JP6774930B2 - Elastomer-metal composite and its manufacturing method - Google Patents
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Description
本発明は、エラストマー−金属複合体及びその製造方法に関するものである。 The present invention relates to an elastomer-metal composite and a method for producing the same.
従来より、例えば、樹脂−金属複合体において、金属材料と樹脂との接合強度を向上させるために、樹脂を接合する金属材料の表面をレーザー光の照射により粗面化する技術が広く知られている。 Conventionally, for example, in a resin-metal composite, a technique for roughening the surface of a metal material to which a resin is bonded by irradiating a laser beam in order to improve the bonding strength between the metal material and the resin has been widely known. There is.
例えば、特許文献１には、金属表面を第１の走査方向にレーザースキャニング加工を複数回重畳的に実施する工程と、その金属表面を第１の走査方向とクロスする第２の走査方向にレーザースキャニング加工を複数回重畳的に実施する工程とを含む、金属表面のレーザー加工方法が開示されている。 For example, Patent Document 1 describes a step of performing laser scanning processing on a metal surface a plurality of times in a first scanning direction, and a laser in a second scanning direction crossing the metal surface with the first scanning direction. A laser processing method for a metal surface including a step of performing scanning processing a plurality of times in an overlapping manner is disclosed.
ところで、上記特許文献１に開示された金属表面のレーザー加工方法では、互いに異なる走査方向にレーザースキャニング加工を実施することになるので、レーザー加工により粗面化された金属表面に方向性が発現するおそれがある。そうなると、その金属表面に接合したエラストマー部材は、一方の走査方向に沿って相対的に高い接合強度を有すると共に、他方の走査方向に沿って相対的に低い接合強度を有することになり易いので、接合強度の面内異方性が顕著になってしまう。 By the way, in the laser processing method of the metal surface disclosed in Patent Document 1, since the laser scanning processing is performed in different scanning directions, the directionality is exhibited on the metal surface roughened by the laser processing. There is a risk. In that case, the elastomer member bonded to the metal surface tends to have a relatively high bonding strength along one scanning direction and a relatively low bonding strength along the other scanning direction. The in-plane anisotropy of the joint strength becomes remarkable.
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、エラストマー−金属複合体において、エラストマー−金属の接合強度の面内異方性を抑制して、エラストマー−金属の接合強度を確保することにある。 The present invention has been made in view of this point, and an object of the present invention is to suppress the in-plane anisotropy of the bonding strength of the elastomer-metal in the elastomer-metal composite to suppress the in-plane anisotropy of the elastomer-metal. The purpose is to secure the joint strength.
上記目的を達成するために、本発明に係るエラストマー−金属複合体は、金属部材と、上記金属部材の表面に接合されたエラストマー部材とを備えたエラストマー−金属複合体であって、上記金属部材における上記エラストマー部材が接合された表面は、パルス発振のレーザー光が照射されて溶融した該金属部材の一部が飛散して凝固することにより形成された、直径が１μｍ以上１００μｍ以下で且つ該直径が互いに異なる複数の粒状体が混在して積み重なった堆積構造を有し、上記堆積構造は、平面視で互いに対向する一対の辺を有し、上記堆積構造の上記一対の辺の一方に沿う端部における上記複数の粒状体は、上記堆積構造の上記一対の辺の他方に沿う端部における上記複数の粒状体よりも多くなっていることを特徴とする。 In order to achieve the above object, the elastomer-metal composite according to the present invention is an elastomer-metal composite including a metal member and an elastomer member bonded to the surface of the metal member, and the metal member. The surface to which the above elastomer members are joined is formed by irradiating a laser beam of pulse oscillation to melt a part of the metal member and solidifying the metal member, and has a diameter of 1 μm or more and 100 μm or less and the diameter. Has a sedimentary structure in which a plurality of granules different from each other are mixed and stacked, the sedimentary structure has a pair of sides facing each other in a plan view, and an end along one of the pair of sides of the sedimentary structure. The plurality of granules in the section is characterized in that it is larger than the plurality of granules at the end of the sedimentary structure along the other side of the pair of sides .
また、本発明に係るエラストマー−金属複合体は、金属部材と、上記金属部材の表面に接合されたエラストマー部材とを備えたエラストマー−金属複合体であって、上記金属部材における上記エラストマー部材が接合された表面は、パルス発振のレーザー光が照射されて溶融した該金属部材の一部が飛散して凝固することにより形成された、直径が１μｍ以上１００μｍ以下で且つ該直径が互いに異なる複数の粒状体が混在して積み重なった堆積構造を有し、上記堆積構造は、平面視で円形状に形成され、上記堆積構造の径方向の一方の端部における上記複数の粒状体は、上記堆積構造の径方向の他方の端部における上記複数の粒状体よりも多くなっていることを特徴とする。Further, the elastomer-metal composite according to the present invention is an elastomer-metal composite including a metal member and an elastomer member bonded to the surface of the metal member, and the elastomer member in the metal member is bonded. A plurality of granules having a diameter of 1 μm or more and 100 μm or less and having different diameters are formed by scattering and solidifying a part of the molten metal member by irradiating the surface with a pulsed laser beam. It has a deposited structure in which bodies are mixed and stacked, the deposited structure is formed in a circular shape in a plan view, and the plurality of granules at one end in the radial direction of the stacked structure are the above-mentioned deposited structures. It is characterized in that it is larger than the plurality of granules at the other end in the radial direction.
上記の構成によれば、金属部材と、その金属部材の表面に接合されたエラストマー部材とを備えたエラストマー−金属複合体において、エラストマー部材が接合された金属部材の表面は、粒状体の堆積構造を有している。ここで、堆積構造は、パルス発振のレーザー光が照射されて溶融した金属部材の一部が飛散して凝固することにより形成された、直径が１μｍ以上１００μｍ以下で且つ直径が互いに異なる複数の粒状体が混在して積み重なって構成されているので、金属部材の表面に積み重なった複数の粒状体の一部の集合とエラストマー部材との局所的な接合が金属部材の接合表面全体に不規則（ランダム）に配置する。これにより、エラストマー−金属複合体において、金属部材とエラストマー部材との接合強度を金属部材の接合表面に沿う全方向で揃えることができるので、エラストマー−金属の接合強度の面内異方性を抑制して、エラストマー−金属の接合強度を確保することができる。 According to the above configuration, in an elastomer-metal composite comprising a metal member and an elastomer member bonded to the surface of the metal member, the surface of the metal member to which the elastomer member is bonded has a granular structure. have. Here, the sedimentary structure is a plurality of granules having a diameter of 1 μm or more and 100 μm or less and having different diameters, which are formed by irradiating a laser beam of pulse oscillation and a part of the molten metal member is scattered and solidified. Since the bodies are mixed and stacked, the local bonding between a part of a plurality of granules stacked on the surface of the metal member and the elastomer member is irregular (random) on the entire bonding surface of the metal member. ). As a result, in the elastomer-metal composite, the bonding strength between the metal member and the elastomer member can be made uniform in all directions along the bonding surface of the metal member, so that the in-plane anisotropy of the bonding strength of the elastomer-metal is suppressed. Therefore, the bonding strength between the elastomer and the metal can be ensured.
また、上記の構成によれば、堆積構造が１μｍ以上１００μｍ以下の直径を有する複数の粒状体を混在してなるので、金属部材とエラストマー部材とを確実に接合することができる。ここで、粒状体の直径が１μｍよりも小さい場合には、堆積構造を構成する凹凸が小さくなるので、金属部材とエラストマー部材との接合強度が小さくなる傾向がある。また、粒状体の直径が１００μｍよりも大きい場合には、堆積構造を構成する凹凸の個数が少なくなるので、金属部材とエラストマー部材との接合強度が小さくなる傾向がある。 Further, according to the above configuration, since the sedimentary structure is a mixture of a plurality of granules having a diameter of 1 μm or more and 100 μm or less, the metal member and the elastomer member can be reliably joined. Here, when the diameter of the granules is smaller than 1 μm, the unevenness constituting the sedimentary structure becomes small, so that the bonding strength between the metal member and the elastomer member tends to be small. Further, when the diameter of the granular body is larger than 100 μm, the number of irregularities constituting the sedimentary structure is reduced, so that the bonding strength between the metal member and the elastomer member tends to be reduced .
また、上記構成によれば、堆積構造を形成する領域（堆積構造形成領域）において、例えば、最初の走査ラインでは、金属部材の表面の金属がパルス発振のレーザー光の照射により溶融し、溶融した金属の一部が走査ライン周辺に飛散し、飛散した先で粒状体として堆積する。引き続き、次の走査ラインでパルス発振のレーザー光を照射する際に、その走査ライン上に粒状体が存在すると、金属部材の表面の金属及び／又は粒状体が溶融し、一部が飛散し、飛散した先で粒状体として堆積する。このようなパルス発振のレーザー光の照射が繰り返されることにより、堆積構造が形成される。そして、堆積構造形成領域において、最後の走査ラインでは、金属部材の表面の金属及び／または粒状体が溶融し、一部が飛散する状態となるので、他の走査ラインに比べて粒状体の堆積が少ない状態（粒状体の堆積構造が占める割合より、溶融凝固した構造が占める割合が大きい状態）となる。つまり、最後の走査ライン（最後のパルス発振のレーザー光の照射）以外では、堆積構造が十分に形成されているので、エラストマー部材と金属部材との接合が良好となる。ここで、本発明では、レーザー光の照射により形成される溝がエラストマー部材と金属部材との接合に寄与するものではなく、粒状体の堆積構造がエラストマー部材と金属部材との接合に寄与している、と推測する。 Further , according to the above configuration, in the region forming the sedimentary structure (sedimentary structure forming region), for example, in the first scanning line, the metal on the surface of the metal member is melted and melted by the irradiation of the laser beam of pulse oscillation. A part of the metal scatters around the scanning line and deposits as granules at the scatter destination. Subsequently, when irradiating the laser beam of pulse oscillation at the next scanning line, if granules are present on the scanning line, the metal and / or the granules on the surface of the metal member are melted and a part of them is scattered. It is deposited as granules at the scattered tip. Sedimentary structures are formed by repeating such pulsed laser beam irradiation. Then, in the sedimentary structure formation region, in the final scanning line, the metal and / or granules on the surface of the metal member are melted and a part of them is scattered, so that the granules are deposited as compared with other scanning lines. (The proportion of melt-solidified structures is larger than the proportion of granular structures). That is, except for the last scanning line (irradiation of the laser beam of the last pulse oscillation), the sedimentary structure is sufficiently formed, so that the bonding between the elastomer member and the metal member is good. Here, in the present invention, the grooves formed by the irradiation of the laser beam do not contribute to the bonding between the elastomer member and the metal member, but the sedimentary structure of the granules contributes to the bonding between the elastomer member and the metal member. I guess there is.
