CN107428090B - 金属、树脂部件以及碳纤维强化树脂部件的接合方法 - Google Patents

Abstract

提供将金属与树脂部件接合的方法、将CFRP部件与树脂部件接合的方法，经由树脂部件将金属与CFRP部件接合的方法，特别是能够加快接合速度地将它们接合并且能够得到具有优异的接合强度的接合部件的接合方法。在将金属与树脂部件重叠并从树脂部件侧照射激光从而进行接合的方法中，其特征在于，在所述金属上依次重叠可透过激光的所述树脂部件和玻璃，从所述树脂部件侧隔着所述玻璃向所述金属与所述树脂部件重叠在一起的接合部位照射所述激光，以0.5m～5.0m/min的接合速度进行接合。

Description

金属、树脂部件以及碳纤维强化树脂部件的接合方法

技术领域

本发明涉及金属与树脂部件的接合、碳纤维强化树脂部件与树脂部件的接合、经由树脂制中间部件实现的金属与碳纤维强化树脂部件的接合，特别是涉及能够加快接合速度将它们接合、并且能够得到具有优异的接合强度的接合部件的接合方法。

背景技术

近年来，在汽车领域，从用于达成CO₂排放限制的车身轻量化的趋势出发，需求在确保强度和刚性的同时使部件轻量化。为满足这样的要求，逐渐开始将以往使用金属的部件的一部分代替为树脂，采用将金属与树脂部件接合而成的部件。特别是将树脂与碳纤维复合而成的碳纤维强化树脂(以下有时也称为“CFRP”)的开发不断进展，在能够确保强度和刚性并且使部件轻量化的方面备受期待。因此，也期望树脂部件与CFRP部件等的接合部件、以及将金属与CFRP等树脂接合而成的部件。另外，考虑到这些接合部件在汽车领域等的利用，因此也需求产生效率高，例如接合速度、产量高。

通常，金属与不限于CFRP的树脂的接合是困难的。其中，作为将金属与树脂部件接合的方法，有使用接合剂等进行接合的方法、在金属和树脂部件的至少一者设置固定部件从而使两者固定接合的方法、使用螺丝等进行机械接合的方法、在金属侧的接合面形成微小的凹凸从而利用锚定效应进行接合的方法、向金属和树脂部件的至少一者照射激光从而进行接合的方法等。

使用接合剂、固定部件或螺丝等进行接合的方法，除了金属和树脂部件以外还需要用于接合的材料。从经济性、可回收性的提高等方面出发，优选将金属与树脂部件直接接合的方法。另外，在金属侧的接合面形成微小的凹凸从而进行接合的方法，在不使用接合剂等用于接合的材料这一点上是有利的，但除了接合工序以外还需要进行凹凸形成工序，在生产性的提高方面存在改善的空间。与此相对，利用激光将金属与树脂部件接合的方法，不需要接合剂等用于接合的材料，也不需要金属的接合面的加工。关于利用激光将金属与树脂接合的方法，提出了以下这样的以高接合强度进行接合的技术。

专利文献1中，在使用激光源的金属树脂接合方面，公开了并用树脂熔融用激光源和树脂分解用激光源的技术。该技术中，如果利用单一的激光源对接合部位的树脂进行加热，则无法均匀地控制功率密度分布，此时会在激光照射部产生大的气泡和/或蒸发区域，但通过树脂熔融用激光源预先将大范围的树脂熔融，并且向熔融了的树脂的狭窄的部位照射树脂分解用激光源从而将树脂分解，由此能够在期望的位置形成具有高的接合强度的接合部位。

另外，专利文献2中公开了一种通过激光照射将树脂与金属的接合面接合的方法，该技术中，对于树脂和金属，从金属侧通过加压材料进行加压，并且使用光吸收率大的材料作为加压材料，向加压材料照射激光，从加压材料经由金属向树脂进行热传导，由此将树脂与金属高强度且均匀地接合。

另外，专利文献3中公开了在热塑性树脂与金属的激光接合时，有时由于热应力会使树脂剥离，得不到良好的接合，因此优选通过玻璃等对接合部的上部进行加压。

另外，专利文献4中公开了在将两个工件进行激光接合时，通过可透过激光的旋转轴使各工件的接合部位加压密合，抑制各工件的弯曲、变形的技术。

在树脂部件与CFRP部件的接合中，使用接合剂焊接、振动焊接、超声波焊接、摩擦焊接、热板焊接技术等，例如专利文献5采用摩擦焊接技术，而专利文献6采用热板焊接技术，将树脂部件与CFRP部件接合。

在金属与CFRP部件的接合中，有使用接合剂等进行接合的方法、使用螺栓等进行机械接合的方法、在金属侧的接合面形成微小的凹凸从而利用锚定效应进行接合的方法等(参照专利文献7、8)。

与此相对，在将金属与CFRP部件接合的技术中，提出了利用激光将这些部件彼此接合的技术(参照非专利文献1)。

在先技术文献

专利文献1：日本特开2008-213156号公报

专利文献2：日本特开2013-216028号公报

专利文献3：日本特开2012-56308号公报

专利文献4：日本特许5305003号公报

专利文献5：日本特表2010-516494号公报

专利文献6：日本特开2015-131394号公报

专利文献7：日本特开2011-073191号公报

专利文献8：日本特开平06-101732号公报

非专利文献1：片山聖二、其它两人，焊接学会全国大会演讲概要，Vol.86、2010年

非专利文献2：三瓶和久，激光加工学会期刊，Vol.14、No.4、2007年、p.211-215

非专利文献3：坪井昭彦，焊接技术，Vol.53、2005年、p.129-133

发明内容

关于金属与树脂的接合，专利文献1公开的技术中，能够容易且有效地进行树脂的加热部位以及加热温度的控制，能够形成强度高且均匀的金属树脂接合部位，因此在金属与树脂的接合中是有效的技术，但在实施例中接合速度为0.3m/min，从实用化的角度出发，在接合速度的提高方面仍有改善的空间。

专利文献2公开的技术，能够不被金属的光吸收率影响地、高强度且均匀地将树脂与金属进行激光接合，因此是有效的技术，但关于接合速度没有记载和启示。

专利文献3公开的技术中，接合速度为5mm/s，生产效率并不是很高。专利文献4中对于接合速度也没有记载和启示。

关于树脂部件与CFRP部件的接合，使用接合剂焊接、振动焊接、超声波焊接、摩擦焊接、热板焊接技术等。(参照专利文献5、6)

但是，在接合剂技术中需要干燥、固化时间，并且提出了有机溶剂的分散等环境负荷的问题，而在振动焊接、超声波焊接、摩擦焊接技术中，提出了由振动导致产品的损伤的问题。另外，在热板焊接技术中，接合时间短、适合于量产，由振动造成的损伤也少，但由于要使热板直接接触被接合部件，因此具有在取下热板时，熔融了的树脂附着于热板从而发生拉丝现象的问题。

另一方面，尽管专利文献5、6中没有公开，但利用激光将树脂彼此接合的激光焊接技术，由于以非接触方式进行，不会产生磨损粉末、毛刺，由振动等导致的产品的损伤也少，因此最近受到关注。

例如非专利文献2和3中公开了：作为待接合的树脂部件中的一者使用可透过激光的透过部件，作为另一者使用吸收激光的吸收部件(例如混炼有炭黑等的树脂部件)，将两个部件重叠，从透过部件侧照射激光，将吸收部件熔融从而进行接合。

