金属与树脂的复合体及其制造方法技术

本发明专利技术提供将铜或铜合金与ＰＢＴ或ＰＰＳ牢固地一体化而接合的复合体。可以很好地使用利用化学蚀刻形成恰当的粗糙面并对其进一步进行黑化处理而得的铜制构件。向注塑成型模具（１０）的由可动侧模板（２）和固定侧模板（３）形成的空腔内，插入表面处理完毕的铜片（１），注塑特定的树脂，由此得到一体化产品。作为所用的树脂组合物（４）的树脂成分可以使用ＰＢＴ或ＰＰＳ。在ＰＢＴ的情况下树脂组合物是含有ＰＥＴ和／或聚烯烃系树脂作为副成分的组合物时，在ＰＰＳ的情况下树脂组合物是含有聚烯烃系树脂作为副成分的组合物时，则可以产生高的注塑接合力。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于电子机器的框体、家电机器的框体、机械构件等中的，尤其是以铜为中心的金属构件或其合金构件与树脂组合物的复合体及其制造方法。更具体来说，涉及将利用各种机械加工制成的铜或铜合金制构件与热塑性树脂组合物一体化而成的复合体及其制造方法，涉及适用于移动用的各种电子机器、家电产品、医疗机器、车辆用构造构件、车辆搭载用品、以及其他的电气构件或散热用构件等中的。
技术介绍
在汽车、家庭电气化产品、工业机器等的构件制造业等宽广的工业领域中，对于将金属与合成树脂一体化的技术有需求，为此开发出很多的粘接剂。其中提出过非常优异的粘接剂。例如，在常温下或利用加热发挥功能的粘接剂被用于将金属与合成树脂一体化的接合中，该方法在现在是普通的接合技术。但是， 一直以来也在研究不使用粘接剂的更为合理的接合方法。不借助粘接剂地将高强度的工程树脂与镁、铝或作为其合金的轻金属类或不锈钢等铁合金类一体化的方法为其一例。例如，本专利技术人等提出过如下的方法，即，向预先插入注塑成型模具内的金属构件注塑熔融树脂而将树脂部分成型，同时将该成型品与金属构件粘着(接合)(以下简称为"注塑接合")。该专利技术提出了如下的制造技术，即，向铝合金注塑接合聚对苯二曱酸丁二醇酯(以下称作"PBT")或聚苯硫醚树脂(以下称作"PPS")(例如参照专利文献l)。另夕卜，除此以外还公开了如下的接合技术即，在铝材料的阳极氧化覆盖竣上设置25nm以上的大的孔，使合成树'脂体侵入该孔中而粘接(例如参照专利文献2)。专利文献l的提案中的该注塑接合的原理如下所示。将铝合金浸渍6在水溶性胺系化合物的稀水溶液中，利用水溶性的弱碱性微细地蚀刻铝 合金。另外发现，在该浸渍中，同时还引起胺系化合物分子向铝合金表 面的吸附。将完成了该处理的铝合金插入注塑成型模具，在高压下将熔 融的热塑性树脂注塑。此时，因热塑性树脂与吸附在铝合金表面的胺系化合物分子遭遇而 放热。几乎与该放热同时，该热塑性树脂接触到保持为低温的模具温度 的铝合金而被骤冷，由此一边结晶化一边将要固化的树脂的固化迟緩， 从而进入超微细的铝合金面上的凹部中。这样，铝合金与热塑性树脂就 会牢固地接合(粘着)，而不会有树脂从铝合金表面剥离的情况。即， 如果发生放热反应，就可以进行牢固的注塑接合。实际上确认，能够与胺系化合物发生放热反应的PBT或PPS可以与该铝合金注塑接合。另 外，如下的技术也广为人知，即，预先进行化学蚀刻，然后将金属构件 插入注塑成型机的模具中，使用热塑性树脂材料向其注塑成型(例如参 照专利文献3)。专利文献1:日本特开2004-216425号专利文献2: WO2004-055248 Al专利文献3:日本特开2001-225352号
技术实现思路
但是，利用了上述原理的接合对于铝合金等显示出非常大的效果， 然而对于向铝合金以外的金属的注塑接合来说则不一定有相同的效果。 为此，希望开发出新的接合技术。本专利技术人等在针对硬质树脂向铝合金 的注塑接合进行开发改良过程中，发现了新的技术。即发现了不用将胺 系化合物向金属构件表面化学吸附，简而言之，不用获得特别的放热反 应或任何特异的化学反应的助力，就可以实现注塑接合的条件。其中至少两个条件是必需的。第一条件是，首先要使用硬的高结晶 性树脂，也'就是使用PPS、 PBT或芳香族聚酰胺，妹而只是这样是完全 不够的，通过将它们制成与注塑接合匹配地进一步改良了的组合物，可 以获得更有实用性的接合。其他的条件是，插入模具的金属构件的表层 结实且坚硬。例如，在将镁合金作为坯料而使用其形状物的情况下，如果是被自 然氧化层覆盖的镁合金，则耐腐蚀性低，因此对其进行化学法表面处理 或电解氧化处理，将表层变为金属氧化物、金属碳酸化物或金属磷酸化 物，就可以形成以硬度高的陶瓷质覆盖了的表面。