上記金属部材は、アルミニウム合金又は鉄合金により構成され、上記エラストマー部材は、含フッ素エラストマー組成物により構成されていてもよい。The metal member may be made of an aluminum alloy or an iron alloy, and the elastomer member may be made of a fluorine-containing elastomer composition.
上記の構成によれば、金属部材がアルミニウム合金又は鉄合金により構成され、エラストマー部材が含フッ素エラストマー組成物により構成されているので、一般的に接着剤で接着し難い含フッ素エラストマー組成物からなるエラストマー部材であっても、アルミニウム合金又は鉄合金からなる金属部材に強固に接合することができる。According to the above configuration, since the metal member is made of an aluminum alloy or an iron alloy and the elastomer member is made of a fluoroelastomer composition, it is generally made of a fluoroelastomer composition that is difficult to adhere with an adhesive. Even an elastomer member can be firmly bonded to a metal member made of an aluminum alloy or an iron alloy.
また、本発明に係るエラストマー−金属複合体の製造方法は、金属部材の表面にパルス発振のレーザー光を該金属部材の表面に沿う第１の方向に走査しながら照射することにより、上記金属部材の表面を上記第１の方向に交差する該金属部材の表面に沿う第２の方向に所定ピッチで１走査単位ずつ処理して、上記金属部材の表面に該金属部材からなる複数の粒状体の堆積構造を形成する堆積構造形成工程と、上記堆積構造にエラストマー組成物を配置した後に、該エラストマー組成物を加熱及び加圧することにより、上記堆積構造に該エラストマー組成物を食い込ませると共に該エラストマー組成物を架橋して、上記堆積構造に接合されたエラストマー部材を形成する接合成形工程とを備えるエラストマー−金属複合体の製造方法であって、上記堆積構造形成工程では、平均出力が２０Ｗ〜１００Ｗであり、パルス幅が８０ｎｓｅｃ〜１５０ｎｓｅｃであり、上記金属部材の表面に集光したスポット直径が３０μｍ〜６０μｍであり、パルス間隔が上記スポット直径の０．１倍〜０．４倍であり、上記所定ピッチが上記スポット直径の０．１倍〜１．５倍であるように、上記レーザー光を照射することにより、互いに直径の異なる上記複数の粒状体が不規則に積み重なった上記堆積構造を形成することを特徴とする。 Further, in the method for producing an elastomer-metal composite according to the present invention, the surface of a metal member is irradiated with a laser beam of pulse oscillation while scanning in a first direction along the surface of the metal member. The surface of the metal member is processed one scan unit at a predetermined pitch in the second direction along the surface of the metal member intersecting the first direction, and a plurality of granules composed of the metal member are processed on the surface of the metal member. After the deposition structure forming step of forming the deposition structure and the placement of the elastomer composition in the deposition structure, the elastomer composition is heated and pressurized to allow the elastomer composition to bite into the deposition structure and the elastomer composition. A method for producing an elastomer-metal composite comprising a bonding molding step of cross-linking an object to form an elastomer member bonded to the deposited structure. In the deposited structure forming step, the average output is 20 W to 100 W. The pulse width is 80 nsec to 150 nsec, the spot diameter focused on the surface of the metal member is 30 μm to 60 μm, and the pulse interval is 0.1 to 0.4 times the spot diameter. By irradiating the laser beam so that the pitch is 0.1 to 1.5 times the spot diameter, the above-mentioned deposited structure in which the plurality of granules having different diameters are irregularly stacked is formed. It is characterized by that.
上記の方法によれば、堆積構造形成工程において、金属部材の表面に対し、平均出力が２０Ｗ〜１００Ｗであり、パルス幅が８０ｎｓｅｃ〜１５０ｎｓｅｃであるパルス発振のレーザー光を３０μｍ〜６０μｍのスポット直径に集光し、パルス間隔がスポット直径の０．１倍〜０．４倍であるように第１の方向に走査し、第２の方向への所定ピッチ（走査間隔）がスポット直径の０．１倍〜１．５倍であるように走査する。これにより、レーザー光の照射により溶融した金属部材の一部が周りにランダムに飛散して凝固することにより、複数の粒状体が不規則に積み重なった堆積構造を形成することができる。その後、接合成形工程において、堆積構造が形成された金属部材の表面にエラストマー組成物を未架橋状態又は半架橋状態で配置した後に、そのエラストマー組成物を加熱及び加圧することにより、堆積構造にエラストマー組成物を食い込ませると共にエラストマー組成物を架橋して、堆積構造に接合されたエラストマー部材を形成する。そのため、金属部材の表面に積み重なった複数の粒状体の一部の集合とエラストマー部材との局所的な接合が金属部材の接合表面全体に不規則（ランダム）に配置する。これにより、金属部材とエラストマー部材との接合強度を金属部材の接合表面に沿う全方向で揃えることができるので、エラストマー−金属複合体において、エラストマー−金属の接合強度の面内異方性を抑制して、エラストマー−金属の接合強度を確保することができる。 According to the above method, in the sedimentary structure forming step, the laser beam of pulse oscillation having an average output of 20 W to 100 W and a pulse width of 80 nsec to 150 nsec is reduced to a spot diameter of 30 μm to 60 μm with respect to the surface of the metal member. Focuses and scans in the first direction so that the pulse interval is 0.1 to 0.4 times the spot diameter, and the predetermined pitch (scanning interval) in the second direction is 0.1 of the spot diameter. Scan so that it is double to 1.5 times. As a result, a part of the metal member melted by the irradiation of the laser beam is randomly scattered around and solidified, so that a sedimentary structure in which a plurality of granules are irregularly stacked can be formed. Then, in the joint molding step, the elastomer composition is placed on the surface of the metal member on which the sedimentary structure is formed in an uncrosslinked state or a semi-crosslinked state, and then the elastomer composition is heated and pressed to form an elastomer in the sedimentary structure. The composition is allowed to bite and the elastomer composition is crosslinked to form an elastomeric member bonded to a sedimentary structure. Therefore, the local bonding between a part of a plurality of granules stacked on the surface of the metal member and the elastomer member is irregularly (randomly) arranged on the entire bonding surface of the metal member. As a result, the bonding strength between the metal member and the elastomer member can be made uniform in all directions along the bonding surface of the metal member, so that the in-plane anisotropy of the elastomer-metal bonding strength is suppressed in the elastomer-metal composite. Therefore, the bonding strength between the elastomer and the metal can be ensured.
また、本発明に係るエラストマー−金属複合体の製造方法は、金属部材の表面にパルス発振のレーザー光を該金属部材の表面に沿う第１の方向に走査しながら照射することにより、上記金属部材の表面を上記第１の方向に交差する該金属部材の表面に沿う第２の方向に所定ピッチで１走査単位ずつ処理して、上記金属部材の表面に該金属部材からなる複数の粒状体の堆積構造を形成する堆積構造形成工程と、上記堆積構造に溶融したエラストマー組成物を圧入した後に、該エラストマー組成物を架橋することにより、上記堆積構造に接合されたエラストマー部材を形成する圧入架橋工程とを備えるエラストマー−金属複合体の製造方法であって、上記堆積構造形成工程では、平均出力が２０Ｗ〜１００Ｗであり、パルス幅が８０ｎｓｅｃ〜１５０ｎｓｅｃであり、上記金属部材の表面に集光したスポット直径が３０μｍ〜６０μｍであり、パルス間隔が上記スポット直径の０．１倍〜０．４倍であり、上記所定ピッチが上記スポット直径の０．１倍〜１．５倍であるように、上記レーザー光を照射することにより、互いに直径の異なる上記複数の粒状体が不規則に積み重なった上記堆積構造を形成することを特徴とする。 Further, in the method for producing an elastomer-metal composite according to the present invention, the surface of a metal member is irradiated with a laser beam of pulse oscillation while scanning in a first direction along the surface of the metal member. The surface of the metal member is processed one scan unit at a predetermined pitch in the second direction along the surface of the metal member intersecting the first direction, and a plurality of granules composed of the metal member are processed on the surface of the metal member. A deposition structure forming step of forming a deposition structure and a press-fitting and cross-linking step of forming an elastomer member bonded to the deposition structure by press-fitting the molten elastomer composition into the deposition structure and then cross-linking the elastomer composition. A method for producing an elastomer-metal composite comprising the above, in which the average output is 20 W to 100 W, the pulse width is 80 nsec to 150 nsec, and the spot is focused on the surface of the metal member in the deposition structure forming step. The above so that the diameter is 30 μm to 60 μm, the pulse interval is 0.1 to 0.4 times the spot diameter, and the predetermined pitch is 0.1 to 1.5 times the spot diameter. By irradiating with laser light, the plurality of granules having different diameters are irregularly stacked to form the above-mentioned deposited structure.
上記の方法によれば、堆積構造形成工程において、金属部材の表面に対し、平均出力が２０Ｗ〜１００Ｗであり、パルス幅が８０ｎｓｅｃ〜１５０ｎｓｅｃであるパルス発振のレーザー光を３０μｍ〜６０μｍのスポット直径に集光し、パルス間隔がスポット直径の０．１倍〜０．４倍であるように第１の方向に走査し、第２の方向への所定ピッチ（走査間隔）がスポット直径の０．１倍〜１．５倍であるように走査する。これにより、レーザー光の照射により溶融した金属部材の一部が周りにランダムに飛散して凝固することにより、複数の粒状体が不規則に積み重なった堆積構造を形成することができる。その後、圧入架橋工程において、堆積構造に溶融したエラストマー組成物を圧入した後に、そのエラストマー組成物を架橋することにより、堆積構造に接合されたエラストマー部材を形成する。そのため、金属部材の表面に積み重なった複数の粒状体の一部の集合とエラストマー部材との局所的な接合が金属部材の接合表面全体に不規則（ランダム）に配置する。これにより、金属部材とエラストマー部材との接合強度を金属部材の接合表面に沿う全方向で揃えることができるので、エラストマー−金属複合体において、エラストマー−金属の接合強度の面内異方性を抑制して、エラストマー−金属の接合強度を確保することができる。 According to the above method, in the sedimentary structure forming step, the laser beam of pulse oscillation having an average output of 20 W to 100 W and a pulse width of 80 nsec to 150 nsec is reduced to a spot diameter of 30 μm to 60 μm with respect to the surface of the metal member. Focuses and scans in the first direction so that the pulse interval is 0.1 to 0.4 times the spot diameter, and the predetermined pitch (scanning interval) in the second direction is 0.1 of the spot diameter. Scan so that it is double to 1.5 times. As a result, a part of the metal member melted by the irradiation of the laser beam is randomly scattered around and solidified, so that a sedimentary structure in which a plurality of granules are irregularly stacked can be formed. Then, in the press-fitting and cross-linking step, the melted elastomer composition is press-fitted into the sedimentary structure, and then the elastomer composition is crosslinked to form an elastomer member bonded to the sedimentary structure. Therefore, the local bonding between a part of a plurality of granules stacked on the surface of the metal member and the elastomer member is irregularly (randomly) arranged on the entire bonding surface of the metal member. As a result, the bonding strength between the metal member and the elastomer member can be made uniform in all directions along the bonding surface of the metal member, so that the in-plane anisotropy of the elastomer-metal bonding strength is suppressed in the elastomer-metal composite. Therefore, the bonding strength between the elastomer and the metal can be ensured.
