TW201302423A - 鋁－樹脂射出一體成形品製造用之鋁形狀體、使用其之鋁－樹脂射出一體成形品、以及其等之製造方法 - Google Patents

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Miyuki Yoshida
Masashi Isobe
Reiko Takasawa
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Abstract

為了提供一種鋁-樹脂射出一體成形品製造用之鋁形狀體，能有效地防止從鋁形狀體的表面發生粉塵、在鋁形狀體和樹脂成形體間之樹脂接合面的樹脂澆口附近之密合強度及氣密性降低，並提供使用該鋁形狀體之鋁-樹脂射出一體成形品、以及其等之製造方法。在其表面形成有起因於凹凸部之凹狀部，具有從該凹狀部呈雪簷狀地突出的突出部之鋁形狀體，在其厚度方向截面，將從空間側朝向鋁形狀體的凹凸部且朝厚度方向延伸之多數個觀察線以互相隔著0.1μm的間隔拉伸時，根據前述突出部而通過空間-鋁-空間之觀察線，在每1觀察截面(100μm寬)為150根以上800根以下；及使用該鋁形狀體之鋁-樹脂射出一體成形品、以及其等的製造方法。

Description

鋁-樹脂射出一體成形品製造用之鋁形狀體、使用其之鋁-樹脂射出一體成形品、以及其等之製造方法
本發明是關於用來製造密合強度及氣密性優異的鋁-樹脂射出一體成形品之鋁合金製的鋁形狀體、使用其之鋁-樹脂射出一體成形品以及其等的製造方法，該鋁-樹脂射出一體成形品適用於：包括汽車用的各種感測器零件、家電機器用的各種開關零件、各種產業機器用的電容器零件等之廣泛的領域。
汽車用的各種感測器零件、家電機器用的各種開關零件、各種產業機器用的電容器零件等的領域，特別是汽車用零件等的領域，大多使用於溫度、濕度、粉塵等嚴苛的環境下，關於該等的感測器零件、開關零件、電容器零件等，在這麼嚴苛的環境下之耐久性及耐熱性的提昇、氣密性的提昇等成為重要課題。
以往，關於金屬和樹脂的接合技術，使用接著劑的方法是已知的一般技術，基於作業效率、減少零件數、製品形狀簡單化、耐久性等的觀點，作為工業上更適合的接合方法可舉出：將金屬零件設置於射出成形用模具，朝該模具內將熔融樹脂射出而予以填充，藉此讓樹脂固著於金屬零件之嵌入成形的方法等。此外，為了使該等金屬零件和樹脂間的接合更低本成地進行且讓接合力更加提昇，在應與樹脂接合之金屬零件表面進行既定表面處理的方法也是 已知的(專利文獻1~5)，但在該等任一個的情況都是，當曝露於嚴苛環境下時在金屬-樹脂的界面之密合強度及氣密性不足。此外，在專利文獻6記載，使用含有錳離子之酸水溶液將鋁表面予以蝕刻後，讓其與樹脂接合的方法，通常在使用含有錳離子之蝕刻液的情況，會有讓蝕刻所形成的溶解量降低的效果，而變得無法獲得充分的凹凸部，因此同樣地無法獲得充分的密合強度及氣密性。因此，要求能開發出具有更優異的密合強度及氣密性之金屬-樹脂複合體。
在這種狀況下，本發明人等之前已提出，對於在表面具有凹凸部之鋁合金製的鋁形狀體之一表面，將熱塑性樹脂實施射出成形而以對接狀態進行接合之鋁-樹脂射出一體成形品(專利文獻7)。該鋁-樹脂射出一體成形品，在鋁形狀體表面之起因於凹凸部之複數個凹狀部，將熱塑性樹脂實施射出成形而使其進入且固化後形成樹脂成形體的嵌入部，利用該凹狀部和嵌入部而使鋁形狀體和樹脂成形體互相卡止，因此鋁形狀體和樹脂成形體之間的界面之密合強度及氣密性極高，即使在嚴苛環境下仍能保持優異的密合強度及氣密性，而具有可發揮優異的耐久性及耐熱性之特徵。
然而，在該鋁-樹脂射出一體成形品中，鋁形狀體和樹脂成形體相接合之樹脂接合面以外的部分，鋁形狀體本身的表面是露出外部，在該露出外部的鋁形狀體本身的表面(以下稱「鋁形狀體的露出面」)形成有凹凸部(用來 形成複數個凹狀部)，當該鋁形狀體的露出面與其他物體(特別是手指、布等較柔軟的物體)接觸時，該凹凸部的前端部分會以鋁片的形式斷裂而成為粉塵，可能發生該粉塵將其他物體的表面污染的情況；此外，這種問題在搬運鋁形狀體時等之鋁形狀體的處理時也會發生。此外，在鋁成形體之讓樹脂成形體接合的樹脂接合面，在詳細觀察下，在樹脂射出成形時為了防止發生樹脂的凹陷、翹曲而施加保壓時，在樹脂澆口附近，據信是起因於在樹脂固化的過程(高樹脂黏度狀態)施加保壓，會發生鋁形狀體的表面部分之凹凸部局部地斷裂、被壓扁等現象，結果在所製造的鋁-樹脂射出一體成形品，在樹脂射出成形時位於樹脂澆口附近之樹脂接合面會有密合強度、氣密性降低的情況。
