(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-12-18
(45)【発行日】2023-12-26
(54)【発明の名称】異材接合方法、及び接合体
(51)【国際特許分類】
B23K 11/20 20060101AFI20231219BHJP
B23K 11/11 20060101ALI20231219BHJP
B21J 15/00 20060101ALI20231219BHJP
【ＦＩ】
B23K11/20
B23K11/11 543
B21J15/00 U
【請求項の数】
9
(21)【出願番号】P 2020144619
(22)【出願日】2020-08-28
(65)【公開番号】P2022039534
(43)【公開日】2022-03-10
【審査請求日】2022-11-01
(73)【特許権者】
【識別番号】000001199
【氏名又は名称】株式会社神戸製鋼所
(74)【代理人】
【識別番号】110002000
【氏名又は名称】弁理士法人栄光事務所
(72)【発明者】
【氏名】岩瀬 哲
(72)【発明者】
【氏名】今村 美速
(72)【発明者】
【氏名】奥田 真三樹
(72)【発明者】
【氏名】吉澤 舞
【審査官】岩見 勤
(56)【参考文献】
【文献】特表２０２０－５２５３００（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２０２０－５１８４６３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１４－１７３６８３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１８－０７９４７６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１５－１６４８４０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１５－１６７９７２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１８－０４３２５９（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ２３Ｋ １１／２０
Ｂ２３Ｋ １１／１１
Ｂ２１Ｊ １５／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
頭部と軸部とを有するリベットの前記軸部を、第１部材に打ち込んで貫通させ、前記リベットが貫通して取り付けられた前記第１部材と、前記リベットと溶接可能な第２部材とを、前記第１部材の前記リベットの軸部先端側と前記第２部材との間に樹脂層を挟んで重ねて配置し、
前記リベットと前記第２部材とを一対の電極で挟み、電極間で加圧した状態で通電しながら、前記樹脂層を前記電極間から排除しつつスポット溶接する異材接合方法であって、
前記リベットは、前記頭部の裏側における前記軸部との接続部に、周方向に沿って形成され軸方向へ突出する環状段付部を備え、
前記リベットを前記第１部材に打ち込んで取り付けるとき、前記環状段付部が前記第１部材を押圧して、前記第１部材における前記軸部の貫通孔の内周縁部を前記第２部材側に突出させた環状突部を形成し、
前記スポット溶接時の前記電極間の加圧により、前記第１部材の前記環状突部の径方向外側の前記第２部材との間に隙間を形成し、前記樹脂層を前記隙間に排出しつつスポット溶接する、
異材接合方法。
【請求項2】
下孔と該下孔の周縁に環状突部とが設けられた第１部材を、樹脂層を挟んで第２部材に重ねて配置し、頭部と軸部とを有する前記第２部材と溶接可能なリベットの前記軸部を、前記第１部材の前記下孔に貫通させ、
前記リベットと前記第２部材とを一対の電極で挟み、電極間で加圧した状態で通電しながら、前記樹脂層を前記電極間から排除しつつスポット溶接する異材接合方法であって、
前記リベットは、前記頭部の裏側における前記軸部との接続部に、周方向に沿って形成され軸方向へ突出する環状段付部を備え、
前記スポット溶接時の前記電極間の加圧により、前記第１部材の前記環状突部の径方向外側の前記第２部材との間に隙間を形成し、前記樹脂層を前記隙間に排出しつつスポット溶接する、
異材接合方法。
【請求項3】
前記第２部材における前記第１部材の反対側に、更に前記第２部材と同種の部材を重ねてスポット溶接する請求項１又は２に記載の異材接合方法。
【請求項4】
前記リベットに亜鉛高共晶ニッケルめっき皮膜が設けられている請求項１～３のいずれか１項に記載の異材接合方法。
【請求項5】
前記リベットの前記亜鉛高共晶ニッケルめっき皮膜を覆う化成皮膜が更に設けられている請求項４に記載の異材接合方法。
【請求項6】
前記化成皮膜は、クロメート皮膜である請求項５に記載の異材接合方法。
【請求項7】
前記化成皮膜は、ジルコニウム系の化成皮膜である請求項５に記載の異材接合方法。
【請求項8】
請求項１～７のいずれか１項に記載の異材接合方法に用いられ、頭部と軸部とを有する前記リベットと、前記リベットの前記軸部が貫通して取り付けられた前記第１部材とを備える接合体であって、前記リベットは、前記頭部の裏側における前記軸部との接続部に、周方向に沿って形成され軸方向へ突出する環状段付部を有し、
前記第１部材は、前記第１部材の前記軸部が貫通する貫通孔の内周縁部に、前記軸部の挿入方向先方に向けて突出した環状突部を有し、
前記スポット溶接時の前記電極間の加圧により、前記第１部材の前記環状突部の径方向外側の前記第２部材との間に隙間を形成するように前記リベットが固定された、
接合体。
