特許 7588181 少なくとも２枚の金属基材の組立体の製造のための溶接方法

(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】2024-11-13

(45)【発行日】2024-11-21

(54)【発明の名称】少なくとも２枚の金属基材の組立体の製造のための溶接方法

(51)【国際特許分類】

   B23K 11/24 20060101AFI20241114BHJP

   B23K 11/16 20060101ALI20241114BHJP

   B23K 11/11 20060101ALI20241114BHJP

   C22C 21/10 20060101ALI20241114BHJP

   C22C 21/02 20060101ALI20241114BHJP

   C22C 21/06 20060101ALI20241114BHJP

   C22C 30/06 20060101ALI20241114BHJP

   C21D 9/00 20060101ALN20241114BHJP

   C21D 1/18 20060101ALN20241114BHJP

【ＦＩ】

B23K11/24 315

B23K11/16 101

B23K11/11

C22C21/10

C22C21/02

C22C21/06

C22C30/06

C21D9/00 A

C21D1/18 C

【請求項の数】 14

(21)【出願番号】P 2023092953

(22)【出願日】2023-06-06

(62)【分割の表示】P 2021514003の分割

【原出願日】2019-09-09

(65)【公開番号】P2023123500

(43)【公開日】2023-09-05

【審査請求日】2023-07-05

(31)【優先権主張番号】PCT/IB2018/056998

(32)【優先日】2018-09-13

(33)【優先権主張国・地域又は機関】IB

(73)【特許権者】

【識別番号】515214729

【氏名又は名称】アルセロールミタル

(74)【代理人】

【識別番号】110001173

【氏名又は名称】弁理士法人川口國際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】ティアゴ・マシャド・アモラン

(72)【発明者】

【氏名】マクシム・ブロサール

(72)【発明者】

【氏名】ステファニー・ミショー

(72)【発明者】

【氏名】ジャン－マリー・エルメ

【審査官】柏原 郁昭

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１５／０９３５６８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１５／００５１３４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１７／０１７５１３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１７／０１７５１４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特許第６３１５１６１（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】特開２００５－３３４９７１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２３Ｋ １１／２４

Ｂ２３Ｋ １１／１６

Ｂ２３Ｋ １１／１１

Ｃ２２Ｃ ２１／１０

Ｃ２２Ｃ ２１／０２

Ｃ２２Ｃ ２１／０６

Ｃ２２Ｃ ３０／０６

Ｃ２１Ｄ ９／００

Ｃ２１Ｄ １／１８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

組立体の製造のための溶接方法であって、
Ａ 以下の合金化被膜で被覆された焼入鋼部品である第１の金属基材（３）及び第２の金属基材（３’）を含む、少なくとも２枚の金属基材（３、３’）の提供、
・ ０．１～２０．０重量％の亜鉛、０．１～１５．０重量％のケイ素、０．１～１０．０重量％のマグネシウムを含み、残りはアルミニウムであり、以下の自然酸化物層により直接覆われるアルミニウムベースの合金化被膜（４）、
・ ＺｎＯ及び任意にＭｇＯを含む自然酸化物層、
Ｂ 溶接電極（１、１’）及びインバーター直流を印加するスポット溶接電源（２）を含むスポット溶接機を用いる、工程Ａ）の該少なくとも２枚の金属基材へのスポット溶接サイクル（２１、３１、４１、５１）であって、以下のサブステップ、すなわち、
ｉ スポット溶接電源に接続された溶接電極を用いて一緒に接合する該少なくとも２枚の金属基材を通して印加されるパルセーション電流（Ｃｐ）による１回のパルセーション（２２、３２、４２、５２）、ここで、パルセーション電流（Ｃｐ）は０．１～３０ｋＡの間であり、その直後に
ｉｉ 該少なくとも２枚の金属基材への、溶接電流（Ｃｗ）を有する溶接ステップ（２３、３３、４３、５３）、ここで、溶接電流（Ｃｗ）は０．１～３０ｋＡの間である、
を含むスポット溶接サイクルの適用
を含み、スポット溶接サイクル中の溶接中の加圧力が２００～３５０ｄａＮの間であり、パルセーション電流（Ｃｐ）が溶接電流（Ｃｗ）を上回り、パルセーション持続期間が溶接持続期間より短く、パルセーション持続期間は５～６０ｍｓであり、溶接持続期間が１５０～５００ｍｓである、
方法。

