JP7123605B2 - A substrate at least all or part of the surface of which is made of a metallic material, the substrate having pores on the surface of the metallic material, and a substrate-resin cured product composite comprising the substrate and a cured resin product - Google Patents

A substrate at least all or part of the surface of which is made of a metallic material, the substrate having pores on the surface of the metallic material, and a substrate-resin cured product composite comprising the substrate and a cured resin product Download PDF

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Description

本発明は、少なくとも表面の全部又は一部が金属材料からなる基材であって、前記金属材料の表面が特定の孔を有する基材と、該基材と樹脂硬化物を含む基材-樹脂硬化物の複合体に関する。 The present invention provides a substrate at least all or part of the surface of which is made of a metal material, the surface of the metal material having specific pores, and a substrate-resin containing the substrate and a cured resin. It relates to a composite of cured products.

金属材料と樹脂を接合する方法の一つとして、金属材料表面を粗化処理した後に樹脂をインサート成形する方法が知られている。例えば、特許文献1には以下のように記載されている。 As one of the methods for joining a metal material and a resin, a method is known in which the surface of the metal material is roughened and then the resin is insert-molded. For example, Patent Document 1 describes as follows.

金属部材と、熱可塑性樹脂組成物からなる樹脂部材とが接合してなる金属/樹脂複合構造体であって、前記金属部材の表面上の、平行関係にある任意の3直線部、及び当該3直線部と直交する任意の3直線部からなる合計6直線部について、JIS B0601(対応国際規格:ISO4287)に準拠して測定される表面粗さが以下の要件(1)及び(2)を同時に満たす金属/樹脂複合構造体。
(1)切断レベル20%、評価長さ4mmにおける粗さ曲線の負荷長さ率(Rmr)が30%以下である直線部を1直線部以上含む
(2)すべての直線部の、評価長さ4mmにおける十点平均粗さ(Rz)が2μmを超える
A metal/resin composite structure formed by bonding a metal member and a resin member made of a thermoplastic resin composition, wherein any three parallel linear portions on the surface of the metal member, and the three For a total of 6 straight sections consisting of arbitrary 3 straight sections orthogonal to the straight section, the surface roughness measured in accordance with JIS B0601 (corresponding international standard: ISO4287) The following requirements (1) and (2) at the same time A satisfying metal/resin composite structure.
(1) Including one or more linear sections where the load length ratio (Rmr) of the roughness curve at a cutting level of 20% and an evaluation length of 4 mm is 30% or less (2) Evaluation length of all linear sections Ten-point average roughness (Rz) at 4 mm exceeds 2 μm

特開2016-27189号公報JP 2016-27189 A

本発明者らの検討によれば、特許文献1に開示されている方法で得られた金属/樹脂複合構造体の接合強度は、不十分な場合があった。 According to studies by the present inventors, the joint strength of the metal/resin composite structure obtained by the method disclosed in Patent Document 1 was sometimes insufficient.

本発明は、上記の従来技術の問題を解決すること、すなわち、樹脂との接合強度に優れる特定の孔を有する金属材料を有する基材及び前記基材と樹脂硬化物を含む基材-樹脂硬化物の複合体を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-mentioned problems of the prior art, that is, a substrate having a metal material having specific holes with excellent bonding strength with a resin, and a substrate containing the substrate and a resin cured product-resin cured The purpose is to provide a composite of things.

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、少なくとも表面の全部又は一部が金属材料からなる基材であって、前記金属材料の表面が特定の孔を有する基材を見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明の主旨は以下のとおりである。
As a result of intensive studies by the present inventors in order to solve the above problems, the present inventors have found that at least all or part of the surface of a substrate is made of a metal material, and the surface of the metal material has specific pores. The discovery led to the completion of the present invention.
That is, the gist of the present invention is as follows.

[1]少なくとも表面の全部又は一部が金属材料からなる基材であって、該金属材料の表面が孔を有し、以下の(1)及び(2)の要件を満たす、基材。
(1)断面曲線の負荷長さ率(Pmr)が切断レベル30%、評価長さ10μmにおいて40%以上である
(2)孔の入口における直径の平均値(a)と、孔深さの平均値(b)とのアスペクト比(b/a)が2以上50以下である
[2]基材と樹脂硬化物を含む基材-樹脂複合体であって、該基材が[1]に記載の基材であり、該基材が有する金属材料の表面における孔に、樹脂硬化物を含む、基材-樹脂硬化物の複合体。
[1] A substrate at least all or part of the surface of which is made of a metal material, the surface of the metal material having pores, and satisfying the following requirements (1) and (2).
(1) The load length ratio (Pmr) of the cross-sectional curve is 40% or more at a cutting level of 30% and an evaluation length of 10 μm (2) The average diameter (a) at the entrance of the hole and the average hole depth [2] A substrate-resin composite comprising a substrate and a resin cured product having an aspect ratio (b/a) of 2 or more and 50 or less with respect to the value (b), wherein the substrate is described in [1] and a substrate-resin cured product composite containing a resin cured product in the pores on the surface of the metal material of the substrate.

本発明によれば、樹脂との接合強度に優れる、少なくとも表面の全部又は一部が金属材料からなる基材であって、前記金属材料の表面が特定の孔を有する基材及び前記基材と樹脂硬化物を含む基材-樹脂硬化物の複合体を提供することができる。 According to the present invention, there is provided a base material having excellent bonding strength with a resin, at least all or part of the surface of which is made of a metal material, the surface of the metal material having specific holes, and the base material and the base material. A substrate-cured resin composite containing a cured resin can be provided.

基材の表面の断面構造及びその断面曲線の負荷長さ率の測定方法を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the cross-sectional structure of the surface of a base material, and the measuring method of the load length rate of the cross-sectional curve. 基材の表面に存在する孔の形状及び孔の直径の測定箇所を説明するための模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram for explaining the shape of a hole present on the surface of a base material and the positions where the diameter of the hole is measured. 図1に記載の基材の断面構造の模式図であり、孔の入口における直径及び孔深さの測定方法を説明するための模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram of the cross-sectional structure of the base material shown in FIG. 1, and is a schematic diagram for explaining a method of measuring the diameter at the entrance of the hole and the hole depth.

以下、本発明について詳細に説明する。
なお、本明細書において、「孔」とは貫通孔ではなく、凹みを形成するものを意味する。
The present invention will be described in detail below.
In this specification, the term "hole" does not mean a through hole, but means something that forms a recess.

<少なくとも表面の全部又は一部が金属材料からなる基材>
本発明の実施形態に適用される基材は、少なくとも表面の全部又は一部が金属材料からなる基材であれば特に制限されない。
基材の少なくとも表面の全部又は一部に存在する金属材料は、鉄、鉄合金、チタン、チタン合金、アルミニウム、アルミニウム合金、マグネシウム、マグネシウム合金、銅、銅合金等を挙げることができるが、特に限定されない。基材は、特に限定されず、展伸材、押出材、鋳造材、ダイカスト材を含む。前記金属材料は、単独で用いてもよいし、二種類以上の金属材料を組み合わせて使用してもよい。これらの金属材料の中でも、軽量かつ高強度の観点から、アルミニウム又はアルミニウム合金が好ましい。以後、アルミニウム又はアルミニウム合金を単に「アルミニウム材」と称することもある。
<Substrate at least all or part of the surface is made of metal material>
The base material applied to the embodiment of the present invention is not particularly limited as long as at least all or part of the surface is a base material made of a metal material.
Examples of the metal material present on at least all or part of the surface of the substrate include iron, iron alloys, titanium, titanium alloys, aluminum, aluminum alloys, magnesium, magnesium alloys, copper, copper alloys, etc., but particularly Not limited. The base material is not particularly limited, and includes expanded material, extruded material, cast material, and die-cast material. The metal material may be used alone, or two or more metal materials may be used in combination. Among these metal materials, aluminum or an aluminum alloy is preferable from the viewpoint of light weight and high strength. Henceforth, aluminum or an aluminum alloy may be simply called an "aluminum material."

鉄又は鉄合金は、特に限定されず、産業上使用される普通鋼、クロムモリブデン鋼、ステンレス鋼などが挙げられる。具体的には、JISG 4051、JIS G 4053、JIS G4304などに規格されたS45C、SCM415、SUS304、SUS316、SUS430などが挙げられる。 The iron or iron alloy is not particularly limited, and includes industrially used ordinary steel, chromium molybdenum steel, stainless steel, and the like. Specifically, S45C, SCM415, SUS304, SUS316, SUS430, etc., which are standardized in JIS G 4051, JIS G 4053, JIS G4304, etc., can be mentioned.

チタン又はチタン合金は、特に限定されず、産業上使用される純チタン、α-β合金、β合金などが挙げられる。具体的にはJISH 4600に規格された1種から4種の純チタン、Ti-6Al-4V、Ti-22V-4Alなどのチタン合金が挙げられる。 Titanium or titanium alloys are not particularly limited, and industrially used pure titanium, α-β alloys, β alloys, and the like can be mentioned. Specifically, titanium alloys such as one to four types of pure titanium, Ti-6Al-4V and Ti-22V-4Al, which are standardized in JISH 4600, can be mentioned.

アルミニウム又はアルミニウム合金は、特に限定されず、産業上使用されるいずれのアルミニウム材も適用できる。アルミニウム材とは、アルミニウムを60%以上含む材料を指し、アルミニウム以外の合金成分としては、例えば、マグネシウム、ケイ素、チタン、クロム、マンガン、鉄、ニッケル、銅、亜鉛を挙げることができる。具体的には、例えば、JIS H 4000、JIS H 5302及びJIS H 5202に規格されたA1050、A2014、A2024、A3003、A5052、A5N01、A6061、A6063、A7075、AC4A、ADC12などが挙げられる。 Aluminum or an aluminum alloy is not particularly limited, and any industrially used aluminum material can be applied. An aluminum material refers to a material containing 60% or more of aluminum, and examples of alloy components other than aluminum include magnesium, silicon, titanium, chromium, manganese, iron, nickel, copper, and zinc. Specific examples include A1050, A2014, A2024, A3003, A5052, A5N01, A6061, A6063, A7075, AC4A, ADC12, etc., which are standardized in JIS H 4000, JIS H 5302 and JIS H 5202.

