CN105073376B - 复合成型体的制造方法 - Google Patents

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Daicel Corp
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Daisan Plastics Corp
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Abstract

本发明提供可以提高加工速度且可提高不同方向的接合强度的复合成型体的制造方法。所述复合成型体的制造方法为金属成型体和树脂成型体接合而成的复合成型体的制造方法，该方法包括：使用连续波激光以2000mm/sec以上的照射速度对所述金属成型体的接合面连续照射激光的工序；将含有在前面工序中激光照射后的金属成型体接合面的部分配置在模具内、并将待形成所述树脂体的树脂注射成型的工序；或者以待形成所述树脂成型体的树脂与含有在前面工序中激光照射后的金属成型体接合面的部分接触的状态挤压成型的工序。

Description

复合成型体的制造方法
技术领域
本发明涉及包括金属成型体和树脂成型体的复合成型体的制造方法。
背景技术
虽然从轻质化各种部件的观点考虑，已使用了树脂成型体作为金属代替品，但很多情况下难以用树脂代替所有的金属部件。在这样的情况下，考虑通过将金属成型体和树脂成型体接合一体化来制造新的复合部件。
但是，能够用工业上有利的方法、并且以高接合强度将金属成型体和树脂成型体接合一体化这样的技术尚未变为实用。
日本专利第4020957号公报中，记载了以下的发明：用于与不同种材料(树脂)接合的金属表面的激光加工方法，该方法包括沿一个扫描方向对金属表面进行激光扫描的工序，和沿与其交叉的扫描方向进行激光扫描的工序。
日本特开2010-167475号公报中，公开了以下的发明：在日本专利第4020957号公报的发明中，进一步多次重叠地进行激光扫描的激光加工方法。
但是，由于日本专利第4020957号公报、日本特开2010-167475号公报的发明必须需要对交叉的2个方向进行激光扫描，在加工时间花费过长的方面存在改善的余地。
虽然认为通过进一步沿交叉方向的激光扫描可以进行更充分的表面粗糙处理，所以可以提高接合强度，但是存在以下问题：存在表面粗度状态变得不均匀、金属和树脂的接合部分的强度的方向性不稳定的隐患。
例如产生以下问题的隐患：一个接合体沿X轴方向的剪切力或拉伸强度最高，但其它接合体沿和X轴方向不同的Y轴方向的剪切力或拉伸强度最高，另外其它的接合体沿和X轴及Y轴方向都不同的Z轴方向的剪切力或拉伸强度最高。
根据制造品的不同(例如，向一个方向的旋转体部件或沿一个方向往返运动的部件)存在谋求金属和树脂的复合体具有沿特定方向的高接合强度的情况，但日本专利第4020957号公报、日本特开2010-167475号公报的发明无法充分满足所述的期望。
另外认为在接合面为复杂形状或为含有宽度较细的部分的形状时(例如星形、三角形、哑铃型)，沿交叉方向激光扫描的方法中，部分的表面粗糙处理不均匀，其结果无法得到充分的接合强度。
日本特开平10-294024号公报中记载了电气电子部件的制造方法：激光照射金属表面而形成凹凸，并在凹凸形成部位进行树脂、橡胶等注射成型。
在实施方式1～3中记载了，在金属长条线圈表面进行激光照射形成凹凸。而且，段号10中记载了，在金属长条线圈表面进行条纹状或梨皮状的破坏，段号19中记载了在金属长条线圈表面进行条纹状、虚线状、波浪线状、滚花状、梨皮状的破坏。
但是，如段号21、22的发明的效果中所述，进行激光照射的目的是为了在金属表面微细地形成不规则的凹凸，由此提高锚定效果。特别是因为处理对象是金属长条线圈，可以认为不管形成了怎样的凹凸，也必然造成微细地不规则的凹凸。
因而，日本特开平10-294024号公报的发明公开了与日本专利第4020957号公报、日本特开2010-167475号公报的发明所述的沿交叉方向进行激光照射在表面形成微细的凹凸的发明相同的技术思想。
国际公开2012/090671号为由金属成型体和树脂成型体形成的复合成型体的制造方法的发明，其包括在金属成型体的接合面上以形成沿一个方向或不同方向由直线和/或曲线形成的标记的方式进行激光扫描的工序，其中，使由各直线和/或各曲线形成的标记互相不交叉的方式进行激光扫描。图6到图9中，示出了四边形、圆形、椭圆形、三角形的标记图案。
发明内容
因为以往的技术方法都是以脉冲波(不连续波)照射激光的方法，所以存在加工速度慢的课题。
本发明的课题是提供可以提高加工速度、且可提高不同方向的接合强度的复合成型体的制造方法。
作为解决课题的办法，本发明提供复合成型体的制造方法，其是金属成型体和树脂成型体接合而成的复合成型体的制造方法，该方法包括：
使用连续波激光以2000mm/sec以上的照射速度对所述金属成型体的接合面连续照射激光的工序，
将含有在前面工序中激光照射后的金属成型体的接合面的部分配置在模具内，并将待形成所述树脂成型体的树脂进行注射成型的工序。