【請求項2】

溶接周波数が５００～５０００Ｈｚである、請求項１に記載の溶接方法。

【請求項3】

溶接ステップＢ．ｉｉ）が、複数のパルスを含み、当該１回のパルセーションＢ．ｉの直後に溶接ステップの最初のパルスが続く、請求項２に記載の溶接方法。

【請求項4】

前記スポット溶接サイクルの形状（２１、３１、４１、５１）が以下、すなわち、
・ 矩形のパルセーションピーク（２２）及び矩形の溶接ピーク（２３）を含む矩形形状
・ 放物線状のパルセーションピーク（３２）及び放物線状の溶接ピーク（３３）を含む放物線状
・ 三角形のパルセーションピーク（４２）及び三角形の溶接ピーク（４３）を含む三角形の形状
・ 放物線状のパルセーションピーク及び矩形の溶接ピークを含む放物線かつ矩形の形状、及び
・ 三角形のパルセーションピーク及び矩形の溶接ピークを含む三角形かつ矩形の形状
の中から選択される、請求項１～３のいずれか一項に記載の溶接方法。

【請求項5】

請求項１～４のいずれか一項によって得られる、少なくとも１つのスポット溶接継手を介して一緒にスポット溶接された少なくとも２枚の金属基材（３、３’）の組立体であって、
－ 以下の合金化被膜で被覆された焼入鋼部品である第１の金属基材（３）、
・ ０．１～２０．０重量％の亜鉛、０．１～１５．０重量％のケイ素、０．１～１０．０重量％のマグネシウムを含み、残りはアルミニウムであり、以下の自然酸化物層により直接覆われるアルミニウムベースの合金化被膜（４）、
・ ＺｎＯ及び任意にＭｇＯを含む自然酸化物層、
－ 第２の金属基材（３’）、
－ ナゲット（５）を含むスポット溶接継手であって、その上部（６）に自然酸化物層及び／又は合金化被膜の少なくとも一部が存在しないスポット溶接継手
を含む組立体。

【請求項6】

焼入鋼部品の合金化被膜が、５．０～１４重量％の亜鉛を含む、請求項５に記載の組立体。

【請求項7】

焼入鋼部品の合金化被膜が、７．０～１２．０重量％の亜鉛を含む、請求項６に記載の組立体。

【請求項8】

焼入鋼部品の合金化被覆が、０．１～６．０重量％のケイ素を含む、請求項５～７のいずれか一項に記載の組立体。

【請求項9】

焼入鋼部品の合金化被覆が、２．０～６．０重量％のケイ素を含む、請求項８に記載の組立体。

【請求項10】

焼入鋼部品の合金化被膜が、０．１～４．０重量％のマグネシウムを含む、請求項５～９のいずれか一項に記載の組立体。

【請求項11】

第２の金属基材（３’）が、鋼基材又はアルミニウム基材である、請求項５～１０のいずれか一項に記載の組立体。

【請求項12】

第２の金属基材（３’）が、請求項５～１０のいずれか一項に記載の焼入鋼部品である、請求項１１に記載の組立体。

【請求項13】

組立体が、鋼基材又はアルミニウム基材である第３の金属基材を含む、請求項５～１２のいずれか一項に記載の組立体。

【請求項14】

自動車の製造のための、請求項５～１３のいずれか一項に記載の組立体又は請求項１～４のいずれか一項に記載の方法に従って得られる組立体の使用。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、少なくとも２枚の金属基材の組立体の製造方法及びこの組立体に関する。本発明は、自動車の製造に特によく適している。

【背景技術】

【0002】

車両の軽量化の観点から、より軽量の車体を達成し及び衝突安全性を向上させるために高強度鋼板を使用することが知られている。焼入部品は、車両の重量を減らすためにも特に使用される。実際、これらの鋼の引張強さは最低１２００ＭＰａで、２５００ＭＰａまで可能である。焼入部品は、耐食性及び熱特性が良好なアルミニウムをベースとする又は亜鉛をベースとする被膜で被覆することができる。

