評価方法によれば、本発明の溶接接合体を重なり領域において透過Ｘ線像を撮影し、透過Ｘ線像における造影成分の分布状態の差に由来した画像コントラストに基づき、抵抗溶接ナゲットの形成領域と非形成領域とを透過Ｘ線像上にて識別し、その識別の結果に基づいて抵抗溶接ナゲットの形成状態を評価するから、非破壊的な手法により抵抗溶接ナゲットの形成状態を直接的かつ高精度に特定・評価することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の溶接接合体の一例を、透過Ｘ線像の撮影に供した状態にて示す断面模式図。

【図2】溶接接合体に形成した造影層と抵抗溶接ナゲットとを示す平面模式図。

【図3】造影層の幾何学的パターンの第一例を示す平面模式図。

【図4】造影層を形成するための造影ペーストの構造の第一例を示す模式図。

【図5】造影層を形成するための造影ペーストの構造の第二例を示す模式図。

【図6】造影層を形成するための造影ペーストの構造の第三例を示す模式図。

【図7】造影層を形成するための造影ペーストの構造の第四例を示す模式図。

【図8】本発明の溶接接合体の製造方法の工程を説明する第一図。

【図9】本発明の溶接接合体の製造方法の工程を説明する第二図。

【図10】本発明の溶接接合体の製造方法の工程を説明する第三図。

【図11】本発明の溶接接合体の製造方法の工程を説明する第四図。

【図12】本発明の溶接接合体の製造方法の工程を説明する第五図。

【図13】本発明の溶接接合体の製造方法の工程を説明する第六図。

【図14】造影層の幾何学的パターンの第二例を示す平面模式図。

【図15】図１４の造影層を抵抗溶接ナゲット形成した状態で示す平面模式図。

【図16】図１４の造影層に含まれる欠損帯状領域の係数により抵抗溶接ナゲットの寸法を計測する概念を説明する平面模式図。

【図17】図１４の造影層に含まれる帯状領域の好ましい寸法設定例を説明する図。

【図18】造影層の幾何学的パターンの第三例を示す平面模式図。

【図19】図１８の造影層を抵抗溶接ナゲットを形成した状態で示す平面模式図。

【図20】造影層を金属板の重なり領域の全面に形成した例を示す平面模式図。

【図21】図２０の造影層を抵抗溶接ナゲットを形成した状態で示す平面模式図。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、本発明の実施の形態を添付の図面を用いて説明する。
図１は、本発明の溶接接合体の断面構造の一例を示すものである。溶接接合体７０は、板面の少なくとも一部が重なるよう積層された第一金属板材５０Ａと第二金属板材５０Ｂとを有する。図１では、第一金属板材５０Ａと第二金属板材５０Ｂとは一方の板面の全面が他方の板面に重なるように積層されているが、例えば、第一金属板材５０Ａ及び第二金属板材５０Ｂの各板面の一部同士、例えば端部同士が重なるように積層してもよい。なお、図中、符号２０はＸ線カメラ、２１は撮像素子である。

【0015】

第一金属板材５０Ａと第二金属板材５０Ｂとの間には、第一金属板材５０Ａと第二金属板材５０Ｂとを相互溶融させる形で抵抗溶接ナゲット５１が形成されている。１つの抵抗溶接ナゲット５１により接合される金属板材の数は３枚以上であってもよい。この場合、本発明の金属接合体の概念は、隣接して積層される１対の金属板材を上記第一金属板材及び第二金属板材５０Ｂとみなすことで、それら３枚以上の金属板材においても成り立っていると考えることができる。

【0016】

第一金属板材５０Ａ及び第二金属板材５０Ｂの材質は特に限定されないが、例えば鉄又は鉄合金、アルミニウム又はアルミニウム合金、さらには銅又は銅合金である。本実施形態では、一例として第一金属板材５０Ａ及び第二金属板材５０Ｂがともに鋼鈑（鉄合金）として構成されている場合を例にとる。第一金属板材５０Ａ及び第二金属板材５０Ｂの厚さは、 例えば０．２ｍｍ以上５ｍｍ以下である。

