激光焊接体及其制造方法技术

本发明专利技术提供一种激光焊接体，其能够在不经过复杂步骤的情况下被制造、且保持树脂构件中所含树脂的特性，即使在用激光束以高速扫描时也呈现出高焊接强度，并且能够以高生产效率制造。激光焊接体(10)包括第一树脂构件(1)和第二树脂构件(2)，上述第一树脂构件(1)是激光照射的对象，包含热塑性树脂和苯胺黑硫酸盐、并且具有0.09～0.9的吸光度a

Laser welded body and its manufacturing method

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】激光焊接体及其制造方法
本专利技术涉及一种具有特定吸光度的树脂构件彼此通过激光焊接而形成为一体的激光焊接体。
技术介绍
轻质热塑性树脂产品可代替金属用作交通工具领域中的汽车和铁路等车辆的部件，以及用作电子和电气设备领域的结构部件。作为热塑性树脂构件之间的接合方法，已知有激光焊接法。以往的激光焊接法如图7所示地实施。将具有激光束透射性的激光透射性树脂构件11用于一个构件。将具有激光束吸收性的激光吸收性树脂构件12用于另一个构件。通过将这两个树脂构件叠合并接触，形成触接部位N。从激光透射性树脂构件11的一侧朝着激光吸收性树脂构件12向上述触接部位N照射激光束L。透过上述激光透射性树脂构件11的激光束L被上述激光吸收性树脂构件12吸收，然后在此引起放热。放热集中在其激光吸收部位处而使激光吸收性树脂构件12熔化，然后使激光透射性树脂构件11熔化，从而将两个树脂构件熔合。冷却后，上述激光透射性树脂构件11和上述激光吸收性树脂构件12在触接部位N处焊合。制成了以往的激光焊接体13。激光焊接法具有以下优点：只要用激光束局部地照射待接合区域，就能进行树脂构件的焊接；由于放热局部地产生，所以对除焊接部位以外的周边的热影响很小；无机械振动产生；可以进行精细部件或具有三维复杂结构的树脂构件的焊接；再现性优良；可保持高气密性；接合强度高；焊接部位的边界线不明显；无灰尘生成。根据上述焊接法，可以通过将树脂构件牢固地焊合来将它们严密地焊接在一起。还可实现与用于接合树脂构件的现有方法相当或更高的接合强度。用于接合树脂构件的现有方法的实例是使用夹具(螺栓、螺钉、夹子等)的夹持、使用粘合剂材料的粘接、振动焊接、超声波焊接等。根据激光焊接法，该法几乎没有振动且将热影响抑制到最小，所以还能实现劳力节省、生产性提高、生产成本降低等。因此，在例如汽车工业、电气工业或电子工业中，激光焊接法适于接合应当避免其振动或热影响的功能部件或电子部件。激光焊接法还能适用于接合具有复杂形状的树脂构件。作为与激光焊接法相关的技术，专利文献1中公开了一种激光焊接方法。在该方法中，为了焊接两个树脂构件，将添加有吸收激光束的炭黑的激光吸收性树脂构件与激光透射性树脂构件叠合，然后从上述激光透射性树脂构件一侧向其照射激光束。在该情况下。上述激光透射性树脂构件是必需的。上述激光透射性树脂构件和上述激光吸收性树脂构件的焊接仅取决于激光吸收性树脂构件的产热并熔化，因为激光透射性树脂构件并不通过激光束照射而放热熔化。因此，由于以下原因树脂构件无法焊接到优异的焊接强度(拉伸强度)：放热量相对于照射的激光束的能量很小；热效率低；并且激光透射性树脂构件中的熔化区域窄。而且，为了达到优异的焊接强度，使用具有高输出功率的激光束照射树脂构件时，由于激光吸收性树脂构件过度放热而会在焊接部位处产生焦痕和孔洞。因此，焊接强度反而更低。专利文献2公开了另一种激光焊接方法。在该方法中：将接合凸缘部对接，该接合凸缘部预先形成为分别用于焊接激光透射性树脂构件和激光吸收性树脂构件的接合翼；从激光透射性树脂构件的接合凸缘部的一侧照射激光束，以将两个树脂构件暂时焊接；然后，用激光束照射上述接合凸缘部来进行正式焊接，以将两个树脂构件形成一体。在该方法中，与专利文献1中公开的激光焊接方法相同，激光透射性树脂构件也是必需的。专利文献3公开了另一种激光焊接方法。在该方法中，使热塑性树脂构件A和B与具有红外线透射部的散热材料C以C/A/B的顺序接触，然后用红外线从散热材料C的一侧照射这些树脂构件。根据该方法，热塑性构件A和B可由同一种热塑性树脂制成。但是，在该方法中，放热必须使用特定的散热材料C来调整激光焊接时的放热。该散热材料C并不是用来制造激光焊接部位的构件，仅仅为了激光焊接还要制成散热材料C，因此该激光焊接方法中的工艺复杂。现有技术文献专利文献[专利文献1]日本专利特公昭62-049850A号公报。[专利文献2]日本专利特开2004-351730A号公报。[专利文献3]国际公开第WO03/039843A1号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的技术问题在日本专利特开2007-112127A中，本专利技术的专利技术人提出了通过将激光弱吸收性树脂构件和激光吸收性树脂构件激光焊接而实现具有优异强度的激光焊接体，上述激光弱吸收性树脂构件通过包含苯胺黑作为激光束吸收剂而将吸光度调至特定范围，上述激光吸收性树脂构件包含例如苯胺黑或者苯胺黑和炭黑作为激光束吸收剂。根据上述专利技术，与以往的激光焊接法相比，能够扩大熔融范围(熔池)，从而能够获得具有更优拉伸强度的激光焊接体。此外，上述专利技术还具有以下特征：在低能量和低速激光束扫描速度的激光束照射条件下，熔池的成长扩张，并且激光焊接体的焊接强度增加。然而，以高能量和高扫描速度进行激光束照射，难以生产每单位时间更多数量的树脂构件被高强度焊接的激光焊接体。例如，在汽车和家电工厂的生产线中，以高制造速度提高生产效率已成为重要课题之一。因此，工业上需要由如下激光焊接方法制得的激光焊接体：即使以高扫描速度进行激光束照射也能制造具有优异焊接强度的激光焊接体的激光焊接法；此外，具有可以以低成本引入生产线的高实用性的激光焊接法。本专利技术是鉴于解决上述课题而完成的，其目的在于提供一种激光焊接体，其能在不经过复杂步骤的情况下被制造、且能够维持树脂构件中所含树脂的特性。本专利技术的目的还在于提供一种激光焊接体及其制造方法，其即使在用激光束以高速扫描时也能呈现出高焊接强度，并且能够以高生产效率制造。解决技术问题的技术方案本专利技术的专利技术人发现如下内容：通过采用单个树脂构件或多个树脂构件，赋予该树脂构件的高导热性、且吸光度调节到特定值以透射激光束的一部分而同时吸收其另一部分，藉此变大加深了用激光束照射树脂构件所引起的树脂构件中的熔融现象。而且，熔化部位迅速大范围扩张。结果，与以往的激光焊接法相比可以很快制得树脂构件进一步牢固接合的激光焊接体。为实现上述目的而开发的本专利技术的激光焊接体包括第一树脂构件和第二树脂构件，上述第一树脂构件是激光照射的对象，包含热塑性树脂和苯胺黑硫酸盐、并且具有0.09～0.9的吸光度a1，上述第二树脂构件包含与上述热塑性树脂相同或不同种类的热塑性树脂和激光束吸收剂、并具有3.0～15的吸光度a2，其中上述第一树脂构件和上述第二树脂构件在两个树脂构件叠合和/或对接的焊接部位处被激光焊接。在上述激光焊接体中，吸光度a2与吸光度的a1的吸光度比a2/a1可为5～70。在上述激光焊接体中，上述激光束吸收剂优选为苯胺黑硫酸盐和/或炭黑。在上述激光焊接体中，上述苯胺黑硫酸盐的硫酸根离子浓度优选为0.3～5.0质量％。在上述激光焊接体中，上述炭黑优选具有12～40nm的一次粒径和150～380m2/g的氮吸附比表面积。在上述激光焊接体中，上述热塑性树脂可以是选自聚酰胺树脂、聚碳酸酯树脂、聚苯硫醚树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂、聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂和聚丙烯树脂中的至本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种激光焊接体，包括：/n第一树脂构件，其为被激光照射的对象，包含热塑性树脂和苯胺黑硫酸盐，且具有0.09～0.9的吸光度a