另外本发明，作为其它解决课题的办法，提供复合成型体的制造方法，其是金属成型体和树脂成型体接合而成的复合成型体的制造方法，该方法包括：
使用连续波激光以2000mm/sec以上的照射速度对所述金属成型体的接合面连续照射激光的工序，
将含有在前面工序中激光照射后的金属成型体的接合面的部分配置在模具内，并以使得至少所述接合面与待形成所述树脂成型体的树脂接触的状态挤压成型的工序。
根据本发明的复合成型体的制造方法，可以提高加工速度，其结果可以缩短加工时间，并且可提高金属成型体和树脂成型体的接合强度。
附图说明
[图1]图1，为本发明的复合成型体的厚度方向的截面图(包括部分放大图)。
[图2]图2，为本发明的其它实施方式的复合成型体的厚度方向的截面图。
[图3]图3，为说明激光的连续照射模式的图。
[图4]图4，为说明其它实施方式的激光的连续照射模式的图。
[图5]图5，为说明进一步其它实施方式的激光的连续照射模式的图。
[图6]图6，为说明一个实施方式的激光的连续照射模式的图。
[图7]图7，(a)为从图6所示D-D间的箭头方向观察时的截面图，(b)为从图6所示D-D间的箭头方向观察时的其它实施方式的截面图。
[图8]图8，(a)为从图6所示的A-A间的箭头方向观察时的截面图，(b)为从图6所示的B-B间的箭头方向观察时的截面图，(c)为从图6所示C-C间的箭头方向观察时的截面图。
[图9]图9，为说明实施注射成型时的复合成型体的制造方法的图。
[图10]图10，为实施例1中连续照射激光后的金属成型体表面的SEM照片。
[图11]图11，为实施例2中连续照射激光后的金属成型体的接合面的SEM照片。
[图12]图12，为实施例3中连续照射激光后的金属成型体的接合面的SEM照片。
[图13]图13，为实施例4中连续照射激光后的金属成型体的接合面的SEM照片。
[图14]图14，为实施例5中连续照射激光后的金属成型体的接合面的SEM照片。
[图15]图15，为实施例6中连续照射激光后的金属成型体的接合面的SEM照片。
[图16]图16，为比较例2中连续照射激光后的金属成型体的接合面的SEM照片。
[图17]图17，为说明用于测定沿与接合面平行的方向拉伸时的剪切接合强度(S1)的测定方法的图。
[图18]图18，为说明实施注射成型时的复合成型体的制造方法的图。
[图19]图19，为制造成的复合成型体的立体图。
[图20]图20，为说明复合成型体的抗拉接合强度(S2)的测定方法的图。
[图21]图21，为说明实施挤压成型时的复合成型体的制造方法的图。
[图22]图22，为以挤压成型制造成的复合成型体的立体图。
[图23]图23，为说明用于测定沿与接合面垂直的方向拉伸时的抗拉接合强度(S2)的测定方法的图。
[图24]图24，为实施例10中得到的复合成型体的厚度方向截面的SEM照片。
[图25]图25，为实施例11中得到的复合成型体的厚度方向截面的SEM照片。
[图26]图26，为实施例12中得到的复合成型体的厚度方向截面的SEM照片。
[图27]图27，为实施例15中得到的复合成型体的厚度方向截面的SEM照片。
[图28]图28，为实施例16中连续照射激光后的金属成型体的接合面的SEM照片。
[图29]图29，为实施例16中得到的复合成型体的厚度方向截面的SEM照片。
[图30]图30，为实施例17中连续照射激光后的金属成型体的接合面的SEM照片。
[图31]图31，为实施例21中连续照射激光后的金属成型体的接合面的SEM照片。
[图32]图32，为显示实验例1的能量密度和槽深度的关系的图、以及复合成型体的厚度方向截面的SEM照片。
[图33]图33，为显示实验例1的能量密度和槽宽度的关系的图、以及连续照射激光后的金属成型体的接合面的SEM照片。
发明详述
就本发明的制造方法所得到的复合成型体1而言，如图1所示，其为金属成型体10和树脂成型体20在金属成型体的接合面12处接合而成。
以下，对复合成型体1的制造方法逐个工序进行说明。
在最初的工序中，使用连续波激光以2000mm/sec以上的照射速度对金属成型体10的接合面12连续照射激光。
在该工序中，通过以高照射速度对接合面12连续照射激光，能够以极短时间使接合面12成为粗糙面。图1的接合面12(部分放大图)，为夸大示出了成为粗糙面后的状态的图。
连续波激光的照射速度，优选为2000～20,000mm/sec，更优选2，000～18，000mm/sec，进一步优选2,000～15,000mm/sec。
若连续波激光的照射速度为所述范围，则可以提高加工速度(即，可以缩短加工时间)，接合强度也可以维持在高水平。
该工序中，优选连续照射激光使得在下述要件(A)、(B)时的加工时间为0.1～30秒的范围：
(A)激光的照射速度为2000～15000mm/sec
(B)金属成型体的接合面的面积为100mm2。
通过使得在要件(A)、(B)时的加工时间为上述范围，可以使接合面12的整个面成为粗糙面(粗糙化)。
