JP6329598B2 - 複合成形体の製造方法 - Google Patents

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と、その製造方法に関する。

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。

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。

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。

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。

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。

特許文献４、５には、表面にピットが形成されたステンレス鋼板と熱可塑性樹脂成形体とが接合された複合体であり、前記ピットが開口部の径よりもピット内部の最大径が大きいものが開示されている。前記ピットは、塩化第二鉄水溶液に酸化性化合物を溶解させた処理液にステンレス鋼板を浸漬することで形成されている。

特許第４０２０９５７号公報 特開２０１０−１６７４７５号公報 特開平１０−２９４０２４号公報 特開２０１１−５６９３６号公報 特開２０１１−１６８０１７号公報

本発明は、接合強度がより高められている複合成形体と、その製造方法を提供することを課題とする。

本発明は、金属成形体と樹脂成形体が接合された複合成形体であって、
前記金属成形体が、レーザー光の照射により接合面に形成された細孔の組み合わせからなる細孔群を有しており、
前記細孔が、開口部から底面までの間の内径が均一ではなく、かつ開口部から底面までの間に最小内径部分を有しているものであり、
前記複合成形体が、前記金属成形体が有している細孔群内に樹脂が入り込んだ状態で接合されている複合成形体と、その製造方法を提供する。

また本発明は、
金属成形体と樹脂成形体が接合された複合成形体であって、
前記金属成形体が、レーザー光の照射により接合面に形成された溝を有しており、
前記溝が、開口部から底面までの間の幅が均一ではなく、かつ開口部から底面までの間に最小幅部分を有しているものであり、
前記複合成形体が、前記金属成形体が有している溝内に樹脂が入り込んだ状態で接合されている複合成形体と、その製造方法を提供する。

本発明の複合成形体およびその製造方法によれば、金属成形体と樹脂成形体の接合強度を高めることができる。

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）。 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（部分拡大図を含む）。 本発明の他実施形態である複合成形体の直径方向の断面図であり、（ａ）は側面から見た図、（ｂ）は端面から見た図。 本発明の複合成形体に形成した細孔群と溝群の形成状態を示す平面図。 本発明の複合成形体に形成した細孔（または溝）の厚さ方向の断面図。 （ａ）、（ｂ）は、図１に示す本発明の複合成形体に形成した細孔（または溝）の形状を説明するための厚さ方向の断面図。 図２に示す本発明の複合成形体に形成した細孔（または溝）の形状を説明するための厚さ方向の断面図。 （ａ）〜（ｈ）は、本発明の複合成形体における溝群の異なる形成パターンを示す平面図。 複合成形体の製造方法の説明図。 （ａ）は実施例１の複合成形体で使用した金属成形体の平面のＳＥＭ写真、（ｂ）は前記金属成形体の厚さ方向断面のＳＥＭ写真。 （ａ）は実施例２の複合成形体で使用した金属成形体の平面のＳＥＭ写真、（ｂ）は前記金属成形体の厚さ方向断面のＳＥＭ写真。 （ａ）は比較例１の複合成形体で使用した金属成形体の平面のＳＥＭ写真、（ｂ）は前記金属成形体の厚さ方向断面のＳＥＭ写真。 （ａ）は比較例２の複合成形体で使用した金属成形体の平面のＳＥＭ写真、（ｂ）は前記金属成形体の厚さ方向断面のＳＥＭ写真。 実施例および比較例における接合強度の測定方法を説明するための図。

＜複合成形体＞
（１）図１の複合成形体
図１の複合成形体１は、平板の金属成形体１０と平板の樹脂成形体２０が接合されて一体化されたものである。図１では、小さな円で囲んだ部分を拡大した拡大図も合わせて示している。
接合一体化される前の平板の金属成形体１０の接合面１２は、図１、図４（ａ）に示すように、レーザー光の照射により形成された独立した細孔３１の組み合わせからなる細孔群３０を有している。

細孔群３０を形成する細孔３１は、図５、図６に示すような厚さ方向への断面形状をしている。
図５に示すように、細孔３１は、開口部３２から底面３３までの間の内径が均一ではなく、大きくなったり、小さくなったりしている。
細孔３１は、開口部３２から底面３３までの間に最小内径部分（くびれ部分）３４を有しており、開口部３２の内径（Ｄ１）、最小内径部分（くびれ部分）３４の内径（Ｄ２）、最小内径部分３４から底面３３までの最大内径部分の内径（Ｄ３）の関係においては、Ｄ１＞Ｄ２およびＤ３＞Ｄ２を満たしている。