マグネシウム合金は、特に限定されず、産業上使用されるいずれのマグネシウム合金も適用できる。そのマグネシウム合金の具体例としては、AZ92、AZ91、AZ80、AZ63、AZ61、AZ31、AM100、AM60、AM50、AM20、AS41、AS21、AE42、ACM522等が挙げられる。 The magnesium alloy is not particularly limited, and any industrially used magnesium alloy can be applied. Specific examples of magnesium alloys include AZ92, AZ91, AZ80, AZ63, AZ61, AZ31, AM100, AM60, AM50, AM20, AS41, AS21, AE42, and ACM522.

銅又は銅合金は、特に限定されず、産業上使用されるいずれの銅又は銅合金も適用できる。銅又は銅合金の具体例としては、JIS H 3100に規格されたC1020、C1100、C1220、C2801、C4621、C6140などが挙げられる。 Copper or copper alloy is not particularly limited, and any industrially used copper or copper alloy can be applied. Specific examples of copper or copper alloys include C1020, C1100, C1220, C2801, C4621, C6140, etc., which are standardized in JIS H3100.

少なくとも表面の全部又は一部が金属材料からなる基材の形状は、樹脂が接合できる形状であれば特に限定されず、例えば、板、棒、帯、管、線、繊維、箔、塊であってもよい。また、これらを組み合わせた構造体であってもよい。なお、前記基材は中間製品、完成品の全てが本発明の実施形態にかかる基材の範疇に含まれる。前記基材の少なくとも表面の全部又は一部が金属材料であれば、それ以外の部分は金属材料以外の材料であってもよい。もちろん金属材料のみから基材が構成されてもよい。金属材料以外の材料とは、例えば、前記基材以外の金属、樹脂、ゴム、木材、セラミック、複合材料等が挙げられるが、これらに限定されない。前記基材以外の材料の接合方法は特に限定されない。また、樹脂と接合する、基材が有する金属材料の接合部表面の形状は、平面や曲面等が挙げられるが特に限定されない。 The shape of the base material, at least all or part of which is made of a metal material, is not particularly limited as long as it is a shape that can be bonded with resin. may Moreover, the structure which combined these may be used. In addition, all of intermediate products and finished products are included in the category of the substrate according to the embodiment of the present invention. As long as all or part of at least the surface of the base material is made of a metallic material, the other portion may be made of a material other than a metallic material. Of course, the substrate may be composed only of a metal material. Materials other than metal materials include, but are not limited to, metals other than the base material, resins, rubbers, woods, ceramics, composite materials, and the like. A method for joining materials other than the base material is not particularly limited. Moreover, the shape of the surface of the joint portion of the metal material of the substrate, which is joined to the resin, may be a flat surface, a curved surface, or the like, but is not particularly limited.

前記基材は、塑性加工、切削加工、ブラスト加工、研磨加工、放電加工、穴あけ加工、熱処理(時効硬化処理、溶体化処理など)が施されていてもよい。また、前記基材は、表面処理(化成処理、めっき処理、陽極酸化処理など)が施されていてもよいが、下記で説明する孔を形成する前に研磨や化学処理等によってこれらの皮膜成分を除去することが好ましい。 The base material may be subjected to plastic working, cutting, blasting, polishing, electric discharge machining, drilling, heat treatment (age hardening treatment, solution treatment, etc.). In addition, the base material may be subjected to surface treatment (chemical conversion treatment, plating treatment, anodizing treatment, etc.). is preferably removed.

本発明の実施形態に係る、少なくとも表面の全部又は一部が金属材料からなる基材は、該金属材料の表面が孔を有し、以下の(1)及び(2)の要件を満たす。
(1)断面曲線の負荷長さ率(Pmr)が切断レベル30%、評価長さ10μmにおいて40%以上である
(2)孔の入口における直径の平均値(a)と、孔深さの平均値(b)とのアスペクト比(b/a)が2以上50以下である
A substrate according to an embodiment of the present invention, at least all or part of which is made of a metal material, has pores on the surface of the metal material and satisfies the following requirements (1) and (2).
(1) The load length ratio (Pmr) of the cross-sectional curve is 40% or more at a cutting level of 30% and an evaluation length of 10 μm (2) The average diameter (a) at the entrance of the hole and the average hole depth Aspect ratio (b/a) with value (b) is 2 or more and 50 or less

これにより、前記孔を有する金属材料を有する基材を、基材-樹脂硬化物の複合体の製造に用いた場合、樹脂との接合強度が優れた複合体を形成することができる。断面曲線の負荷長さ率が上記下限値未満であると、上記強度が低下するため樹脂との接合強度が低下する。断面曲線の負荷長さ率は、より好ましくは45%以上であり、さらに好ましくは50%以上である。断面曲線の負荷長さ率の上限については特に制限はないが、負荷長さ率が高すぎると金属表面に存在する孔の割合が少なく、樹脂との優れた接合強度が得られないという観点から、通常、95%以下である。
また、アスペクト比が2未満の場合、樹脂との接合強度は低下する。
断面曲線の負荷長さ率が上記下限値以上であっても、アスペクト比が2未満の場合は、樹脂との優れた接合強度が得られない。また、アスペクト比が2以上であっても断面曲線の負荷長さ率が上記下限値未満であると、上記強度が低下するため、優れた接合強度が得られない。
したがって、樹脂との優れた接合強度を得るためには、前記(1)及び(2)の2つの要件を同時に満たすことが必要である。
As a result, when the base material having the metal material having the pores is used for the production of a base material-cured resin composite, a composite having excellent bonding strength with the resin can be formed. When the load length ratio of the cross-sectional curve is less than the above lower limit, the above strength is lowered, so that the joint strength with the resin is lowered. The load length ratio of the cross-sectional curve is more preferably 45% or more, and even more preferably 50% or more. There is no particular upper limit for the load length ratio of the cross-sectional curve, but from the viewpoint that if the load length ratio is too high, the percentage of pores present on the metal surface is small, and excellent bonding strength with the resin cannot be obtained. , usually less than 95%.
Moreover, when the aspect ratio is less than 2, the bonding strength with the resin is lowered.
Even if the load length ratio of the cross-sectional curve is at least the above lower limit, if the aspect ratio is less than 2, excellent bonding strength with the resin cannot be obtained. Further, even if the aspect ratio is 2 or more, if the load length ratio of the cross-sectional curve is less than the above lower limit, the above strength is lowered, and excellent bonding strength cannot be obtained.
Therefore, in order to obtain excellent bonding strength with the resin, it is necessary to simultaneously satisfy the above two requirements (1) and (2).

本発明の実施形態に係る孔を有する金属材料の断面曲線の負荷長さ率及びアスペクト比の測定方法を以下に説明する。 A method for measuring the load length ratio and the aspect ratio of the cross-sectional curve of the metal material having holes according to the embodiment of the present invention will be described below.

(断面曲線の負荷長さ率(Pmr(c)))
断面曲線の負荷長さ率(Pmr(c))は、式(A)に示すように、評価長さ(ln)に対する切断レベルcにおける輪郭曲線要素の負荷長さMl(c)の比を表したものであり、その測定方法はJIS B 0601に規定されている。
(A) Pmr(c) = Ml(c)/ ln
しかしながら、本発明の実施形態に係る孔の形状は市販の表面粗さ計等では正確に測定することが困難である。したがって、本発明の実施形態における断面曲線の負荷長さ率は、孔を有する金属材料を有する基材の実表面に対して垂直方向に切断したとき、その切り口に現れる断面構造を電子顕微鏡観察で撮影した写真から測定する。断面構造を観察するための試料の作製方法は、特に限定されないが、例えば、機械研磨法、集束イオンビーム法、イオンミリング法、ミクロトーム法などが挙げられる。要するに、孔の構造が観察できればよい。
(Load length ratio of section curve (Pmr(c)))
The load length ratio (Pmr(c)) of the profile curve represents the ratio of the load length Ml(c) of the profile element at the cutting level c to the evaluation length (ln), as shown in Equation (A). The measurement method is specified in JIS B 0601.
(A) Pmr(c) = Ml(c)/ln
However, it is difficult to accurately measure the shape of the holes according to the embodiment of the present invention with a commercially available surface roughness meter or the like. Therefore, the load length ratio of the cross-sectional curve in the embodiment of the present invention is obtained by observing the cross-sectional structure appearing at the cut end when the base material having the metal material having the holes is cut in the direction perpendicular to the actual surface. Measure from a photograph taken. A method for preparing a sample for observing a cross-sectional structure is not particularly limited, but examples thereof include a mechanical polishing method, a focused ion beam method, an ion milling method, and a microtome method. In short, it suffices if the pore structure can be observed.

図1に示した表面に孔を有する金属材料を有する基材の断面模式図において、この厚さ方向に直交し、かつ凹凸部の最高部を通過するトップラインと最深部を通過するボトムラインの距離をRtとする。本発明の実施形態においては切断レベルcを30%と設定する。つまり、Rtに対してトップラインから30%の高さが切断レベルである。本発明の実施形態においては、評価長さは10μmに設定する。負荷長さMl(c)は、電子顕微鏡で撮影した写真から切断レベル30%によって切断された輪郭曲線要素の実体側の長さ(図1においてはMlからMl)の和を測定することにより求めることができる。
したがって、本発明の実施形態における断面曲線の負荷長さ率とは、孔を有する金属材料を有する基材の実表面に対して垂直方向に切断したとき、その切り口に現れる断面構造を電子顕微鏡で撮影した写真において、Rtに対してトップラインから30%の高さにおける負荷長さMl(c)の評価長さ10μmに対する比率を表したものである。断面曲線の負荷長さ率を求めるためには、電子顕微鏡観察において倍率を1万倍以上にすることが好適である。
In the schematic cross-sectional view of the substrate having a metal material having holes on the surface shown in FIG. Let the distance be Rt. In an embodiment of the present invention, the cutting level c is set at 30%. That is, the height of 30% from the top line with respect to Rt is the cutting level. In an embodiment of the invention, the evaluation length is set to 10 μm. The load length Ml(c) measures the sum of the lengths of the body side of the profile curve elements (Ml 1 to Ml 9 in FIG. 1) cut by the cutting level 30% from the photograph taken with an electron microscope. can be obtained by
Therefore, the load length ratio of the cross-sectional curve in the embodiment of the present invention refers to the cross-sectional structure that appears at the cut end when the base material having the metal material having the holes is cut in the direction perpendicular to the actual surface. In the photographs taken, the ratio of the load length Ml(c) at a height of 30% from the top line to the evaluation length of 10 μm is shown. In order to obtain the load length ratio of the cross-sectional curve, it is preferable to use an electron microscope at a magnification of 10,000 times or more.