激光的连续照射例如可适用如下方法，但只要是可以使接合面12粗糙化的方法即可，没有特别的限制。
(I)如图3、图4所示，连续照射使得从接合面(例如设为长方形)12的一边(短边或长边)侧朝向相反侧的边形成一条直线或曲线，将其重复进行从而形成多条直线或曲线的方法。
(II)连续照射使得从接合面的一边侧朝向相反侧的边连续地形成直线或曲线，下次连续照射使得沿反方向隔开间隔的形成直线或曲线，这样重复进行的方法：。
(III)从接合面的一边侧朝向相反侧的边连续照射，下次沿正交的方向连续照射的方法。
(IV)对接合面随机地连续照射的方法。
也可以在实施(I)～(IV)的方法时，多次连续照射激光而形成一条直线或一条曲线。
如果连续照射条件相同，用于形成一条直线或一条曲线的照射次数(重复次数)越增加，接合面12的粗糙化的程度越大。
在(I)、(II)的方法中，形成多条直线或多条曲线时，可以连续照射激光使得以0.005～1mm的范围(图3所示的b1的间隔)等间隔地形成各条直线或曲线。
此时的间隔大于激光的束直径(光斑径)，另外，此时的直线或曲线的条数可以根据金属成型体10的接合面的面积调整。
(I)、(II)的方法中，形成多条直线或多条曲线时，可以连续照射激光使得以0.005～1mm的范围(图3、图4所示的b1的间隔)等间隔地形成各条直线或曲线。
而且，可以将这些多条直线或多条曲线作为1组，使其形成多个组。
此时各组的间隔可以以0.01～1mm的范围(图4所示的b2的间隔)等间隔地形成。
需要说明的是，代替图3、图4所示的连续照射方法，也可以实施如图5所示的、从连续照射开始到连续照射结束之间不中断的连续照射的方法。
激光的连续照射例如可以以如下条件实施。
输出优选为4～4000W，更优选50～2500W，进一步优选100～2000W，进一步优选250～2000W。
束直径(光斑径)优选为5～200μm，更优选5～100μm，进一步优选10～100μm，进一步优选11～80μm。
并且输出和光斑径的组合的优选范围，可以根据由激光输出和激光照射光斑面积(π×[光斑径/2]2)求出的能量密度(W/μm2)进行选择。
能量密度(W/μm2)优选为0.1W/μm2以上，更优选0.2～10W/μm2，进一步优选0.2～6.0W/μm2。
由于能量密度(W/μm2)相同时，输出(W)大者可以对大的光斑面积(μm2)进行激光照射，因此可以使处理速度(每1秒的激光照射面积；mm2/sec)变大，加工时间变短。
波长优选为300～1200nm，更优选500～1200nm。
焦点位置优选为-10～+10mm，更优选-6～+6mm。
连续波激光的照射速度、激光输出、激光束直径(光斑径)及能量密度的关系优选为：连续波激光的照射速度为2,000～15,000mm/sec、激光输出为250～2000W、激光束直径(光斑径)为10～100μm、由所述激光输出和光斑面积(π×[光斑径/2]2)求出的能量密度(W/μm2)为0.2～10W/μm2的范围。
金属成型体10的金属没有特别的限制，可以根据用途从公知的金属中适宜选择。可以举出例如，选自铁、各种不锈钢、铝或其合金、铜、镁及含有它们的合金的物质。
金属成型体10的接合面12可以是图1所示那样的平面，可以是图2所示那样的曲面，也可以具有平面和曲面两者。
连续波激光可以使用公知的激光，可使用例如：YVO4激光、光纤激光、准分子激光、二氧化碳激光、紫外线激光、YAG激光、半导体激光、玻璃激光、红宝石激光、He-Ne激光、氮激光、螯合物激光、染料激光。
本发明的复合成型体的制造方法中，由于使用连续波激光以2000mm/sec以上的照射速度对金属成型体的接合面12连续照射激光，因而使激光连续照射的部分粗糙化。
通过图6～图8，对此时的金属成型体的接合面12的状态的一个实施方式进行说明。
如图6所示，可以通过连续照射激光(例如，光斑径11μm)形成多条线(附图中示出了3条线61～63。各线的间隔为50μm左右。)进行粗糙化。对一条直线的照射次数优选为1～10次。
此时，含有粗糙化了的接合面12的金属成型体10的表层部为如图7(a)、图8(a)～(c)所示的样子。需要说明的是，“金属成型体10的表层部”为从表面到通过粗糙化形成的开放孔(主干孔或枝孔)的深度程度为止的部分。
需要说明的是，在对一条直线的照射次数为超过10次的次数时，虽然可以更加提高粗糙化的水平，可以提高复合成型体1中金属成型体10和树脂成型体20的接合强度，但总照射时间变长。因此，优选考虑目标的复合成型体1的接合强度和制造时间的关系而决定对一条直线的照射次数。对一条直线的照射次数为超过10次的次数时，优选为大于10次～且50次以下，更优选为15～40次，进一步优选为20～35次。
含有粗糙化了的接合面12的金属成型体10的表层部，如图7、图8所示，具有开放孔30，该开放孔30在接合面12侧具有开口部31。
开放孔30包括主干孔32和枝孔33，该主干孔32具有沿厚度方向形成的开口部31，该枝孔33从主干孔32的内壁面沿与主干孔32不同的方向形成。可以形成一条或多条枝孔33。