図６（ａ）は、図４と同じ断面形状の細孔３１を示している。図６（ａ）の細孔３１は、開口部３２の内径Ｄ１、最小内径部分（くびれ部分）３４の内径（Ｄ２）、最小内径部分３４から底面３３までの最大内径部分の内径（Ｄ３）の関係において、Ｄ１＞Ｄ３＞Ｄ２の関係を満たしている。
図６（ｂ）は、図４とは異なる断面形状の細孔３１を示している。図６（ａ）の細孔３１は、開口部３２の内径Ｄ１、最小内径部分（くびれ部分）３４の内径（Ｄ２）、最小内径部分３４から底面３３までの最大内径部分の内径（Ｄ３）の関係において、Ｄ３＞Ｄ１＞Ｄ２の関係を満たしている。
ここでＤ１＝Ｄ３であってもよい。

また細孔３１は、図５および図６に示すような最小内径部分（くびれ部分）３４を有する断面形状にするためには、細孔の深さ（Ｆ）と細孔の開口部３１の内径（Ｄ１）との比率（Ｆ／Ｄ１）が１〜１０の範囲であり、１〜７の範囲であることが好ましい。

複合成形体１は、図１に示すように、金属成形体１０が有している細孔群３０（細孔３１）内に熱可塑性樹脂が入り込んだ状態で接合されている。
このとき、図１、図５、図６に示すように、細孔３１は最小内径部分（内径Ｄ２のくびれ部分）３４を有しており、熱可塑性樹脂は最小内径部分３４を超えて底面３３にまで入り込んだ状態なる。なお、図６（ａ）、図６（ｂ）に示す異なる断面形状の細孔３１が混在されていてもよい。
このため、図１において、開口部３２方向に引っ張られるような力が加えられたときでも、最小内径部分３４から底面３３までの空間３５（内径Ｄ３部分を含んでいる）に存在する熱可塑性樹脂は、くびれ部分である最小内径部分３４を通過し難いため、前記の引張力に対する抗力を発生させることになり、高い接合強度が発現されることになる。

図１の複合成形体１は、接合一体化される前の平板の金属成形体１０の接合面１２において、細孔群３０（細孔３１）の代わりに図４（ｂ）に示すような、複数の溝４１の組み合わせからなる溝群４０が形成されたものでもよい。

溝群４０を形成する溝４１は、図５、図６に示す細孔３１と同じ厚さ方向への断面形状をしている。図４、図５において、Ｄ１をＷ１、Ｄ２をＷ２、Ｄ３をＷ３として説明する。
溝群４０を形成する溝４１は、図５、図６に示すような厚さ方向への断面形状をしている。
図５に示すように、溝４１は、開口部４２から底面４３までの間の幅が均一ではなく、大きくなったり、小さくなったりしている。
溝４１は、開口部４２から底面４３までの間に最小幅部分（くびれ部分）４４を有しており、開口部４２の内径（Ｗ１）、最小幅部分（くびれ部分）４４の幅（Ｗ２）、最小幅部分４４から底面４３までの最大幅部分の幅（Ｗ３）の関係においては、Ｗ１＞Ｗ２およびＷ３＞Ｗ２を満たしている。

図６（ａ）は、図５と同じ断面形状の溝４１を示している。図６（ａ）の溝４１は、開口部４２の幅（Ｗ１）、最小幅部分（くびれ部分）４４の幅（Ｗ２）、最小幅部分４４から底面４３までの最大幅部分の幅（Ｗ３）の関係において、Ｗ１＞Ｗ３＞Ｗ２の関係を満たしている。
図６（ｂ）は、図４とは異なる断面形状の溝４１を示している。図６（ａ）の溝４１は、開口部４２の幅Ｗ１、最小幅部分（くびれ部分）４４の幅（Ｗ２）、最小幅部分４４から底面４３までの最大幅部分の幅（Ｗ３）の関係において、Ｗ３＞Ｗ１＞Ｗ２の関係を満たしている。
ここでＷ１＝Ｗ３であってもよい。