[專利文獻1]WO2004/041533號公報
[專利文獻2]日本特開2007-182071號公報
[專利文獻3]日本特開2000-127199號公報
[專利文獻4]日本特開2000-176962號公報
[專利文獻5]日本特許第3467471號公報
[專利文獻6]日本特許第3916203號公報
[專利文獻7]WO2009/151099號公報
於是，本發明人等，為了解決這些問題而進行深入探討的結果發現，藉由蝕刻處理而在鋁形狀體的表面形成凹 凸部後，將該凹凸部的前端部分等之較脆弱的部分以鋁片的形式實施除去一定程度的處理，藉此不僅在鋁形狀體的露出面與其他物體接觸時等可抑制粉塵發生，且出乎意料外的，能有效防止在該鋁形狀體和樹脂成形體的樹脂接合面之樹脂澆口附近的密合強度降低及氣密性降低，如此完成本發明。
因此，本發明的目的是為了提供一種鋁-樹脂射出一體成形品製造用的鋁形狀體，可防止從鋁-樹脂射出一體成形品之鋁形狀體的露出面發生粉塵，可防止在製造鋁-樹脂射出一體成形品時處理鋁形狀體時從鋁成形體的表面發生粉塵，可防止在鋁形狀體和樹脂成形體間之樹脂接合面之樹脂澆口附近的密合強度及氣密性降低，能在溫度、濕度、粉塵等的嚴苛環境下保持優異的密合強度及氣密性，而製造出能發揮優異的耐久性及耐熱性之鋁-樹脂射出一體成形品。
此外，本發明的其他目的，是為了提供使用該鋁-樹脂射出一體成形品製造用的鋁形狀體之鋁-樹脂射出一體成形品，並進一步提供該等鋁形狀體及使用其之鋁-樹脂射出一體成形品的製造方法。
亦即，本發明的鋁-樹脂射出一體成形品製造用之鋁形狀體，其特徵在於，是一種鋁合金製的鋁形狀體，該鋁形狀體在表面的一部分或全面形成有起因於凹凸部之複數個凹狀部，且在該等凹狀部當中的一部分或全部形成有：從凹狀部的開口緣部之一部分或全體朝向開口寬度方向中 心呈雪簷狀突出之突出部；在該鋁形狀體的厚度方向截面，將從空間側朝向鋁形狀體的凹凸部且朝厚度方向延伸之多數個觀察線以互相隔著0.1μm的間隔拉伸時，根據前述雪簷狀的突出部而通過空間-鋁-空間之前述觀察線，在每1觀察截面(100μm寬)為150根以上800根以下。
此外，本發明的鋁-樹脂射出一體成形品製造用的鋁形狀體之製造方法，其特徵在於，使用以0.5g/L以上300g/L以下的濃度範圍含有鹵素離子之酸濃度0.1重量%以上80重量%以下的酸水溶液，以處理溫度30~80℃的條件將鋁合金材表面實施蝕刻處理，在前述鋁合金材的表面之一部分或全面形成起因於凹凸部之複數個凹狀部，且在該等凹狀部當中的一部分或全部形成突出部，該突出部是從凹狀部的開口緣部之一部分或全體朝向開口寬度方向中心呈雪簷狀突出，接著進行鋁片除去處理，而將前述突出部的一部分以鋁片的形式除去。
[關於鋁形狀體、鋁-樹脂射出一體成形品]
在本發明，作為形成鋁形狀體之鋁合金材，具體而言可列舉：將純Al系的1000系、Al-Cu系的2000系、Al-Mn系的3000系、Al-Si系的4000系、Al-Mg系的5000系、ADC5及ADC6、Al-Mg-Si系的6000系、Al-Zn-Mg系的7000系、Al-Fe系的8000系、Al-Si-Mg系的ADC3、Al-Si-Cu系的ADC10、ADC10Z、ADC12、及ADC12Z、Al-Si-Cu-Mg系的ADC14等材質所構成的材料加工成期 望形狀而獲得的加工材，以及將該等加工材予以適當組合而獲得的組合材等。
此外，在本發明，起因於鋁形狀體表面的凹凸部而在該鋁形狀體的表面所形成之複數個凹狀部，亦可為其開口緣部為無端周緣部之穴狀或孔狀者(具有無端開口緣部的凹狀部)，此外，亦可為開口緣部具有兩端部之狹縫狀或溝槽狀者(具備有端開口緣部之凹狀部)，也可以是讓具有無端開口緣部之穴狀或孔狀者和具備有端開口緣部之狹縫狀或溝槽狀者混合存在。
