碳纤维件与金属件的连接方法和连接结构以及汽车技术

本发明专利技术公开了一种碳纤维件与金属件的连接方法和连接结构以及汽车，该方法包括：将所述碳纤维件和所述金属件进行辅助连接；对所述碳纤维件和所述金属件之间的接头部位进行加热；在所述接头部位形成化学交联层，以将所述碳纤维件和所述金属件粘结在一起。该结构包括位于碳纤维件和金属件之间的辅助连接层和化学交联层；其中，所述交联层位于所述碳纤维件和所述金属件之间的接头部位。本发明专利技术提高了碳纤维件和金属件之间的耐剥离能力和耐剪切能力，并消除了现有混合连接中需要使用金属螺栓、螺钉等带来的电化学腐蚀、增加重量的缺陷。

Carbon fiber parts and metal parts connection method and connection structure and automobile

The invention discloses a connection method and a connection structure of carbon fiber parts and metal parts, and an automobile. The method comprises assistant connection of the carbon fiber parts and the metal parts, heating the joint parts between the carbon fiber parts and the metal parts, and forming a chemical cross-linking layer at the joint parts so as to connect the carbon fiber parts with the metal parts. The carbon fiber part is bonded with the metal parts. The structure comprises an auxiliary connection layer and a chemical cross-linking layer between the carbon fiber part and the metal part, wherein the cross-linking layer is located at the joint position between the carbon fiber part and the metal part. The invention improves the peeling resistance and shearing resistance between carbon fiber parts and metal parts, and eliminates the defects of electrochemical corrosion and weight increase caused by the use of metal bolts and screws in the existing hybrid connection.