【請求項9】
請求項１～７のいずれか１項に記載の異材接合方法に用いられ、頭部と軸部とを有する前記リベットと、前記リベットの前記軸部が貫通して取り付けられた前記第１部材とを備える接合体であって、前記リベットは、前記頭部の裏側における前記軸部との接続部に、周方向に沿って形成され軸方向へ突出する環状段付部を有し、
前記第１部材は、第１部材の前記軸部が貫通する貫通孔の内周縁部に、前記軸部の挿入方向先方に向けて突出した環状突部を有し、
前記環状突部は、前記軸部の軸部先端面の外周縁の高さと等しいか、前記外周縁よりも低く形成され、
前記環状突部の径方向外側は、前記環状突部から凹んだ面を有する、
接合体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、異材接合方法、及び接合体に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、排気ガス等による地球環境問題に対して、自動車等の輸送機における車体の軽量化によって燃費の向上を図る取り組みがなされている。車体の軽量化をできるだけ阻害せず、自動車の車体衝突時の安全性を高めるため、自動車の車体構造に対して、従来から使用されている鋼材の一部を、より軽量でエネルギー吸収性にも優れたアルミニウム合金材等の軽合金材に置換した適用例が増加しつつある。
【0003】
これらのアルミニウム合金材は、車体の全ての部分をアルミニウム合金材で構成しない限り、通常の自動車の車体で元々汎用されている鋼板又は型鋼等の鋼材（鋼部材）と組み合わせて使用する必要がある。そのため、必然的にアルミニウム合金材と鋼材との異種金属同士の接合（異材接合）が必要となる。このような異材接合方法が特許文献１に開示されている
【0004】
また、アルミニウム合金材と鋼部材との間には、両者の電位差による腐食（電食）を防ぎ、更に接合強度を確保するために接着剤層を設ける場合が多い。そのような接着材層を設ける接合方法が特許文献２に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】特開２０１０－２０７８９８号公報
【文献】特開２０１５－２４４３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかし、特許文献２の接合方法では、接着剤が存在する部分では金属同士が接触しないため、リベットが溶接される部分から接着剤を予め除去しておく必要がある。この接着剤の除去工程は非常に手間がかかり、現実的ではない。
そこで、接着剤を残したままにして、スポット溶接時に接着剤が排除されるように溶接する、いわゆるウエルドボンド法の適用が望ましい。しかし、ウエルドボンド法をそのまま適用すると、溶接部から火花・チリが発生しやすく、所望のナゲット形状が得られにくくなり、その結果、接合強度が低下する。このことは、アルミニウムと鋼材との異材接合に限らず、他の異材同士の組み合わせであっても同様に生じる。
そこで、接着剤を残したままにして、スポット溶接時に接着剤が排除されるように溶接する、いわゆるウエルドボンド法の適用が望ましい。しかし、ウエルドボンド法をそのまま適用すると、溶接部から火花・チリが発生しやすく、所望のナゲット形状が得られにくくなり、その結果、接合強度が低下する。このことは、アルミニウムと鋼材との異材接合に限らず、他の異材同士の組み合わせであっても同様に生じる。
【0007】
本発明は上記の問題を解決したものであり、リベットを使用したウエルドボンド法において、チリ等の発生を抑制して良好なスポット溶接ができる異材接合方法、及び接合体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】
【0008】
本発明は下記の構成からなる。
（１） 頭部と軸部とを有するリベットの前記軸部を、第１部材に打ち込んで貫通させ、
前記リベットが貫通して取り付けられた前記第１部材と、前記リベットと溶接可能な第２部材とを、前記第１部材の前記リベットの軸部先端側と前記第２部材との間に樹脂層を挟んで重ねて配置し、
前記リベットと前記第２部材とを一対の電極で挟み、電極間で加圧した状態で通電しながら、前記樹脂層を前記電極間から排除しつつスポット溶接する異材接合方法であって、
前記リベットは、前記頭部の裏側における前記軸部との接続部に、周方向に沿って形成され軸方向へ突出する環状段付部を備え、
前記リベットを前記第１部材に打ち込んで取り付けるとき、前記環状段付部が前記第１部材を押圧して、前記第１部材における前記軸部の貫通孔の内周縁部を前記第２部材側に突出させた環状突部を形成し、
前記スポット溶接時の前記電極間の加圧により、前記第１部材の前記環状突部の径方向外側の前記第２部材との間に隙間を形成し、前記樹脂層を前記隙間に排出しつつスポット溶接する、
異材接合方法。
（２） 下孔と該下孔の周縁に環状突部とが設けられた第１部材を、樹脂層を挟んで第２部材に重ねて配置し、
頭部と軸部とを有する前記第２部材と溶接可能なリベットの前記軸部を、前記第１部材の前記下孔に貫通させ、
前記リベットと前記第２部材とを一対の電極で挟み、電極間で加圧した状態で通電しながら、前記樹脂層を前記電極間から排除しつつスポット溶接する異材接合方法であって、
前記リベットは、前記頭部の裏側における前記軸部との接続部に、周方向に沿って形成され軸方向へ突出する環状段付部を備え、
前記スポット溶接時の前記電極間の加圧により、前記第１部材の前記環状突部の径方向外側の前記第２部材との間に隙間を形成し、前記樹脂層を前記隙間に排出しつつスポット溶接する、
異材接合方法。
（３） 頭部と軸部とを有するリベットであって、