複合成形体１は、図１に示すように、金属成形体１０が有している溝群４０（溝４１）内に熱可塑性樹脂が入り込んだ状態で接合されている。
このとき、図１、図５に示すように、溝４１は最小幅部分（内径Ｗ２のくびれ部分）４４を有しており、熱可塑性樹脂は最小幅部分４４を超えて底面４３にまで入り込んだ状態なる。なお、図６（ａ）、図６（ｂ）に示す断面形状の溝４１が混在されていてもよい。
このため、図１において、開口部４２方向に引っ張られるような力が加えられたときでも、最小幅部分４４から底面４３までの空間４５（幅Ｗ３部分を含んでいる）に存在する熱可塑性樹脂は、くびれ部分である最小幅部分４４を通過し難いため、前記の引張力に対する抗力を発生させることになり、高い接合強度が発現されることになる。

図１の複合成形体１は、接合一体化される前の平板の金属成形体１０の接合面１２において、細孔群３０（細孔３１）の組み合わせと、溝群４０（溝４１）の組み合わせの両方が形成されたものでもよい。

（２）図２の複合成形体
図２の複合成形体１は、平板の金属成形体１０と平板の樹脂成形体２０が接合されて一
体化されたものである。図２では、小さな円で囲んだ部分を拡大した拡大図も合わせて示している。
接合一体化される前の平板の金属成形体１０の接合面１２は、図４（ａ）に示すように、レーザー光の照射により形成された独立した細孔３１の組み合わせからなる細孔群３０を有しており、さらに図７に示すように細孔群３０（細孔３１）の開口部３２の周囲の全体または一部に形成された突起群（突起）５０を有している。
図２に示す複合成形体１は、金属成形体１０が有している細孔群３０（細孔３１）内に樹脂が入り込み、さらに突起群５０が樹脂に埋設された状態で接合されている。

図２の複合成形体１は、接合一体化される前の平板の金属成形体１０の接合面１２において、細孔群３０（細孔３１）の代わりに図４（ｂ）に示す溝群４０（溝４１）が形成されたものでもよい。
溝群４０は、レーザー光の照射により形成された独立した溝４１の組み合わせからなるものであり、さらに溝群４０（溝４１）の開口部の両側辺の面上に形成された突起群（突起）５０を有している。
複合成形体１は、金属成形体１０が有している溝群４０（溝４１）内に樹脂が入り込み、さらに図７に示すような突起群５０が樹脂に埋設された状態で接合されている。

図２の複合成形体１は、接合一体化される前の平板の金属成形体１０の接合面１２において、細孔群３０（細孔３１）と突起群５０の組み合わせと、溝群４０（溝４１）と突起群５０の組み合わせの両方が形成されたものでもよい。

（２）図３の複合成形体
複合成形体は、図１に示す平板同士の接合体に代えて、図３に示すように、丸棒の金属成形体１０と丸棒の樹脂成形体２０が接合されて一体化されたものにすることができる。
図３の複合成形体１は、接合一体化される前の丸棒の金属成形体１０の接合面１２において、図４、図５、図６に示すような細孔群３０（細孔３１）と溝群４０（溝４１）の一方または両方が形成されたものを使用する。
また図４、図７に示すような細孔群３０（細孔３１）と突起群５０、溝群４０（溝４１）と突起群５０の一方または両方が形成されたものを使用する。

複合成形体１において、金属成形体１０と樹脂成形体２０の形状や大きさは、用途に応じて適宜選択されるものであり、図１、図２、図３に限定されるものではない。

図１、図２の複合成形体１において、金属成形体１０と樹脂成形体２０の接合強度（実施例に記載の引張強度で評価される強度）は、複合成形体１の用途に応じて適宜調整することができるものであり、例えば、１MPａ以上、２０MPａ以下の低接合強度にすることができ、また２０MPａを超える接合強度にすることができる。
なお、図３の複合成形体１の場合には、実施例に記載の引張試験に準じて測定することができる。
即ち、図３の複合成形体１において、金属成形体１０の端部を固定した後、実施例に記載の所定条件にて、金属成形体１０と樹脂成形体２０の中心軸方向（図１４のＸ１方向に相当する）に引っ張って測定する。

