WO2020067430A1 - 接着接合構造体及び自動車用部品 - Google Patents

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WO2020067430A1
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adhesive
resin
coating
bond
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真純 郡
植田 浩平
森下 敦司
敦雄 古賀
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日本製鉄株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to an adhesive bonding structure and an automobile part.
  • Priority is claimed on Japanese Patent Application No. 2018-185842 filed on Sep. 28, 2018, the content of which is incorporated herein by reference.
  • Patent Document 1 an aluminum alloy material having a predetermined oxide film provided on a surface of an aluminum alloy base material and a film having a siloxane bond provided on the oxide film is used. There has been proposed a technique for joining two members or such an aluminum alloy material and another member via an adhesive resin.
  • Patent Document 2 a chemical conversion-treated metal plate having a chemical conversion film containing a water-soluble resin and a lubricant having a carbon-oxygen bond formed on the surface of a metal substrate is used. Have been proposed to join the two through an adhesive layer.
  • the present invention is an invention made in view of the above problems, and an object of the present invention is to manufacture a metal member and another member by bonding with an adhesive, and to have excellent adhesion durability.
  • An object of the present invention is to provide an adhesive bonding structure and an automobile component.
  • the present inventors studied the cause of the decrease in the adhesion between the metal member and the adhesive layer, and found that the cause was due to the intrusion of water into the interface between the metal member and the adhesive layer. I found it. From this, the present inventors, in order to suppress the intrusion of water to the bonding interface between the metal member and the adhesive layer, the configuration of the coating portion formed on the metal member, and penetrate the bonding interface The relationship with water was investigated. As a result, between the metal member and the adhesive layer, a substance capable of generating a strong chemical bond between the metal member and the resin of the adhesive constituting the adhesive layer has a high affinity.
  • a first member having a metal portion and a coating portion disposed on at least a part of a surface of the metal portion, a second member, the first member and the second member, An adhesive layer bonded via a film portion, wherein the film portion is a urethane group, an epoxy group, an organic resin phase containing at least one of ester groups, an organic compound phase made of an organosilicon compound, An inorganic compound phase optionally comprising an inorganic silicon compound, wherein a total volume ratio of the organic compound phase and the inorganic compound phase to the total volume of the coating portion is 16 vol% to 84 vol%, Wherein the volume ratio of the organic compound phase is 16 vol% to 84 vol% with respect to the total volume of the organic silicon phase, and the volume ratio of the inorganic compound phase is limited to 10 vol% or less with respect to the total volume of the coating portion.
  • the adhesive bonding structure according to (1) wherein the total volume ratio of the organic compound phase and the inorganic compound phase is 20 vol% to 80 vol%.
  • the organic resin phase is a resin particle containing at least one of a urethane group, an epoxy group, and an ester group, the average particle diameter of the resin particle is 20 nm or more and less than 200 nm, and the thickness of the coating portion.
  • the adhesive joint structure according to (2) wherein in a cross section along a direction, an area ratio of the resin particles is 20% or more and 80% with respect to a cross-sectional area of the coating portion.
  • an adhesive bonding structure manufactured by bonding a metal member and another member with an adhesive, and having excellent adhesive durability, and the adhesive bonding structure are provided.
  • the present invention can provide an automobile component provided with the same.
  • FIG. 1 is a schematic perspective view of an adhesive bonding structure according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a partially enlarged cross-sectional view of a bonding region of the bonding structure shown in FIG. 1. It is a partial expanded sectional view explaining an adhesion field of an adhesion joining structure concerning a modification of the present invention.
  • FIG. 10 is a schematic perspective view of an adhesive bonding structure according to another modification of the present invention.
  • FIG. 10 is a schematic perspective view of an adhesive bonding structure according to another modification of the present invention. It is a schematic diagram explaining the adhesion state of the adhesive bonding structure concerning another modification of this invention.
  • FIG. 1 is a schematic perspective view of the adhesive bonding structure according to the embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a partially enlarged cross-sectional view of the bonding region of the adhesive bonding structure shown in FIG.
  • the adhesive bonding structure 1 shown in FIG. 1 has a first member 2 and a second member 3.
