用于使树脂和金属接合的方法和装置制造方法及图纸

通过加热使树脂构件（４）和金属构件（３）接合的方法和装置，其中通过将树脂构件和金属构件的接合界面加热到在等于或高于所述树脂构件的分解温度并且低于在所述树脂构件中产生气泡的温度的范围内的温度，并且通过将所述树脂构件的在其与所述金属构件的接合表面的相反侧的表面冷却到低于所述树脂构件的熔点的温度，来执行所述树脂构件和所述金属构件的接合。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及通过加热使树脂和金属接合的接合方法和接合装置。
技术介绍
通常通过使用粘合剂来将树脂构件和金属构件接合在一起，但是为了简化接合过 程并且遵照挥发性有机化合物(VOC)规则，在金属构件和树脂构件的接合表面上形成物理 凹部和凸部，或者通过执行诸如酸处理或碱处理或者底漆处理的表面处理来修正化学官 能团，或者通过在金属构件和树脂构件的接合表面上实施热塑性树脂的夹物模压(insert molding)，来获得金属和树脂的接合体。在通过如上所述的、其中金属构件和树脂构件的接合表面经受了表面处理的工艺 来将金属构件和树脂构件接合在一起的情况下，尽管未使用粘合剂，但是使用了诸如酸、碱 或底漆处理剂的大量表面处理剂，因此，当用过的表面处理剂被丢弃时，产生了环境负荷。 另外，表面处理后的金属构件必须被清洗和干燥，并且对于清洗和干燥操作需要较长时间。 结果，前述工艺不适用于需要高生产率的部件，诸如汽车用部件等。与通过在金属构件上夹 物模压热塑性树脂来接合金属构件和树脂构件的工艺相关的问题是对接合体的形状产生 限制。因此，例如，公开号为5-185521的日本专利申请(JP-A-5-185521)描述了一种在 短期内通过简单工艺来使树脂构件和金属构件接合的方法，所述方法未使用粘合剂或者表 面处理剂，并且未产生环境负荷，其中通过加热和熔化将树脂构件接合到金属构件上。如上所述，在将树脂构件加热到熔化温度或者软化温度的情况下，软化后的树脂 构件根据金属构件表面的凹部和凸部变形，并且通过由于这种变形展现的固着效应使两个 构件接合，但是仅仅通过固着效应不能在接合中获得足够的接合强度。此外，通过炉内的热 氛围或者利用加热器加热树脂构件，但是如果加热温度太高，则会在树脂内产生气泡，并且 这些气泡使得在接合之后在树脂构件中产生裂纹。另外，在整个树脂构件被加热的情况下， 树脂构件完全熔化，并且树脂构件的外表面的设计特性也损失了。由此产生的问题是限制 了树脂构件和金属构件接合的应用范围。
技术实现思路
本专利技术提供了用于树脂和金属的接合方法和接合装置，通过所述接合方法和所述 接合装置，利用简单工艺在短期内将树脂构件和金属构件接合，不会产生环境负荷，能够获 得足够的接合强度，并且不降低树脂构件的外表面的设计特性。本专利技术的第一方面涉及通过加热使树脂和金属接合的接合方法。通过这种接合方 法，通过将所述树脂和所述金属的接合界面加热到在等于或高于所述树脂的分解温度并且 低于在所述树脂中产生气泡的温度的范围内的温度，来执行所述树脂和所述金属的接合。 利用这种接合方法，未使用表面处理剂，在短时间内可获得必要且足够的接合强度，并且可 减小在使树脂和金属接合的过程中的环境负荷。进一步，在树脂和金属接合之后，能够防止由在树脂和金属的接合界面处的气泡引起的裂纹的产生，并且能够确保树脂和金属的接合 强度。在根据前述方面的接合方法中，从所述金属的在其与所述树脂的接合表面的相反 侧的表面加热所述树脂和金属的接合界面，并且将所述树脂的在其与所述金属的接合表面 的相反侧的表面冷却到低于所述树脂的熔点的温度。利用这种接合方法，未使用表面处理 剂，在短时间内可获得必要且足够的接合强度，并且可减小在使树脂和金属接合的过程中 的环境负荷。进一步，由于执行了所述树脂和金属的接合，在所述树脂和金属的接合期间防 止所述树脂热变形的同时，不会降低所述树脂和金属的接合体在所述树脂侧的外表面的设 计特性，并且可增大接合体的产品价值。在根据前述方面的接合方法中，通过将薄膜插入所述树脂和金属的所述界面中并 且从所述树脂的在其与所述金属的接合表面的相反侧的表面高频加热所述薄膜，执行所述 树脂和金属的所述接合，所述薄膜具有比所述金属的电阻高的电阻。