[發(fā)明專利]復(fù)合構(gòu)件的制造方法及復(fù)合構(gòu)件

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110294758.0
• 申請日: 2021-03-19
• 公開（公告）號: CN113442370A
• 公開（公告）日: 2021-09-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 山口英二;堀江永有太;伊藤由華;芹澤愛;石崎貴裕
• 申請（專利權(quán)）人: 新東工業(yè)株式會社;學(xué)校法人芝浦工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: B29C45/14
• 分類號: B29C45/14;B24C1/00;B24C1/08;B24C11/00;C23C8/06
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 金世煜;李書慧

本發(fā)明提供一種鋁構(gòu)件與樹脂構(gòu)件接合而成的復(fù)合構(gòu)件的制造方法，包含：噴砂加工工序，對鋁構(gòu)件的表面進(jìn)行噴砂加工；表面氫氧化工序，施加超過大氣壓的壓力使噴砂加工后的鋁構(gòu)件的表面與水蒸氣反應(yīng)，將鋁構(gòu)件的表面改性為鋁氫氧化物；接合工序，在改性為鋁氫氧化物的鋁構(gòu)件的表面直接接合樹脂構(gòu)件。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及復(fù)合構(gòu)件的制造方法和復(fù)合構(gòu)件。

背景技術(shù)

專利文獻(xiàn)1公開了復(fù)合構(gòu)件的制造方法。采用該方法中，可制造將母材與樹脂構(gòu)件接合而成的復(fù)合構(gòu)件。在母材的表面形成有微米級或納米級的凹凸。樹脂構(gòu)件進(jìn)入微米級或納米級的凹凸而固化，由此與毫米級的凹凸的情況相比，會產(chǎn)生較強的錨固效應(yīng)。因此，以該方法而制造的復(fù)合構(gòu)件具有優(yōu)異的接合強度。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1:國際公開第2017/141381號

發(fā)明內(nèi)容

鋁與鐵相比，更輕量且強度更高。因此被用作各種零件，作為復(fù)合構(gòu)件的母材非常合適。從使以鋁為母材的復(fù)合構(gòu)件的接合強度進(jìn)一步提高的觀點出發(fā)，專利文獻(xiàn)1記載的制造方法還有改善的余地。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，可以提供將鋁構(gòu)件與樹脂構(gòu)件接合而成的復(fù)合構(gòu)件的制造方法。制造方法包含噴砂加工工序、表面氫氧化工序和接合工序。噴砂加工工序中，對鋁構(gòu)件的表面進(jìn)行噴砂加工。表面氫氧化工序中，施加超過大氣壓的壓力使噴砂加工后的鋁構(gòu)件的表面與水蒸氣反應(yīng)，將鋁構(gòu)件的表面改性為鋁氫氧化物。接合工序中，在改性為鋁氫氧化物的鋁構(gòu)件的表面直接接合樹脂構(gòu)件。

根據(jù)該制造方法，鋁構(gòu)件的表面被噴砂加工。噴砂加工后的鋁構(gòu)件的表面上形成有凹凸。該凹凸有助于錨固效應(yīng)。但是，凹凸是由噴射材料的碰撞而形成的，因此會成為尖銳的突起。尖銳的突起有成為樹脂構(gòu)件斷裂的起點的風(fēng)險。根據(jù)該制造方法，噴砂加工后的鋁構(gòu)件的表面被改性為鋁氫氧化物。由此，尖銳的突起可以變得圓滑。然后，可在被改性為鋁氫氧化物的鋁構(gòu)件的表面直接接合樹脂構(gòu)件。樹脂構(gòu)件進(jìn)入圓滑的凹凸而固化。如此，根據(jù)該制造方法，可通過表面氫氧化工序而除去可能成為樹脂構(gòu)件斷裂的起點的尖銳的突起，因此，可以使復(fù)合構(gòu)件的接合強度提高。進(jìn)而，在鋁構(gòu)件的表面，鋁氫氧化物的羥基的氧原子與樹脂所包含的氫原子形成氫鍵。因此，在鋁構(gòu)件的表面與樹脂構(gòu)件之間生成化學(xué)鍵，因此，該制造方法可以提高接合強度。進(jìn)而，由鋁氫氧化物形成的鋁構(gòu)件的表面具有數(shù)十～數(shù)百nm的細(xì)孔。因此，該制造方法可以增強錨固效應(yīng)。進(jìn)而，鋁構(gòu)件在超過大氣壓的壓力下與水蒸氣反應(yīng)，因此，鋁構(gòu)件的表面的一部分例如變性為包含鋁原子和氧原子的非晶層。通過形成非晶層，從而可抑制鋁構(gòu)件與樹脂構(gòu)件的材料彼此固有的電位差，可抑制因電氣化學(xué)作用導(dǎo)致的鋁構(gòu)件的腐蝕，因此，該制造方法可以穩(wěn)定地維持復(fù)合構(gòu)件的接合強度。

一個實施方式中，表面氫氧化工序可以施加140℃以上的熱使噴砂加工后的鋁構(gòu)件的表面與水蒸氣反應(yīng)。在該情況下，該制造方法可以容易地將鋁構(gòu)件的表面改性為鋁氫氧化物。進(jìn)而，由于鋁構(gòu)件的表面被熱處理，因此會產(chǎn)生析出固化。因此，該制造方法可以使復(fù)合構(gòu)件的硬度提高。

一個實施方式中，表面氫氧化工序可以使噴砂加工后的鋁構(gòu)件的表面與水蒸氣在2小時以上且24小時以下的處理時間進(jìn)行反應(yīng)。在該情況下，該制造方法可以在鋁構(gòu)件的表面形成適當(dāng)密度的鋁氫氧化物的層。

一個實施方式中，鋁氫氧化物可以包含硬水鋁石、勃姆石、假勃姆石、拜耳石、諾三水鋁石(nordstrandite)、三水鋁石(gibbsite)和水鋁石(doyleite)中的至少1種。

一個實施方式中，噴砂加工工序中使用的磨粒的粒徑可以為30μm～710μm。在該情況下，該制造方法可以適當(dāng)?shù)爻ピ阡X構(gòu)件的表面形成的氧化膜，因此，可以在鋁構(gòu)件的表面形成均勻的鋁氫氧化物的層。