  • the first member 2 is a so-called hat-shaped metal member. That is, the first member 2 includes a web portion, a pair of vertical wall portions connected to both side edges in the width direction of the web portion, and a pair of flange portions connected to these vertical wall portions, and has a cross-sectional shape perpendicular to the longitudinal direction. Is a hat-shaped metal member.
  • the web portion has a rectangular shape that is long in one direction.
  • the second member 3 has a shape along the inside of the web portion of the first member 2, and in the bonding region 5 inside the web portion, the first member 2 Is joined to.
  • the inside of the web portion refers to a region surrounded by the web portion and the vertical wall portion.
  • each member constituting the adhesive bonding structure is not limited to the shape in the illustrated embodiment.
  • at least the first member 2 may be a metal member.
  • both the first member 2 and the second member 3 have a metal portion having a metal portion. The case of a member will be described.
  • the configuration in the bonding region 5 will be described with reference to FIG.
  • the first member 2 has a metal part 21 and a coating part 22 formed on at least a part of the surface of the metal part 21.
  • the metal part 21 will be described.
  • Examples of the material of the metal portion 21 include iron, titanium, aluminum, magnesium, and alloys thereof.
  • examples of the alloy include, for example, an iron-based alloy (including stainless steel), a Ti-based alloy, an Al-based alloy, and a Mg alloy.
  • the material of the metal part 21 is preferably a steel material (steel material), an iron-based alloy, titanium and aluminum, and more preferably a steel material having a higher tensile strength than other metal types.
  • Examples of such steel materials include steel materials specified by Japanese Industrial Standards (JIS) and the like, and include carbon steel, alloy steel, and high-tensile steel used for general structures and mechanical structures. Can be.
  • Such steel materials include cold-rolled steel, hot-rolled steel, hot-rolled steel for automotive structures, hot-rolled high-strength steel for automotive processing, cold-rolled steel for automotive structures, and cold-rolled steel for automotive processing.
  • the high-strength steel material include a high-strength steel material that is generally called a hot stamped material that has been quenched during hot working.
  • the components of such a steel material are not particularly limited, but in addition to Fe and C, Si, Mn, S, P, Al, N, Cr, Mo, Ni, Cu, Ca, Mg, Ce, Hf, La, Zr , Sb may be used alone or in combination.
  • One or more of these additional elements may be appropriately selected in order to obtain the required material strength and moldability, and the content may be appropriately adjusted.
  • the material of the metal part 21 is an aluminum alloy, because the weight of the member can be reduced.
  • the aluminum alloy include an aluminum alloy containing one or more of Si, Fe, Cu, Mn, Mg, Cr, Zn, Ti, V, Zr, Pb, and Bi.
  • JIS @ H4000: 2006 Generally known aluminum alloys such as 1000s series, 2000s series, 3000s series, 4000s series, 5000s series, 6000s series, and 7000s series described as the materials of the metal part 21 can be mentioned. 5000-series and 6000-series systems having strength and formability are suitable as the metal part 21.
  • the magnesium alloy contained one or more of Al, Zn, Mn, Fe, Si, Cu, Ni, Ca, Zr, Li, Pb, Ag, Cr, Sn, Y, Sb and other rare earth elements.
  • a magnesium alloy is cited as a material of the metal part 21, and generally known magnesium alloys such as an AM type described in ASTM standard containing Al, an AZ type containing Al and Zn, and a ZK type containing Zn are used. be able to. When the metal part 21 is plate-shaped, these may be formed.
  • the steel material may be subjected to an arbitrary surface treatment.
  • the surface treatment means, for example, various plating treatments such as zinc-based plating and aluminum-based plating, tin-based plating, chemical conversion treatments such as zinc phosphate treatment, chromate treatment and chromate-free treatment, and physical treatments such as sandblasting. But not limited to, chemical surface roughening treatment such as chemical or chemical etching. Further, a plurality of types of surface treatments may be performed. As the surface treatment, it is preferable that at least treatment for the purpose of imparting rust resistance is performed.
  • the plated steel material subjected to the plating treatment is preferable as the metal part 21 because of its excellent corrosion resistance.
  • Particularly preferred plated steel materials for the metal part 21 include a zinc-based plated steel sheet, a Ni-plated steel sheet, or an alloyed Ni-plated steel sheet, an Al-plated steel sheet, and a tin-plated steel sheet, which are heat-treated and alloyed by diffusing Fe into Ni plating. Plated steel sheets, chromium-plated steel sheets and the like can be mentioned.
