金属树脂接合方法及金属树脂接合体技术

本发明专利技术提供以简便方法获得具有以现有公知的接合方法无法实现的高接合强度的金属树脂接合体的接合方法。本发明专利技术的金属树脂接合方法直接接合金属材料和树脂材料，特征在于具有：第一工序，通过使用具有还原性的羧酸的电解处理在金属材料上形成新生面，并通过羧酸包覆新生面，获得羧酸包覆金属材料；第二工序，将树脂材料和羧酸包覆金属材料重合，形成被接合界面；第三工序，用加热装置将被接合界面升温至树脂材料的玻璃转变温度以上，从而从被接合界面除去水，通过树脂材料的分解生成羧基，并通过羧酸的除去使羧酸包覆金属材料的表面露出新生面；第四工序，将被接合界面冷却至低于玻璃转变温度，通过羧基和新生面的结合形成接合部。

Metal resin bonding and metal resin bonding

The present invention provides a simple way to obtain a bonding method for metal resin joints with high bonding strength that can not be achieved by existing known bonding methods. The metal resin bonding method of the present invention directly joins the metal material and the resin material, which is characterized in that the first process is formed by using the electrolytic treatment of a reductive carboxylic acid to form a new surface on the metal material, and the carboxylic acid coated gold material is obtained through the Bao Fuxin surface of the carboxylic acid; the second process, the resin material is used. In the third process, the bonding interface is heated to the glass transition temperature above the resin material by heating the interface, so that the water is removed from the joint interface and the carboxyl group is formed through the decomposition of the resin material and the carboxylic acid is removed to cover the surface of the metal material. The new process is exposed; the fourth step will be cooled by the bonding interface to below the glass transition temperature, forming the junction through the carboxyl group and the new surface.