(アスペクト比)
本発明の実施形態に係るアスペクト比は、孔の入口における直径の平均値(a)と、孔の深さの平均値(b)の比(b/a)により算出される。アスペクト比が2以上とは、前記(b)が前記(a)の2倍以上の孔深さの平均値を有する孔が存在することを意味する。孔の入口における直径の平均値は、孔を有する金属材料を有する基材の表面を電子顕微鏡で撮影した写真から測定可能である。本発明の実施形態に係る基材が有する金属材料の表面には、図2に示すように円形又は楕円形の孔が観察される。本発明の実施形態に係る孔の入口における直径の平均値は、表面に形成されている円形又は楕円形の開口部の直径(図2のa)又は短径(図2のb)の平均値であり、開口部の直径又は短径の長いものから上位2割の孔を選択し、それらの長さを測定し、全てを積算してその上位2割の孔の数で除したものを孔の入口における直径の平均値とする。孔の直径を求めるためには、電子顕微鏡観察において倍率を1万倍以上にすることが好適である。
(aspect ratio)
The aspect ratio according to the embodiment of the present invention is calculated from the ratio (b/a) of the average diameter (a) at the entrance of the holes and the average depth (b) of the holes. An aspect ratio of 2 or more means that there are pores in which the average value of the pore depth in (b) is twice or more than in (a). The average value of the diameter at the entrance of the pores can be measured from a photograph taken with an electron microscope of the surface of the substrate having the metallic material having pores. Circular or elliptical pores are observed on the surface of the metal material of the substrate according to the embodiment of the present invention, as shown in FIG. The average value of the diameter at the entrance of the holes according to the embodiment of the present invention is the average value of the diameter (a in FIG. 2) or the minor axis (b in FIG. 2) of the circular or elliptical openings formed on the surface. Select the top 20% of holes from those with the longest diameter or shortest diameter of the opening, measure their length, integrate all and divide by the number of holes in the top 20% shall be the mean value of the diameter at the entrance of the In order to obtain the diameter of the pores, it is preferable to use an electron microscope at a magnification of 10,000 times or more.

孔の入口における直径の平均値は、多数の孔を測定対象とする場合には、前記基材の実表面に対して垂直方向に切断したとき、その切り口に現れる断面構造を電子顕微鏡で撮影した写真からも測定可能である。その場合、孔の入口における直径の平均値は、形成されている孔の最上部の開口幅(図3のc)の平均値であり、開口幅の長いものから上位10個を選択し、それらの長さを測定し、全てを積算して10で除したものを孔の入口における直径の平均値とする。孔の直径を求めるためには、電子顕微鏡観察において倍率を1万倍以上にすることが好適である。孔の入口における直径の平均値の測定方法は、孔を有する金属材料を有する基材の表面を電子顕微鏡で撮影した写真から求めるほうがより好ましい。 The average value of the diameters at the entrances of the holes is obtained by photographing the cross-sectional structure appearing at the cut end when a large number of holes are cut in the direction perpendicular to the actual surface of the base material. It can also be measured from photographs. In that case, the average value of the diameter at the entrance of the hole is the average value of the opening width of the uppermost part of the formed hole (c in FIG. 3). Measure the length of the holes, add them all up and divide by 10 to get the average diameter at the entrance of the hole. In order to obtain the diameter of the pores, it is preferable to use an electron microscope at a magnification of 10,000 times or more. As for the method for measuring the average value of the diameters at the entrances of the pores, it is more preferable to obtain the average value from a photograph taken with an electron microscope of the surface of the base material having the metallic material having pores.

孔深さの平均値は、前記基材の実表面に対して垂直方向に切断したとき、その切り口に現れる断面構造を電子顕微鏡観察で撮影した写真から測定する。孔深さを求めるためには、電子顕微鏡観察において倍率を1万倍以上にすることが好適である。
孔深さの平均値は、形成されている孔における最上部から最深部の間の長さ(図3のd)の平均値であり、孔深さの長いものから上位10個を選択し、それらの最上部から最深部の長さを測定し、全てを積算して10で除したものを孔深さの平均値とする。
The average pore depth is measured from a photograph taken by electron microscopic observation of the cross-sectional structure appearing at the cut end when the base material is cut in the direction perpendicular to the actual surface. In order to obtain the pore depth, it is preferable to use an electron microscope at a magnification of 10,000 times or more.
The average value of the hole depth is the average value of the length between the top and the deepest part of the formed holes (d in FIG. 3). The length from the topmost part to the deepest part is measured, and the result obtained by integrating all and dividing by 10 is taken as the average hole depth.

本発明の実施形態に係る孔を有する金属材料を有する基材と樹脂との接合強度をより一層向上させる観点から、前記基材の孔の入口における直径の範囲は、好ましくは50nm以上4000nm以下であり、より好ましくは60nm以上2000nm以下であり、さらに好ましくは70nm以上1000nm以下である。 From the viewpoint of further improving the bonding strength between the resin and the base material having the metal material having pores according to the embodiment of the present invention, the diameter of the base material at the entrance is preferably 50 nm or more and 4000 nm or less. more preferably 60 nm or more and 2000 nm or less, and still more preferably 70 nm or more and 1000 nm or less.

本発明の実施形態に係る孔を有する金属材料を有する基材と樹脂との接合強度をより一層向上させる観点から、前記基材の孔深さの範囲は、好ましくは100nm以上10μm以下であり、より好ましくは200nm以上9μm以下であり、さらに好ましくは300nm以上8μm以下である。 From the viewpoint of further improving the bonding strength between the resin and the base material having the metal material having holes according to the embodiment of the present invention, the range of the hole depth of the base material is preferably 100 nm or more and 10 μm or less, It is more preferably 200 nm or more and 9 μm or less, and still more preferably 300 nm or more and 8 μm or less.

本発明の実施形態に係る上記(2)で規定されるアスペクト比は、2以上50以下である。本発明の実施形態に係る孔を有する金属材料を有する基材と樹脂との接合強度をより一層向上させる観点から、前記アスペクト比の範囲は、2以上であり、好ましくは3以上であり、さらに好ましくは4以上である。前記アスペクト比が50を超える場合、金属材料自身の強度が低下する。 The aspect ratio defined in (2) above according to the embodiment of the present invention is 2 or more and 50 or less. From the viewpoint of further improving the bonding strength between the resin and the substrate having the metal material having holes according to the embodiment of the present invention, the aspect ratio range is 2 or more, preferably 3 or more, and further Preferably it is 4 or more. If the aspect ratio exceeds 50, the strength of the metal material itself is reduced.

前記孔は、前記基材の表面及び断面の任意の10箇所を観察して1箇所以上確認できればよい。
より具体的には、本発明の実施形態において、金属材料の表面における、前記アスペクト比を有する孔の数は、金属材料の表面の面積1μmあたり、1個以上を有することが好ましく、2個以上有することがより好ましい。
前記孔は、前記基材の全面に存在する必要はなく、少なくとも後述する樹脂と接合する部分が有していればよい。
It is sufficient that one or more of the holes can be confirmed by observing arbitrary 10 points on the surface and cross section of the base material.
More specifically, in an embodiment of the present invention, the number of holes having the aspect ratio in the surface of the metal material is preferably 1 or more, preferably 2, per 1 μm 2 of the surface area of the metal material. It is more preferable to have at least
The holes do not need to be present on the entire surface of the base material, and it is sufficient that at least the part to be bonded with the resin described later has the holes.

<孔を有する金属材料を有する基材の製造方法>
次に、本発明の実施形態に係る孔を有する金属材料を有する基材の製造方法(以下、孔形成工程と称することもある)について説明する。
本発明の実施形態において、前記の孔を有する金属材料を有する基材を製造する方法は、特に限定されず、インプリント法、レーザー加工法、化学エッチング法などの公知の方法が挙げられる。インプリント法は、複数の突起を有する基板又はロールを、金属材料を有する基材に押し付けて孔を形成する方法であり、転写法やプレスパターニング法などが挙げられる。レーザー加工法は、金属材料の表面にレーザー光を照射して孔を形成させる方法である。化学エッチング法は、化学薬品を用いた処理液に金属材料を有する基材を接触させることにより腐食を進行させ、孔を形成させる方法である。
本発明の実施形態に係る孔形成工程においては、皮膜形成による孔の作製方法は除く。皮膜としては、陽極酸化皮膜、化成皮膜(リン酸塩系皮膜、ジルコニウム系皮膜、クロム系皮膜、ケイ酸塩皮膜、リチウム系化成皮膜)、めっき膜等が挙げられる。
<Method for Producing Substrate Having Metal Material Having Holes>
Next, a method for manufacturing a base material having a metal material having holes according to an embodiment of the present invention (hereinafter also referred to as a hole forming step) will be described.
In the embodiment of the present invention, the method for producing the base material having the metal material having holes is not particularly limited, and examples thereof include known methods such as imprinting, laser processing, and chemical etching. The imprint method is a method of forming holes by pressing a substrate or roll having a plurality of projections against a base material having a metal material, and includes a transfer method, a press patterning method, and the like. The laser processing method is a method of forming holes by irradiating the surface of a metal material with a laser beam. The chemical etching method is a method in which a substrate having a metal material is brought into contact with a treatment liquid using chemicals to promote corrosion and form holes.
In the hole forming process according to the embodiment of the present invention, the method of forming holes by film formation is excluded. Examples of films include anodized films, chemical conversion films (phosphate-based films, zirconium-based films, chromium-based films, silicate films, lithium-based chemical conversion films), and plated films.