  • zinc-based plated steel sheets are suitable as the metal part 21 because of their excellent corrosion resistance.
  • an alloyed hot-dip galvanized steel sheet has a hard alloy layer (generally referred to as a capital layer) in part, and when an adhesive having a high adhesive strength (for example, a structural adhesive) is used, When the galvannealed steel sheet is deformed and the alloy layer is destroyed, the original adhesive strength may not be obtained.
  • an adhesive having a high adhesive strength for example, a structural adhesive
  • the present inventors when the high-strength galvannealed steel sheet is used as the metal part 21, can suppress the destruction of the plating alloy layer, and the adhesive strength between the first member 2 and the second member 3. Was found to be possible.
  • the high-strength steel plate is less likely to be deformed when a stress is applied to the adhesive bonding structure 1. That is, generally, when low-strength steel plates are bonded to each other, when a stress such as a tensile stress or a shear stress is generated in the steel plates, the steel plates are deformed in addition to the adhesive. In particular, deformation concentrates at the end of the bonding site. As a result, the plating alloy layer in the deformation concentrated portion is broken, and peeling occurs early. On the other hand, when a high-strength steel sheet is used, deformation due to applied stress is small, so that deformation concentration at the end of the bonding site is prevented.
  • the adhesive strength between the first member 2 and the second member 3 can be further increased.
  • the adhesive strength between the first member 2 and the second member 3 can be further increased.
  • a high-strength galvannealed steel sheet for example, a galvannealed steel sheet having a tensile strength of 590 MPa or more, and a galvannealed steel sheet having a tensile strength of 980 MPa or more. It is more preferable to use.
  • the adhesive strength between the first member 2 and the second member 3 can be further increased.
  • the adhesive bonding structure 1 receives the stress
  • the entire adhesive layer 4 can receive the stress. Therefore, the effect of the adhesive durability in the adhesive bonding structure according to the present embodiment described later will be described. Can be further obtained.
  • the tensile strength of a steel plate can be measured according to JIS Z2241: 2011.
  • the hot-dip galvanized steel sheet and the galvannealed steel sheet will be described in detail.
  • a steel sheet which is a base material of the hot-dip galvanized steel sheet and the alloyed hot-dip galvanized steel sheet a generally known steel sheet can be used.
  • a steel sheet for example, a hot-rolled mild steel sheet and a steel strip described in JIS G3131: 2018, a hot-rolled steel sheet and a steel strip for automobile described in JIS G3113: 2018, a cold-rolled steel sheet described in JIS G3141: 2017, and the like.
  • a steel strip or the like can be used.
  • the base steel sheet it is more preferable to use a high-strength steel sheet used for automotive applications and the like, and it is preferable to use a high-strength steel sheet having a tensile strength of 590 MPa or more, and further, a high-strength steel sheet having a tensile strength of 980 MPa or more. Even more preferred is as described above.
  • Such a high-strength steel sheet contains C (carbon) of 0.050% to 0.400% by mass, Si (silicon) of 0.10% to 2.50% by mass, and Mn (manganese) of 1.20%. It is preferable to have a composition containing not less than 3.5% by mass and not more than 3.5% by mass with the balance being Fe (iron) and impurities.
  • such a high-strength steel sheet contains C, Si, and Mn at the above contents, and further contains P (phosphorus): 0.100 mass% or less, and S (sulfur): More preferably, it contains 0.0100% by mass or less, Al (aluminum): 1.200% by mass or less, and N (nitrogen): 0.0100% by mass or less.
  • C forms a hard structure such as martensite, tempered martensite, bainite, and retained austenite, and is an essential element for improving the strength of the steel sheet. Therefore, in the present embodiment, the content of C is preferably set to 0.050% by mass or more in order to set the tensile strength to 590 MPa or more or 980 MPa or more. In order to further increase the tensile strength, the content of C is more preferably 0.075% by mass or more. On the other hand, if the content of C is excessively increased, the weldability deteriorates. Therefore, the content of C is preferably set to 0.400% by mass or less, more preferably 0.300% by mass or less.
