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公開番号2024061084
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-05-07
出願番号2022168794
出願日2022-10-21
発明の名称接合継手
出願人日本製鉄株式会社
代理人アセンド弁理士法人
主分類C22C 38/00 20060101AFI20240425BHJP(冶金;鉄または非鉄合金;合金の処理または非鉄金属の処理)
要約【課題】優れた強度を有する接合継手を提供する。
【解決手段】本実施形態の接合継手1は、鋼部10と、アルミニウム合金部20と、鋼部10とアルミニウム合金部20との間に形成されている拡散層30とを備える。拡散層30は、アルミニウム合金部20と隣接し、鋼部10でのFe含有量を100%とした場合のFe含有量比率が1.0～3.0%であるアルミニウム合金部隣接拡散領域32を含み、拡散層30の厚さ方向にグロー放電発光分析を実施して得られたアルミニウム合金部隣接拡散領域32の厚さが19.5～25.0μmである。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
鋼部と、
アルミニウム合金部と、
前記鋼部と前記アルミニウム合金部との間に形成されている拡散層とを備え、
前記鋼部は、
化学組成が、質量％で、
Ｃ：０．１５～０．５０％、
Ｓｉ：０．０１～０．５０％、
Ｍｎ：０．２０～１．５０％、
Ｐ：０．０３０％以下、
Ｓ：０．０３０％以下、
Ｃｒ：０．５０～１．５０％、
Ｍｏ：０．１５～１．２０％、
Ｖ：０．０２～０．４０％、
Ａｌ：０．００５～０．０６０％、
Ｎ：０．０２０％以下、及び、
Ｏ：０．００５０％以下、を含有し、残部はＦｅ及び不純物からなり、
前記アルミニウム合金部は、
化学組成が、質量％で、
Ｃｕ：０．８０～１．３０％、
Ｓｉ：１１．００～１３．００％、
Ｍｇ：０．７０～１．３０％、
Ｎｉ：０．８０～１．５０％、
Ｚｎ：０．１５％以下、
Ｆｅ：０．８０％以下、
Ｍｎ：０．１５％以下、
Ｔｉ：０．２０％以下、及び、
Ｃｒ：０．１０％以下、を含有し、残部はＡｌ及び不純物からなり、
前記拡散層は、
前記アルミニウム合金部と隣接し、前記鋼部でのＦｅ含有量を１００％とした場合のＦｅ含有量比率が１．０～３．０％であるアルミニウム合金部隣接拡散領域を含み、
前記拡散層の厚さ方向にグロー放電発光分析を実施して得られた前記アルミニウム合金部隣接拡散領域の厚さが１９．５～２５．０μｍである、
接合継手。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
鋼部と、
アルミニウム合金部と、
前記鋼部と前記アルミニウム合金部との間に形成されている拡散層とを備え、
前記鋼部は、
化学組成が、質量％で、
Ｃ：０．１５～０．５０％、
Ｓｉ：０．０１～０．５０％、
Ｍｎ：０．２０～１．５０％、
Ｐ：０．０３０％以下、
Ｓ：０．０３０％以下、
Ｃｒ：０．５０～１．５０％、
Ｍｏ：０．１５～１．２０％、
Ｖ：０．０２～０．４０％、
Ａｌ：０．００５～０．０６０％、
Ｎ：０．０２０％以下、及び、
Ｏ：０．００５０％以下、を含有し、
さらに、第１群及び第２群からなる群から選択される１種以上を含有し、残部はＦｅ及び不純物からなり、
前記アルミニウム合金部は、
化学組成が、質量％で、
Ｃｕ：０．８０～１．３０％、
Ｓｉ：１１．００～１３．００％、
Ｍｇ：０．７０～１．３０％、
Ｎｉ：０．８０～１．５０％、
Ｚｎ：０．１５％以下、
Ｆｅ：０．８０％以下、
Ｍｎ：０．１５％以下、
Ｔｉ：０．２０％以下、及び、
Ｃｒ：０．１０％以下、を含有し、残部はＡｌ及び不純物からなり、
前記拡散層は、
前記アルミニウム合金部と隣接し、前記鋼部でのＦｅ含有量を１００％とした場合のＦｅ含有量比率が１．０～３．０％であるアルミニウム合金部隣接拡散領域を含み、
前記拡散層の厚さ方向にグロー放電発光分析を実施して得られた前記アルミニウム合金部隣接拡散領域の厚さが１９．５～２５．０μｍである、
接合継手。
［第１群］
Ｃｕ：０．４０％以下、
Ｎｉ：０．４０％以下、
Ｓｎ：０．１００％以下、
Ｔｉ：０．０５０％以下、
Ｎｂ：０．０５０％以下、及び、
Ｂ：０．００５０％以下、からなる群から選択される１種以上
［第２群］
Ｃａ：０．００５０％以下、及び、
Ｍｇ：０．００５０％以下、からなる群から選択される１種以上
【請求項３】
請求項２に記載の接合継手であって、
前記鋼部は、第１群を含有する、
接合継手。
【請求項４】
請求項２に記載の接合継手であって、
前記鋼部は、第２群を含有する、
接合継手。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は接合継手に関し、さらに詳しくは、鋼材と、アルミニウム合金材とが接合された、接合継手に関する。
続きを表示（約 2,600 文字）【背景技術】
【０００２】