上記金属部材は、アルミニウム合金又は鉄合金により構成され、上記エラストマー組成物は、含フッ素エラストマー組成物であってもよい。 The metal member is made of an aluminum alloy or an iron alloy, and the elastomer composition may be a fluorine-containing elastomer composition.
上記の方法によれば、金属部材がアルミニウム合金又は鉄合金により構成され、エラストマー組成物が含フッ素エラストマー組成物であるので、一般的に接着剤で接着し難い含フッ素エラストマー組成物からなるエラストマー部材であっても、アルミニウム合金又は鉄合金からなる金属部材に接着剤を介さなくても強固に接合することができる。 According to the above method, since the metal member is made of an aluminum alloy or an iron alloy and the elastomer composition is a fluorine-containing elastomer composition, the elastomer member made of a fluorine-containing elastomer composition that is generally difficult to adhere with an adhesive. Even so, it can be firmly bonded to a metal member made of an aluminum alloy or an iron alloy without using an adhesive.
上記第１の方向は、上記金属部材の表面において、直線状に延びていてもよい。 The first direction may extend linearly on the surface of the metal member.
上記の方法によれば、第１の方向が金属部材の表面において直線状に延びているので、金属部材の表面に、例えば、平面視で矩形状の堆積構造を形成することができる。 According to the above method, since the first direction extends linearly on the surface of the metal member, it is possible to form, for example, a rectangular sedimentary structure on the surface of the metal member in a plan view.
上記第１の方向は、上記金属部材の表面において、曲線状に延びていてもよい。 The first direction may extend in a curved shape on the surface of the metal member.
上記の方法によれば、第１の方向が金属部材の表面において曲線状に延びているので、金属部材の表面に、例えば、平面視で円形状や楕円形状の堆積構造を形成することができる。 According to the above method, since the first direction extends in a curved shape on the surface of the metal member, for example, a circular or elliptical sedimentary structure can be formed on the surface of the metal member in a plan view. ..
本発明によれば、金属部材におけるエラストマー部材が接合された表面には、金属部材からなる互いに直径の異なる複数の粒状体が不規則に積み重なった堆積構造が設けられているので、エラストマー−金属複合体において、エラストマー−金属の接合強度の面内異方性を抑制して、エラストマー−金属の接合強度を確保することができる。 According to the present invention, the surface of the metal member to which the elastomer member is joined is provided with a sedimentary structure in which a plurality of granules having different diameters are irregularly stacked. Therefore, the elastomer-metal composite is provided. In the body, the in-plane anisotropy of the elastomer-metal bonding strength can be suppressed to ensure the elastomer-metal bonding strength.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明は、以下の各実施形態に限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The present invention is not limited to the following embodiments.
《第１の実施形態》
図１〜図１２は、本発明に係るエラストマー−金属複合体及びその製造方法の第１の実施形態を示している。ここで、図１は、本実施形態のエラストマー−金属複合体３０を示す断面図である。
<< First Embodiment >>
1 to 12 show a first embodiment of an elastomer-metal composite according to the present invention and a method for producing the same. Here, FIG. 1 is a cross-sectional view showing the elastomer-metal composite 30 of the present embodiment.
エラストマー−金属複合体３０は、図１に示すように、例えば、板状の金属部材１０と、金属部材１０上に設けられ、金属部材１０の表面に接合されたエラストマー部材２０とを備えている。 As shown in FIG. 1, the elastomer-metal composite 30 includes, for example, a plate-shaped metal member 10 and an elastomer member 20 provided on the metal member 10 and bonded to the surface of the metal member 10. ..
金属部材１０は、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、鉄、ステンレスのような鉄合金等の金属材料により構成されている。また、金属部材１０におけるエラストマー部材２０が接合された表面は、金属部材１０を構成する金属材料からなる互いに直径の異なる複数の粒状体Ｇ（後述する図６及び図１１参照）が不規則に積み重なって形成された堆積構造Ｃを有している。ここで、堆積構造Ｃの表面形状には、例えば、後述する図６及び図１１のＳＥＭ写真に示すように、方向性がない。 The metal member 10 is made of a metal material such as aluminum, an aluminum alloy, iron, or an iron alloy such as stainless steel. Further, on the surface of the metal member 10 to which the elastomer member 20 is joined, a plurality of granular bodies G (see FIGS. 6 and 11 described later) made of metal materials constituting the metal member 10 and having different diameters are irregularly stacked. It has a sedimentary structure C formed in the above. Here, the surface shape of the sedimentary structure C has no directionality, for example, as shown in the SEM photographs of FIGS. 6 and 11 described later.
粒状体Ｇの直径は、例えば、１μｍ〜１００μｍ程度である。ここで、粒状体Ｇの直径が１μｍよりも小さい場合には、堆積構造Ｃを構成する凹凸が小さくなるので、金属部材１０とエラストマー部材２０との接合強度が小さくなる傾向がある。また、粒状体Ｇの直径が１００μｍよりも大きい場合には、堆積構造Ｃを構成する凹凸の個数が少なくなるので、金属部材１０とエラストマー部材２０との接合強度が小さくなる傾向がある。さらに、粒状体Ｇの直径は、２５０倍で撮影したＳＥＭ写真において、任意の１０個の粒状体を選択し、選択された各粒状体Ｇの最大長さ（Ａ）を測定すると共に、その最大長さ（Ａ）が測定された方向に直交する方向における最大長さ（Ｂ）を測定し、最大長さ（Ａ）と最大長さ（Ｂ）との相加平均（（Ａ＋Ｂ）／２）により算出することができる。なお、上記ＳＥＭ写真において、写った全ての粒状体Ｇの直径が１μｍ〜１００μｍの範囲内に入る必要はなく、１μｍ〜１００μｍの直径の粒状体Ｇが混在していればよい。 The diameter of the granular material G is, for example, about 1 μm to 100 μm. Here, when the diameter of the granular body G is smaller than 1 μm, the unevenness forming the sedimentary structure C becomes small, so that the bonding strength between the metal member 10 and the elastomer member 20 tends to be small. Further, when the diameter of the granular body G is larger than 100 μm, the number of irregularities constituting the sedimentary structure C is reduced, so that the bonding strength between the metal member 10 and the elastomer member 20 tends to be reduced. Further, as for the diameter of the granular material G, in the SEM photograph taken at 250 times, any 10 granular materials are selected, the maximum length (A) of each selected granular material G is measured, and the maximum thereof is measured. The maximum length (B) in the direction in which the length (A) is orthogonal to the measured direction is measured, and the arithmetic mean of the maximum length (A) and the maximum length (B) ((A + B) / 2). Can be calculated by In the SEM photograph, the diameters of all the captured granular bodies G do not have to be in the range of 1 μm to 100 μm, and the granular bodies G having a diameter of 1 μm to 100 μm may be mixed.
エラストマー部材２０は、例えば、ヘキサフルオロプロピレン−ビニリデンフルオリド−テトラフルオロエチレン共重合体、ヘキサフルオロプロピレン−ビニリデンフルオリド共重合体、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルエーテル共重合体等を主成分とする含フッ素エラストマー組成物を架橋したフッ素ゴムにより構成されている。 The elastomer member 20 contains, for example, a hexafluoropropylene-vinylidene fluoride-tetrafluoroethylene copolymer, a hexafluoropropylene-vinylidene fluoride copolymer, a tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl ether copolymer, or the like as main components. It is composed of a fluororubber obtained by cross-linking a fluoropolymer-containing elastomer composition.
なお、金属部材１０としては、上述したアルミニウム、アルミニウム合金、鉄、鉄合金に限定されるものではなく、例えば、銅、銅合金、チタン（チタニウム）、チタン合金、ニッケル、ニッケル合金等を適用することができる。 The metal member 10 is not limited to the above-mentioned aluminum, aluminum alloy, iron, and iron alloy, and for example, copper, copper alloy, titanium (titanium), titanium alloy, nickel, nickel alloy, and the like are applied. be able to.
上記構成のエラストマー−金属複合体３０は、例えば、半導体製造装置用のゲートシール構造体等に用いることができる。 The elastomer-metal composite 30 having the above configuration can be used, for example, in a gate seal structure for a semiconductor manufacturing apparatus or the like.
次に、エラストマー−金属複合体３０の製造方法について説明する。ここで、図２は、エラストマー−金属複合体３０の製造方法における堆積構造形成工程を示す平面図である。また、図３は、エラストマー−金属複合体３０の製造方法における堆積構造形成工程の変形例を示す平面図である。また、図４は、エラストマー−金属複合体３０の製造方法における接合成形工程を示す断面図である。なお、本実施形態のエラストマー−金属複合体３０の製造方法は、堆積構造形成工程及び接合成形工程を備える。 Next, a method for producing the elastomer-metal composite 30 will be described. Here, FIG. 2 is a plan view showing a sedimentary structure forming step in the method for producing the elastomer-metal composite 30. Further, FIG. 3 is a plan view showing a modified example of the sedimentary structure forming step in the method for producing the elastomer-metal composite 30. Further, FIG. 4 is a cross-sectional view showing a joint molding step in the method for producing the elastomer-metal composite 30. The method for producing the elastomer-metal composite 30 of the present embodiment includes a sedimentary structure forming step and a joining molding step.