  • Si 0.10% by mass to 2.50% by mass
  • Si is an element having an effect of improving the strength by securing the elongation of the steel sheet and not significantly impairing the workability. Therefore, in the present embodiment, in order to ensure sufficient workability and strength, the content of Si is preferably set to 0.10% by mass or more. In order to ensure workability and strength more reliably, the Si content is more preferably 0.45% by mass or more. On the other hand, if the content of Si is excessively increased, the toughness is reduced and the workability is rather deteriorated. Therefore, the content of Si is preferably set to 2.50% by mass or less, and is preferably 2.30% by mass or less. Is more preferable.
  • Mn is an element having the same function and effect as Si. Therefore, in the present embodiment, the content of Mn is preferably set to 1.20% by mass or more in order to sufficiently secure workability and strength. In order to ensure workability and strength more reliably, the Mn content is more preferably 1.50% by mass or more. On the other hand, if the content of Mn is excessively increased, the weldability deteriorates. Therefore, the content of Mn is preferably set to 3.50 mass% or less, more preferably 3.30 mass% or less. .
  • P 0.100% by mass or less
  • P is an element that embrittles the steel material. Further, if the content of P exceeds 0.100% by mass, troubles such as cracking of the cast slab are likely to occur. Therefore, the content of P is preferably 0.100% by mass or less, and more preferably 0.050% by mass or less. On the other hand, if the content of P is less than 0.001%, the production cost is significantly increased, so that the lower limit of the P content is preferably 0.001%.
  • S 0.0100% by mass or less
  • the content of S is preferably 0.0100% by mass or less.
  • S is also an element that deteriorates weldability, it is more preferable to limit S to 0.0080% by mass or less.
  • the lower limit of the content of S is preferably set to 0.0001%.
  • Al is an element that embrittles steel, and when the content of Al exceeds 1.200% by mass, troubles such as cracking of a cast slab are likely to occur. Therefore, the content of Al is preferably 1.200% by mass or less. In addition, when the content of Al increases, the weldability deteriorates. Therefore, the content of Al is more preferably 1.100% by mass or less.
  • the lower limit of the Al content is not particularly limited, but Al is an unavoidable impurity present in a trace amount in the raw material, and if the content is less than 0.001%, the production cost will be large. Accompanied by an increase. Therefore, the lower limit of the Al content is preferably 0.001% by mass.
  • N is an element that forms a coarse nitride and deteriorates workability such as ductility and bendability.
  • the N content is preferably set to 0.0100% or less.
  • the N content is more preferably 0.0090% by mass or less.
  • the lower limit of the N content is not particularly limited, but if the N content is less than 0.0005% by mass, the production cost will be significantly increased. For this reason, the lower limit of the N content is preferably set to 0.0005% by mass or more.
  • the high-strength steel sheet preferably used in the present embodiment may contain other elements as necessary in addition to the above.
  • At least one of Cr (chromium), Mo (molybdenum), Ni (nickel), and Cu (copper) is contained instead of a part of the remaining Fe. May be.
  • the upper limit of the total content of at least one of Cr (chromium), Mo (molybdenum), Ni (nickel), or Cu (copper) may be 1.20% by mass.
  • At least one of Nb (niobium), Ti (titanium), and V (vanadium) may be contained instead of a part of the remaining Fe.
  • the upper limit of the total content of at least one of Nb (niobium), Ti (titanium), and V (vanadium) may be 0.200% by mass.
  • BBecause B (boron) is an element effective for increasing the strength
  • B may be contained instead of a part of the remaining Fe.
  • the upper limit of the B content may be 0.0075% by mass.
  • Ca (calcium), Mg (magnesium), Ce (cerium), Hf (hafnium), La (lanthanum), Zr (zirconium), At least one of Sb (antimony) and REM (rare earth element) may be contained. At least one of Ca (calcium), Mg (magnesium), Ce (cerium), Hf (hafnium), La (lanthanum), Zr (zirconium), Sb (antimony), or REM (rare earth element) The upper limit of the content may be 0.1000% by mass.
  • the balance of each element described above is Fe and impurities.
  • such a high-strength steel sheet is more suitable as the metal part 21 because it is excellent in corrosion resistance when zinc-based plating is applied.