【0003】

通常、被覆焼入部品の製造方法は、以下のステップを含む。
Ａ） アルミニウム又は亜鉛をベースとする従来の被膜である金属被膜で予め被覆した鋼板の提供、
Ｂ） ブランクを得るために被覆鋼板の切断、
Ｃ） 鋼中で完全にオーステナイトの微細組織を得るために高温でのブランクの熱処理、
Ｄ） プレス工具へのブランクの移動、
Ｅ） 部品を得るためにブランクの熱成形、
Ｆ） マルテンサイト又はマルテンサイト－ベイナイトである鋼中の微細組織、又は少なくとも７５％の等軸フェライト、５～２０％のマルテンサイト及び１０％以下の量のベイナイトからできた微細組織を得るための、ステップＥ）で得られた部品の冷却。

【0004】

一般に、この後に、２つの被覆焼入部品又は１つの被覆焼入部品を別の金属基材と溶接することが続く。アルミニウム又は亜鉛をベースとする被覆焼入部品の溶接は、被膜が硬く、厚いため、実現が非常に困難である。

【0005】

特許出願ＥＰ３０２０４９９号は、以下、すなわち、
－ 少なくとも１枚の高張力鋼板を含む２枚以上の重なり合った鋼板の板の組立体を、インバーター直流方法を利用するスポット溶接電源に接続された一対の溶接電極を用いて固定し、溶接電極で鋼板をプレスしながら、通電及び通電停止を複数回繰り返すパルセーション処理、
－ パルセーション処理後に、溶接電極で鋼板をプレスしながら、パルセーション処理の最長通電時間よりも長い時間連続的に通電する連続通電処理
を含む抵抗スポット溶接方法を開示する。

【0006】

しかし、この方法は、従来の亜鉛をベースとする被膜又はアルミニウムをベースとする被膜で被覆されたホットスタンプ鋼板専用である。実際、実施例では、この方法を、アルミニウムで被覆した１５００ＭＰａホットスタンプ鋼板、合金化電気亜鉛メッキで被覆した１５００ＭＰａ級ホットスタンプ鋼板及びＺｎＯでスキン処理したＡｌで被覆した１５００ＭＰａ級ホットスタンプ鋼板で試験した。他の元素を含むアルミニウム又は亜鉛をベースとする特定の被膜は、この特許出願に含まれない。

【0007】

特許出願ＥＰ３０８５４８５号は、重ね合わされた高張力鋼板を含む複数の鋼板を溶接する抵抗スポット溶接方法であって、伝導系はインバーターＤＣ溶接電源を使用するパルセーション伝導であり、パルセーション伝導を形成する複数の電流パルスでは、それぞれの電流パルスにおいて、伝導時間、伝導アイドル時間として定義される電流パルスの間隔、及び電流パルスによって加えられる溶接電流が可変可能に制御される、抵抗スポット溶接方法を開示する。

【0008】

しかし、この方法は、従来の亜鉛をベースとする（純Ｚｎ、Ｚｎ－Ｆｅ、Ｚｎ－Ｎｉ、Ｚｎ－Ａｌ、Ｚｎ－Ｍｇ、Ｚｎ－Ｍｇ－Ａｌなど）又は従来のアルミニウムをベースとする（Ａｌ－Ｓｉなど）被膜と母材の鋼との間の合金化反応により、金属間化合物及び鉄の固溶体をその表面に含むホットスタンプ鋼板専用である。これらの表面は主に亜鉛又はアルミニウムから構成される酸化物層で形成される。さらに、主として鉄とアルミニウムとの金属間化合物から構成される被膜の表面は、主に酸化亜鉛から構成される薄膜で形成されることがある。実施例では、この方法を、９重量％のＳｉ及びＦｅ並びに非常に少量のＺｎＯを含むアルミニウム被膜の合金で被覆したホットスタンプ鋼板、及び合金化電気亜鉛めっきで被覆したホットスタンプ鋼板に対し試験した。通常、これら被膜の自然酸化物層は１０～１００ｎｍの間の厚さを有する。オーステナイト化前にアルミニウムをベースとする被覆焼入部品上にＺｎＯの薄層を堆積させると、ＺｎＯ及びアルミニウムをベースとする被膜が合金化する。ＺｎＯの非常に薄い層がアルミニウムをベースとする被膜上に堆積するので、主にアルミニウムから構成される自然酸化物はオーステナイト化後も非常に薄く、即ち１０～１００ｎｍであり、容易な溶接をもたらす。その他の元素を含むアルミニウム又は亜鉛をベースとする特定の被膜は、この特許出願には含まれない。