＜堆積構造形成工程＞
図２に示すように、加工ステージ（不図示）上に載置された金属部材１０の表面の照射領域Ｒに、パルス発振のレーザー光ＬをＸ方向に走査しながら照射することにより、金属部材１０の照射領域ＲをＹ方向に所定ピッチＰで１走査単位ずつ処理して、金属部材１０の照射領域Ｒの全域に堆積構造Ｃを形成する。ここで、図２に示すように、Ｘ方向は、金属材料１０の表面に沿う第１の方向であり、Ｙ方向は、金属材料１０の表面に沿う第２の方向であり、Ｘ方向及びＹ方向は、互いに直交する。また、照射領域Ｒは、図２に示すように、平面視で互いに対向する一対の辺Ｅａ及びＥｂを有し、金属部材１０の表面に矩形状に規定されている。なお、本実施形態では、Ｘ方向とＹ方向とが直交する方法を例示したが、Ｘ方向及びＹ方向は、９０°以外の角度で交差してもよい。また、本実施形態では、矩形状の照射領域Ｒを平行直線状に繰り返し走査する製造方法を例示したが、例えば、図３に示すように、円形状の照射領域Ｒを同心円状に繰り返し走査する製造方法であってもよい。さらには、照射領域Ｒの平面形状に合わせて、直線状（図２参照）及び曲線状（図３参照）を組み合わせてレーザー光Ｌを走査してもよい。また、レーザー光Ｌは、例えば、平均出力が２０Ｗ〜１００Ｗであり、パルス幅が８０ｎｓｅｃ〜１５０ｎｓｅｃである。そして、レーザー光Ｌの照射（走査）条件としては、金属部材１０の表面において、例えば、３０μｍ〜６０μｍのスポット直径にレーザーＬを集光し、パルス間隔を、例えば、スポット直径の０．１倍〜０．４倍とするようにＸ方向に走査し、Ｙ方向への所定ピッチＰ（走査（ライン）間隔）を、例えば、スポット直径の０．１倍〜１．５倍とするように走査する。
<Sedimentary structure formation process>
As shown in FIG. 2, by irradiating the irradiation region R on the surface of the metal member 10 placed on the processing stage (not shown) with the laser beam L of pulse oscillation while scanning in the X direction, the metal member The irradiation region R of the 10 is processed one scan unit at a predetermined pitch P in the Y direction to form a deposited structure C over the entire irradiation region R of the metal member 10. Here, as shown in FIG. 2, the X direction is the first direction along the surface of the metal material 10, and the Y direction is the second direction along the surface of the metal material 10, the X direction and the Y direction. The directions are orthogonal to each other. Further, as shown in FIG. 2, the irradiation region R has a pair of sides Ea and Eb facing each other in a plan view, and is defined in a rectangular shape on the surface of the metal member 10. In the present embodiment, a method in which the X direction and the Y direction are orthogonal to each other is illustrated, but the X direction and the Y direction may intersect at an angle other than 90 °. Further, in the present embodiment, a manufacturing method in which the rectangular irradiation region R is repeatedly scanned in a parallel linear shape is illustrated. For example, as shown in FIG. 3, the circular irradiation region R is repeatedly scanned concentrically. It may be a manufacturing method. Further, the laser beam L may be scanned by combining a linear shape (see FIG. 2) and a curved line shape (see FIG. 3) according to the planar shape of the irradiation region R. Further, the laser light L has, for example, an average output of 20 W to 100 W and a pulse width of 80 nsec to 150 nsec. Then, as the irradiation (scanning) condition of the laser beam L, the laser L is focused on the surface of the metal member 10 to a spot diameter of, for example, 30 μm to 60 μm, and the pulse interval is set to, for example, 0.1 times the spot diameter. Scan in the X direction so as to be ~ 0.4 times, and scan so that the predetermined pitch P (scanning (line) interval) in the Y direction is, for example, 0.1 times to 1.5 times the spot diameter. To do.
＜接合成形工程＞
上記堆積構造形成工程で堆積構造Ｃが形成された金属部材１０の表面に、図４に示すように、エラストマー組成物２０ｅを配置した後に、下側金型Ｍａ及び上側金型Ｍｂを介してエラストマー組成物２０ｅを加熱及び加圧することにより、堆積構造Ｃにエラストマー組成物２０ｅを食い込ませると共に、エラストマー組成物２０ｅを架橋（硬化）して、金属部材１０の表面に接合されたエラストマー部材２０を形成する（コンプレッション成形）。ここで、エラストマー組成物２０ｅには、架橋剤（硬化剤）、架橋助剤、充填剤及びその他の添加剤等が含まれている。
<Joint molding process>
As shown in FIG. 4, after arranging the elastomer composition 20e on the surface of the metal member 10 on which the deposited structure C was formed in the above-mentioned deposition structure forming step, the elastomer is placed through the lower mold Ma and the upper mold Mb. By heating and pressurizing the composition 20e, the elastomer composition 20e is made to bite into the deposited structure C, and the elastomer composition 20e is crosslinked (cured) to form the elastomer member 20 bonded to the surface of the metal member 10. (Compression molding). Here, the elastomer composition 20e contains a cross-linking agent (curing agent), a cross-linking aid, a filler, and other additives.
なお、本実施形態では、上記のような接合成形工程を備える製造方法を例示したが、接合成形工程の代わりに、堆積構造Ｃに溶融したエラストマー組成物を圧入した後に、そのエラストマー組成物を架橋することにより、堆積構造Ｃに接合されたエラストマー部材２０を形成する圧入架橋工程を備えてもよい（インジェクション成形）。 In this embodiment, a manufacturing method including the above-mentioned bonding molding step is illustrated, but instead of the bonding molding step, the melted elastomer composition is press-fitted into the deposited structure C, and then the elastomer composition is crosslinked. By doing so, a press-fitting cross-linking step of forming the elastomer member 20 bonded to the deposited structure C may be provided (injection molding).
以上のようにして、本実施形態のエラストマー−金属複合体３０を製造することができる。 As described above, the elastomer-metal composite 30 of the present embodiment can be produced.
次に、具体的に行った実験について説明する。最初に、スポット直径を３６μｍとし、ライン間隔を１８μｍとして、走査速度（及びそれに連動するパルス間隔）を増減させた実験例１〜５について説明する。ここで、図５は、エラストマー−金属複合体３０の実験例１〜５の内容を示す表である。また、図６は、エラストマー−金属複合体３０の実験例２の条件で処理された金属部材の表面のＳＥＭ写真である。 Next, a specific experiment will be described. First, Experimental Examples 1 to 5 in which the spot diameter is 36 μm, the line interval is 18 μm, and the scanning speed (and the pulse interval linked thereto) are increased or decreased will be described. Here, FIG. 5 is a table showing the contents of Experimental Examples 1 to 5 of the elastomer-metal composite 30. Further, FIG. 6 is an SEM photograph of the surface of the metal member treated under the condition of Experimental Example 2 of the elastomer-metal composite 30.
まず、厚さ２ｍｍ×幅２５ｍｍ×長さ６０ｍｍのアルミニウム板（Ａ６０６１−Ｔ６）の一方の表面に対して、図５の表に示す条件（平均出力、パルス幅、パルス周波数、スポット直径、走査速度、パルス間隔、ライン間隔）でパルス発振のレーザー光を照射することにより、アルミニウム板の表面を処理した。なお、図５、並びに後述する図７、図９及び図１０における表中のライン間隔は、上述した走査間隔（図２中のピッチＰ）である。ここで、レーザー装置としては、ＩＰＧ製のパルス発振−ファイバーレーザ（ＹＬＰ−１／１００／２０）を用いた。 First, the conditions (average output, pulse width, pulse frequency, spot diameter, scanning speed) shown in the table of FIG. 5 are applied to one surface of an aluminum plate (A6061-T6) having a thickness of 2 mm, a width of 25 mm, and a length of 60 mm. , Pulse interval, line interval), the surface of the aluminum plate was treated by irradiating the laser beam of pulse oscillation. The line spacing in the table of FIG. 5 and FIGS. 7, 9 and 10 described later is the above-mentioned scanning interval (pitch P in FIG. 2). Here, as the laser device, a pulse oscillation-fiber laser (YLP-1 / 100/20) manufactured by IPG was used.
続いて、アルミニウム板の処理した表面に、ＪＩＳ Ｋ６２５６−２に基づいて、厚さ６ｍｍ×幅２５ｍｍ×長さ１２０ｍｍのヘキサフルオロプロピレン−ビニリデンフルオリド−テトラフルオロエチレン共重合体を主成分とする含フッ素エラストマー組成物シートを１６５℃で１０分間加圧プレスして架橋することにより、アルミニウム板の処理した表面に含フッ素エラストマー部材が接着された試験片を作製した。なお、試験片において、架橋後の含フッ素エラストマー部材の硬度は、タイプＡデュロメータで７０程度である。 Subsequently, the treated surface of the aluminum plate contains a hexafluoropropylene-vinylidene fluoride-tetrafluoroethylene copolymer having a thickness of 6 mm, a width of 25 mm, and a length of 120 mm as a main component, based on JIS K6256-. The fluoroelastomer composition sheet was pressure-pressed at 165 ° C. for 10 minutes and crosslinked to prepare a test piece in which the fluoroelastomer member was adhered to the treated surface of the aluminum plate. In the test piece, the hardness of the fluorine-containing elastomer member after cross-linking is about 70 with a type A durometer.
その後、作製した試験片に対して、ＪＩＳ Ｋ６２５６−２に基づいて、剥離強さを測定して、９０°剥離試験を行った。 Then, the prepared test piece was subjected to a 90 ° peeling test by measuring the peeling strength based on JIS K6256-.