  • Examples of such galvanized steel sheet include an electrogalvanized steel sheet described in JIS G3313, a hot-dip galvanized steel sheet described in JIS G3302, and the like.
  • an electrogalvanized steel sheet a steel sheet plated with zinc alone (generally called EG) or a zinc-nickel electroplated steel sheet may be used.
  • the hot-dip galvanized steel sheet may be a so-called GI generally containing 0.2% of Al in the galvanized layer, or a Zn-Al alloy generally containing 1 to 10% of Al in the galvanized layer.
  • a steel sheet called a plated steel sheet may be used.
  • a steel sheet generally called a Zn-Al-Mg alloy-plated steel sheet containing Al: 1 to 10% and Mg: 1 to 15% in a galvanized layer may be used.
  • the galvanized layer contains 7 to 15% by mass of Fe and 0.05 to 0.5% by mass of Al and the balance is an alloyed hot-dip galvanized layer composed of Zn and impurities, The strength does not easily decrease with time, and is more suitable as the metal part 21.
  • the alloyed hot-dip galvanized layer is a plated layer mainly composed of an Fe—Zn alloy in which Fe in steel can diffuse during Zn plating by an alloying reaction.
  • the content of Fe is not particularly limited, if the content of Fe in the alloyed hot-dip galvanized layer is less than 7% by mass, a soft Zn—Fe alloy is formed on the galvanized surface to deteriorate press formability, and the Fe content is reduced.
  • the content of Fe in the alloyed hot-dip galvanized layer is suitably from 7 to 15% by mass.
  • 0.05 to 0.5 mass% of Al is added to the plating bath in order to control the alloying reaction in the plating bath. Is included.
  • the elements added to the steel also diffuse at the same time as the diffusion of Fe, so that these elements are also included in the plating.
  • the base steel sheet is manufactured by hot rolling a slab, or cold rolling after hot rolling, and then manufactured by annealing as necessary. Or It is more preferable that such annealing be performed by performing a continuous annealing step. Further, such a steel sheet can be electroplated in a continuous electroplating line. In the case of a hot-dip galvanized steel sheet, such a hot-rolled steel sheet or cold-rolled steel sheet is heated in a continuous plating line and then heated in a reducing atmosphere (a nitrogen gas atmosphere containing 1 to 5% of hydrogen) (generally, a reduction furnace). ) To reduce oxides on the surface of the steel sheet (generally referred to as an oxidation-reduction method).
  • a reducing atmosphere a nitrogen gas atmosphere containing 1 to 5% of hydrogen
  • the steel sheet After cooling, the steel sheet is immersed in a hot-dip galvanizing bath, pulled up, and subjected to gas wiping to determine the amount of plating applied. It is manufactured by adjusting.
  • a general wiping gas such as air or nitrogen gas can be used as the wiping gas. Nitrogen gas is more preferable because oxidation of the plating layer can be suppressed.
  • an alloyed hot-dip galvanized steel sheet When an alloyed hot-dip galvanized steel sheet is manufactured, it is manufactured by adjusting the amount of coating by gas wiping in this step, and then heating the alloyed steel to 400 to 500 ° C. in an alloying furnace to perform an alloying treatment.
  • the film portion 22 will be described. At least a part of the surface of the first member 2 has a film portion 22. That is, the coating portion 22 is formed on at least a part of the surface of the metal portion 21. At least a part of the film portion 22 is in contact with the adhesive layer 4, and the first member 2 is bonded to the second member 3 by the adhesive layer 4 via the film portion 22.
  • the coating portion 22 includes at least an organic resin phase containing at least one of a urethane group, an epoxy group, and an ester group, and an organic compound phase made of an organic silicon compound.
  • the organosilicon compound of the present embodiment contains a Si—C bond.
  • the organosilicon compound of the present embodiment contains at least one of a Si—O bond and a Si—OH bond. That is, the organosilicon compound of the present embodiment contains a Si—C bond and at least one of a Si—O bond and a Si—OH bond.
  • the configuration of the coating section 22 will be described in detail.
  • the coating portion 22 includes the organic resin phase including at least one of a urethane group, an epoxy group, and an ester group, and the organic compound phase including an organic silicon compound. More specifically, as schematically shown in FIG. 2, in the coating portion 22, the organic resin phase having the specific functional group is mainly present as resin particles 221 and is composed of an organic silicon compound. It has a structure in which such resin particles 221 are dispersed in the organic compound phase 223 to be formed.