本発明の実施形態において、前記孔を有する基材を製造する方法として、以下に示す化学エッチング法が好適である。この化学エッチング法は、少なくとも表面の全部又は一部にアルミニウム材を有する基材の製造に対して特に好適である。
前記孔を有する基材を製造する方法として、具体的には、少なくとも表面の全部又は一
部が金属材料からなる基材の表面に、リチウムイオン源とアルカリ源を含む表面処理剤(亜鉛イオン及びケイ酸イオンを含むものを除くものであることが好ましい)を接触させる第一工程と、前記表面処理剤を接触させた前記基材の表面上に、無機酸を含む酸性水溶液を接触させる第二工程を含む、製造方法が好適である。
In the embodiment of the present invention, the following chemical etching method is suitable as a method for manufacturing the substrate having the pores. This chemical etching method is particularly suitable for the production of substrates having aluminum material on at least all or part of the surface.
Specifically, as a method for producing the substrate having pores, a surface treatment agent containing a lithium ion source and an alkali source (zinc ions and A second step of contacting an acidic aqueous solution containing an inorganic acid on the surface of the base material contacted with the surface treatment agent. A manufacturing method including steps is preferred.

少なくとも表面の全部又は一部が金属材料からなる基材の表面に孔を形成する工程では、少なくとも表面の全部又は一部が金属材料からなる基材の表面に、第一工程の表面処理剤を接触させることにより、リチウム元素を含む皮膜を形成させる。その際、少なくとも表面の全部又は一部が金属材料からなる基材表面の酸化皮膜を含む不動態皮膜の溶解反応を伴う。
リチウム元素を含む皮膜は、公知の方法を用いて形成させることが可能である。例えば、ベーマイト処理や化成処理が挙げられるがこれらに限定されるものではない。ここでリチウム元素を含む皮膜とは、基材由来の金属を含む水酸化皮膜、酸化皮膜、水和酸化皮膜などが含まれる。処理方法としては、例えば、特開昭48-89138号公報、特開昭53-11841号公報などに記載の方法を用いることができる。
In the step of forming pores in the surface of the substrate at least all or part of which is made of a metal material, the surface treatment agent of the first step is applied to the surface of the substrate at least all or part of which is made of a metal material. By bringing them into contact, a film containing elemental lithium is formed. At this time, the dissolution reaction of the passivation film including the oxide film on the surface of the base material, at least all or part of which is made of a metal material, is accompanied.
A film containing elemental lithium can be formed using a known method. Examples thereof include boehmite treatment and chemical conversion treatment, but are not limited to these. Here, the film containing the lithium element includes a hydroxide film, an oxide film, a hydrated oxide film, etc. containing a metal derived from the substrate. As the treatment method, for example, the methods described in JP-A-48-89138, JP-A-53-11841, etc. can be used.

第一工程の表面処理剤は、リチウムイオン源及びアルカリ源を成分として含む。 The surface treatment agent in the first step contains a lithium ion source and an alkali source as components.

(リチウムイオン源)
リチウムイオン源の形態は特に限定されず、水酸化物、塩化物、炭酸塩、重炭酸塩、硝酸塩、亜硝酸塩、硫酸塩、過硫酸塩、臭化塩、及び臭素酸塩等から適当なものを1種又は2種以上選択することができる。
本発明の実施形態に係る第一工程に用いる処理液は、リチウムイオンを好ましくは0.001mol/L以上5.00mol/L以下、より好ましくは0.10mol/L以上4.00mol/L以下、さらに好ましくは0.50mol/L以上3.50mol/L以下を含む。また、前記リチウム塩濃度は、飽和溶解度を超えていてもよい。
(lithium ion source)
The form of the lithium ion source is not particularly limited, and is suitable from hydroxides, chlorides, carbonates, bicarbonates, nitrates, nitrites, sulfates, persulfates, bromides, bromates, and the like. can be selected one or more.
The treatment liquid used in the first step according to the embodiment of the present invention contains lithium ions of preferably 0.001 mol/L or more and 5.00 mol/L or less, more preferably 0.10 mol/L or more and 4.00 mol/L or less. More preferably, it contains 0.50 mol/L or more and 3.50 mol/L or less. Also, the lithium salt concentration may exceed the saturation solubility.

(アルカリ源)
第一工程の表面処理剤は、アルカリ源を含む。アルカリ源としては、アルカリ金属又はアルカリ土類金属の水酸物、マグネシウムの水酸化物、又は水溶性アミン化合物を例示できる。
アルカリ金属又はアルカリ土類金属の水酸化物としては、特に限定されず、リチウム、ナトリウム、カリウム、カルシウム等から適当なものを1種又は2種以上選択することができる。
第一工程の表面処理剤は、アルカリ源として、水酸化物イオンを通常0.001mol/L以上5.00mol/L以下、より好ましくは0.005mol/L以上4.00mol/L以下、さらに好ましくは0.01mol/L以上3.00mol/L以下を含む。また、前記アルカリ金属及び、アルカリ土類金属及びマグネシウムの水酸化物濃度は、飽和溶解度を超えていてもよい。
(Alkaline source)
The first step surface treatment agent contains an alkalinity source. Examples of alkali sources include hydroxides of alkali metals or alkaline earth metals, hydroxides of magnesium, and water-soluble amine compounds.
The alkali metal or alkaline earth metal hydroxide is not particularly limited, and one or more of lithium, sodium, potassium, calcium and the like can be appropriately selected.
The surface treatment agent in the first step contains hydroxide ion as an alkali source, usually 0.001 mol/L or more and 5.00 mol/L or less, more preferably 0.005 mol/L or more and 4.00 mol/L or less, further preferably includes 0.01 mol/L or more and 3.00 mol/L or less. Further, the alkali metal, alkaline earth metal and magnesium hydroxide concentrations may exceed the saturation solubility.

水溶性アミン化合物としては、炭素数1~12のアルキル基が結合した第一級アミン、炭素数1~12のアルキル基が結合した第二級アミン、炭素数1~12のアルキル基が結合した第三級アミン、及び炭素数1~12のヒドロキシアルキル基が結合した第一級アミン、炭素数1~12のヒドロキシアルキル基が結合した第二級アミン、炭素数1~12のヒドロキシアルキル基が結合した第三級アミンのいずれもが使用でき、またこれらの水溶性アミンのほかに、前記のアルキル基もしくはヒドロキシアルキル基の一部又は全部がフェノール基で置換された芳香族アミンも用いられる。
また、前記の炭素数1~12のアルキル基が有する少なくとも1つのメチレンが、-NH-で置換されていてもよい。
具体的な水溶性アミン化合物は、モノエチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミ
ン、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、ジメチルアミノエタノール、トリエチレンテトラアミン、ヘキサメチレンテトラアミン、エチレンジアミン、及びアンモニア等から適当なものを1種又は2種以上選択することができる。
本発明の実施形態に係る第一工程に用いる処理液は、水溶性アミン化合物を好ましくは0.001mol/L以上1.00mol/L以下、より好ましくは0.005mol/L以上0.90mol/L以下を挙げることができ、さらに好ましくは、0.01mol/L以上0.80mol/L以下を含む。
The water-soluble amine compounds include primary amines with alkyl groups of 1 to 12 carbon atoms, secondary amines with alkyl groups of 1 to 12 carbon atoms, and alkyl groups with 1 to 12 carbon atoms. A tertiary amine, a primary amine having a hydroxyalkyl group having 1 to 12 carbon atoms, a secondary amine having a hydroxyalkyl group having 1 to 12 carbon atoms, and a hydroxyalkyl group having 1 to 12 carbon atoms. Any bound tertiary amine can be used, and in addition to these water-soluble amines, aromatic amines in which some or all of the aforementioned alkyl or hydroxyalkyl groups have been substituted with phenol groups.
At least one methylene of the alkyl group having 1 to 12 carbon atoms may be substituted with -NH-.
Specific water-soluble amine compounds are selected from monoethylamine, diethylamine, triethylamine, monoethanolamine, diethanolamine, triethanolamine, dimethylaminoethanol, triethylenetetramine, hexamethylenetetramine, ethylenediamine, and ammonia. One type or two or more types can be selected.
The treatment liquid used in the first step according to the embodiment of the present invention contains a water-soluble amine compound of preferably 0.001 mol/L or more and 1.00 mol/L or less, more preferably 0.005 mol/L or more and 0.90 mol/L. The following can be mentioned, more preferably 0.01 mol/L or more and 0.80 mol/L or less.

第一工程の表面処理剤として、アルカリ金属又はアルカリ土類金属の水酸化物、マグネシウムの水酸化物、及び水溶性アミン化合物のうち、一つの成分を単独で用いても、数種類の成分を併用して用いることもできる。 As the surface treatment agent in the first step, among alkali metal or alkaline earth metal hydroxides, magnesium hydroxides, and water-soluble amine compounds, one component may be used alone, or several components may be used in combination. can also be used as

第一工程の表面処理剤は、亜鉛イオン及びケイ酸イオンを含まないことが望ましい。亜鉛イオンが存在する場合、金属材料としてアルミニウム材を有する基材を用いる場合、アルミニウム材表面に亜鉛置換皮膜が形成するため所望の孔が得られなくなる。また、ケイ酸イオンが存在する場合、アルミニウム材表面にケイ素を含む皮膜が形成するため所望の孔が得られなくなる。さらに、銅、鉄、ニッケル、錫、などの遷移金属イオンについても含まないことが望ましい。アルカリ金属、及びアルカリ土類金属、及びマグネシウムの水酸化物、これらの塩から供給されるナトリウム、カリウム、マグネシウム、カルシウム等は、皮膜中に含まれてもよい。 It is desirable that the surface treatment agent in the first step does not contain zinc ions and silicate ions. In the presence of zinc ions, when using a base material having an aluminum material as the metal material, a zinc substitution film is formed on the surface of the aluminum material, making it impossible to obtain desired pores. Moreover, when silicate ions are present, a film containing silicon is formed on the surface of the aluminum material, making it impossible to obtain desired pores. Furthermore, it is desirable not to contain transition metal ions such as copper, iron, nickel, and tin. Sodium, potassium, magnesium, calcium, etc. supplied from hydroxides of alkali metals, alkaline earth metals, magnesium, and salts thereof may be contained in the coating.

第一工程の表面処理剤は、リチウムイオン源及びアルカリ源をイオン交換水、工業用水、水道水等に溶解させることにより容易に調製することができる。前記表面処理剤中には、前記基材及び水由来のアルミニウム、マグネシウム、ケイ素、チタン、クロム、マンガン、鉄、ニッケル、銅、亜鉛等の元素が存在していてもよい。 The surface treatment agent in the first step can be easily prepared by dissolving a lithium ion source and an alkali source in ion-exchanged water, industrial water, tap water, or the like. Elements derived from the substrate and water, such as aluminum, magnesium, silicon, titanium, chromium, manganese, iron, nickel, copper, and zinc, may be present in the surface treatment agent.