自動車や産業機械等に利用される機械構造用部品では、特定部位に強度が求められ、全体としては軽量化が求められる場合がある。このような要求を満たすために、強度が要求される部分を鋼材とし、全体の軽量化を図るために他の部分をアルミニウム合金材とした接合継手が提案されている。このような接合継手は例えば、自動車や産業機械等に利用されるエンジン内のピストン等に利用される。具体的には、強度が求められるピストン上部を鋼材とし、全体の軽量化を図るために、ピストン下部をアルミニウム合金材とする。この場合、軽量化を図りつつ、優れた強度も得ることができる。
【０００３】
このような異種合金材からなる接合継手では、接合部分の強度の向上が求められる。そこで、このような接合継手の接合部分の改善が、特開２００３－３３８８５号公報（特許文献１）で提案されている。
【０００４】
特許文献１に開示された接合構造体は、鋼からなる第１部材とアルミニウム合金からなる第２部材とを接合させている。そして、第１部材と第２部材との接合界面に生成する反応生成物層の厚さを０．５μｍ以下としている。第１部材（鋼）と第２部材（アルミニウム合金材）との接合部分に反応生成物層が形成される。反応生成物層は金属間化合物からなり、脆い。そのため、接合部分である反応生成物層を薄くする。これにより、金属間化合物を起点とした亀裂が発生する確率を低減することができ、接合構造体において、十分な強度が確保できる、と特許文献１には記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２００３－３３８８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、鋼材とアルミニウム合金材との接合継手において、接合部分を薄くしても、必ずしも十分な強度が得られない場合がある。
【０００７】
本発明の目的は、優れた強度を有する接合継手を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明による接合継手は、
鋼部と、
アルミニウム合金部と、
前記鋼部と前記アルミニウム合金部との間に形成されている拡散層とを備え、
前記鋼部は、
化学組成が、質量％で、
Ｃ：０．１５～０．５０％、
Ｓｉ：０．０１～０．５０％、
Ｍｎ：０．２０～１．５０％、
Ｐ：０．０３０％以下、
Ｓ：０．０３０％以下、
Ｃｒ：０．５０～１．５０％、
Ｍｏ：０．１５～１．２０％、
Ｖ：０．０２～０．４０％、
Ａｌ：０．００５～０．０６０％、
Ｎ：０．０２０％以下、及び、
Ｏ：０．００５０％以下、を含有し、残部はＦｅ及び不純物からなり、
前記アルミニウム合金部は、
化学組成が、質量％で、
Ｃｕ：０．８０～１．３０％、
Ｓｉ：１１．００～１３．００％、
Ｍｇ：０．７０～１．３０％、
Ｎｉ：０．８０～１．５０％、
Ｚｎ：０．１５％以下、
Ｆｅ：０．８０％以下、
Ｍｎ：０．１５％以下、
Ｔｉ：０．２０％以下、及び、
Ｃｒ：０．１０％以下、を含有し、残部はＡｌ及び不純物からなり、
前記拡散層は、
前記アルミニウム合金部と隣接し、前記鋼部でのＦｅ含有量を１００％とした場合のＦｅ含有量比率が１．０～３．０％であるアルミニウム合金部隣接拡散領域を含み、
前記拡散層の厚さ方向にグロー放電発光分析を実施して得られた前記アルミニウム合金部隣接拡散領域の厚さが１９．５～２５．０μｍである。
【０００９】
本発明による接合継手は、
鋼部と、
アルミニウム合金部と、
前記鋼部と前記アルミニウム合金部との間に形成されている拡散層とを備え、
前記鋼部は、
化学組成が、質量％で、
Ｃ：０．１５～０．５０％、
Ｓｉ：０．０１～０．５０％、
Ｍｎ：０．２０～１．５０％、
Ｐ：０．０３０％以下、
Ｓ：０．０３０％以下、
Ｃｒ：０．５０～１．５０％、
Ｍｏ：０．１５～１．２０％、
Ｖ：０．０２～０．４０％、
Ａｌ：０．００５～０．０６０％、
Ｎ：０．０２０％以下、及び、
Ｏ：０．００５０％以下、を含有し、
さらに、第１群及び第２群からなる群から選択される１種以上を含有し、残部はＦｅ及び不純物からなり、
前記アルミニウム合金部は、
化学組成が、質量％で、
Ｃｕ：０．８０～１．３０％、
Ｓｉ：１１．００～１３．００％、
Ｍｇ：０．７０～１．３０％、
Ｎｉ：０．８０～１．５０％、
Ｚｎ：０．１５％以下、
Ｆｅ：０．８０％以下、
Ｍｎ：０．１５％以下、
Ｔｉ：０．２０％以下、及び、
Ｃｒ：０．１０％以下、を含有し、残部はＡｌ及び不純物からなり、
前記拡散層は、
前記アルミニウム合金部と隣接し、前記鋼部でのＦｅ含有量を１００％とした場合のＦｅ含有量比率が１．０～３．０％であるアルミニウム合金部隣接拡散領域を含み、
前記拡散層の厚さ方向にグロー放電発光分析を実施して得られた前記アルミニウム合金部隣接拡散領域の厚さが１９．５～２５．０μｍである。
［第１群］
Ｃｕ：０．４０％以下、
Ｎｉ：０．４０％以下、
Ｓｎ：０．１００％以下、
Ｔｉ：０．０５０％以下、
Ｎｂ：０．０５０％以下、及び、
Ｂ：０．００５０％以下、からなる群から選択される１種以上
［第２群］
Ｃａ：０．００５０％以下、及び、
Ｍｇ：０．００５０％以下、からなる群から選択される１種以上
【発明の効果】
【００１０】
本発明の接合継手は、優れた強度を有する。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

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