而且，關於鋁形狀體的複數個凹狀部，較佳為在其一部分或全部形成有：從凹狀部的開口緣部之一部分或全體朝向開口寬度方向中心呈雪簷狀突出之突出部，如此，使凹狀部的開口寬度比其內部的寬度尺寸更窄，而使進入該凹狀部內且固化後的樹脂成形體之嵌入部與凹狀部之間形成互相不脫離的卡止構造，只要鋁形狀體的凹狀部及樹脂成形體的嵌入部之任一方或雙方不被破壞就不會脫離，因此可更加提昇鋁形狀體和樹脂成形體間的密合強度及氣密性。
再者，在該鋁形狀體表面的複數個凹狀部，若在其一部分或全部的開口緣部形成上述般雪簷狀的突出部的話，在該等凹狀部內不一定要讓樹脂成形體的嵌入部以密合狀態嵌合，例如根據鋁形狀體和樹脂成形體間的線膨脹係數差和環境溫度，即使在鋁形狀體和樹脂成形體之間產生不可避免的極微小隙間，仍能在鋁形狀體和樹脂成形體之間 維持優異的密合強度和氣密性。
在本發明的鋁形狀體，在該凹狀部所形成之雪簷狀的突出部較佳為，在該鋁形狀體的厚度方向截面，將從空間側朝向鋁形狀體的凹凸部且朝厚度方向延伸之多數個觀察線以互相隔著0.1μm的間隔拉伸時，根據前述雪簷狀的突出部而通過空間-鋁-空間之觀察線，在每1觀察截面(100μm寬)為150根以上800根以下，更佳為200根以上790根以下，特佳為250根以上780根以下。當根據前述雪簷狀的突出部之觀察線數目未達150根的情況，由於前述雪簷狀的突出部少，當進行樹脂射出成形時，進入該凹狀部內而固化之樹脂成形體的嵌入部較少，無法形成充分的卡止構造，會發生鋁形狀體和樹脂成形體的密合強度及氣密性降低、樹脂成形體的嵌入部脫離的情況，因此並不理想；另一方面，在超過800的情況，鋁形狀體表面的鋁片除去處理不足，因此可能從鋁形狀體的露出面發生粉塵、在鋁形狀體和樹脂成形體間之樹脂接合面的樹脂澆口附近產生密合強度及氣密性降低的情況，因此並不理想。
此外，鋁形狀體表面之複數個凹狀部，在其一部分或全部，可在內部的壁面形成至少1個以上的內部凹狀部而具有雙重凹狀部構造，此外，亦可在內部的壁面形成至少1個以上的內部突起部而具有內部凹凸構造，再者，亦可讓該等的雙重凹狀部構造和內部凹凸構造並存。在鋁形狀體之複數個凹狀部的一部分或全部，藉由讓二重凹狀部構造或內部凹凸構造存在，能使鋁形狀體的凹狀部和樹脂成 形體的嵌入部彼此更強固地接合，而在鋁形狀體和樹脂成形體間發揮更優異的密合強度及氣密性。
本發明的鋁形狀體之表面性狀較佳為，依JISZ 0237使用2kg滾子而在2kg荷重下進行的黏著膠帶-黏著薄片試驗法，膠帶上所附著的鋁片附著量為100μg/cm2以下，膠帶上所附著的鋁片尺寸最大值為50μm以下。該鋁片的附著量和尺寸，當超出前述範圍時，鋁形狀體表面的鋁片除去處理不足，因此可能從鋁形狀體的露出面發生粉塵、在鋁形狀體和樹脂成形體間之樹脂接合面的樹脂澆口附近發生密合強度及氣密性降低的情況，因此並不理想。
[關於鋁形狀體、鋁-樹脂射出一體成形品之製造方法]
在本發明，在製造該鋁-樹脂射出一體成形品時，首先是形成在表面具有複數個凹狀部之鋁形狀體；作為其方法，例如對鋁合金材實施蝕刻處理而在表面的一部分或全面形成凹凸部，藉此形成具有起因於該凹凸部的複數個凹狀部之鋁形狀體。
而且，為了對該鋁合金材實施蝕刻處理，而形成開口寬度及深度具有期望大小之複數個凹狀部、或是在凹狀部的一部分或全部的開口緣部形成朝向開口寬度方向中心突出之雪簷狀的突出部等，作為蝕刻液是使用氧化力較弱的酸水溶液；此外，在該氧化力較弱的酸水溶液中，為了溶解鋁合金材表面所形成的氧化皮膜，必須使用含有既定濃度鹵素離子之蝕刻液。
基於此目的所使用的酸水溶液，具體而言可列舉：酸濃度0.1重量%以上80重量%以下的鹽酸水溶液、磷酸水溶液、稀硫酸水溶液、醋酸水溶液等；酸濃度5重量%以上30重量%以下的草酸水溶液等；此外，為了在該等酸水溶液中導入鹵素離子而添加的鹵化物，例如可列舉氯化鈉、氯化鉀、氯化鎂、氯化鋁等的氯化物；氟化鈣等的氟化物；溴化鉀等的溴化物等。而且，該蝕刻液中的鹵素離子濃度只要為0.5g/L以上300g/L以下即可。
又在本發明，在基於前述目的所使用的蝕刻液，除了調製時不可避免地混入之極微量錳離子以外，較佳為實質上不含錳離子。若在錳離子存在的條件下進行鋁合金材的蝕刻處理，可能讓蝕刻所形成的溶解量減低而無法獲得充分的凹凸部，在此情況，即使如後述般進行鋁片除去處理，仍無法獲得具有前述期望表面形狀之鋁形狀體，此外，即使在鋁形狀體接合樹脂成形體仍無法獲得充分的密合強度及氣密性。