第一工程の表面処理剤には、有機溶媒、界面活性剤、キレート剤を添加してもよい。これら他の成分を添加する場合、その合計含有量は、表面処理剤の全量に対して50.0質量%以下であることが好ましい。 An organic solvent, a surfactant, and a chelating agent may be added to the surface treatment agent in the first step. When these other components are added, their total content is preferably 50.0% by mass or less with respect to the total amount of the surface treatment agent.

第一工程の表面処理剤に接触させることによって、少なくとも表面の全部又は一部が金属材料からなる基材表面にリチウム元素を含む皮膜を形成させることができる。前記皮膜の付着量としては、特に制限されず、前記皮膜は連続膜であっても、不連続膜であってもよい。 By bringing the substrate into contact with the surface treatment agent in the first step, a coating containing lithium element can be formed on the surface of the base material, at least all or part of which is made of a metal material. The coating amount of the coating is not particularly limited, and the coating may be a continuous film or a discontinuous film.

第一工程の表面処理剤を、少なくとも表面の全部又は一部が金属材料からなる基材に接触させる方法としては、浸漬、スプレーによる処理方法が挙げられる。前記表面処理剤を接触させることにより、前記基材上にリチウム元素を含む皮膜を形成させることが可能であるが、電解処理を併用することも可能である。
第一工程で用いるときの表面処理剤の液温は20.0℃から100.0℃が好ましい。pHは8.0から13.0に調整することが好ましい。接触時間は5秒から1800秒が好ましい。前記第一工程の後は、必要に応じて水洗工程、乾燥工程を行ってもよい。
Examples of the method of contacting the surface treatment agent in the first step with the substrate at least all or part of which is made of a metal material include immersion and spray treatment methods. A film containing lithium element can be formed on the base material by contacting the surface treatment agent, and electrolytic treatment can also be used in combination.
The liquid temperature of the surface treatment agent used in the first step is preferably 20.0°C to 100.0°C. Preferably, the pH is adjusted to 8.0 to 13.0. A contact time of 5 seconds to 1800 seconds is preferred. After the first step, a washing step and a drying step may be performed as necessary.

前記第二工程の酸性水溶液は、無機酸を含む。前記無機酸としては、硫酸、硝酸、塩酸、及びアミド硫酸等から適当なものを1種又は2種以上選択することができるが、これらに限定されるものではない。また、前記水溶液には、有機酸、無機酸塩、及び有機酸塩等を含んでもよいが遷移金属を含まないことが望ましい。
前記有機酸としては、蟻酸、クエン酸、シュウ酸、リンゴ酸、コハク酸、マロン酸、エチレンジアミン四酢酸、グルコン酸等から適当なものを1種又は2種以上選択することができるが、これらに限定されるものではない。また、前記無機酸塩及び有機酸塩は、前記
無機酸及び有機酸のアルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、アンモニウム塩から適当なものを1種又は2種以上選択することができるが、これらに限定されるものではない。前記水溶液は、上記の無機酸、有機酸、又はこれらの塩を1種又は2種類以上配合することができる。前記有機酸、無機酸塩又は有機酸塩いずれか単独の酸性水溶液であっても前記の孔が形成される場合もあるが、工業的な観点から無機酸単独の酸性水溶液が好ましい。
The acidic aqueous solution in the second step contains an inorganic acid. As the inorganic acid, one or more of appropriate ones can be selected from sulfuric acid, nitric acid, hydrochloric acid, amidosulfuric acid and the like, but the acid is not limited to these. The aqueous solution may contain an organic acid, an inorganic acid salt, an organic acid salt, etc., but preferably does not contain a transition metal.
As the organic acid, one or two or more suitable ones can be selected from formic acid, citric acid, oxalic acid, malic acid, succinic acid, malonic acid, ethylenediaminetetraacetic acid, gluconic acid and the like. It is not limited. As the inorganic acid salt and the organic acid salt, one or two or more suitable ones can be selected from alkali metal salts, alkaline earth metal salts and ammonium salts of the inorganic acid and organic acid. is not limited to The aqueous solution may contain one or more of the above inorganic acids, organic acids, or salts thereof. Although the pores may be formed in an acidic aqueous solution of either the organic acid, the inorganic acid salt, or the organic acid salt alone, from an industrial point of view, the acidic aqueous solution of the inorganic acid alone is preferable.

前記無機酸を含む成分の合計含有量は、酸性水溶液の全量に対して0.1質量%から70.0質量%であることが好ましく、0.5質量%から50.0質量%であることがより好ましく、1.0質量%から45.0質量%であることがさらに好ましい。 The total content of the components containing the inorganic acid is preferably 0.1% by mass to 70.0% by mass, more preferably 0.5% by mass to 50.0% by mass, relative to the total amount of the acidic aqueous solution. is more preferable, and 1.0% by mass to 45.0% by mass is even more preferable.

第二工程の酸性水溶液には、界面活性剤やキレート剤等を添加してもよい。これら他の成分を添加する場合、その合計含有量は、酸性水溶液の全量に対して10.0質量%以下であることが好ましい。 A surfactant, a chelating agent, or the like may be added to the acidic aqueous solution in the second step. When these other components are added, their total content is preferably 10.0% by mass or less with respect to the total amount of the acidic aqueous solution.

第二工程の酸性水溶液は、前記の各成分をイオン交換水、工業用水、水道水等に溶解させることによって容易に調製することができる。前記酸性水溶液中には、前記基材及び水由来のアルミニウム、マグネシウム、ケイ素、チタン、クロム、マンガン、鉄、ニッケル、銅、亜鉛等の元素が存在していてもよい。また、前記第一工程により形成したリチウム元素を含む皮膜の溶解に伴う成分が混入してもよい。 The acidic aqueous solution in the second step can be easily prepared by dissolving each of the above components in ion-exchanged water, industrial water, tap water, or the like. Elements such as aluminum, magnesium, silicon, titanium, chromium, manganese, iron, nickel, copper, and zinc derived from the substrate and water may be present in the acidic aqueous solution. In addition, a component associated with dissolution of the film containing lithium element formed in the first step may be mixed.

第二工程の無機酸を含む酸性水溶液を、少なくとも表面の全部又は一部が金属材料からなる基材に接触させる方法としては、浸漬、スプレーによる処理方法が挙げられる。また、電解処理を併用することも可能である。
第二工程に用いるときの前記酸性水溶液は液温が10.0℃から80.0℃が好ましい。pHは酸性であればよく、例えば、pH6.0以下に調整することが好ましい。接触時間は1秒から1800秒程度が好ましく、900秒以下であることがより好ましい。第二工程の後は、通常、水洗工程や乾燥工程が行われる。水洗工程においては、超音波を併用してもよい。乾燥工程においては、自然乾燥でもよく、ドライヤー、エアーブロー、オーブン等を用いてもよい。
As the method of bringing the acidic aqueous solution containing the inorganic acid in the second step into contact with the base material at least all or part of the surface of which is made of a metal material, immersion or spraying can be used. Moreover, it is also possible to use electrolytic treatment together.
The acidic aqueous solution used in the second step preferably has a liquid temperature of 10.0°C to 80.0°C. The pH may be acidic, and is preferably adjusted to pH 6.0 or less, for example. The contact time is preferably about 1 to 1800 seconds, more preferably 900 seconds or less. After the second step, a washing step and a drying step are usually performed. In the washing process, ultrasonic waves may be used together. In the drying step, natural drying may be used, or a dryer, air blower, oven, or the like may be used.

なお、本発明の実施形態に係る製造方法(孔形成工程)では、金属材料を有する基材の表面を処理する際、金属材料を有する基材の全面を処理してもよく、部分的に処理してもよい。樹脂との優れた接合強度を得るためには樹脂と接合する部位だけを処理すればよい。 In addition, in the manufacturing method (hole forming step) according to the embodiment of the present invention, when the surface of the substrate having the metal material is treated, the entire surface of the substrate having the metal material may be treated, or the substrate may be partially treated. You may In order to obtain excellent bonding strength with the resin, only the portion to be bonded with the resin should be treated.

本発明の実施形態に係る孔を有する金属材料を有する基材の製造方法においては、他の工程が存在していてもよい。他の工程の例としては、本発明の実施形態に係る製造方法(孔形成工程)を行う前に、基材が有する金属材料の表面を加工する工程や清浄化させる工程を挙げることができる。また、基材が有する金属材料の表面に孔を形成した後、基材-樹脂硬化物の複合体を製造する方法に供する前に、皮膜を形成する工程を行ってもよい。各工程は、必要であれば繰り返し行ってもよい。以下、各工程を詳述する。 Other steps may be present in the method of manufacturing a substrate having a metallic material with pores according to an embodiment of the present invention. Examples of other steps include a step of processing the surface of the metal material of the substrate and a step of cleaning it before performing the manufacturing method (hole forming step) according to the embodiment of the present invention. Further, after forming pores in the surface of the metal material of the substrate, a step of forming a coating may be performed before subjecting the substrate to the method for producing a cured resin composite. Each step may be repeated if necessary. Each step will be described in detail below.

(表面加工工程)
本発明の実施形態にかかる基材の製造方法に用いられる、金属材料を有する基材は、本発明の実施形態に係る製造方法(孔形成工程)の前に、ショットブラスト加工、サンドブラスト加工、研削加工等の機械的粗化処理や、レーザー加工、プラズマ加工等の物理的粗化処理や、化学的方法によりあらかじめ粗化処理を実施してもよい。これらの加工後に形成される凹凸形状は問わない。
(Surface processing process)
The substrate having a metal material used in the substrate manufacturing method according to the embodiment of the present invention is subjected to shot blasting, sandblasting, grinding before the manufacturing method (hole forming step) according to the embodiment of the present invention. Mechanical roughening treatment such as processing, physical roughening treatment such as laser processing and plasma processing, or roughening treatment may be performed in advance by a chemical method. The uneven shape formed after these processes does not matter.