【0017】

次に、第一金属板材５０Ａと第二金属板材５０Ｂとの重なり領域には、第一金属板材５０Ａ及び第二金属板材５０Ｂの一方のみ、図１では第一金属板材５０Ａの板面にのみ造影層１が形成されている。なお、第一金属板材５０Ａ及び第二金属板材５０Ｂの双方に造影層１を形成してもよい。

【0018】

造影層１は、第一金属板材５０Ａ及び第二金属板材５０Ｂのいずれの構成材料よりもＸ線透過率が小さい造影成分を含有する。造影層１に含有される造影成分は例えば周知のものを採用できる。造影成分の主体をなす元素成分としては、鉄よりも原子量が大きくＸ線遮断能の高い元素のうち、安定核種を有するものであって、毒性が比較的低い元素群から選ばれる。周期律表の順に元素記号にて例示すれば、Ｒｂ、Ｓｒ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｔｃ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｃｄ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｔｅ、Ｉ、Ｃｓ、Ｂａ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｐｂ、Ｂｉ、Ｔｈ、Ｕを列挙できる。取り扱いの容易性を考慮すれば放射性元素は避けることが望ましく、また、原料コストを軽減する観点からは希少金属以外の候補から選択することが望ましい。また、鉄との原子量の隔たりはできる限り大きいことがＸ線遮断能確保の観点において望ましい。これらを充足する元素群としては、特に、Ｚｒ、Ｎｂ、Ａｇ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｔｅ、Ｉ、Ｂａ、Ｌａ、Ｃｅ，Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｔａ、Ｗ、Ｂｉなどが好適である。これらの元素は、単体で用いてもよいし、有機ないし無機の化合物の形態で用いてもよい。

【0019】

本発明に好適に使用できる具体的な造影成分の例としては、特許文献５が開示するＸ線造影インキに含有される造影成分、すなわち、硫酸バリウム、オキシ炭酸ビスマス、ヨウ化ナトリウム、銀－タンパク質コロイド、ヨウ化銀－ゼラチンコロイド、酸化トリウム(ＩＶ)ゾル、ヨウ素付加した不飽和油脂、ヨウ素懸濁油脂、ヨウ素ピリドン酢酸ナトリウムから選ばれる少なくとも一種類のＸ線造影剤を挙げることができる。

【0020】

また、金属状態の造影成分を利用する場合は、金属状態での化学的安定性が良好であり、かつ、抵抗溶接ナゲットを形成する際の成分気化によるブローホール等の欠陥発生を抑制する観点から、金属板材の主成分の融点よりも沸点の高い金属成分を用いることが望ましい。また、金属板材の主成分とともに抵抗溶接ナゲット内に取り込まれた際に、抵抗溶接ナゲットの強度低下要因となる相分離や金属間化合物をなるべく生じにくく、特に、金属板材の主成分元素に対し一定の固溶限を有して抵抗溶接ナゲット内に均一に分散可能となる造影成分を用いるのがよい。このような金属状態の造影成分としてはＩｎ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｗ及びＢｉを例示できる。これらは２種以上のものを組み合わせて用いてもよいし、助剤成分として他の金属元素が含有されていてもよい。例えば、近年電子回路基板の製造に活用されている鉛フリー半田合金（例えばＳｎ－Ａｇ－Ｃｕ合金、Ｓｎ－Ｚｎ－Ｂｉ合金、Ｓｎ－Ｃｕ合金、Ｓｎ－Ａｇ－Ｉｎ－Ｂｉ合金、Ｓｎ－Ｂｉ合金、Ｓｎ－Ａｇ合金等）を造影成分として用いることもできる。

【0021】

上記のような造影成分を含有した造影層１は、図２において、抵抗溶接ナゲット５１の形成領域と非形成領域１Ｃとの間で造影成分の分布状態に差が生じるように形成されている。抵抗溶接ナゲット５１の周囲領域における造影層１の造影成分濃度は、抵抗溶接ナゲット５１内の造影成分濃度よりも高くなるように設定されている。

