[发明专利]纤维强化树脂与金属的接合构造及接合方法

说明书

技术领域

本发明涉及纤维强化树脂与金属的接合。

背景技术

当前，纤维强化树脂复合材料（FRP：Fiber Reinforced Plastics）作为飞机、汽车、船舶或一般工业机器的构造用部件而广泛使用。例如，已知一种纤维强化树脂复合材料，其在将碳纤维或玻璃纤维等无机物类强化纤维纵横配置而织入的织物中，浸渍硬化环氧树脂等树脂而形成。

但是，不利用纤维强化树脂复合材料构成整个部件，而必须在一部分中使用金属材料的情况也很多。

因此，将纤维强化树脂复合材料与金属材料高强度地接合成为课题。当前，如专利文献1～3所述，提出下述技术，其通过将纤维强化树脂复合材料与金属材料直接粘合，去除连结件而实现轻量化等。

在通过粘合将两个部件接合时，将两个部件的端面之间对接，在仅将该对接面作为粘合面的情况下，粘合面较小，不能期待高强度的接合构造。

在专利文献1记载的接合构造中采用阶梯状接合面，即，分别在两个部件要接合的端部形成互补的阶梯状构造，在与对接面垂直的阶梯面上确保大面积的接合面。

在专利文献2记载的接合构造中，在管材中采用多段阶梯状接合面。另外，在专利文献2中记载阶梯状接合面重叠为两层的构造（参照该文献第3图）。这是在开口于纤维强化树脂复合材料的端面上且内侧较窄的阶梯状槽中，插入前端较细的阶梯状的金属材料的端部的构造。

在专利文献3记载的接合构造中，在轴材料中，通过使轴端倾斜，将纤维强化树脂复合材料与金属材料部分重叠地配置并卷绕，在通过该轴的剖面上使两种材料交替重叠而形成多层。

但是，根据专利文献3记载的技术，即使可以将两种材料交替重叠地形成多层，也仅能构成轴状的管材，无法构成具有平面或任意曲面的构造。另外，无法形成阶梯状、特别是多段的阶梯状接合面。并且，伴随着卷绕，两种材料重叠的区域逐渐偏离轴向，该区域变长。在用于接合的构造部上很难同时形成其他构造。如果用于接合的构造变大，则相应地设计自由度受到较大限制，或者使用部位受限，因此不优选。

在专利文献1记载的技术中，是由一层纤维强化树脂复合材料和一层金属材料重叠而形成的接合构造。在专利文献2记载的技术中，金属材料并不是大于或等于两层。

因此，在上述的现有技术中，很难利用将纤维强化树脂复合材料及金属材料分别交替地重叠两层或多于两层的构造，构成具有平面或任意曲面的形状，对于在所要求的总厚度内使各层的层厚更薄、更多层化自然产生局限。

由此，本发明人开发了纤维强化树脂与金属的接合构造100，该构造例如如图8所示，将由金属材料101和纤维强化树脂复合材料102构成的要素103作为一片，将该要素103层叠而成，该金属材料101形成使构成阶梯状接合面的端部随着朝向该端部的端面方向而阶段地变薄的阶梯状构造，该纤维强化树脂复合材料102进行层叠，以利用端部将阶梯状构造平坦地填充。由于成为这种接合构造，因此当然会使阶梯状接合面多段化，即使在很薄的总厚度内，也可以容易地使经由阶梯状接合面交替地重叠的纤维强化树脂层及金属层多层化。

并且，本发明人为了提高接合强度，还研究了下述技术，即，在使各要素103热硬化而将金属材料101和维强化树脂复合材料102粘合后，对相邻的金属材料101之间进行焊接，在每个接合面上形成焊接部104。

专利文献1：日本实开昭63－178126号公报

专利文献2：日本特公昭61－009135号公报

专利文献3：日本特开2001－032819号公报

但是，如果成为图8所示的接合构造100，则在使多片层叠的要素103热硬化时，从纤维强化树脂复合材料102中流出的树脂会进入整个层间，担心在将金属材料101之间进行焊接时产生气孔等缺陷。

发明内容

因此，本发明的课题是：防止热硬化时流出的树脂进入金属材料的整个层间，可以实现高品质化。

用于解决上述课题的技术方案1所述的发明，是一种纤维强化树脂与金属的接合构造，其将纤维强化树脂复合材料与金属材料的端部之间经由阶梯状接合面接合，

其特征在于，

将由形成为阶梯状构造的金属材料和纤维强化树脂复合材料构成的要素作为一片，以前述阶梯状构造在厚度方向重叠的方式层叠多片，其中，上述金属材料的阶梯状构造是使构成前述阶梯状接合面的端部随着朝向该端部的端面方向而阶段性地变薄的构造，上述纤维强化树脂复合材料进行层叠，以利用端部将前述阶梯状构造平坦地填充，

将前述金属材料和纤维强化树脂复合材料粘合，并且相邻的前述要素之间在重叠面处接合，