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異種金属溶接

アルミと銅!ステンレスと鉄!などなど・・・ 異なる金属の薄板溶接で困っていませんか?

異種金属溶接とは?

同じ材質の金属同士を溶接する場合は当然ながら融点が同じなので、溶接用のレーザーを照射すると同じ融点で両者が溶けあい、その結果くっつける=溶接することが可能です。
それに対してここで言う『異種金属溶接』とは、たとえばアルミと銅、ステンレスとスチール(鉄)など、材質の異なる金属同士を溶接することです。

アルミと銅のレーザー溶接(スポット溶接)【アルミと銅のレーザー溶接(スポット溶接)】

異種金属溶接の難しさとは?

異種金属、つまり材質の異なる金属を溶接するということは、
融点(溶ける温度)が異なる金属同士を溶かしてくっつけることになります。

溶ける温度が異なる材質を重ね合わせてレーザーを照射した場合、融点の低い材質のほうからレーザーを照射すると上面の材料は溶けても下側のもう一方の材料にはかすり傷ひとつもつかない、ということもあります。反対に融点の高い材質のほうからレーザーを照射するとその高温により下側の材料が溶けすぎる、ということもあります。

ですから融点の差の大きいもの、溶けやすい材料と溶けにくい材料を溶接する場合に どちら側から溶接をするか、というのも一つのポイントになります。
レーザー溶接はそのパワー密度やエネルギー密度を非常に高くすることができるため、融点の異なる場合でも時間差がなく溶融できるので、異種材料間の溶接が可能となります。

材質の異なる金属同士をレーザー溶接し、うまくつながると『合金化』します。


【異種金属六面体紹介】

異種金属溶接が求められる場面?

たとえばラミネートシート型リチウムイオン電池の電極には正極(+)にアルミ、負極(-)に銅が使われることがあります。この電池を積層していく場合の電極の溶接でレーザー溶接を使うことができます。この場合はアルミ×銅の異種金属溶接になります。

ラミネート電池の絵【ラミネート電池の絵】 ラミネート電池積層の絵【ラミネート電池積層の絵】

くっつかない金属もあります

異種金属同士がお互いに融け合って結合するには限界があります。
合金にならない金属同士は溶接はできません。

例えばアルミと鉄は金属間化合物はできますが特定の割合の化合物で脆くて接合力がありません。
ちなみに、アルミ表面に不活性な酸化膜を作るのでロウ付けも無理です。
アルミ缶(缶ビール)とステンレス(SUS)も、くっつくことはくっつくのですがすぐ取れてしまいます。

弊社での異種金属溶接のテスト実績 ※2015年12月時点

  • ステンレス(SUS)×銅(Cu)
  • ステンレス(SUS)×アルミ(Al)
  • ステンレス(SUS)×コバール
  • ステンレス(SUS)×ニッケル(Ni)
  • ステンレス(SUS)×チタン(Ti)
  • ステンレス(SUS)×タングステン(W)
  • ステンレス(SUS)×モリブデン(Mo)
  • 銅(Cu)×アルミ(Al)
  • 銅(Cu)×コバール
  • 銅(Cu)×ニッケル(Ni)
  • 銅(Cu)×チタン(Ti)
  • アルミ(Al)×ニッケル(Ni)
  • アルミ(Al)×チタン(Ti)
  • アルミ(Al)×タングステン(W)
  • アルミ(Al)×モリブデン(Mo)
  • コバール×アルミ(Al)
  • コバール×ニッケル(Ni)
  • コバール×チタン(Ti)
  • コバール×タングステン(W)
  • コバール×モリブデン(Mo)
  • ニッケル(Ni)×チタン(Ti)
  • ニッケル(Ni)×タングステン(W)
  • ニッケル(Ni)×モリブデン(Mo)
  • タングステン(W)×銅(Cu)
  • タングステン(W)×チタン(Ti)
  • タングステン(W)×モリブデン(Mo)
  • モリブデン(Mo)×銅(Cu)
  • モリブデン(Mo)×チタン(Ti)

■詳細資料はこちらから»異種金属溶接のテスト実績一覧表

無理かな?と思われる金属でもお気軽にお問い合わせください!

弊社では、研究開発室で日々いろいろな金属を使用しながら、異種金属溶接の実験を繰り返しております。「これは無理かな?」と思われる金属でも、ご連絡いただければ強度やコストの面も含め可能かどうか実験させていただきます。

ぜひお気軽にご連絡ください。
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