【技术实现步骤摘要】
金属树脂接合方法及金属树脂接合体
本专利技术涉及将金属材料和树脂材料进行接合的方法及接合金属材料和树脂材料的金属树脂接合体，更具体而言，涉及不使用粘接剂或铆接等而牢固地直接接合金属材料和树脂材料的方法及具有牢固的接合部的金属树脂接合体。
技术介绍
目前，在金属材料和树脂材料的接合中一般使用粘接剂或铆接。使用粘接剂的情况是通过物理的吸附力或化学的吸附力实现接合，使用铆接的情况是通过铆钉进行的物理的联接实现接合。然而，在使用粘接剂的情况下，除了因粘接剂湿润扩展而不适于限定接合区域的精密的接合外，还具有接合强度受被接合面的状态(表面粗糙度等)很大影响等问题。另外，存在粘接剂的固化需要的时间制约束生产性，并且难以进行粘接剂的状态维持或管理等技术问题。另外，在使用铆接的情况下，除了根据联接部的大小及重量，部件大型化、重量化外，设计自由度也降低，因此，会限定能够应用的部件。与之相对，近年来，研究了使用激光将金属材料和树脂材料直接接合的技术。例如，在专利文献1(特开2008-213156号公报)中提出有一种金属树脂接合方法，其特征在于，通过使用激光源在合并金属材料和树脂材料的状态下加热至接合部的树脂材料中产生气泡的温度，从而将金属材料和树脂材料接合，其中，作为激光源，使用加热至使树脂材料熔融的温度的树脂熔融用激光源和加热至使树脂材料分解的温度的树脂分解用激光源。在上述专利文献1记载的金属树脂接合方法中，由于是在通过加热至接合部的树脂材料中产生特定大小的气泡的温度来接合金属材料和树脂材料的方法中，并用树脂熔融用激光源和树脂分解用激光源作为加热源，因此树脂的加热部位及加热温度的控制极容易并且有效，作为结果很大程度上能够有助于均匀形成高强度的金属树脂接合部。另外，在专利文献2(特开2016-016429号公报)中提案有使用激光的部件的接合方法，该接合方法接合金属部件和树脂部件，包括下述工序：准备具有凹凸部，具备导入了羟基或反应性官能基团的第一接合预定表面的金属部件；准备具备导入了对上述被导入的羟基或反应性官能基团具有反应性的官能基团的第二接合预定表面的树脂部件；使上述金属部件的第一接合预定表面和上述树脂部件的第二接合预定表面抵接；通过向上述金属部件的第一接合预定表面照射激光，从而加热上述第一接合预定表面，并利用该热使上述树脂部件的第二接合预定表面软化或熔融，使其与上述金属部件的上述凹凸部卡合，并且使上述羟基或反应性官能基团和上述官能基团反应，从而接合上述金属材料和上述树脂部件。在上述专利文献2记载的接合方法中，除了利用金属材料的凹凸部的机械结合之外，还能够通过导入于各部件的官能基团产生的化学性结合直接且牢固地接合金属材料和树脂部件。另外，在专利文献3(国际公开第2014/034340号)中提案有一种金属/树脂复合体制造用金属部件，其特征在于，该金属部件被使用以下的金属-树脂复合体制造时，即，在使金属部件的表面接触由激光透过性的热塑性树脂构成的树脂部件，在加压下从上述树脂部件侧照射激光，使该树脂部件的和金属部件的接触面侧熔融，将这些金属部件和树脂部件之间接合，从而制造金属-树脂复合体，上述金属部件其表面具有不平坦率5～40％的凹凸面，并且在该凹凸面上具有光吸收率(波长800nm)为60％以上的光吸收覆膜。在上述专利文献3记载的金属/树脂复合体制造用金属部件中，通过规定金属基材的凹凸面的表面粗糙度，熔融的树脂固化时能够充分保持在凹部面，并能够消除接合界面的低的接合强度及气密性保证，并能够制造接合强度及气密性优异的金属/树脂复合体。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2008-213156号公报专利文献2：日本特开2016-016429号公报专利文献3：国际公开第2014/034340号
技术实现思路
专利技术所要解决的技术问题在此，通过上述专利文献1～3记载的金属树脂接合方法而得的接合部具有较好的接头特性，但在应用于重视可靠性的构造部件等的情况下，要求有更高的接头强度。另外，在上述专利文献2的接合方法中除了需要金属部件具有凹凸部以外，还限于导入了羟基或反应性官能基团的金属部件与导入对该羟基或反应性官能基团具有反应性的官能基团的树脂部件的接合。另外，在上述专利文献3的金属/树脂复合体制造用金属部件中，需要将金属部件的表面做成不平坦率为5～40％的凹凸面，并在该凹凸面上具有光吸收率(波长800nm)为60％以上的光吸收覆膜，不仅可接合的组合有限，而且接合的过程也烦杂。另外，在上述专利文献1～3所记载的接合方法中，基本上只能够将可透过激光的树脂作为被接合材料，例如，不能接合CFRP等着色树脂。