実験結果としては、パルス間隔／スポット直径の比が相対的に低い実験例１、２及び３では、図５の表に示すように、１３０Ｎ／２５ｍｍ以上の高水準の剥離強さが得られ、金属表面と含フッ素エラストマー部材との間の界面隔離でなく、含フッ素エラストマー部材自体の破壊（ゴム破断）が確認された。また、パルス間隔／スポット直径の比が相対的に高い実験例４及び５では、図５の表に示すように、１００Ｎ／２５ｍｍ以下の低水準の剥離強さが得られ、金属表面と含フッ素エラストマー部材との間の界面隔離が確認された。さらに、パルス間隔／スポット直径の比が相対的に低い実験例１及び２では、図６のＳＥＭ写真に示すように、複数の粒状体Ｇが不規則に積み重なった堆積構造Ｃが確認された。また、パルス間隔／スポット直径の比が相対的に高い実験例４及び５では、堆積構造Ｃが確認されなかった。 As a result of the experiment, in Experimental Examples 1, 2 and 3 in which the ratio of pulse interval / spot diameter was relatively low, as shown in the table of FIG. 5, a high level of peel strength of 130 N / 25 mm or more was obtained. It was confirmed that the fluorine-containing elastomer member itself was broken (rubber breakage), not the interface isolation between the metal surface and the fluorine-containing elastomer member. Further, in Experimental Examples 4 and 5 in which the pulse interval / spot diameter ratio was relatively high, as shown in the table of FIG. 5, a low level of peel strength of 100 N / 25 mm or less was obtained, and the metal surface and fluorine-containing Interfacial isolation with the elastomer member was confirmed. Further, in Experimental Examples 1 and 2 in which the pulse interval / spot diameter ratio was relatively low, a sedimentary structure C in which a plurality of granular bodies G were irregularly stacked was confirmed as shown in the SEM photograph of FIG. In addition, sedimentary structures C were not confirmed in Experimental Examples 4 and 5 in which the pulse interval / spot diameter ratio was relatively high.
次に、スポット直径を５５μｍとし、ライン間隔を２７μｍとして、走査速度（及びそれに連動するパルス間隔）を増減させた実験例６〜１０について説明する。ここで、図７は、エラストマー−金属複合体３０の実験例６〜１０の内容を示す表である。また、図８は、エラストマー−金属複合体３０の実験例７の条件で処理された金属部材の表面のＳＥＭ写真である。 Next, Experimental Examples 6 to 10 in which the spot diameter is 55 μm, the line interval is 27 μm, and the scanning speed (and the pulse interval linked thereto) are increased or decreased will be described. Here, FIG. 7 is a table showing the contents of Experimental Examples 6 to 10 of the elastomer-metal composite 30. Further, FIG. 8 is an SEM photograph of the surface of the metal member treated under the conditions of Experimental Example 7 of the elastomer-metal composite 30.
まず、厚さ２ｍｍ×幅２５ｍｍ×長さ６０ｍｍのアルミニウム板（Ａ６０６１−Ｔ６）の一方の表面に対して、図７の表に示す条件（平均出力、パルス幅、パルス周波数、スポット直径、走査速度、パルス間隔、ライン間隔）でパルス発振のレーザー光を照射することにより、アルミニウム板の表面を処理した。ここで、レーザー装置としては、ＩＰＧ製のパルス発振−ファイバーレーザ（ＹＬＰ−１／１００／２０）を用いた。 First, the conditions (average output, pulse width, pulse frequency, spot diameter, scanning speed) shown in the table of FIG. 7 are applied to one surface of an aluminum plate (A6061-T6) having a thickness of 2 mm, a width of 25 mm, and a length of 60 mm. , Pulse interval, line interval), the surface of the aluminum plate was treated by irradiating the laser beam of pulse oscillation. Here, as the laser device, a pulse oscillation-fiber laser (YLP-1 / 100/20) manufactured by IPG was used.
続いて、アルミニウム板の処理した表面に、ＪＩＳ Ｋ６２５６−２に基づいて、厚さ６ｍｍ×幅２５ｍｍ×長さ１２０ｍｍのヘキサフルオロプロピレン−ビニリデンフルオリド−テトラフルオロエチレン共重合体を主成分とする含フッ素エラストマー組成物シートを１６５℃で１０分間加圧プレスして架橋することにより、アルミニウム板の処理した表面に含フッ素エラストマー部材が接着された試験片を作製した。なお、試験片において、架橋後の含フッ素エラストマー部材の硬度は、タイプＡデュロメータで７０程度である。 Subsequently, the treated surface of the aluminum plate contains a hexafluoropropylene-vinylidene fluoride-tetrafluoroethylene copolymer having a thickness of 6 mm, a width of 25 mm, and a length of 120 mm as a main component, based on JIS K6256-. The fluoroelastomer composition sheet was pressure-pressed at 165 ° C. for 10 minutes and crosslinked to prepare a test piece in which the fluoroelastomer member was adhered to the treated surface of the aluminum plate. In the test piece, the hardness of the fluorine-containing elastomer member after cross-linking is about 70 with a type A durometer.
その後、作製した試験片に対して、ＪＩＳ Ｋ６２５６−２に基づいて、剥離強さを測定して、９０°剥離試験を行った。 Then, the prepared test piece was subjected to a 90 ° peeling test by measuring the peeling strength based on JIS K6256-.
実験結果としては、パルス間隔／スポット直径の比が相対的に低い実験例６及び７では、図７の表に示すように、１２０Ｎ／２５ｍｍ以上の高水準の剥離強さが得られ、金属表面と含フッ素エラストマー部材との間の界面隔離でなく、含フッ素エラストマー部材自体の破壊（ゴム破断）が確認された。また、パルス間隔／スポット直径の比が相対的に高い実験例８、９及び１０では、図７の表に示すように、７０Ｎ／２５ｍｍ以下の低水準の剥離強さが得られ、金属表面と含フッ素エラストマー部材との間の界面隔離が確認された。さらに、パルス間隔／スポット直径の比が相対的に低い実験例６及び７では、複数の粒状体Ｇが不規則に積み重なった堆積構造Ｃが確認された。なお、実験例７を示す図８のＳＥＭ写真では、複数の粒状体Ｇが不規則に積み重なった堆積構造Ｃが撮像領域の一部に確認された。また、パルス間隔／スポット直径の比が相対的に高い実験例９及び１０では、堆積構造Ｃが確認されなかった。 As a result of the experiment, in Experimental Examples 6 and 7 in which the ratio of pulse interval / spot diameter was relatively low, as shown in the table of FIG. 7, a high level of peel strength of 120 N / 25 mm or more was obtained, and the metal surface was obtained. It was confirmed that the fluorine-containing elastomer member itself was destroyed (rubber fracture), not the interface isolation between the material and the fluorine-containing elastomer member. Further, in Experimental Examples 8, 9 and 10 in which the pulse interval / spot diameter ratio is relatively high, as shown in the table of FIG. 7, a low level peeling strength of 70 N / 25 mm or less was obtained, and the peel strength was obtained with the metal surface. Interfacial isolation with the fluorine-containing elastomer member was confirmed. Further, in Experimental Examples 6 and 7 in which the pulse interval / spot diameter ratio was relatively low, a sedimentary structure C in which a plurality of granules G were irregularly stacked was confirmed. In the SEM photograph of FIG. 8 showing Experimental Example 7, a sedimentary structure C in which a plurality of granular bodies G are irregularly stacked was confirmed in a part of the imaging region. Further, in Experimental Examples 9 and 10 in which the pulse interval / spot diameter ratio was relatively high, the sedimentary structure C was not confirmed.
次に、スポット直径を３６μｍとし、ライン間隔を３６μｍとして、走査速度（及びそれに連動するパルス間隔）を増減させた実験例１１〜１５について説明する。ここで、図９は、エラストマー−金属複合体３０の実験例１１〜１５の内容を示す表である。 Next, Experimental Examples 11 to 15 in which the spot diameter is 36 μm, the line interval is 36 μm, and the scanning speed (and the pulse interval linked thereto) are increased or decreased will be described. Here, FIG. 9 is a table showing the contents of Experimental Examples 11 to 15 of the elastomer-metal composite 30.
まず、厚さ２ｍｍ×幅２５ｍｍ×長さ６０ｍｍのアルミニウム板（Ａ６０６１−Ｔ６）の一方の表面に対して、図９の表に示す条件（平均出力、パルス幅、パルス周波数、スポット直径、走査速度、パルス間隔、ライン間隔）でパルス発振のレーザー光を照射することにより、アルミニウム板の表面を処理した。ここで、レーザー装置としては、ＩＰＧ製のパルス発振−ファイバーレーザ（ＹＬＰ−１／１００／２０）を用いた。 First, the conditions (average output, pulse width, pulse frequency, spot diameter, scanning speed) shown in the table of FIG. 9 are applied to one surface of an aluminum plate (A6061-T6) having a thickness of 2 mm, a width of 25 mm, and a length of 60 mm. , Pulse interval, line interval), the surface of the aluminum plate was treated by irradiating the laser beam of pulse oscillation. Here, as the laser device, a pulse oscillation-fiber laser (YLP-1 / 100/20) manufactured by IPG was used.
続いて、アルミニウム板の処理した表面に、ＪＩＳ Ｋ６２５６−２に基づいて、厚さ６ｍｍ×幅２５ｍｍ×長さ１２０ｍｍのヘキサフルオロプロピレン−ビニリデンフルオリド−テトラフルオロエチレン共重合体を主成分とする含フッ素エラストマー組成物シートを１６５℃で１０分間加圧プレスして架橋することにより、アルミニウム板の処理した表面に含フッ素エラストマー部材が接着された試験片を作製した。なお、試験片において、架橋後の含フッ素エラストマー部材の硬度は、タイプＡデュロメータで７０程度である。 Subsequently, the treated surface of the aluminum plate contains a hexafluoropropylene-vinylidene fluoride-tetrafluoroethylene copolymer having a thickness of 6 mm, a width of 25 mm, and a length of 120 mm as a main component, based on JIS K6256-. The fluoroelastomer composition sheet was pressure-pressed at 165 ° C. for 10 minutes and crosslinked to prepare a test piece in which the fluoroelastomer member was adhered to the treated surface of the aluminum plate. In the test piece, the hardness of the fluorine-containing elastomer member after cross-linking is about 70 with a type A durometer.
その後、作製した試験片に対して、ＪＩＳ Ｋ６２５６−２に基づいて、剥離強さを測定して、９０°剥離試験を行った。 Then, the prepared test piece was subjected to a 90 ° peeling test by measuring the peeling strength based on JIS K6256-.
