JP5774246B2 - Method of roughening a metal molded body - Google Patents

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Description

本発明は、金属成形体と樹脂成形体からなる複合成形体の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for producing a composite molded body comprising a metal molded body and a resin molded body.

各種部品の軽量化の観点から、金属代替品として樹脂成形体が使用されているが、全ての金属部品を樹脂で代替することは難しい場合も多い。そのような場合には、金属成形体と樹脂成形体を接合一体化することで新たな複合部品を製造することが考えられる。
しかしながら、金属成形体と樹脂成形体を工業的に有利な方法で、かつ高い接合強度で接合一体化できる技術は実用化されていない。
From the viewpoint of reducing the weight of various parts, resin molded bodies are used as metal substitutes, but it is often difficult to substitute all metal parts with resin. In such a case, it is conceivable to manufacture a new composite part by joining and integrating the metal molded body and the resin molded body.
However, a technique capable of joining and integrating a metal molded body and a resin molded body with an industrially advantageous method with high bonding strength has not been put into practical use.

特許文献1には、金属表面に対して、一つの走査方向にレーザースキャニングする工程と、それにクロスする走査方向にレーザースキャニングする工程を含む、異種材料(樹脂)と接合するための金属表面のレーザー加工方法の発明が記載されている。
特許文献2には、特許文献1の発明において、さらに複数回重畳的にレーザースキャニングするレーザー加工方法の発明が開示されている。
Patent Document 1 discloses a laser on a metal surface for bonding to a different material (resin), including a step of laser scanning with respect to a metal surface in one scanning direction and a step of laser scanning in a scanning direction crossing the scanning direction. An invention of a processing method is described.
Patent Document 2 discloses an invention of a laser processing method in which the laser scanning is performed in a superposed manner a plurality of times in the invention of Patent Document 1.

しかしながら、特許文献1、2の発明は、必ずクロスする2つの方向に対してレーザースキャンする必要があるため、加工時間が長く掛かりすぎるという点で改善の余地がある。
さらにクロス方向へのレーザースキャンにより十分な表面粗し処理ができることから、接合強度は高くできることが考えられるが、表面粗さ状態が均一にならず、金属と樹脂との接合部分の強度の方向性が安定しないおそれがあるという問題がある。
例えば、1つの接合体はX軸方向への剪断力や引張強度が最も高いが、他の接合体は、X軸方向とは異なるY軸方向への剪断力や引張強度が最も高く、さらに別の接合体は、X軸およびY軸方向とは異なるZ軸方向への剪断力や引張強度が最も高くなるという問題が発生するおそれがある。
製品によっては(例えば、一方向への回転体部品や一方向への往復運動部品)、特定方向への高い接合強度を有する金属と樹脂の複合体が求められる場合があるが、特許文献1、2の発明では前記の要望には十分に応えることができない。
However, since the inventions of Patent Documents 1 and 2 must always perform laser scanning in two crossing directions, there is room for improvement in that the processing time is too long.
Furthermore, since sufficient surface roughening treatment can be performed by laser scanning in the cross direction, it is considered that the bonding strength can be increased, but the surface roughness state is not uniform, and the directionality of the strength of the bonded portion between the metal and the resin There is a problem that may not be stable.
For example, one joined body has the highest shearing force and tensile strength in the X-axis direction, while the other joined body has the highest shearing force and tensile strength in the Y-axis direction different from the X-axis direction. There is a possibility that the bonded body of the above may have the highest shearing force and tensile strength in the Z-axis direction different from the X-axis and Y-axis directions.
Depending on the product (for example, a rotating body part in one direction or a reciprocating part in one direction), a metal / resin composite having high bonding strength in a specific direction may be required. In the invention of 2, the above-mentioned demand cannot be sufficiently met.

また接合面が複雑な形状や幅の細い部分を含む形状のものである場合(例えば星形、三角形、ダンベル型)には、クロス方向にレーザースキャンする方法では、部分的に表面粗し処理が不均一になる結果、充分な接合強度が得られないことも考えられる。   In addition, when the joint surface has a complicated shape or a shape including a narrow portion (for example, a star shape, a triangle, or a dumbbell type), the surface is partially roughened by the laser scanning method in the cross direction. As a result of non-uniformity, it may be considered that sufficient bonding strength cannot be obtained.

特許文献3には、金属表面にレーザー光を照射して凹凸を形成し、凹凸形成部位に樹脂、ゴム等を射出成形する電気電子部品の製造方法が記載されている。
実施形態1〜3では、金属長尺コイル表面にレーザー照射して凹凸を形成することが記載されている。そして、段落番号10では、金属長尺コイル表面をストライプ状や梨地状に荒らすこと、段落番号19では、金属長尺コイル表面をストライプ状、点線状、波線状、ローレット状、梨地状に荒らすることが記載されている。
しかし、段落番号21、22の発明の効果に記載されているとおり、レーザー照射をする目的は、金属表面に微細で不規則な凹凸を形成し、それによりアンカー効果を高めるためである。特に処理対象が金属長尺コイルであることから、どのような凹凸を形成した場合でも、必然的に微細で不規則な凹凸になるものと考えられる。
よって、特許文献3の発明は、特許文献1、2の発明のようにクロス方向にレーザー照射して表面に微細な凹凸を形成する発明と同じ技術的思想を開示しているものである。
Patent Document 3 describes a method of manufacturing an electrical / electronic component in which a metal surface is irradiated with laser light to form irregularities, and a resin, rubber, or the like is injection-molded on the irregularity formation site.
In Embodiments 1 to 3, it is described that the metal long coil surface is irradiated with laser to form irregularities. In paragraph No. 10, the surface of the long metal coil is roughened in a striped or satin shape. In paragraph No. 19, the surface of the long metal coil is striped, dotted, wavy, knurled, or satin. It is described.
However, as described in the effects of the inventions in paragraphs 21 and 22, the purpose of laser irradiation is to form fine irregular irregularities on the metal surface, thereby enhancing the anchor effect. In particular, since the object to be processed is a long metal coil, it is considered that any irregularities are inevitably formed into fine irregular irregularities.
Therefore, the invention of Patent Document 3 discloses the same technical idea as the invention of forming fine irregularities on the surface by laser irradiation in the cross direction as in Patent Documents 1 and 2.

特許文献4は、金属成形体と樹脂成形体からなる複合成形体の製造方法の発明である。金属成形体の接合面に対して、一方向又は異なる方向に直線及び/又は曲線からなるマーキングを形成するようにレーザースキャンする工程であり、各直線及び/又は各曲線からなるマーキングが互いに交差しないようにレーザースキャンする工程を有している。図6から図9には、四角形、円形、楕円形、三角形のマーキングパターンが示されている。   Patent Document 4 is an invention of a method for producing a composite molded body composed of a metal molded body and a resin molded body. It is a laser scanning process to form markings consisting of straight lines and / or curves in one direction or different directions with respect to the joint surface of the metal molded body, and the markings consisting of straight lines and / or curves do not intersect each other. Laser scanning step. FIGS. 6 to 9 show square, circular, elliptical, and triangular marking patterns.

特許第4020957号公報Japanese Patent No. 4020957 特開2010−167475号公報JP 2010-167475 A 特開平10−294024号公報JP-A-10-294024 国際公開2012/090671号International Publication No. 2012/090671

従来技術の方法は、いずれもレーザーをパルス波(非連続波)で照射する方法であることから、加工速度が遅くなるという課題があった。   Since all of the methods of the prior art are methods of irradiating a laser with a pulse wave (non-continuous wave), there has been a problem that the processing speed becomes slow.

本発明は、加工速度を高めることができ、かつ異なる方向の接合強度も高めることができる複合成形体の製造方法を提供することを課題とする。   This invention makes it a subject to provide the manufacturing method of the composite molded object which can raise a processing speed and can also improve the joint strength of a different direction.

本発明は、課題の解決手段として、
金属成形体と樹脂成形体が接合された複合成形体の製造方法であって、
前記金属成形体の接合面に対して、連続波レーザーを使用して2000mm/sec以上の照射速度でレーザー光を連続照射する工程、
前工程においてレーザー光が照射された金属成形体の接合面を含む部分を金型内に配置して、前記樹脂成形体となる樹脂を射出成形する工程を有している、複合成形体の製造方法を提供する。
また本発明は、課題の他の解決手段として、
金属成形体と樹脂成形体が接合された複合成形体の製造方法であって、
前記金属成形体の接合面に対して、連続波レーザーを使用して2000mm/sec以上の照射速度でレーザー光を連続照射する工程、
前工程においてレーザー光が照射された金属成形体の接合面を含む部分を金型内に配置して、少なくとも前記接合面と前記樹脂成形体となる樹脂を接触させた状態で圧縮成形する工程を有している、複合成形体の製造方法を提供する。
As a means for solving the problems, the present invention
A method for producing a composite molded body in which a metal molded body and a resin molded body are joined,
A step of continuously irradiating a laser beam at an irradiation speed of 2000 mm / sec or more using a continuous wave laser on the joint surface of the metal molded body;
Production of a composite molded body having a step of placing in a mold a portion including a joint surface of a metal molded body irradiated with laser light in the previous step and injection molding a resin to be the resin molded body Provide a method.
In addition, the present invention provides other means for solving the problems,
A method for producing a composite molded body in which a metal molded body and a resin molded body are joined,
A step of continuously irradiating a laser beam at an irradiation speed of 2000 mm / sec or more using a continuous wave laser on the joint surface of the metal molded body;
A step of placing the portion including the joint surface of the metal molded body irradiated with laser light in the previous step in the mold, and performing compression molding in a state where at least the joint surface and the resin to be the resin molded body are in contact with each other. A method for producing a composite molded body is provided.

本発明の複合成形体の製造方法によれば、加工速度を高めることができ、その結果、加工時間を短縮することができ、さらに金属成形体と樹脂成形体の接合強度も高めることができる。   According to the method for producing a composite molded body of the present invention, the processing speed can be increased. As a result, the processing time can be shortened, and the bonding strength between the metal molded body and the resin molded body can be increased.