在本發明，關於使用上述蝕刻液將鋁合金材表面實施蝕刻處理時的處理條件，雖依所使用的蝕刻液之種類、酸濃度、鹵素離子濃度等、鋁形狀體所要求之複數個凹狀部的數量、大小等而有不同，通常在鹽酸水溶液的情況，可採用浴溫30~80℃、浸漬時間1~30分鐘；在磷酸水溶液的情況，可採用浴溫30~80℃、浸漬時間1~5分鐘；在硫酸水溶液的情況，可採用浴溫40~80℃、浸漬時間2~8分鐘；在草酸水溶液的情況，可採用浴溫50~80℃、浸漬時間 1~3分鐘；在醋酸水溶液的情況，可採用浴溫50~80℃、浸漬時間1~3分鐘的範圍。關於浴溫，當未達30℃時無法產生溶解反應，或是溶解速度變慢，要生成具有充分大小(開口部及深度)的凹狀部必須花費長時間；此外，在超過80℃的情況，蝕刻液的揮發進展而使生產性降低，此外，溶解反應會急劇地進行而難以控制凹狀部的開口部及深度。關於浸漬時間，當未達1分鐘時難以控制凹狀部的開口寬度及深度，相反地當超過30分鐘的情況，會成為生產性降低的原因。
在本發明，當如上述般對鋁合金材實施蝕刻處理而形成具有凹狀部之鋁形狀體時，按照需要，基於脫脂、表面調整、除去表面附著物及污染物等的目的，對於該蝕刻處理前的鋁合金材表面可實施前處理，該前處理是包含酸水溶液所進行之酸處理及/或鹼溶液所進行的鹼處理。
在此，作為該前處理所使用的酸水溶液，例如可使用：由市售的酸性脫脂劑所調製成者，使用酸試藥所調製成者等，該酸試藥是包含：硫酸、硝酸、氫氟酸、磷酸等的礦酸，醋酸、檸檬酸等的有機酸，將該等酸混合而得的混合酸等；此外，作為鹼性水溶液，例如可使用：由市售的鹼性脫脂劑所調製成者，利用氫氧化鈉等的鹼試藥所調製成者，或是將其等混合而調製成者等。
關於使用上述酸水溶液及/或鹼性水溶液所進行的前處理之操作方法及處理條件，可與以往使用這種酸水溶液或鹼性水溶液所進行的前處理之操作方法及處理條件相同 ，例如可藉由浸漬法、噴霧法等的方法來進行。
在本發明，進行上述般的蝕刻處理，而在鋁形狀體表面的一部分或全面形成複數個凹凸部，且在該等凹凸部當中的一部分或全部，形成從凹狀部的開口緣部之一部分或全體朝向開口寬度方向中心呈雪簷狀突出之突出部後，必須實施鋁片除去處理，以將該等突出部之前端部分等的較脆弱部分以鋁片的形式除去一定程度。藉由實施該鋁片除去處理，即使前述鋁形狀體表面的凹凸部與其他物體接觸等時，仍能儘量抑制其斷裂而成為粉塵，又即使朝該鋁形狀體的表面將熱塑性樹脂實施射出成形的情況等，仍能有效防止在該樹脂接合面之樹脂澆口附近發生密合強度降低及氣密性降低。
而且，作為前述鋁片除去處理的方法，較佳為使用鹼溶液之鹼處理方法、或是使用酸溶液之酸處理方法；具體而且，在鹼處理的情況，可使用選自濃度1g/L以上100g/L以下、較佳為10g/L以上50g/L以下之氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鋇、氫氧化鈣當中至少1種以上的鹼性水溶液；此外，在酸處理的情況，可使用濃度1g/L以上1500g/L以下、較佳為10g/L以上1450g/L以下的磷酸溶液，或濃度1g/L以上300g/L以下、較佳為50g/L以上200g/L以下之選自硫酸、硝酸、草酸、鹽酸、鉻酸、矽酸、醋酸、及氫氟酸溶液當中至少1種以上的酸溶液。
此外，關於該鋁片除去處理的處理條件，在鹼處理的情況，可採用浴溫20~80℃、浸漬時間2分鐘以下，較佳 為0.5~2分鐘；此外，在酸處理的情況，可採用浴溫20~80℃、浸漬時間10分鐘以下，較佳為0.5~10分鐘。通常，所使用的處理液之濃度、浴溫越高時鋁片除去處理的效果越顯著，而能達成短時間處理；關於浴溫，當未達20℃時溶解速度變慢而無法進行充分的鋁片除去處理，此外，在超過80℃的浴溫，溶解反應急劇地進行，除去鋁片的處理變得難以控制。