(表面清浄工程)
本発明の実施形態にかかる基材の製造方法に用いられる、金属材料を有する基材は、本発明の実施形態に係る製造方法(孔形成工程)の前に、金属材料の表面を清浄化するため、脱脂処理、酸水溶液による酸処理、及び/又は、アルカリ溶液によるアルカリ処理からなる前処理を行ってもよい。
脱脂処理の方法は、特に限定されず、例えば、溶剤系、水系又はエマルジョン系の脱脂剤を用いることができ、アルカリ塩、界面活性剤等を含んでいてもよい。酸処理による前処理の方法としては、硫酸、硝酸、リン酸、フッ酸等の無機酸や、クエン酸、グルコン酸等の有機酸、これらを混合して調製したものなどを用いることができる。また、アルカリ処理による前処理の方法としては、水酸化ナトリウムや水酸化カリウムなどのアルカリ試薬を調製したもの、又はこれらを混合して調製したものなどを用いることができる。
(Surface cleaning process)
The substrate having a metal material, which is used in the substrate manufacturing method according to the embodiment of the present invention, has the surface of the metal material cleaned before the manufacturing method (hole forming step) according to the embodiment of the present invention. Therefore, a pretreatment consisting of a degreasing treatment, an acid treatment with an acid aqueous solution, and/or an alkali treatment with an alkaline solution may be performed.
The method of degreasing treatment is not particularly limited, and for example, a solvent-based, water-based or emulsion-based degreasing agent can be used, and alkali salts, surfactants and the like may be included. As a method for pretreatment by acid treatment, inorganic acids such as sulfuric acid, nitric acid, phosphoric acid and hydrofluoric acid, organic acids such as citric acid and gluconic acid, and mixtures thereof can be used. Moreover, as a method of pretreatment by alkali treatment, an alkali reagent such as sodium hydroxide or potassium hydroxide is prepared, or a mixture thereof can be used.

(後処理工程)
本発明の実施形態にかかる基材の製造方法(孔形成工程)の実施後、孔を有する金属材料の表面に皮膜を形成させてもよい。皮膜の形成方法は塗布型であっても反応型であってもよく、形成させる皮膜としては、例えば、自然酸化膜、陽極酸化皮膜、化成皮膜(リン酸塩系皮膜、ジルコニウム系皮膜、クロム系皮膜)、シランカップリング剤硬化皮膜、めっき膜等が挙げられるが、これらに限定されない。皮膜を形成する場合、その膜厚は特に限定されないが、100nm以下にすることが望ましい。前記皮膜の厚みが100nmよりも厚い場合、樹脂との接合強度が低下する場合がある。前記皮膜の厚みは、孔の形状に応じて適宜調整することができる。
(Post-treatment process)
A film may be formed on the surface of the metal material having the pores after performing the substrate manufacturing method (pore forming step) according to the embodiment of the present invention. The method of forming the film may be a coating type or a reactive type, and examples of the film to be formed include a natural oxide film, an anodized film, a films), silane coupling agent-cured films, and plated films, but are not limited to these. When forming a film, the film thickness is not particularly limited, but is preferably 100 nm or less. When the thickness of the film is more than 100 nm, the bonding strength with the resin may decrease. The thickness of the coating can be appropriately adjusted according to the shape of the holes.

(その他の処理工程)
前述の工程のほか、必要に応じてその他の工程を適宜行ってもよい。例えば、水洗工程はすべての工程(例えば、表面加工工程、表面清浄工程、孔形成工程、後処理工程等)の前後に行ってもよい。また、各水洗工程後に適宜乾燥工程を行ってもよい。
(Other processing steps)
In addition to the steps described above, other steps may be performed as appropriate. For example, the water washing step may be performed before or after all steps (eg, surface treatment step, surface cleaning step, hole forming step, post-treatment step, etc.). Moreover, a drying step may be appropriately performed after each washing step.

<基材-樹脂硬化物の複合体の製造方法>
本発明の実施形態に係る基材-樹脂硬化物の複合体は、基材と樹脂硬化物を含む基材-樹脂複合体であって、該基材が前記で説明した基材であり、該基材が有する金属材料の表面における孔に、樹脂硬化物を含むものである。
本発明の実施形態に係る基材-樹脂硬化物の複合体における樹脂硬化物とは、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、熱可塑性エラストマー、樹脂塗料が硬化して塗膜となったもの、接着剤が硬化したものなど、あらゆる樹脂であってよい。
本発明の実施形態に係る基材-樹脂硬化物の複合体の製造方法は、本発明の実施形態に係る基材の製造方法に含まれる工程である孔形成工程と、前記孔形成工程において形成された、金属材料の表面が有する孔に前記樹脂を入れる工程と、を含む。前記孔に前記樹脂を入れる工程の後に、前記樹脂を冷却、放置、又は加熱によって硬化して、基材-樹脂硬化物の複合体を形成する。基材-樹脂硬化物の複合体とは、前記基材と樹脂硬化物のみから構成されるものであってもよいし、前記孔を有する金属材料を有する基材と前記樹脂硬化物に加え、その樹脂硬化物に接触する相手材を含むものであってもよい。前記相手材は、樹脂材料だけでなく、金属、ゴム、木材、セラミック、複合材料を含むあらゆる材料であってよい。また、前記相手材の形状は特に限定されず、板、棒、帯、管、線、フィルム等であってもよい。
<Method for manufacturing base material-cured resin composite>
The substrate-resin cured product composite according to an embodiment of the present invention is a substrate-resin composite comprising a substrate and a resin cured product, wherein the substrate is the substrate described above, A cured resin is contained in the pores on the surface of the metal material of the substrate.
The base material according to the embodiment of the present invention - the resin cured product in the resin cured product composite includes thermoplastic resins, thermosetting resins, thermoplastic elastomers, resin coatings cured to form coatings, adhesive Any resin, such as a hardened agent, may be used.
A method for producing a substrate-cured resin composite according to an embodiment of the present invention includes a hole forming step, which is a step included in the method for producing a substrate according to an embodiment of the present invention, and forming in the hole forming step and a step of putting the resin into the pores of the surface of the metal material. After the step of introducing the resin into the holes, the resin is cured by cooling, standing, or heating to form a substrate-cured resin composite. The substrate-resin cured product composite may be composed only of the substrate and the resin cured product, or in addition to the substrate having the metal material having the pores and the resin cured product, It may include a mating material that contacts the cured resin. The mating material may be any material including metal, rubber, wood, ceramics, and composite materials, as well as resin materials. Moreover, the shape of the counterpart material is not particularly limited, and may be a plate, bar, band, tube, wire, film, or the like.

本発明の実施形態に係る基材-樹脂硬化物の複合体を製造する具体的な方法としては、孔を有する金属材料を有する基材の表面又は表面上に対して接着剤を塗布した後に相手材を貼り合わせて接合する方法、孔を有する金属材料を有する基材の表面又は表面上に対して樹脂を当て熱圧着により接合する方法、孔を有する金属材料を有する基材の表面又は表面上に対して樹脂を当てレーザー加熱により樹脂を溶融させて金属と樹脂を接合する方法、孔を有する金属材料を有する基材を射出成形用金型内にセットしてこの金型内に溶融し
た樹脂をインサート成形して接合する方法(以後、射出成形接合と称する)、前記孔を有する基材の表面又は表面上に対して樹脂塗料を接触させた後に硬化させることで前記基材の表面又は表面上に塗膜を形成する方法などが挙げられる。
As a specific method for producing a substrate-resin cured product composite according to an embodiment of the present invention, an adhesive is applied to the surface or surface of a substrate having a metal material having pores, and then an adhesive is applied to the surface of the substrate. A method of bonding materials by pasting them together, a method of applying resin to the surface or surface of a base material having a metal material having holes, and a method of bonding by thermocompression bonding, a surface or on the surface of a base material having a metal material having holes A method of joining metal and resin by applying resin to melt the resin by laser heating, setting a base material having a metal material with holes in the mold for injection molding A method of joining by insert molding (hereinafter referred to as injection molding joining), the surface or surface of the base material by contacting the resin paint with the surface or surface of the base material having the hole and then curing it Examples include a method of forming a coating film thereon.

前記熱可塑性樹脂は、用途に応じて公知の熱可塑性樹脂から選択することができる。例えば、ポリアミド系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリビニル系樹脂、ポリフェニレンサルファイド系樹脂、ポリアクリル系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアセタール系樹脂、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリイミド系樹脂等から適当なものを1種又は2種以上選択することができるが、これらに限定されるものではない。 The thermoplastic resin can be selected from known thermoplastic resins depending on the application. For example, polyamide-based resin, polycarbonate-based resin, polyvinyl-based resin, polyphenylene sulfide-based resin, polyacrylic-based resin, polyester-based resin, polyacetal-based resin, acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer-based resin, polystyrene-based resin, polyimide-based resin, etc. One or two or more suitable ones can be selected from, but are not limited to these.

前記熱硬化性樹脂は、用途に応じて公知の熱硬化性樹脂から選択することができる。例えば、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂等から適当なものを1種又は2種以上選択することができるが、これらに限定されるものではない。 The thermosetting resin can be selected from known thermosetting resins depending on the application. For example, one or more of suitable resins can be selected from phenol resins, epoxy resins, urea resins, melamine resins, etc., but the resin is not limited to these.

前記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選択することができる。例えば、ポリエステル系エラストマー、塩化ビニル系エラストマー、ポリアミド系エラストマー等から適当なものを1種又は2種以上選択することができるが、これらに限定されるものではない。 The thermoplastic elastomer can be selected from known thermoplastic elastomers depending on the application. For example, one or more of suitable elastomers can be selected from polyester-based elastomers, vinyl chloride-based elastomers, polyamide-based elastomers, etc., but the materials are not limited to these.

前記樹脂塗料は、用途に応じて公知の樹脂塗料から選択することができる。例えば、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、ポリエステル系樹脂、ウレタン系樹脂等から適当なものを1種又は2種以上選択することができるが、これらに限定されるものではない。該塗料は、顔料、分散剤、可塑剤、溶剤などの成分を任意に含んでもよい。 The resin paint can be selected from known resin paints depending on the application. For example, one or two or more suitable resins can be selected from epoxy resins, acrylic resins, polyester resins, urethane resins, etc., but are not limited to these. The paint may optionally contain ingredients such as pigments, dispersants, plasticizers, solvents, and the like.