＜複合成形体の製造方法＞
次に図１に示す複合成形体１の製造方法を説明する。
接合一体化される前の金属成形体１０の接合面１２に対してレーザー光を照射して、図４（ａ）、（ｂ）に示すように多数の細孔３１からなる細孔群３０、または多数の溝４１からなる溝群４０を形成する。
なお、図４（ｂ）では、独立した溝４１が複数形成されているが、全体として連続した一続きの溝４１（例えば、図８（ｃ）、（ｄ）のような溝）を形成することもできる。この場合には、溝群４０は複数の溝４１の組み合わせからなるものではなく、一続きの溝４１からなるものになる。
接合一体化される前の金属成形体１０の接合面１２に細孔群３０または溝群４０を形成するときは、細孔３１または溝４１はランダムに形成することもできるし、規則性を持つように形成することもできる。
接合一体化される前の金属成形体１０の接合面１２に細孔群３０（細孔３１）または溝群４０（溝４１）を形成するときは、接合面１２の全体に形成することもできるし、目的とする接合強度が得られるのであれば、接合面１２の一部に形成することもできる。

金属成形体１０の接合面１２に対してレーザー光を照射して細孔群３０を形成するとき、
（ａ）ショット数が２０以上であること、
（ｂ）深さが５０μm以上であること、
（ｃ）深さ（Ｆ）と開口部の内径（Ｄ１）との比率（Ｆ／Ｄ１）が１〜１０の範囲であること、
の（ａ）〜（ｃ）の要件を満たすようにして１つの細孔３１を形成し、これを繰り返して細孔群３０を形成する。

金属成形体１０の接合面１２に対してレーザー光を照射して溝群４０を形成するとき、
（ａ）ショット数が２０以上であること、
（ｂ）深さが５０μm以上であること、
（ｃ）深さ（Ｆ）と開口部の内径（Ｄ１）との比率（Ｆ／Ｄ１）が１〜１０の範囲であること、
の（ａ）〜（ｃ）の要件を満たすようにして１つの細孔を形成し、前記細孔を連続的に形成して溝４１を形成し、これを繰り返して溝群４０を形成する。

要件（ａ）である１つの孔を形成するためのスキャン回数（ショット回数）は２０回以上であり、２０〜２００回が好ましい。
要件（ｂ）である全スキャン後の細孔または溝の深さ（Ｆ）は、５０μm以上であり、好ましくは５０〜８００μｍ、より好ましくは５０〜５００μmになるようにする。
但し、１スキャン（１ショット）のレーザー光照射で形成される（穿孔される）細孔または溝の深さが２〜２００μmになるようにすることが好ましい。
要件（ｃ）であるＦ／Ｄ１は１〜１０の範囲であり、好ましくは１〜７である。

このような多数の細孔３１からなる細孔群３０、または多数の溝４１からなる溝群４０を形成するときのその他のレーザー光の照射条件は、次のとおりである。
出力は４〜４０００Ｗが好ましい。
波長は３００〜１２００nmが好ましく、５００〜１０７０ｎｍがより好ましい。
１スキャンのパルス幅（１スキャンのレーザー光の照射時間）は、１〜１０，０００nsecが好ましく、１〜１０００nsecがより好ましく、１〜１００nsecがさらに好ましい。
周波数は１〜１００kHzが好ましい。
ビーム径（レーザースポット径）は５〜２００μmが好ましく、５〜１００μmがより好ましく、５〜５０μmがさらに好ましい。
焦点位置は-１０〜+１０ｍｍが好ましく、−６〜＋６ｍｍがより好ましい。
加工速度は１〜１０,０００ｍｍ／secが好ましく、１００〜１０,０００ｍ／secがより好ましく、３００〜１０,０００ｍｍ／secがさらに好ましい。

上記のようにしてレーザー光を照射して細孔３１または溝４１を形成することで、図５、図６に示すような断面形状の細孔群３０（細孔３１）、または溝群４０（溝４１）を形成することができる。
上記した条件にて図５、図６に示すような断面形状の細孔３１または溝４１が形成できる詳細は不明であるが、次のようなものであると考えられる。細孔３１を形成する場合について説明する。
金属成形体の表面にレーザー照射して孔を形成するとき、特定ポイントにレーザーを繰り返し照射することで徐々に孔が深くなっていくが、その過程で孔の内部には熱が発生する。
細孔の深さが浅いときは細孔内部の熱は開口部から放出されるが、細孔が次第に深くなっていくと、細孔内部（特に細孔の底部付近）の熱は開口部から放出され難くなり、内部に滞留する。
そして、レーザーの照射回数（１つの細孔を形成するためのレーザーのショット数）が多くなるほど、細孔内部（特に細孔の底部付近）において熱が滞留し易くなる。
このため、細孔の底部付近に滞留する熱の作用により、細孔の底部付近の周囲がえぐられるように溶融する結果、図５、図６に示すように、空間３５（Ｄ３を含む）が形成され、最小内径部分（くびれ部分；Ｄ２）３４が形成されるものと考えられる。
よって、要件（ａ）のショット数と要件（ｂ）の細孔の深さを調整して、細孔の底部付近に熱が滞留し易くすることで、図５、図６に示す断面形状の細孔３１または溝４１が形成できるようになるものと考えられる。
また開口部径が大きいと細孔内部の熱が放出され易くなり、開口部径が小さくても細孔が浅いと細孔内部の熱が放出され易くなる。
このため、要件（ｃ）の細孔の深さ（Ｆ）と細孔の開口部３１の内径（Ｄ１）との比率（Ｆ／Ｄ１）を１〜１０の範囲にすることで、開口部３２から熱が放出し難くなり、細孔３１の底部付近に熱が滞留し易くなるため、図５、図６に示す断面形状の細孔３１または溝４１が形成できるようになる。