【技术实现步骤摘要】
碳纤维件与金属件的连接方法和连接结构以及汽车
本专利技术涉及汽车的装配技术，特别涉及一种碳纤维件与金属件的连接方法、一种碳纤维件与金属件的连接结构、以及应用该连接结构的汽车。
技术介绍
随着新能源汽车对整车重量提出越来越严厉的要求，碳纤维作为高强度、高刚度的轻质材料已经得到越来越广泛的应用。碳纤维在整车的应用包括车身骨架的主承力结构，以及例如前机盖、翼子板、侧围板及后背门等覆盖件。碳纤维的大范围应用对整车轻量化及客户体验有极大的提升效应。碳纤维因其比强度、比刚度的优势在整车上有较大的应用前景，但是碳纤维与金属之间的连接仍是一个行业内亟需解决的问题。目前，碳纤维和金属之间的连接包括机械连接、胶接、以及机械连接和胶结的混合方式，这三种方式的选择主要考虑对连接强度的需求。例如，对于强度要求不高的部位，通过胶接的方法实现连接；在结构承力部位，则通过机械连接与胶接的混合方式，以保证该连接部位能够承受足够的剪切力及剥离力。然而，胶接的性能受环境(湿、热、腐蚀介质)影响大，且胶接的耐剥离能力差；机械连接通常是通过螺栓、螺钉等金属部件作为连接件，碳纤维与连接件之间易发生电化学腐蚀缺陷，且配合连接件的开孔会降低碳纤维基材强度；混合连接由于前述两种方式的独立并存，不能规避任意一种连接方式存在的缺陷。可见，现有技术中，碳纤维和金属之间的连接不能兼顾连接的耐剥离能力和抗腐蚀能力、并同时避免破坏碳纤维基材的强度。
技术实现思路
本专利技术提供了一种碳纤维件与金属件的连接方法、连接结构以及汽车，以提高碳纤维件和金属件之间的耐剥离能力和耐剪切能力，并消除现有混合连接中需要使用金属螺栓、螺钉等带来的电化学腐蚀、增加重量的缺陷。本专利技术的技术方案是这样实现的：一种碳纤维件与金属件的连接方法，包括：将所述碳纤维件和所述金属件进行辅助连接；对所述碳纤维件和所述金属件之间的接头部位进行加热；在所述接头部位形成化学交联层，以将所述碳纤维件和所述金属件粘结在一起。进一步，所述的将所述碳纤维件和所述金属件进行辅助连接，包括：利用结构胶将所述碳纤维件和所述金属件进行辅助连接。进一步，在进行所述辅助连接时，所述结构胶避让所述接头部位，以避免所述接头部位被所述结构胶占据。进一步，将所述接头部位进行加热的温度为300～500℃。进一步，所述的在所述接头部位形成化学交联层，包括：通过所述加热，所述接头部位的碳纤维件的材质融化，进而融化后的所述碳纤维件中的热塑性树脂活性官能团与所述金属件表面的化学官能团发生化学交联反应而形成所述化学交联层。进一步，所述金属件表面的化学官能团通过如下方法获得：对所述金属件表面进行阳极氧化处理，以在所述金属件表面获得所述化学官能团。进一步，所述碳纤维件为热塑性碳纤维材料，所述金属件为铝合金材料。一种碳纤维件与金属件的连接结构，包括：位于所述碳纤维件和所述金属件之间的辅助连接层和化学交联层；其中，所述化学交联层位于所述碳纤维件和所述金属件之间的接头部位。进一步，所述辅助连接层的材料为结构胶。进一步，所述辅助连接层的厚度为0.1～10mm。进一步，所述辅助连接层避让所述接头部位。一种汽车，采用如上任一项所述的碳纤维件与金属件的连接结构。从上述方案可以看出，本专利技术的碳纤维件与金属件的连接方法、碳纤维件与金属件的连接结构、以及汽车中，通过局部加热的方式将设计需要有连接的部位(如接头部位)熔化并与金属件的铝合金表面的化学官能团发生化学交联反应。重新固化后形成了化学交联层以将碳纤维件和金属件连接在一起，在连接部位无需结构胶，只接触的其他位置利用结构胶进行辅助连接。本专利技术实施例所获效果可以有效提高碳纤维件和金属件之间的耐剥离能力和耐剪切能力，并且消除了现有混合连接中需要使用金属螺栓、螺钉等带来的电化学腐蚀、增加重量的缺陷。附图说明以下附图仅对本专利技术做示意性说明和解释，并不限定本专利技术的范围。图1为本专利技术的碳纤维件与金属件的连接方法的实施例流程图；图2为本专利技术的碳纤维件与金属件的连接结构的实施例结构示意图。附图中，各部件的标号如下：11、辅助连接层12、化学交联层2、碳纤维件3、金属件具体实施方式为了对专利技术的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本专利技术的具体实施方式，在各图中相同的标号表示相同的部分。为了对专利技术的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本专利技术的具体实施方式，在各图中相同的标号表示相同的部分。在本文中，“示意性”表示“充当实例、例子或说明”，不应将在本文中被描述为“示意性”的任何图示、实施方式解释为一种更优选的或更具优点的技术方案。为使图面简洁，各图中的只示意性地表示出了与本专利技术相关部分，而并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本文中，“第一”、“第二”等仅用于彼此的区分，而非表示重要程度及顺序、以及互为存在的前提等。在本文中，“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等仅用于表示相关部分之间的相对位置关系，而非限定这些相关部分的绝对位置。如图1所示，本专利技术实施例中的碳纤维件与金属件的连接方法，包括以下步骤：步骤1、将所述碳纤维件和所述金属件进行辅助连接；步骤2、对所述碳纤维件和所述金属件之间的接头部位进行加热；步骤3、在所述接头部位形成化学交联层，以将所述碳纤维件和所述金属件粘结在一起。本专利技术实施例中，所述碳纤维件为热塑性碳纤维材料，所述金属件例如铝合金材料。采用碳纤维和铝合金材料可以降低车体重量。另外，在碳纤维件和铝合金材质的金属件之间具有进行连接的接头部位，现有技术中，接头部位往往采用机械连接、胶接或者机械连接和胶结的混合方式进行连接，而在本专利技术实施例中，采用了新的连接方式，利用本专利技术实施例的方法形成交联层进行连接。而在步骤1的将所述碳纤维件和所述金属件进行辅助连接的步骤中，本专利技术实施包括，利用结构胶将所述碳纤维件和所述金属件进行辅助连接。在步骤1中，利用结构胶进行所述碳纤维件和所述金属件进行辅助连接，进而能够在进行最终的交联层之前先将所述碳纤维件和所述金属件的相对位置进行固定，进而保证交联的准确性，同时结构胶也能辅助增强所述碳纤维件和所述金属件之间的连接力。进一步地，本专利技术实施例中，在步骤1中，在进行所述辅助连接时，所述结构胶避让所述接头部位，以避免所述接头部位被所述结构胶占据，进而可避免随后对接头部位进行加热时结构胶影响接头部位的交联反应，影响所述碳纤维件和所述金属件之间在接头部位的连接(交联)力。本专利技术实施例中，步骤2中，将所述接头部位进行加热的目的是提高热塑性碳纤维中活性官能团的活性。本专利技术实施例中，将所述接头部位进行加热的温度为300～500℃，优选温度为380℃，或者380℃左右的温度，在380℃或者380℃左右的温度下，热塑性的树脂活性官能团的反应活性最高，最有利于化学交联反应而形成所述化学交联层。本专利技术实施例中，只需要对所述接头部位进行局部加热，因此加热可通过类似于电焊枪的设备来实现。本专利技术步骤3中，所述的在所述接头部位形成化学交联层，包括：通过所述加热，所述接头部位的碳纤维件的材质融化，进而融化后的碳纤维件的材质与所述金属件表面的化学官能团发生化学交联反应而形成所述化学交联本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种碳纤维件与金属件的连接方法，其特征在于，包括：将所述碳纤维件和所述金属件进行辅助连接；对所述碳纤维件和所述金属件之间的接头部位进行加热；在所述接头部位形成化学交联层，以将所述碳纤维件和所述金属件粘结在一起。

【技术特征摘要】
1.一种碳纤维件与金属件的连接方法，其特征在于，包括：将所述碳纤维件和所述金属件进行辅助连接；对所述碳纤维件和所述金属件之间的接头部位进行加热；在所述接头部位形成化学交联层，以将所述碳纤维件和所述金属件粘结在一起。2.根据权利要求1所述的碳纤维件与金属件的连接方法，其特征在于，所述的将所述碳纤维件和所述金属件进行辅助连接，包括：利用结构胶将所述碳纤维件和所述金属件进行辅助连接。3.根据权利要求2所述的碳纤维件与金属件的连接方法，其特征在于：在进行所述辅助连接时，所述结构胶避让所述接头部位，以避免所述接头部位被所述结构胶占据。4.根据权利要求1所述的碳纤维件与金属件的连接方法，其特征在于：将所述接头部位进行加热的温度为300～500℃。5.根据权利要求1所述的碳纤维件与金属件的连接方法，其特征在于，所述的在所述接头部位形成化学交联层，包括：通过所述加热，所述接头部位的碳纤维件的材质融化，进而融化后的所述碳纤维件中的热塑性树脂活性官能团与所述金属件表面的化学官能团发生化学交联反应而形成所述化学交联层。6.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆群，李金龙，
申请(专利权)人：北京长城华冠汽车科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11