【0022】

また、第一金属板材５０Ａの第二金属板材５０Ｂとの重なり領域おける板面において、抵抗溶接ナゲット５１の周囲領域には、造影層１として造影成分が第一濃度となる造影層１が形成された第一領域と、造影成分が第一濃度よりも低い第二濃度となる第二領域とが、予め定められた幾何学的パターンをなすように混在形成されている。抵抗溶接ナゲット５１の形成領域は、該幾何学的パターンを喪失させる形で抵抗溶接ナゲット５１内に造影成分が分散混入した構造となっている。第二領域は例えば造影層１の非形成領域１Ｃであるが、第一領域よりも低濃度に造影成分を含有した造影層を第二領域として形成するようにしてもよい。

【0023】

図２においては、造影層１（第一領域）として第一金属板材５０Ａの板面上に、抵抗溶接ナゲット５１よりも径小の点状領域が複数分散形成されている。具体的には、造影層１（第一領域）として、第一金属板材５０Ａの板面上に、第一方向Ｘに第一間隔ｄＸで配列する点状領域の列１Ｒが、第一方向Ｘと直交する第二方向Ｙに第二間隔ｄＹで複数配置される形で形成されている。第一間隔ｄＸ、および第二間隔ｄＹは、平面視における抵抗溶接ナゲット５１の寸法よりも狭く設定されている。

【0024】

以下、溶接接合体７０の製造方法の一例について説明する。
図３に示すように、第一金属板材５０Ａの板面のうち、第二金属板材５０Ｂとの重ね合わせが予定された領域に造影層１を形成する。造影層１は、抵抗溶接ナゲット５１の形成が予定された領域と、予定されていない領域とを区別することなく、第一金属板材５０Ａの第二金属板材５０Ｂとの重なり領域の全体に渡って形成される。

【0025】

造影層１は、例えば、造影成分を含有したペーストを第一金属板材５０Ａの板面に塗布することで形成できる。造影層１の形成厚さは、造影成分のＸ線遮断能力や含有量に応じて適宜選択されるが、例えば１μｍ以上１００μｍ以下である。

【0026】

図４は、ペースト１Ｐの構成例を示すものであり、流動性を有したビヒクル２に化合物系の造影成分粒子３（例えば硫酸バリウム粒子）を懸濁又は分散させたものである。ペースト１中における造影成分粒子３の含有率は例えば５質量％以上６０質量％以下である。また、ビヒクル２の材質は、半田ペースト等に活用されているものと同じ成分、例えば粘着性付与用の樹脂材（例えば、ロジン）および適量の溶剤を含むものが使用できる。造影成分粒子３の平均粒径は例えば０．５μｍ～５０μｍである。

【0027】

ペースト１Ｐとしては、例えば図５に示すように、ビヒクル２に金属系の造影成分粒子３０（例えば前述の鉛フリー半田合金）を分散させたもの、さらには図６に示すように、金属系の造影成分粒子３０と化合物系の造影成分粒子３とを混合した形でビヒクル２に分散させたものを用いることもできる。金属系の造影成分粒子３０は抵抗溶接ナゲット内への分散性が良好となる利点を有する。一方、化合物系の造影成分粒子３として原子量の特に大きい金属元素を用いるもの（典型的なものとして硫酸バリウム）を使用すれば、造影層１の形成厚さが小さくとも、十分なＸ線造影能力を担保できる利点があるが、抵抗溶接ナゲット内への分散性はやや劣る。図６のように、金属系の造影成分粒子３０と化合物系の造影成分粒子３とを混在させたペーストを用いれば、抵抗溶接ナゲット内への造影成分の分散性を改善することができる。同様の効果は、図７に示すように、化合物系の造影成分粒子コア３ｃの表面を金属層３ｍで覆った複合造影成分粒子３ｘを用いても達成できる。金属層３ｍは、例えばＣｕないしＮｉ（あるいはそれらを主成分とする合金）の無電解メッキ層として形成が可能である。