  • Me indicates a metal element that is a main component of the metal part 21 (in other words, a metal element whose content is 50% by mass or more with respect to the total mass of the metal part 21).
  • the metal part 21 is a steel material
  • the above Me is Fe
  • the metal part 21 is an aluminum material
  • the above Me is Al.
  • the total volume ratio of the organic compound phase 223 and the inorganic compound phase in the coating portion 22 is 16 vol% to 84 vol% with respect to the total volume of the coating portion 22. If the total volume ratio of the organic compound phase 223 and the inorganic compound phase is less than 16 vol% with respect to the total volume of the coating 22, the Si—O—Me bond may not be sufficiently formed. When the volume ratio of the organic compound phase 223 and the inorganic compound phase is more than 84 vol% with respect to the total volume of the coating 22, the adhesion between the adhesive layer 4 and the coating 22 may be reduced.
  • the total volume ratio of the organic compound phase 223 and the inorganic compound phase is preferably at least 20 vol%, more preferably at least 30 vol%.
  • the total volume ratio of the organic compound phase 223 and the inorganic compound phase is preferably 80 vol% or less, more preferably 70 vol% or less.
  • the area ratio of the total of the organic compound phase 223 and the inorganic compound phase to the cross sectional area of the coating portion 22 is determined. And the total volume ratio of the inorganic compound phase.
  • the volume ratio of the organic compound phase 223 is 16 vol% to 84 vol% with respect to the total volume of the coating portion 22. If the volume ratio of the organic compound phase 223 is less than 16 vol% with respect to the total volume of the coating 22, the Si—O—Me bond may not be sufficiently formed. When the volume ratio of the organic compound phase 223 is more than 84 vol% with respect to the total volume of the coating 22, the adhesion between the adhesive layer 4 and the coating 22 may be reduced.
  • the volume ratio of the organic compound phase 223 is preferably 20 vol% or more, and more preferably 30 vol%.
  • the volume ratio of the organic compound phase 223 is preferably 80 vol% or less, more preferably 70 vol%.
  • the film part 22 may contain an inorganic compound phase composed of an inorganic silicon compound.
  • the volume ratio of the inorganic compound phase is limited to 10 vol% or less with respect to the total volume of the coating portion 22. If the volume ratio of the inorganic compound phase is more than 10 vol%, the adhesion between the metal part 21 and the coating part 22 may be reduced. Since the film portion 22 does not need to contain the inorganic compound phase, the lower limit is 0 vol%. When the film portion 22 contains an inorganic compound, the strength of the film portion 22 is improved, so that the adhesive strength is improved.
  • Examples of the inorganic silicon compound constituting the inorganic compound phase include colloidal silica and fumed silica.
  • the area ratio of the inorganic compound phase to the cross-sectional area of the coating portion 22 is determined as the volume ratio of the inorganic compound phase.
  • the inorganic silicon compound is subjected to elemental analysis on an electron beam microanalyzer (EPMA) on a cross section of the film portion, and is determined from its constituent elements.
  • EPMA electron beam microanalyzer
  • the volume ratio of the inorganic silicon compound and the organic silicon compound is determined by observing a cross section of the inorganic silicon compound or the organic silicon compound by an electron scanning microscope (SEM) after elemental analysis and obtaining an SEM image.
  • SEM electron scanning microscope
  • the resin particles 221 are dispersed in the organic compound phase 223, and the resin particles 221 have at least one functional group among urethane groups, epoxy groups, and ester groups. Since these functional groups are also contained in the resin constituting the adhesive in a large amount, the coating portion 22 includes the resin particles 221 having the functional group as described above, so that the coating portion 22 and The adhesion at the interface with the adhesive layer 4 is improved. As a result, a state is realized in which water hardly enters the interface between the coating portion 22 and the adhesive layer 4 from the outside. Thereby, in the adhesive bonding structure 1 according to the present embodiment, the bonding durability between the film portion 22 and the adhesive layer 4 can be improved.