次に図２に示す複合成形体１の製造方法を説明する。
図２に示す複合成形体１の製造方法は、上記した図１に示す複合成形体１の製造方法と基本的には同じであるが、細孔（または溝）の開口部の周囲の全部または一部に図２、図７に示すような突起５０を形成するための条件が異なる。
突起５０は、例えば細孔３１を形成したときに溶融した金属が内部からせり上がってきて、開口部３２の周縁にバリ状に固着した状態になることで形成されるものと考えられる。
このため、図５、図６に示すような細孔３１を形成するときと比べると、Ｄ１の大きさは同程度であるが、Ｄ２とＤ３を小さくすることで、溶融金属がせり上がりやすくするようにすると共に、溶融金属量を増大させるためにＦ／Ｄ１も大きめにする。

接合一体化される前の金属成形体１０の接合面１２に細孔群３０（細孔３１）を形成するときの形状状態は、目的とする接合強度が得られるのであれば特に制限されるものはない。
例えば、多数の細孔３１を均等間隔で分散させること、多数の細孔３１で所望パターンが形成されるようにすることができる。

接合一体化される前の金属成形体１０の接合面１２に溝群４０（溝４１）を形成するときは、例えば、図８（ａ）〜（ｈ）に示すような様々なパタ−ンになるように形成することができる。なお、図８（ａ）〜（ｈ）に示すようなパターンになるように多数の細孔を形成することもできる。
図８（ａ）〜（ｅ）は、間隔をおいて同一方向または異なる方向に対して直線状に形成された複数の溝からなる溝群のパターンである。
図８（ｆ）は、間隔をおいて曲線状に形成された複数の溝（波線状の溝）からなる溝群のパターンである。
溝群は、直線状の溝と曲線状の溝を組み合わせたものでもよい。
図８（ｇ）、（ｈ）は、間隔をおいて形成された円形の溝が複数組み合わされたもの（複数の同心円を組み合わせたもの）からなる溝群のパターンである。
図８（ｇ）、（ｈ）に示す円に代えて複数の多角形を組み合わせた溝群でもよいし、円と多角形を組み合わせた溝群でもよい。

次の工程にて、細孔群３０が形成された金属成形体１０の接合面１２を含む部分を金型内に配置して、樹脂成形体２０となる樹脂を使用してインサート成形して、複合成形体１を得る。
このインサート成形工程によって、図１または図２に示すように、細孔３１（細孔群３０）または溝４１（溝群４０）内に樹脂が入り込んだ状態の複合成形体１が得られる。
このように金属成形体１０がくびれ部分（最小内径部分）がある細孔群３０または溝群４０を有していることから、細孔群３０または溝群４０内に樹脂が入り込むことによって、接合強度が高められる。
さらに細孔群３０の配置状態を調整したり、溝群４０の形成パターンを調整したりすることで、所望方向への引張強度や曲げ強度が高められた複合成形体を得ることができるようになる。

本発明の複合成形体で使用する金属成形体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、亜鉛、マグネシウム、銅、鉛、錫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。
本発明の複合成形体で使用する金属成形体の成形方法は特に制限されるものではなく、金属の種類に応じて公知の各種成形法を適用して製造することができものであり、例えばダイカスト法で製造したものを使用することができる。