此外，關於本發明之前述鋁片除去處理，可藉由使用超音波之超音波處理來進行，雖會依鋁合金材的形狀等而異，可適當地使用市售的超音波洗淨機(輸出50~1600W、頻率20~1000kHz左右)。關於超音波處理的條件，可採用浴溫0~80℃、較佳為20~50℃，處理時間0.1~120分鐘、較佳為1~10分鐘；關於洗淨液，可適當地使用水、有機溶劑、鹼溶劑、界面活性劑或乳化劑等。
而且，對鋁合金材的表面實施上述前處理後、或為了形成凹狀部而實施蝕刻處理後、或在實施前述鋁片除去處理後，可按照需要實施水洗處理；該水洗處理可使用工業用水、地下水、自來水、離子交換水等，能按照所要製造的鋁形狀體而適當地選擇。再者，關於實施水洗處理後的鋁合金材，是按照需要進行乾燥處理；該乾燥處理也是，除了在室溫下放置之自然乾燥以外，也能使用送風、乾燥器、烘箱等進行強制乾燥。
其次，為了獲得本發明的鋁-樹脂射出一體成形品，是將以上般獲得的鋁形狀體設置於射出成形用模具內，朝 該模具內將熔融後的既定熱塑性樹脂射出而使其固化，藉由所謂使用鋁形狀體之熱塑性樹脂的一體成形，而製造出目的的鋁形狀體和樹脂成形體之射出一體成形品。在本發明特佳的射出一體成形品是包含：鋁形狀體、以及對於鋁形狀體之一部分的表面將熱塑性樹脂實施射出成形而以對接狀態進行接合之樹脂成形體。
在本發明之鋁-樹脂射出一體成形品，將從前述鋁-樹脂射出一體成形品之樹脂側朝向鋁形狀體側且朝厚度方向延伸之多數個觀察線以互相隔著0.1μm的間隔拉伸時，通過樹脂-鋁-樹脂所構成的積層部之前述觀察線，在每1觀察截面(100μm寬)的積層部存在比率為15%以上80%以下、較佳為20%以上79%以下、更佳為25%以上78%以下。當積層部存在比率未達15%時，樹脂容易脫離，而會發生接合性降低的問題。另一方面，在80%以上時，鋁形狀體表面之鋁片除去處理不足，會從鋁形狀體的露出面發生粉塵，使在鋁形狀體和樹脂成形體間的樹脂接合面之樹脂澆口附近的密合強度及氣密性降低。
在此，關於用來製造本發明的鋁-樹脂射出一體成形品之熱塑性樹脂，雖可單獨使用各種熱塑性樹脂，但考慮到本發明的鋁-樹脂射出一體成形品所要求之物性、用途、使用環境等，作為熱塑性樹脂較佳為使用：聚丙烯樹脂、聚乙烯樹脂、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)、聚碳酸酯樹脂、聚醯胺樹脂、聚苯硫醚(PPS)等的聚芳硫醚樹脂、聚縮醛樹脂、液晶性樹脂、聚對苯二甲酸乙二 酯(PET)和聚對苯二甲酸丁二酯(PBT)等的聚酯系樹脂、聚甲醛樹脂、聚醯亞胺樹脂、對位性聚苯乙烯樹脂等，以及該等熱塑性樹脂之2種以上的混合物；此外，為了進一步改善鋁形狀體和樹脂成形體間的密合性、機械強度、耐熱性、尺寸安定性(耐變形、翹曲等)、電氣性質等的性能，更佳為在該等熱塑性樹脂中添加纖維狀、粉粒狀、板狀等的填充劑，各種的彈性體成分。
此外，作為添加於熱塑性樹脂之填充劑，例如為玻璃纖維、碳纖維、金屬纖維、石綿纖維、硼纖維等的無機質纖維填充劑；聚醯胺、氟樹脂、丙烯酸樹脂等的高熔點有機質纖維填充劑；石英粉末、玻璃珠、玻璃粉、以碳酸鈣為首之無機粉體類等的粉狀填充劑；玻璃碎片、滑石和雲母等的矽酸鹽類等之板狀填充劑等；相對於熱塑性樹脂100重量份，其添加量為250重量份以下。若該填充劑的添加量超過250重量份，流動性會降低而不容易進入鋁形狀體的凹部內，會發生無法獲得良好的密合強度、機械特性降低的問題。
此外，作為添加於熱塑性樹脂之彈性體成分，例如為胺甲酸乙酯系、核殼型、烯烴系、聚酯系、醯胺系、苯乙烯系等的彈性體，可考慮射出成形時的熱塑性樹脂之熔融溫度等而予以選擇，此外，相對於熱塑性樹脂100重量份，其使用量為30重量份以下的範圍。若該彈性體成分的添加量超過30重量份，無法獲得密合強度提昇效果，且會發生機械特性降低等的問題。該彈性體成分的配合效果 ，當熱塑性樹脂是使用聚酯系樹脂的情況特別顯著。
再者，在用來製造本發明的鋁-樹脂射出一體成形品之熱塑性樹脂，按照所要求的性能可適當地添加一般在熱塑性樹脂所添加之公知的添加劑，亦即難燃劑、染料和顏料等的著色劑、抗氧化劑和紫外線吸收劑等的安定劑、可塑劑、潤滑劑、滑劑、脫模劑、結晶化促進劑、結晶核劑等。