【0028】

上記のペースト１Ｐを用いて造影層１は、例えば次のようにして形成できる。まず、図８に示すように、形成すべき造影層の幾何学的パターンに対応した形状のキャビティ６１が形成されたマスク６０を用意し、これを第一金属板材５０Ａの板面に重ね合わせる。この状態で、図９に示すようにマスク６０上にペースト１Ｐを盛り、マスク上のペースト１Ｐをスキージ６２により掻き取りつつキャビティ６１に充填する。そして、図１０に示すように、マスク６０を取り外せば、第一金属板材５０Ａの板面上には造影層１が、マスク６０のキャビティ６１に対応した幾何学的パターンに形成される。なお、造影層１の幾何学的パターンは、スクリーン印刷など他の方法により形成してもよい。

【0029】

続いて、造影層１に適宜乾燥処理を施したのち、図１１に示す如く、第一金属板材５０Ａの造影層１が形成されている側の板面に第二金属板材５０Ｂを積層するとともに、図１２に示すように、その積層体を１対の溶接用電極６０Ａ，６０Ｂにより挟持し、加圧しつつ通電を行なう。すると、第一金属板材５０Ａ及び第二金属板材５０Ｂの溶接用電極６０Ａ，６０Ｂの間に位置する部分が抵抗発熱により相互溶融し、図１３に示すように抵抗溶接ナゲット５１が形成される。

【0030】

図１１に示すように、抵抗溶接ナゲット５１の形成前の状態において造影層１は、抵抗溶接ナゲット５１の形成が予定された領域と、予定されていない領域とを区別することなく、第一金属板材５０Ａの第二金属板材５０Ｂとの重なり領域の全体に渡って形成されている。この状態で、図１３に示すように、溶接用電極６０Ａ，６０Ｂにより第一金属板材５０Ａと第二金属板材５０Ｂとを相互溶融させて抵抗溶接ナゲット５１を形成すると、造影層１は、抵抗溶接ナゲット５１の非形成領域１Ｃにおいては形成時の状態を維持する一方、抵抗溶接ナゲット５１の形成領域においては第一金属板材５０Ａ及び第二金属板材５０Ｂが造影層１を巻き込む形で相互溶融する。よって、抵抗溶接ナゲット５１の形成領域と非形成領域１Ｃとの間で造影成分の分布状態に差が生じる。

【0031】

例えば、抵抗溶接ナゲット５１の形成が予定された領域に形成された造影層１中の造影成分が、抵抗溶接ナゲット５１が溶融形成される際において板材の厚さ方向に拡散ないし分散する形になれば、抵抗溶接ナゲット５１の周囲領域における造影層１の造影成分濃度は、抵抗溶接ナゲット５１内の造影成分濃度よりも高くなる。また、造影層１が図２のごとく幾何学的パターンをなすように形成されていれば、抵抗溶接ナゲット５１は、その幾何学的パターンを喪失させる形で造影成分を分散ないし拡散混入させた構造となる。

【0032】

このような構造の溶接接合体７０は、図１に示すように、溶接接合体７０を積層方向に挟んで配置されたＸ線カメラ２０と撮像素子２１とを用い、抵抗溶接ナゲット５１が形成された第一金属板材５０Ａと第二金属板材５０Ｂとの重なり領域のＸ線透過像を撮影することができる。上記のように、抵抗溶接ナゲット５１の形成領域１と非形成領域１Ｃとの間には造影成分の分布に差を生じており、透過Ｘ線像においては該差に由来した画像コントラストが、抵抗溶接ナゲット５１の形成領域と非形成領域１Ｃとの間に生ずる。例えば、抵抗溶接ナゲット５１の周囲領域における造影層１の造影成分濃度が、抵抗溶接ナゲット５１内の造影成分濃度よりも高くなっていれば、抵抗溶接ナゲット５１の領域は周囲領域よりも透過Ｘ線強度が低くなるので、透過Ｘ線像上にて抵抗溶接ナゲット５１の領域は周囲領域との間で明度に差が生じ、容易にこれを識別できる。さらに、図２においては、抵抗溶接ナゲット５１の形成領域は造影層１の幾何学的パターンが喪失（あるいは不明確化）しており、透過Ｘ線像上においても造影層１に由来した幾何学的パターンの像は、抵抗溶接ナゲット５１に対応した領域にて同様に喪失あるいは不明確化する。よって、透過Ｘ線像上にて幾何学的パターンが失われている領域の輪郭から抵抗溶接ナゲット５１の平面形状を把握でき、かつ画像上にて該領域の寸法Ｄｎを計測すれば、平面視における抵抗溶接ナゲット５１の寸法情報を容易に取得することができる。