前記軸部が貫通して取り付けられた第１部材と、前記リベットに溶接可能な第２部材とを、前記第１部材の前記リベットの軸部先端側と前記第２部材との間に樹脂層を挟んで重ねて配置し、前記リベットと前記第２部材とを一対の電極で挟み、電極間で加圧した状態で通電しながら、前記樹脂層を前記電極間から排除しつつスポット溶接する異材接合に用いられ、
前記頭部の裏側における前記軸部との接続部に、周方向に沿って形成され軸方向へ突出する環状段付部を備えるリベット。
（１） 頭部と軸部とを有するリベットの前記軸部を、第１部材に打ち込んで貫通させ、
前記リベットが貫通して取り付けられた前記第１部材と、前記リベットと溶接可能な第２部材とを、前記第１部材の前記リベットの軸部先端側と前記第２部材との間に樹脂層を挟んで重ねて配置し、
前記リベットと前記第２部材とを一対の電極で挟み、電極間で加圧した状態で通電しながら、前記樹脂層を前記電極間から排除しつつスポット溶接する異材接合方法であって、
前記リベットは、前記頭部の裏側における前記軸部との接続部に、周方向に沿って形成され軸方向へ突出する環状段付部を備え、
前記リベットを前記第１部材に打ち込んで取り付けるとき、前記環状段付部が前記第１部材を押圧して、前記第１部材における前記軸部の貫通孔の内周縁部を前記第２部材側に突出させた環状突部を形成し、
前記スポット溶接時の前記電極間の加圧により、前記第１部材の前記環状突部の径方向外側の前記第２部材との間に隙間を形成し、前記樹脂層を前記隙間に排出しつつスポット溶接する、
異材接合方法。
（２） 下孔と該下孔の周縁に環状突部とが設けられた第１部材を、樹脂層を挟んで第２部材に重ねて配置し、
頭部と軸部とを有する前記第２部材と溶接可能なリベットの前記軸部を、前記第１部材の前記下孔に貫通させ、
前記リベットと前記第２部材とを一対の電極で挟み、電極間で加圧した状態で通電しながら、前記樹脂層を前記電極間から排除しつつスポット溶接する異材接合方法であって、
前記リベットは、前記頭部の裏側における前記軸部との接続部に、周方向に沿って形成され軸方向へ突出する環状段付部を備え、
前記スポット溶接時の前記電極間の加圧により、前記第１部材の前記環状突部の径方向外側の前記第２部材との間に隙間を形成し、前記樹脂層を前記隙間に排出しつつスポット溶接する、
異材接合方法。
（３） 頭部と軸部とを有するリベットであって、
前記軸部が貫通して取り付けられた第１部材と、前記リベットに溶接可能な第２部材とを、前記第１部材の前記リベットの軸部先端側と前記第２部材との間に樹脂層を挟んで重ねて配置し、前記リベットと前記第２部材とを一対の電極で挟み、電極間で加圧した状態で通電しながら、前記樹脂層を前記電極間から排除しつつスポット溶接する異材接合に用いられ、
前記頭部の裏側における前記軸部との接続部に、周方向に沿って形成され軸方向へ突出する環状段付部を備えるリベット。
【発明の効果】
【0009】
本発明によれば、リベットを使用したウエルドボンド法において、チリ等の発生を抑制した良好なスポット溶接により異材接合が行える。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。本発明の異材接合方法においては、使用するリベットの頭部の裏側に軸方向へ突出する環状段付部を設けている。ここでは、アルミニウム材と鋼材とを鋼製のリベットを用いて接合する異材接合方法を例示するが、接合する各部材の材質の組み合わせは任意である。
【0012】
＜リベットの構成＞
図１の（Ａ），（Ｂ）は、本発明に係る異材接合方法で使用するリベットの外観斜視図である。
リベット１１は、鋼製であって、円板状の頭部１３と、頭部１３の中心と同軸に接続される軸部１５とを有する。リベット１１は、頭部１３の裏側における軸部１５との接続部（環状の頭部裏面１３ａの内周部）に、軸部１５を取り囲むように周方向に沿って形成され、軸方向に突出する環状段付部１７を備える。環状段付部１７は、段付きによる角部、即ち、頭部裏面１３ａと接続される角部１７ａ、軸部側面１５ｂと接続される角部１７ｂ及び突出した先端の外周縁１７ｃのそれぞれが、軸断面で曲面状に面取りされている。
図１の（Ａ），（Ｂ）は、本発明に係る異材接合方法で使用するリベットの外観斜視図である。
リベット１１は、鋼製であって、円板状の頭部１３と、頭部１３の中心と同軸に接続される軸部１５とを有する。リベット１１は、頭部１３の裏側における軸部１５との接続部（環状の頭部裏面１３ａの内周部）に、軸部１５を取り囲むように周方向に沿って形成され、軸方向に突出する環状段付部１７を備える。環状段付部１７は、段付きによる角部、即ち、頭部裏面１３ａと接続される角部１７ａ、軸部側面１５ｂと接続される角部１７ｂ及び突出した先端の外周縁１７ｃのそれぞれが、軸断面で曲面状に面取りされている。
【0013】
なお、図１の（Ａ），（Ｂ）に示す軸部１５は、直径が一定の円柱状であるが、頭部１３側の基端から先端に向けて徐々に大きくなる形状であってもよく、軸断面が楕円であってもよい。
【0014】
軸部１５の先端面（軸部先端面）１５ａは、軸方向に突出する湾曲面となっている。軸部先端面１５ａの湾曲の頂部１９は、軸部１５の中心軸Ｌと一致している。また、湾曲面に代えて、頂部１９を突出先端とする円錐形状（プロジェクション）であってもよい。
【0015】
＜異材接合方法の手順＞
次に、上記のリベット１１を使用して、アルミニウム材と鋼材とを異材接合する手順を説明する。
図２は、リベット１１の打ち込み工程を（Ａ）～（Ｃ）に段階的に示す工程説明図である。