【0009】

特許出願ＧＢ２４６８０１１号には、少なくとも１枚の板の材料が高張力材料である板の組立体の抵抗溶接のために電流を印加する方法が開示されており、該方法は、
－ 高張力材料の接合位置の表面を軟化させる大きさの第１のアンペア数を、第１の所定期間連続して印加する第１のステップ、
－ 第１の所定の持続期間が経過したら、第１のアンペア数からナゲットを接合位置で成長させる第２のアンペア数に通電量を切り替える第２のステップ、及び
－ 第２の所定の持続期間にわたって連続的に第２のアンペア数を印加する第３のステップ
を含む。

【0010】

この方法は、高張力材料又はホットスタンプ材料専用である。ホットスタンプ材料は、めっき層で被覆することができる。しかし、めっき層の性質は明記されていない。加えて、第１のステップでは、低いアンペア数が、接合位置の表面を軟化させるために印加され、第２のステップでは、高いアンペア数が、高張力材料の接合位置でナゲットの成長を引き起こすために印加される。それにもかかわらず、第１のステップにおける低いアンペア数は、被膜が亜鉛又はアルミニウム以外の元素を含む特定の被膜を施されたホットスタンプ部品の溶接には十分ではない。

【0011】

最近、熱間成形鋼板用に新しい被膜が開発された。特許出願ＷＯ２０１７０１７５２１号には、０．４～２０．０重量％の亜鉛、１．０～３．５重量％のケイ素、任意に１．０～４．０重量％のマグネシウムを含み、Ｚｎ／Ｓｉ比が３．２～８．０の間である合金化被膜で被覆されたリン酸処理可能な焼入部品が開示されている。特許出願ＷＯ２０１７／０１７５１４号には、２．０～２４．０重量％の亜鉛、１．１～７．０重量％のケイ素、及び任意に１．１～８．０％のマグネシウムを含み、残りはアルミニウムであり、液体金属脆化（ＬＭＥ）耐性を改善するためにＡｌ／Ｚｎ比が２．９を上回る合金化被膜で被覆された焼入部品が開示されている。特許出願ＷＯ２０１７／０１７５１３号は、２．０及び２４重量％の亜鉛、７．１～１２．０％のケイ素、任意に１．１～８．０重量％のマグネシウムを含み、残りはアルミニウムであり、Ａｌ／Ｚｎ比が２．９を上回る被膜で被覆された犠牲鋼板、及びプレス硬化の方法の後に得られる被覆犠牲焼入部品を開示する。これらの特定の被膜は、マイクロメートルの厚さの自然酸化物層を有する。自然酸化物層の厚さ及び硬さのために、これらの被膜は非常に溶接しにくい。

【0012】

それにもかかわらず、これらの特定の被膜が施された焼入部品を溶接する方法は開発されていない。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0013】

【文献】欧州特許出願公開第３０２０４９９号明細書

【文献】欧州特許出願公開第３０８５４８５号明細書

【文献】英国特許出願公開第２４６８０１１号明細書

【文献】国際公開第２０１７／０１７５２１号

【文献】国際公開第２０１７／０１７５１４号

【文献】国際公開第２０１７／０１７５１３号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0014】

したがって、本発明の目的は、最近開発されたアルミニウム又は亜鉛をベースとする特定の被膜で被覆された焼入部品の製造のための実施の容易な溶接方法を提供することである。特に製造ラインについては、本発明の目的は、そのような特定の被覆焼入部品について１ｋＡ以上である溶接範囲を得ることである。