结果，即使在所述金属 由具有高导热系数和低电阻的材料构成时，也可增大输入到所述金属和树脂的接合区的热 量的效率，可以通过简单工艺且在短时间内充分加热所述金属和树脂的接合界面以用于接 合，并且可获得足够的接合强度。进一步，在根据前述方面的接合方法中，将具有比金属的激光反射率低的激光反 射率的薄膜插入所述树脂和金属的界面中，所述树脂由能够传递激光辐射的材料构成，并 且通过从所述树脂的在其与所述金属的接合表面的相反侧的表面朝向所述薄膜发射激光 辐射并且加热所述薄膜，执行所述树脂和金属的接合。结果，即使在所述金属具有激光辐射 的高反射率时，也可增大输入到所述金属和树脂的接合区的热量的效率，通过简单工艺且 在短时间内可充分加热所述金属和树脂的接合界面以用于接合，并且可获得足够的接合强 度。进一步，在根据前述方面的接合方法中，加热后的树脂可以渗入的凹部形成在所 述金属的在所述树脂和所述金属的接合区周围的区域内。结果，软化后的树脂渗入到所述 凹部内，并且在使所述金属和树脂接合时产生固着效应，从而使得能够增大接合后所述金 属和树脂的接合强度。本专利技术的第二方面涉及通过加热使树脂和金属接合时使用的接合装置。所述接 合装置包括加热工具和冷却工具，所述加热工具从所述金属的在其与所述树脂的接合表面 的相反侧的表面加热所述树脂和所述金属的接合界面，并且所述冷却工具将所述树脂的在 其与所述金属的接合表面的相反侧的表面冷却到低于所述树脂的熔点的温度。利用这种构 造，在短时间内可获得必要且足够的接合强度，并且无需使用表面处理剂可减小在使所述 树脂和金属接合的过程中的环境负荷。进一步，由于执行了所述树脂和金属的接合，因此在 所述树脂和金属的接合期间，防止所述树脂热变形的同时，可增大接合体的产品价值，无需 降低所述树脂和金属的接合体在所述树脂侧的外表面的设计特性。进一步，在根据前述方面的接合装置中，加热工具将所述树脂和金属的接合界面 加热到在等于或高于所述树脂的分解温度并且低于在所述树脂中产生气泡的温度的范围 内的温度。利用所述构造，未使用表面处理剂，在短时间内可获得必要且足够的接合强度， 并且可减小在接合所述树脂和金属的过程中的环境负荷。进一步，能够防止由在所述树脂 和金属的接合界面处的气泡引起的裂纹的产生，并且能够确保所述树脂和金属的接合强度。根据本专利技术，未使用表面处理剂，在短时间内可获得必要且足够的接合强度，并且 可减小在接合所述树脂和金属的过程中的环境负荷。附图说明从下面参照附图对示例实施例的描述中，本专利技术的前述的和进一步的特征和优点 将变得显而易见，其中相同的数字用于表示相同的零件，并且其中图1为示出如何通过使用包括加热体和冷却体的接合装置将金属构件和树脂构 件接合在一起的侧视图；图2示出了树脂构件和金属构件的接合表面的温度和加热时间之间的关系；图3为将加热体和冷却体形成为与点焊机的焊枪的形状相似的形状的接合装置 的侧视图；图4为将加热体和冷却体构造为辊子构件的接合装置的侧视图；图5为示出狭缝形成在金属构件和树脂构件的接合区的周边上的金属构件的立 体图；图6为示出将狭缝形成在金属构件和树脂构件的接合区的周边上的金属构件中 的热传递状态的侧剖视图；图7为将狭缝形成在金属构件和树脂构件的接合区的周边上的金属构件的平面 图；图8为示出软化后的树脂构件渗入到形成在金属构件中的狭缝中的状态的侧剖 视图；图9为显示开设在与树脂构件的接合表面的相反侧的表面处的凹槽形成在金属 构件和本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种通过加热使树脂和金属接合的接合方法，其包括：通过将所述树脂和所述金属的接合界面加热到在等于或高于所述树脂的分解温度并且低于在所述树脂中产生气泡的温度的范围内的温度，使所述树脂和所述金属接合。

【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：杉山徹，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：JP