図２の（Ａ）に示すように、上部が円筒状のダイ２１の上にアルミニウム材２３を載置し、リベット１１をこのダイ２１の上方に配置する。ダイ２１の上面の内周側には環状の凹部２１ａが形成されている。そして、リベット１１の頭部１３をポンチ２５によりアルミニウム材２３に向けて打ち込む。
次に、上記のリベット１１を使用して、アルミニウム材と鋼材とを異材接合する手順を説明する。
図２は、リベット１１の打ち込み工程を（Ａ）～（Ｃ）に段階的に示す工程説明図である。
図２の（Ａ）に示すように、上部が円筒状のダイ２１の上にアルミニウム材２３を載置し、リベット１１をこのダイ２１の上方に配置する。ダイ２１の上面の内周側には環状の凹部２１ａが形成されている。そして、リベット１１の頭部１３をポンチ２５によりアルミニウム材２３に向けて打ち込む。
【0016】
アルミニウム材２３としては、２０００系、３０００系、４０００系、５０００系、６０００系、７０００系のアルミニウム合金、又は１０００系の純アルミニウムの展伸材を利用できる。溶接性の観点から、特に５０００系、６０００系、７０００系のアルミニウム合金であることが好ましい。また、アルミニウム材２３としては、板材に限らず、押出部材（パイプ材や、中空、中実、異形断面の形材）、鍛造材（板材、リブ付材）であってもよい。さらに、アルミニウム材２３の表面に、予備処理としてブラスト処理、エッチング処理、ブラシ研磨処理等の各種表面処理を施してもよい。その場合には、アルミニウム材の表面の有機物が除去され、接合品質が向上する。
【0017】
図２の（Ｂ）に示すように、ポンチ２５を下降させて、リベット１１をアルミニウム材２３に押し込むと、アルミニウム材２３における軸部１５に対向する部分が軸部１５により打ち抜かれ、この打ち抜かれた部分（ブランク）２３Ａがダイ２１の内側に落下する。また、リベット１１がポンチ２５によりアルミニウム材２３に向けて押圧されて、アルミニウム材２３が、頭部１３とダイ２１との間に挟まれる。これにより、リベット１１の環状段付部１７がアルミニウム材２３に押し込まれるとともに、ダイ２１の上面に形成された凹部２１ａ内にアルミニウム材２３が塑性流動して進入する。
【0018】
こうして、図２の（Ｃ）に示すように、リベット１１の軸部１５がアルミニウム材２３を貫通し、軸部先端面１５ａがアルミニウム材２３の下面に露出する。また、頭部１３に形成された環状段付部１７がアルミニウム材２３に入り込み、リベット１１がアルミニウム材２３にかしめ固定される。また、アルミニウム材２３の軸部１５が貫通する貫通孔の内周縁部が、軸部１５の挿入方向先方に向けて突出した環状突部２６が形成される。
【0019】
このリベット１１の打ち込みは、例えば、アルミニウム材２３のプレス成形工程（トリミング工程）にて、プレス成形と同時に行ってもよい。即ち、アルミニウム材２３をプレス成形する際に、プレスの型にポンチを設置し、又はポンチの代わりにプレス型自体を使用して、リベット１１をプレス型の下降と同時に打ち抜く。これにより、リベット１１がアルミニウム材２３にかしめ固定される。この状態では、アルミニウム材２３が抵抗スポット溶接ラインに搬送される際、リベット１１はアルミニウム材２３にかしめ固定されているので、搬送の過程でリベット１１が落下することはない。したがって、接合の施工性を高められる。
【0020】
図３の（Ａ）は、リベット１１が打ち込まれたアルミニウム材２３の断面図、図３の（Ｂ）は、図３の（Ａ）の下方から見た下面図である。
図３の（Ａ）に示すアルミニウム材２３の環状突部２６は、リベット１１の軸部１５の軸方向に関して、軸部先端面１５ａの外周縁３１の高さと等しいか、外周縁３１よりも低く形成される。つまり、環状突部２６は、軸部１５から突出していない。そして、アルミニウム材２３の環状突部２６の径方向外側は、リベット１１の環状段付部１７による押し込みとダイ２１の凹部２１ａ（図２参照）への塑性流動の影響を受けず、元々の形状の平坦面２３ａとなっている。つまり、アルミニウム材２３の平坦面２３ａは、環状突部２６から距離Ｓだけ凹んでいる。
図３の（Ａ）に示すアルミニウム材２３の環状突部２６は、リベット１１の軸部１５の軸方向に関して、軸部先端面１５ａの外周縁３１の高さと等しいか、外周縁３１よりも低く形成される。つまり、環状突部２６は、軸部１５から突出していない。そして、アルミニウム材２３の環状突部２６の径方向外側は、リベット１１の環状段付部１７による押し込みとダイ２１の凹部２１ａ（図２参照）への塑性流動の影響を受けず、元々の形状の平坦面２３ａとなっている。つまり、アルミニウム材２３の平坦面２３ａは、環状突部２６から距離Ｓだけ凹んでいる。
【0021】
したがって、リベット１１とアルミニウム材２３の図３の（Ａ）における軸方向の位置は、下側から軸部先端面１５ａの頂部１９、外周縁３１、環状突部２６、平坦面２３ａの順になっている。
【0022】
図４は、リベット１１が打ち込まれたアルミニウム材２３を、樹脂層２７を挟んで鋼材２９と重ねる様子を示す工程説明図である。
鋼材２９の片側表面には樹脂層２７が形成される。樹脂層２７は、アルミニウム材２３と鋼材２９とを接合する接着剤である。また、樹脂層２７は電気絶縁性を有することで、アルミニウム材２３と鋼材２９との接触による電食を防止しつつ、両者を強固に接合する。
鋼材２９の片側表面には樹脂層２７が形成される。樹脂層２７は、アルミニウム材２３と鋼材２９とを接合する接着剤である。また、樹脂層２７は電気絶縁性を有することで、アルミニウム材２３と鋼材２９との接触による電食を防止しつつ、両者を強固に接合する。
【0023】
鋼材２９としては、軟鋼、高張力鋼等を利用できる。鋼材２９の片側表面には樹脂層２７が形成される。樹脂層２７は、アルミニウム材２３と鋼材２９とを接合する接着剤である。また、樹脂層２７は電気絶縁性を有することで、アルミニウム材２３と鋼材２９との接触による電食を防止しつつ、両者を強固に接合する。