【0033】

図２においては、造影層１は点状領域として複数分散形成されているから、抵抗溶接ナゲット５１がそれよりも径大に形成されれば、抵抗溶接ナゲット５１の形成領域において点状領域の１ないし複数のものは抵抗溶接ナゲット５１に完全に取り込まれる形で喪失するため、透過Ｘ線像上で抵抗溶接ナゲット５１の形成領域をより容易に識別することができる。特に、図３に示すように、第一方向Ｘに第一間隔ｄＸで配列する点状領域の列１Ｒを、第一方向Ｘと直交する第二方向Ｙに第二間隔ｄＹで複数配置する形で形成すれば、図２に示すように、第一方向Ｘにおける抵抗溶接ナゲット５１の寸法を、透過Ｘ線像上にて点状領域の列１Ｒに生ずる該点状領域の欠損数に基づき、より簡便に計測することができる。なお、同一の抵抗溶接ナゲット５１に対し、欠損が生じている点状領域の列が複数存在する場合は、それら点状領域の列のうち欠損数が最大となるものを特定し、その特定された欠損数の計数値を、その抵抗溶接ナゲット５１の寸法として採用することができる。

【0034】

以下、造影層の形成形態の種々の変形例について説明する。
造影層１（第一領域）は、図１４に示すように複数の帯状領域として形成することができる。図１４において帯状領域１０は、板面を該板面の法線方向から見たとき、帯状領域１０の長手方向（Ｘ）と交差する向き（Ｙ）に一定間隔ｄＸにて複数配列形成されている。図１５に示すように、各帯状領域１０は抵抗溶接ナゲット５１の寸法よりも狭幅に形成され、帯状領域１０の配列間隔ｄＸもまた、抵抗溶接ナゲット５１の寸法よりも狭く設定されている。隣接する帯状領域１０，１０の間に位置する領域は前述の第二領域に相当し、本実施形態ではこれを造影層の非形成領域としている。

【0035】

上記の構成によると、図１６に示すように、抵抗溶接ナゲット５１の形成領域には、長手方向の中間位置に欠損を有する帯状領域である欠損帯状領域Ｊ１・・・Ｊｎが生じる。帯状領域１０の長手方向における抵抗溶接ナゲット５１の寸法は、透過Ｘ線像上にて該帯状領域１０に生ずる欠損区間長に基づいて計測することができる。図１５及び図１６に示すように、同一の抵抗溶接ナゲット５１に対し、欠損帯状領域Ｊ１・・・Ｊｎが複数生じている場合は、最大の欠損区間長を示す帯状領域１０での該欠損区間長の計測値を、その抵抗溶接ナゲット５１の寸法として採用することができる。

