JP5396662B2 - クラッド材と合成樹脂部品の複合品及びその製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、このような事情を鑑みてなされたものであり、アルミニウム材を有するクラッド材に合成樹脂部品を効率良く製造できるようにすることを主な目的とする。
このクラッド材と合成樹脂部品の複合品の製造方法では、クラッド材のアルミニウム材側の一部のみに陽極酸化皮膜が形成される。アルミニウム材以外の材料からなる部分は皮膜で保護されているので、陽極酸化皮膜を形成するときの薬液や電流によってアルミニウム材以外の材料からなる部分がダメージを受けることがない。
このクラッド材と合成樹脂部品の複合品の製造方法では、CO2レーザを照射した領域の皮膜だけが除去される。
レーザ光を第1の方向にライン状に照射すると共に、前記レーザ光を前記第1の方向に略直交する第2の方向に0.01mm〜0.2mmのピッチで送りながら、前記皮膜を除去することを特徴とする。
このクラッド材と合成樹脂部品の複合品の製造方法では、ピッチを小さくすることで皮膜がより正確に除去されるので、陽極酸化皮膜を確実に形成できる。
このクラッド材と合成樹脂部品の複合品の製造方法は、薬液処理のみで皮膜の一部を除去することが可能になる。部分マスクのみを溶解させるので、皮膜に覆われている他の領域を確実に保護できる。
このクラッド材と合成樹脂部品の複合品の製造方法では、陽極酸化皮膜の孔径が大きいので、合成樹脂部品を接合したときの強度が大きくなる。
このクラッド材と合成樹脂部品の複合品の製造方法では、陽極酸化皮膜の孔に溶融した合成樹脂が侵入することで合成樹脂部品を接合することが可能になる。
このクラッド材と合成樹脂部品の複合品の製造方法では、陽極酸化皮膜と合成樹脂部品の接触面において合成樹脂部品が部分的に溶融して陽極酸化皮膜の孔内に浸入する。これにより、合成樹脂部品がクラッド材に接合される。
このクラッド材と合成樹脂部品の複合品の製造方法では、ステンレス材の質感と強度を有しながらも、アルミニウム材を用いることによる軽量化が図れる。
このクラッド材と合成樹脂部品の複合品では、外側面にステンレス材を用いることで、ステンレス材の質感と強度が得られる。内側面にアルミニウム材を用いることによる軽量化を図ると共に、アルミニウム材を用いて合成樹脂部品を接合できる。合成樹脂部品は、例えば、他の部品との間に係合させたり、スペーサに使用したりできる。
せるために用いられる爪であることを特徴とする。
このクラッド材と合成樹脂部品の複合品では、合成樹脂部品を他の部材に係合させることで着脱自在に取り付けることが可能になる。
図1にクラッド材と合成樹脂部品の複合品の製造方法のフローチャートを示す。
最初に、ワークであるクラッド材に対して前処理を行う(ステップS101)。図2に示すように、クラッド材1は、ステンレス材2にアルミニウム材3を重ね合わせて一体にした構成を有する。例えば、ステンレス材2の肉厚は0.2mm〜0.4mm程度で、ア
ルミニウム材3の肉厚は0.1mm〜0.2mm程度である。
この後、クラッド材1の表面のうち、アルミニウム材3の表面に形成されている塗装皮膜4の一部を除去する(ステップS104)。図4及び図5に示すように、塗装皮膜4に開口部4Aが形成され、開口部4Aを通してアルミニウム材3が露出する。図5では、クラッド材1の周縁部の塗装皮膜4が部分的に除去されているが、塗装皮膜4を除去する場所や大きさ、数は、これに限定されない。
なお、ステップS107を実施せずに処理を終了しても良い。また、ステップS101と同様の処理をステップS107と共に実施しても良い。
まず、クラッド材1を約5%の水酸化ナトリウム水溶液を60℃に加熱した温液で洗浄して脱脂する。又は、クラッド材1に対して強アルカリ液を用いた電解脱脂を行う。脱脂処理の後はクラッド材1を水洗する。さらに、5%〜10%の硫酸水溶液にクラッド材1を浸漬させて中和処理した後水洗する。
電着塗装を行うときは、水溶性塗料を溶解させた塗装槽にクラッド材1を浸漬させる。
そして、クラッド材1を陽極とし、陰極にアルミニウム板やステンレス板などを用いて電圧を印加する。電着作用により水溶性塗料がクラッド材1の表面に塗装皮膜4を形成する。図3に示すように、塗装皮膜4は、ステンレス材2の露出面と、アルミニウム材3の露出面のそれぞれに略均一に形成される。