前記接着剤は、例えば、塩化ビニル樹脂系接着剤、酢酸ビニル樹脂系接着剤、ポリビニルアルコール系接着剤、ポリアクリル系接着剤、ポリアミド系接着剤、セルロース系接着剤、ユリア樹脂系接着剤、メラミン樹脂系接着剤、フェノール樹脂系接着剤、エポキシ樹脂系接着剤、シリコン樹脂系接着剤、ポリエステル系接着剤、ポリウレタン系接着剤、クロロプレンゴム系接着剤、ニトリルゴム系接着剤、スチレン・ブタジエンゴム系接着剤、シリコンゴム系接着剤、アクリルゴム系接着剤、ウレタンゴム系接着剤、ホットメルト接着剤等から適当なものを1種又は2種以上選択することができるが、これらに限定されるものではない。 Examples of the adhesive include vinyl chloride resin adhesives, vinyl acetate resin adhesives, polyvinyl alcohol adhesives, polyacrylic adhesives, polyamide adhesives, cellulose adhesives, urea resin adhesives, and melamine. Resin adhesives, phenolic resin adhesives, epoxy resin adhesives, silicon resin adhesives, polyester adhesives, polyurethane adhesives, chloroprene rubber adhesives, nitrile rubber adhesives, styrene/butadiene rubber adhesives Suitable adhesives, silicone rubber adhesives, acrylic rubber adhesives, urethane rubber adhesives, hot melt adhesives, etc., may be selected from one or more, but are limited to these. is not.

前記、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、熱可塑性エラストマー、樹脂塗料、接着剤には公知の充填剤が含まれていてもよい。例えば、ガラス繊維、カーボン繊維、金属繊維、セラミック繊維、ガラスビーズ、カーボン粉末、金属粉末、セラミック粉末、酸化アルミニウム粉末、等から適当なものを1種又は2種以上選択することができるが、これらに限定されるものではない。充填剤の種類、含有量及び形状は、特に限定されるものではない。 The thermoplastic resins, thermosetting resins, thermoplastic elastomers, resin paints, and adhesives may contain known fillers. For example, one or more of suitable materials can be selected from glass fiber, carbon fiber, metal fiber, ceramic fiber, glass beads, carbon powder, metal powder, ceramic powder, aluminum oxide powder, and the like. is not limited to The kind, content and shape of the filler are not particularly limited.

本発明の実施形態に係る孔を有する金属材料を有する基材及び樹脂硬化物との複合体の用途
本発明の実施形態に係る孔を有する金属材料を有する基材と、樹脂硬化物との複合体は、自動車用部材、航空機用部材、電子機器用部材、モバイル機器用部材、OA機器用部材、家電機器用部材、医療機器用部材の材料として有用である。前記孔を有する金属材料を有する基材は、樹脂との接合強度のみならず、めっき膜などの密着性も向上させることができる。なお、本発明の実施形態に係る、孔を有する金属材料を有する基材及び基材-樹脂硬化物の複合体は上記の使用用途に限定されるものではない。
Application of composite with substrate having metal material having pores and cured resin according to embodiment of the present invention Composite of substrate having metal material having pores according to embodiment of the present invention and cured resin The body is useful as a material for automobile members, aircraft members, electronic device members, mobile device members, OA device members, home appliance members, and medical device members. The base material having the metal material having the holes can improve not only the bonding strength with the resin but also the adhesiveness of the plating film or the like. The substrate having a metallic material having pores and the substrate-resin cured product composite according to the embodiments of the present invention are not limited to the above applications.

以下に、実施例を比較例とともに挙げ、本発明及びその効果を具体的に説明する。なお、実施例で使用した基材、すべての処理に用いた薬剤は、市販されている材料や試薬の中から任意に選定したものであり、本発明の実際の用途を限定するものではない。 EXAMPLES The present invention and its effects will be specifically described below with reference to examples and comparative examples. The substrates used in the examples and the chemicals used in all treatments were arbitrarily selected from commercially available materials and reagents, and do not limit the actual application of the present invention.

実施例1から3及び比較例1から3に係る基材-樹脂硬化物の複合体の製造においては、特に断りのない限り、基材として幅20mm×長さ45mm×厚み1.5mmのアルミニウム材を用いた。 In the production of substrate-resin cured product composites according to Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3, unless otherwise specified, an aluminum material having a width of 20 mm, a length of 45 mm, and a thickness of 1.5 mm was used as the substrate. was used.

<基材-樹脂硬化物の複合体の製造方法>
実施例1から3及び比較例1から3に係る基材-樹脂硬化物の複合体は、特に断りのない限り、表面清浄工程→孔形成工程(第一工程→第二工程)→射出成形接合工程の各工程を経て製造した。以下、当該処理工程の各処理を説明する。
<Method for manufacturing base material-cured resin composite>
Unless otherwise specified, the substrate-resin cured product composites according to Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3 were subjected to a surface cleaning process → hole forming process (first process → second process) → injection molding joining. It was manufactured through each step of the process. Each processing of the processing steps will be described below.

(表面清浄工程)
表面清浄工程は、アルカリ脱脂{ファインクリーナー315E 日本パーカライジング株式会社製、30g/L(固形分濃度)、70℃、浸漬時間1分}の後、アルカリ洗(水酸化ナトリウム1.0mol/L、40℃、浸漬時間1分)を実施し、各工程後に水洗を実施した。
(Surface cleaning process)
In the surface cleaning process, after alkaline degreasing {fine cleaner 315E manufactured by Nihon Parkerizing Co., Ltd., 30 g/L (solid content concentration), 70°C, immersion time 1 minute}, alkaline cleaning (sodium hydroxide 1.0 mol/L, 40 °C, immersion time 1 minute), and water washing was carried out after each step.

(孔形成工程)
第一工程
第一工程は、リチウムイオンを含む表面処理剤に基材を浸漬した後、水洗を実施した。pHに関しては、硝酸水溶液及び水酸化ナトリウム水溶液を用いて調整した。
(Hole forming step)
First Step In the first step, the substrate was immersed in a surface treatment agent containing lithium ions and then washed with water. The pH was adjusted using an aqueous nitric acid solution and an aqueous sodium hydroxide solution.

第二工程
第二工程は、無機酸を含む酸性水溶液に基材を浸漬した後、水洗及び乾燥を実施した。
Second Step In the second step, the substrate was immersed in an acidic aqueous solution containing an inorganic acid, then washed with water and dried.

(射出成形接合工程)
射出成形接合工程は、前記孔形成工程後の基材に対し、ガラスファイバーを30%含むポリフェニレンサルファイド樹脂(PPS樹脂)を射出成形した。射出成形には東洋機械金属株式会社製電動サーボ射出成形機(Si-50III)を用いた。射出成形条件は、プレヒート125℃、成形温度320℃、金型温度135℃、射出速度30mm/秒、射出圧力1000kgf、保圧1200kgf、冷却時間15秒とした。成形されたPPS樹脂の寸法は、幅10mm×長さ45mm×厚み3mmである。また、基材とPPS樹脂の接合面積は10mm×5mmである。
(Injection molding joining process)
In the injection molding joining step, a polyphenylene sulfide resin (PPS resin) containing 30% glass fiber was injection molded onto the substrate after the hole forming step. For injection molding, an electric servo injection molding machine (Si-50III) manufactured by Toyo Machinery & Metal Co., Ltd. was used. The injection molding conditions were preheat 125° C., molding temperature 320° C., mold temperature 135° C., injection speed 30 mm/sec, injection pressure 1000 kgf, holding pressure 1200 kgf, and cooling time 15 seconds. The dimensions of the molded PPS resin are 10 mm wide×45 mm long×3 mm thick. Also, the bonding area between the substrate and the PPS resin is 10 mm×5 mm.

以下、上述した基材及び処理工程に基づき、実施例1から3及び比較例1から3に係る基材-樹脂硬化物の複合体を製造した。以下に、実施例及び比較例での手順等を述べる。 Based on the base material and treatment steps described above, base material-cured resin composites according to Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3 were produced. The procedures and the like in Examples and Comparative Examples are described below.

[実施例1]
基材として、JIS H 4000で規格されたA2017を用いた。第一工程として、以下の処理液(1)を用いて基材を300秒間浸漬した。第二工程として、以下の処理液(2)を用いて、基材を180秒間浸漬した。このようにして、実施例1に係る基材-樹脂硬化物の複合体を得た。
[Example 1]
A2017 standardized by JIS H 4000 was used as the base material. As a first step, the substrate was immersed for 300 seconds using the following treatment liquid (1). As a second step, the substrate was immersed for 180 seconds using the following treatment liquid (2). In this manner, a substrate-cured resin composite according to Example 1 was obtained.

処理液(1)は、目的の容量で、3.0mol/L(モル/L)となる塩化リチウムと、0.1mol/Lとなる硝酸マグネシウム6水和物と、をイオン交換水に加え、ハンディpHメーター(東亜ディーケーケー株式会社製ポータブルpH計HM-30P)とpH計測用電極(同社製GST-2739C)でpHを計測しながら、硝酸と水酸化ナトリウムを用いて、それをpH10.0に調整し、目標の容量に調整した。処理液(1)の温度
は60℃とした。
The treatment liquid (1) is obtained by adding 3.0 mol/L (mol/L) of lithium chloride and 0.1 mol/L of magnesium nitrate hexahydrate to ion-exchanged water at the target capacity, While measuring the pH with a handy pH meter (portable pH meter HM-30P manufactured by Toa DKK Co., Ltd.) and an electrode for pH measurement (GST-2739C manufactured by the same company), it was adjusted to pH 10.0 using nitric acid and sodium hydroxide. adjusted and adjusted to the target volume. The temperature of the treatment liquid (1) was set at 60°C.

処理液(2)は、イオン交換水に対して、硝酸が6.5mol/L(モル/L)となるように加えた。今回の例示では、pH調整は実施しなかった。処理液(2)の温度は50℃とした。 Treatment liquid (2) was added to deionized water so that nitric acid was 6.5 mol/L (mol/L). In this example, no pH adjustment was performed. The temperature of the treatment liquid (2) was set at 50°C.