本発明の複合成形体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。

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。

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。

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。

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１１に対して形成されるマーキングパターンの幅（細孔の開口部の大きさ、または溝の幅）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。
このようなマーキングパターンの幅より小さな繊維径の繊維状充填材を使用したときには、金属成形体のマーキングパターン内に繊維状充填材の一部が入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。
さらにこれらの繊維状充填材は、樹脂成形体の機械的強度を高め、金属成形体との機械的強度差を小さくすることで金属成形体と樹脂成形体との接合強度を高めるため、成形後の樹脂成形体中に含まれる重量平均繊維長が、好ましくは０．１〜５．０ｍｍ、より好ましくは０．１〜４．０ｍｍ、さらに好ましくは０．２〜３．０ｍｍ、もっとも好ましくは０．５〜２．５ｍｍにできるような長さのものを製造原料として使用することが好ましい。
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。

本発明の複合成形体の製造方法では公知のレーザーを使用することができ、例えば、ＹＶＯ4レーザー、ＹＡＧレーザー、ファイバーレーザー、エキシマレーザー、紫外線レーザー、炭酸ガスレーザー、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。

レーザーの照射条件、例えば、波長、ビーム径、細孔の間隔、周波数などは、接合対象となる金属成形体と樹脂成形体の大きさ、質量、種類、さらには求められる接合強度等に応じて適宜決定することができる。

実施例１
図９に示す金属成形体（アルミニウム：A5052）の接合面１２に対して、表１に示す条件でレーザー照射して、図９に示すような状態の多数の細孔３１（細孔群３０）を形成した。レーザー発振器はＹＡＧレーザー（Navigator1064-6YC）を使用した。

図１０（ａ）は、実施例１で使用した金属成形体の平面のＳＥＭ写真（２００倍）であり、図１０（ｂ）は、厚さ方向断面のＳＥＭ写真（２００倍）である。
上記のようにして金属成形体に細孔群を形成した後、下記の方法でインサート成形して、実施例１の複合成形体を得た。

実施例２
図９に示す金属成形体（アルミニウム：A5052）の接合面１２に対して、表１に示す下記の条件でレーザー照射して、図９に示すような状態の多数の細孔３１（細孔群３０）を形成した。レーザー発振器はファイバーレーザー（IPG製 YLP-1-50-30-30RA）を使用した。

図１１（ａ）は、実施例２で使用した金属成形体の平面のＳＥＭ写真（３００倍）であり、図１１（ｂ）は、厚さ方向断面のＳＥＭ写真（１８０倍）である。図１１（ａ）、（ｂ）から確認できるとおり、開口部の周囲に溶融金属が固化した突起（バリ）が形成されていた。
上記のようにして金属成形体に細孔群を形成した後、下記の方法でインサート成形して、実施例２の複合成形体を得た。

比較例１
図９に示す金属成形体（アルミニウム：A5052）の接合面１２に対して、表１に示す条件でレーザー照射して、図９に示すような状態の多数の細孔３１（細孔群３０）を形成した。レーザー発振器はファイバーレーザー（IPG製 YLP-1-50-30-30RA）を使用した。

図１２（ａ）は、比較例１で使用した金属成形体の平面のＳＥＭ写真（３００倍）であり、図１２（ｂ）は、厚さ方向断面のＳＥＭ写真（３００倍）である。
上記のようにして金属成形体に細孔群を形成した後、下記の方法でインサート成形して、比較例１の複合成形体を得た。

比較例２
図９に示す金属成形体（アルミニウム：A5052）の接合面１２に対して、表１に示す条件でレーザー照射して、図９に示すような状態の多数の細孔３１（細孔群３０）を形成した。レーザー発振器はファイバーレーザー（IPG製 YLP-1-50-30-30RA）を使用した。

図１３（ａ）は、比較例１で使用した金属成形体の平面のＳＥＭ写真（１００倍）であり、図１３（ｂ）は、厚さ方向断面のＳＥＭ写真（８０倍）である。
上記のようにして金属成形体に細孔群を形成した後、下記の方法でインサート成形して、比較例２の複合成形体を得た。
得られた複合成形体における金属成形体と樹脂成形体の下記試験による接合強度は、１５ＭＰａであった。

＜インサート成形（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：FUNAC ROBOSHOT S−2000i−100B