需要说明的是，只要是可以维持复合成型体1中金属成型体10和树脂成型体20的接合强度，可以是开放孔30的一部分仅由主干孔32构成、没有枝孔33。
含有粗糙化了的接合面12的金属成型体10的表层部，如图7、图8所示，具有在接合面12侧没有开口部的内部空间40。
内部空间40经隧道连接通路50与开放孔30连接。
含有粗糙化了的接合面12的金属成型体10的表层部，如图7(b)所示，可以具有由多个开放孔30连成一个的开放空间45；该开放空间45也可以由开放孔30和内部空间40连成一个而形成。一个开放空间45比一个开放孔30的内容积大。
需要说明的是，也可以由多个开放孔30连成一个而形成槽状的开放空间45。
虽然没有图示，但也可以是图8(a)所示那样的2个内部空间40彼此经隧道连接通路50进行连接；也可以是图7(b)所示那样的开放空间45、和开口孔30、内部空间40、其它的开放空间45经隧道连接通路50进行连接。
就内部空间40而言，虽然全部是与开放孔30及开放空间45中的一者或两者经隧道连接通路50连接的空间，但只要可以在复合成型体1中维持金属成型体10和树脂成型体20的接合强度，内部空间40中的一部分也可以是不和开放孔30及开放空间45连接的闭塞状态的空间。
尚不清楚如上所述连续照射激光时，形成如图7、图8所示的那样的开放孔30、内部空间40等的详情，但认为以给定速度以上的速度连续照射激光时，在金属成型体表面一时形成了孔或槽，而熔化的金属鼓起成为盖子、或发生拦截，其结果形成开放孔30、内部空间40、开放空间45。
另外，同样不清楚形成开放孔30的枝孔33或隧道连接通路50的详情，但认为一时形成的孔或槽的底部附近停留的热导致孔或槽的侧壁部分熔化，其结果主干孔32的内壁面熔化而形成枝孔33，进一步枝孔33延伸而形成隧道连接通路50。
需要说明的是，使用脉冲激光代替连续波激光时，金属成型体的接合面中形成开放孔或槽，但不形成不具有开口部的内部空间和、连接所述开放孔和所述内部空间的连接通路。
接下来的工序中，使含有粗糙化的金属成型体10的接合面12的部分和树脂成型体20一体化。
该工序中，可适用以下的任一方法：
将含有在前面工序中激光照射后的金属成型体接合面的部分配置在模具内，并将待形成所述树脂体的树脂进行注射成型的工序；或，
将含有在前面工序中激光照射后的金属成型体接合面的部分配置在模具内，并以使得至少所述接合面与待形成所述树脂成型体的树脂接触的状态挤压成型的工序。
除此以外，还可以使用作为热塑性树脂及热固性树脂的成型方法使用的公知的成型方法。
使用了热塑性树脂的情况下，只要是通过对熔化的树脂施加压力等，使树脂进入在金属成型体上形成的孔或槽或隧道连接通路内后，使树脂冷却固化而得到复合成型体的方法即可。除注射成型或挤压成型以外，还可以使用注射挤压成型等成型方法。
使用了热固性树脂的情况下，只要是通过对液状或熔化状态的树脂施加压力等，使树脂进入在金属成型体上形成的孔或槽或隧道连接通路内后，使树脂热固化而得到复合成型体的方法即可。除注射成型或挤压成型以外，还可以使用传递模塑等成型方法。
适用挤压成型法时，可适用例如以下方法：以在模板内露出接合面12的状态(以接合面为表面侧的状态)配置金属成型体10，并在该处放入热塑性树脂、热塑性弹性体、热固性树脂(但为预聚物)后进行压缩。
需要说明的是，在以注射成型法和挤压成型法使用热固性树脂(预聚物)时，通过在后面工序中进行加热等使其热固化。
该工序中所使用的树脂成型体的树脂，除热塑性树脂、热固性树脂以外，还包括热塑性弹性体。
对热塑性树脂而言，可以根据用途从公知的热塑性树脂适宜选择。可以举出例如，聚酰胺类树脂(PA6、PA66等脂肪族聚酰胺，芳香族聚酰胺)、聚苯乙烯、ABS树脂、AS树脂等含有苯乙烯单位的共聚物、聚乙烯、含有乙烯单位的共聚物、聚丙烯、含有丙烯单位的共聚物、其它聚烯烃、聚氯乙烯、聚偏氯乙烯、聚碳酸酯类树脂、丙烯酸类树脂，甲基丙烯酸类树脂、聚酯类树脂、聚缩醛类树脂、聚苯硫醚类树脂。
对热固性树脂而言，可以根据用途从公知的热固性树脂适宜选择。可以举出例如：尿素树脂、密胺树脂、酚醛树脂、间苯二酚树脂、环氧树脂、聚氨酯、乙烯基聚氨酯。
对热塑性弹性体而言，可以根据用途从公知的热塑性弹性体适宜选择。可以举出例如：苯乙烯类弹性体、氯乙烯类弹性体、烯烃类弹性体、聚氨酯类弹性体、聚酯类弹性体、腈类弹性体、聚酰胺类弹性体。
这些热塑性树脂、热固性树脂、热塑性弹性体可以配合公知的纤维状填充材料。
作为公知的纤维状填充材料，可以举出碳纤维、无机纤维、金属纤维、有机纤维等。
碳纤维是周知的物质，可使用PAN类、沥青类、人造丝类、木质素类等碳纤维。
作为无机纤维，可以举出玻璃纤维、玄武岩纤维、二氧化硅纤维、二氧化硅·氧化铝纤维、氧化锆纤维、氮化硼纤维、氮化硅纤维等。
作为金属纤维，可以举出由不锈钢、铝、铜等制成的纤维。
作为有机纤维，可使用聚酰胺纤维(全芳香族聚酰胺纤维、二胺和二羧酸的任一者为芳香族化合物的半芳香族聚酰胺纤维、脂肪族聚酰胺纤维)、聚乙烯醇纤维、丙烯酸纤维、聚烯烃纤维、聚甲醛纤维、聚四氟乙烯纤维、聚酯纤维(含有全芳香族聚酯纤维)、聚苯硫醚纤维、聚酰亚胺纤维、液晶聚酯纤维等合成纤维或天然纤维(纤维素类纤维等)或再生纤维素(人造丝)纤维等。