本発明の複合成形体の厚さ方向の断面図(部分拡大図を含む)。Sectional drawing (a partial enlarged view is included) of the thickness direction of the composite molded object of this invention. 本発明の他実施形態である複合成形体の厚さ方向の断面図。Sectional drawing of the thickness direction of the composite molded object which is other embodiment of this invention. レーザー光の連続照射パターンの説明図。Explanatory drawing of the continuous irradiation pattern of a laser beam. 別実施形態であるレーザー光の連続照射パターンの説明図。Explanatory drawing of the continuous irradiation pattern of the laser beam which is another embodiment. さらに別実施形態であるレーザー光の連続照射パターンの説明図。Furthermore, the explanatory drawing of the continuous irradiation pattern of the laser beam which is another embodiment. 一実施形態であるレーザー光の連続照射パターンの説明図。Explanatory drawing of the continuous irradiation pattern of the laser beam which is one Embodiment. (a)は図6に示すD−D間の矢印方向から見たときの断面図、(b)は図6に示すD−D間の矢印方向から見たときの別実施形態の断面図。(A) is sectional drawing when it sees from the arrow direction between DD shown in FIG. 6, (b) is sectional drawing of another embodiment when it sees from the arrow direction between DD shown in FIG. (a)は図6に示すA−A間の矢印方向から見たときの断面図、(b)は図6に示すB−B間の矢印方向から見たときの断面図、(c)は図6に示すC−C間の矢印方向から見たときの断面図。(A) is a cross-sectional view when viewed from the direction of the arrow between AA shown in FIG. 6, (b) is a cross-sectional view when viewed from the direction of the arrow between BB shown in FIG. 6, (c) Sectional drawing when it sees from the arrow direction between CC shown in FIG. 射出成形を実施するときの複合成形体の製造方法の説明図。Explanatory drawing of the manufacturing method of a composite molded object when implementing injection molding. 実施例1でレーザーを連続照射した後の金属成形体表面のSEM写真。The SEM photograph of the metal molded object surface after continuous laser irradiation in Example 1. FIG. 実施例2でレーザーを連続照射した後の金属成形体の接合面のSEM写真。The SEM photograph of the joint surface of the metal molded object after continuous laser irradiation in Example 2. FIG. 実施例3でレーザーを連続照射した後の金属成形体の接合面のSEM写真。The SEM photograph of the joint surface of the metal molded object after continuous laser irradiation in Example 3. FIG. 実施例4でレーザーを連続照射した後の金属成形体の接合面のSEM写真。The SEM photograph of the joint surface of the metal molded object after continuous laser irradiation in Example 4. FIG. 実施例5でレーザーを連続照射した後の金属成形体の接合面のSEM写真。The SEM photograph of the joint surface of the metal molded object after continuous laser irradiation in Example 5. FIG. 実施例6でレーザーを連続照射した後の金属成形体の接合面のSEM写真。The SEM photograph of the joint surface of the metal molded object after continuous laser irradiation in Example 6. FIG. 比較例2でレーザーを連続照射した後の金属成形体の接合面のSEM写真。The SEM photograph of the joint surface of the metal molded object after continuous laser irradiation in the comparative example 2. FIG. 接合面に平行方向に引っ張ったときのせん断接合強度(S1)を測定するための測定方法の説明図。Explanatory drawing of the measuring method for measuring the shearing joint strength (S1) when it pulls in a direction parallel to a joining surface. 射出成形を実施するときの複合成形体の製造方法の説明図。Explanatory drawing of the manufacturing method of a composite molded object when implementing injection molding. 製造された複合成形体の斜視図。The perspective view of the manufactured composite molded object. 図19の複合成形体の引張り接合強度(S2)の測定方法の説明図。Explanatory drawing of the measuring method of the tensile joining strength (S2) of the composite molded object of FIG. 圧縮成形を実施するときの複合成形体の製造方法の説明図。Explanatory drawing of the manufacturing method of a composite molded object when implementing compression molding. 圧縮成形で製造された複合成形体の斜視図。The perspective view of the composite molded object manufactured by compression molding. 接合面に垂直方向に引っ張ったときの引張り接合強度(S2)を測定するための測定方法の説明図。Explanatory drawing of the measuring method for measuring the tensile joint strength (S2) when it pulls to a joining surface at a perpendicular direction. 実施例10で得た複合成形体の厚さ方向断面のSEM写真。4 is an SEM photograph of a cross section in the thickness direction of the composite molded body obtained in Example 10. FIG. 実施例11で得た複合成形体の厚さ方向断面のSEM写真。4 is an SEM photograph of a cross section in the thickness direction of the composite molded body obtained in Example 11. FIG. 実施例12で得た複合成形体の厚さ方向断面のSEM写真。4 is an SEM photograph of a cross section in the thickness direction of the composite molded body obtained in Example 12. FIG. 実施例15で得た複合成形体の厚さ方向断面のSEM写真。14 is an SEM photograph of a cross section in the thickness direction of the composite molded body obtained in Example 15. FIG. 実施例16でレーザーを連続照射した後の金属成形体の接合面のSEM写真。The SEM photograph of the joint surface of the metal molded object after continuous laser irradiation in Example 16. FIG. 実施例16で得た複合成形体の厚さ方向断面のSEM写真。18 is a SEM photograph of a cross section in the thickness direction of the composite molded body obtained in Example 16. FIG. 実施例17でレーザーを連続照射した後の金属成形体の接合面のSEM写真。The SEM photograph of the joint surface of the metal molded object after continuous laser irradiation in Example 17. FIG. 実施例21でレーザーを連続照射した後の金属成形体の接合面のSEM写真。The SEM photograph of the joint surface of the metal molded object after continuous laser irradiation in Example 21. 実験例1のエネルギー密度と溝深さとの関係を示すグラフと、複合成形体の厚さ方向断面のSEM写真。The graph which shows the relationship between the energy density of Experimental example 1, and groove depth, and the SEM photograph of the thickness direction cross section of a composite molded object. 実験例1のエネルギー密度と溝幅との関係を示すグラフと、レーザーを連続照射した後の金属成形体の接合面のSEM写真。The graph which shows the relationship between the energy density of Experimental example 1 and a groove width, and the SEM photograph of the joint surface of the metal molded object after continuous laser irradiation.

本発明の製造方法で得られる複合成形体1は、図1に示すように、金属成形体10と樹脂成形体20が金属成形体の接合面12において接合されたものである。   As shown in FIG. 1, the composite molded body 1 obtained by the production method of the present invention is obtained by bonding a metal molded body 10 and a resin molded body 20 on a bonding surface 12 of the metal molded body.

以下、複合成形体1の製造方法を工程ごとに説明する。
最初の工程では、金属成形体10の接合面12に対して、連続波レーザーを使用して2000mm/sec以上の照射速度でレーザー光を連続照射する。
この工程では、接合面12に対して高い照射速度でレーザー光を連続照射することで、ごく短時間で接合面12を粗面にすることができる。図1の接合面12(部分拡大図)は、粗面にされた状態が誇張されて図示されている。
Hereinafter, the manufacturing method of the composite molded object 1 is demonstrated for every process.
In the first step, a continuous wave laser is used to continuously irradiate the joining surface 12 of the metal molded body 10 with a laser beam at an irradiation speed of 2000 mm / sec or more.
In this step, the joining surface 12 can be roughened in a very short time by continuously irradiating the joining surface 12 with laser light at a high irradiation speed. The bonding surface 12 (partially enlarged view) in FIG. 1 is shown exaggerated in a roughened state.

連続波レーザーの照射速度は、2000〜20,000mm/secが好ましく、2,000〜18,000mm/secがより好ましく、2,000〜15,000mm/secがさらに好ましい。
連続波レーザーの照射速度が前記範囲であると、加工速度を高めることができ(即ち、加工時間を短縮することができ)、接合強度も高いレベルに維持することができる。
The irradiation speed of the continuous wave laser is preferably 2000 to 20,000 mm / sec, more preferably 2,000 to 18,000 mm / sec, and further preferably 2,000 to 15,000 mm / sec.
When the irradiation speed of the continuous wave laser is within the above range, the processing speed can be increased (that is, the processing time can be shortened), and the bonding strength can be maintained at a high level.

この工程では、下記要件(A)、(B)であるときの加工時間が0.1〜30秒の範囲になるようにレーザー光を連続照射することが好ましい。
(A)レーザー光の照射速度が2000〜15000mm/sec
(B)金属成形体の接合面の面積が100mm2
要件(A)、(B)であるときの加工時間を上記範囲内にするとき、接合面12の全面を粗面にする(粗面化する)ことができる。
In this step, it is preferable that the laser beam is continuously irradiated so that the processing time when the following requirements (A) and (B) are satisfied is in the range of 0.1 to 30 seconds.
(A) The irradiation speed of laser light is 2000-15000 mm / sec.
(B) The area of the joint surface of the metal molded body is 100 mm 2
When the processing time for requirements (A) and (B) is within the above range, the entire bonding surface 12 can be roughened (roughened).

レーザー光の連続照射は、例えば次のような方法を適用することができるが、接合面12を粗面化できる方法であれば特に制限されるものではない。
(I)図3、図4に示すように、接合面(例えば長方形とする)12の一辺(短辺または長辺)側から反対側の辺に向かって1本の直線または曲線が形成されるように連続照射し、これを繰り返して複数本の直線または曲線を形成する方法。
(II)接合面の一辺側から反対側の辺に向かって連続的に直線または曲線が形成されるように連続照射し、今度は逆方向に間隔をおいての直線または曲線が形成されるように連続照射することを繰り返す方法。
(III)接合面の一辺側から反対側の辺に向かって連続照射し、今度は直交する方向に対して連続照射する方法。
(IV)接合面に対してランダムに連続照射する方法。
For example, the following method can be applied to the continuous irradiation of the laser beam, but there is no particular limitation as long as the bonding surface 12 can be roughened.
(I) As shown in FIGS. 3 and 4, one straight line or curve is formed from one side (short side or long side) side of the joint surface (for example, a rectangle) 12 to the opposite side. The method of continuously irradiating and repeating this to form a plurality of straight lines or curves.
(II) Continuous irradiation so that a straight line or a curved line is continuously formed from one side of the joint surface to the opposite side, and this time a straight line or a curved line spaced in the opposite direction is formed. A method of repeating continuous irradiation.
(III) A method in which continuous irradiation is performed from one side of the joint surface to the opposite side, and this time continuous irradiation is performed in the orthogonal direction.
(IV) A method of continuously irradiating the joint surface randomly.

(I)〜(IV)の方法を実施するとき、レーザー光を複数回連続照射して1本の直線または1本の曲線を形成することもできる。
同じ連続照射条件であれば、1本の直線または1本の曲線を形成するための照射回数(繰り返し回数)が増加するほど接合面12に対する粗面化の程度が大きくなる。
When carrying out the methods (I) to (IV), it is also possible to form a single straight line or a single curve by continuously irradiating a laser beam a plurality of times.
Under the same continuous irradiation conditions, the degree of roughening of the bonding surface 12 increases as the number of times of irradiation (number of repetitions) for forming one straight line or one curve increases.

(I)、(II)の方法において、複数本の直線または複数本の曲線を形成するとき、それぞれの直線または曲線が0.005〜1mmの範囲(図3に示すb1の間隔)で等間隔に形成されるようにレーザー光を連続照射することができる。
このときの間隔は、レーザー光のビーム径(スポット径)よりも大きくなるようにする、また、このときの直線または曲線の本数は、金属成形体10の接合面の面積に応じて調整することができる。
In the methods (I) and (II), when forming a plurality of straight lines or a plurality of curves, each straight line or curve is equally spaced within a range of 0.005 to 1 mm (b1 interval shown in FIG. 3). The laser beam can be continuously irradiated so as to be formed.
The interval at this time is made larger than the beam diameter (spot diameter) of the laser beam, and the number of straight lines or curves at this time is adjusted according to the area of the joint surface of the metal molded body 10. Can do.