在本發明，關於將鋁形狀體設置於射出成形用模具內所進行之熱塑性樹脂的射出成形，可採用所使用的熱塑性樹脂所要求之通常的成形條件，在射出成形時讓熔融的熱塑性樹脂往鋁形狀體的凹狀部內確實地進入並固化是重要的，較佳為將模具溫度、缸筒(cylinder)溫度依熱塑性樹脂的種類、物性及成形周期所容許的範圍設定成較高；特別是關於模具溫度，下限溫度必須為90℃以上，上限則是按照所使用的熱塑性樹脂種類，可為100℃至比該熱塑性樹脂的熔點或軟化點(添加有彈性體成分的情況，則是選較高的熔點或軟化點)低20℃左右的溫度範圍。此外，下限模具溫度較佳為設定成，不比熱塑性樹脂的熔點低140℃以上。
本發明的鋁形狀體，由於形成於表面之凹凸部的前端鋁片不會斷裂，能儘量抑制起因於該鋁片斷裂之粉塵發生，例如運用於電子機器殼體等的情況，能防止粉塵造成的污染及端子間發生短路的危險等。此外，對於該鋁形狀體表面將樹脂實施射出成形而構成的鋁-樹脂射出一體成形 品，能有效防止在該鋁形狀體和樹脂成形體的樹脂接合面之樹脂澆口附近的密合強度降低及氣密性降低，能長期維持高可靠性。因此，本發明的鋁-樹脂射出一體成形品，適用於例如包含汽車用的各種感測器零件、家電機器用各種開關零件、各種產業機器用電容器零件等之廣泛領域的金屬-樹脂一體成形零件，特別適用於，從鋁形狀體的一部分表面讓樹脂成形體以對接狀態突出而要求高接合強度之金屬-樹脂一體成形零件。
以下，根據實施例及比較例來具體說明本發明的較佳實施方式。又本發明並不限定於以下所記載的例子。
[實施例1] [鋁形狀體的調製]
從厚度2mm的鋁合金(JISA5052-H34)板切出大小為10mm×150mm的鋁試驗片，先將該鋁試驗片在30wt%硝酸水溶液中於常溫浸漬5分鐘後使用離子交換水充分地進行水洗，接著在5wt%氫氧化鈉溶液中於50℃浸漬1分鐘後進行水洗，接下來在30wt%硝酸水溶液中於常溫浸漬3分鐘後進行水洗，如此般完成前處理。
接著，將前述前處理後的鋁試驗片在蝕刻液(氯離子濃度：48g/L)中於66℃浸漬4分鐘後水洗而實施蝕刻處理，接下來在30wt%硝酸水溶液中於常溫浸漬3分鐘後水 洗而實施正式處理。該蝕刻液，是在2.5wt%鹽酸水溶液中添加54g/L的氯化鋁六水合物(AlCl3．6H2O)而調製成。
接下來，將實施前述正式處理後的鋁試驗片，在5wt%氫氧化鈉溶液中於40℃浸漬0.5分鐘後水洗而實施鋁片除去處理，接下來在30wt%硝酸水溶液中於常溫浸漬3分鐘後水洗，藉由120℃的熱風進行5分鐘乾燥，製作出鋁試驗片(鋁形狀體)，該鋁試驗片是用來製作表面的凹狀部觀察用、鋁片附著量及尺寸測定用、以及剪切破壞荷重測定試驗用的評價試樣。
[鋁形狀體的表面之凹狀部觀察]
將所製作的鋁形狀體朝厚度方向切斷，將其厚度方向截面使用掃描型電子顯微鏡(日立製FE-SEM、S-4500形)或光學顯微鏡(尼康製EPIPHOT)以倍率1000倍進行觀察，如第1圖所示般，對於所獲得的截面觀察相片，將從空間側朝向鋁形狀體側且朝厚度方向延伸之多數個觀察線以互相隔著0.1μm的間隔拉伸。這時，針對根據從凹狀部的開口緣部朝向開口寬度方向中心呈雪簷狀突出之突出部而通過空間-鋁-空間的前述觀察線，測定在每1觀察截面(100μm寬)的存在比率(突出部存在率)。結果顯示於表1。
[鋁形狀體表面的鋁片附著量及尺寸測定]
對於所製作的鋁形狀體表面，依JISZ 0237使用2kg滾子而在2kg荷重下進行之黏著膠帶-黏著薄片試驗法，將膠帶上所附著的鋁片量藉由ICP發光分光分析法進行定量。接下來，對於膠帶上所附著的該鋁片，藉由前述掃描型電子顯微鏡進行觀察，測定該鋁片的尺寸。結果顯示於表1。
[朝鋁形狀體進行的樹脂射出成形]
將所獲得的鋁形狀體設置在射出成形機(Sodick Plustech製TR40VR)的模具內，作為熱塑性樹脂是使用含有無機填充劑及彈性體成分之聚苯硫醚(PPS)樹脂(Polyplastics製)，以射出速度80mm/秒、保壓力100MPa、成形溫度320℃及模具溫度159℃的成形條件進行射出成形，如第3圖所示般，在尺寸10mm×150mm×2mm的鋁形狀體表面，讓相同大小的樹脂成形體固著、一體化而製作成鋁-樹脂射出一體成形品，使用其作為剪切破壞荷重測定試驗用的試樣。假設澆口正下的位置為A，流動中央部的位置為B，流動末端部的位置為C。