実験結果としては、パルス間隔／スポット直径の比が相対的に低い実験例１１及び１２では、図９の表に示すように、１４０Ｎ／２５ｍｍ以上の高水準の剥離強さが得られ、金属表面と含フッ素エラストマー部材との間の界面隔離でなく、含フッ素エラストマー部材自体の破壊（ゴム破断）が確認された。また、パルス間隔／スポット直径の比が相対的に高い実験例１３、１４及び１５では、図９の表に示すように、９０Ｎ／２５ｍｍ以下の低水準の剥離強さが得られ、金属表面と含フッ素エラストマー部材との間の界面隔離が確認された。さらに、パルス間隔／スポット直径の比が相対的に低い実験例１１及び１２では、複数の粒状体Ｇが不規則に積み重なった堆積構造Ｃが確認された。また、パルス間隔／スポット直径の比が相対的に高い実験例１４及び１５では、堆積構造Ｃが確認されなかった。 As a result of the experiment, in Experimental Examples 11 and 12 in which the ratio of pulse interval / spot diameter was relatively low, as shown in the table of FIG. 9, a high level of peel strength of 140 N / 25 mm or more was obtained, and the metal surface was obtained. It was confirmed that the fluorine-containing elastomer member itself was destroyed (rubber fracture), not the interface isolation between the material and the fluorine-containing elastomer member. Further, in Experimental Examples 13, 14 and 15 in which the pulse interval / spot diameter ratio was relatively high, as shown in the table of FIG. 9, a low level of peel strength of 90 N / 25 mm or less was obtained, and the peel strength was obtained with the metal surface. Interfacial isolation with the fluorine-containing elastomer member was confirmed. Further, in Experimental Examples 11 and 12 in which the pulse interval / spot diameter ratio was relatively low, a sedimentary structure C in which a plurality of granules G were irregularly stacked was confirmed. Further, in Experimental Examples 14 and 15 in which the pulse interval / spot diameter ratio was relatively high, the sedimentary structure C was not confirmed.
次に、スポット直径を３６μｍとし、走査速度を２００ｍｍ／ｓｅｃとして、ライン間隔を増減させた実験例１６〜１９について説明する。ここで、図１０は、エラストマー−金属複合体３０の実験例１６〜１９の内容を示す表である。また、図１１は、エラストマー−金属複合体３０の実験例１６の条件で処理された金属部材の表面の４５°の斜め方向から撮影したＳＥＭ写真である。 Next, Experimental Examples 16 to 19 in which the spot diameter is 36 μm, the scanning speed is 200 mm / sec, and the line spacing is increased or decreased will be described. Here, FIG. 10 is a table showing the contents of Experimental Examples 16 to 19 of the elastomer-metal composite 30. Further, FIG. 11 is an SEM photograph taken from an oblique direction of 45 ° on the surface of the metal member treated under the conditions of Experimental Example 16 of the elastomer-metal composite 30.
まず、厚さ２ｍｍ×幅２５ｍｍ×長さ６０ｍｍのステンレス板（ＳＵＳ３１６Ｌ）の一方の表面に対して、図１０の表に示す条件（平均出力、パルス幅、パルス周波数、スポット直径、走査速度、パルス間隔、ライン間隔）でパルス発振のレーザー光を照射することにより、ステンレス板の表面を処理した。ここで、レーザー装置としては、ＩＰＧ製のパルス発振−ファイバーレーザ（ＹＬＰ−１／１００／２０）を用いた。 First, the conditions (average output, pulse width, pulse frequency, spot diameter, scanning speed, pulse) shown in the table of FIG. 10 are applied to one surface of a stainless steel plate (SUS316L) having a thickness of 2 mm, a width of 25 mm, and a length of 60 mm. The surface of the stainless steel plate was treated by irradiating the laser beam of pulse oscillation at intervals (interval, line interval). Here, as the laser device, a pulse oscillation-fiber laser (YLP-1 / 100/20) manufactured by IPG was used.
続いて、ステンレス板の処理した表面に、ＪＩＳ Ｋ６２５６−２に基づいて、厚さ６ｍｍ×幅２５ｍｍ×長さ１２０ｍｍのヘキサフルオロプロピレン−ビニリデンフルオリド−テトラフルオロエチレン共重合体を主成分とする含フッ素エラストマー組成物シートを１６５℃で１０分間加圧プレスして架橋することにより、ステンレス板の処理した表面に含フッ素エラストマー部材が接着された試験片を作製した。なお、試験片において、架橋後の含フッ素エラストマー部材の硬度は、タイプＡデュロメータで７０程度である。 Subsequently, the treated surface of the stainless steel plate contains a hexafluoropropylene-vinylidene fluoride-tetrafluoroethylene copolymer having a thickness of 6 mm, a width of 25 mm, and a length of 120 mm as a main component, based on JIS K6256-. The fluoroelastomer composition sheet was pressure-pressed at 165 ° C. for 10 minutes and crosslinked to prepare a test piece in which the fluoroelastomer member was adhered to the treated surface of the stainless steel plate. In the test piece, the hardness of the fluorine-containing elastomer member after cross-linking is about 70 with a type A durometer.
その後、作製した試験片に対して、ＪＩＳ Ｋ６２５６−２に基づいて、剥離強さを測定して、９０°剥離試験を行った。 Then, the prepared test piece was subjected to a 90 ° peeling test by measuring the peeling strength based on JIS K6256-.
実験結果としては、ライン間隔／スポット直径の比が相対的に低い実験例１６、１７及び１８では、図１０の表に示すように、１６０Ｎ／２５ｍｍ以上の高水準の剥離強さが得られ、金属表面と含フッ素エラストマー部材との間の界面隔離でなく、含フッ素エラストマー部材自体の破壊（ゴム破断）が確認された。また、ライン間隔／スポット直径の比が相対的に高い実験例１９では、図１０の表に示すように、１００Ｎ／２５ｍｍ程度の低水準の剥離強さが得られ、金属表面と含フッ素エラストマー部材との間の界面隔離が確認された。さらに、ライン間隔／スポット直径の比が相対的に低い実験例１６、１７及び１８では、図１１のＳＥＭ写真に示すように、複数の粒状体Ｇが不規則に積み重なった堆積構造Ｃが確認された。また、ライン間隔／スポット直径の比が相対的に高い実験例１９では、堆積構造Ｃが確認されず、表面形状に走査方向に沿う方向性が確認された。 As a result of the experiment, in Experimental Examples 16, 17 and 18 in which the ratio of line spacing / spot diameter was relatively low, as shown in the table of FIG. 10, a high level of peel strength of 160 N / 25 mm or more was obtained. It was confirmed that the fluorine-containing elastomer member itself was broken (rubber breakage), not the interface isolation between the metal surface and the fluorine-containing elastomer member. Further, in Experimental Example 19 in which the ratio of line spacing / spot diameter is relatively high, as shown in the table of FIG. 10, a low level peeling strength of about 100 N / 25 mm was obtained, and the metal surface and the fluorine-containing elastomer member were obtained. Interfacial isolation between and was confirmed. Further, in Experimental Examples 16, 17 and 18 in which the ratio of line spacing / spot diameter is relatively low, as shown in the SEM photograph of FIG. 11, sedimentary structures C in which a plurality of granules G are irregularly stacked are confirmed. It was. Further, in Experimental Example 19 in which the ratio of line spacing / spot diameter is relatively high, the sedimentary structure C was not confirmed, and the directionality of the surface shape along the scanning direction was confirmed.
以上の実験結果から、パルス間隔／スポット直径の比が０．１倍〜０．４倍（好ましくは０．１倍〜０．３倍）であり、ライン間隔／スポット直径の比が０．１倍〜１．５倍（好ましくは０．３倍〜１．０倍）であれば、複数の粒状体Ｇが不規則に積み重なった堆積構造Ｃが形成され易くなると共に、剥離試験の破断タイプがゴム破断になり易くなる、と言える。なお、レーザー光を照射する金属部材については、その材質（アルミニウム板、ステンレス板）が異なっていても、パルス間隔／スポット直径の比、及びライン間隔／スポット直径の比について同様な数値範囲が成立すると考えられる。 From the above experimental results, the pulse interval / spot diameter ratio is 0.1 to 0.4 times (preferably 0.1 to 0.3 times), and the line interval / spot diameter ratio is 0.1. If it is double to 1.5 times (preferably 0.3 to 1.0 times), a deposited structure C in which a plurality of granules G are irregularly stacked is likely to be formed, and the fracture type of the peeling test is increased. It can be said that the rubber is likely to break. For metal members that irradiate laser light, even if the materials (aluminum plate, stainless steel plate) are different, the same numerical range is established for the pulse interval / spot diameter ratio and the line interval / spot diameter ratio. It is thought that.
次に、実験例２０について、説明する。ここで、図１２は、エラストマー−金属複合体３０の実験例２０の条件で処理された金属部材の表面のＳＥＭ写真である。具体的に実験例２０では、厚さ２ｍｍ×幅２５ｍｍ×長さ６０ｍｍのステンレス板（ＳＵＳ３１６Ｌ）の表面に対して、平均出力５０Ｗ、パルス幅１４０μ、パルス周波数５０ｋＨｚ、スポット直径３６μｍ、走査速度２００ｍｍ／ｓｅｃ、ライン間隔３６μｍでパルス発振のレーザー光を照射しながら４ライン分（図１２中の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）及び（ｄ）参照）走査することにより、ステンレス板の表面を処理した。そして、処理したステンレス板の表面の形状をＳＥＭ写真により観察した。ここで、レーザー装置としては、ＩＰＧ製のパルス発振−ファイバーレーザ（ＹＬＰ−１／１００／２０）を用いた。 Next, Experimental Example 20 will be described. Here, FIG. 12 is an SEM photograph of the surface of the metal member treated under the conditions of Experimental Example 20 of the elastomer-metal composite 30. Specifically, in Experimental Example 20, an average output of 50 W, a pulse width of 140 μ, a pulse frequency of 50 kHz, a spot diameter of 36 μm, and a scanning speed of 200 mm / on the surface of a stainless steel plate (SUS316L) having a thickness of 2 mm, a width of 25 mm, and a length of 60 mm. The surface of the stainless steel plate is scanned by scanning four lines (see (a), (b), (c) and (d) in FIG. 12) while irradiating a laser beam of pulse oscillation with a line interval of 36 μm for sec. Processed. Then, the shape of the surface of the treated stainless steel plate was observed by SEM photographs. Here, as the laser device, a pulse oscillation-fiber laser (YLP-1 / 100/20) manufactured by IPG was used.