【0024】
樹脂層２７に用いる接着剤は、液体又は粘性のある状態で鋼材２９に塗布されてもよいが、アルミニウム材２３に塗布してもよい。また、樹脂層２７は、接着剤の塗布に限らず、シート状の接着シートを配置することでもよい。接着シートを用いる場合は、接着シートを鋼材２９又はアルミニウム材２３、あるいは双方に予め接着させておいてもよいが、アルミニウム材２３と鋼材２９とを重ねるときに一緒に接着してもよい。これにより、アルミニウム材２３におけるリベット１１の軸部先端側の面と、鋼材２９の表面との間に樹脂層２７が挟まれて配置される。
【0025】
図５は、アルミニウム材２３と鋼材２９とをリベット１１を用いて抵抗スポット溶接する様子を示す工程説明図である。
リベット１１が設けられたアルミニウム材２３と、アルミニウム材２３に重なる鋼材２９とを、リベット１１の位置で一対の電極３３，３５により挟み込む。そして、不図示の加圧装置によって電極３３，３５の一方を他方に向けて加圧しつつ、不図示の電源装置によって電極間に通電する（電流Ｉ）。すると、リベット１１の軸部先端面１５ａと鋼材２９との間に、所望の大きさのナゲット３７が形成される。
リベット１１が設けられたアルミニウム材２３と、アルミニウム材２３に重なる鋼材２９とを、リベット１１の位置で一対の電極３３，３５により挟み込む。そして、不図示の加圧装置によって電極３３，３５の一方を他方に向けて加圧しつつ、不図示の電源装置によって電極間に通電する（電流Ｉ）。すると、リベット１１の軸部先端面１５ａと鋼材２９との間に、所望の大きさのナゲット３７が形成される。
【0026】
ここで、アルミニウム材２３と鋼材２９を電極間で加圧し、電極間に通電してナゲット３７を形成するまでの様子を詳細に説明する。
図６は、電極間を加圧してから通電するまでの様子を（Ａ）～（Ｃ）に段階的に示す説明図である。
図６の（Ａ）に示すように、リベット１１の軸部先端面１５ａが、図４に示す電極３３，３５の挟み込みによって樹脂層２７に押し当てられ、樹脂層２７がリベット１１の頂部１９を中心に、径方向外側に押し出される。そして、電極間の通電により、リベットの１１の軸部先端面１５ａに接触する樹脂層２７は、加熱されて溶融し、径方向外側に向けて流動（矢印Ｍ）するか、一部が昇華する。このとき、環状突部２６と鋼材２９との間には僅かな隙間が形成され、この隙間から樹脂層２７が径方向外側に円滑に排出される。これにより、少なくとも軸部先端面１５ａの中心軸Ｌ付近からは樹脂層２７が略完全に排出される。
図６は、電極間を加圧してから通電するまでの様子を（Ａ）～（Ｃ）に段階的に示す説明図である。
図６の（Ａ）に示すように、リベット１１の軸部先端面１５ａが、図４に示す電極３３，３５の挟み込みによって樹脂層２７に押し当てられ、樹脂層２７がリベット１１の頂部１９を中心に、径方向外側に押し出される。そして、電極間の通電により、リベットの１１の軸部先端面１５ａに接触する樹脂層２７は、加熱されて溶融し、径方向外側に向けて流動（矢印Ｍ）するか、一部が昇華する。このとき、環状突部２６と鋼材２９との間には僅かな隙間が形成され、この隙間から樹脂層２７が径方向外側に円滑に排出される。これにより、少なくとも軸部先端面１５ａの中心軸Ｌ付近からは樹脂層２７が略完全に排出される。
【0027】
そして、図６の（Ｂ）に示すように、中心軸Ｌ付近では、軸部先端面１５ａと鋼材２９とが、双方の間に樹脂層２７が介在することなく密着しており、通電による加熱によって双方が溶融することでナゲット３７が形成される。ナゲット３７は、中心軸Ｌを起点として成長する。このとき、電極間の加圧によって環状突部２６が鋼材２９に強く押し当てられる（矢印Ｆ）。
【0028】
図６の（Ｃ）に示すように、通電によりナゲット３７が成長するが、リベット１１の軸部１５の径方向外側では、環状突部２６が鋼材２９を強く押し続けるため、ナゲット３７の溶融体（鋼の溶湯）が堰き止められ、チリの発生を防止できる。
【0029】
このようにして、ナゲット３７は、通電に伴い、軸部１５の中心軸Ｌを始点として成長し、中心軸Ｌからの偏りと、チリの発生を抑制しつつ、リベット１１と鋼材２９とが十分な接合強度が得られる大きさにまで成長できる。
【0030】
以上のように、リベット１１が環状段付部１７を備えることで、リベット１１をアルミニウム材２３に打ち込んで取り付けるとき、環状段付部１７がアルミニウム材２３における軸部１５の貫通孔の内周縁部に環状突部２６を形成する。この環状突部２６は、スポット溶接時に、電極間の加圧によって、環状突部２６の径方向外側でアルミニウム材２３と鋼材２９との間に隙間を形成し、この隙間から樹脂層２７が円滑に排出される。さらに、電極間の通電によって、樹脂層２７の存在しない軸部１５の中央部を起点としてナゲット３７を発生させ、軸部１５の径方向外側では、環状突部２６が堰となってチリの発生を防止する。
【0031】
これによれば、抵抗スポット溶接によって樹脂層２７を介して異材接合する場合でも、火花、チリを発生させることなく、軸部１５の中心に所望の大きさのナゲットを安定して形成でき、必要十分な接合強度を得られる。
【0032】
また、リベット１１が環状段付部１７によってアルミニウム材２３とかしめられることで、リベット１１と鋼材２９との鋼－鋼の同種材同士のスポット溶接部に、このアルミニウム材２３とリベット１１とのかしめによる加工硬化を発生させ、互いの接合力（機械的な接合力）を更に加えることができる。このため、スポット溶接とかしめとの両接合の相乗効果によって、異材接合体としての高い接合強度が得られる。さらに、リベット１１をアルミニウム材２３に押し込んで、かしめる際に、アルミニウム材２３側の割れ発生も防止できる。