[鋁-樹脂射出一體成形品的樹脂-鋁-樹脂所構成的積層部之存在比率的測定]
將為了剪切破壞荷重測定試驗用所製作的鋁-樹脂射出一體成形品，在位置A、B、及C朝厚度方向切斷，將該厚度方向截面藉由前述掃描型電子顯微鏡或光學顯微鏡 以倍率1000倍進行觀察，對於所獲得的截面觀察相片，將從空間側朝向鋁形狀體側且朝厚度方向延伸之多數個觀察線以互相隔著0.1μm的間隔拉伸。這時，針對通過樹脂-鋁-樹脂所構成的積層部之前述觀察線，測定在每1觀察截面(100μm寬)的存在比率(積層部存在率)。結果顯示於表1。
[剪切破壞荷重測定試驗]
將為了剪切破壞荷重測定試驗用所製作之鋁-樹脂射出一體成形品，在第3圖的位置A、B、及C隔著寬度5mm間隔的切斷，製作出試樣A、B及C。然後，使用剪切破壞荷重測定試驗機(島津製作所製AUTOGRAPH)，將各試樣固定在試驗片固定用治具，在離樹脂接合部0.5mm的位置施加荷重，測定鋁形狀體和樹脂成形體的接合部之剪切斷裂強度。
[PPS露出率測定方法]
在剪切破壞荷重測定試驗後的鋁試驗片側之樹脂接合處之中央部付近，使用螢光X射線裝置(Rigaku製RIX-2100)，在測定徑3mm 測定硫元素的X射線強度。接著對於所獲得的強度值，利用測定PPS單體的情況之硫元素的X射線強度製作出檢量線，使用該檢量線進行換算而獲得PPS露出率。結果顯示於表1。
[實施例2]
除了將鋁片除去處理改變成在1g/L氫氧化鈉溶液中於40℃浸漬0.5分鐘以外，是與實施例1相同。結果顯示於表1。
[實施例3]
除了將鋁片除去處理改變成在10g/L氫氧化鈉溶液中於40℃浸漬2分鐘以外，是與實施例1相同。結果顯示於表1。
[實施例4]
除了將鋁片除去處理改變成在1450g/L磷酸溶液中於80℃浸漬0.5分鐘以外，是與實施例1相同。結果顯示於表1。
[實施例5]
除了將鋁片除去處理改變成在10g/L磷酸溶液中於80℃浸漬10分鐘以外，是與實施例1相同。結果顯示於表1。
[實施例6]
除了將鋁片除去處理改變成在1000g/L磷酸溶液和200g/L硫酸溶液所構成的混酸溶液中於80℃浸漬0.5分鐘以外，是與實施例1相同。結果顯示於表1。
[實施例7]
除了將鋁片除去處理改變成在1000g/L磷酸溶液和50g/L硝酸溶液所構成的混酸溶液中於80℃浸漬0.5分鐘以外，是與實施例1相同。結果顯示於表1。
[實施例8]
除了將鋁片除去處理改變成：藉由超音波洗淨機，以輸出100W、頻率40kHz的條件在水中進行3分鐘處理以外，是與實施例1相同。結果顯示於表1。
[比較例1]
僅進行實施例1的前處理及正式處理，但未進行鋁片除去處理而製作出鋁試驗片(比較例1的鋁形狀體)，實施與實施例1的情況同樣的評價。結果顯示於表1。
[比較例2]
除了將正式處理改變成於25℃浸漬4分鐘之蝕刻處理以外，是與實施例1相同。結果顯示於表1。
[比較例3]
在實施例1的前處理後，使用表2所示組成的水溶液於25℃浸漬80秒而實施蝕刻處理後，進行水洗。接著浸漬於25℃的3wt%氫氧化鈉水溶液中並搖動30秒而實施鋁 片除去處理後，進行水洗、乾燥。然後，實施與實施例1的情況同樣的評價。結果顯示於表1。
1‧‧‧鋁形狀體
2‧‧‧觀察線
3‧‧‧鋁片
4‧‧‧樹脂成形體
第1圖係本發明的一實施例之鋁形狀體的厚度方向截面相片。
第2圖係臨摹比較例的鋁形狀體之厚度方向截面，是用來說明鋁片除去處理的截面臨摹圖。
第3圖係本發明的一實施例之朝鋁形狀體表面進行樹脂射出成形後之鋁-樹脂射出一體成形品的平面及截面臨摹圖。
第4圖係比較例2的鋁形狀體之厚度方向截面相片。
第5圖係比較例3的鋁形狀體之厚度方向截面相片。
1‧‧‧鋁形狀體
2‧‧‧觀察線

Claims (12)