(I)、(II)の方法において、複数本の直線または複数本の曲線を形成するとき、それぞれの直線または曲線が0.005〜1mmの範囲(図3、図4に示すb1の間隔)で等間隔に形成されるようにレーザー光を連続照射することができる。
そして、これらの複数本の直線または複数本の曲線を1群として、これを複数群形成することができる。
このときの各群の間隔は0.01〜1mmの範囲(図4に示すb2の間隔)で等間隔になるようにすることができる。
なお、図3、図4に示す連続照射方法に代えて、図5に示すように、連続照射開始から連続照射終了までの間、中断することなく連続照射する方法も実施することができる。
In the methods (I) and (II), when a plurality of straight lines or a plurality of curves are formed, the respective straight lines or curves are in the range of 0.005 to 1 mm (b1 interval shown in FIGS. 3 and 4). The laser beam can be continuously irradiated so as to be formed at equal intervals.
These plural straight lines or plural curves can be made into one group, and a plurality of groups can be formed.
At this time, the intervals between the groups can be equal to each other within a range of 0.01 to 1 mm (interval b2 shown in FIG. 4).
Instead of the continuous irradiation method shown in FIGS. 3 and 4, as shown in FIG. 5, a continuous irradiation method without interruption is also possible from the start of continuous irradiation to the end of continuous irradiation.

レーザー光の連続照射は、例えば次のような条件で実施することができる。
出力は4〜4000Wが好ましく、50〜2500Wがより好ましく、100〜2000Wがさらに好ましく、250〜2000Wがさらに好ましい。
ビーム径(スポット径)は5〜200μmが好ましく、5〜100μmがより好ましく、10〜100μmがさらに好ましく、11〜80μmがさらに好ましい。
さらに出力とスポット径の組み合わせの好ましい範囲は、レーザー出力とレーザー照射スポット面積(π・〔スポット径/2〕2)から求められるエネルギー密度(W/μm2)より選択することができる。
エネルギー密度(W/μm2)は、0.1W/μm2以上が好ましく、0.2〜10W/μm2がより好ましく、0.2〜6.0W/μm2がさらに好ましい。
エネルギー密度(W/μm2)が同じであるとき、出力(W)が大きい方がより大きなスポット面積(μm2)に対してレーザー照射できることになるため、処理速度(1秒当たりのレーザー照射面積;mm2/sec)が大きくなり、加工時間も短くすることができる。
波長は300〜1200nmが好ましく、500〜1200nmがより好ましい。
焦点位置は-10〜+10mmが好ましく、−6〜+6mmがより好ましい。
The continuous irradiation of the laser beam can be performed, for example, under the following conditions.
The output is preferably 4 to 4000 W, more preferably 50 to 2500 W, further preferably 100 to 2000 W, and further preferably 250 to 2000 W.
The beam diameter (spot diameter) is preferably 5 to 200 μm, more preferably 5 to 100 μm, further preferably 10 to 100 μm, and further preferably 11 to 80 μm.
Furthermore, the preferable range of the combination of the output and the spot diameter can be selected from the energy density (W / μm 2 ) obtained from the laser output and the laser irradiation spot area (π · [spot diameter / 2] 2 ).
Energy density (W / μm 2) is preferably from 0.1 W / [mu] m 2 or more, more preferably 0.2~10W / μm 2, more preferably 0.2~6.0W / μm 2.
When the energy density (W / μm 2 ) is the same, the larger the output (W), the larger the spot area (μm 2 ) can be irradiated with laser, so the processing speed (laser irradiation area per second ) ; Mm 2 / sec) is increased, and the processing time can be shortened.
The wavelength is preferably from 300 to 1200 nm, more preferably from 500 to 1200 nm.
The focal position is preferably −10 to +10 mm, more preferably −6 to +6 mm.

連続波レーザーの照射速度、レーザー出力、レーザービーム径(スポット径)およびエネルギー密度との好ましい関係は、連続波レーザーの照射速度が2,000〜15,000mm/secであり、レーザー出力が250〜2000W、レーザービーム径(スポット径)が10〜100μmであり、前記レーザー出力とスポット面積(π・〔スポット径/2〕2)から求められるエネルギー密度(W/μm2)が0.2〜10W/μm2の範囲である。 A preferable relationship among the irradiation speed of the continuous wave laser, the laser output, the laser beam diameter (spot diameter) and the energy density is that the irradiation speed of the continuous wave laser is 2,000 to 15,000 mm / sec, and the laser output is 250 to 2000 W, the laser beam diameter (spot diameter) and is 10 to 100 [mu] m, the laser output and the spot area energy density obtained from ([pi · [spot diameter / 2] 2) (W / [mu] m 2) is 0.2~10W / Μm 2 range.

金属成形体10の金属は特に制限されるものではなく、用途に応じて公知の金属から適宜選択することができる。例えば、鉄、各種ステンレス、アルミニウムまたはその合金、銅、マグネシウムおよびそれらを含む合金から選ばれるものを挙げることができる。
金属成形体10の接合面12は、図1に示すような平面でもよいし、図2に示すような曲面でもよいし、平面と曲面の両方を有しているものでもよい。
The metal of the metal molded body 10 is not particularly limited, and can be appropriately selected from known metals according to applications. Examples thereof include those selected from iron, various stainless steels, aluminum or alloys thereof, copper, magnesium and alloys containing them.
The joining surface 12 of the metal molded body 10 may be a flat surface as shown in FIG. 1, a curved surface as shown in FIG. 2, or may have both a flat surface and a curved surface.

連続波レーザーは公知のものを使用することができ、例えば、YVO4レーザー、ファイバーレーザー、エキシマレーザー、炭酸ガスレーザー、紫外線レーザー、YAGレーザー、半導体レーザー、ガラスレーザー、ルビーレーザー、He−Neレーザー、窒素レーザー、キレートレーザー、色素レーザーを使用することができる。   A known continuous wave laser can be used, for example, YVO4 laser, fiber laser, excimer laser, carbon dioxide laser, ultraviolet laser, YAG laser, semiconductor laser, glass laser, ruby laser, He-Ne laser, nitrogen. Lasers, chelate lasers, and dye lasers can be used.

本発明の複合成形体の製造方法では、金属成形体の接合面12に対して、連続波レーザーを使用して2000mm/sec以上の照射速度でレーザー光を連続照射しているため、レーザー光が連続照射された部分は粗面化される。
このときの金属成形体の接合面12の状態の一実施形態を図6〜図8により説明する。
図6に示すとおり、レーザー光(例えば、スポット径11μm)を連続照射して多数の線(図面では3本の線61〜63を示している。各線の間隔は50μm程度。)を形成することで粗面化することができる。1本の直線への照射回数は1〜10回が好ましい。
このとき、粗面化された接合面12を含む金属成形体10の表層部は、図7(a)、図8(a)〜(c)に示すようになっている。なお、「金属成形体10の表層部」は、表面から粗面化により形成された開放孔(幹孔または枝孔)の深さ程度までの部分である。
なお、1本の直線への照射回数が10回を超える回数である場合には、粗面化のレベルをより高めることができ、複合成形体1において金属成形体10と樹脂成形体20の接合強度を高めることができるが、合計照射時間が長くなる。このため、目的とする複合成形体1の接合強度と製造時間との関係を考慮して、1本の直線への照射回数を決めることが好ましい。1本の直線への照射回数が10回を超える回数であるとき、好ましくは10回超〜50回以下、より好ましくは15〜40回、さらに好ましくは20〜35回である。
In the method for producing a composite molded body of the present invention, the laser beam is continuously irradiated to the joint surface 12 of the metal molded body using a continuous wave laser at an irradiation speed of 2000 mm / sec or more. The continuously irradiated part is roughened.
One embodiment of the state of the joint surface 12 of the metal molded body at this time will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 6, laser light (for example, a spot diameter of 11 μm) is continuously irradiated to form a large number of lines (in the drawing, three lines 61 to 63 are shown. The interval between the lines is about 50 μm). Can be roughened. The number of times of irradiation on one straight line is preferably 1 to 10 times.
At this time, the surface layer portion of the metal molded body 10 including the roughened bonding surface 12 is as shown in FIGS. 7A and 8A to 8C. The “surface layer portion of the metal molded body 10” is a portion from the surface to the depth of an open hole (stem hole or branch hole) formed by roughening.
In addition, when the number of times of irradiation to one straight line is more than 10, the level of roughening can be further increased, and in the composite molded body 1, the metal molded body 10 and the resin molded body 20 are joined. The intensity can be increased, but the total irradiation time becomes longer. For this reason, it is preferable to determine the number of times of irradiation to one straight line in consideration of the relationship between the bonding strength of the target composite molded body 1 and the manufacturing time. When the number of times of irradiation to one straight line is more than 10 times, it is preferably more than 10 times to 50 times or less, more preferably 15 to 40 times, further preferably 20 to 35 times.

粗面化された接合面12を含む金属成形体10の表層部は、図7、図8に示すように、接合面12側に開口部31のある開放孔30を有している。
開放孔30は、厚さ方向に形成された開口部31を有する幹孔32と、幹孔32の内壁面から幹孔32とは異なる方向に形成された枝孔33からなる。枝孔33は、1本または複数本形成されていてもよい。
なお、複合成形体1において金属成形体10と樹脂成形体20の接合強度が維持できるのであれば、開放孔30の一部が幹孔32のみからなり、枝孔33がないものでもよい。
As shown in FIGS. 7 and 8, the surface layer portion of the metal molded body 10 including the roughened bonding surface 12 has an open hole 30 having an opening 31 on the bonding surface 12 side.
The opening hole 30 includes a trunk hole 32 having an opening 31 formed in the thickness direction, and a branch hole 33 formed in a direction different from the trunk hole 32 from the inner wall surface of the trunk hole 32. One or a plurality of branch holes 33 may be formed.
As long as the bonding strength between the metal molded body 10 and the resin molded body 20 can be maintained in the composite molded body 1, a part of the open hole 30 may be composed only of the trunk hole 32, and the branch hole 33 may not be provided.

粗面化された接合面12を含む金属成形体10の表層部は、図7、図8に示すように、接合面12側に開口部のない内部空間40を有している。
内部空間40は、トンネル接続路50により開放孔30と接続されている。
As shown in FIGS. 7 and 8, the surface layer portion of the metal molded body 10 including the roughened bonding surface 12 has an internal space 40 having no opening on the bonding surface 12 side.
The internal space 40 is connected to the open hole 30 by a tunnel connection path 50.