【課題を解決するための手段】

【0015】

この目的は、請求項１に記載の組立体の製造のための溶接方法を提供することによって達成される。この溶接方法はまた、請求項２～１０の特徴を有することができる。

【0016】

別の目的は、請求項１１に記載の組立体を提供することによって達成される。また、この組立体は、請求項１２～２０に記載の任意の特徴を有することができる。

【0017】

最後に、請求項２１に記載の組立体の使用を提供することによって、別の目的も達成される。

【0018】

本発明の他の特徴及び利点は、本発明の以下の詳細な記述から明らかになるであろう。

【0019】

本発明を例示するために、様々な実施形態及び非限定的な実施例の試験を、特に以下の図を参照して記述する。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】図１は、本発明による実施形態を示す。

【図2】図２は、本発明によるスポット溶接サイクルの例を示す。

【図3】図３は、本発明によるスポット溶接サイクルの例を示す。

【図4】図４は、本発明によるスポット溶接サイクルの例を示す。

【図5】図５は、本発明によるスポット溶接サイクルの例を示す。

【発明を実施するための形態】

【0021】

本発明の他の特徴及び利点は、本発明の以下の詳細な記述から明らかになるであろう。

【0022】

「焼入鋼部品」という名称は、２５００ＭＰａまで、より好ましくは２０００ＭＰａまでの引張強さを有する熱成形又はホットスタンプ鋼板を意味する。例えば、引張強さは５００ＭＰａ以上であり、有利には１２００ＭＰａ以上であり、好ましくは１５００ＭＰａ以上である。

【0023】

本発明は、以下のステップ、すなわち、
Ａ 第１の金属基材が、以下の合金化被膜で被覆された焼入鋼部品である少なくとも２枚の金属基材の提供、
・ 亜鉛、ケイ素、任意にマグネシウムを含み、残りはアルミニウムであり、以下の自然酸化物層により直接覆われる合金化被膜、
・ ＺｎＯ及び任意にＭｇＯを含む自然酸化物層、
Ｂ 溶接電極及びインバーター直流を印加するスポット溶接電源を含むスポット溶接機を用いる、工程Ａ）の該少なくとも２枚の金属基材へのスポット溶接サイクルであって、以下のサブステップ、すなわち、
ｉ スポット溶接電源に接続された溶接電極を用いて一緒に接合した該少なくとも２枚の金属基材を通して印加されるパルセーション電流（Ｃｐ）を有する１回のパルセーション、その直後に
ｉｉ 該少なくとも２枚の金属基材への溶接電流（Ｃｗ）を有する溶接ステップ
を含むスポット溶接サイクルの適用
を含み、スポット溶接サイクル中の溶接力が５０～３５０ｄａＮの間であり、電流Ｃｐが電流Ｃｗとは異なり、パルセーション持続期間が溶接持続期間より短い、組立体の製造のための溶接方法に関する。

【0024】

いかなる理論にも拘束されるつもりはないが、亜鉛、ケイ素、任意にマグネシウムを含み、残りはアルミニウムである特定の被膜で被覆された少なくとも１つの焼入鋼部品を含む２枚の金属基材に実施される本発明による溶接方法は、１ｋＡ以上の溶接範囲、及び組立体表面での被膜の飛散の減少を可能にするように思われる。実際、ＺｎＯ及び任意のＭｇＯは、空気による硬化鋼の酸化によって、硬化鋼部品の表面に自然に存在するように思われる。パルセーションは、被覆焼入鋼部品上に存在するＺｎＯ及び任意のＭｇＯ酸化物層並びに／又は合金化被膜の層の少なくとも一部を破壊し、溶接電流への経路を開くと考えられる。さらに、１回のパルセーションを含む本発明による方法は、工業規模で実施することが容易であると思われる。最後に、溶接力が５０～３５０ｄａＮの間である場合、電極中心で電流がより局在化し、合金化被覆及び／又は酸化物層のより良好な排除に導くので、溶接は改善されるように思われる。しかし、溶接力が本発明の範囲外、すなわち３５０ｄａＮを超えると、電流が被覆硬化部品のより大きな表面に広がるので、少なくとも２枚の金属基材の間の界面にナゲットが形成されないおそれがある。