  1. 一種鋁-樹脂射出一體成形品製造用之鋁形狀體，其特徵在於，是一種鋁合金製的鋁形狀體，該鋁形狀體在表面的一部分或全面形成有起因於凹凸部之複數個凹狀部，且在該等凹狀部當中的一部分或全部形成有：從凹狀部的開口緣部之一部分或全體朝向開口寬度方向中心呈雪簷狀突出之突出部；在該鋁形狀體的厚度方向截面，將從空間側朝向鋁形狀體的凹凸部且朝厚度方向延伸之多數個觀察線以互相隔著0.1μm的間隔拉伸時，根據前述雪簷狀的突出部而通過空間-鋁-空間之前述觀察線，在每1觀察截面(100μm寬)為150根以上800根以下。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之鋁-樹脂射出一體成形品製造用之鋁形狀體，其中，前述鋁形狀體的表面性狀，依JISZ 0237使用2kg滾子在2kg荷重下進行之黏著膠帶-黏著薄片試驗法，膠帶上所附著之鋁片附著量為100μg/cm2以下，膠帶上所附著之鋁片尺寸的最大值為50μm以下。
  3. 一種鋁-樹脂射出一體成形品，其特徵在於，係具有：如申請專利範圍第1或2項所述之鋁合金製的鋁形狀體、以及朝該鋁形狀體的一表面將熱塑性樹脂實施射出成形而以對接狀態接合之樹脂成形體。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之鋁-樹脂射出一體成形品，其中，前述鋁-樹脂形一體成形品，將從其樹脂側朝向鋁形狀體側且朝厚度方向延伸之多數個觀察線以互相隔著0.1μm的間隔拉伸時，通過樹脂-鋁-樹脂所構成的積層部之前述觀察線，在每1觀察截面(100μm寬)的積層部存在比率為15%以上80%以下。
  5. 一種鋁-樹脂射出一體成形品製造用的鋁形狀體之製造方法，其特徵在於，使用以0.5g/L以上300g/L以下的濃度範圍含有鹵素離子之酸濃度0.1重量%以上80重量%以下的酸水溶液，以處理溫度30~80℃的條件將鋁合金材表面實施蝕刻處理，在前述鋁合金材的表面之一部分或全面形成起因於凹凸部之複數個凹狀部，且在該等凹狀部當中的一部分或全部形成突出部，該突出部是從凹狀部的開口緣部之一部分或全體朝向開口寬度方向中心呈雪簷狀突出，接著進行鋁片除去處理，而將前述突出部的一部分以鋁片的形式除去。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之鋁-樹脂射出一體成形品製造用的鋁形狀體之製造方法，其中，前述鋁形狀體，在其厚度方向截面，將從空間側朝向鋁形狀體的凹凸部且朝厚度方向延伸之多數個觀察線以互相隔著0.1μm的間隔拉伸時，根據前述雪簷狀的突出部而通過空間-鋁-空間之前述觀察線，在每1觀察截面(100μm寬)為150根以上800根以下。
  7. 如申請專利範圍第5或6項所述之鋁-樹脂射出一體成形品製造用的鋁形狀體之製造方法，其中，前述鋁形狀體的表面性狀，依JISZ 0237使用2kg滾子在2kg荷重下進行之黏著膠帶-黏著薄片試驗法，膠帶上所附著之鋁片附著量為100μg/cm2以下，膠帶上所附著之鋁片尺寸的最大值為50μm以下。
  8. 如申請專利範圍第5至7項中任一項所述之鋁-樹脂射出一體成形品製造用的鋁形狀體之製造方法，其中，鋁片除去處理，是選自使用鹼溶液之鹼處理、使用酸溶液之酸處理、及使用超音波之超音波處理中之1或2種以上的處理。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之鋁-樹脂射出一體成形品製造用的鋁形狀體之製造方法，其中，鹼處理，是使用含有選自氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鋇及氫氧化鈣中至少1種以上的鹼之濃度1~100g/L的鹼性水溶液來進行。
  10. 如申請專利範圍第8項所述之鋁-樹脂射出一體成形品製造用的鋁形狀體之製造方法，其中，酸處理，是使用含有選自磷酸、鹽酸、鉻酸、矽酸、醋酸、硝酸、草酸、氫氟酸及硫酸中至少1種以上的酸之濃度1~1500g/L的酸水溶液來進行。
  11. 如申請專利範圍第8項所述之鋁-樹脂射出一體成形品製造用的鋁形狀體之製造方法，其中，超音波處理，是藉由頻率20~1000kHz的超音波，在 處理溫度0~80℃的條件下進行。
  12. 一種鋁-樹脂射出一體成形品之製造方法，其特徵在於，藉由如申請專利範圍第5至11項中任一項所述之方法製造鋁合金製的鋁形狀體，接著朝該鋁形狀體的一表面將熱塑性樹脂實施射出成形而讓樹脂成形體以對接狀態結合，藉此製造出射出一體成形品。
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