実験結果としては、図１２のＳＥＭ写真に示すように、１及び２番目に走査したライン（ａ）及び（ｂ）では、複数の粒状体Ｇが積み重なった堆積構造Ｃが確認され、３及び４番目に走査したライン（ｃ）及び（ｄ）では、走査により形成された溝による凹凸形状が確認された。これにより、本実施形態の製造方法によれば、最初の走査によって、その走査ライン上の金属材料の表面が溶融して、溶融した金属材料を周囲に飛散させることにより、その走査ライン上に溝が形成され、その溝上には、それ以降の走査によって、溶融した金属材料が飛来して凝固することにより粒状体Ｇが形成されて、堆積構造Ｃが形成される、と考えられる。また、最初の走査によって、飛散して付着した粒状体の中には、それ以降の走査ライン上に飛散することもあるので、金属材料の表面の金属以外に、粒状体の溶融、飛散と堆積が繰り返され、最終的に粒状体の堆積構造が所望の範囲で形成される。図１２のＳＥＭ写真では、（ａ）及び（ｂ）が堆積構造となり、（ｃ）及び（ｄ）が溝による凹凸形状となっているが、これは、（ｄ）が、最終走査ラインであるからであり、（ｄ）以降も走査（パルス発振のレーザー光の照射）を継続すると、（ｃ）及び（ｄ）も（ａ）及び（ｂ）のように堆積構造となる、と考えされる。したがって、本実施形態の堆積構造Ｃにおいては、最初に走査した辺Ｅａ（図２参照）に沿う端部における複数の粒状体Ｇは、最後に走査した辺Ｅｂ（図２参照）に沿う端部における複数の粒状体Ｇよりも多くなる。なお、本実施形態の製造方法では、最初の走査ラインに沿ったパルス発振のレーザー光の照射により、金属表面に溝（図２では直線状、図３では円周状）が主に形成され、それ以降の走査ラインに沿ったパルス発振のレーザー光の照射により、粒状体Ｇの堆積構造Ｃが主に形成される、と考えられる。また、本実施形態の製造方法では、パルス発振のレーザー光の照射による溶融した金属材料の粒状体Ｇの飛散距離がその照射条件により決まるので、その照射条件が一定であれば、粒状体Ｇの飛散距離がある程度一定になる、と考えられる。そのため、粒状体Ｇは、金属部材１０の表面において、一定の飛散距離の範囲で堆積し、その飛散範囲を超えると堆積しないので、粒状体Ｇの堆積構造Ｃの高さは、一定になる、と考えられる。そうなると、金属部材１０の表面において、エラストマー部材２０に対して、安定した接合表面が形成されるので、金属部材１０とエラストマー部材２０との間に安定した接合強度を得ることができる。また、本実施形態の製造方法で形成される粒状体Ｇは、パルス発振のレーザー光の照射による溶融、飛散、付着、凝固してなる粒状体Ｇだけでなく、隣り合う粒状体Ｇがパルス発振のレーザー光の照射により溶融して合体したものも含むので、堆積構造Ｃでは、粒状体Ｇの平均直径でなく、１μｍ以上１００μｍ以下の範囲の直径の異なる粒状体Ｇが混在する。 As a result of the experiment, as shown in the SEM photograph of FIG. 12, in the first and second scanned lines (a) and (b), a sedimentary structure C in which a plurality of granular bodies G were stacked was confirmed, and 3 and 4 In the second scanned lines (c) and (d), the uneven shape due to the grooves formed by the scanning was confirmed. As a result, according to the manufacturing method of the present embodiment, the surface of the metal material on the scanning line is melted by the first scanning, and the melted metal material is scattered around, so that a groove is formed on the scanning line. Is formed, and it is considered that the molten metal material flies and solidifies on the groove by the subsequent scanning to form the granular body G and form the sedimentary structure C. In addition, some of the granules scattered and adhered by the first scanning may be scattered on the subsequent scanning lines, so that the granules are melted, scattered and deposited in addition to the metal on the surface of the metal material. Is repeated, and finally a granular structure is formed in a desired range. In the SEM photograph of FIG. 12, (a) and (b) are sedimentary structures, and (c) and (d) are uneven shapes due to grooves. In this case, (d) is the final scanning line. It is considered that if scanning (irradiation of pulsed laser light) is continued after (d), (c) and (d) also have sedimentary structures as in (a) and (b). .. Therefore, in the sedimentary structure C of the present embodiment, the plurality of granules G at the end along the first scanned side Ea (see FIG. 2) are the end along the last scanned side Eb (see FIG. 2). More than the plurality of granules G in. In the manufacturing method of the present embodiment, a groove (a linear shape in FIG. 2 and a circumferential shape in FIG. 3) is mainly formed on the metal surface by irradiating the laser beam of pulse oscillation along the first scanning line. It is considered that the deposited structure C of the granular material G is mainly formed by the subsequent irradiation of the laser beam of pulse oscillation along the scanning line. Further, in the manufacturing method of the present embodiment, the scattering distance of the granular material G of the molten metal material by the irradiation of the laser beam of pulse oscillation is determined by the irradiation condition. Therefore, if the irradiation condition is constant, the granular material G can be used. It is considered that the scattering distance becomes constant to some extent. Therefore, the granular body G is deposited on the surface of the metal member 10 within a certain scattering distance range, and is not deposited when the scattering range is exceeded, so that the height of the sedimentary structure C of the granular body G becomes constant. it is conceivable that. Then, on the surface of the metal member 10, a stable bonding surface is formed with respect to the elastomer member 20, so that a stable bonding strength can be obtained between the metal member 10 and the elastomer member 20. Further, in the granular body G formed by the manufacturing method of the present embodiment, not only the granular body G formed by melting, scattering, adhering, and solidifying by the irradiation of the laser beam of pulse oscillation, but also the adjacent granular bodies G are pulse-oscillated. In the sedimentary structure C, granules G having different diameters in the range of 1 μm or more and 100 μm or less are mixed, instead of the average diameter of the granules G, because they are melted and coalesced by the irradiation of the laser beam.
以上説明したように、本実施形態のエラストマー−金属複合体３０及びその製造方法によれば、堆積構造形成工程において、金属部材１０の表面に対し、平均出力が２０Ｗ〜１００Ｗであり、パルス幅が８０ｎｓｅｃ〜１５０ｎｓｅｃであるパルス発振のレーザー光を３０μｍ〜６０μｍのスポット直径に集光し、パルス間隔がスポット直径の０．１倍〜０．４倍であるようにＸ方向に走査し、Ｙ方向への所定ピッチ（走査間隔）がスポット直径の０．１倍〜１．５倍であるように走査する。これにより、レーザー光Ｌの照射により溶融した金属部材１０の一部が周りにランダムに飛散して凝固することにより、複数の粒状体Ｇが不規則に積み重なった堆積構造Ｃを形成することができる。その後、接合成形工程において、堆積構造Ｃが形成された金属部材１０の表面にエラストマー組成物２０ｅを配置した後に、エラストマー組成物２０ｅを加熱及び加圧することにより、堆積構造Ｃにエラストマー組成物２０ｅを食い込ませると共にエラストマー組成物２０ｅを架橋して、堆積構造Ｃに接合されたエラストマー部材２０を形成する。そのため、金属部材１０の表面に積み重なった複数の粒状体Ｇの一部の集合とエラストマー部材２０との局所的な接合が金属部材１０の接合表面全体に不規則（ランダム）に配置する。これにより、金属部材１０とエラストマー部材２０との接合強度を金属部材１０の接合表面に沿う全方向で揃えることができるので、エラストマー−金属複合体３０において、エラストマー−金属の接合強度の面内異方性を抑制して、エラストマー−金属の接合強度を確保することができる。 As described above, according to the elastomer-metal composite 30 of the present embodiment and the method for producing the same, the average output is 20 W to 100 W and the pulse width is 20 W to 100 W with respect to the surface of the metal member 10 in the sedimentary structure forming step. The laser beam of pulse oscillation of 80 nsec to 150 nsec is focused on a spot diameter of 30 μm to 60 μm, scanned in the X direction so that the pulse interval is 0.1 to 0.4 times the spot diameter, and in the Y direction. Scan so that the predetermined pitch (scanning interval) of is 0.1 to 1.5 times the spot diameter. As a result, a part of the metal member 10 melted by the irradiation of the laser beam L is randomly scattered around and solidified, so that a sedimentary structure C in which a plurality of granular bodies G are irregularly stacked can be formed. .. Then, in the bonding molding step, the elastomer composition 20e is placed on the surface of the metal member 10 on which the sedimentary structure C is formed, and then the elastomer composition 20e is heated and pressed to add the elastomer composition 20e to the sedimentary structure C. The elastomer composition 20e is crosslinked with the elastomer composition 20e to form the elastomer member 20 bonded to the sedimentary structure C. Therefore, the local bonding between a part of the plurality of granular bodies G stacked on the surface of the metal member 10 and the elastomer member 20 is irregularly (randomly) arranged on the entire bonding surface of the metal member 10. As a result, the bonding strength between the metal member 10 and the elastomer member 20 can be made uniform in all directions along the bonding surface of the metal member 10, so that the in-plane difference in the bonding strength of the elastomer-metal in the elastomer-metal composite 30 Elastomer-metal bonding strength can be ensured by suppressing directionality.
また、本実施形態のエラストマー−金属複合体３０及びその製造方法によれば、金属部材１０がアルミニウム合金又は鉄合金により構成され、エラストマー組成物２０ｅが含フッ素エラストマー組成物であるので、一般的に接着剤で接着し難い含フッ素エラストマー組成物からなるエラストマー部材２０であっても、アルミニウム合金又は鉄合金からなる金属部材１０に接着剤を介さなくても強固に接合することができる。 Further, according to the elastomer-metal composite 30 of the present embodiment and the method for producing the same, the metal member 10 is made of an aluminum alloy or an iron alloy, and the elastomer composition 20e is a fluoroelastomer composition. Even the elastomer member 20 made of a fluorine-containing elastomer composition that is difficult to adhere with an adhesive can be firmly bonded to the metal member 10 made of an aluminum alloy or an iron alloy without using an adhesive.
また、本実施形態のエラストマー−金属複合体３０及びその製造方法によれば、パルス発振のレーザー光Ｌを用い、連続発振のレーザー光を用いないので、金属部材１０の熱変形を抑制することができ、また、シングルモードのレーザー光を用いないので、製造設備に要するコストを抑制することができる。 Further, according to the elastomer-metal composite 30 of the present embodiment and the method for producing the same, since the laser beam L for pulse oscillation is used and the laser beam for continuous oscillation is not used, thermal deformation of the metal member 10 can be suppressed. Moreover, since the single mode laser beam is not used, the cost required for the manufacturing equipment can be suppressed.