因此，本发明人在树脂部件与CFRP部件的接合中，尝试采用了激光焊接技术。具体而言，为了缩短将可透过激光的树脂部件与吸收激光的CFRP部件重叠、接合所需的时间，提高了激光的输出，从树脂部件侧照射激光，但树脂部件挥发，挥发的树脂成分与激光发生干涉，由此导致激光功率损失，无法得到具有目标强度的接合部件。

关于金属与CFRP部件的接合，公开了使用接合剂等进行接合的方法、使用螺栓等进行机械接合的方法、在金属侧的接合面形成微小的凹凸从而利用锚定效应进行接合的方法等(专利文献7、8)。但是，如上所述，利用接合剂进行接合的方法中，需要干燥、固化时间，并且提出了有机溶剂的分散等环境负荷的问题。而机械接合的方法中，需要固定部件，从经济性、可回收性的提高等出发，优选将金属与CFRP部件直接接合的方法。另外，利用锚定效应进行接合的方法中，除了接合工序以外还需要进行在接合面形成凹凸的工序，在生产性的提高方面仍有改善的空间。

非专利文献1公开的技术在金属与CFRP部件的接合方面是有效的技术，但接合速度为5mm/s(0.3m/min)，从实用化出发在接合速度的提高方面仍有改善的空间。因此，为了提高接合速度，提高激光的输出进行了接合，但有时无法得到充分的接合强度。

本发明鉴于这样的实际情况，其课题在于提供将金属与树脂部件接合的方法、将CFRP部件与树脂部件接合的方法、经由树脂部件将金属与CFRP部件接合的方法，特别是能够提高接合速度而将它们接合、并且能够得到具有优异的接合强度的接合部件的接合方法。

本发明人对于解决上述课题的方法进行了认真研究。为了快速地将金属与树脂部件、将CFRP部件与树脂部件、经由树脂部件将金属与CFRP部件接合，尝试提高激光的输出进行接合。但是，由于高输出化会使树脂的挥发量增加，挥发的树脂成分与激光发生干涉，因此会使激光功率损失，从而导致接合并不充分，不具有目标的强度。

本发明人发现在树脂部件与金属、或树脂部件与CFRP部件与树脂部件的接合时，将玻璃重叠配置于树脂部件的激光的照射面侧，从树脂侧透过玻璃照射激光，挥发的树脂成分会被排出到激光的光路外，能够不使激光功率损失地进行接合。并且发现能够快速地得到具有目标强度的接合部位材料。

另外，想到了在金属与CFRP部件的接合时，将树脂制中间部件(以下有时也简称为“中间部件”)介于金属与CFRP部件之间作为接合层。

首先，在CFRP部件与中间部件的接合中，将玻璃重叠配置于中间部件的激光的照射面侧，从中间部件侧透过玻璃照射激光。结果了解到通过激光的照射，挥发的树脂成分被排出到激光的光路外，即使是提高了激光的输出的情况(快速接合的情况)下，也能够充分接合。

其次，将金属重叠在该接合了中间部件的CFRP部件上，提高激光的输出，从金属侧照射激光进行了接合，发现可得到具有充分的接合强度的金属与CFRP部件的接合部件。

另外，在金属与CFRP部件的接合时，在CFRP部件上依次重叠配置树脂制中间部件和所述金属，并从金属侧照射激光。结果发现通过仅一道次的激光照射而将金属加热，由其产生的热的传递使中间部件熔融，由此金属与CRPF部件经由中间部件而接合。

本发明是基于上述见解而完成的，其主旨如下所述。

(1)一种金属与树脂部件的接合方法，将金属与树脂部件重叠并从树脂部件侧照射激光从而进行接合，其特征在于，

在所述金属上依次重叠可透过激光的所述树脂部件和玻璃，从所述树脂部件侧隔着所述玻璃向所述金属与所述树脂部件重叠在一起的接合部位照射所述激光，以0.5m～5.0m/min的接合速度进行接合。

(2)一种碳纤维强化树脂部件与树脂部件的接合方法，将碳纤维强化树脂部件与树脂部件重叠并从树脂部件侧照射激光从而进行接合，其特征在于，

在所述碳纤维强化树脂部件上依次重叠可透过激光的所述树脂部件和玻璃，从所述树脂部件侧隔着所述玻璃向所述碳纤维强化树脂部件与所述树脂部件重叠在一起的接合部位照射所述激光，以0.5m～5.0m/min的接合速度进行接合。

(3)一种经由中间部件将金属与碳纤维强化部件接合的接合方法，经由树脂制中间部件将金属与碳纤维强化树脂部件通过激光照射进行接合，其特征在于，

将所述碳纤维强化树脂部件与可透过激光的树脂制所述中间部件接合，然后将该中间部件与所述金属接合，

在所述碳纤维强化树脂部件与所述中间部件的接合时，在所述碳纤维强化树脂部件上依次重叠所述中间部件和玻璃，从该中间部件侧隔着该玻璃向该碳纤维强化树脂部件与该中间部件重叠在一起的接合部位照射激光，以0.5m～5.0m/min的接合速度进行接合，

在所述中间部件与所述金属的接合时，在所述中间部件的表面重叠所述金属，向接合部位的金属表面照射激光从而加热该金属，以0.5m～5.0m/min的接合速度进行接合。

(4)一种经由中间部件将金属与碳纤维强化树脂部件接合的接合方法，经由树脂制中间部件将金属与碳纤维强化树脂部件通过仅一道次的激光照射进行接合，其特征在于，

在所述碳纤维强化树脂部件上依次重叠所述中间部件和所述金属，从该金属侧向该金属与该碳纤维强化树脂部件与该中间部件的重叠的接合部位照射激光，以0.5m～5.0m/min的接合速度进行一道次接合。

根据本发明的第1技术方案，在金属上重叠树脂部件和玻璃，从树脂部件侧照射激光进行接合，因此能够抑制挥发的树脂成分与激光的干涉，能够利用高输出的激光快速地将金属与树脂部件接合。另外，由于从树脂部件侧照射激光，因此能够抑制金属温度过高，抑制金属的特性发生变化。

根据本发明的第2技术方案，在CFRP部件上重叠树脂部件和玻璃，从树脂部件侧照射激光进行接合，因此能够抑制挥发的树脂成分与激光的干涉，可得到接合强度优异的接合部件，并且能够利用高输出的激光快速地将CFRP部件与树脂部件接合。

根据本发明的第3技术方案，使树脂制中间部件介于金属与CFRP部件之间，进行激光接合，因此可得到接合强度优异的接合部件，并且能够利用高输出的激光快速地将金属与CFRP部件接合。

根据本发明的第4技术方案，使树脂制中间部件介于金属与CFRP部件之间，进行一道次激光接合，因此可得到接合强度优异的接合部件，并且能够利用高输出的激光快速地将金属与CFRP部件接合，此外焊接工序进行1次即可，因此可得到能够减少工作负担、成本的效果。