粗面化された接合面12を含む金属成形体10の表層部は、図7(b)に示すように、複数の開放孔30が一つになった開放空間45を有していてもよいし、開放空間45は、開放孔30と内部空間40が一つになって形成されたものでもよい。一つの開放空間45は、一つの開放孔30よりも内容積の大きなものである。
なお、多数の開放孔30が一つになって溝状の開放空間45が形成されていてもよい。
As shown in FIG. 7B, the surface layer portion of the metal molded body 10 including the roughened bonding surface 12 may have an open space 45 in which a plurality of open holes 30 are integrated. The open space 45 may be formed by combining the open hole 30 and the internal space 40. One open space 45 has a larger internal volume than one open hole 30.
In addition, the many open holes 30 may be united and the groove-shaped open space 45 may be formed.

図示していないが、図8(a)に示すような2つの内部空間40同士がトンネル接続路50で接続されていてもよいし、図7(b)に示すような開放空間45と、開口孔30、内部空間40、他の開放空間45がトンネル接続路50で接続されていてもよい。   Although not shown, two internal spaces 40 as shown in FIG. 8A may be connected by a tunnel connection path 50, or an open space 45 and an opening as shown in FIG. The hole 30, the internal space 40, and another open space 45 may be connected by a tunnel connection path 50.

内部空間40は、全てが開放孔30および開放空間45の一方または両方とトンネル接続路50で接続されているものであるが、複合成形体1において金属成形体10と樹脂成形体20の接合強度が維持できるのであれば、内部空間40のうちの一部が開放孔30および開放空間45と接続されていない閉塞状態の空間であってもよい。   The internal space 40 is entirely connected to one or both of the open hole 30 and the open space 45 through the tunnel connection path 50, but the bonding strength between the metal molded body 10 and the resin molded body 20 in the composite molded body 1. May be a closed space in which a part of the internal space 40 is not connected to the open hole 30 and the open space 45.

このようにレーザー光を連続照射したときに図7、図8で示されるような開放孔30、内部空間40などが形成される詳細は不明であるが、所定速度以上でレーザー光を連続照射したとき、金属成形体表面に一旦は孔や溝が形成されるが、溶融した金属が盛り上がって蓋をしたり、堰き止めたりする結果、開放孔30、内部空間40、開放空間45が形成されるものと考えられる。
また、同様に開放孔30の枝孔33やトンネル接続路50が形成される詳細も不明であるが、一旦形成された孔や溝の底部付近に滞留した熱によって、孔や溝の側壁部分が溶融する結果、幹孔32の内壁面が溶融して枝孔33が形成され、さらに枝孔33が延ばされてトンネル接続路50が形成されるものと考えられる。
なお、連続波レーザーに代えてパルスレーザーを使用したときには、金属成形体の接合面には開放孔や溝が形成されるが、開口部を有していない内部空間と、前記開放孔と前記内部空間を接続する接続通路は形成されない。
The details of the formation of the open hole 30 and the internal space 40 as shown in FIGS. 7 and 8 when the laser beam is continuously irradiated are unknown, but the laser beam is continuously irradiated at a predetermined speed or more. In some cases, holes and grooves are formed once on the surface of the metal molded body, but as a result of the molten metal rising and capping or damming, an open hole 30, an internal space 40, and an open space 45 are formed. It is considered a thing.
Similarly, the details of the formation of the branch hole 33 and the tunnel connection path 50 of the open hole 30 are also unknown, but the side wall portion of the hole or groove is caused by the heat accumulated near the bottom of the hole or groove once formed. As a result of melting, the inner wall surface of the trunk hole 32 is melted to form the branch hole 33, and the branch hole 33 is further extended to form the tunnel connection path 50.
When a pulsed laser is used instead of a continuous wave laser, an open hole or groove is formed on the joint surface of the metal molded body, but there is no internal space that does not have an opening, and the open hole and the internal A connection passage connecting the spaces is not formed.

次の工程では、粗面化された金属成形体10の接合面12を含む部分と樹脂成形体20を一体化させる。
この工程では、
前工程においてレーザー光が照射された金属成形体の接合面を含む部分を金型内に配置して、前記樹脂成形体となる樹脂を射出成形する工程、または
前工程においてレーザー光が照射された金属成形体の接合面を含む部分を金型内に配置して、少なくとも前記接合面と前記樹脂成形体となる樹脂を接触させた状態で圧縮成形する工程、
のいずれかの方法を適用することができる。
その他、熱可塑性樹脂および熱硬化性樹脂の成形方法として使用される公知の成形方法
も適用することができる。
熱可塑性樹脂を使用した場合には、溶融した樹脂に圧力などをかけることで、金属成形体に形成された孔や溝やトンネル接続路内に樹脂を入り込ませた後、樹脂を冷却固化させることで複合成形体を得られる方法であればよい。射出成形や圧縮成形のほか、射出圧縮成形などの成形方法も使用することができる。
熱硬化性樹脂を使用した場合には、液状或いは溶融状態の樹脂に圧力などをかけることで、金属成形体に形成された孔や溝やトンネル接続路内に樹脂を入り込ませた後、樹脂を熱硬化させることで複合成形体を得られる成形方法であればよい。射出成形や圧縮成形のほか、トランスファー成形などの成形方法も使用することができる。
In the next step, the part including the joint surface 12 of the roughened metal molded body 10 and the resin molded body 20 are integrated.
In this process,
The part including the joint surface of the metal molded body irradiated with the laser beam in the previous process is placed in the mold and the resin to be the resin molded body is injection molded, or the laser beam is irradiated in the previous process. A step of placing a portion including the joint surface of the metal molded body in a mold and compression-molding in a state where at least the joint surface and the resin to be the resin molded body are in contact with each other;
Either method can be applied.
In addition, the well-known shaping | molding method used as a shaping | molding method of a thermoplastic resin and a thermosetting resin is also applicable.
When a thermoplastic resin is used, the resin is cooled and solidified after applying the pressure to the molten resin to enter the hole, groove or tunnel connection path formed in the metal molded body. Any method can be used as long as the composite molded body can be obtained. In addition to injection molding and compression molding, a molding method such as injection compression molding can also be used.
When a thermosetting resin is used, by applying pressure to the liquid or molten resin, the resin enters the hole, groove, or tunnel connection formed in the metal molded body, and then the resin is removed. What is necessary is just the shaping | molding method which can obtain a composite molded object by making it thermoset. In addition to injection molding and compression molding, molding methods such as transfer molding can also be used.

圧縮成形法を適用するときは、例えば、型枠内に接合面12が露出された状態で(接合面が表側になった状態で)金属成形体10を配置し、そこに熱可塑性樹脂、熱可塑性エラストマー、熱硬化性樹脂(但し、プレポリマー)を入れた後で、圧縮する方法を適用することができる。
なお、射出成形法と圧縮成形法で熱硬化性樹脂(プレポリマー)を使用したときは、後工程において加熱などをすることで熱硬化させる。
When the compression molding method is applied, for example, the metal molded body 10 is disposed in a state where the joint surface 12 is exposed in the mold (the joint surface is on the front side), and a thermoplastic resin, A method of compressing after adding a plastic elastomer and a thermosetting resin (however, a prepolymer) can be applied.
In addition, when a thermosetting resin (prepolymer) is used in the injection molding method and the compression molding method, it is cured by heating in a subsequent process.

この工程で使用する樹脂成形体の樹脂は、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂のほか、熱可塑
性エラストマーも含まれる。
熱可塑性樹脂は、用途に応じて公知の熱可塑性樹脂から適宜選択することができる。例えば、ポリアミド系樹脂(PA6、PA66等の脂肪族ポリアミド、芳香族ポリアミド)、ポリスチレン、ABS樹脂、AS樹脂等のスチレン単位を含む共重合体、ポリエチレン、エチレン単位を含む共重合体、ポリプロピレン、プロピレン単位を含む共重合体、その他のポリオレフィン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリカーボネート系樹脂、アクリル系樹脂、メタクリル系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアセタール系樹脂、ポリフェニレンスルフィド系樹脂を挙げることができる。
The resin of the resin molded body used in this step includes thermoplastic elastomers as well as thermoplastic resins and thermosetting resins.
A thermoplastic resin can be suitably selected from well-known thermoplastic resins according to a use. For example, polyamide-based resins (aliphatic polyamides such as PA6 and PA66, aromatic polyamides), copolymers containing styrene units such as polystyrene, ABS resin, AS resin, polyethylene, copolymers containing ethylene units, polypropylene, propylene Examples thereof include copolymers containing units, other polyolefins, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, polycarbonate resins, acrylic resins, methacrylic resins, polyester resins, polyacetal resins, and polyphenylene sulfide resins.

熱硬化性樹脂は、用途に応じて公知の熱硬化性樹脂から適宜選択することができる。例えば、尿素樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、レソルシノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン、ビニルウレタンを挙げることができる。   A thermosetting resin can be suitably selected from well-known thermosetting resins according to a use. For example, urea resin, melamine resin, phenol resin, resorcinol resin, epoxy resin, polyurethane, and vinyl urethane can be mentioned.

熱可塑性エラストマーは、用途に応じて公知の熱可塑性エラストマーから適宜選択することができる。例えば、スチレン系エラストマー、塩化ビニル系エラストマー、オレフィン系エラストマー、ウレタン系エラストマー、ポリエステル系エラストマー、ニトリル系エラストマー、ポリアミド系エラストマーを挙げることができる。   A thermoplastic elastomer can be suitably selected from well-known thermoplastic elastomers according to a use. Examples thereof include styrene elastomers, vinyl chloride elastomers, olefin elastomers, urethane elastomers, polyester elastomers, nitrile elastomers, and polyamide elastomers.

これらの熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、熱可塑性エラストマーには、公知の繊維状充填材を配合することができる。
公知の繊維状充填材としては、炭素繊維、無機繊維、金属繊維、有機繊維等を挙げることができる。
炭素繊維は周知のものであり、PAN系、ピッチ系、レーヨン系、リグニン系等のものを用いることができる。
無機繊維としては、ガラス繊維、玄武岩繊維、シリカ繊維、シリカ・アルミナ繊維、ジルコニア繊維、窒化ホウ素繊維、窒化ケイ素繊維等を挙げることができる。
金属繊維としては、ステンレス、アルミニウム、銅等からなる繊維を挙げることができる。
有機繊維としては、ポリアミド繊維(全芳香族ポリアミド繊維、ジアミンとジカルボン酸のいずれか一方が芳香族化合物である半芳香族ポリアミド繊維、脂肪族ポリアミド繊維)、ポリビニルアルコール繊維、アクリル繊維、ポリオレフィン繊維、ポリオキシメチレン繊維、ポリテトラフルオロエチレン繊維、ポリエステル繊維(全芳香族ポリエステル繊維を含む)、ポリフェニレンスルフィド繊維、ポリイミド繊維、液晶ポリエステル繊維などの合成繊維や天然繊維(セルロース系繊維など)や再生セルロース(レーヨン)繊維などを用いることができる。
These thermoplastic resins, thermosetting resins, and thermoplastic elastomers can be blended with known fibrous fillers.
Examples of known fibrous fillers include carbon fibers, inorganic fibers, metal fibers, and organic fibers.
Carbon fibers are well known, and PAN, pitch, rayon, lignin and the like can be used.
Examples of inorganic fibers include glass fibers, basalt fibers, silica fibers, silica / alumina fibers, zirconia fibers, boron nitride fibers, and silicon nitride fibers.
Examples of the metal fiber include fibers made of stainless steel, aluminum, copper and the like.
Examples of organic fibers include polyamide fibers (fully aromatic polyamide fibers, semi-aromatic polyamide fibers in which one of diamine and dicarboxylic acid is an aromatic compound, aliphatic polyamide fibers), polyvinyl alcohol fibers, acrylic fibers, polyolefin fibers, Synthetic fibers such as polyoxymethylene fibers, polytetrafluoroethylene fibers, polyester fibers (including wholly aromatic polyester fibers), polyphenylene sulfide fibers, polyimide fibers, liquid crystal polyester fibers, natural fibers (cellulosic fibers, etc.) and regenerated cellulose ( Rayon) fiber or the like can be used.

