バット溶接によるアルミと銅（Al＋Cu）の接合

アルミと銅（Al＋Cu）の接合方法

アルミ(Al)と銅(Cu)の接合方法としては、レーザー溶接などが広く知られておりますが、このような母材を溶かして接合する溶融接合でアルミ(Al)と銅(Cu)を接合すると接合部に脆弱な金属間化合物の層が生成され、継手強度に問題が生じます。一方冷間圧接や超音波接合、FSW（摩擦撹拌接合）などは固相接合と呼ばれる接合方法で、金属間化合物の影響は解決できますが、材料形状や設備の制約があるとともに、接合に時間がかかるなどの問題があります。

バット溶接でのトライ

そんな中、お客様から『バット溶接でアルミと銅を接合できないか？』とのご相談を頂き、テストトライを行い、バット溶接で、わずか１秒以内にアルミ（Al）の母材強度（100MPa）相当の接合に成功しました。

テストに使用した機種は　FA-50DGS（定電流アプセット仕様）です。

↓ 動画で確認！バット溶接法による アルミ＋銅 の接合 ↓

共晶生成と排出を利用した接合

バット溶接で接合した材料の接合部をSEM観察したところ、接合界面に数ミクロン程度の
アルミ(Al)と銅(Cu)の共晶物の層が確認されました。
通常共晶反応は限られた環境下で発現する反応ですが、バット溶接特有の加圧を加えながら通電するというプロセスが共晶反応を発現させました。
その接合メカニズムは明確には解っておらず、現在、三重大学　材料機能設計研究室様と共同で接合メカニズム解明のための研究を実施しております。
※２０２３年秋季溶接学会全国大会で、この研究の初回の報告を行いました。

講演概要PDF

アルミと銅をバット溶接で接合するメリット

アルミ（Al）と銅（Cu）をバット溶接で接合するメリットとして以下があげられます。

①接合時間が短時間

通電開始から接合完了までわずか１秒以下という超短時間での接合が可能です。

②熱影響が少ない

共晶温度（５４８℃）という、母材の融点以下での接合のため、母材への熱影響が極少です。

③接合強度が高い

共晶金属層が数ミクロン以下のため、アルミ(Al)の母材強度（100MPa）以上の継手強度を確保できます。

④材料形状の制約が少ない

平板突き合せ、角材、丸棒突き合せ、角材Ｔ字接合などで、接合可能なことを確認しています。

アルミと銅の接合を検討されている皆様、お気軽に当社にご相談ください！

アルミと銅をバット溶接にて接合することは、多くのメリットを生み出します。
ご相談頂きましたらサンプルの作成から製品開発まで、一貫してサポートさせて頂きますので、お気がるにご相談ください。

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