附图说明

图1是表示用于接合试验的被接合体的图。(a)表示被接合体的正视图，(b)表示被接合体的侧视图。

图2是表示提高激光的输出从而将金属或CFRP部件与树脂部件接合的状况的图。

图3是表示金属与树脂部件的接合后的拉伸试验前后的试验片的图。(a)表示接合后的拉伸试验前的图，(b)表示拉伸试验后的图。

图4是表示用于金属或CFRP部件与树脂部件的接合试验的重叠了玻璃板的被接合体的图。(a)表示被接合体的正视图，(b)表示被接合体的侧视图。

图5是表示将金属或CFRP部件、树脂、玻璃重叠，提高激光的输出从而将金属与树脂接合的状况的图。

图6是表示金属与树脂部件的接合后的拉伸试验前后的试验片的图。(a)表示接合后的拉伸试验前的图，(b)表示拉伸试验后的图。

图7是表示CFRP部件与树脂部件的接合后的拉伸试验前后的试验片的图。(a)表示接合后的拉伸试验前的图，(b)表示拉伸试验后的图。

图8是表示由CFRP部件和树脂制中间部件构成的被接合部件的图。(a)表示被接合部件的正视图，(b)表示被接合部件的侧视图。

图9是表示将CFRP部件与中间部件接合的状况的图。

图10是表示接合了中间部件的CFRP部件的图。

图11是表示通过金属、中间部件和CFRP部件构成的被接合部件的图。(a)表示被接合部件的正视图，(b)表示被接合部件的侧视图。

图12是表示经由中间部件将CFRP部件与金属板接合的状况的图。

图13是表示金属与树脂部件的接合试验片的剪切拉伸强度的图。

图14是表示CFRP部件与树脂部件的接合试验片的剪切拉伸强度的图。

具体实施方式

本发明的第1技术方案是一种金属与树脂部件的接合方法(以下有时称为“本发明的第1技术方案的接合方法”)，在金属上依次重叠树脂部件和玻璃，透过玻璃向与玻璃接触的该树脂部件面照射激光，以0.5m～5.0m/min的接合速度将金属与树脂部件接合。

下面，对得到本发明的第1技术方案的接合方法的研究经过进行说明，并且对本发明的第1技术方案的接合方法进行说明。

在金属与树脂部件的激光接合方面，期望快速将金属与树脂部件接合。因此，本发明人为了以快速的接合速度进行接合，提高激光的输出，从树脂部件侧照射激光，实施了将金属与树脂部件接合的试验。

图1示出接合试验使用的被接合体。图1(a)表示被接合体的正视图，图1(b)表示被接合体的侧视图。如图1所示，在钢板1的一部分上，将聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET树脂)作为树脂部件2，重叠其一部分而形成被接合体，空出能够照射激光的间隔，用两个夹具3将钢板1与树脂部件2密合固定。

图2是表示提高激光的输出而将金属与树脂部件接合的状况的图。图2是与图1(b)同样地从侧面观察被接合体的图，表示对于重叠并密合固定了的钢板1与树脂部件2的被接合体，从树脂部件2侧照射激光4而进行接合的状态。激光4的照射使用半导体激光，激光输出设为3kW。并且，以1.5m/min的接合速度，在图1所示的接合进行方向的宽度a的方向(图2的纸面进深方向)上进行接合，得到了试验片。另外，在激光4的照射中，将离焦量设为+50mm，也就是使从用于聚焦激光的镜头的焦点位置向下50mm的位置与金属1的钢板表面位置一致。

并且，对于以30mm宽度重叠的接合后的试验片，以该状态实施了剪切拉伸试验。图3表示接合后的拉伸试验前后的试验片的图。图3(a)表示接合后的拉伸试验前的图，图3(b)表示拉伸试验后的图。图3是从激光的照射侧观察试验片的图，也就是与图1(a)同样地正视试验片的图，图3(a)在纸面进深方向上，将纸面前侧设为上侧时，在钢板1的一部分的上侧重叠了树脂部件2的一部分。

并且，接合后的试验片如图3(a)所示，具有通过激光照射使树脂部件2的表面熔融了的由黑色或灰色表示的熔融部5，几乎没有形成钢板1与树脂部件2重叠的部位的接合部6(含气泡的由白色表示的部分及其周边部分)。并且，实施了剪切拉伸试验后的试验片，以重叠的部位剥离的方式断裂，如图3(b)所示分为钢板1和树脂部件2。

认为这是由于高输出的激光的照射使树脂成分挥发，该树脂成分沿激光的光路排出，通过与激光的干涉导致激光功率损失，因此接合不完全，不具有目标强度。所以，所得到的接合材料在剪切拉伸试验中，在界面发生了断裂。因此，本发明人对于抑制从树脂部件挥发的成分与激光发生干涉的手段进行了调查。

为了不使从树脂部件挥发的成分干涉激光，只要不使挥发成分沿激光的光路排出即可。本发明人为了不使挥发的树脂成分沿激光的光路排出，想到了在树脂部件的激光的照射面侧之上配置可透过激光的玻璃。因此，在金属与树脂部件重叠而成的被接合体上进一步重叠玻璃，实施了与上述接合试验同样的试验。

图4是表示接合试验中使用的重叠了玻璃板的被接合体的图。图4(a)表示被接合体的正视图，图4(b)表示被接合体的侧视图。如图4(a)所示，在纸面进深方向上，将纸面前侧设为上侧时，在钢板1的一部分的上侧，将聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET树脂)作为树脂部件2，将其一部分重叠而形成被接合体。并且，如图4(b)所示，在被接合体的树脂部件2的不与钢板1接触的一侧的表面上，将板状的玻璃7以覆盖全部接合预定部位的方式重叠。并且，空出能够照射激光的间隔，用两个夹具3将钢板1、树脂部件2和玻璃7密合固定。

图5表示将金属、树脂部件、玻璃重叠，提高激光的输出从而将金属与树脂部件接合的状况。图5是与图4(b)同样从侧面观察被接合体的图，表示对于重叠并密合固定的钢板1、树脂部件2和玻璃7，从玻璃7侧向接合部位照射激光4从而进行接合的状况。并且，对于被接合体，在图4所示的接合进行方向的宽度a的方向(图5的纸面进深方向)上，以与上述接合试验同样的条件实施了激光接合，得到试验片。

并且，对接合后的试验片实施了剪切拉伸试验。图6表示接合后的拉伸试验前后的试验片的图。图6(a)表示接合后的拉伸试验前的图，图6(b)表示拉伸试验后的图。图6是从激光的照射侧观察试验片的图，也就是与图4(a)同样正视试验片的图，图6(a)在纸面进深方向上，将纸面前侧设为上侧时，在钢板1的一部分的上侧重叠了树脂部件2的一部分。

接合后的试验片如图6(a)所示，与不使用玻璃7地将钢板1与树脂部件2接合的情况相比，以大2倍以上的接合面积形成了健全的接合部6(含气泡的由白色表示的部分及其周边部分)。并且，实施了剪切拉伸试验后的试验片如图6(b)所示，在显示最高负荷之后，树脂部件2的母材部分被拉伸，接合部仍然维持接合状态。由此可知，接合部6被强固地接合。

这是由于通过在树脂部件2的激光4的照射侧配置玻璃7，挥发的树脂成分从玻璃7的周围被排出，即使从树脂部件侧照射激光，挥发的树脂成分也不会与激光发生干涉。由此，发现通过在金属上依次重叠树脂部件和玻璃，能够从树脂部件侧照射激光，并且即使提高激光的输出，也能够以快速的接合速度进行接合。另外，由于没有从金属侧实施通过激光照射实现的加热，因此也抑制了金属成为高温而导致金属的特性发生变化。