これらの繊維状充填材は、繊維径が3〜60μmの範囲のものを使用することができるが、これらの中でも、例えば金属成形体10の接合面12が粗面化されて形成される開放孔30などの開口径より小さな繊維径のものを使用することが好ましい。繊維径は、より望ましくは5〜30μm、さらに望ましくは7〜20μmである。
このような開放孔30などの開口径より小さな繊維径の繊維状充填材を使用したときには、金属成形体の開放孔30などの内部に繊維状充填材の一部が張り込んだ状態の複合成形体が得られ、金属成形体と樹脂成形体の接合強度が高められるので好ましい。
熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、熱可塑性エラストマー100質量部に対する繊維状充填材の配合量は5〜250質量部が好ましい。より望ましくは、25〜200質量部、さらに望ましくは45〜150質量部である。
As these fibrous fillers, those having a fiber diameter in the range of 3 to 60 μm can be used, but among these, for example, open holes formed by roughening the joining surface 12 of the metal molded body 10 It is preferable to use one having a fiber diameter smaller than the opening diameter such as 30. The fiber diameter is more desirably 5 to 30 μm, and further desirably 7 to 20 μm.
When a fibrous filler having a fiber diameter smaller than the opening diameter such as the open hole 30 is used, composite molding in which a part of the fibrous filler is stuck inside the open hole 30 or the like of the metal molded body. A body is obtained, and the bonding strength between the metal molded body and the resin molded body is increased, which is preferable.
As for the compounding quantity of the fibrous filler with respect to 100 mass parts of a thermoplastic resin, a thermosetting resin, and a thermoplastic elastomer, 5-250 mass parts is preferable. More preferably, it is 25-200 mass parts, More preferably, it is 45-150 mass parts.

本発明の製造方法により得られた複合成形体1は、図7および図8に示すような金属成形体10が有している開放孔30、内部空間40、トンネル接続路50、開放空間45内に、樹脂成形体20を形成する樹脂が入り込んだ状態で一体にされている。
開放孔30と(幹孔32と枝孔33)開放空間45の内部には、それぞれの開口部分から樹脂が入り込んでおり、内部空間40の内部には、開放孔30や開放空間45の開口部から入り込んだ樹脂がトンネル接続路50を通って入り込んでいる。
このため、本発明の製造方法により得られた複合成形体1は、開放孔30や開放空間45内のみに樹脂が入り込んだ複合成形体と比べると、図1において金属成形体10と樹脂成形体20の接合面12に対して、金属成形体10の端部を固定した状態で樹脂成形体20を平行方向(図1のX方向)に引っ張ったときのせん断接合強度(S1)と、金属成形体10と樹脂成形体20の接合面12に対して垂直方向(図1のY方向)に引っ張ったときの引張り接合強度(S2)の両方が高くなる。
The composite molded body 1 obtained by the manufacturing method of the present invention includes an open hole 30, an internal space 40, a tunnel connection path 50, and an open space 45 included in the metal molded body 10 as shown in FIGS. 7 and 8. In addition, the resin forming body 20 is integrated in a state where the resin enters.
Resin enters the open space 45 and the open space 45 (the trunk hole 32 and the branch hole 33) from the respective open portions, and the open space 30 and the open portions of the open space 45 enter the internal space 40. The resin that has entered through the tunnel enters through the tunnel connection path 50.
For this reason, the composite molded body 1 obtained by the manufacturing method of the present invention has a metal molded body 10 and a resin molded body in FIG. 1 as compared with the composite molded body in which the resin enters only the open holes 30 and the open spaces 45. Shear bonding strength (S1) when the resin molded body 20 is pulled in the parallel direction (X direction in FIG. 1) with the end of the metal molded body 10 fixed to the bonding surface 12 of the metal, and metal molding Both the tensile bonding strength (S2) when pulled in the vertical direction (Y direction in FIG. 1) with respect to the bonding surface 12 of the body 10 and the resin molded body 20 are increased.

実施例1〜6、比較例1〜3
実施例および比較例は、図9に示す金属成形体(アルミニウム:A5052)の接合面12の全面(40mm2の広さ範囲)に対して、表1に示す条件でレーザー光を連続照射した。
実施例1〜5、比較例1〜3は図3に示すようにレーザー光を連続照射し、実施例6は図4に示すようにレーザー光を連続照射した。
次に、処理後の金属成形体を使用して、下記の方法で射出成形して、実施例および比較例の図17に示す複合成形体を得た。
Examples 1-6, Comparative Examples 1-3
In Examples and Comparative Examples, laser light was continuously irradiated under the conditions shown in Table 1 on the entire bonding surface 12 (a range of 40 mm 2 ) of a metal molded body (aluminum: A5052) shown in FIG.
Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 3 were continuously irradiated with laser light as shown in FIG. 3, and Example 6 was continuously irradiated with laser light as shown in FIG.
Next, the processed metal molded body was used for injection molding by the following method to obtain composite molded bodies shown in FIG. 17 of Examples and Comparative Examples.

図10は、実施例1の連続波レーザーによる連続照射後における金属成形体の接合面のSEM写真(100倍、500倍、700倍、2500倍)である。接合面が粗面化され、小さな凹部が形成された状態が確認できた。
図11は、実施例2の連続波レーザーによる連続照射後における金属成形体の接合面のSEM写真(100倍、500倍である)。接合面が粗面化され、小さな凹部が形成された状態が確認できた。
図12は、実施例3の連続波レーザーによる連続照射後における金属成形体の接合面のSEM写真(100倍、500倍である)。接合面が粗面化され、小さな凹部が形成された状態が確認できた。
図13は、実施例4の連続波レーザーによる連続照射後における金属成形体の接合面のSEM写真(100倍、500倍である)。接合面が粗面化され、小さな凹部が形成された状態が確認できた。
図14は、実施例5の連続波レーザーによる連続照射後における金属成形体の接合面のSEM写真(100倍、500倍である)。接合面が粗面化され、小さな凹部が形成された状態が確認できた。
図15は、実施例6の連続波レーザーによる連続照射後における金属成形体の接合面のSEM写真(100倍、500倍である)。接合面が粗面化され、小さな凹部が形成された状態が確認できた。
図16は、比較例2の連続波レーザーによる連続照射後における金属成形体の接合面のSEM写真(100倍、500倍である)。照射速度が1000mm/secであることから、接合面の粗面化が十分になされていなかった。
FIG. 10 is a SEM photograph (100 times, 500 times, 700 times, 2500 times) of the joint surface of the metal molded body after continuous irradiation with the continuous wave laser of Example 1. It was confirmed that the joint surface was roughened and a small recess was formed.
FIG. 11 is an SEM photograph (100 times and 500 times) of the joint surface of the metal molded body after continuous irradiation with the continuous wave laser of Example 2. It was confirmed that the joint surface was roughened and a small recess was formed.
FIG. 12 is an SEM photograph (100 times and 500 times) of the joint surface of the metal molded body after continuous irradiation with the continuous wave laser of Example 3. It was confirmed that the joint surface was roughened and a small recess was formed.
FIG. 13 is a SEM photograph (100 times and 500 times) of the joint surface of the metal molded body after continuous irradiation with the continuous wave laser of Example 4. It was confirmed that the joint surface was roughened and a small recess was formed.
FIG. 14 is an SEM photograph (100 times and 500 times) of the joint surface of the metal molded body after continuous irradiation with the continuous wave laser of Example 5. It was confirmed that the joint surface was roughened and a small recess was formed.
FIG. 15 is an SEM photograph (100 times and 500 times) of the joint surface of the metal molded body after continuous irradiation with the continuous wave laser of Example 6. It was confirmed that the joint surface was roughened and a small recess was formed.
FIG. 16 is a SEM photograph (100 times and 500 times) of the joint surface of the metal molded body after continuous irradiation with the continuous wave laser of Comparative Example 2. Since the irradiation speed was 1000 mm / sec, the joint surface was not sufficiently roughened.

<射出成形>
樹脂:GF60%強化PA66樹脂(プラストロンPA66−GF60−01(L7):ダイセルポリマー(株)製),ガラス繊維の繊維長:11mm
樹脂温度:320℃
金型温度:100℃
射出成形機:ファナック製ROBOSHOT S2000i100B)
<Injection molding>
Resin: GF60% reinforced PA66 resin (Plastotron PA66-GF60-01 (L7): manufactured by Daicel Polymer Co., Ltd.), fiber length of glass fiber: 11 mm
Resin temperature: 320 ° C
Mold temperature: 100 ° C
Injection molding machine: FANUC ROBOSHOT S2000i100B)

〔引張試験〕
実施例および比較例の図17に示す複合成形体を用い、引張試験を行ってせん断接合強度(S1)を評価した。結果を表1に示す。
引張試験は、金属成形体10側の端部を固定した状態で、金属成形体10と樹脂成形体20が破断するまで図17に示すX方向(図1のX方向であり、接合面12に対して平行方向)に引っ張った場合の接合面12が破壊されるまでの最大荷重を測定した。
<引張試験条件>
試験機:オリエンテック社製テンシロン(UCT−1T)
引張速度:5mm/min
チャック間距離:50mm
[Tensile test]
Using the composite molded bodies shown in FIG. 17 of Examples and Comparative Examples, a tensile test was performed to evaluate the shear bonding strength (S1). The results are shown in Table 1.
The tensile test is performed in the X direction shown in FIG. 17 (the X direction in FIG. 1, and the bonding surface 12 until the metal molded body 10 and the resin molded body 20 break with the end on the metal molded body 10 side fixed. The maximum load until the joint surface 12 was broken when pulled in the parallel direction) was measured.
<Tensile test conditions>
Testing machine: Orientec Tensilon (UCT-1T)
Tensile speed: 5mm / min
Distance between chucks: 50mm