[実施例2]
基材をJIS H4000で規格されたA3003に変更した点以外は[実施例1]と同様の方法で[実施例2]の基材-樹脂硬化物の複合体を製造した。
[Example 2]
A substrate-resin cured product composite of [Example 2] was produced in the same manner as [Example 1] except that the base material was changed to A3003 standardized by JIS H4000.

[実施例3]
基材をJIS H4000で規格されたA5052に変更した点以外は[実施例1]と同様の方法で[実施例3]の基材-樹脂硬化物の複合体を製造した。
[Example 3]
A substrate-resin cured product composite of [Example 3] was produced in the same manner as [Example 1] except that the substrate was changed to A5052 standardized by JIS H4000.

[比較例1]
基材をJIS H4000で規格されたA2017とした。第一工程及び第二工程の処理条件を変更した点以外は[実施例1]と同様の方法で、基材-樹脂硬化物の複合体を製造した。具体的には、第一工程として、以下の処理液(3)を用いて基材を60秒間浸漬した。第二工程として、以下の処理液(4)を用いて、基材を300秒間浸漬した。
[Comparative Example 1]
A2017 standardized by JIS H4000 was used as the base material. A substrate-cured resin composite was produced in the same manner as in [Example 1] except that the processing conditions in the first step and the second step were changed. Specifically, as the first step, the substrate was immersed for 60 seconds using the following treatment liquid (3). As a second step, the substrate was immersed for 300 seconds using the following treatment liquid (4).

処理液(3)は、目的の容量で、4.20mol/L(モル/L)となる水酸化ナトリウムと、0.66mol/Lとなる硝酸亜鉛と、0.06mol/Lとなるチオ硫酸ナトリウムと、をイオン交換水に加え、目標の容量に調整した。処理液(3)の温度は35℃とした。 The treatment liquid (3) has a target capacity of 4.20 mol/L (mol/L) of sodium hydroxide, 0.66 mol/L of zinc nitrate, and 0.06 mol/L of sodium thiosulfate. and was added to the deionized water to adjust the volume to the target. The temperature of the treatment liquid (3) was set at 35°C.

処理液(4)は、目的の容量で、0.84mol/L(モル/L)となる硫酸と、0.96mol/Lとなる塩化第二鉄と、0.03mol/Lとなる塩化第二銅と、0.05mol/Lとなる硫酸マンガン1水和物と、をイオン交換水に加えた。今回の例示では、pH調整は実施しなかった。処理液(4)の温度は30℃とした。 The treatment liquid (4) has a target volume of sulfuric acid of 0.84 mol/L (mol/L), ferric chloride of 0.96 mol/L, and ferric chloride of 0.03 mol/L. Copper and 0.05 mol/L manganese sulfate monohydrate were added to the ion-exchanged water. In this example, no pH adjustment was performed. The temperature of the treatment liquid (4) was set at 30°C.

[比較例2]
基材をJIS H4000で規格されたA3003に変更した点以外は[比較例1]と同様の方法で[比較例2]の基材-樹脂硬化物の複合体を製造した。
[Comparative Example 2]
A substrate-resin cured product composite of [Comparative Example 2] was produced in the same manner as in [Comparative Example 1] except that the substrate was changed to A3003 standardized by JIS H4000.

[比較例3]
基材をJIS H4000で規格されたA5052に変更した点以外は[比較例1]と同様の方法で[比較例3]の基材-樹脂硬化物の複合体を製造した。
[Comparative Example 3]
A substrate-resin cured product composite of [Comparative Example 3] was produced in the same manner as in [Comparative Example 1] except that the substrate was changed to A5052 standardized by JIS H4000.

(断面曲線の負荷長さ率)
実施例1から3及び比較例1から3の処理後の基材の断面曲線の負荷長さ率の測定は、前記処理後の基材を電界放出形走査電子顕微鏡(日立ハイテクノロジーズ製、S-4700TypeII)により、倍率1万倍で断面観察を行い、得られた断面観察写真について画像処理ソフト(ImageJ)を用いて測定した。切断レベル30%、評価長さ10μmにおける断面曲線の負荷長さ率が40%以上の場合を良(「○」)とし、40%未満及び算出不可能な場合を悪(「×」)とした。結果を表1に示す。
(Load length ratio of section curve)
The load length ratios of the cross-sectional curves of the substrates after the treatment of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3 were measured by subjecting the substrates after the treatment to a field emission scanning electron microscope (manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation, S- 4700 Type II), the cross-section was observed at a magnification of 10,000 times, and the obtained cross-section observation photograph was measured using image processing software (ImageJ). A cut level of 30% and a load length ratio of the cross-sectional curve at an evaluation length of 10 μm of 40% or more were evaluated as good (“○”), and cases of less than 40% and calculation impossible were evaluated as bad (“x”). . Table 1 shows the results.

(アスペクト比)
アスペクト比は、孔の入口における直径の平均値(a)と、孔深さの平均値(b)の比(b/a)により算出した。
孔の入口における直径の平均値(a)は、実施例1から3及び比較例1から3の処理後
の基材の表面を前記電子顕微鏡により、倍率5万倍で撮影した写真から測定した。孔の開口部の直径又は短径の長いものから上位10個を選択し、それらの長さを測定し、全てを積算して10で除したものを孔の入口における直径の平均値とした。
孔深さの平均値(b)は、実施例1から3及び比較例1から3の処理後の基材の断面を前記電子顕微鏡により、倍率3万倍で撮影した写真から測定した。孔深さの長いものから上位10個を選択し、それらの最上部から最深部の長さを測定し、全てを積算して10で除したものを孔深さの平均値とした。
アスペクト比(b/a)が2以上の場合を良(「○」)、2未満及び算出不可能な場合を悪(「×」)とした。結果を表1に示す。
(aspect ratio)
The aspect ratio was calculated from the ratio (b/a) of the average diameter (a) at the pore entrance and the average pore depth (b).
The average value (a) of the diameter at the entrance of the pores was measured from photographs of the surfaces of the treated substrates of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3 taken with the electron microscope at a magnification of 50,000. Top 10 diameters or minor diameters of the openings of the holes were selected, their lengths were measured, and the result obtained by integrating all and dividing by 10 was taken as the average value of the diameters at the entrance of the holes.
The average value (b) of the pore depth was measured from photographs of cross sections of the substrates after treatment in Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3 taken with the electron microscope at a magnification of 30,000. The top 10 holes with the longest depth were selected, and the length from the top to the deepest part of the holes was measured.
A case where the aspect ratio (b/a) was 2 or more was rated as good (“◯”), and a case where it was less than 2 or could not be calculated was rated as bad (“x”). Table 1 shows the results.

(引張せん断試験)
実施例1から3及び比較例1から3の基材-樹脂硬化物の複合体について、ISO19095-3に規格化された引張せん断試験方法により接合強度を評価した。引張せん断試験は、株式会社島津製作所製オートグラフ精密万能試験機(AG-100kNX)を使用した。評価は、室温25℃、引張速度10mm/分の条件にて行った。引張せん断強度(接合強度:MPa)は破壊荷重(N)/接合部面積(50mm)として算出した。引張せん断試験後の基材と樹脂硬化物との間の接合部の破壊形態を目視で調べた。
結果を表1に示す。樹脂硬化物が基材側の接合面積に対して70%以上の面積に残存する破壊形態である場合を良(「〇」)、樹脂硬化物が基材側の接合面積に対して10%以上70%未満の面積に残存する破壊形態である場合を悪(「×」)、樹脂硬化物が基材側の接合面積に対して10%未満の面積に残存する破壊形態である場合をさらに悪(「××」)とした。接合強度が30MPa以上で、接合部の破壊形態の評価が良(「○」)の場合、樹脂との接合強度が優れていると定義した。
(Tensile shear test)
Bonding strength was evaluated for the substrate-cured resin composites of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3 by a tensile shear test method standardized in ISO 19095-3. For the tensile shear test, an autograph precision universal testing machine (AG-100kNX) manufactured by Shimadzu Corporation was used. The evaluation was performed under conditions of a room temperature of 25° C. and a tensile speed of 10 mm/min. The tensile shear strength (joint strength: MPa) was calculated as breaking load (N)/joint area (50 mm 2 ). After the tensile shear test, the failure mode of the joint between the substrate and the cured resin was visually examined.
Table 1 shows the results. Good ("○") if the cured resin remains in an area of 70% or more of the bonding area on the substrate side, and the cured resin is 10% or more of the bonding area on the substrate side. Bad (“x”) if the broken form remains in an area of less than 70%, and even worse if the broken form remains in an area of less than 10% of the bonding area of the cured resin on the substrate side. (“xx”). When the bonding strength was 30 MPa or more and the failure mode evaluation of the bonding portion was good (“◯”), it was defined that the bonding strength with the resin was excellent.

Figure 0007123605000001
Figure 0007123605000001

Claims (1)

少なくとも表面の全部又は一部が金属材料からなる基材であって、該金属材料の表面が孔を有し、以下の(1)と(2)の要件を満たす、基材の製造方法であって、
少なくとも表面の全部又は一部が金属材料からなる基材の表面に、リチウムイオン源とアルカリイオン源を含む表面処理剤を接触させる第一工程と、
該表面処理剤を接触させた該基材の表面上に、無機酸を含む酸性水溶液を接触させる第二工程を含む、製造方法。
(1)断面曲線の負荷長さ率(Pmr)が切断レベル30%、評価長さ10μmにおいて40%以上である
(2)孔の入口における直径の平均値(a)と、孔深さの平均値(b)とのアスペクト比(b/a)が2以上50以下である



A method for producing a substrate, wherein at least all or part of the surface of the substrate is made of a metallic material, the surface of the metallic material has pores, and the following requirements (1) and (2) are satisfied: hand,
a first step of bringing a surface treatment agent containing a lithium ion source and an alkali ion source into contact with the surface of a substrate at least all or part of which is made of a metal material;
A manufacturing method comprising a second step of bringing an acidic aqueous solution containing an inorganic acid into contact with the surface of the substrate that has been brought into contact with the surface treatment agent.
(1) The load length ratio (Pmr) of the cross-sectional curve is 40% or more at a cutting level of 30% and an evaluation length of 10 μm (2) The average diameter (a) at the entrance of the hole and the average hole depth Aspect ratio (b/a) with value (b) is 2 or more and 50 or less



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