本发明的第1技术方案，经过以上这样的研究过程而成为上述(1)记载的发明，对于这样的本发明，在后面说明其所需条件和/或优选条件。

本发明的第2技术方案是一种碳纤维强化树脂(CFRP)部件与树脂部件的接合方法(以下记为“本发明的第2技术方案的接合法”)，在CFRP部件上依次重叠树脂部件和玻璃，透过玻璃向与玻璃接触的该树脂部件面照射激光，以0.5m～5.0m/min的接合速度将CFRP部件与树脂部件接合。

接着，对得到本发明的第2技术方案的接合方法的研究过程进行说明，并且对本发明的第2技术方案的接合方法进行说明。

在CFRP部件与树脂部件的接合中，期望缩短接合时间、并且由振动等导致的产品的损伤少、可得到具有优异的接合强度的接合部件的方法。因此，本发明人在树脂部件与CFRP部件的接合上，尝试使用激光焊接技术。具体而言，实施了以下这样的接合试验。

图1表示接合试验中使用的被接合部件。图1(a)表示被接合部件的正视图，图1(b)表示被接合部件的侧视图。如图1所示，在CFRP部件1’的一部分上，将聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET树脂)作为树脂部件2，将其一部分重叠从而形成被接合部件，空出能够照射激光的间隔，用两个夹具3将CFRP部件1’与树脂部件2密合固定。

图2是表示将CFRP部件与树脂部件接合的状况的图。图2是与图1(b)同样从侧面观察被接合部件的图，表示对于重叠并密合固定了的CFRP部件1’与树脂部件2的被接合部件，从树脂部件2侧照射激光4从而进行接合的状态。在此，CFRP部件1’包含碳纤维从而吸收激光，树脂部件2可透过激光，因此从激光的照射侧起，以树脂部件2、CFRP部件1’的顺序重叠。

激光4的照射使用半导体激光，激光输出设为3kW。并且，以1.5m/min的接合速度，在图1所示的接合进行方向的宽度a的方向(图2的纸面垂直方向)上进行接合，得到了试验片。另外，在激光4的照射中，将离焦量设为+50mm，也就是使从聚焦激光的镜头的焦点位置向下50mm的位置与CFRP部件1’的钢板表面位置一致。

并且，对于以30mm宽度重叠的接合后的试验片，以该状态实施了剪切拉伸试验，几乎没有得到强度，发生了剥离。对剪切拉伸试验后的试验片进行了确认，观察到由于CFRP部件1’所含的碳纤维吸收激光从而发热，发生了其母材的树脂的熔融、以及由该产生的热的传播导致的树脂部件2表面的一部分熔融的痕迹，几乎没有观察到CFRP部件1’与树脂部件2的界面处的接合，没有得到具有目标强度的接合部件。

认为这是由于高输出的激光的照射使树脂成分挥发，该树脂成分沿激光的光路排出，通过与激光的干涉导致激光功率损失，导致接合不完全，不具有目标强度。所以，所得到的接合部件在剪切拉伸试验中发生了剥离。因此本发明人对于抑制从树脂部件挥发的成分与激光发生干涉的手段进行了研究。

为了不使从树脂部件挥发的成分干涉激光，只要不使挥发成分沿激光的光路排出即可。本发明人为了不使挥发的树脂成分沿激光的光路排出，想到了在树脂部件的激光的照射面侧配置可透过激光的玻璃。因此，在CFRP部件与树脂部件重叠而成的被接合体上进一步重叠玻璃，实施了与上述接合试验同样的试验。

图4是表示接合试验中使用的重叠了玻璃板的被接合部件的图。图4(a)表示被接合部件的正视图，图4(b)表示被接合部件的侧视图。如图4(a)所示，在纸面垂直方向上，将纸面前侧设为上侧时，在CFRP部件1’的一部分的上侧，将聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET树脂)作为树脂部件2，将其一部分重叠而形成被接合部件。并且，如图4(b)所示，在被接合部件的树脂部件2的不与CFRP部件1’接触的一侧的表面上，将板状的玻璃7以覆盖全部接合预定部位的方式重叠。空出能够照射激光的间隔，用两个夹具3将CFRP部件1’、树脂部件2和玻璃7密合固定。关于CFRP部件1’，可以设为将使PAN(聚丙烯腈)系碳纤维浸渗于130℃固化型环氧树脂而作成的单向预浸片，相对于纤维的长度方向以0°、90°、0°、90°、0°进行取向，合计层叠5枚而成的部件。

图5表示将CFRP部件、树脂部件、玻璃重叠，将CFRP部件与树脂部件接合的状况。图5是与图4(b)同样从侧面观察被接合部件的图，表示对于重叠并密合固定了的CFRP部件1’、树脂部件2和玻璃7，从玻璃7侧向接合部位照射激光4从而进行接合的状况。并且，对于被接合部件，在图4所示的接合进行方向的宽度a的方向(图5的纸面垂直方向)上，以与上述接合试验同样的条件实施了激光接合，得到了试验片。

并且，对接合后的试验片实施了剪切拉伸试验。图7表示接合后的拉伸试验前后的试验片的图。图7(a)表示接合后的拉伸试验前的图，图7(b)表示拉伸试验后的图。图7是从激光的照射侧观察试验片的图，也就是与图4(a)同样地正视试验片的图，图7(a)在纸面垂直方向上，将纸面前侧设为上侧时，在CFRP部件1’的一部分的上侧重叠树脂部件2的一部分。

在接合后的试验片上，如图7(a)所示形成了健全的接合部6(由白色表示的部分)。实施了剪切拉伸试验后的试验片，如图7(b)所示，虽然在CFRP部件1’与树脂部件2的接合面发生了剥离，但CFRP部件1’中所含的碳纤维17保持与树脂部件2接合，即接合部6被强固地接合了。

这是由于通过在树脂部件2的激光4的照射侧配置玻璃7，挥发的树脂成分从玻璃7的周围排出，因此即使从树脂部件侧照射激光，挥发的树脂成分也没有与激光发生干涉。由此，发现通过在CFRP部件上依次重叠树脂部件和玻璃，能够从树脂部件侧照射激光，并且能够提高激光的输出，快速进行接合。

本发明的第2技术方案，经过以上这样的研究过程而成为上述(2)记载的发明，对于这样的本发明，在后面说明其所需条件和/或优选条件。

本发明的第3技术方案是一种金属与碳纤维强化树脂(CFRP)部件的接合方法(以下称为“本发明的第3技术方案的接合方法”)，包括以下步骤：

(a)首先，照射激光，以0.5m～5.0m/min的接合速度将CFRP部件与树脂制中间部件接合；

(b)然后，照射激光，以0.5m～5.0m/min的接合速度将金属与中间部件接合。

并且，在(a)中，在CFRP部件上依次重叠中间部件和玻璃，透过玻璃向与玻璃接触的该中间部件面照射激光，将CFRP部件与中间部件接合，

在(b)中，将金属与中间部件重叠，从该金属侧照射激光从而加热金属，将金属与中间部件接合。

下面，参照附图对本发明的第3技术方案的接合方法的基本方式进行详细说明。

＜(a)CFRP部件与树脂制中间部件的接合＞

首先，在CFRP部件上依次重叠树脂制中间部件和玻璃，透过玻璃向与玻璃接触的中间部件面照射激光，将CFRP部件与中间部件接合。

图8表示由CFRP部件和树脂制中间部件构成的被接合部件。图8(a)表示被接合部件的正视图，图8(b)表示被接合部件的侧视图。如图8(a)所示，在纸面垂直方向上，将纸面前侧设为上侧时，至少在CFRP部件1’的接合预定部位的上侧重叠中间部件2，形成被接合部件。