这些纤维状填充材料，可使用纤维直径为3～60μm的范围的物质，这些中，优选使用例如纤维直径比金属成型体10的接合面12粗糙化而形成的开放孔30等的开口直径小的物质。纤维直径更优选为5～30μm，进一步优选为7～20μm。
使用这样的纤维直径比开放孔30等的开口直径小的纤维状填充材料时，由于得到金属成型体的开放孔30等的内部具有纤维状填充材料的一部分的状态的复合成型体，可提高金属成型体和树脂成型体的接合强度，故优选。
相对于热塑性树脂、热固性树脂、热塑性弹性体100质量份，纤维状填充材料的配合量优选为5～250质量份。更优选25～200质量份，进一步优选45～150质量份。
通过本发明的制造方法得到的复合成型体1以以下状态成为一体：形成树脂成型体20的树脂进入到在图7及图8所示那样的金属成型体10具有的开放孔30、内部空间40、隧道连接通路50、开放空间45内。
树脂从开放孔30和开放空间45的开口部分进入开放孔30和(主干孔32和枝孔33)开放空间45的内部中，从开放孔30或开放空间45的开口部进入的树脂通过隧道连接通路50进入内部空间40的内部中。
因此，与树脂仅进入开放孔30或开放空间45内的复合成型体比较，根据本发明的制造方法得到的复合成型体1，以金属成型体10的端部固定的状态将树脂成型体20沿相对于图1中金属成型体10和树脂成型体20的接合面12平行的方向(图1的X方向)拉伸时的剪切接合强度(S1)、和沿垂直于金属成型体10和树脂成型体20的接合面12的方向(图1的Y方向)拉伸时的抗拉接合强度(S2)的两者变高。
实施例
实施例1～6，比较例1～3
实施例及比较例为以表1所示的条件对图9所示的金属成型体(铝：A5052)的接合面12的整个面(面积范围40mm2)连续照射激光。
实施例1～5、比较例1～3为如图3所示地连续照射激光，实施例6为如图4所示地连续照射激光。
接着，使用处理后的金属成型体，以下述的方法进行注射成型，得到实施例及比较例的图17所示的复合成型体。
图10，为实施例1的连续波激光连续照射后的金属成型体的接合面的SEM照片(100倍、500倍、700倍、2500倍)。可以确认接合面被粗糙化、形成小的凹部的状态。
图11，为实施例2的连续波激光连续照射后金属成型体的接合面的SEM照片(100倍、500倍)。可以确认接合面被粗糙化、形成小的凹部的状态。
图12，为实施例3的连续波激光连续照射后金属成型体的接合面的SEM照片(100倍、500倍)。可以确认接合面被粗糙化、形成小的凹部的状态。
图13，为实施例4的连续波激光连续照射后金属成型体的接合面的SEM照片(100倍、500倍)。可以确认接合面被粗糙化、形成小的凹部的状态。
图14，为实施例5的连续波激光连续照射后金属成型体的接合面的SEM照片(100倍、500倍)。可以确认接合面被粗糙化、形成小的凹部的状态。
图15，为实施例6的连续波激光连续照射后金属成型体的接合面的SEM照片(100倍、500倍)。可以确认接合面被粗糙化、形成小的凹部的状态。
图16，为比较例2的连续波激光连续照射后金属成型体的接合面的SEM照片(100倍、500倍)。因为照射速度为1000mm/sec，接合面的粗糙化不充分。
<注射成型>
树脂：GF60％强化PA66树脂(Plastron PA66-GF60-01(L7)：Daicel polymer制造)，玻璃纤维的纤维长：11mm
树脂温度：320℃
模具温度：100℃
注射成型机：Fanuc制造ROBOSHOTS2000i100B)
[拉伸试验]
使用实施例及比较例的图17所示的复合成型体进行拉伸试验，评价剪切接合强度(S1)。将结果示于表1。
就拉伸试验而言，测定了以固定金属成型体10侧的端部的状态沿图17所示X方向(图1的X方向，平行于接合面12的方向)拉伸、直到金属成型体10和树脂成型体20断裂的情况下，接合面12破坏为止的最大荷重。
<拉伸试验条件>
试验机：Orientec公司制造Tensilon(UCT-1T)
拉伸速度：5mm/min
夹具间距离：50mm
表1
从实施例1和比较例1的对照可以确认：实施例1用1/50的加工时间，得到了接合强度高的复合成型体。
如果考虑以工业规模进行大量生产，实施例1的制造方法可以缩短加工时间(即，也可以降低制造所需要的能量)，在工业上的价值非常大。
从实施例1和实施例2、3的对照可以确认：虽然可以通过像实施例2，3那样增加激光照射的重复次数而提高接合强度，但即使在该情况下，和比较例1～3比较也可以缩短加工时间。
从实施例1～3和实施例4～6的对照可以确认：可以像实施例4～6那样，提高激光的照射速度时，提高剪切接合强度(S1)(沿图1、图17 X方向的接合强度)。
实施例7～9，比较例4～6
实施例及比较例为，以表2所示的条件对图18所示的金属成型体(铝：A5052)的接合面12的整个面(面积范围90mm2)连续照射激光。