【0033】
＜他の構成例＞
上記例ではリベット１１をアルミニウム材２３に打ち込むことで、リベット１１をアルミニウム材２３にかしめ固定していたが、リベット１１のアルミニウム材２３への固定方法はこれに限らない。
図７は、アルミニウム材２３にリベット１１を固定する他の方法を（Ａ），（Ｂ）で示す工程説明図である。
上記例ではリベット１１をアルミニウム材２３に打ち込むことで、リベット１１をアルミニウム材２３にかしめ固定していたが、リベット１１のアルミニウム材２３への固定方法はこれに限らない。
図７は、アルミニウム材２３にリベット１１を固定する他の方法を（Ａ），（Ｂ）で示す工程説明図である。
【0034】
図７の（Ａ）に示すように、アルミニウム材２３のリベット１１を設ける部位に、予めリベット１１の軸部１５が貫通可能な内径の下孔２３ｂを設けておく。この下孔２３ｂを形成するときに、例えば、前述した図２に示すダイ２１と、リベット１１の環状段付部１７の外形状を備えるポンチとを用いて、図７の（Ａ）に示すように、下孔２３ｂの周縁に環状突部２６を形成しておく。そして、図７の（Ｂ）に示すように、この下孔２３ｂにリベット１１の軸部１５をプレス等により貫通させることで、リベット１１をアルミニウム材２３に固定する。
【0035】
下孔２３ｂの環状突部２６は、リベット１１が固定された後にアルミニウム材２３から突出して形成されていればよく、その形成方法は限定されない。
【0036】
リベット１１のプレスによるアルミニウム材２３へのかしめ接合は、例えば、アルミニウム材２３が自動車の車体構造材である場合、車体のプレス成形工程の中で実施してもよい。また、このようなプレス成形工程とは別途に、その前後の工程、例えばアルミニウム板の製造工程等で実施してもよい。
【0037】
図８は、図６に示す異材接合体の他の構成を示す断面図である。
ここでは、鋼材２９のアルミニウム材２３側の反対側に、更に別の鋼材３０を重ねている。この構成によれば、複数の鋼材２９、３０を重ね合わせてリベット１１とスポット溶接することで、３枚の材料を一度の溶接で簡単に接合できる。そして、鋼材２９，３０が複数枚設けられることで、接合体の強度を向上でき、異材接合の適用範囲を拡大できる。なお、鋼材の枚数は３枚以上であってもよく、板厚は同じであってもよく、異なっていてもよい。同様にアルミニウム材２３についても、環状突部２６が形成できる範囲で、枚数、板厚は任意である。
ここでは、鋼材２９のアルミニウム材２３側の反対側に、更に別の鋼材３０を重ねている。この構成によれば、複数の鋼材２９、３０を重ね合わせてリベット１１とスポット溶接することで、３枚の材料を一度の溶接で簡単に接合できる。そして、鋼材２９，３０が複数枚設けられることで、接合体の強度を向上でき、異材接合の適用範囲を拡大できる。なお、鋼材の枚数は３枚以上であってもよく、板厚は同じであってもよく、異なっていてもよい。同様にアルミニウム材２３についても、環状突部２６が形成できる範囲で、枚数、板厚は任意である。
【0038】
図９は、リベットの環状段付部の他の形状を（Ａ）～（Ｃ）に示す一部拡大断面図である。
リベット１１の環状段付部１７は、図１の（Ｂ）に示す形状に限らない。図９の（Ａ）に示すように、環状段付部１７Ａを、環状の隅部１７ａ，１７ｂ及び環状の角部１７ｃが、軸断面でそれぞれ直角となる形状にしてもよい。この場合、リベット１１へのアルミニウム材の食い付きが良化され、かしめ接合強度を向上できる。
リベット１１の環状段付部１７は、図１の（Ｂ）に示す形状に限らない。図９の（Ａ）に示すように、環状段付部１７Ａを、環状の隅部１７ａ，１７ｂ及び環状の角部１７ｃが、軸断面でそれぞれ直角となる形状にしてもよい。この場合、リベット１１へのアルミニウム材の食い付きが良化され、かしめ接合強度を向上できる。
【0039】
さらに、図９の（Ｂ）に示すように、環状段付部１７Ｂは、軸部側面１５ｂの頭部裏面１３ａ側の隅部１７ｂから、リベット１１の軸部先端面１５ａに向かうほど径方向外側に広がる傾斜面１７ｄと、頭部裏面１３ａから軸方向に延びる円筒面１７ｅとを有し、先端に角部１７ｃが形成された環状の突起としてもよい。この場合、図７の（Ｂ）に示すように環状段付部１７Ｂがアルミニウム材２３に押し付けられると、円筒面１７ｅと軸部側面１５ｂとの間にアルミニウム材が塑性流動により入り込むことに加え、突起の角部１７ｃを含む部分が径方向外側に変形して、アルミニウム材２３に食い込むようになる。これにより、リベット１１とアルミニウム材２３とをより強固にかしめられる。
【0040】
そして、図９の（Ｃ）に示すように、環状段付部１７Ｃは、前述した傾斜面１７ｄと、頭部裏面１３ａから軸方向に延び、軸部先端面１５ａに向かうほど径方向外側に広がる傾斜面１７ｆとを有し、先端に角部１７ｃが形成された環状の突起としてもよい。この場合、軸断面における角部１７ｃの角度が環状段付部１７Ｂの場合よりも小さく、アルミニウム材２３への食い込みが良好となって、より強固なかしめ状態が得られる。
【0041】
＜リベットの表面処理＞
次に、リベット１１を表面に皮膜を形成する処理を説明する。
リベット１１の表面に、例えば１３～１８％のニッケル共晶率となる亜鉛高共晶ニッケルめっき皮膜を設けることが好ましい。
亜鉛高共晶ニッケルめっき皮膜は、５～１０μｍの膜厚が好ましく、耐食性、耐熱性に優れた特性にできる。これにより、電食を効果的に防止できる。
次に、リベット１１を表面に皮膜を形成する処理を説明する。
リベット１１の表面に、例えば１３～１８％のニッケル共晶率となる亜鉛高共晶ニッケルめっき皮膜を設けることが好ましい。