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170629 JP 2017-127750;20171016 JP 2017-2003251.一种激光焊接体，包括：
第一树脂构件，其为被激光照射的对象，包含热塑性树脂和苯胺黑硫酸盐，且具有0.09～0.9的吸光度a1，以及
第二树脂构件，其包含与所述热塑性树脂相同或不同种类的热塑性树脂和激光束吸收剂，且具有3.0～15的吸光度a2，
其中，所述第一树脂构件和所述第二树脂构件在两个树脂构件叠合和/或对接的部位处被激光焊接。


2.如权利要求1所述的激光焊接体，其特征在于，所述吸光度a2与所述吸光度a1的吸光度比a2/a1是5～70。


3.如权利要求1或2所述的激光焊接体，其特征在于，所述激光束吸收剂是苯胺黑硫酸盐和/或炭黑。


4.如权利要求1～3中任一项所述的激光焊接体，其特征在于，所述苯胺黑硫酸盐的硫酸根离子浓度为0.3～5.0质量％。


5.如权利要求3所述的激光焊接体，其特征在于，所述炭黑具有12～40nm的一次粒径和150～380m2/g的氮吸附比表面积。


6.如权利要求1～5中任一项所述的激光焊接体，其特征在于，所述热塑性树脂是选自聚酰胺树脂、聚碳酸酯树...

【专利技术属性】
技术研发人员：木原哲二，山本聪，
申请(专利权)人：东方化学工业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP