JP6280834B2 - 異種材接合体及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、金属部材と、強化繊維及び熱可塑性樹脂を含む繊維強化熱可塑性樹脂部材とを絶縁性層を介して接合した異種材接合体及びその製造方法に関する。

自動車、航空機等の種々の分野では、構造体の軽量化や高強度化等を図る観点から、繊維強化樹脂部材が採用されている。また、繊維強化樹脂部材を、用途に適した構造とするべく、異種材である金属部材と接合して、異種材接合体とすることが試みられている。この異種材接合体では、例えば、繊維強化樹脂部材が、炭素繊維のような導電性の強化繊維を含むこと等によって、金属部材と繊維強化樹脂部材との間に自然電位差が生じる場合がある。この場合、金属部材に電食（腐蝕）が生じる懸念がある。電食が生じると、金属部材と繊維強化樹脂部材とが剥離し易くなるため、十分な接合強度を長期的に維持することが困難になる。

そこで、上記の電食を抑制するべく、例えば、特許文献１には、金属部材と繊維強化樹脂部材との間を絶縁しつつ接着して異種材接合体を得ることが提案されている。すなわち、この異種材接合体では、金属部材と繊維強化樹脂部材との間にエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂からなる接着剤層を介装し、該接着剤層の厚さを１０〜５００μｍとしている。これによって、金属部材と繊維強化樹脂部材との間の絶縁性を高めて、上記の自然電位差の発生を抑制することで、電食を抑制するとのことである。

国際公開第１９９９／０１０１６８号パンフレット

ところで、繊維強化樹脂部材のうち、熱可塑性樹脂を母材とする繊維強化熱可塑性樹脂（ＦＲＴＰ）部材は、加熱溶融することで、容易且つ効率的に他部材と溶着できる。また、ＦＲＴＰ部材では、上記の通り他部材と溶着可能であるため、他部材との接合に熱硬化性樹脂からなる接着剤を用いる必要がなくなる分、接合体を軽量化すること、及び短時間で容易に接合体を得ることが可能になる。このため、製造効率の向上や、製造コストの削減、軽量化等の観点から、異種材接合体の繊維強化樹脂部材として、ＦＲＴＰ部材を採用することが好ましい。

一方で、熱可塑性樹脂は、一般的に、熱硬化性樹脂に比して吸水性が高く、特に、ナイロン等は水や塩水を容易に吸収する。この吸水率と電気抵抗値とは反比例の関係にある。従って、大気中の水分や雨水等を容易に吸収するＦＲＴＰ部材を含む異種材接合体では、ＦＲＴＰ部材と金属部材との間の絶縁性が容易に低下するため、電食が生じ易くなってしまう。

しかしながら、電食を抑制するべく、金属部材とＦＲＴＰ部材との間に、上記の熱硬化性樹脂からなる接着剤層を介装すると、金属部材に対してＦＲＴＰ部材を溶着することが困難になり、接着剤を用いた分の重量もかさむ。すなわち、ＦＲＴＰ部材を含む異種材接合体に特許文献１記載の方法を適用して電食を抑制することは、現実的ではない。

従って、金属部材に対して容易且つ効率的にＦＲＴＰ部材を溶着できるとともに、両部材間の絶縁性を良好に高めて、十分な接合強度を長期的に維持できる異種材混合体を得ることは困難であった。

本発明は上記した問題を解決するためになされたものであり、金属部材に対して容易且つ効率的にＦＲＴＰ部材を溶着できるとともに、両部材間の絶縁性を良好に高めて、十分な接合強度を長期的に維持できる異種材接合体及びその製造方法を提供することを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明は、金属からなる第１部材の端部と、繊維強化熱可塑性樹脂からなる第２部材の端部とを絶縁性層を介して接合した異種材接合体であって、前記絶縁性層は、熱可塑性樹脂からなり、前記第１部材の表面に溶着され、前記第１部材の端部と、前記絶縁性層と、前記第２部材の端部とから形成される重畳部の、前記第１部材及び前記第２部材の何れか一方の端面から他方の表面に亘る部分を覆う防水材を有することを特徴とする。

本発明では、上記の通り、第１部材と、第２部材との間に熱可塑性樹脂からなる絶縁性層が設けられるため、該絶縁性層を介して、第１部材と第２部材を容易に溶着することができ、且つ互いの間の絶縁性を高めることができる。

また、第１部材及び第２部材と絶縁性層とが互いに溶着されて重畳部が形成され、少なくともこの重畳部の端部は防水材で覆われている。これによって、熱可塑性樹脂からなる絶縁性層の吸水を効果的に防止できる。このため、異種材接合体を長期的に使用しても、吸水により第１部材と第２部材との間の電気抵抗値が低下することを抑制できる。すなわち、両部材間に自然電位差が生じることを抑制できるため、第１部材に電食が生じて第１部材と第２部材とが剥離することを効果的に抑制できる。

以上から、この異種材接合体では、絶縁性層を介することで、第１部材に対して、第２部材を簡素な設備で容易且つ効率的に溶着できる。また、絶縁性層及び防水材の両方を備えることによって、第１部材と第２部材との間の絶縁性を高めて電食を効果的に抑制することができる。すなわち、十分な接合強度を長期的に維持できる。また、第１部材と第２部材とを接合する際に、熱硬化性樹脂等からなる接着剤を不要とすることができるため、熱硬化性樹脂の硬化に要する時間を削減できるとともに、異種材接合体の軽量化及び低コスト化を図ることが可能になる。

上記の異種材接合体において、前記重畳部は、前記絶縁性層の一方の主面が前記表面に溶着され、且つ他方の主面が前記第２部材に溶着されて形成されてもよい。すなわち、絶縁性層は、第２部材と別個の部材として、第１部材と第２部材との間に介装され、両部材のそれぞれと溶着される。これによって、第１部材と第２部材とを絶縁性層を介して容易且つ効率的に溶着することができる。

上記の異種材接合体において、前記絶縁性層は、前記第２部材の母材である熱可塑性樹脂を突出させることで、前記第２部材と一体に形成され、前記重畳部は、前記絶縁性層の先端面と前記表面とが溶着されて形成されてもよい。すなわち、絶縁性層は、第２部材の母材のみを第１部材に向かって突出させることで、第２部材と一体に形成される。この絶縁性層の先端面が第１部材の表面に溶着されることで、第１部材と第２部材とを絶縁性層を介して容易且つ効率的に溶着することができる。

上記の異種材接合体において、前記表面は、前記絶縁性層との溶着性を高める表面処理が施されていることが好ましい。これによって、第１部材の表面と絶縁性層との溶着性を高めることができるため、異種材接合体の接合強度を一層良好に且つ長期的に維持することが可能になる。表面処理の一例としては、絶縁性層に対してアンカー効果を示す凹凸形状を表面に形成することが挙げられる。また、表面処理の他の例としては、絶縁性層と結合可能な化合物を表面に結合させる、いわゆるＣＢ処理（特開２０１１−５２２９２号公報参照）が挙げられる。さらに、表面処理の他の例としては、熱やプラズマを用いた化学的気相成長（ＣＶＤ）法により、金属及び樹脂の両方に接合するポリマー膜を表面に形成することが挙げられる。

また、本発明は、金属からなる第１部材の端部と、繊維強化熱可塑性樹脂からなる第２部材の端部とを絶縁性層を介して接合して異種材接合体を得る異種材接合体の製造方法であって、前記第１部材の端部と、前記第１部材の表面に溶着される熱可塑性樹脂からなる前記絶縁性層と、前記第２部材の端部とから重畳部を形成する重畳工程と、前記重畳部の、前記第１部材及び前記第２部材の何れか一方の端面から他方の表面に亘る部分を防水材で覆うシール工程とを有することを特徴とする。

本発明では、絶縁性層を介することで、第１部材に対して、第２部材を簡素な設備で容易に溶着して異種材接合体を効率的に得ることができる。また、絶縁性層及び防水材の両方を設けることによって、第１部材と第２部材の間の絶縁性を効果的に高めて、十分な接合強度を長期的に維持することが可能な異種材接合体を得ることができる。さらに、熱硬化性樹脂等からなる接着剤を用いることなく、第１部材と第２部材とを接合することができるため、熱硬化性樹脂の硬化時間を削減でき、軽量化及び低コスト化が図られた異種材接合体を効率的に製造することが可能になる。

上記の異種材接合体の製造方法において、前記重畳工程では、前記絶縁性層の一方の主面と前記表面とを溶着し、且つ他方の主面と前記第２部材とを溶着して、前記重畳部を形成してもよい。すなわち、絶縁性層は、第２部材と別個の部材として、第１部材と第２部材との間に介装され、両部材のそれぞれと溶着される。これによって、第１部材と第２部材とを絶縁性層を介して容易且つ効率的に溶着することができる。

上記の異種材接合体の製造方法において、前記重畳工程では、前記第２部材の母材である熱可塑性樹脂を突出させることで、前記第２部材と一体に形成された前記絶縁性層の先端面と、前記表面とを溶着して前記重畳部を形成してもよい。すなわち、絶縁性層は、第２部材の母材のみを第１部材に向かって突出させることで、第２部材と一体に形成される。この絶縁性層の先端面が第１部材の表面に溶着されることで、第１部材と第２部材とを絶縁性層を介して容易且つ効率的に溶着することができる。

上記の異種材接合体の製造方法において、前記表面に対して、前記絶縁性層が溶着される前に、前記絶縁性層との溶着性を高める表面処理を施す表面処理工程を有することが好ましい。これによって、第１部材の表面と絶縁性層との溶着性を高めることができるため、異種材接合体の接合強度を一層良好に且つ長期的に維持することが可能になる。

本発明では、熱可塑性樹脂からなる絶縁性層を介して第１部材と第２部を溶着し、これによって形成される重畳部の少なくとも端部を防水材で覆うことで、異種材接合体を得る。この異種材接合体では、第１部材と第２部材との間の絶縁性を効果的に高めることができ、十分な接合強度を長期的に維持することができる。また、この異種材接合体では、熱硬化性樹脂等を含まずに構成できる分、簡素な設備で容易且つ効率的に製造することが可能になる。

本実施形態に係る異種材接合体の概略断面図である。 図１の異種材接合体を得るべく、第１部材の表面のうち、絶縁性層の一方の主面と溶着される部位に対して、表面処理を施すことで溶着性面を形成した状態を示す概略構成図である。 図２の溶着性表面と、絶縁性層の一方の主面とを溶着した状態を示す概略構成図である。 図３の絶縁性層の他方の主面と第２部材とを溶着して重畳部を形成した状態を示す概略構成図である。 図４の重畳部の端部に防水材を設けた状態を示す概略構成図である。 図６Ａは、実施例１の剥離面の顕微鏡写真であり、図６Ｂは、実施例２の剥離面の顕微鏡写真であり、図６Ｃは、実施例３の剥離面の顕微鏡写真である。 実施例１〜３のラップシェア引張試験の結果を示すグラフである。 図８Ａは、比較例１の剥離面の顕微鏡写真であり、図８Ｂは、比較例２の剥離面の顕微鏡写真であり、図８Ｃは、比較例３の剥離面の顕微鏡写真である。 図９Ａは、比較例４の剥離面の顕微鏡写真であり、図９Ｂは、比較例５の剥離面の顕微鏡写真であり、図９Ｃは、比較例６の剥離面の顕微鏡写真である。 図１０Ａは、比較例７の剥離面の顕微鏡写真であり、図１０Ｂは、比較例８の剥離面の顕微鏡写真であり、図１０Ｃは、比較例９の剥離面の顕微鏡写真である。

以下、本発明に係る異種材接合体について、その製造方法との関係で好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。

本発明に係る異種材接合体は、金属からなる第１部材と、繊維強化熱可塑性樹脂（ＦＲＴＰ）からなる第２部材とが、絶縁性層を介して接合されている。この絶縁性層は、第２部材と別個の部材として、第１部材と第２部材との間に介装されてもよく、第２部材の母材（マトリックス樹脂）のみを第１部材に向かって突出させることで、第２部材と一体に形成されてもよい。本実施形態では、絶縁性層が第２部材と別個の部材として構成される例について説明する。

すなわち、図１に示すように、本実施形態に係る異種材接合体１０は、第１部材１２と、第２部材１４と、絶縁性部材（絶縁性層）１６と、防水材１８とを備えている。

第１部材１２は、例えば、アルミニウム、銅、マグネシウム、鉄、ステンレス鋼等の金属及びこれらの合金から形成することができる。この第１部材１２の表面１２ａには表面処理が施されている。これによって、後述するように、表面１２ａに絶縁性部材１６を溶着する際の溶着性が高められている。表面処理の一例としては、絶縁性部材１６に対してアンカー効果を示す凹凸形状を表面１２ａに形成することが挙げられる。また、表面処理の他の例としては、絶縁性部材１６と結合可能な化合物を表面１２ａに結合させる、いわゆるＣＢ処理（特開２０１１−５２２９２号公報参照）が挙げられる。さらに、表面処理の他の例としては、熱やプラズマ（不図示）を用いた化学的気相成長（ＣＶＤ）法により、ポリマー膜を表面１２ａに形成することが挙げられる。このポリマー膜は、金属である表面１２ａ及び樹脂である絶縁性部材１６との両方に良好に接合することが可能である。

第２部材１４は、マトリックス樹脂（母材）である熱可塑性樹脂に、強化繊維を含浸させた繊維強化熱可塑性樹脂（ＦＲＴＰ）から構成される。熱可塑性樹脂は、熱可塑性を示すものであれば特に限定されるものではない。例えば、ポリアミド樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリプロピレン樹脂、スチロール樹脂、ＡＢＳ樹脂、フッ素樹脂、ポリカーボネート、アセタール樹脂等の種々の熱可塑性樹脂から、用途に応じて適宜選択することができる。代表的なものとしては、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等が挙げられる。

強化繊維としては、耐熱性や強度、剛性等の観点から、炭素繊維を好適な例として挙げることができるが、ＦＲＴＰの強化繊維として用いることが可能なものであれば特に限定されるものではない。このような強化繊維としては、炭素繊維の他にも、ガラス繊維、金属繊維、セラミックス繊維、天然繊維、アラミド繊維等が挙げられる。

なお、本発明は、第２部材１４が、導電性の熱可塑性樹脂及び導電性の強化繊維の少なくとも一方を含み、第１部材１２と単純に接触させると自然電位差が生じるような場合に、好適に適用することが可能である。

絶縁性部材１６は、熱可塑性樹脂からなり、一方の主面１６ａが第１部材１２の表面１２ａに溶着され、且つ他方の主面１６ｂが第２部材１４と溶着される。これによって、第１部材１２及び第２部材１４が、絶縁性部材１６を介して重畳された重畳部２０が形成される。また、絶縁性部材１６を構成する熱可塑性樹脂としては、特に限定されるものではないが、第２部材１４の熱可塑性樹脂に対して良好な溶着性を示す物質を採用することが好ましい。絶縁性部材１６に、第１部材１２を形成する金属と電食を生じない材料からなる繊維、粒子、スペーサー等を混合してもよい。

防水材１８は、重畳部２０の端部を覆うように設けられ、重畳部２０の端部からの浸水を防止するシーラである。このように防水材１８が設けられることで、絶縁性部材１６の吸水率が上昇することを効果的に抑制できる。防水性をより高くするため、防水材１８を重畳部２０の外側表面にはみ出して塗布してもよい。この防水材１８は、重畳部２０の端部に密着して、防水性を示すものであり、例えば、シリコーン等から構成することができる。

基本的には上記のように構成される異種材接合体１０の製造方法について、図２〜図５を参照しつつ説明する。本実施形態に係る製造方法では、絶縁性部材１６の一方の主面１６ａと第１部材１２との溶着、及び他方の主面１６ｂと第２部材１４との溶着のうち、どちらか一方を先に行ってもよいし、双方の溶着を同時に行ってもよい。ここでは、絶縁性部材１６の一方の主面１６ａと第１部材１２との溶着を行った後に、他方の主面１６ｂと第２部材１４との溶着を行う場合の一実施形態を例に挙げて説明する。

先ず、図２に示すように、上記したような表面処理を表面１２ａに施した第１部材１２を加熱し、該表面１２ａの温度を絶縁性部材１６の溶融温度以上に上昇させる。

次に、図３に示すように、加熱した表面１２ａに対して、絶縁性部材１６を接触させて加圧することで溶融させる。そして、このように加圧した状態を維持しつつ、第１部材１２を冷却することで、絶縁性部材１６を固化させる。その結果、表面１２ａに絶縁性部材１６の一方の主面１６ａを溶着することができる。

なお、本実施形態では、表面１２ａに絶縁性部材１６を溶着するべく、第１部材１２を加熱することとしたが、特にこれに限定されるものではない。事前に絶縁性部材１６の主面１６ａ側を加温しておいてもよい。あるいは、表面１２ａに対して絶縁性部材１６を接触させて加圧した状態で、第１部材１２及び絶縁性部材１６の両方を加熱することによって、溶着を行ってもよい。

次に、図４に示すように、表面１２ａに一方の主面１６ａが溶着された絶縁性部材１６の他方の主面１６ｂと第２部材１４とを溶着する。具体的には、先ず、絶縁性部材１６の主面１６ｂ、もしくはこれに加えて第２部材１４の表面部のマトリックス樹脂をそれぞれ溶融温度以上に上昇させる。加温の手段としては、赤外線ランプ、熱板ヒーター、熱風、誘導加熱等が利用できる。次に、絶縁性部材１６の主面１６ｂに第２部材１４の表面部を重ね合わせて加圧固定した状態で、該主面１６ｂ及び表面部を冷却固化させる。これによって、絶縁性部材１６の主面１６ｂと第２部材１４とを溶着することができる。

なお、溶着の手順や方法は特にこれらに限定されるものではなく、第２部材１４と絶縁性部材１６が溶着されていれば、その手段は問わない。例えば、事前に第２部材１４の所定の表面上に射出成形等の手法によって絶縁性部材１６を成形しておいてもよい。また、第２部材１４の成形時にその所定の箇所に絶縁性部材１６の部分が一体に成形されているものの主面１６ａと、表面１２ａを上記の方法で溶着してもよい。

その結果、第１部材１２及び第２部材１４の間で、両部材の各々に絶縁性部材１６が溶着され、重畳部２０が形成される。すなわち、以上のようにして重畳工程が行われる。

次に、図５に示すように、重畳部２０の端部を防水材１８で覆うシール工程を行う。すなわち、重畳部２０の端部、図５の例示では、絶縁性部材１６の端面１６ｃ及び第１部材１２の端面と、絶縁性部材１６の端面１６ｄ及び第２部材１４の端面とを覆うように防水材１８を設ける。具体的には、防水材１８を形成可能なシーラ剤を、例えば、先ず、ハンドガン（不図示）を用いて、重畳部２０の端部に塗布し、固化させることで、防水材１８を設けることができる。このとき、防水性をより高くするため、防水材１８を重畳部２０の外側表面にはみ出して塗布してもよい。また、重畳部２０の端部を効果的に覆う防水材１８を得るべく、上記の通り、端部に塗布したシーラ剤を、ヘラ１９等を用いて均した後に固化させてもよい。

その結果、図１に示す異種材接合体１０を得ることができる。従って、この異種材接合体１０の製造方法では、上記の通り、第１部材１２と、第２部材１４との間に熱可塑性樹脂からなる絶縁性部材１６が設けられるため、該絶縁性部材１６を介して、第１部材１２と第２部材１４を容易に溶着することができ、且つ互いの間の絶縁性を高めることができる。

また、第１部材１２及び第２部材１４と絶縁性部材１６とが互いに溶着されて形成された重畳部２０の端部は、防水材１８で覆われている。これによって、絶縁性部材１６の吸水を効果的に防止できる。このため、異種材接合体１０を長期的に使用しても、吸水に起因して第１部材１２と第２部材１４との間の電気抵抗値が低下することを抑制できる。すなわち、両部材間に自然電位差が生じることを抑制できるため、第１部材１２に電食が生じることを効果的に抑制できる。このため、第１部材１２と、第２部材１４が剥離することを効果的に抑制できる。

以上から、この製造方法によって得られた異種材接合体１０では、絶縁性部材１６を介することで、第１部材１２に対して、第２部材１４を簡素な設備で容易且つ効率的に溶着できる。また、絶縁性部材１６及び防水材１８の両方を備えることによって、第１部材１２と第２部材１４との間の絶縁性を高めて電食を効果的に抑制することができる。すなわち、十分な接合強度を長期的に維持できる。また、第１部材１２と第２部材１４とを接合する際に、熱硬化性樹脂等からなる接着剤を不要とすることができるため、熱硬化性樹脂の硬化に要する時間を削減できるとともに、異種材接合体１０の軽量化及び低コスト化を図ることが可能になる。

本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

なお、上記の絶縁性部材１６に代えて、第２部材１４の母材のみを第１部材１２に向かって突出させることで、第２部材１４と一体に形成された絶縁性層を採用した場合、上記の主面１６ａと同様に絶縁性層の先端面を第１部材１２に溶着すればよい。このようにして異種材接合体を得た場合であっても、上記の異種材接合体１０及びその製造方法と同様の作用効果を得ることができる。

異種材接合体にＣＣＴ試験を実施して過酷な条件に曝した後、該異種材接合体から剥離した第１部材の表面を観察して、電食の発生の有無又は程度について評価を行った。

［実施例］
実施例１〜３に係る測定試料用の異種剤接合体を作製した。具体的には、この異種材接合体では、第１部材として、アルミニウム合金（ＪＩＳ規格：Ａ ５０５２Ｐ）からなり、厚さが２０ｍｍの板材をシャーリングマシンで寸法が１１０×２５ｍｍとなるように切断したものを採用した。なお、必要に応じてバリ取りを行った。

第２部材として、Ｂｏｎｄ Ｌａｍｉｎａｔｅｓ ＧｍｂＨ社製の商品名「ＴＥＰＥＸ ｄｙｎａｌｉｔｅ ２０１−Ｃ２００（７）／５０％を寸法が１１０×２５ｍｍとなるように切断したものを採用した。なお、この第２部材は、炭素繊維（ＣＦ）のクロス材に、ナイロン６６（Ｎ６６）樹脂が含浸されたものであり、ＣＦクロス材の体積割合は５０％である。

絶縁性部材としては、東レ株式会社製の商品名アミランＣＭ１００７ Ｎ６ペレットにレーザ光透過吸収剤を１６０：１の割合で混練し、幅１０ｍｍ、厚さ１ｍｍのテープ状に成形加工した後、長さが２５ｍｍとなるように切断したものを採用した。さらに、防水材としては、セメダイン株式会社製の商品名ＳＧ１を採用した。

第１部材の表面に対して、Ｐｌａｓｍａｔｒｅａｔ社製の大気圧プラズマ処理装置 ＦＧ５００１（商品名）を用いて、以下の処理を行った。先ず、第１部材の表面に対してプラズマガスを吐出して清浄化を行った。すなわち、イグニッションガスとして乾燥空気を３０００リットル／時間で供給し、プラズマ電圧を３０１Ｖ、プラズマ電流を２０Ａとした。また、プラズマガスを吐出するノズルと表面の距離を１０ｍｍとし、５ｍ／分の処理速度で表面上を走査した。

次に、表面にポリマー膜を形成した。すなわち、イグニッションガスを乾燥窒素に切り替えて１７４０リットル／時間で供給し、且つプラズマ電圧を２８３Ｖ、プラズマ電流を１３Ａとしてプラズマ放電を行った。また、１２０リットル／時間で供給した乾燥窒素ガスをキャリアガスとし、ヘキサメチルジシロキサンを３７ｇ／時間で導出した。これにより、ヘキサメチルジシロキサンを表面で重合させ、ポリマー膜を形成した。なお、ノズルと表面の距離は４ｍｍとし、５ｍ／分の処理速度で表面上を走査した。

得られたポリマー膜を、大気中で３０分間１２０℃に加熱して後処理を施した。その後、イグニッションガスを乾燥空気に切り替えて３０００リットル／時間で供給し、且つプラズマ電圧を３００Ｖ、プラズマ電流を２０Ａ、ノズルと表面との離間距離を７ｍｍとしてプラズマガスをポリマー膜に供給することで、該ポリマー膜にアクチベーション処理を施した。なお、アクチベーション処理では、２０ｍ／分の処理速度で表面上を走査した。

以上のようにして、第１部材の表面に、絶縁性部材との溶着性を高める表面処理を施した。

第２部材の表面に対しても清浄化処理を施した。すなわち、イグニッションガスとして乾燥空気を３０００リットル／時間で供給するとともに、プラズマ電圧を３０１Ｖ、プラズマ電流を２０Ａ、ノズルと第２部材の表面との距離を１０ｍｍに設定した。また、５ｍ／分の処理速度で第２部材の表面上を走査した。

次に、絶縁性部材の一方の主面と、表面処理を行った第１部材の表面（ポリマー膜）とを溶着した。具体的には、第１部材を３５０℃のカートリッジヒータに載せ、第１部材の表面温度が２５０℃前後となるように加熱した。

次に、絶縁性部材の一方の主面を第１部材の表面に接触させるように、第１部材に絶縁性部材を載置し、２枚のアルミニウム製の加圧板で挟持しクリップで加圧固定したまま自然放冷した。これによって、絶縁性部材を冷却固化させることで、該絶縁性部材と第１部材とを溶着した。

次に、絶縁性部材の他方の主面と、清浄化処理を施した第２部材の表面とを溶着する。具体的には、絶縁性部材の他方の主面と、第２部材の表面とを３５０℃のカートリッジヒータに載せ、上記の主面及び表面の温度（表面温度）が２５０℃前後となるように加熱した。そして、第１部材と第２部材の間に絶縁性部材を介装した状態でクリップで加圧固定したまま自然放冷した。これによって、第２部材と絶縁性部材とを溶着することができる。

以上の工程によって、第１部材と第２部材の各々に絶縁性部材が溶着され、この溶着部位の面積が２５０ｍｍ²である重畳部を得た。

次に、重畳部の端部を覆うように防水材を設けた。具体的には、重畳部の端部に対して、ハンドガンを用いて、防水材を構成する材料（シーラ剤）を塗布した後、ＰＥ製のヘラを用いてシーラ剤を均した。これによって、第１部材及び第２部材の表面に対するシーラ剤の表面の傾斜角を略４５°とした後、室温で大気中に放置して硬化させた。これによって、重畳部の端部として、第１部材及び絶縁性部材の端面又は第２部材及び絶縁性部材の端面を覆うように防水材を設けた。