亜鉛高共晶ニッケルめっき皮膜は、５～１０μｍの膜厚が好ましく、耐食性、耐熱性に優れた特性にできる。これにより、電食を効果的に防止できる。
【0042】
また、リベット１１の亜鉛高共晶ニッケルめっき皮膜上に更に化成皮膜を設けることが好ましい。この化成皮膜は、亜鉛高共晶ニッケルめっきを施したリベットの表面に、クロメート処理（ＪＩＳ Ｈ ０２０１）を施して得られる、クロメート皮膜であってもよい。
クロメート皮膜は、塗料等と比較して薄い皮膜で、高い耐食性、耐熱性を確保できる。また、異材接合後の電着塗装等において、塗料の密着性が良好となる。
また、クロメート皮膜に代えて、ジルコン系の化成皮膜を形成してもよい。ジルコン系の化成処理としては、例えば、リン酸ジルコニウムを用いた化成形性処理が挙げられる。ジルコン系の化成皮膜を用いることで、クロムフリー化した処理にできる。
クロメート皮膜は、塗料等と比較して薄い皮膜で、高い耐食性、耐熱性を確保できる。また、異材接合後の電着塗装等において、塗料の密着性が良好となる。
また、クロメート皮膜に代えて、ジルコン系の化成皮膜を形成してもよい。ジルコン系の化成処理としては、例えば、リン酸ジルコニウムを用いた化成形性処理が挙げられる。ジルコン系の化成皮膜を用いることで、クロムフリー化した処理にできる。
【0043】
本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、実施形態の各構成を相互に組み合わせることや、明細書の記載、並びに周知の技術に基づいて、当業者が変更、応用することも本発明の予定するところであり、保護を求める範囲に含まれる。
【0044】
以上のとおり、本明細書には次の事項が開示されている。
（１） 頭部と軸部とを有するリベットの前記軸部を、第１部材に打ち込んで貫通させ、
前記リベットが貫通して取り付けられた前記第１部材と、前記リベットと溶接可能な第２部材とを、前記第１部材の前記リベットの軸部先端側と前記第２部材との間に樹脂層を挟んで重ねて配置し、
前記リベットと前記第２部材とを一対の電極で挟み、電極間で加圧した状態で通電しながら、前記樹脂層を前記電極間から排除しつつスポット溶接する異材接合方法であって、
前記リベットは、前記頭部の裏側における前記軸部との接続部に、周方向に沿って形成され軸方向へ突出する環状段付部を備え、
前記リベットを前記第１部材に打ち込んで取り付けるとき、前記環状段付部が前記第１部材を押圧して、前記第１部材における前記軸部の貫通孔の内周縁部を前記第２部材側に突出させた環状突部を形成し、
前記スポット溶接時の前記電極間の加圧により、前記第１部材の前記環状突部の径方向外側の前記第２部材との間に隙間を形成し、前記樹脂層を前記隙間に排出しつつスポット溶接する、
異材接合方法。
この異材接合方法によれば、リベットと第２部材との界面から樹脂層を確実に除去して、リベットと第２部材とをチリを発生させずに良好にスポット溶接できる。また、リベットを第１部材に打ち込むことで、リベットの抜け落ちが防止され、ハンドリング性、溶接の施工性を向上できる。
（１） 頭部と軸部とを有するリベットの前記軸部を、第１部材に打ち込んで貫通させ、
前記リベットが貫通して取り付けられた前記第１部材と、前記リベットと溶接可能な第２部材とを、前記第１部材の前記リベットの軸部先端側と前記第２部材との間に樹脂層を挟んで重ねて配置し、
前記リベットと前記第２部材とを一対の電極で挟み、電極間で加圧した状態で通電しながら、前記樹脂層を前記電極間から排除しつつスポット溶接する異材接合方法であって、
前記リベットは、前記頭部の裏側における前記軸部との接続部に、周方向に沿って形成され軸方向へ突出する環状段付部を備え、
前記リベットを前記第１部材に打ち込んで取り付けるとき、前記環状段付部が前記第１部材を押圧して、前記第１部材における前記軸部の貫通孔の内周縁部を前記第２部材側に突出させた環状突部を形成し、
前記スポット溶接時の前記電極間の加圧により、前記第１部材の前記環状突部の径方向外側の前記第２部材との間に隙間を形成し、前記樹脂層を前記隙間に排出しつつスポット溶接する、
異材接合方法。
この異材接合方法によれば、リベットと第２部材との界面から樹脂層を確実に除去して、リベットと第２部材とをチリを発生させずに良好にスポット溶接できる。また、リベットを第１部材に打ち込むことで、リベットの抜け落ちが防止され、ハンドリング性、溶接の施工性を向上できる。
【0045】
（２） 下孔と該下孔の周縁に環状突起とが設けられた第１部材を、樹脂層を挟んで第２部材に重ねて配置し、
頭部と軸部とを有する前記第２部材と溶接可能なリベットの前記軸部を、前記第１部材の前記下孔に貫通させ、
前記リベットと前記第２部材とを一対の電極で挟み、電極間で加圧した状態で通電しながら、前記樹脂層を前記電極間から排除しつつスポット溶接する異材接合方法であって、
前記リベットは、前記頭部の裏側における前記軸部との接続部に、周方向に沿って形成され軸方向へ突出する環状段付部を備え、
前記スポット溶接時の前記電極間の加圧により、前記第１部材の前記環状突部の径方向外側の前記第２部材との間に隙間を形成し、前記樹脂層を前記隙間に排出しつつスポット溶接する、
異材接合方法。
この異材接合方法によれば、リベットと第２部材との界面から樹脂層を確実に除去して、リベットと第２部材とをチリを発生させずに良好にスポット溶接できる。また、リベットを第１部材の下孔に挿入する処理を、第１部材のプレス成形工程、又はプレス成形工程とは別途に、その前後の工程等の任意のタイミングで実施できるため、工程の自由度を向上できる。
頭部と軸部とを有する前記第２部材と溶接可能なリベットの前記軸部を、前記第１部材の前記下孔に貫通させ、