然后，和实施例1～6、比较例1～3同样地实施，得到图19所示的复合成型体。
对得到的复合成型体，通过以下的方法对沿相当于图1所示的Y方向(图20的Y方向)的抗拉接合强度(S2)进行了测定。
就拉伸试验而言，如图20所示，测定了以金属成型体10侧通过夹具70固定的状态沿图20的Y方向(图1的Y方向，垂直于接合面12的方向)拉伸、直到金属成型体10和树脂成型体20断裂的情况下，接合面12破坏为止的最大负载。
<拉伸试验条件>
试验机：Orientec公司制造Tensilon(UCT-1T)
拉伸速度：5mm/min
夹具间距离：50mm
表2:
表2的实施例7～9(接合面12的面积90mm2)对应于表1的实施例1～3(接合面12的面积40mm2)，但接合面12的面积变成了2.25倍。
但是，从和表2的比较例4～6对照可以明白：通过适用本申请的制造方法，可以确认能够提高在沿垂直于金属成型体10和树脂成型体20的接合面12(面积90mm2)的方向(图1的Y方向)拉伸时的抗拉接合强度(S2)。
实施例10～15，比较例7～9
实施例及比较例为，以表3所示的条件对图21所示的金属成型体(铝：A5052)的接合面12的整个面(面积范围40mm2)连续照射激光。
实施例10～14、比较例8、9为如图3所示地连续照射激光，实施例15为如图4所示地连续照射激光，比较例7为如图5所示地连续照射激光。
接着，使用处理后的金属成型体，以下述的方法进行挤压成型，得到实施例及比较例的复合成型体。
<挤压成型>
以接合面12在上的方式将金属成型体10配置在模板内(Teflon制造)，在接合面12上添加树脂粒料。然后，以铁板夹持模板，以下述条件进行压缩，得到图22所示的复合成型体。
树脂粒料：PA66树脂(2015B，宇部兴产(株)制造)
温度：285℃
压力：1MPa(预热时)，10MPa
时间：2分钟(预热时)，3分钟
成型机：东洋精机制造所制造压缩机(minitestpress-10)
[拉伸试验]
使用实施例及比较例的复合成型体进行拉伸试验，评价抗拉接合强度(S2)。将结果示于表3。
如下实施拉伸试验。
如图23所示，夹具74a通过粘接剂71a粘着到复合成型体的树脂成型体20的露出面，该夹具74a由铝板72a和在沿垂直其面的方向固定的拉伸部73a构成。
同样地如图23所示，夹具74b通过粘接剂71b粘着到复合成型体的金属成型体10的露出面，该夹具74a由铝板72b和在沿垂直其面的方向固定的固定部73b构成。
测定了以固定部73b固定的状态，通过下述条件对拉伸部73a进行拉伸时直到接合面12破坏为止的最大负载。
<拉伸试验条件>
试验机：Tensilon
拉伸速度：5mm/min
夹具间距离：16mm
[内部空间的观察方法]
对不具有开口部的内部空间的有无进行确认。以下显示其方法。
在含有复合成型体的接合面12的接合部中，沿垂直于激光照射方向的方向(图6的A-A、B-B、C-C方向)随机切断3个部位，用扫描型电子显微镜(SEM)随机3点观察各个表层部的截面部。
在SEM观察照片(500倍)中可以确认有无内部空间时，数出其个数。需要说明的是，内部空间的最大直径为10μm以下的空间排除。
示出内部空间的个数(9个部位的平均值)(表3)。
另外，用X射线微区分析(EDX)分析内部空间，确认树脂侵入到内部空间。
SEM：日立High technologies公司制造S-3400N
EDX分析装置：AMETEK(旧EDAX·Japan)公司制造ApolloXP
另外，在如图2那样复合成型体的金属面为曲面的的情况下，通过沿垂直于曲面的切线的方向切断样品，可以进行相同的测定。
需要说明的是，也可以使用激光显微拉曼光谱仪确认树脂侵入到内部空间。
表3:
实施例10～15为分别和实施例1～6同样地相对于接合面12对金属成型体10连续照射激光，因此金属成型体10的接合面12的表面，分别形成和实施例1～6中示出的SEM照片(图10～图15)相同的构造。
图24，为沿实施例10的复合成型体的厚度方向的截面的SEM照片(图6的A～C的截面图)。
看到相对白的部分是金属成型体10，看到相对黑的部分是树脂成型体20。
从图24可以确认沿厚度方向形成的多个的孔和多个的独立空间，因为它们全部看到是黑的，可以确认树脂已侵入。
将沿厚度方向形成的孔认定为相当于开放孔30的主干孔32的孔。
独立空间认定为从主干孔32的内壁面沿与主干孔32的形成方向不同的方向延伸的枝孔33的截面、或者为内部空间40。
而且，若作为内部空间40，则因为树脂侵入到内部，所以认为其和开放孔30经隧道连接通路50连接。
因此，实施例10的复合成型体，沿垂直于接合面12的方向拉伸时(图1的Y方向)的抗拉接合强度(S2)升高。
图25，为实施例11的复合成型体的沿厚度方向的截面的SEM照片(图6的A～C的截面图)。
看到相对白的部分是金属成型体10，看到相对黑的部分是树脂成型体20。
从图25可以确认沿厚度方向形成的多个的孔和多个的独立空间，因为它们看到全部是黑的，可以确认树脂已侵入。
