[發明專利]金屬樹脂接合方法及金屬樹脂接合體

有效

• 申請號: 201711460080.9
• 申請日: 2017-12-28
• 公開（公告）號: CN108248058B
• 公開（公告）日: 2020-11-03
• 發明（設計）人: 和鹿公則;川人洋介
• 申請（專利權）人: 株式會社廣島技術;國立大學法人大阪大學
• 主分類號: B29C65/64
• 分類號: B29C65/64
• 代理公司: 北京尚誠知識產權代理有限公司 11322
• 代理人: 楊琦;陳明霞

本發明提供以簡便方法獲得具有以現有公知的接合方法無法實現的高接合強度的金屬樹脂接合體的接合方法。本發明的金屬樹脂接合方法直接接合金屬材料和樹脂材料，特征在于具有：第一工序，通過使用具有還原性的羧酸的電解處理在金屬材料上形成新生面，并通過羧酸包覆新生面，獲得羧酸包覆金屬材料；第二工序，將樹脂材料和羧酸包覆金屬材料重合，形成被接合界面；第三工序，用加熱裝置將被接合界面升溫至樹脂材料的玻璃轉變溫度以上，從而從被接合界面除去水，通過樹脂材料的分解生成羧基，并通過羧酸的除去使羧酸包覆金屬材料的表面露出新生面；第四工序，將被接合界面冷卻至低于玻璃轉變溫度，通過羧基和新生面的結合形成接合部。

技術領域

本發明涉及將金屬材料和樹脂材料進行接合的方法及接合金屬材料和樹脂材料的金屬樹脂接合體，更具體而言，涉及不使用粘接劑或鉚接等而牢固地直接接合金屬材料和樹脂材料的方法及具有牢固的接合部的金屬樹脂接合體。

背景技術

目前，在金屬材料和樹脂材料的接合中一般使用粘接劑或鉚接。使用粘接劑的情況是通過物理的吸附力或化學的吸附力實現接合，使用鉚接的情況是通過鉚釘進行的物理的聯接實現接合。

然而，在使用粘接劑的情況下，除了因粘接劑濕潤擴展而不適于限定接合區域的精密的接合外，還具有接合強度受被接合面的狀態(表面粗糙度等)很大影響等問題。另外，存在粘接劑的固化需要的時間制約束生產性，并且難以進行粘接劑的狀態維持或管理等技術問題。

另外，在使用鉚接的情況下，除了根據聯接部的大小及重量，部件大型化、重量化外，設計自由度也降低，因此，會限定能夠應用的部件。

與之相對，近年來，研究了使用激光將金屬材料和樹脂材料直接接合的技術。例如，在專利文獻1(特開2008-213156號公報)中提出有一種金屬樹脂接合方法，其特征在于，通過使用激光源在合并金屬材料和樹脂材料的狀態下加熱至接合部的樹脂材料中產生氣泡的溫度，從而將金屬材料和樹脂材料接合，其中，作為激光源，使用加熱至使樹脂材料熔融的溫度的樹脂熔融用激光源和加熱至使樹脂材料分解的溫度的樹脂分解用激光源。

在上述專利文獻1記載的金屬樹脂接合方法中，由于是在通過加熱至接合部的樹脂材料中產生特定大小的氣泡的溫度來接合金屬材料和樹脂材料的方法中，并用樹脂熔融用激光源和樹脂分解用激光源作為加熱源，因此樹脂的加熱部位及加熱溫度的控制極容易并且有效，作為結果很大程度上能夠有助于均勻形成高強度的金屬樹脂接合部。

另外，在專利文獻2(特開2016-016429號公報)中提案有使用激光的部件的接合方法，該接合方法接合金屬部件和樹脂部件，包括下述工序：準備具有凹凸部，具備導入了羥基或反應性官能基團的第一接合預定表面的金屬部件；準備具備導入了對上述被導入的羥基或反應性官能基團具有反應性的官能基團的第二接合預定表面的樹脂部件；使上述金屬部件的第一接合預定表面和上述樹脂部件的第二接合預定表面抵接；通過向上述金屬部件的第一接合預定表面照射激光，從而加熱上述第一接合預定表面，并利用該熱使上述樹脂部件的第二接合預定表面軟化或熔融，使其與上述金屬部件的上述凹凸部卡合，并且使上述羥基或反應性官能基團和上述官能基團反應，從而接合上述金屬材料和上述樹脂部件。

在上述專利文獻2記載的接合方法中，除了利用金屬材料的凹凸部的機械結合之外，還能夠通過導入于各部件的官能基團產生的化學性結合直接且牢固地接合金屬材料和樹脂部件。

另外，在專利文獻3(國際公開第2014/034340號)中提案有一種金屬/樹脂復合體制造用金屬部件，其特征在于，該金屬部件被使用以下的金屬-樹脂復合體制造時，即，在使金屬部件的表面接觸由激光透過性的熱塑性樹脂構成的樹脂部件，在加壓下從上述樹脂部件側照射激光，使該樹脂部件的和金屬部件的接觸面側熔融，將這些金屬部件和樹脂部件之間接合，從而制造金屬-樹脂復合體，上述金屬部件其表面具有不平坦率5～40％的凹凸面，并且在該凹凸面上具有光吸收率(波長800nm)為60％以上的光吸收覆膜。