【0025】

図１に示すように、溶接電極１、１’及びスポット溶接源２を備えるスポット溶接機（図示せず）が使用される。この例では、電極は、本発明による被膜４、４’、４”で被覆された２つの焼入鋼部品３、３’を接合することを可能にする。溶接中、ナゲット５が拡散を通して２つの焼入鋼部品の間に形成される。ナゲットは残留被膜と鋼部品との合金である。本発明によるスポット溶接サイクルの結果、被膜の少なくとも一部はナゲット内で取り除かれると考えられる。また、スポット接着継手６、６’の上部では、自然酸化物層及び／又は合金化被膜の少なくとも一部は存在しないと考えられる。実際、少なくとも１回のパルセーションは、自然酸化物層を破壊し、スポット溶接継手の上部及びナゲット内の被膜を溶融及び除去することにより、被覆された２つの焼入鋼部品間の溶接を開始するように思われる。これにより、２つの焼入鋼部品に電流を流すことができ、溶接の改善が可能となる。最後に、少なくとも１回のパルセーションと溶接ステップとの間で冷却は必要ではないと考えられる。実際、これらのステップの間で冷却を行うと、鋼部品が凝固し始めるため、２つの焼入鋼部品間のナゲットの形成を止めるおそれがある。逆に冷却を行わない場合には、鋼部品は液状のままで留まり、容易に接合すると思われる。

【0026】

好ましくは、ステップＢ．ｉ）において、パルセーション電流（Ｃｐ）は０．１～３０ｋＡの間であり、好ましくは０．１～２０ｋＡの間であり、より好ましくは８．０～２０ｋＡの間であり、有利には８．０～１５ｋＡの間である。

【0027】

有利には、ステップＢ．ｉ）において、パルセーション持続期間は５～６０ｍｓ、好ましくは４～３０ｍｓである。

【0028】

好ましくは、ステップＢ．ｉｉ）において、溶接電流（Ｃｗ）は０．１～３０ｋＡの間であり、好ましくは０．１～２０ｋＡの間であり、より好ましくは０．１～１０の間であり、有利には１～７．５ｋＡの間である。

【0029】

有利には、ステップＢ．ｉｉ）において、溶接持続期間は１５０～５００ｍｓであり、より好ましくは２５０～４００ｍｓである。

【0030】

好ましい実施形態において、電流Ｃｐは電流Ｃｗを下回る。

【0031】

別の好ましい実施形態において、電流Ｃｐは電流Ｃｗを上回る。実際、いかなる理論にも拘束されるつもりはないが、本発明者らは、ＣｐがＣｗを上回る場合、溶接範囲がさらに改善されることを見出した。

【0032】

好ましくは、スポット溶接サイクル中の溶接力は１００ｄａＮ～２５０ｄａＮの間、より好ましくは１５０～２５０ｄａＮの間である。

【0033】

好ましくは、溶接周波数は、５００～５０００Ｈｚの間、より好ましくは、５００～３０００Ｈｚの間、例えば、８００～１２００Ｈｚの間である。

【0034】

好ましくは、溶接ステップＢ．ｉｉ）は、複数のパルスを含み、少なくとも１回のパルセーションＢ．ｉの後に、溶接ステップの第１のパルスが直接続く。この場合、パルセーションと第１パルスとの間に冷却は行われない。第１のパルスに１つ以上のパルスが続き、その後の各パルスの間に停止時間が存在する。好ましくは、停止時間は２０～８０ｍｓであり、好ましくは３０～６０ｍｓである。

【0035】

本発明に係るスポット溶接サイクルは、異なる形状を有することができる。図２は、スポット溶接サイクル２１が矩形のパルセーションピーク２２及び矩形の溶接ピーク２３を含む矩形形状を有する１つの好ましい実施形態を示す。図３は、スポット溶接サイクル３１が放物線状のパルセーションピーク３２及び放物線状の溶接ピーク３３を含む放物線形状を有する別の好ましい実施形態を示す。図４は、スポット溶接サイクル４１が三角形のパルセーションピーク４２及び三角形の溶接ピーク４３を含む三角形の形状を有する別の好ましい実施形態を示す。他の実施形態によると、スポット溶接サイクルは、放物線状のパルセーションピーク及び矩形の溶接ピークを含む放物線かつ矩形の形状を有し、又は三角形のパルセーションピーク及び矩形の溶接ピークを含む三角形かつ矩形の形状を有する。