只要是具有这些表层 的镁合金构件，就可以符合上述条件。在理论上，如果设定为将进行了这些表面处理的镁合金形状物插入 注塑成型模具的情况来考虑，则如下所示。由于模具及所插入的镁合金形状物保持为比所要注塑的树脂的熔点低ioon以上的温度，因此所注塑的树脂在刚进入模具内的流路之时即被骤冷，在接近镁金属构件的时 刻点很有可能达到熔点以下。无论是何种结晶性树脂，在从熔融状态被急速冷却而达到熔点以下 的情况下，不会立即结晶化而固化，而存在少量的时间，即存在熔点以 下的熔融状态也就是过冷却状态的时间。在镁合金形状物上的凹部直径比较大，达到100nm左右的情况下，树脂能够在从过冷却到产生微晶 的有限时间内进入。另外，在所产生的高分子微晶群的数密度仍然很小 的情况下，如果是大的凹部，则树脂也能够进入。这是因为，对于微晶， 也就是对于具有从不规则地运动着的分子链到在分子链中产生某种排 列状态时的形状的微晶的大小，如果根据分子模型来推定，则可以看作 数nm 10nm的大小。由此，虽然很难说微晶可以轻易地侵入20~30nm直径的超微细凹 部，然而可以判断，如果是直径100nm左右的凹部，则可以侵入。但 是，由于是同时产生地出现无数个微晶，因此在注塑树脂的前端或与模 具金属面接触的部位，树脂流的粘度急剧上升。所以，对于直径100nm 左右的凹部的情况，也会有无法侵入到凹部深处的情形，然而由于在侵 入很深的内部后结晶化进行而固化，因此就会产生相当大的接合力。此 时，如果镁合金形状物的表面成为金属氧化物等的陶瓷质的微晶群或无 定形层而变为坚硬、结实的表层，则镁合金形状物与树脂间的钩挂就会 变得很牢靠，即，接合力得到提高'。本专利技术除了以上所说明的有关形状物侧的表面处理的两个条件以 外，还加上了所要注塑的树脂组合物的改良。下面，对其关系进行说明。 树脂组合物只要是在被注塑成型时，从熔融状态骤冷为熔点以下的温度，可以延緩结晶化速度的树脂组合物，则会产生更强的接合力。这一 点成为适于注塑接合的树脂组合物的条件。本专利技术人等基于该点，发现并提出如下的方案，即，通过如前所述 地对镁合金形状物进行化学蚀刻，继而利用化学法表面处理等表面处理 将表层陶瓷化而使之硬化，就可以向其注塑接合硬质的结晶性树脂而获得高的接合力(日本专利申请2006-272832号)。即，至少对于所有的 金属、金属合金，只要存在适当的凹凸情况，就有可能可以使用为注塑 接合用途而改良了的PBT或PPS来进行注塑接合。这里对作为以往技术而公开的技术进行说明。专利文献3中，记载 有如下的方法，即，将经化学蚀刻的铜线插入注塑成型模具中而注塑 PPS等，制作数条铜线穿透了 PPS制圆盘状物中心部的形状的带有引线 的电池盖。作为特征记载有，利用由化学蚀刻造成的铜线的表面凹凸(粗 糙度)，即使电池的内压上升，气体也不会从引线部泄漏。该专利文献3中记载的技术并非注塑接合技术，而是利用了注塑成 型的技术中金属的线膨胀率与树脂的成型收缩率之间的关系的技术。在 将树脂向穿透有金属制棒状物质的形状的周围部注塑成型的情况下，如 果将成型品从模具中脱模并放冷，则金属制棒部就会成为被树脂成型品 部紧固的形状。这是因为，金属的线膨胀率再大也不过是铝合金或镁合 金、铜、铜合金的1.7 2.5xl(T51^1，即使从模具中弄下而冷却到室温， 以线膨胀率x 100r左右计算其收缩情况也只不过是0.2 0.3%。但是，对本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种金属与树脂的复合体，其特征在于，　由铜或铜合金的基材与第一树脂组合物或第二树脂组合物形成，　所述铜或铜合金的基材通过如下方式形成，即，在利用机械加工而加工成规定形状后，为了将表面溶解而进行化学蚀刻，并且所述表面被在强碱性下通 过氧化剂形成的铜氧化物的薄层覆盖；　所述第一树脂组合物或所述第二树脂组合物利用注塑成型而与所述表面直接地接合，所述第一树脂组合物以聚苯硫醚树脂作为主成分，所述第二树脂组合物以聚对苯二甲酸丁二醇酯作为主成分。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：成富正德，安藤直树，
申请(专利权)人：大成普拉斯株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]