例如，CFRP部件1’可以设为将使PAN(聚丙烯腈)系碳纤维浸渗于130℃固化型环氧树脂而作成的单向预浸片，相对于纤维的长度方向以0°、90°、0°、90°、0°进行取向，合计层叠5枚而得到的部件，中间部件2可以设为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET树脂)。

并且，如图8(b)所示，在被接合部件的中间部件2的不与CFRP部件1’接触的一侧的表面上，将板状的玻璃7以覆盖全部接合预定部位的方式重叠。另外，空出能够照射激光的间隔，用两个夹具3将CFRP部件1’、中间部件2和玻璃7密合固定。

图9表示将CFRP部件、中间部件、玻璃重叠，将CFRP部件与中间部件接合的状况。图9是与图8(b)同样地从侧面观察被接合部件的图，表示对重叠并密合固定了的CFRP部件1’、中间部件2和玻璃7，从玻璃7侧向接合部位照射激光4从而进行接合的状况。并且，对于被接合部件，例如在图8所示的接合进行方向的宽度a的方向(图9的纸面垂直方向)上照射激光，使焊接部位的CFRP部件1’中所含的碳纤维发热，通过由此实现的CFRP部件1’的树脂的熔融、以及由该产生的热的传播实现的中间部件2的熔融，将两者接合。

在激光4的照射中，例如使用半导体激光，将激光输出设为3kW，以1.5m/min的接合速度进行接合。另外，在激光4的照射中，将离焦量设为+50mm，也就是使从聚焦激光的镜头的焦点位置向下50mm的位置与CFRP部件1’的表面位置一致。

图10表示接合了中间部件的CFRP部件。图10是从激光的照射侧观察接合了中间部件的CFRP部件的图，也就是与图1(a)同样地正视试验片的图，在纸面垂直方向上将纸面前侧设为上侧时，在CFRP部件1’的一部分的上侧重叠了中间部件2。如图10所示，能够形成健全的接合部6(由白色表示的部分)。

在中间部件2的激光4的照射侧没有设置玻璃7的情况下，通过高输出的激光的照射使树脂成分挥发，该树脂成分沿激光的光路排出，由于与激光的干涉导致激光功率损失，接合不完全。与此相对，像本发明的焊接方法这样，通过在中间部件2的激光4的照射侧设置玻璃7，使挥发的树脂成分从玻璃7的周围排出，因此能够使挥发的树脂成分不与激光4发生干涉，能够提高激光的输出从而快速进行接合。

＜(b)金属与中间部件的接合＞

接着，将金属与接合了中间部件的CFRP部件重叠，从金属侧照射激光从而将金属与中间部件接合。

图11表示由金属与接合了中间部件的CFRP部件构成的被接合部件。图11(a)表示被接合部件的俯视图，图11(b)表示被接合部件的侧视图。如图11(a)所示，将CFRP部件1’至少与金属板1的接合预定部位重叠，形成被接合部件。并且，如图11(b)所示，在中间部件2的不与CFRP部件1’接触的一侧的表面上重叠金属板1。另外，空出能够照射激光的间隔，用两个夹具3将CFRP部件1’、中间部件2和金属板1密合固定。

图12表示将CFRP部件、中间部件、金属板重叠，将CFRP部件与金属板接合的状况。图12是与图11(b)同样从侧面观察被接合部件的图，表示对于重叠并密合固定了的CFRP部件1’、中间部件2和金属板1，从金属板1侧向金属板1的表面照射激光4从而进行接合的状况。并且，关于被接合部件，在图11所示的接合进行方向的宽度a的方向(图12的纸面垂直方向)上，以与CFRP部件和树脂部件的接合试验同样的条件照射激光从而加热金属，通过该热传导使中间部件2熔融，将两者接合。

在激光4的照射中，可以采用与上述(a)的CFRP部件和树脂部件的接合同等的条件。例如使用半导体激光，将激光输出设为3kW，将离焦量设为+50mm，将接合速度设为1.5m/min。再者，使从聚焦激光的镜头的焦点位置向下50mm的位置与金属板1的表面位置一致。

接着，对接合了的CFRP部件与金属板的接合部件实施了剪切拉伸试验。拉伸试验后的金属板1保持与中间部件2接合的状态。并且，在CFRP部件1’发生断裂，CFRP部件的一部分附着在保持与金属板1接合的状态的中间部件2上。由此可知，接合部件的拉伸强度影响CFRP部件的拉伸强度，接合部被强固地接合了。

像这样，通过使树脂制中间部件作为接合层介于金属与CFRP部件之间，能够提高激光的输出从而快速地进行结合，并且可得到具有充分的接合强度的金属与CFRP部件的接合部件。

另外，在金属与CFRP部件的接合部件中，具有从接合面发生电解腐蚀反应，产生由此导致的金属的局部腐蚀之类的问题，但采用本发明的第3技术方案的焊接方法得到的接合部件，由于在金属与CFRP部件之间插入了树脂制中间部件，因此金属的局部腐蚀得到抑制。

本发明的第3技术方案，经过以上这样的研究过程而成为上述(3)记载的发明，对于这样的本发明，在后面说明其所需条件和/或优选条件。

本发明的第4技术方案是一种金属与碳纤维强化树脂(CFRP)部件的接合方法(以下称为“本发明的第4技术方案的接合方法”)，

在CFRP部件上依次重叠树脂制中间部件和金属，从金属侧向接合部位照射激光，以0.5m～5.0m/min的接合速度对各部件进行一道次接合。

下面，参照附图对本发明的第4技术方案的接合方法的基本方式进行详细说明。

首先，在CFRP部件上依次重叠树脂制中间部件和金属，通过从金属侧进行一道次的激光照射，经由中间部件将CFRP部件与金属接合。

图11表示由CFRP部件、中间部件和金属构成的被接合部件。图11(a)表示被接合部件的正视图，图11(b)表示被接合部件的侧视图。如图11(a)所示，隔着中间部件2将CFRP部件1’至少与金属板1的接合预定部位重叠，形成被接合部件。并且，如图11(b)所示，在中间部件2的不与CFRP部件1’接触的一侧的表面上重叠金属板1。另外，空出能够照射激光的间隔，用两个夹具3将CFRP部件1’、中间部件2和金属板1密合固定。

图12表示将CFRP部件、中间部件、金属板重叠，将CFRP部件与金属板接合的状况。图12是与图11(b)同样从侧面观察被接合部件的图，表示对于重叠并密合固定了的CFRP部件1’、中间部件2和金属板1，从金属板1侧向金属板1的表面照射激光4从而进行接合的状况。并且，关于被接合部件，在图11所示的接合进行方向的宽度a的方向(图12的纸面垂直方向)上，通过一道次的激光照射加热金属，通过该热传导使中间部件2熔融，将CFRP部件与金属接合。

在激光4的照射中，例如使用半导体激光，将激光输出设为3kW，以1.5m/min的接合速度进行接合。另外，在激光4的照射中，将离焦量设为+50mm，也就是使从聚焦激光的镜头的焦点位置向下50mm的位置与金属板1的表面位置一致。