将沿厚度方向形成的孔认定为相当于开放孔30的主干孔32的孔。
独立空间认定为从主干孔32的内壁面沿与主干孔32的形成方向不同的方向延伸的枝孔33的截面、或者为内部空间40。
而且，若作为内部空间40，则因为树脂侵入到内部，所以认为其和开放孔30经隧道连接通路50连接。
因此，实施例11的复合成型体，沿垂直于接合面12的方向拉伸时(图1的Y方向)的抗拉接合强度(S2)升高。
图26，为实施例12的复合成型体的沿厚度方向的截面的SEM照片(图6的A～C的截面图)。
从图26可以确认沿厚度方向形成的多个的孔和多个的独立空间，因为它们全部看到是黑的，可以确认树脂已侵入。
将沿厚度方向形成的孔认定为相当于开放孔30的主干孔32的孔。
独立空间认定为从主干孔32的内壁面沿与主干孔32的形成方向不同的方向延伸的枝孔33的截面、或认定为内部空间40。
而且，若作为内部空间40，则因为树脂侵入到内部，所以认为其和开放孔30经隧道连接通路50连接。
因此，实施例12的复合成型体，沿垂直于接合面12的方向拉伸时(图1的Y方向)的抗拉接合强度(S2)升高。
图27，为实施例15的复合成型体的沿厚度方向的截面的SEM照片。
看到相对白的部分是金属成型体10，看到相对黑的部分是树脂成型体20。
可以确认金属成型体10中形成了多个开放孔30。
因此，实施例15的复合成型体，沿垂直于接合面12的方向拉伸时(图1的Y方向)的抗拉接合强度(S2)升高。
实施例16～18
和实施例7～9(表2)同样地，以表4所示的条件对图18所示的金属成型体(表4所示的金属)的接合面12的整个面(面积范围90mm2)连续照射激光。
然后，和实施例1～6、比较例1～3同样地实施，得到图19所示的复合成型体。
对得到的复合成型体，通过以下的方法对沿相当于图1所示的Y方向(图20的Y方向)的抗拉接合强度(S2)进行了测定。
就拉伸试验而言，如图20所示，测定了以通过金属成型体10侧的夹具70固定的状态沿图20的Y方向(图1的Y方向，垂直于接合面12的方向)拉伸、直到金属成型体10和树脂成型体20断裂的情况下，接合面12破坏为止的最大负载。
<拉伸试验条件>
试验机：Orientec公司制造Tensilon(UCT-1T)
拉伸速度：5mm/min
夹具间距离：50mm
实施例19～21
以表4所示的条件对图21所示的金属成型体(表4所示的金属)的接合面12的整个面(面积范围40mm2)连续照射激光。
如图3所示地连续照射激光。
接着，使用处理后的金属成型体，和实施例10～15同样地进行挤压成型得到复合成型体。
拉伸试验和内部空间的观察方法，和实施例10～15同样地实施。
表4：
和表2的实施例7～9比较，实施例16由于重复次数多，所以加工时间变长，但抗拉接合强度(S2)升高(图28、图29)。
和表2的实施例9(铝)比较，实施例17(SUS304)激光照射速度慢，所以加工时间变长，但抗拉接合强度(S2)升高(图30)。
和实施例17(SUS304，加GF的PA)比较，实施例18(SUS304，加GF的PP)的条件相同，但抗拉接合强度(S2)降低。
和表3的实施例10～12比较，实施例19由于重复次数多，所以加工时间变长，但抗拉接合强度(S2)升高。
实施例20(SUS304)、实施例21(SUS304；图31)和表3的实施例13(铝)比较，由于激光照射速度减慢且重复次数增加，所以加工时间变长，但抗拉接合强度(S2)升高。
实验例1
和实施例1同样地，对激光照射铝表面时的能量密度和槽深度的关系(图32)、能量密度和槽宽度的关系(图33)进行了试验。
其结果，在能量密度为0.3W/μm2附近，认定有显著差异。
实施例22～35
和实施例7～9(表2)同样地，以表5所示的条件对图18所示的金属成型体(表5所示的金属)的接合面12的整个面(面积范围90mm2)连续照射激光。
然后，和实施例1～6、比较例1～3同样地实施，得到图19所示的复合成型体。
对得到的复合成型体，通过以下的方法对沿相当于图1所示的Y方向(图20的Y方向)的抗拉接合强度(S2)进行了测定。
就拉伸试验而言，如图20所示，测定了以通过金属成型体10侧的夹具70固定的状态沿图20的Y方向(图1的Y方向，垂直于接合面12的方向)拉伸、直到金属成型体10和树脂成型体20断裂的情况下，接合面12破坏为止的最大负载。
<拉伸试验条件>
试验机：Orientec公司制造Tensilon(UCT-1T)
拉伸速度：5mm/min
夹具间距离：50mm
表5：
实施例36～42
和实施例7～9(表2)同样地，以表6所示的条件对图18所示的金属成型体(表6所示的金属)的接合面12的整个面(面积范围90mm2)连续照射激光。
然后，和实施例1～6、比较例1～3同样地实施，得到图19所示的复合成型体。
对得到的复合成型体，通过以下的方法对沿相当于图1所示的Y方向(图20的Y方向)的抗拉接合强度(S2)进行了测定。
就拉伸试验而言，如图20所示，测定了以通过金属成型体10侧的夹具70固定的状态沿图20的Y方向(图1的Y方向，垂直于接合面12的方向)拉伸、直到金属成型体10和树脂成型体20断裂的情况下，接合面12破坏为止的最大负载。