実施例1と比較例1との対比から確認できるとおり、実施例1では1/50の加工時間で、より高い接合強度の複合成形体が得られた。
工業的規模で大量生産することを考慮すれば、加工時間の短縮ができる(即ち、製造に要するエネルギーも低減できる)実施例1の製造方法の工業的価値は非常に大きなものである。
実施例1と実施例2、3との対比から確認できるとおり、実施例2、3のようにレーザー照射の繰り返し回数を増加させることで接合強度を高めることができるが、その場合であっても、比較例1〜3と比べると加工時間を短縮することができた。
実施例1〜3と実施例4〜6との対比から確認できるとおり、実施例4〜6のようにレーザーの照射速度を高めたときにはよりせん断接合強度(S1)(図1、図17のX方向への接合強度)を高めることができた。
As can be confirmed from the comparison between Example 1 and Comparative Example 1, in Example 1, a composite molded body having higher bonding strength was obtained in 1/50 of the processing time.
Considering mass production on an industrial scale, the processing time can be shortened (that is, energy required for production can be reduced), and the industrial value of the production method of Example 1 is very large.
As can be confirmed from the comparison between Example 1 and Examples 2 and 3, the bonding strength can be increased by increasing the number of repetitions of laser irradiation as in Examples 2 and 3, but even in that case, Compared with Comparative Examples 1 to 3, the processing time could be shortened.
As can be confirmed from the comparison between Examples 1 to 3 and Examples 4 to 6, when the laser irradiation speed is increased as in Examples 4 to 6, the shear bond strength (S1) (X in FIGS. 1 and 17) is increased. Direction bonding strength).

実施例7〜9、比較例4〜6
実施例および比較例は、図18に示す金属成形体(アルミニウム:A5052)の接合面12の全面(90mm2の広さ範囲)に対して、表2に示す条件でレーザー光を連続照射した。
その後、実施例1〜6、比較例1〜3と同様に実施して、図19に示す複合成形体を得た。
得られた複合成形体について、図1で示すY方向(図20のY方向)に相当する引張り接合強度(S2)を次の方法にて測定した。
引張試験は、図20に示すように、金属成形体10側の治具70により固定した状態で、金属成形体10と樹脂成形体20が破断するまで図20のY方向(図1のY方向であり、接合面12に対して垂直方向)に引っ張った場合の接合面12が破壊されるまでの最大荷重を測定した。
<引張試験条件>
試験機:オリエンテック社製テンシロン(UCT−1T)
引張速度:5mm/min
チャック間距離:50mm
Examples 7-9, Comparative Examples 4-6
In Examples and Comparative Examples, laser light was continuously irradiated under the conditions shown in Table 2 on the entire bonding surface 12 (90 mm 2 wide range) of a metal molded body (aluminum: A5052) shown in FIG.
Then, it implemented similarly to Examples 1-6 and Comparative Examples 1-3, and obtained the composite molded object shown in FIG.
About the obtained composite molded object, the tensile bond strength (S2) corresponding to the Y direction (Y direction of FIG. 20) shown in FIG. 1 was measured with the following method.
As shown in FIG. 20, the tensile test is performed in the Y direction of FIG. 20 (the Y direction of FIG. 1) until the metal molded body 10 and the resin molded body 20 are broken while being fixed by the jig 70 on the metal molded body 10 side. The maximum load until the joint surface 12 was broken when it was pulled in the direction perpendicular to the joint surface 12 was measured.
<Tensile test conditions>
Testing machine: Orientec Tensilon (UCT-1T)
Tensile speed: 5mm / min
Distance between chucks: 50mm

表2の実施例7〜9(接合面12の面積90mm2)は表1の実施例1〜3(接合面12の面積40mm2)に対応するものであるが、接合面12の面積が2.25倍となっている。
しかし、表2の比較例4〜6との対比から明らかなとおり、本願発明の製造方法を適用することにより、金属成形体10と樹脂成形体20の接合面12(面積90mm2)に対して垂直方向(図1のY方向)に引っ張ったときの引張り接合強度(S2)も高くできることが確認できた。
Examples 7 to 9 in Table 2 (area 90 mm 2 of the joining surface 12) correspond to Examples 1 to 3 (area 40 mm 2 of the joining surface 12) in Table 1, but the area of the joining surface 12 is 2 .25 times.
However, as is clear from comparison with Comparative Examples 4 to 6 in Table 2, by applying the manufacturing method of the present invention, the joint surface 12 (area 90 mm 2 ) of the metal molded body 10 and the resin molded body 20 is applied. It was confirmed that the tensile bond strength (S2) when pulled in the vertical direction (Y direction in FIG. 1) can be increased.

実施例10〜15、比較例7〜9
実施例および比較例は、図21に示す金属成形体(アルミニウム:A5052)の接合面12の全面(40mm2の広さ範囲)に対して、表3に示す条件でレーザーを連続照射した。
実施例10〜14、比較例8、9は図3に示すようにレーザー光を連続照射し、実施例15は図4に示すようにレーザー光を連続照射し、比較例7は図5に示すようにレーザー光を連続照射した。
次に、処理後の金属成形体を使用して、下記の方法で圧縮成形して、実施例および比較例の複合成形体を得た。
Examples 10-15, Comparative Examples 7-9
In Examples and Comparative Examples, a laser was continuously irradiated under the conditions shown in Table 3 on the entire joining surface 12 (a range of 40 mm 2 ) of a metal molded body (aluminum: A5052) shown in FIG.
Examples 10 to 14 and Comparative Examples 8 and 9 were continuously irradiated with laser light as shown in FIG. 3, Example 15 was continuously irradiated with laser light as shown in FIG. 4, and Comparative Example 7 was shown in FIG. In this way, laser light was continuously irradiated.
Next, the processed metal molded body was used and compression molded by the following method to obtain composite molded bodies of Examples and Comparative Examples.

<圧縮成形>
金属成形体10を接合面12が上になるように型枠内(テフロン製)に配置し、接合面12上に樹脂ペレットを加えた。その後、型枠を鉄板で挟みこみ、下記条件で圧縮して、図22に示す複合成形体を得た。
樹脂ペレット:PA66樹脂(2015B,宇部興産(株)製)
温度:285℃
圧力:1MPa(予熱時)、10MPa
時間:2分間(予熱時)、3分間
成形機:東洋精機製作所製圧縮機(mini test press-10)
<Compression molding>
The metal molded body 10 was placed in the mold (made of Teflon) so that the bonding surface 12 was on top, and resin pellets were added on the bonding surface 12. Thereafter, the mold was sandwiched between iron plates and compressed under the following conditions to obtain a composite molded body shown in FIG.
Resin pellets: PA66 resin (2015B, manufactured by Ube Industries)
Temperature: 285 ° C
Pressure: 1 MPa (during preheating), 10 MPa
Time: 2 minutes (during preheating), 3 minutes Molding machine: Compressor manufactured by Toyo Seiki Seisakusho (mini test press-10)

〔引張試験〕
実施例および比較例の複合成形体を用い、引張試験を行って引張り接合強度(S2)を評価した。結果を表3に示す。
引張試験は、次のようにして実施した。
図23に示すように、複合成形体の樹脂成形体20の露出面に対して、アルミニウム板72aとその面に対して垂直方向に固定された引張部73aからなる治具74aを接着剤71aにより固着した。
同様に図23に示すように、複合成形体の金属成形体10の露出面に対して、アルミニウム板72bとその面に対して垂直方向に固定された固定部73bからなる治具74bを接着剤71bにより固着した。
固定部73bを固定した状態で、下記条件にて引張部73aを引っ張った場合の接合面12が破壊されるまでの最大荷重を測定した。
<引張試験条件>
試験機:テンシロン
引張速度:5mm/min
チャック間距離:16mm
[Tensile test]
Using the composite molded bodies of Examples and Comparative Examples, a tensile test was performed to evaluate the tensile bonding strength (S2). The results are shown in Table 3.
The tensile test was performed as follows.
As shown in FIG. 23, a jig 74a composed of an aluminum plate 72a and a tensile portion 73a fixed in a direction perpendicular to the surface of the resin molded body 20 of the composite molded body is bonded by an adhesive 71a. Stuck.
Similarly, as shown in FIG. 23, a jig 74b composed of an aluminum plate 72b and a fixing portion 73b fixed in a direction perpendicular to the surface of the exposed surface of the metal molded body 10 of the composite molded body is used as an adhesive. It was fixed by 71b.
With the fixing portion 73b fixed, the maximum load until the joint surface 12 was broken when the tensile portion 73a was pulled under the following conditions was measured.
<Tensile test conditions>
Testing machine: Tensilon Tensile speed: 5mm / min
Distance between chucks: 16mm

〔内部空間の観察方法〕
開口部を有していない内部空間の有無を確認した。以下にその方法を示す。
複合成形体の接合面12を含む接合部において、レーザー照射方向に対して垂直方向(図6のA-A、B-B、C-C方向)にランダムに3箇所切断し、それぞれの表層部の断面部を走査型電子顕微鏡(SEM)で無作為に3点観察した。
SEM観察写真(500倍)において内部空間の有無を確認できた場合、その個数を数えた。なお、内部空間の最大径が10μm以下のものは除外した。
内部空間の個数(9箇所での平均値)を示した(表3)。
また、内部空間を微小部X線分析(EDX)で分析し、樹脂が内部空間まで侵入していることを確認した。
SEM:日立ハイテクノロジーズ社製 S-3400N
EDX分析装置:アメテック(旧エダックス・ジャパン)社製 Apollo XP
また、図2のように複合成形体の金属面が曲面の場合には、曲面の接線に対して垂直方向にサンプルを切断することで、同様の測定が可能である。
なお、顕微レーザラマン分光測定装置を用いても樹脂が内部空間まで侵入していることを確認できる。
[How to observe the internal space]
The presence or absence of an internal space having no opening was confirmed. The method is shown below.
In the joint part including the joint surface 12 of the composite molded body, three points are randomly cut in the direction perpendicular to the laser irradiation direction (AA, BB, CC direction in FIG. 6), and the cross-sectional part of each surface layer part is scanned. Three points were randomly observed with an electron microscope (SEM).
When the presence or absence of an internal space was confirmed in the SEM observation photograph (500 times), the number was counted. Excluded were those whose maximum internal space diameter was 10 μm or less.
The number of internal spaces (average value at 9 locations) is shown (Table 3).
The internal space was analyzed by micro X-ray analysis (EDX), and it was confirmed that the resin had penetrated into the internal space.
SEM: Hitachi High-Technologies S-3400N
EDX analyzer: Apollo XP manufactured by Ametech (formerly Edax Japan)
Further, when the metal surface of the composite molded body is a curved surface as shown in FIG. 2, the same measurement can be performed by cutting the sample in a direction perpendicular to the tangent to the curved surface.
In addition, even if it uses a microscopic laser Raman spectroscopic measuring apparatus, it can confirm that resin has penetrate | invaded to internal space.