本发明的第4技术方案中，向金属照射激光，因此不直接向中间部件2照射激光。所以通过高输出的激光照射使树脂成分挥发的可能性小。另外，即使树脂成分挥发，通过在中间部件2的激光4的照射侧设置金属1，挥发的树脂成分从金属1的周围排出，因此挥发的树脂成分不与激光4发生干涉，能够提高激光的输出快速地进行接合。所以，能够有效率地照射激光、加热金属，通过该热传导使中间部件2熔融，将CFRP部件与金属接合。

接着，对接合了的CFRP部件与金属板的接合部件实施了剪切拉伸试验。拉伸试验后的金属板1保持与中间部件2接合的状态。并且，在CFRP部件1’发生断裂，CFRP部件的一部分附着在保持与金属板1接合的状态的中间部件2上。由此可知，接合部件的拉伸强度影响CFRP部件的拉伸强度，接合部被强固地接合了。

像这样，通过使树脂制中间部件介于金属与CFRP部件之间，能够提高激光的输出从而快速地进行一道次接合，并且可得到具有充分的接合强度的金属与CFRP部件的接合部件。由于是一道次接合，因此能够将焊接工序设为1次，从而降低工作负担、成本。

另外，金属与CFRP部件的接合部件中，具有从接合面发生电解腐蚀反应，导致产生金属的局部腐蚀之类的问题，但采用本发明的第4技术方案的焊接方法而得到的接合部件，由于在金属与CFRP部件之间插入了树脂制中间部件，因此金属的局部腐蚀得到抑制。

本发明的第4技术方案，经过以上这样的研究过程而成为上述(4)记载的发明，对于这样的本发明，以下说明其所需条件和/或优选条件。

首先，对本发明中使用的金属、CFRP部件、树脂部件(树脂制中间部件)和玻璃进行说明。

(待接合的金属)

待接合的金属是汽车等所使用的金属，包括成分组成在内，不特别限定。另外，从树脂部件侧照射激光的情况下(第1技术方案)，会加热金属的表面，因此对于金属的厚度也不特别限定。从金属侧照射激光的情况下(第3技术方案、第4技术方案)，从不与中间部件接触的一面侧照射激光，通过热传导加热与中间部件接触的一面，从而使中间部件熔融，因此金属的厚度优选为3.5mm以下。作为这样的金属可例示钢材。另外，优选金属的表面不具有镀敷等处理层。

(待接合的CFRP部件)

对于待接合的CFRP部件不特别限定，可以根据使用方式从公知的CFRP部件中选择。另外，作为构成CFRP部件的碳纤维，可例示PAN(聚丙烯腈)系碳纤维、沥青系碳纤维等。特别是PAN系碳纤维，强度、弹性模量、拉伸度的平衡好。另外，作为构成CFRP部件的树脂，可例示环氧树脂、酚醛树脂、苯并恶嗪树脂、乙烯基酯树脂、不饱和聚酯树脂等热固化树脂、聚乙烯、聚丙烯树脂、聚酰胺树脂、ABS树脂、聚氨酯树脂、聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂、聚缩醛树脂、聚碳酸酯等树脂等热塑性树脂。

(待接合的树脂部件、或树脂制中间部件)

作为待接合的树脂部件(或树脂制中间部件)的原料的树脂，只要是可透过所使用的激光的树脂就不特别限定，可例示尼龙6(PA6)等聚酰胺树脂(PA)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)等聚酯树脂、聚碳酸酯(PC)树脂、ABS等苯乙烯系树脂、丙烯酸系树脂(PMMA等)等热塑性树脂。再者，树脂可以添加纤维状填充剂等用于提高特性的填充剂。

树脂部件(或中间部件)对于所使用的激光的透过率，为了提高接合速度，优选为60％以上，更优选为80％以上。树脂部件(或中间部件)的厚度优选为0.2mm以上且5.0mm以下。如果小于0.2mm，则热容量小而发生熔化，有时无法接合，有时得不到充分的接合强度。另外，如果超过5.0mm，则激光的衰减大，有时没有对钢板供给充分的激光功率，从而无法接合。

另外，在第4技术方案中，为了通过一道次接合将金属加热，通过该热传导将中间部件熔融，优选设为1.0mm以下的厚度。如果超过1.0mm，则有可能无法通过一道次的激光照射使树脂熔融。

(在树脂部件或中间部件上重叠的玻璃)

玻璃重叠在树脂部件(或中间部件)的与接触金属或CFRP部件的面相反侧的照射激光一侧的面。该玻璃用于使挥发成分从玻璃板的外周排出，从而不使挥发的树脂成分与激光发生干涉。玻璃只要可透过所使用的激光，并且不与挥发的树脂成分发生反应，就不特别限定，可例示石英玻璃。

关于玻璃相对于所使用的激光的透过率，为了提高接合速度，优选为60％以上，更优选为90％以上。为了提高透过率，期望对玻璃的正反面进行平行研磨。另外，玻璃的厚度优选为1.0mm以上且5.0mm以下。如果为1mm以下，则在利用夹具夹持的情况下，有时无法承受该加压力。再者，由于不是必须利用夹具夹持，因此也可以使用比1.0mm薄的玻璃。另外，如果超过5.0mm，则难以透过激光，接合的操作性降低。另外，玻璃的宽度优选比接合预定部的宽度宽，以使得挥发的树脂成分不与激光发生干涉地被排出。

关于玻璃，优选在与接合预定部位重叠的部分的玻璃的表面，设置用于防止激光的反射的防反射膜。激光有时根据其波长，会被玻璃反射20％左右，通过在玻璃的表面设置防反射膜可抑制为几％左右的反射，能够有效利用激光的能量，能够进行快速的焊接。对于防反射膜不特别限定，可以根据激光的波长而形成公知的防反射膜。

通过玻璃，使得挥发的树脂成分从玻璃的外周排出，不与激光发生干涉。可以对于从玻璃的外周排出的挥发成分进行送风而使其扩散。由此，能够更切实地抑制挥发成分对激光的干涉。作为送风的手段，可使用鼓风机、风扇、气体喷射器等。

(金属、CFRP部件、树脂部件或树脂制中间部件、玻璃的形状)

待接合的金属、CFRP部件和树脂部件(或中间部件)的形状，至少接合部位为板状即可，在从激光照射面侧观察时，可以是矩形、圆形、椭圆形等任意形状，或者也可以整体都不为板状。例如可以实施弯曲加工、压制加工、开孔加工等，包括通过压制成型等使截面成为帽子形的特定形状的部件的凸缘部等。

再者，中间部件可以作为接合层设置在金属与CFRP部件的接合预定部位，也可以作为用于使部件轻量化的替换金属的一部分的部件、或作为用于使部件具备各种特性的部件而设置。此时，作为至少能够将金属与CFRP部件的接合预定部位覆盖的形状，可以是与使用方式相对应的形状，与金属和CFRP部件的形状同样地，只要至少接合部位为板状，则可以是任意形状，或者也可以整体都不为板状。

另外，玻璃只要能够覆盖接合预定部位即可，根据金属、CFRP部件和树脂部件(或中间部件)的形状而调整。覆盖该接合预定部位是指覆盖接合预定部位的宽度的1倍以上，或是覆盖金属或CFRP部件与树脂部件(或中间部件)的接合界面中的激光的聚焦面积的1倍以上。