<拉伸试验条件>
试验机：Orientec公司制造Tensilon(UCT-1T)
拉伸速度：5mm/min
夹具间距离：50mm
[表6]
符号说明
1 复合成型体
10 金属成型体
12 接合面
20 树脂成型体

Claims (12)

1.复合成型体的制造方法，其为金属成型体和树脂成型体接合而成的复合成型体的制造方法，该方法包括：
使用连续波激光以2,000mm/sec以上的照射速度对所述金属成型体的接合面连续照射激光的工序，其是连续照射激光使得形成由多条直线、多条曲线或它们的组合形成的线的工序，其中，连续照射激光使得所述多条直线或所述多条曲线分别以0.005～1mm的范围隔开间隔地形成；
将含有在前面工序中激光照射后的金属成型体的接合面的部分配置在模具内，并将待形成所述树脂成型体的树脂进行注射成型的工序。
2.复合成型体的制造方法，其为金属成型体和树脂成型体接合而成的复合成型体的制造方法，该方法包括：
使用连续波激光以2,000mm/sec以上的照射速度对所述金属成型体的接合面连续照射激光的工序，其是连续照射激光使得形成由多条直线、多条曲线或它们的组合形成的线的工序，其中，连续照射激光使得所述多条直线或所述多条曲线分别以0.005～1mm的范围隔开间隔地形成；
将含有在前面工序中激光照射后的金属成型体的接合面的部分配置在模具内，并且以使至少所述接合面与待成为所述树脂成型体的树脂接触的状态进行挤压成型的工序。
3.根据权利要求1或2所述的复合成型体的制造方法，其中，使用连续波激光以2,000mm/sec以上的照射速度对所述金属成型体的接合面连续照射激光的工序是：
连续照射激光使得形成由直线、曲线或它们的组合形成的线的工序，其中，多次连续照射激光而形成一条直线或一条曲线。
4.根据权利要求1或2所述的复合成型体的制造方法，其中，以2,000mm/sec以上的照射速度对所述金属成型体的接合面连续照射激光的工序是：
连续照射激光使得形成由多条直线、多条曲线或它们的组合形成的线的工序，其中，连续照射激光使得所述多条直线或所述多条曲线分别以0.005～1mm的范围隔开间隔地形成为一组、且以各组的间隔为0.01～1mm的范围隔开间隔地形成多个组。
5.根据权利要求1或2所述的复合成型体的制造方法，其中，所述连续照射激光的工序是：连续照射激光使得在下述要件(A)、(B)时加工时间为0.1～30秒的范围，
(A)激光的照射速度为2,000～15,000mm/sec；
(B)金属成型体的接合面的面积为100mm2。
6.根据权利要求1或2所述的复合成型体的制造方法，其中，所述连续照射激光的工序是：连续照射激光使得
连续波激光的照射速度为2,000～15,000mm/sec，
激光输出为250～2000W，激光束径(光斑径)为10～100μm，且
由所述激光输出和光斑面积(π×[光斑径/2]2)求出的能量密度(W/μm2)为0.2～10W/μm2的范围的工序。
7.根据权利要求1或2所述的复合成型体的制造方法，其中，所述金属成型体的接合面为平面或曲面。
8.金属成型体的粗面化方法，该方法包括：
通过使用连续波激光以2,000mm/sec以上的照射速度对金属成型体的表面连续照射激光，使所述金属成型体的表面粗面化，其是连续照射激光使得形成由多条直线、多条曲线或它们的组合形成的线的工序，其中，连续照射激光使得所述多条直线或所述多条曲线分别以0.005～1mm的范围隔开间隔地形成。
9.权利要求8所述的金属成型体的粗面化方法，其中，
使用连续波激光以2,000mm/sec以上的照射速度对所述金属成型体的表面连续照射激光时，
连续照射激光使得形成由直线、曲线或它们的组合形成的线，
多次连续照射激光而形成一条直线或一条曲线。
10.权利要求8所述的金属成型体的粗面化方法，其中，
以2,000mm/sec以上的照射速度对所述金属成型体的表面连续照射激光时，
连续照射激光使得形成由多条直线、多条曲线或它们的组合形成的线，
连续照射激光使得所述多条直线或所述多条曲线分别以0.005～1mm的范围隔开间隔地形成为一组、且以各组的间隔为0.01～1mm的范围隔开间隔地形成多个组。
11.权利要求8所述的金属成型体的粗面化方法，其中，
所述连续照射激光时，连续照射激光使得在下述要件(A)、(B)时加工时间为0.1～30秒的范围，
(A)激光的照射速度为2,000～15,000mm/sec；
(B)金属成型体的表面的面积为100mm2。
12.权利要求8所述的金属成型体的粗面化方法，其中，
所述连续照射激光时，连续照射激光使得
连续波激光的照射速度为2,000～15,000mm/sec，
激光输出为250～2,000W，激光束径(光斑径)为10～100μm，且
由所述激光输出和光斑面积(π×[光斑径/2]2)求出的能量密度(W/μm2)为0.2～10W/μm2的范围。
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