以上の工程を経て、実施例１〜３に係る測定試料用の異種材接合体をそれぞれ同様に得た。なお、この異種材接合体に複合サイクル試験（ＣＣＴ試験）を行う際には、接合部（防水材が設けられた重畳部）以外の箇所の電食が評価に影響しないようにする必要がある。そこで、気密性、防水性を示すＰＥ製のアクリル粘着剤からなるテープで、接合部以外の第１部材及び第２部材の表面を覆った。

このＣＣＴ試験では、以下の工程を組み合わせて１サイクル（計２４時間）とした。
・湿潤工程：４０℃、相対湿度（ＲＨ）９５％
・塩水工程：５ｗｔ％の塩水噴霧、３５℃、ＲＨ９０％
・乾燥工程：６０℃、ＲＨ３０％

すなわち、ＣＣＴ試験では、先ず、実施例１〜３の異種材接合体をＰＰ板に載置し、両面テープで固定した。そして、実施例１の異種接合体に対しては、上記のサイクルを５０回行った。次に、第１部材及び第２部材の各々に対して、デンカ社製の商品名ハードロックＮＳ７００Ｍを用いてアルミニウム板タブを接着した。そして、島津社製の万能試験機 ＡＧ−５００（商品名）を用い、試験速度を１ｍｍ／分としてラップシェア引張試験を行った。これによって異種材接合体から剥離された第１部材の表面（剥離面）の顕微鏡写真を図６Ａに示した。

実施例２の異種材接合体に対しては、上記のＣＣＴ試験におけるサイクルを８０回行った以外は、実施例１と同様に剥離面を得て、その撮影を行った。また、実施例３の異種材接合体に対しては、上記のＣＣＴ試験におけるサイクルを１２０回行った以外は、実施例１と同様にして剥離面を得て、その撮影を行った。実施例２、３の剥離面の顕微鏡写真をそれぞれ図６Ｂ、図６Ｃに示した。

ここで、実施例１〜３のラップシェア引張試験の結果を図７に示した。実施例１〜３の異種材接合体のラップシェア破断荷重は、一定レベルで安定しており電食による経時的な接合強度低下傾向を示さなかった。

［比較例］
次に、上記の実施例１〜３と同様に表面処理を行った第１部材及び第２部材の処理表面同士を直接接合して比較例１〜３の異種材接合体を得た。具体的には、第１部材を４００℃のカートリッジヒータに載せ、第１部材の表面温度が２５０℃前後となるように加熱した。

この第１部材に第２部材を載置し、２枚のアルミニウム製の加圧板で挟持しクリップで加圧固定したまま自然放冷した。これによって、第２部材を冷却固化させることで、該第２部材と第１部材とを溶着した。以降は、実施例１〜３と同様の工程を経て、比較例１〜３の異種材接合体を得た。

そして、比較例１の異種材接合体に対しては、実施例１と同様にＣＣＴ試験を行った。比較例２、３についても、実施例２、３のそれぞれと同様にＣＣＴ試験を行った。ここで、比較例１〜３の異種材接合体では、第１部材と第２部材との接合強度が小さく、異種材接合体から第１部材が容易に剥離して剥離面が得られた。比較例１〜３の剥離面を撮影した顕微鏡写真をそれぞれ図８Ａ〜図８Ｃに示した。

次に、上記の実施例１〜３の異種材接合体を得る工程のうち、防水材を設ける工程を省略した以外は同様にして比較例４〜６の異種材接合体を得た。なお、比較例４の異種材接合体に対しては、実施例１と同様にＣＣＴ試験を行った。比較例５、６についても、実施例２、３のそれぞれと同様にＣＣＴ試験を行った。ここで、比較例４〜６の異種材接合体では、第１部材と第２部材との接合強度が小さく、異種材接合体から第１部材が容易に剥離して剥離面が得られた。比較例４〜６の剥離面を撮影した顕微鏡写真をそれぞれ図９Ａ〜図９Ｃに示した。

次に、上記の比較例１〜３の異種材接合体に、上記の実施例１〜３の異種材接合体と同様にして、防水材を設けることで、比較例７〜９の異種材接合体を得た。なお、比較例７の異種材接合体に対しては、実施例１と同様にＣＣＴ試験を行った。比較例８、９についても、実施例２、３のそれぞれと同様にＣＣＴ試験を行った。ここで、比較例７〜９の異種材接合体では、第１部材と第２部材との接合強度が小さく、異種材接合体から第１部材が容易に剥離して剥離面が得られた。比較例７〜９の剥離面を撮影した顕微鏡写真をそれぞれ図１０Ａ〜図１０Ｃに示した。