実施例10〜15は、金属成形体10を接合面12に対して、それぞれ実施例1〜6と同様にしてレーザー光を連続照射したものであるから、金属成形体10を接合面12の表面は、それぞれ実施例1〜6において示したSEM写真(図10〜図15)と同様のものとなる。   In Examples 10 to 15, since the metal molded body 10 was continuously irradiated with laser light on the bonding surface 12 in the same manner as in Examples 1 to 6, the metal molded body 10 was bonded to the surface of the bonding surface 12. These are the same as the SEM photographs (FIGS. 10 to 15) shown in Examples 1 to 6, respectively.

図24は、実施例10の複合成形体の厚さ方向への断面のSEM写真である(図6のA〜Cの断面図)。
相対的に白く見える部分が金属成形体10であり、相対的に黒く見える部分が樹脂成形体20である。
図24からは厚さ方向に形成された複数の孔と、複数の独立した空間が確認でき、それらは全て黒く見えることから、樹脂が侵入していることが確認できる。
厚さ方向に形成された孔は、開放孔30の幹孔32に相当する孔と認められる。
独立した空間は、幹孔32の内壁面から幹孔32の形成方向とは異なる方向に延ばされた枝孔33の断面であるか、内部空間40であると認められる。
そして、内部空間40であるとすると、内部に樹脂が侵入していることから、開放孔30とトンネル接続路50で接続されているものと考えられる。
このため、実施例10の複合成形体は、接合面12に対して垂直方向に引っ張ったとき(図1のY方向)の引張り接合強度(S2)が高くなっている。
24 is a SEM photograph of a cross section in the thickness direction of the composite molded body of Example 10 (cross-sectional views of A to C in FIG. 6).
The portion that appears relatively white is the metal molded body 10, and the portion that appears relatively black is the resin molded body 20.
From FIG. 24, a plurality of holes formed in the thickness direction and a plurality of independent spaces can be confirmed, and since they all appear black, it can be confirmed that the resin has entered.
The hole formed in the thickness direction is recognized as a hole corresponding to the trunk hole 32 of the open hole 30.
The independent space is recognized as a cross section of the branch hole 33 extending from the inner wall surface of the trunk hole 32 in a direction different from the formation direction of the trunk hole 32, or the internal space 40.
And if it is the internal space 40, since resin has penetrate | invaded inside, it is thought that it is connected with the open hole 30 and the tunnel connection path 50. FIG.
For this reason, the composite molded body of Example 10 has a high tensile bonding strength (S2) when pulled in the direction perpendicular to the bonding surface 12 (Y direction in FIG. 1).

図25は、実施例11の複合成形体の厚さ方向への断面のSEM写真である(図6のA〜Cの断面図)。
相対的に白く見える部分が金属成形体10であり、相対的に黒く見える部分が樹脂成形体20である。
図25からは厚さ方向に形成された複数の孔と、複数の独立した空間が確認でき、それらは全て黒く見えることから、樹脂が侵入していることが確認できる。
厚さ方向に形成された孔は、開放孔30の幹孔32に相当する孔と認められる。
独立した空間は、幹孔32の内壁面から幹孔32の形成方向とは異なる方向に延ばされた枝孔33の断面であるか、内部空間40であると認められる。
そして、内部空間40であるとすると、内部に樹脂が侵入していることから、開放孔30とトンネル接続路50で接続されているものと考えられる。
このため、実施例11の複合成形体は、接合面12に対して垂直方向に引っ張ったとき(図1のY方向)の引張り接合強度(S2)が高くなっている。
25 is a SEM photograph of a cross section in the thickness direction of the composite molded body of Example 11 (cross-sectional views of A to C in FIG. 6).
The portion that appears relatively white is the metal molded body 10, and the portion that appears relatively black is the resin molded body 20.
From FIG. 25, a plurality of holes formed in the thickness direction and a plurality of independent spaces can be confirmed, and since they all appear black, it can be confirmed that the resin has entered.
The hole formed in the thickness direction is recognized as a hole corresponding to the trunk hole 32 of the open hole 30.
The independent space is recognized as a cross section of the branch hole 33 extending from the inner wall surface of the trunk hole 32 in a direction different from the formation direction of the trunk hole 32, or the internal space 40.
And if it is the internal space 40, since resin has penetrate | invaded inside, it is thought that it is connected with the open hole 30 and the tunnel connection path 50. FIG.
For this reason, the composite molded body of Example 11 has a high tensile bonding strength (S2) when pulled in the direction perpendicular to the bonding surface 12 (Y direction in FIG. 1).

図26は、実施例12の複合成形体の厚さ方向への断面のSEM写真である(図6のA〜Cの断面図)。
図26からは厚さ方向に形成された複数の孔と、複数の独立した空間が確認でき、それらは全て黒く見えることから、樹脂が侵入していることが確認できる。
厚さ方向に形成された孔は、開放孔30の幹孔32に相当する孔と認められる。
独立した空間は、幹孔32の内壁面から幹孔32の形成方向とは異なる方向に延ばされた枝孔33の断面であるか、内部空間40であると認められる。
そして、内部空間40であるとすると、内部に樹脂が侵入していることから、開放孔30とトンネル接続路50で接続されているものと考えられる。
このため、実施例12の複合成形体は、接合面12に対して垂直方向に引っ張ったとき(図1のY方向)の引張り接合強度(S2)が高くなっている。
FIG. 26 is an SEM photograph of a cross section in the thickness direction of the composite molded body of Example 12 (cross-sectional views of FIGS. 6A to 6C).
From FIG. 26, a plurality of holes formed in the thickness direction and a plurality of independent spaces can be confirmed, and since they all appear black, it can be confirmed that the resin has entered.
The hole formed in the thickness direction is recognized as a hole corresponding to the trunk hole 32 of the open hole 30.
The independent space is recognized as a cross section of the branch hole 33 extending from the inner wall surface of the trunk hole 32 in a direction different from the formation direction of the trunk hole 32, or the internal space 40.
And if it is the internal space 40, since resin has penetrate | invaded inside, it is thought that it is connected with the open hole 30 and the tunnel connection path 50. FIG.
For this reason, the composite molded body of Example 12 has a high tensile bonding strength (S2) when pulled in the direction perpendicular to the bonding surface 12 (Y direction in FIG. 1).

図27は、実施例15の複合成形体の厚さ方向への断面のSEM写真である。
相対的に白く見える部分が金属成形体10であり、相対的に黒く見える部分が樹脂成形体20である。
金属成形体10には、多数の開放孔30が形成されていることが確認できる。
このため、実施例15の複合成形体は、接合面12に対して垂直方向に引っ張ったとき(図1のY方向)の引張り接合強度(S2)が高くなっている。
FIG. 27 is an SEM photograph of a cross section in the thickness direction of the composite molded body of Example 15.
The portion that appears relatively white is the metal molded body 10, and the portion that appears relatively black is the resin molded body 20.
It can be confirmed that a large number of open holes 30 are formed in the metal molded body 10.
For this reason, the composite molded body of Example 15 has a high tensile bonding strength (S2) when pulled in the direction perpendicular to the bonding surface 12 (Y direction in FIG. 1).

実施例16〜18
実施例7〜9(表2)と同様にして、図18に示す金属成形体(表4に示す金属)の接合面12の全面(90mm2の広さ範囲)に対して、表4に示す条件でレーザー光を連続照射した。
その後、実施例1〜6、比較例1〜3と同様に実施して、図19に示す複合成形体を得た。
得られた複合成形体について、図1で示すY方向(図20のY方向)に相当する引張り接合強度(S2)を次の方法にて測定した。
引張試験は、図20に示すように、金属成形体10側の治具70により固定した状態で、金属成形体10と樹脂成形体20が破断するまで図20のY方向(図1のY方向であり、接合面12に対して垂直方向)に引っ張った場合の接合面12が破壊されるまでの最大荷重を測定した。
<引張試験条件>
試験機:オリエンテック社製テンシロン(UCT−1T)
引張速度:5mm/min
チャック間距離:50mm
Examples 16-18
In the same manner as in Examples 7 to 9 (Table 2), Table 4 shows the entire joining surface 12 (90 mm 2 wide range) of the metal molded body (metal shown in Table 4) shown in FIG. Laser light was continuously irradiated under the conditions.
Then, it implemented similarly to Examples 1-6 and Comparative Examples 1-3, and obtained the composite molded object shown in FIG.
About the obtained composite molded object, the tensile bond strength (S2) corresponding to the Y direction (Y direction of FIG. 20) shown in FIG. 1 was measured with the following method.
As shown in FIG. 20, the tensile test is performed in the Y direction of FIG. 20 (the Y direction of FIG. 1) until the metal molded body 10 and the resin molded body 20 are broken while being fixed by the jig 70 on the metal molded body 10 side. The maximum load until the joint surface 12 was broken when it was pulled in the direction perpendicular to the joint surface 12 was measured.
<Tensile test conditions>
Testing machine: Orientec Tensilon (UCT-1T)
Tensile speed: 5mm / min
Distance between chucks: 50mm

実施例19〜21
図21に示す金属成形体(表4に示す金属)の接合面12の全面(40mm2の広さ範囲)に対して、表4に示す条件でレーザーを連続照射した。
レーザー光は図3に示すように連続照射した。
次に、処理後の金属成形体を使用して、実施例10〜15と同様に圧縮成形して複合成形体を得た。
引張試験と内部空間の観察方法は、実施例10〜15と同様に実施した。
Examples 19-21
A laser was continuously irradiated under the conditions shown in Table 4 on the entire bonding surface 12 (width range of 40 mm 2 ) of the metal molded body (metal shown in Table 4) shown in FIG.
The laser beam was continuously irradiated as shown in FIG.
Next, the processed metal molded body was used, and compression molded in the same manner as in Examples 10 to 15 to obtain a composite molded body.
The tensile test and the observation method of the internal space were carried out in the same manner as in Examples 10-15.

