熔接用铝合金延展材、铝合金熔接接合体及其熔接方法与流程

本发明涉及一种熔接性优异的铝合金延展材、包含所述铝合金延展材的熔接接合体、以及所述铝合金延展材的熔接方法。

背景技术：

1、铝为轻量且不易生锈，通过添加适当的元素，可实现高强度化，因此被广泛用于铁路车辆、船舶、桥梁及各种框体等结构物中。此处，铝虽然具有优异的加工性，但在结构体化中熔接必不可少。

2、然而，已知铝与铁等相比，一般而言熔接性差，会因凝固裂纹或液化裂纹而生成裂纹。之前降低熔接速度来进行熔接，但每年要求提高生产性，伴随于此，迫切希望提高铝的熔接速度。

3、相对于此，例如在专利文献1(日本专利特开2016-121385号公报)中，以提供可抑制由激光熔接引起的裂纹的壳体用铝合金板以及使用其而形成的壳体为目的，公开了一种壳体用铝合金板，其是激光熔接性优异的壳体用铝合金板，且特征在于，包含si：2.0％以上且11.0％以下(质量％，以下相同)、fe：超过0％且为2.0％以下，剩余部分具有包含al及不可避免的杂质的化学成分，伸长率为8％以上，al基体中存在包含si或fe的第二相粒子，所述第二相粒子的圆近似径为17μm以下。

4、在所述专利文献1的壳体用铝合金板中，壳体用铝合金板包含与之前的3000系铝合金等相比熔点低的al-si系合金，因此可使用较之前而言输出低的激光来进行熔接，可容易地减少激光照射时的铝合金构件的熔融量。另外，壳体用铝合金板包含al-si系合金，因此与3000系铝合金等相比，凝固时的收缩率小。这些的结果为，壳体用铝合金与3000系铝合金等相比，裂纹敏感性低，可抑制激光熔接后的裂纹。

5、现有技术文献

6、专利文献

7、专利文献1：日本专利特开2016-121385号公报

技术实现思路

1、发明所要解决的问题

2、然而，所述专利文献1的壳体用铝合金板以3000系铝合金为主体，但3000系铝合金中也存在很多强度等不足的用途，迫切期望实现兼具优异的熔接性及高机械性质的铝合金材。更具体而言，期待对6000系铝合金赋予优异的熔接性。

3、另外，所述专利文献1中所示的熔接速度为2m/min，例如在激光熔接中也大多使用更快的熔接速度，就熔接的高速化的观点而言也难以说充分。

4、鉴于如以上那样的现有技术中的问题点，本发明的目的在于提供一种即使在使用激光熔接等来实施高速熔接的情况下熔接裂纹也得到抑制的6000系铝合金延展材、包含所述铝合金延展材的熔接接合体、以及所述铝合金延展材的有效率的熔接方法。

5、解决问题的技术手段

6、本发明者等人为了实现所述目的，对铝合金的组成及所述组成与熔接裂纹等的关系反复进行了努力研究，结果发现极为有效的是在铝合金中含有适量的界面活性元素(sr、ca、sb、li及ba中的至少任一种)且使熔融铝合金的表面张力降低等，从而达到了本发明。

7、即，本发明提供一种熔接用铝合金延展材，其特征在于，

8、si的含量为0.3质量％以上且小于2.0质量％，

9、mg的含量为0.3质量％以上且小于2.0质量％，

10、含有使熔融铝的表面张力降低的界面活性元素，

11、所述界面活性元素为sr、ca、sb、li及ba中的至少任一种，

12、所述界面活性元素的含量为0.04质量％以上且0.50质量％以下。

13、通过含有界面活性元素(sr、ca、sb、li及ba中的至少任一种)，可降低熔融铝的表面张力，熔融区域中的铝的流动性提高，即使进行高速接合也可抑制熔接裂纹。此处，界面活性元素优选为设为sr。通过添加sr作为界面活性元素，较添加其他元素的情况而言可简单且有效率地降低熔融铝的表面张力。