【0036】

図５は、スポット溶接サイクルが、溶接ステップの最初のパルスが直接続く１回のパルセーションＢ．ｉ．を含む１つの好ましい実施形態を示す。この例では、スポット溶接サイクル５１は、矩形のパルセーションピーク５２及び３つの矩形の溶接ピーク５３、５３’、５３”を含む矩形形状を有する。

【0037】

本発明は、本発明の方法により得られる、少なくとも１つのスポット溶接継手により一緒にスポット溶接された少なくとも２枚の金属基材の組立体であって、
－ 以下の合金化被膜で被覆された焼入鋼部品である第１の金属基材、
・ 亜鉛、ケイ素、任意にマグネシウムを含み、残りはアルミニウムであり、以下の自然酸化物層により直接覆われる合金化被膜
・ ＺｎＯ及び任意にＭｇＯを含む自然酸化物層、
－ ナゲットを含むスポット溶接継手であって、その頂部に自然酸化物層及び／又は合金化被膜の少なくとも一部が存在しないスポット溶接継手
を含む組立体に関する。

【0038】

いかなる理論にも拘束されるつもりはないが、前記組立体が本発明による溶接方法を用いて溶接された硬化部品上に上記の特定の被膜を含む場合、溶接範囲は１ｋＡ以上であると思われる。実際、自然酸化物層の厚さは先行技術の被膜よりも厚いが、本発明による溶接方法は自然酸化物層を破壊し、自然酸化物層及び／又は被膜の少なくとも一部を除去し、組立体の良好な溶接性を可能にすると思われる。

【0039】

焼入鋼部品の合金化被膜は、０．１～４０．０重量％の亜鉛、より好ましくは０．１～２０．０重量％の間の亜鉛、有利には５．０～１４重量％の間の亜鉛、例えば７．０～１２．０重量％の間を含む。

【0040】

好ましくは、焼入鋼部品の合金化被膜は、０．１～２０．０重量％のケイ素、より好ましくは０．１～１２．０重量％のケイ素、有利には０．１～６．０重量％のケイ素、例えば、２．０～６．０重量％のケイ素を含む。

【0041】

好ましくは、焼入鋼部品の合金化被膜は、０．１～２０．０重量％のマグネシウム、０．１～１０．０％、好ましくは０．１～４．０重量％のマグネシウムを含む。

【0042】

任意に、被膜は、Ｓｒ、Ｓｂ、Ｐｂ、Ｔｉ、Ｃａ、Ｍｎ、Ｓｎ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｃｒ、Ｚｒ又はＢｉから選択される追加の元素（各追加の元素の重量含有率は０．３重量％よりも少ない）、及び任意に、鉄を含む、インゴットの供給又は溶融浴中の鋼基材の通過に起因する残留元素を含む。例えば、鉄の量は５重量％までである。

【0043】

好ましい実施形態において、第２の金属基材は鋼基材又はアルミニウム基材である。好ましくは、第２の鋼基材は、本発明による焼入鋼部品である。

【0044】

別の好ましい実施形態において、組立体は、鋼基材又はアルミニウム基材である第３の金属基材板を含む。この場合、２つ又は複数のスポット溶接継手が存在する。

【0045】

最後に、本発明は、自動車の製造のための本発明による組立体の使用に関する。

【0046】

以下、本発明を、情報のみのために行われる試験例において説明する。それらは限定的ではない。

【実施例】

【0047】

［実施例１：均一溶接試験］
Ｕｓｉｂｏｒ（Ｒ）１５００鋼板である試験例１～１８は、３重量％のケイ素、２重量％のマグネシウム、１２重量％の亜鉛を含み、残りはアルミニウムである被膜で溶融めっきした。Ｕｓｉｂｏｒ（Ｒ）１５００鋼板である試験例１９は、３重量％のケイ素、２重量％のマグネシウム、１０重量％の亜鉛を含み、残りはアルミニウムである被膜で溶融めっきした。次に鋼板を８８０～９５０℃の間のオーステナイト化温度で３～７分間プレス硬化させた。