実施例16は、表2の実施例7〜9と比べると、繰り返し回数が多いため、加工時間は長くなったが、引張り接合強度(S2)は高くなった(図28、図29)。
実施例17(SUS304)は、表2の実施例9(アルミニウム)と比べると、レーザー照射速度を遅くして加工時間は長くなったが、引張り接合強度(S2)は高くなった(図30)。
実施例18(SUS304,GF入りのPP)は、実施例17(SUS304,GF入りのPA)と比べると、同じ条件であるが、引張り接合強度(S2)は低くなった。
実施例19は、表3の実施例10〜12と比べると、繰り返し回数が多いため、加工時間は長くなったが、引張り接合強度(S2)は高くなった。
実施例20(SUS304)、実施例21(SUS304;図31)は、表3の実施例13(アルミニウム)と比べると、レーザー照射速度を遅くして繰り返し回数を増加させたため、加工時間は長くなったが、引張り接合強度(S2)は高くなった。
In Example 16, compared with Examples 7 to 9 in Table 2, since the number of repetitions was large, the processing time was long, but the tensile bond strength (S2) was high (FIGS. 28 and 29).
In Example 17 (SUS304), compared with Example 9 (aluminum) in Table 2, the laser irradiation speed was slowed and the processing time was increased, but the tensile bond strength (S2) was increased (FIG. 30). .
Example 18 (SUS304, PP with GF) was under the same conditions as Example 17 (SUS304, PA with GF), but the tensile bond strength (S2) was low.
In Example 19, compared with Examples 10 to 12 in Table 3, since the number of repetitions was large, the processing time was long, but the tensile bond strength (S2) was high.
In Example 20 (SUS304) and Example 21 (SUS304; FIG. 31), compared with Example 13 (aluminum) in Table 3, the laser irradiation speed was decreased and the number of repetitions was increased, so the processing time was longer. However, the tensile bond strength (S2) increased.

実験例1
実施例1と同様にして、アルミニウム表面にレーザー照射したときのエネルギー密度と溝の深さの関係(図32)、エネルギー密度と溝の幅の関係(図33)を試験した。
その結果、エネルギー密度が0.3W/μm2付近において、明確な違いが認められた。
Experimental example 1
In the same manner as in Example 1, the relationship between energy density and groove depth when the aluminum surface was irradiated with laser (FIG. 32) and the relationship between energy density and groove width (FIG. 33) were tested.
As a result, a clear difference was observed when the energy density was around 0.3 W / μm 2 .

実施例22〜35
実施例7〜9(表2)と同様にして、図18に示す金属成形体(表5に示す金属)の接合面12の全面(90mm2の広さ範囲)に対して、表5に示す条件でレーザー光を連続照射した。
その後、実施例1〜6、比較例1〜3と同様に実施して、図19に示す複合成形体を得た。
得られた複合成形体について、図1で示すY方向(図20のY方向)に相当する引張り接合強度(S2)を次の方法にて測定した。
引張試験は、図20に示すように、金属成形体10側の治具70により固定した状態で、金属成形体10と樹脂成形体20が破断するまで図20のY方向(図1のY方向であり、接合面12に対して垂直方向)に引っ張った場合の接合面12が破壊されるまでの最大荷重を測定した。
<引張試験条件>
試験機:オリエンテック社製テンシロン(UCT−1T)
引張速度:5mm/min
チャック間距離:50mm
Examples 22-35
In the same manner as in Examples 7 to 9 (Table 2), Table 5 shows the entire bonding surface 12 (90 mm 2 wide range) of the metal molded body (metal shown in Table 5) shown in FIG. Laser light was continuously irradiated under the conditions.
Then, it implemented similarly to Examples 1-6 and Comparative Examples 1-3, and obtained the composite molded object shown in FIG.
About the obtained composite molded object, the tensile bond strength (S2) corresponding to the Y direction (Y direction of FIG. 20) shown in FIG. 1 was measured with the following method.
As shown in FIG. 20, the tensile test is performed in the Y direction of FIG. 20 (the Y direction of FIG. 1) until the metal molded body 10 and the resin molded body 20 are broken while being fixed by the jig 70 on the metal molded body 10 side. The maximum load until the joint surface 12 was broken when it was pulled in the direction perpendicular to the joint surface 12 was measured.
<Tensile test conditions>
Testing machine: Orientec Tensilon (UCT-1T)
Tensile speed: 5mm / min
Distance between chucks: 50mm

実施例36〜42
実施例7〜9(表2)と同様にして、図18に示す金属成形体(表6に示す金属)の接合面12の全面(90mm2の広さ範囲)に対して、表6に示す条件でレーザー光を連続照射した。
その後、実施例1〜6、比較例1〜3と同様に実施して、図19に示す複合成形体を得た。
得られた複合成形体について、図1で示すY方向(図20のY方向)に相当する引張り接合強度(S2)を次の方法にて測定した。
引張試験は、図20に示すように、金属成形体10側の治具70により固定した状態で、金属成形体10と樹脂成形体20が破断するまで図20のY方向(図1のY方向であり、接合面12に対して垂直方向)に引っ張った場合の接合面12が破壊されるまでの最大荷重を測定した。
<引張試験条件>
試験機:オリエンテック社製テンシロン(UCT−1T)
引張速度:5mm/min
チャック間距離:50mm
Examples 36-42
In the same manner as in Examples 7 to 9 (Table 2), Table 6 shows the entire bonding surface 12 (90 mm 2 wide range) of the metal molded body (metal shown in Table 6) shown in FIG. Laser light was continuously irradiated under the conditions.
Then, it implemented similarly to Examples 1-6 and Comparative Examples 1-3, and obtained the composite molded object shown in FIG.
About the obtained composite molded object, the tensile bond strength (S2) corresponding to the Y direction (Y direction of FIG. 20) shown in FIG. 1 was measured with the following method.
As shown in FIG. 20, the tensile test is performed in the Y direction of FIG. 20 (the Y direction of FIG. 1) until the metal molded body 10 and the resin molded body 20 are broken while being fixed by the jig 70 on the metal molded body 10 side. The maximum load until the joint surface 12 was broken when it was pulled in the direction perpendicular to the joint surface 12 was measured.
<Tensile test conditions>
Testing machine: Orientec Tensilon (UCT-1T)
Tensile speed: 5mm / min
Distance between chucks: 50mm

1 複合成形体
10 金属成形体
12 接合面
20 樹脂成形体
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Composite molded object 10 Metal molded object 12 Joint surface 20 Resin molded object

Claims (7)

金属成形体の表面に対して、連続波レーザーを使用して2000mm/sec以上の照射速度でレーザー光を連続照射することで前記金属成形体の表面を粗面化する、金属成形体の粗面化方法。   The surface of the metal molded body is roughened by continuously irradiating the surface of the metal molded body with laser light at an irradiation speed of 2000 mm / sec or more using a continuous wave laser. Method. 前記金属成形体の表面に対して、連続波レーザーを使用して2000mm/sec以上の照射速度でレーザー光を連続照射するとき、直線、曲線およびこれらの組み合わせからなる線が形成されるようにレーザー光を連続照射する、請求項1記載の金属成形体の粗面化方法。   When a continuous wave laser is used to continuously irradiate the surface of the metal molded body with a laser beam at an irradiation speed of 2000 mm / sec or higher, a laser beam is formed so that a line composed of a straight line, a curve, and a combination thereof is formed. The roughening method of the metal molded object of Claim 1 which irradiates light continuously. 前記金属成形体の表面に対して、連続波レーザーを使用して2000mm/sec以上の照射速度でレーザー光を連続照射するとき、
直線、曲線およびこれらの組み合わせからなる線が形成されるようにレーザー光を連続照射し、
レーザー光を複数回連続照射して1本の直線または1本の曲線を形成する、請求項1記載の金属成形体の粗面化方法。
When continuously irradiating the surface of the metal molded body with laser light at an irradiation speed of 2000 mm / sec or more using a continuous wave laser,
A laser beam is continuously irradiated so that a line composed of a straight line, a curved line and a combination thereof is formed,
The method for roughening a metal molded body according to claim 1, wherein the laser beam is continuously irradiated a plurality of times to form one straight line or one curved line.
前記金属成形体の表面に対して、2000mm/sec以上の照射速度でレーザー光を連続照射するとき、
複数本の直線、複数本の曲線およびこれらの組み合わせからなる線が形成されるようにレーザー光を連続照射し、
前記複数本の直線、または前記複数本の曲線が、それぞれ0.005〜1mmの範囲で等間隔に形成されるようにレーザー光を連続照射する、請求項1記載の金属成形体の粗面化方法。
When continuously irradiating the surface of the metal molded body with laser light at an irradiation speed of 2000 mm / sec or more,
Laser light is continuously irradiated so that a line composed of a plurality of straight lines, a plurality of curves and combinations thereof is formed,
The roughening of the metal forming body of Claim 1 which continuously irradiates a laser beam so that the said several straight line or the said several curve may be formed at equal intervals in the range of 0.005-1 mm, respectively. Method.
前記金属成形体の接合面に対して、2000mm/sec以上の照射速度でレーザー光を連続照射するとき、
複数本の直線、複数本の曲線およびこれらの組み合わせからなる線が形成されるようにレーザー光を連続照射し、
前記複数本の直線、または前記複数本の曲線が、それぞれ0.005〜1mmの範囲で等間隔に形成されたものを1群として、各群の間隔が0.01〜1mmの範囲で等間隔になるように複数群形成されるようにレーザー光を連続照射する、請求項1記載の金属成形体の粗面化方法。
When continuously irradiating a laser beam at an irradiation speed of 2000 mm / sec or more to the joint surface of the metal molded body,
Laser light is continuously irradiated so that a line composed of a plurality of straight lines, a plurality of curves and combinations thereof is formed,
The plurality of straight lines or the plurality of curved lines are formed at equal intervals in the range of 0.005 to 1 mm, respectively, and each group is equally spaced in the range of 0.01 to 1 mm. The metal surface roughening method according to claim 1, wherein the laser beam is continuously irradiated so as to form a plurality of groups.
前記レーザー光を連続照射するとき、下記要件(A)、(B)であるときの加工時間が0.1〜30秒の範囲になるようにレーザー光を連続照射する工程である、請求項1記載の金属成形体の粗面化方法。
(A)レーザー光の照射速度が2000〜15000mm/sec
(B)金属成形体の接合面の面積が100mm2
2. The step of continuously irradiating a laser beam so that the processing time is 0.1 to 30 seconds in the following conditions (A) and (B) when continuously irradiating the laser beam. The roughening method of the metal molded object of description.
(A) The irradiation speed of laser light is 2000-15000 mm / sec.
(B) The area of the joint surface of the metal molded body is 100 mm 2
前記レーザー光を連続照射するとき、
連続波レーザーの照射速度が2,000〜15,000mm/secであり、
レーザー出力が250〜2000W、レーザービーム径(スポット径)が10〜100μmであり、
前記レーザー出力とスポット面積(π・〔スポット径/2〕2)から求められるエネルギー密度(W/μm 2)が0.2〜10W/μm 2の範囲になるようにレーザー光を連続照射する工程である、請求項1記載の金属成形体の粗面化方法。
When continuously irradiating the laser beam,
The irradiation speed of the continuous wave laser is 2,000-15,000 mm / sec,
The laser output is 250 to 2000 W, the laser beam diameter (spot diameter) is 10 to 100 μm ,
Step energy density determined from the laser output and the spot area ([pi · [spot diameter / 2] 2) (W / μm 2) is continuously irradiated with a laser beam to be in the range of 0.2~10W / [mu] m 2 The metal surface roughening method according to claim 1, wherein
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