接着，对激光接合装置和激光接合方法进行说明。

对于本发明的接合方法中使用的激光接合装置不特别限定，可以采用以往的激光接合装置。另外，激光接合装置也可以使用远程激光头。

激光接合装置由激光振荡器、光路、聚光光学系统、驱动系统、保护气体系统等构成。作为激光振荡器，可以使用CO₂激光、YAG激光、光纤激光、DISK激光等激光。被激光振荡器振荡的激光，穿过光路导向聚光光学系统。聚光光学系统由抛物面镜、聚光镜等构成，将传送来的激光聚集。激光的焦点位置是可变的，例如在激光透过玻璃而照射的情况下(第1～3技术方案)，在金属与树脂部件、或CFRP部件与树脂部件(中间部件)的接合界面中，可以设定预定的离焦量进行调整使得激光的聚光面积成为40.85mm²。在激光照射金属的情况下(第3技术方案、第4技术方案)，由于加热金属，通过该热传导使中间部件熔融，因此可以设定离焦量进行调整使得在金属的表面位置得到期望的聚光面积。聚光形状可以是矩形、椭圆形等。并且，向被接合部件照射激光，使驱动系统移动从而进行接合。移动的可以是聚光光学系统，也可以是被接合部件。另外也可以通过电流镜扫描激光。另外，也可以使用不通过光路而是将来自振荡器的光直接导向聚光光学系统的半导体激光。保护气体可以根据需要而使用。

(激光接合方法)

关于激光接合方法，在激光透过玻璃而照射的情况下(第1～3技术方案)，将金属与树脂部件、CFRP部件与树脂部件(中间部件)重叠，在树脂部件(中间部件)的激光照射面侧配置玻璃，提高激光输出，加快接合速度进行接合。此时，可以在激光输出为2～4kW、聚光面积为20～60mm²、接合速度为0.5～5.0m/min的接合条件下进行，与以往相比可实现非常快速的接合。在激光照射金属的情况下(第3技术方案、第4技术方案)，也可以采用与激光透过玻璃进行上述部件的接合的情况同等的条件。聚光形状为矩形、椭圆形等，并不特别限定。另外，如果接合速度小于0.5m/min，则输出低，树脂的挥发量少，因此不会发生挥发的树脂对激光的干涉，能够进行金属或CFRP部件与树脂部件(中间部件)的接合。如果接合速度超过5m/min，则需要高输出的激光，如果使用那样的高输出的激光，树脂部件或金属会受到热的影响，其特性有可能发生变化。

另外，如果将金属、CFRP部件、树脂部件(中间部件)和玻璃加压固定，则接合强度进一步提高，因而优选。对于金属、CRFP部件、树脂部件(中间部件)和玻璃的加压固定方法不特别限定，可例示通过夹具等夹持从而进行加压固定的方法。

实施例

下面，对本发明的实施例进行说明，实施例中的条件是为了确认本发明的可实施性和效果而采用的一个条件例，本发明并不限定于该条件例。关于本发明，只要不脱离本发明的主旨而达成本发明的目的，可采用各种条件。

(发明例1：金属与树脂部件的接合)

首先，待接合的金属是板厚1.4mm的钢板，待接合的树脂部件是板厚2.0mm的PET树脂，两者在图4中的接合进行方向的宽度a都为30mm，与接合进行方向垂直的方向的长度b1和b2都为150mm。玻璃是直径φ54.6mm、板厚1.5mm的圆形板状，使用了具有防反射膜的石英玻璃。并且，如图4所示，将钢板的一部分与树脂部件的一部分重叠，重叠部分的接合进行方向的宽度a设为30mm，重叠部分的与接合进行方向垂直的方向的长度b3设为45～50mm。并且，以覆盖整体重叠部分的方式将玻璃板载置于树脂部件上，空出能够照射激光的间隔，利用两个夹具将钢板、树脂部件和玻璃密合固定。

激光器使用了波长940nm的半导体激光。树脂部件对于激光的透过率为86％，玻璃对于激光的透过率为93％。并且，激光输出设为3kW，透过玻璃向与玻璃接触的该树脂部件面照射激光，以1.5m/min的接合速度使激光的照射位置沿a方向移动，将金属与树脂部件接合，得到了发明例1的试验片1-1。另外，在激光的照射中，相对于接合部位，在激光的光轴方向上将离焦量设定为+50mm。聚光尺寸推定为4.3mm×9.5mm，聚光面积为40.85mm²的矩形。

另外，作为比较例1-2，除了不使用玻璃以外，通过与发明例1同样的材料和接合条件对金属与树脂部件进行激光接合，得到了试验片1-2。另外，作为比较例1-3，除了不使用玻璃板，并将接合速度设为0.3m/min以外，通过与发明例同样的材料和接合条件对金属与树脂部件进行激光接合，得到了试验片1-3。

对于以30mm宽度重叠的接合后的试验片，以该状态实施了剪切拉伸试验。图13表示试验片的剪切拉伸强度。使用玻璃并以1.5m/min的接合速度接合的试验片1-1，与不使用玻璃板并以1.5m/min的接合速度接合的试验片1-2相比，剪切拉伸强度高。另外，试验片1-1与不使用玻璃并以0.3m/min的接合速度接合的试验片1-3相比，剪切拉伸强度大致相同。由此可知，通过在树脂部件上重叠玻璃板而进行激光接合，即使加快接合速度，也可得到接合强度高的接合部。

(发明例2：CFRP部件与树脂部件的接合)

首先，待接合的CFRP部件是板厚1.4mm的板，待接合的树脂部件是板厚2.0mm的PET树脂，两者在图4中的接合进行方向的宽度a都为30mm，与接合进行方向垂直的方向的长度b1和b2都为150mm。玻璃是直径φ54.6mm、板厚1.5mm的圆形板状，使用了具有防反射膜的石英玻璃。

并且，如图4所示，将CFRP部件的一部分与树脂部件的一部分重叠，将重叠部分的接合进行方向的宽度a设为30mm，将重叠部分的与接合进行方向垂直的方向的长度b3设为45～50mm。并且，以覆盖重叠部分整体的方式将玻璃板载置于树脂部件上，空出能够照射激光的间隔，用两个夹具将CFRP部件、树脂部件和玻璃密合固定。

激光使用了波长940nm的半导体激光。树脂部件对于激光的透过率为86％，玻璃对于激光的透过率为93％。并且，将激光输出设为3kW，透过玻璃向与玻璃接触的该树脂部件面照射激光，以1.5m/min的接合速度使激光的照射位置沿a方向移动，将CFRP部件与树脂部件接合，得到了发明例2的试验片2-1。另外，在激光的照射中，相对于接合部位，在激光的光轴方向上将离焦量设定为+50mm。聚光尺寸推定为4.3mm×9.5mm，聚光面积为40.85mm²的矩形。

另外，作为比较例2-2，除了不使用玻璃以外，通过与发明例相同的材料和接合条件对CFRP部件与树脂部件进行激光接合，得到了试验片2-2。

对于以30mm宽度重叠并接合后的试验片，以该状态实施了剪切拉伸试验。图14表示试验片的剪切拉伸强度。使用玻璃进行接合的试验片2-1，与不使用玻璃板而接合的试验片2-2相比，剪切拉伸强度非常高。由此可知，通过将玻璃重叠在树脂部件上而进行激光接合，即使加快接合速度，也可得到接合强度高的接合部。

(发明例3：经由中间材料将金属与CFRP部件接合)

首先，待接合的金属是板厚1.4mm的钢板，待接合的CFRP部件是板厚1.0mm的板，待接合的树脂制中间部件是板厚2.0mm的PET树脂，图11中的接合进行方向的宽度a为30mm，与接合进行方向垂直的方向的长度b1为45～50mm、b2和b3为150mm。