また、電着塗装の条件としては、例えば50V〜200Vの電圧を1分〜3分印加することがあげられる。この場合には、膜厚が10μm〜20μmの塗装皮膜4が形成される。
塗装皮膜4を一部除去するときには、レーザ加工機を用いることができる。この工程で使用されるレーザ光としては、例えば、CO2レーザや、YAGレーザがあげられる。レーザ光は、クラッド材1のアルミニウム材3側の所定の表面に照射される。レーザ照射の手順について、図10に模式図を参照して説明する。
さらに、レーザ光を照射した部分から第2の方向d2に所定ピッチP1だけ移動させ、再び第1の方向d1にレーザ光を直線に沿って照射する。例えば、図10において左側から順番にレーザ照射を行い、ラインBL1に示す位置まで塗装皮膜4を除去したとき、次のレーザ照射位置は、ピッチP1だけ右に移動させたラインBL2上の位置になる。以降、これらの動作を繰り返し、予定された領域、例えばラインL1に示す位置まで塗装皮膜4を除去する。これにより、図7に示すような開口部4Aが塗装皮膜4に形成され、この領域のアルミニウム素材2が露出する。
ピッチP1が0.01mmのときは、120kgfの引張強度が得られた。ピッチP1が0.1mmのときは、100kgfの引張強度が得られた。ピッチP1が0.2mmのときは、90kgfの引張強度が得られた。つまり、ピッチP1がCO2レーザの照射幅の2倍以下の場合には、90kgf以上の引張強度が得られる。さらに、ピッチP1をCO2レーザの照射幅以下にすると、100kgf以上の引張強度が得られる。なお、CO2レーザの代わりにYAGレーザを用いた場合には、引張強度が少し小さくなる。
まず、クラッド材1の脱脂処理及び中和処理を必要に応じて行う。次いで、クラッド材1を液温約18〜20℃、濃度30%前後の燐酸水溶液からなる燐酸浴の陽極とする。陰極には、アルミニウム板やステンレス板などを用いる。そして、電圧35V〜55Vの範
囲で直流法による電気分解を、例えば1分〜5分行う。
図11にこの工程で使用される射出成形機の一例を示す。射出成形機20は、上下に方開き可能な金型21を有し、下型21Aと上型21Bの間に、クラッド材1を設置するスペース22が形成されている。さらに、上型21Bには、合成樹脂部品7の形状に合わせたキャビティ23と、キャビティ23に充填する合成樹脂24が通るゲート25とが形成されている。なお、ゲート25は、図示を省略する合成樹脂24の供給源に接続されている。
この状態で金型21を冷却水により冷却させ、合成樹脂を凝固させる。この後、型開きすると、図8及び図9に示すような複合品8が得られる。複合品8は、陽極酸化皮膜5の多数の孔6内に合成樹脂部品7を構成する合成樹脂2が一部食い込んで接合された構成を有する。
さらに、塗装皮膜5を一部除去する工程にレーザ光を用いるので、必要な領域だけを簡単に処理できる。塗装皮膜5を除去する領域の大きさや形状の変化にも容易に対応できる。ここにおいて、レーザ照射時のピッチP1を0.01mm〜0.2mmにしたので、塗装皮膜5を充分に除去することが可能になり、合成樹脂部品7を強固に接合することが可能になる。
そして、陽極酸化皮膜5を利用して合成樹脂部品7をクラッド材1に接合するようにしたので、アルミニウム板に対して実際されている処理を用いて複合品8を簡単に製造することができる。
ないので、製造コストが高くなる。さらに、取り付け部分をプレス加工によってクラッド材1と一体に成形すると、取り付け部分に連なるクラッド材1に応力が集中して変形してしまうことがあった。この実施の形態では、取り付け部分に合成樹脂部品33,35を用いることで、このような課題を解決することができる。
本発明の第2の実施の形態におけるクラッド材と合成樹脂部品の複合品の製造方法のフローチャートを図14に示す。
最初に、クラッド材1に前処理を行う(ステップS202)。この処理は、第1の実施の形態と同様である。次に、クラッド材1の表面に部分マスクを印刷により形成する(ステップS202)。図15及び図16に示すように、部分マスク41は、クラッド材1のアルミニウム材3の表面上で、後に樹脂部品を接合する部分に形成される。部分マスク41は、例えば、UV(紫外線)硬化型のインクを用いることができる。この場合は、アルミニウム材3の表面にインクを印刷で塗布した後、UV光を照射する。これにより、インクが硬化して部分マスク41が形成される。なお、前処理の前に部分マスク41を形成しても良い。