【0036】

この場合、帯状領域１０の幅（パターン幅）は、抵抗溶接ナゲット５１の寸法計測に求められる精度に応じて適宜設定される。その具体例について、円形の抵抗溶接ナゲット５１の直径Ｄを計測する場合を例にとり、図１７を用いて説明する。図１７の左は、円状の抵抗溶接ナゲット５１の領域の中央を帯状領域１０が横切っている状態を示している。図１７の右は、帯状領域１０と抵抗溶接ナゲット５１の領域との重なり部分を拡大して示している。幅Ｐの帯状領域１０に生ずる欠損区間長により、抵抗溶接ナゲット５１の寸法を計測しようとする場合、帯状領域１０を切り取る抵抗溶接ナゲット５１の輪郭線は円弧状なので、欠損区間長の計測において幾何学的に生ずる誤差ｅは、
ｅ＝（Ｄ／２）－｛（Ｄ／２）^２－（Ｐ／２）^２｝^０．５ ・・・（１）
により表わすことができる。抵抗溶接ナゲット５１の中心点から、帯状領域１０を切り取る抵抗溶接ナゲット５１の円弧状輪郭線を見込む角度を２θとすれば、許容誤差が最大値のα％となる場合のθの値は、図１７より明らかに、
θ＝ａｒｃｃｏｓ｛（１００－α）／１００｝・・・（２）
である。この場合、
Ｐ／２＝（Ｄ／２）×ｓｉｎθ すなわち、
Ｐ＝Ｄ×ｓｉｎθ ・・・（３）
となる。例えば、Ｄ＝５（ｍｍ）、α＝２（％）のとき、（２）式からθ＝１１．４７８３４（°）となり、（３）式によりＰ＝０．９９５（ｍｍ）となる。つまり、直径５ｍｍの抵抗溶接ナゲット５１の外径を２％以内の誤差にて計測したい場合、帯状領域１０の幅Ｐは１ｍｍ程度以下に設定する必要があることを示している。

【0037】

なお、抵抗溶接ナゲット５１の寸法を板面上の２方向にて計測したい場合は、図１８及び図１９に示すように、第一方向Ｘに一定の第一間隔ｄＸで配列する第一帯状領域群１０ｈと、第一方向Ｘと直交する第二方向Ｙに一定の第二間隔ｄＹで配列する第二帯状領域群１０ｖとが含まれるように造影層（第一領域）を形成しておけばよい。この場合、第一帯状領域群１０ｈと第二帯状領域群１０ｖとのそれぞれについて、図１７に示すように、抵抗溶接ナゲット５１の形成に由来した欠損区間長の計測を個別に実施するようにする。

【0038】

また、図１６において、帯状領域１０の幅と配列間隔を抵抗溶接ナゲット５１の寸法よりも十分に小さく設定できる場合は、配列方向に連続して生ずる欠損帯状領域Ｊ１・・・Ｊｎの数を計数することにより、抵抗溶接ナゲット５１の寸法を特定することも可能である。抵抗溶接ナゲット５１の寸法を板面上の２方向にて計測したい場合は、第一帯状領域群１０ｈの欠損帯状領域Ｊ１・・・Ｊｎの数と、第二帯状領域群１０ｖの欠損帯状領域Ｋ１・・・Ｋｎの数とをそれぞれ計数するようにする。

【0039】

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はそれらに限定されるものではない。例えば、造影層は、図２０に示すように、特定の何学的パターンに従わない形で、第一金属板材５０Ａあるいは第二金属板材５０Ｂの板面全面を覆うように形成することも可能である。この場合、図２１に示すように、抵抗溶接ナゲット５１内に造影成分が拡散し、抵抗溶接ナゲット５１の周囲領域における造影層１の造影成分濃度が、抵抗溶接ナゲット５１内の造影成分濃度よりも高くなっていれば、透過Ｘ線像において、抵抗溶接ナゲット５１の領域とその周囲との間に明確にコントラストを生じ、抵抗溶接ナゲット５１の領域輪郭を画像上にて特定できる。よって、透過Ｘ線像上にて該領域輪郭の外径寸法を測定すれば、抵抗溶接ナゲット５１の寸法を計測することが可能である。

【符号の説明】

【0040】

１ 造影層
１Ｃ 非形成領域
１Ｐ ペースト
１Ｒ 列
２ ビヒクル
３ 造影成分粒子
３ｃ 造影成分粒子コア
３ｍ 金属層
３ｘ 複合造影成分粒子
１０ 帯状領域
１０ｈ 第一帯状領域群
１０ｖ 第二帯状領域群
２０ Ｘ線カメラ
２１ 撮像素子
３０ 造影成分粒子
５０Ａ 第一金属板材
５０Ｂ 第二金属板材
５１ 抵抗溶接ナゲット
６０ マスク
６０Ａ，６０Ｂ 溶接用電極
６１ キャビティ
６２ スキージ
７０ 溶接接合体

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】