并且，如图8所示，将CFRP部件的一部分与中间部件重叠，将重叠部分的接合进行方向的宽度a设为30mm，将重叠部分的与接合进行方向垂直的方向的长度设为45～50mm。并且，以覆盖重叠部分整体的方式将玻璃板载置于中间部件上，空出能够照射激光的间隔，用两个夹具将CFRP部件、中间部件和玻璃密合固定。玻璃是直径φ54.6mm、板厚1.5mm的圆形板状，使用了具有防反射膜的石英玻璃。

激光使用了波长940nm的半导体激光。中间部件对于激光的透过率为86％，玻璃对于激光的透过率为93％。并且，将激光输出设为3kW，透过玻璃向与玻璃接触的该树脂部件面照射激光，以1.5m/min的接合速度使激光的照射位置沿a方向移动，将CFRP部件与中间部件接合。另外，在激光的照射中，相对于接合部位，在激光的光轴方向上将离焦量设定为+50mm。聚光尺寸推定为4.3mm×9.5mm，聚光面积为40.85mm²的矩形。

接着，如图11所示，在接合了中间部件的CFRP部件上重叠金属，将重叠部分的接合进行方向的宽度a设为30mm，将重叠部分的与接合进行方向垂直的方向的长度设为45～50mm。并且，空出能够照射激光的间隔，用两个夹具将金属、CFRP部件和中间部件密合固定。

激光使用了波长940nm的半导体激光，将激光输出设为3kW，对金属面照射激光，以1.5m/min的接合速度使激光的照射位置沿a方向移动，将金属与接合了中间部件的CFRP部件接合，得到了发明例3的试验片3-1。另外，在激光的照射中，相对于金属表面，在激光的光轴方向上将离焦量设定为+50mm。聚光尺寸推定为4.3mm×9.5mm，聚光面积为40.85mm²的矩形。

另外，作为比较例3-2，不使用中间部件，通过与试验片3-1同样的材料和接合条件，将金属与CFRP部件直接重叠，从金属侧照射激光从而进行接合，得到了试验片3-2。

对试验片实施了剪切拉伸试验。试验片3-1的拉伸强度为600N，与此相对，试验片3-2在拉伸试验机中仅通过夹具就使金属与CFRP部件发生了剥离。

(发明例4：经由中间材料将金属与CFRP部件一道次接合)

首先，待接合的金属是板厚1.4mm的钢板，待接合的CFRP部件是板厚1.0mm的板，待接合的树脂制中间部件是板厚1.0mm的PET树脂，图11中的接合进行方向的宽度a为30mm，与接合进行方向垂直的方向的长度b1为45～50mm、b2和b3为150mm。

如图11所示，将CFRP部件的一部分、中间部件以及金属重叠，将重叠部分的接合进行方向的宽度a设为30mm，将重叠部分的与接合进行方向垂直的方向的长度设为45～50mm。并且，空出能够照射激光的间隔，用两个夹具将CFRP部件、中间部件和金属密合固定。

激光使用了波长940nm的半导体激光，将激光输出设为3kW，向金属面照射激光，以1.5m/min的接合速度使激光的照射位置沿a方向移动仅一道次。由此，将金属加热，通过该热传导将中间部件熔融，将CFRP部件与金属接合，得到了发明例4的试验片4-1。另外，在激光的照射中，相对于金属表面，在激光的光轴方向上将离焦量设定为+50mm。聚光尺寸推定为4.3mm×9.5mm，聚光面积为40.85mm²的矩形。

另外，作为比较例4-2，不使用中间部件，通过与试验片4-1同样的材料和接合条件，将金属与CFRP部件直接重叠，从金属侧照射激光进行接合，得到了试验片4-2。

对试验片实施了剪切拉伸试验。试验片4-1的拉伸强度为600N，与此相对，试验片4-2在拉伸试验机中仅通过夹具就使金属与CFRP部件发生了剥离。

产业可利用性

根据本发明，能够快速实现金属与树脂部件的接合、CFRP部件与树脂部件的接合、以及经由中间部件实现的金属与树脂部件的接合，并且它们的接合强度优异。另外，也能够通过一道次焊接进行经由中间部件实现的金属与树脂部件的接合。由此，本发明在产业上的可利用性高。

附图标记说明

1 钢板

1’ CFRP部件

2 树脂部件、中间部件

3 夹具

4 激光

5 熔融部

6 接合部

7 玻璃

a 接合进行方向的宽度

b1 树脂的与接合进行方向垂直的方向的长度

b2 金属的与接合进行方向垂直的方向的长度

b3 重叠部分的与接合进行方向垂直的方向的长度

Claims (4)

1.一种金属与树脂部件的接合方法，将金属与树脂部件重叠并从树脂部件侧照射激光从而进行接合，其特征在于，

在所述金属上依次重叠可透过激光的所述树脂部件和玻璃，

空出能够照射激光的间隔，仅用夹具将所述玻璃、所述树脂部件和所述金属密合固定，

从所述树脂部件侧隔着所述玻璃向所述金属与所述树脂部件重叠在一起的接合部位照射所述激光，以0.5m～5.0m/min的接合速度进行接合，

以不使由于所述激光的照射而从所述树脂部件挥发的成分干涉激光的方式配置所述玻璃。

2.一种碳纤维强化树脂部件与树脂部件的接合方法，将碳纤维强化树脂部件与树脂部件重叠并从树脂部件侧照射激光从而进行接合，其特征在于，

在所述碳纤维强化树脂部件上依次重叠可透过激光的所述树脂部件和玻璃，从所述树脂部件侧隔着所述玻璃向所述碳纤维强化树脂部件与所述树脂部件重叠在一起的接合部位照射所述激光，以0.5m～5.0m/min的接合速度进行接合，

以不使由于所述激光的照射而从所述树脂部件挥发的成分干涉激光的方式配置所述玻璃，

对于从所述玻璃的外周排出的挥发成分进行送风，使所述挥发成分扩散。

3.一种经由中间部件将金属与碳纤维强化树脂部件接合的接合方法，经由树脂制中间部件将金属与碳纤维强化树脂部件通过激光照射进行接合，其特征在于，

将所述碳纤维强化树脂部件与可透过激光的树脂制的所述中间部件接合，然后将该中间部件与所述金属接合，

在所述碳纤维强化树脂部件与所述中间部件的接合时，在所述碳纤维强化树脂部件上依次重叠所述中间部件和玻璃，从该中间部件侧隔着该玻璃向该碳纤维强化树脂部件与该中间部件重叠在一起的接合部位照射激光，以0.5m～5.0m/min的接合速度进行接合，

在所述中间部件与所述金属的接合时，在所述中间部件的表面重叠所述金属，向接合部位的金属表面照射激光从而加热该金属，以0.5m～5.0m/min的接合速度进行接合。

4.一种经由中间部件将金属与碳纤维强化树脂部件接合的接合方法，经由树脂制中间部件将金属与碳纤维强化树脂部件通过仅一道次的激光照射进行接合，其特征在于，

在所述碳纤维强化树脂部件上依次重叠所述中间部件和所述金属，从该金属侧向该金属与该碳纤维强化树脂部件与该中间部件重叠在一起的接合部位照射激光，以0.5m～5.0m/min的接合速度进行一道次接合。