鉴于以上的现有技术的问题点，本专利技术的目的在于，提供一种将各种金属材料和树脂材料直接接合的简便的方法及具有牢固的接合部的金属树脂接合体，更具体地说，在于提供一种用于获得具有通过现有公知的接合方法无法实现的高接合强度的金属树脂接合体的接合方法。用于解决技术问题的技术方案本专利技术者为了实现上述目的，对金属材料和树脂材料的接合方法反复进行深入研究，结果发现，使金属材料的新生面与通过热分解生成的源自树脂材料的羧基进行化学结合等是有效的，并完成了本专利技术。即，本专利技术提供一种金属树脂接合方法，其特征在于，其将金属材料和树脂材料直接接合，并具有下述工序：第一工序，通过使用具有还原性的羧酸的电解处理，在上述金属材料上形成新生面，并且通过上述羧酸包覆上述新生面，获得羧酸包覆金属材料；第二工序，将上述树脂材料和上述羧酸包覆金属材料重合，形成被接合界面；第三工序，利用加热装置将上述被接合界面升温至上述树脂材料的玻璃化转变温度以上，从而从上述被接合界面除去水，通过上述树脂材料的分解生成羧基，并且通过上述羧酸的除去，使上述羧酸包覆金属材料的表面露出上述新生面；第四工序，将上述被接合界面冷却至低于上述玻璃化转变温度，通过上述羧基和上述新生面的结合形成接合部。本专利技术的金属树脂接合方法是通过使金属材料的新生面和通过热分解生成的源自树脂材料的羧基化学结合，实现牢固的接合的方法，与利用金属材料表面的凹凸机械接合金属材料和树脂材料的方法、或使具有反应性的官能基团彼此结合实现接合的方法的接合原理完全不同。此外，在本说明书中，所谓“新生面”是指除去金属材料的最表面而活化的状态，例如，包含除去氧化覆膜而露出金属材料的状态、或除去/清洁了氧化覆膜的最表面的状态。在本专利技术的金属树脂接合方法中，因使金属材料的新生面和源自树脂材料的羧基化学结合，所以例如与结合具有反应性的官能基团彼此的情况相比较，能够明显增加结合位点的数量，并能够形成极其牢固的金属树脂接合部。本专利技术的金属树脂接合方法具有下述工序：第一工序，为了简便实现金属材料的新生面和源自树脂材料的羧基的化学结合，通过使用具有还原性的羧酸的电解处理，在金属材料形成新生面，并且通过该羧酸包覆新生面，得到羧酸包覆金属材料；第二工序，将树脂材料和羧酸包覆金属材料重合，形成被接合界面；第三工序，通过加热装置将被接合界面升温至树脂材料的玻璃化转变温度以上，从而从该被接合界面除去水，通过树脂材料的分解生成羧基，并且通过羧酸的除去使羧酸包覆金属材料的表面露出新生面；第四工序，将被接合界面冷却至低于玻璃化转变温度，通过羧基和新生面的结合而形成接合部。在本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种金属树脂接合方法，其特征在于，所述金属树脂接合方法将金属材料和树脂材料直接接合，且具有下述工序：第一工序，通过使用具有还原性的羧酸的电解处理在所述金属材料上形成新生面，并且通过所述羧酸包覆所述新生面，获得羧酸包覆金属材料；第二工序，将所述树脂材料和所述羧酸包覆金属材料重合，形成被接合界面；第三工序，利用加热装置将所述被接合界面升温至所述树脂材料的玻璃化转变温度以上，从而从所述被接合界面除去水，通过所述树脂材料的分解生成羧基，并且通过除去所述羧酸，使所述羧酸包覆金属材料的表面露出所述新生面；第四工序，将所述被接合界面冷却至低于所述玻璃化转变温度，通过所述羧基和所述新生面的结合形成接合部。

【技术特征摘要】
2016.12.28 JP 2016-2547421.一种金属树脂接合方法，其特征在于，所述金属树脂接合方法将金属材料和树脂材料直接接合，且具有下述工序：第一工序，通过使用具有还原性的羧酸的电解处理在所述金属材料上形成新生面，并且通过所述羧酸包覆所述新生面，获得羧酸包覆金属材料；第二工序，将所述树脂材料和所述羧酸包覆金属材料重合，形成被接合界面；第三工序，利用加热装置将所述被接合界面升温至所述树脂材料的玻璃化转变温度以上，从而从所述被接合界面除去水，通过所述树脂材料的分解生成羧基，并且通过除去所述羧酸，使所述羧酸包覆金属材料的表面露出所述新生面；第四工序，将所述被接合界面冷却至低于所述玻璃化转变温度，通过所述羧基和所述新生面的结合形成接合部。2.根据权利要求1所述的金属树脂接合方法，其特征在于，所述羧酸是草酸或甲酸。...

【专利技术属性】
技术研发人员：和鹿公则，川人洋介，
申请(专利权)人：株式会社广岛技术，国立大学法人大阪大学，
类型：发明
国别省市：日本,JP