前記リベットと前記第２部材とを一対の電極で挟み、電極間で加圧した状態で通電しながら、前記樹脂層を前記電極間から排除しつつスポット溶接する異材接合方法であって、
前記リベットは、前記頭部の裏側における前記軸部との接続部に、周方向に沿って形成され軸方向へ突出する環状段付部を備え、
前記スポット溶接時の前記電極間の加圧により、前記第１部材の前記環状突部の径方向外側の前記第２部材との間に隙間を形成し、前記樹脂層を前記隙間に排出しつつスポット溶接する、
異材接合方法。
この異材接合方法によれば、リベットと第２部材との界面から樹脂層を確実に除去して、リベットと第２部材とをチリを発生させずに良好にスポット溶接できる。また、リベットを第１部材の下孔に挿入する処理を、第１部材のプレス成形工程、又はプレス成形工程とは別途に、その前後の工程等の任意のタイミングで実施できるため、工程の自由度を向上できる。
【0046】
（３） 前記第２部材における前記第１部材の反対側に、更に前記第２部材と同種の部材を重ねてスポット溶接する（１）又は（２）に記載の異材接合方法。
この異材接合方法によれば、鋼材が複数枚設けられることで、接合体の強度を向上でき、異材接合の適用範囲を拡大できる。
この異材接合方法によれば、鋼材が複数枚設けられることで、接合体の強度を向上でき、異材接合の適用範囲を拡大できる。
【0047】
（４） 前記リベットに亜鉛高共晶ニッケルめっき皮膜が設けられている（１）～（３）のいずれか１つに記載の異材接合方法。
この異材接合方法によれば、リベットを耐食性、耐熱性に優れた特性にできる。
この異材接合方法によれば、リベットを耐食性、耐熱性に優れた特性にできる。
【0048】
（５） 前記リベットの前記亜鉛高共晶ニッケルめっき皮膜を覆う化成皮膜が更に設けられている（４）に記載の異材接合方法。
この異材接合方法によれば、高い耐食性、耐熱性を確保でき、異材接合後の電着塗装等において、塗料の密着性が良好となる。
この異材接合方法によれば、高い耐食性、耐熱性を確保でき、異材接合後の電着塗装等において、塗料の密着性が良好となる。
【0049】
（６） 前記化成皮膜は、クロメート皮膜である（５）に記載の異材接合方法。
この異材接合方法によれば、広く知られた処理であるため、種々の条件下であっても良好な皮膜が安定して得られる。
この異材接合方法によれば、広く知られた処理であるため、種々の条件下であっても良好な皮膜が安定して得られる。
【0050】
（７） 前記化成皮膜は、ジルコニウム系の化成皮膜である（５）に記載の異材接合方法。
この異材接合方法によれば、化成皮膜をクロムフリー化した処理で形成できる。
この異材接合方法によれば、化成皮膜をクロムフリー化した処理で形成できる。
【0051】
（８） 頭部と軸部とを有するリベットであって、
前記軸部が貫通して取り付けられた第１部材と、前記リベットに溶接可能な第２部材とを、前記第１部材の前記リベットの軸部先端側と前記第２部材との間に樹脂層を挟んで重ねて配置し、前記リベットと前記第２部材とを一対の電極で挟み、電極間で加圧した状態で通電しながら、前記樹脂層を前記電極間から排除しつつスポット溶接する異材接合に用いられ、
前記頭部の裏側における前記軸部との接続部に、周方向に沿って形成され軸方向へ突出する環状段付部を備えるリベット
このリベットによれば、第２部材との界面から樹脂層を確実に除去して、第２部材とチリを発生させずに良好にスポット溶接できる。これにより、異材接合時の接合強度を向上できる。
前記軸部が貫通して取り付けられた第１部材と、前記リベットに溶接可能な第２部材とを、前記第１部材の前記リベットの軸部先端側と前記第２部材との間に樹脂層を挟んで重ねて配置し、前記リベットと前記第２部材とを一対の電極で挟み、電極間で加圧した状態で通電しながら、前記樹脂層を前記電極間から排除しつつスポット溶接する異材接合に用いられ、
前記頭部の裏側における前記軸部との接続部に、周方向に沿って形成され軸方向へ突出する環状段付部を備えるリベット
このリベットによれば、第２部材との界面から樹脂層を確実に除去して、第２部材とチリを発生させずに良好にスポット溶接できる。これにより、異材接合時の接合強度を向上できる。
【符号の説明】
【0052】
１１ リベット
１３ 頭部
１３ａ 頭部裏面
１５ 軸部
１５ａ 軸部先端面
１５ｂ 軸部側面
１７，１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃ 環状段付部
１７ａ 隅部
１７ｂ 隅部
１７ｃ 角部
１７ｄ 傾斜面
１７ｅ 円筒面
１７ｆ 傾斜面
１９ 頂部
２１ ダイ
２１ａ 凹部
２３ アルミニウム材（第１部材）
２３ａ 平坦面
２３ｂ 下孔
２５ ポンチ
２６ 環状突部
２７ 樹脂層
２９ 鋼材（第２部材）
３０ 鋼材（同種の部材）
３１ 外周縁
３３，３５ 電極
３７ ナゲット
１３ 頭部
１３ａ 頭部裏面
１５ 軸部
１５ａ 軸部先端面
１５ｂ 軸部側面
１７，１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃ 環状段付部
１７ａ 隅部
１７ｂ 隅部
１７ｃ 角部
１７ｄ 傾斜面
１７ｅ 円筒面
１７ｆ 傾斜面
１９ 頂部
２１ ダイ
２１ａ 凹部
２３ アルミニウム材（第１部材）
２３ａ 平坦面
２３ｂ 下孔
２５ ポンチ
２６ 環状突部
２７ 樹脂層
２９ 鋼材（第２部材）
３０ 鋼材（同種の部材）
３１ 外周縁
３３，３５ 電極
３７ ナゲット
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