【0048】

次いで、各試験例について、２枚の同一のプレス焼入部品を一緒に溶接した。

【0049】

溶接範囲は規格ＳＥＰ１２２０－２に従って決定した。溶接試験は３ｋＡから開始し、２回のスポット溶接毎に０．２ｋＡずつ増加させた。同一の電流レベルで２回連続して飛散した場合、飛散限界を認めた。飛散限界に達すると、同一の電流レベルで３回連続、溶接試料が排除なしで得られるまで、溶接電流を０．１ｋＡのステップで減少させた。この電流レベルは、電流範囲の上部溶接限界Ｉｍａｘとして定義する。

【0050】

その後、下限値Ｉｍｉｎを見出した。Ｉｍｉｎの探索は、４√ｔ（ｔは板厚）の基準を用いて行った。この基準は、溶接品質及び強度を保証する最小許容直径値を定義する。確認のため、５回連続で、最小溶接直径より大きい溶接直径を有する溶接試料を得た。

【0051】

試験例１～１２及び１７～１９では、溶接サイクルは、場合によりパルセーション電流Ｃｐを有する１回のパルセーション、及び規格ＳＥＰ１２２０－２に従うＩｍｉｎ及びＩｍａｘによって定義された溶接電流Ｃｗを有する１回の溶接ステップを含む。試験例１３～１６では、溶接サイクルは、パルセーション電流Ｃｐを有する１回のパルセーションと、規格ＳＥＰ１２２０－２に従うＩｍｉｎ及びＩｍａｘによって定義される溶接電流Ｃｗを有する３回又は４回の溶接ステップとを含み、各溶接ステップの間で一時的な停止を行った。

【0052】

周波数は１０００Ｈｚであった。得られたＩｍｉｎ、Ｉｍａｘ及び溶接電流範囲は以下の表１のとおりである。

【0053】

【表1】

【0054】

試験例５、６、１１、１２及び１６は溶接可能ではなかった。すなわち、基準ＳＥＰ１２２０－２で定義されたＩｍｉｎ及びＩｍａｘの基準は達成されなかった。本発明による試験例は、１ｋＡ以上の溶接範囲を有する。

【0055】

［実施例２：不均一溶接試験］
Ｕｓｉｂｏｒ（Ｒ）１５００鋼板を、３重量％のケイ素、２重量％のマグネシウム、１２重量％の亜鉛を含み、残りはアルミニウムである被膜で溶融めっきした。次に鋼板を９００℃のオーステナイト化温度で５分間プレス硬化させた。それらを、亜鉛被膜を施したＤＰ６００鋼種（Ｃ：０．１４重量％、Ｍｎ：２．１重量％、Ｓｉ：０．４重量％）で溶接した。溶接範囲を実施例１と同様に決定した。周波数は１０００Ｈｚであった。得られたＩｍｉｎ、Ｉｍａｘ及び溶接電流範囲は次の表２のとおりである。

【0056】

【表2】

【0057】

試験例２２は溶接可能ではなかった。本発明による試験例は、１ｋＡ以上の溶接範囲を有する。

【0058】

［実施例３：電極寿命試験］
電極寿命は、定義された最小溶接直径未満の８つのうち２を超える溶接に到達する前の試験ストリップの最後の溶接数として定義される。最小溶接直径は４．７ｍｍであった。

【0059】

試験例７として作製した２つの被覆焼入鋼部品を、１回のパルセーションと溶接ステップとを含む本発明に係る溶接方法を用いて一緒に溶接した。パルセーション電流は１０ｍｓの間１０ｋＡであった。溶接電流は、実施例１の試験例７で決定したＩｍａｘであった。２つの被覆焼入部品に電極を用いて複数のスポット溶接を行い、各スポット溶接について溶接直径を測定した。結果を以下の表３に示す。

【0060】

【表3】

【0061】

本発明による試験例７において、溶接直径は常に最小溶接直径より大きかった。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】