部分マスク41のみがアルミニウム材1の表面から剥がれると、部分マスク41が形成されていた領域のアルミニウム材1が露出する。その結果、図4と同様な開口部4Aが形成される。
これにより、図18に示すように、クラッド材1のアルミニウム材3の一部の領域上に合成樹脂部品7が接合された複合品8が得られる。
この実施の形態では、ステップS106又はステップS207において、クラッド材1と合成樹脂部品7とを別々に製造し、この両部材を加熱圧着方式により接合して複合品8を製造することを特徴とする。
電磁誘導加熱装置52は、クラッド材1を収容するホルダ55の底部55Aに平面加熱用のコイル56が埋設されている。コイル56は、外側に設けられた高周波発振器57に接続されている。
次に、プレスヘッド53を下降させ、合成樹脂部品7を上方から加圧して、陽極酸化皮膜5に押し付ける。この状態で、高周波発振器57を作動させてコイル56に通電し、その誘導加熱によりクラッド材1を加熱する。
2 ステンレス材
3 アルミニウム材
4 塗装皮膜
5 陽極酸化皮膜
6 孔
7,33,35 合成樹脂部品
8 複合品
30 カバー
31,32 周縁部
Claims (10)
- 少なくとも1つの面にアルミニム材を有するクラッド材の全面に対し、電着塗装による皮膜を形成する工程と、
前記アルミニウム材の表面に形成された前記皮膜の一部を除去する工程と、
前記皮膜を除去することで露出させた前記アルミニウム材の表面に陽極酸化皮膜を形成する工程と、
前記陽極酸化皮膜の多数の孔に合成樹脂部品の一部を浸入させることで前記クラッド材と前記合成樹脂部品を接合して複合品を形成する工程と、
を有することを特徴とするクラッド材と合成樹脂部品の複合品の製造方法。 - 前記皮膜の一部を除去する工程は、CO2レーザの照射により前記皮膜を除去する工程であることを特徴とする請求項1に記載のクラッド材と合成樹脂部品の複合品の製造方法。
- 前記レーザ光を第1の方向にライン状に照射すると共に、前記レーザ光を前記第1の方向に略直交する第2の方向に0.01mm〜0.2mmのピッチで送りながら、前記皮膜を除去することを特徴とする請求項2に記載のクラッド材と合成樹脂部品の複合品の製造方法。
- 前記アルミニム材の表面の一部に部分マスクを形成した後、前記電着塗装による皮膜を形成する工程で前記部分マスクの上を含む前記クラッド材の全面に前記皮膜を形成し、前記皮膜の一部を除去する工程では前記部分マスクを溶解させることで前記皮膜の一部を除去することを特徴とする請求項1に記載のクラッド材と合成樹脂部品の複合品の製造方法。
- 前記陽極酸化皮膜は、直径が40nm〜100nmの孔を多数有することを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか一項に記載のクラッド材と合成樹脂部品の複合品の製造方法。
- 前記合成樹脂部品は、射出成形により形成されることを特徴とする請求項1又は請求項5に記載のクラッド材と合成樹脂部品の複合品の製造方法。
- 前記合成樹脂部品を加熱しながら前記陽極酸化皮膜に押し付けて接合することを特徴とする請求項1又は請求項5に記載のクラッド材と合成樹脂部品の複合品の製造方法。
- 前記クラッド材は、前記アルミニウム材にステンレス材を重ね合わせたクラッド材であることを特徴とする請求項1から請求項7のいずれか一項に記載のクラッド材と合成樹脂部品の複合品の製造方法。
- ステンレス材にアルミニウム材が重ね合わされたクラッド材と、
前記アルミニウム材の一部に形成された陽極酸化皮膜と、
前記陽極酸化皮膜の孔に一部が侵入することで前記クラッド材に接合された合成樹脂部品と、
を有することを特徴とするクラッド材と合成樹脂部品の複合品。 - 前記陽極酸化皮膜は、前記クラッド材の周縁部に形成され、前記樹脂部材は他の部品に前記クラッド材を係合させるために用いられる爪であることを特徴とする請求項9に記載のクラッド材と合成樹脂部品の複合品。
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