JP2017056736A - インサート金属部材、金属樹脂複合成形体及び金属樹脂複合成形体の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の粗面化方法の一実施の形態では、インサート金属部材1の表面の粗面化を次のようにして実施する。まず所定形状の金属部材の表面に、金属部材の材質に適した所定のパワーと、波長と、スポット径を有するパルス状のレーザ光を所定の照射パターンに従って照射することにより、複数の凹陥部4を表面に形成して粗面化領域5を形成する金属材料の粗面化方法を用いる。本発明の実施の形態の粗面化方法では、まず金属部材に、レーザ光を照射して溶融金属を生成し、溶融金属が凝固して形成された環状凝固部31により先の凹陥部4を形成する第1の工程を実施する。次に先の凹陥部4の環状凝固部31が完全に凝固する前に、先の凹陥部から所定の距離をあけて、金属部材にレーザ光を照射して次の溶融金属を生成し、次の溶融金属が凝固して形成された次の環状凝固部31により次の凹陥部4を形成する第2の工程を実施する。第1の工程と第2の工程とを繰り返すことにより粗面化領域5を形成する。本発明では、レーザ光のパワー、スポット径及び照射パターンを、次の溶融金属の一部が飛散して先の凹陥部を形成するための溶融金属の上に付着して凝固することにより、先の凹陥部4の開口部を狭めるように延び出る1以上の波頭状の延出部34が形成されるように定める。前述のように、「照射パターン」とは、レーザ光の照射回数、照射経路を含むレーザ光の照射条件を含むものである。したがって照射パターンによっては、1回のレーザ光の照射により延出部34を形成できる場合もあれば、複数回のレーザ光の照射により延出部34を形成できる場合もある。
上記のように製造したインサート金属部材1をインサートとして所定の樹脂材料を用いてインサート成形(本実施の形態では射出成形)をすることにより樹脂部材7を成形することにより、図1(C)に示す金属樹脂複合成形体11が製造される。特に本実施の形態では、所定形状の金属部材としてレーザの波長が1064nm以上のときの反射率が高い銅または真鍮に錫メッキが施されたものを用いる場合に適している。このような反射率の高い金属材料は、レーザ照射によってその表面を粗面化することが難しい材料である。そして樹脂材料としては、ポリアセタール(POM)またはポリフタルアミド(PPA)を用いる。これらの樹脂材料は、反射率の高い金属材料からなるインサート金属部材との接合強度を高めることが難しく、また接合部の気密性を高めることが難しい樹脂材料である。
図11は、本発明の方法により表面の粗面化を行ったインサート金属部材を用いて作った金属樹脂複合成形体の実施例と比較例(特許第4020957号公報のハッチングパターンにより表面の粗面化を行ったインサート金属部材を用いて作った金属樹脂複合成形体)の試験結果を示している。実施例では、プリヒート「あり」の場合と、「なし」の場合で試験を行い、比較例ではプリヒート「なし」の場合でのみ試験を行った。試験のサンプル数はそれぞれ5つずつとした。そして平均値「AVE」を求めた。
閉ループ状の照射経路パターンPTに沿って、レーザ光のスポットが重なるように複数の照射位置PSにレーザ光を照射することにより凹陥部4を形成する場合において、レーザ光のパワーが64W程度のときには、連続して形成される複数の凹陥部の隣り合う二つの凹陥部間の距離が長くなると、凹陥部間相互の熱的影響がなくなって、所望の延出部が形成できないことを試験により確認した。図12(A)及び(B)は、前述の閉ループ状の照射経路パターンPTに沿って、レーザ光のスポットが重なるように複数の照射位置PSにレーザ光を照射する方法により60μmの間隔をあけて連続して凹陥部を形成した場合のインサート金属部材の200倍拡大断面図と1000倍拡大断面図である。図13(A)及び(B)は、前述の閉ループ状の照射経路パターンPTに沿って、レーザ光のスポットが重なるように複数の照射位置PSにレーザ光を照射する方法により100μmの間隔をあけて連続して凹陥部を形成した場合のインサート金属部材の200倍拡大断面図と1000倍拡大断面図である。図12と図13とを比較すると明らかなように、隣り合う二つの凹陥部の間隔が広がると、レーザ光のパワーが弱い場合には、凹陥部の開口部の周囲に十分なアンカーとなる延出部が得られないことが判る。なおレーザ比からのパワーが大きくなると、二つの凹陥部の間隔が広がっても、凹陥部の開口部の周囲に十分なアンカーとなる延出部が得られる。