〔引張試験〕
実施例および比較例の複合成形体を用い、引張試験を行って接合強度を評価した。結果を表１に示す。
なお、複合成形体の樹脂成形体中のガラス繊維の繊維長（重量平均繊維長）は０．８５ｍｍであった。平均繊維長は、成形品から約３ｇの試料を切出し、６５０℃で加熱・灰化させてガラス繊維を取り出した。取り出した繊維の一部（５００本）から重量平均繊維長を求めた。計算式は、特開２００６−２７４０６１号公報の〔００４４〕、〔００４５〕を使用した。
引張試験は、金属成形体側の端部を固定した状態で、金属成形体と樹脂成形体が破断するまで図１４に示すＸ１方向に引っ張った場合の最大荷重を測定した。
＜引張試験条件＞
試験機：テンシロンUCT−1T
引張速度：５mm／min
チャック間距離：５０mm

１ 複合成形体
１０ 金属成形体
１２ 接合面
２０ 樹脂成形体

Claims (7)

1. 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、
   前記複合成形体が、
   前記金属成形体が、レーザー光の照射により接合面に形成された細孔の組み合わせからなる細孔群を有しており、
   前記細孔が、開口部から底面までの間の内径が均一ではなく、かつ開口部から底面までの間にくびれ部分を有しているものであり、
   前記複合成形体が、前記金属成形体が有している細孔群内に樹脂が入り込んだ状態で接合されているものであり、
   前記金属成形体の接合面に対して波長５００〜１２００ｎｍのレーザー光を照射して細孔群を形成するとき、
   （ａ）ショット数が２０以上であること、
   （ｂ）深さが５０μm以上であること、
   （ｃ）深さ（Ｆ）と開口部の内径（Ｄ１）との比率（Ｆ／Ｄ１）が３．８〜４．９の範囲であること、
   の（ａ）〜（ｃ）の要件を満たすようにして深さ３６０〜４５９μmの１つの細孔を形成し、これを繰り返して細孔群を形成する工程、
   前記細孔群が形成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インサート成形する工程を有している、複合成形体の製造方法。
2. 前記細孔が、開口部の内径（Ｄ１）、くびれ部分の内径（Ｄ２）、くびれ部分から底面までの最大内径部分の内径（Ｄ３）の関係において、Ｄ１＞Ｄ２およびＤ３＞Ｄ２を満たしている、請求項１記載の複合成形体の製造方法。
3. 前記細孔が、開口部の内径（Ｄ１）、くびれ部分の内径（Ｄ２）、くびれ部分から底面までの最大内径部分の内径（Ｄ３）の関係において、Ｄ１＞Ｄ２およびＤ３＞Ｄ２であり、かつＤ１≧Ｄ３またはＤ１≦Ｄ３の関係を満たしている、請求項１記載の複合成形体の製造方法。
4. 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、
   前記複合成形体が、
   前記金属成形体が、レーザー光の照射により接合面に形成された溝を有しており、
   前記溝が、開口部から底面までの間の幅が均一ではなく、かつ開口部から底面までの間にくびれ部分を有しているものであり、
   前記複合成形体が、前記金属成形体が有している溝内に樹脂が入り込んだ状態で接合されているものであり、
   前記金属成形体の接合面に対して波長５００〜１２００ｎｍのレーザー光を照射して溝群を形成するとき、
   （ａ）ショット数が２０以上であること、
   （ｂ）深さが５０μm以上であること、
   （ｃ）深さ（Ｆ）と開口部の幅（Ｗ１）との比率（Ｆ／Ｗ１）が３．８〜４．９の範囲であること、
   の（ａ）〜（ｃ）の要件を満たすようにして深さ３６０〜４５９μmの１つの細孔を形成し、前記細孔を連続的に形成して溝を形成し、これを繰り返して溝群を形成する工程、
   前記溝が形成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インサート成形する工程を有している、複合成形体の製造方法。
5. 前記溝が、開口部の幅（Ｗ１）、くびれ部分の幅（Ｗ２）、くびれ部分から底面までの最大幅部分の幅（Ｗ３）の関係において、Ｗ１＞Ｗ２およびＷ３＞Ｗ２を満たしている、請求項４記載の複合成形体の製造方法。
6. 前記溝が、開口部の幅（Ｗ１）、くびれ部分の幅（Ｗ２）、くびれ部分から底面までの最大幅部分の幅（Ｗ３）の関係において、Ｗ１＞Ｗ２およびＷ３＞Ｗ２であり、かつＷ１≧Ｗ３またはＷ１≦Ｗ３の関係を満たしている、請求項４記載の複合成形体の製造方法。
7. 前記金属成形体の接合面が平面または曲面である、請求項１〜６のいずれか１項記載の複合成形体の製造方法。