[发明专利]金属树脂接合方法及金属树脂接合体

说明书

本发明提供以简便方法获得具有以现有公知的接合方法无法实现的高接合强度的金属树脂接合体的接合方法。本发明的金属树脂接合方法直接接合金属材料和树脂材料，特征在于具有：第一工序，通过使用具有还原性的羧酸的电解处理在金属材料上形成新生面，并通过羧酸包覆新生面，获得羧酸包覆金属材料；第二工序，将树脂材料和羧酸包覆金属材料重合，形成被接合界面；第三工序，用加热装置将被接合界面升温至树脂材料的玻璃转变温度以上，从而从被接合界面除去水，通过树脂材料的分解生成羧基，并通过羧酸的除去使羧酸包覆金属材料的表面露出新生面；第四工序，将被接合界面冷却至低于玻璃转变温度，通过羧基和新生面的结合形成接合部。

技术领域

本发明涉及将金属材料和树脂材料进行接合的方法及接合金属材料和树脂材料的金属树脂接合体，更具体而言，涉及不使用粘接剂或铆接等而牢固地直接接合金属材料和树脂材料的方法及具有牢固的接合部的金属树脂接合体。

背景技术

目前，在金属材料和树脂材料的接合中一般使用粘接剂或铆接。使用粘接剂的情况是通过物理的吸附力或化学的吸附力实现接合，使用铆接的情况是通过铆钉进行的物理的联接实现接合。

然而，在使用粘接剂的情况下，除了因粘接剂湿润扩展而不适于限定接合区域的精密的接合外，还具有接合强度受被接合面的状态(表面粗糙度等)很大影响等问题。另外，存在粘接剂的固化需要的时间制约束生产性，并且难以进行粘接剂的状态维持或管理等技术问题。

另外，在使用铆接的情况下，除了根据联接部的大小及重量，部件大型化、重量化外，设计自由度也降低，因此，会限定能够应用的部件。

与之相对，近年来，研究了使用激光将金属材料和树脂材料直接接合的技术。例如，在专利文献1(特开2008-213156号公报)中提出有一种金属树脂接合方法，其特征在于，通过使用激光源在合并金属材料和树脂材料的状态下加热至接合部的树脂材料中产生气泡的温度，从而将金属材料和树脂材料接合，其中，作为激光源，使用加热至使树脂材料熔融的温度的树脂熔融用激光源和加热至使树脂材料分解的温度的树脂分解用激光源。

在上述专利文献1记载的金属树脂接合方法中，由于是在通过加热至接合部的树脂材料中产生特定大小的气泡的温度来接合金属材料和树脂材料的方法中，并用树脂熔融用激光源和树脂分解用激光源作为加热源，因此树脂的加热部位及加热温度的控制极容易并且有效，作为结果很大程度上能够有助于均匀形成高强度的金属树脂接合部。

另外，在专利文献2(特开2016-016429号公报)中提案有使用激光的部件的接合方法，该接合方法接合金属部件和树脂部件，包括下述工序：准备具有凹凸部，具备导入了羟基或反应性官能基团的第一接合预定表面的金属部件；准备具备导入了对上述被导入的羟基或反应性官能基团具有反应性的官能基团的第二接合预定表面的树脂部件；使上述金属部件的第一接合预定表面和上述树脂部件的第二接合预定表面抵接；通过向上述金属部件的第一接合预定表面照射激光，从而加热上述第一接合预定表面，并利用该热使上述树脂部件的第二接合预定表面软化或熔融，使其与上述金属部件的上述凹凸部卡合，并且使上述羟基或反应性官能基团和上述官能基团反应，从而接合上述金属材料和上述树脂部件。

在上述专利文献2记载的接合方法中，除了利用金属材料的凹凸部的机械结合之外，还能够通过导入于各部件的官能基团产生的化学性结合直接且牢固地接合金属材料和树脂部件。

另外，在专利文献3(国际公开第2014/034340号)中提案有一种金属/树脂复合体制造用金属部件，其特征在于，该金属部件被使用以下的金属-树脂复合体制造时，即，在使金属部件的表面接触由激光透过性的热塑性树脂构成的树脂部件，在加压下从上述树脂部件侧照射激光，使该树脂部件的和金属部件的接触面侧熔融，将这些金属部件和树脂部件之间接合，从而制造金属-树脂复合体，上述金属部件其表面具有不平坦率5～40％的凹凸面，并且在该凹凸面上具有光吸收率(波长800nm)为60％以上的光吸收覆膜。