また、本実施形態のエラストマー−金属複合体３０及びその製造方法によれば、金属部材１０の照射領域Ｒに照射するレーザー光Ｌの１走査ライン当たりの走査回数が１回で済むので、レーザー光Ｌの照射時間を短くすることができる。 Further, according to the elastomer-metal composite 30 of the present embodiment and the method for producing the same, the number of scans of the laser beam L irradiating the irradiation region R of the metal member 10 per scanning line is only one. The irradiation time of L can be shortened.
《その他の実施形態》
上記実施形態では、含フッ素エラストマー組成物を備えたエラストマー−金属複合体を例示したが、本発明は、これに限定されるものでなく、エラストマー部材は、例えば、シリコーンゴム組成物、ニトリルゴム組成物、エチレン−プロピレンゴム組成物等を架橋（加硫）したものでもよい。
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In the above embodiment, an elastomer-metal composite comprising a fluoroelastomer composition has been exemplified, but the present invention is not limited thereto, and the elastomer member is, for example, a silicone rubber composition or a nitrile rubber composition. A product, an ethylene-propylene rubber composition, or the like may be crosslinked (vulcanized).
以上説明したように、本発明は、エラストマー−金属複合体において、エラストマー−金属の接合強度の面内異方性を抑制することができるので、例えば、半導体製造装置用のゲートシール等について有用である。 As described above, the present invention can suppress the in-plane anisotropy of the bonding strength of the elastomer-metal in the elastomer-metal composite, and is therefore useful for, for example, a gate seal for a semiconductor manufacturing apparatus. is there.
Ｃ 堆積構造
Ｅａ 堆積構造の一方の辺
Ｅｂ 堆積構造の他方の辺
Ｇ 粒状体
Ｌ レーザー光
１０ 金属部材
２０ エラストマー部材
２０ｅ エラストマー組成物
３０ エラストマー−金属複合体
C Sedimentary structure Ea One side of sedimentary structure Eb The other side of sedimentary structure G Granule L Laser light 10 Metal member 20 Elastomer member 20e Elastomer composition 30 Elastomer-metal composite
Claims (8)
上記金属部材の表面に接合されたエラストマー部材とを備えたエラストマー−金属複合体であって、
上記金属部材における上記エラストマー部材が接合された表面は、パルス発振のレーザー光が照射されて溶融した該金属部材の一部が飛散して凝固することにより形成された、直径が１μｍ以上１００μｍ以下で且つ該直径が互いに異なる複数の粒状体が混在して積み重なった堆積構造を有し、
上記堆積構造は、平面視で互いに対向する一対の辺を有し、
上記堆積構造の上記一対の辺の一方に沿う端部における上記複数の粒状体は、上記堆積構造の上記一対の辺の他方に沿う端部における上記複数の粒状体よりも多くなっていることを特徴とするエラストマー−金属複合体。 With metal parts
An elastomer-metal composite comprising an elastomer member bonded to the surface of the metal member.
The surface of the metal member to which the elastomer member is joined has a diameter of 1 μm or more and 100 μm or less, which is formed by scattering and solidifying a part of the metal member that has been melted by being irradiated with a laser beam of pulse oscillation. and it has a deposition structure in which a plurality of granules in which the diameter is different each other stacked mixed,
The sedimentary structure has a pair of sides facing each other in a plan view.
The plurality of granules at the ends along one of the pair of sides of the sedimentary structure is larger than the plurality of granules at the ends along the other of the pair of sides of the sedimentary structure. Elastomer-metal composites.
上記金属部材の表面に接合されたエラストマー部材とを備えたエラストマー−金属複合体であって、An elastomer-metal composite comprising an elastomer member bonded to the surface of the metal member.
上記金属部材における上記エラストマー部材が接合された表面は、パルス発振のレーザー光が照射されて溶融した該金属部材の一部が飛散して凝固することにより形成された、直径が１μｍ以上１００μｍ以下で且つ該直径が互いに異なる複数の粒状体が混在して積み重なった堆積構造を有し、The surface of the metal member to which the elastomer member is joined has a diameter of 1 μm or more and 100 μm or less, which is formed by scattering and solidifying a part of the metal member that has been melted by being irradiated with a laser beam of pulse oscillation. Moreover, it has a sedimentary structure in which a plurality of granules having different diameters are mixed and stacked.
上記堆積構造は、平面視で円形状に形成され、The sedimentary structure is formed in a circular shape in a plan view.
上記堆積構造の径方向の一方の端部における上記複数の粒状体は、上記堆積構造の径方向の他方の端部における上記複数の粒状体よりも多くなっていることを特徴とするエラストマー−金属複合体。Elastomer-metals characterized in that the plurality of granules at one end of the sedimentary structure in one radial direction is greater than the plurality of granules at the other end in the radial direction of the sedimentary structure. Complex.
上記金属部材は、アルミニウム合金又は鉄合金により構成され、
上記エラストマー部材は、含フッ素エラストマー組成物により構成されていることを特徴とするエラストマー−金属複合体。 In the elastomer-metal composite according to claim 1 or 2 .
The metal member is made of an aluminum alloy or an iron alloy.
The elastomer member is an elastomer-metal composite characterized by being composed of a fluorine-containing elastomer composition.
上記堆積構造にエラストマー組成物を配置した後に、該エラストマー組成物を加熱及び加圧することにより、上記堆積構造に該エラストマー組成物を食い込ませると共に該エラストマー組成物を架橋して、上記堆積構造に接合されたエラストマー部材を形成する接合成形工程とを備えるエラストマー−金属複合体の製造方法であって、
上記堆積構造形成工程では、平均出力が２０Ｗ〜１００Ｗであり、パルス幅が８０ｎｓｅｃ〜１５０ｎｓｅｃであり、上記金属部材の表面に集光したスポット直径が３０μｍ〜６０μｍであり、パルス間隔が上記スポット直径の０．１倍〜０．４倍であり、上記所定ピッチが上記スポット直径の０．１倍〜１．５倍であるように、上記レーザー光を照射することにより、互いに直径の異なる上記複数の粒状体が不規則に積み重なった上記堆積構造を形成することを特徴とするエラストマー−金属複合体の製造方法。 By irradiating the surface of the metal member with a laser beam of pulse oscillation while scanning in the first direction along the surface of the metal member, the surface of the metal member intersects the surface of the metal member in the first direction. A deposition structure forming step of forming a deposition structure of a plurality of granules composed of the metal member on the surface of the metal member by processing one scanning unit at a predetermined pitch in a second direction along the above.
After arranging the elastomer composition in the sedimentary structure, the elastomer composition is heated and pressurized so that the elastomer composition is allowed to bite into the sedimentary structure and the elastomer composition is crosslinked to be bonded to the sedimentary structure. A method for producing an elastomer-metal composite, comprising a joining molding step of forming the elastomer member.
In the sedimentary structure forming step, the average output is 20 W to 100 W, the pulse width is 80 nsec to 150 nsec, the spot diameter focused on the surface of the metal member is 30 μm to 60 μm, and the pulse interval is the spot diameter. By irradiating the laser beam so that the predetermined pitch is 0.1 to 0.4 times the spot diameter and the predetermined pitch is 0.1 to 1.5 times the spot diameter, the plurality of diameters having different diameters are different from each other. A method for producing an elastomer-metal composite, which comprises forming the above-mentioned sedimentary structure in which granules are irregularly stacked.
上記堆積構造に溶融したエラストマー組成物を圧入した後に、該エラストマー組成物を架橋することにより、上記堆積構造に接合されたエラストマー部材を形成する圧入架橋工程とを備えるエラストマー−金属複合体の製造方法であって、
上記堆積構造形成工程では、平均出力が２０Ｗ〜１００Ｗであり、パルス幅が８０ｎｓｅｃ〜１５０ｎｓｅｃであり、上記金属部材の表面に集光したスポット直径が３０μｍ〜６０μｍであり、パルス間隔が上記スポット直径の０．１倍〜０．４倍であり、上記所定ピッチが上記スポット直径の０．１倍〜１．５倍であるように、上記レーザー光を照射することにより、互いに直径の異なる上記複数の粒状体が不規則に積み重なった上記堆積構造を形成することを特徴とするエラストマー−金属複合体の製造方法。 By irradiating the surface of the metal member with a laser beam of pulse oscillation while scanning in the first direction along the surface of the metal member, the surface of the metal member intersects the surface of the metal member in the first direction. A deposition structure forming step of forming a deposition structure of a plurality of granules composed of the metal member on the surface of the metal member by processing one scanning unit at a predetermined pitch in a second direction along the above.
A method for producing an elastomer-metal composite, which comprises a press-fitting and cross-linking step of forming an elastomer member bonded to the sedimentary structure by press-fitting the melted elastomer composition into the sedimentary structure and then cross-linking the elastomer composition. And
In the sedimentary structure forming step, the average output is 20 W to 100 W, the pulse width is 80 nsec to 150 nsec, the spot diameter focused on the surface of the metal member is 30 μm to 60 μm, and the pulse interval is the spot diameter. By irradiating the laser beam so that the predetermined pitch is 0.1 to 0.4 times the spot diameter and the predetermined pitch is 0.1 to 1.5 times the spot diameter, the plurality of diameters having different diameters are different from each other. A method for producing an elastomer-metal composite, which comprises forming the above-mentioned sedimentary structure in which granules are irregularly stacked.
上記金属部材は、アルミニウム合金又は鉄合金により構成され、
上記エラストマー組成物は、含フッ素エラストマー組成物であることを特徴とするエラストマー−金属複合体の製造方法。 In the method for producing an elastomer-metal composite according to claim 4 or 5 .
The metal member is made of an aluminum alloy or an iron alloy.
A method for producing an elastomer-metal composite, wherein the elastomer composition is a fluorine-containing elastomer composition.
上記第１の方向は、上記金属部材の表面において、直線状に延びていることを特徴とするエラストマー−金属複合体の製造方法。 In the method for producing an elastomer-metal composite according to any one of claims 4 to 6 .
A method for producing an elastomer-metal composite, wherein the first direction extends linearly on the surface of the metal member.
上記第１の方向は、上記金属部材の表面において、曲線状に延びていることを特徴とするエラストマー−金属複合体の製造方法。 In the method for producing an elastomer-metal composite according to any one of claims 4 to 6 .
The first direction is a method for producing an elastomer-metal composite, which comprises extending in a curved shape on the surface of the metal member.
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