3 金属部材
4 凹陥部
5 粗面化領域
7 樹脂部材
9 パイプ
11 金属製樹脂成形体
13 レーザ設備
31 環状凝固部
32 隔壁部
33 連通窟
34 延出部
Claims (8)
- 所定形状の金属部材の表面に複数の凹陥部が形成された粗面化領域に、樹脂部材が成形されてなる金属樹脂複合成形体用のインサート金属部材であって、
前記凹陥部を囲む環状壁部は、前記金属部材の溶融金属が凝固した状態で生成された環状凝固部からなり、
前記環状凝固部は、前記凹陥部の開口部を狭めるように延び出る1以上の波頭状の延出部を備えていることを特徴とするインサート金属部材。 - 前記複数の凹陥部には、隣り合う二つの前記凹陥部間の隔壁部が、隣り合う二つの前記環状凝固部の一部によって構成されているものが含まれており、
前記隔壁部の近傍に前記波頭状の延出部が存在していることを特徴とする請求項1に記載のインサート金属部材。 - 前記隣り合う二つの凹陥部のうちの一つの前記凹陥部が有する前記波頭状の延出部の一部は、前記隣り合う二つの凹陥部のうちの他の前記凹陥部側から飛散した溶融金属が凝固して形成されている請求項2に記載のインサート金属部材。
- 前記隔壁部には、前記隣り合う二つの凹陥部間を連通する連通窟が形成されている請求項2または3に記載のインサート金属部材。
- 前記複数の凹陥部の平均直径寸法が40μm以上100μm以下であり、
前記複数の凹陥部の平均深さ寸法が100μm以上であり、
隣り合う二つの前記凹陥部の中心間の距離が、50μm以上80μm以下である請求項1に記載のインサート金属部材。 - 前記金属部材が、銅、銅合金、真鍮、銅にメッキが施されたメッキ銅、銅合金にメッキが施されたメッキ銅合金、または真鍮にメッキが施されたメッキ真鍮である請求項1に記載のインサート金属部材。
- 所定形状の金属部材の表面に複数の凹陥部が形成されてなる粗面化領域を有するインサート金属部材の前記粗面化領域に樹脂部材が成形されてなる金属樹脂複合成形体であって、
前記インサート金属部材は、前記凹陥部を囲む環状壁部が、前記金属部材の溶融金属が凝固した状態で生成された環状凝固部からなり、前記環状凝固部が前記凹陥部の開口部を狭めるように延び出る1以上の波頭状の延出部を備えているものであり、
前記所定形状の金属部材が、銅、銅合金、真鍮、銅にメッキが施されたメッキ銅、銅合金にメッキが施されたメッキ銅合金、または真鍮にメッキが施されたメッキ真鍮であり、
前記樹脂部材がポリアセタールまたはポリフタルアミドによって形成されていることを特徴とする金属樹脂複合成形体。 - 所定形状の金属部材の表面に複数の凹陥部が形成されてなる粗面化領域を有するインサート金属部材をインサートとして前記粗面化領域に樹脂部材がインサート成形されてなる金属樹脂複合成形体の製造方法であって
前記インサート金属部材として、前記凹陥部を囲む環状壁部が前記金属部材の溶融金属が凝固した状態で生成された環状凝固部からなり、前記環状凝固部が前記凹陥部の開口部を狭めるように延び出る1以上の波頭状の延出部を備えているものを用い、
前記インサート金属部材を前記樹脂部材の樹脂材料の成形温度または成形温度に近い温度にしてインサート成形を実施することを特徴とする金属樹脂複合成形体の製造方法。
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