比較例１〜９のすべてはＣＣＴ試験５０サイクル時には、接合部の第１部材の表面が腐食することによって剥離しており、ラップシェア破断荷重は実質的に零であった。

ところで、例えば、１サイクルが８時間からなるＪＡＳＯ−Ｍ６０９−９１、ＪＩＳ Ｋ５６２１等に規定される一般的なＣＣＴ試験に比して、上記のＣＣＴ試験は、過剰に過酷な条件に設定されている。これにも関わらず、絶縁性部材及び防水材の両方を備える実施例１〜３の異種材接合体では、第１部材と第２部材とが十分な接合強度を良好に維持できることがわかった。これに対して、絶縁性部材及び防水材の両方を備えない比較例１〜３、防水材を備えない比較例４〜６、絶縁性部材を備えない比較例７〜９では、第１部材と第２部材の接合強度を十分に維持することができなかった。

また、図６Ａ〜図６Ｃ、図８Ａ〜図１０Ｃから、実施例１〜３の異種材接合体の剥離面では、比較例１〜９の異種材接合体の剥離面に比して、電食の発生が抑制されていることが分かる。従って、本実施形態に係る異種材接合体では、絶縁性部材を介することで、第１部材に対して、第２部材を簡素な設備で容易且つ効率的に溶着できる。また、絶縁性部材及び防水材の両方を備えることによって、第１部材と第２部材との間の絶縁性を高めて電食を効果的に抑制することができる。これによって、十分な接合強度を長期的に維持できる。

１０…異種材接合体 １２…第１部材
１２ａ…表面 １４…第２部材
１６…絶縁性部材 １６ａ、１６ｂ…主面
１６ｃ、１６ｄ…端面 １８…防水材
１９…ヘラ ２０…重畳部

Claims (8)

1. 金属からなる第１部材の端部と、繊維強化熱可塑性樹脂からなる第２部材の端部とを絶縁性層を介して接合した異種材接合体であって、
   前記絶縁性層は、熱可塑性樹脂からなり、前記第１部材の表面に溶着され、
   前記第１部材の端部と、前記絶縁性層と、前記第２部材の端部とから形成される重畳部の、前記第１部材及び前記第２部材の何れか一方の端面から他方の表面に亘る部分を覆う防水材を有することを特徴とする異種材接合体。
2. 請求項１記載の異種材接合体において、
   前記重畳部は、前記絶縁性層の一方の主面が前記表面に溶着され、且つ他方の主面が前記第２部材に溶着されて形成されることを特徴とする異種材接合体。
3. 請求項１記載の異種材接合体において、
   前記絶縁性層は、前記第２部材の母材である熱可塑性樹脂を突出させることで、前記第２部材と一体に形成され、
   前記重畳部は、前記絶縁性層の先端面と前記表面とが溶着されて形成されることを特徴とする異種材接合体。
4. 請求項１〜３の何れか１項に記載の異種材接合体において、
   前記表面は、前記絶縁性層との溶着性を高める表面処理として、ヘキサメチルジシロキサンのポリマー膜が形成されていることを特徴とする異種材接合体。
5. 金属からなる第１部材の端部と、繊維強化熱可塑性樹脂からなる第２部材の端部とを絶縁性層を介して接合して異種材接合体を得る異種材接合体の製造方法であって、
   前記第１部材の端部と、前記第１部材の表面に溶着される熱可塑性樹脂からなる前記絶縁性層と、前記第２部材の端部とから重畳部を形成する重畳工程と、
   前記重畳部の、前記第１部材及び前記第２部材の何れか一方の端面から他方の表面に亘る部分を防水材で覆うシール工程と、
   を有することを特徴とする異種材接合体の製造方法。
6. 請求項５記載の異種材接合体の製造方法において、
   前記重畳工程では、前記絶縁性層の一方の主面と前記表面とを溶着し、且つ他方の主面と前記第２部材とを溶着して、前記重畳部を形成することを特徴とする異種材接合体の製造方法。
7. 請求項５記載の異種材接合体の製造方法において、
   前記重畳工程では、前記第２部材の母材である熱可塑性樹脂を突出させることで、前記第２部材と一体に形成された前記絶縁性層の先端面と、前記表面とを溶着して前記重畳部を形成することを特徴とする異種材接合体の製造方法。
8. 請求項５〜７の何れか１項に記載の異種材接合体の製造方法において、
   前記表面に対して、前記絶縁性層が溶着される前に、前記絶縁性層との溶着性を高める表面処理として、ヘキサメチルジシロキサンのポリマー膜を形成する表面処理工程を有することを特徴とする異種材接合体の製造方法。

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