14、另外，在熔接不含适量的界面活性元素的铝合金的情况下，焊道部的金属组织成为粗大的柱状晶组织，因此容易生成熔接裂纹。相对于此，若添加0.04质量％以上的界面活性元素，则焊道部的柱状组织微细化，可抑制熔接裂纹。即使添加0.5质量％以上的界面活性元素，所述效果也不会提高，由于界面活性元素的添加导致原料费用变高，因此将添加量设为0.5质量％以下。此处，更优选的界面活性元素的添加量范围为0.10质量％以上且0.20质量％以下。

15、另外，在本发明的熔接用铝合金延展材中，si的含量为0.3质量％以上且小于2.0质量％，mg的含量为0.3质量％以上且小于2.0质量％。通过含有0.3质量％以上且小于2.0质量％的si及0.3质量％以上且小于2.0质量％的mg，可利用基于mg2si等的微细析出物等实现熔接用铝合金延展材的高强度化。

16、另外，在本发明的熔接用铝合金延展材中，优选为所述界面活性元素以外的组成为日本工业标准(japanese industrial standard，jis)规格规定的6000系铝合金(al-mg-si系铝合金)的范围内。本发明的熔接用铝合金延展材的界面活性元素以外的元素一般而言只要是添加至6000系铝合金中的元素或其组成范围即可，只要杂质也为6000系铝合金的jis规格的范围内则被允许。

17、另外，本发明也提供一种熔接接合体，其是将两个以上的构件熔接而成的熔接接合体，且特征在于，被熔接的至少一个以上的构件是本发明的熔接用铝合金延展材。通过熔接接合体的被熔接材的至少一个成为本发明的熔接用铝合金延展材，可利用高速熔接有效率地制造所述熔接接合体。另外，在利用高速熔接形成的熔接部中裂纹等缺陷的产生得到抑制，熔接接合体具有高强度及可靠性。

18、进而，本发明也提供一种铝合金材的熔接方法，其特征在于，对本发明的熔接用铝合金延展材实施熔接速度为3mm/min以上的熔接。在本发明的铝合金材的熔接方法中，在被熔接材中使用本发明的熔接用铝合金延展材，因此即使将熔接速度设为3mm/min以上，熔接部中的裂纹等缺陷形成也得到抑制。就生产性及抑制熔接部中的缺陷形成的观点而言，熔接速度优选为设为4mm/min以上，更优选为设为5mm/min以上。

19、另外，在本发明的铝合金材的熔接方法中，优选为在所述熔接中使用激光熔接。通过使用激光熔接，可容易地实现熔接速度的增加。另外，在进行5mm/min以上的高速熔接的情况下，例如可使用混合激光熔接。混合激光熔接是在通过先行的激光产生的阴极点引导电弧进行熔接的接合技术，可实现熔接的稳定性提高、缺陷形成的抑制、接合速度的增加以及焊透深度的增加等。

20、发明的效果

21、根据本发明，可提供一种即使在使用激光熔接等来实施高速熔接的情况下熔接裂纹也得到抑制的6000系铝合金延展材、包含所述铝合金延展材的熔接接合体、以及所述铝合金延展材的有效率的熔接方法。

技术特征：

1.一种熔接用铝合金延展材，其特征在于，

2.根据权利要求1所述的熔接用铝合金延展材，其特征在于，

3.根据权利要求1或2所述的熔接用铝合金延展材，其特征在于，

4.根据权利要求1至3中任一项所述的熔接用铝合金延展材，其特征在于，

5.一种熔接接合体，是熔接两个以上的构件而成的熔接接合体，其特征在于，

6.一种铝合金材的熔接方法，其特征在于，

7.根据权利要求6所述的高速接合用铝合金材的熔接方法，其特征在于，

技术总结
本发明提供一种即使在使用激光熔接等来实施高速熔接的情况下熔接裂纹也得到抑制的6000系铝合金延展材、包含所述铝合金延展材的熔接接合体、以及所述铝合金延展材的有效率的熔接方法。本发明涉及一种熔接用铝合金延展材，其特征在于，Si的含量为0.3质量％以上且小于2.0质量％，Mg的含量为0.3质量％以上且小于2.0质量％，含有使熔融铝的表面张力降低的界面活性元素，界面活性元素为Sr、Ca、Sb、Li及Ba中的至少任一种，界面活性元素的含量为0.04质量％以上且0.50质量％以下。

技术研发人员：邢劼,金木大志,吉田谅,大和田安志
受保护的技术使用者：日本轻金属株式会社
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15