  • the film portion 22 includes the organic resin phase and the organic compound phase 223, two interfaces in the film portion 22 (the interface between the film portion 22 and the metal portion 21, the film portion 22 and the adhesive layer) are formed. 4 interface), and the adhesive durability of the adhesively bonded structure 1 can be improved.
  • the resin particles 221 constituting the organic resin phase as described above are not particularly limited as long as they are resin particles having at least one functional group among urethane groups, epoxy groups, and ester groups.
  • the resin particles 221 may be any of a water-dispersible water-based resin dispersed in water and a solvent-based resin dispersed in an organic solvent. However, from the viewpoint of manufacturing cost and environmental suitability, the water-based resin may be used. preferable.
  • the resin constituting the resin particles 221 is preferably a resin having a main skeleton containing carbon atoms.
  • the water-based resin examples include water-dispersible resins such as urethane resins, epoxy resins, polyester resins, and mixed resins of two or more of these resins.
  • the molecular weight is preferably 10,000 to 30,000. If the molecular weight is less than 10,000, it may be difficult to ensure sufficient processability. On the other hand, when the molecular weight exceeds 30,000, the binding site of the resin itself is reduced, and it may be difficult to ensure excellent adhesion to the adhesive layer 4.
  • a curing agent such as melamine
  • the crosslinking reaction is not sufficiently performed, and the performance as the coating 22 may be reduced.
  • the form of the urethane resin is preferably an emulsion having an emulsion particle size of 10 to 100 nm (preferably 20 to 60 nm). If the emulsion particle size is too small, the cost may be high. On the other hand, when the emulsion particle size is excessively large, the gap between the emulsions becomes large when the emulsion is formed into a coating film, so that the barrier properties of the coating portion 22 may be reduced.
  • the type of the urethane resin include an ether type, a polycarbonate type, and an ester type. These may be used alone or in combination.
  • examples of the solvent-based resin include a polyester resin, a urethane resin, an epoxy resin, and a mixed resin of two or more of these resins.
  • the resin contained in the film portion 22 may be a crosslinked resin having a crosslinked structure or a non-crosslinked resin having no crosslinked structure.
  • a crosslinking agent for imparting a crosslinking structure to the resin, melamine, isocyanate, silane compound, zirconium compound, titanium compound and the like are preferable.
  • the amount of the crosslinking agent added is preferably 5 parts by mass to 30 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the resin solids.
  • the addition amount of the crosslinking agent is less than 5 parts by mass, the crosslinking reaction with the resin is reduced, and the performance as a coating film may be insufficient.
  • the addition amount of the crosslinking agent is more than 30 parts by mass, the crosslinking reaction proceeds excessively, and the film portion 22 becomes excessively hard, and the workability may be reduced.
  • a silane compound, a zirconium compound, or a titanium compound is used as a crosslinking agent, if the amount of the crosslinking agent is more than 30 parts by mass, the coating stability may be further reduced, which is not preferable.
  • the particle shape of the resin particles 221 is not particularly limited, and is, for example, spherical, pseudo spherical (eg, elliptical sphere, chicken egg, rugby ball, etc.), or polyhedral (eg, soccer ball, die, various jewels). (A brilliant cut shape or the like), a shape close to a sphere, an elongated shape (for example, a rod shape, a needle shape, a fiber shape, or the like), or a planar shape (for example, a flake shape, a flat shape, a flake shape, or the like). .
  • the average particle size of the resin particles 221 is preferably, for example, 20 nm or more. It is preferable that the average particle size of the resin particles 221 be 20 nm or more, because the affinity with the adhesive layer 4 as described above can be more reliably improved.
  • the average particle size of the resin particles 221 is more preferably 30 nm or more, and further preferably 50 nm or more.
  • the average particle size of the resin particles 221 is less than 200 nm, it is possible to form a denser resin barrier layer, and to further improve the adhesion between the coating portion 22 and the adhesive layer 4. Is preferred.
  • the average particle size of the resin particles 221 is more preferably 180 nm or less, and further preferably 150 nm or less.
  • the “average particle size” of the resin particles 221 refers to the average primary particle size when the resin particles 221 present in the coating portion 22 exist alone, and the resin particles 221 are aggregated. In this case, it means the average secondary particle size representing the particle size of the resin particles at the time of aggregation.
  • the average particle size of the resin particles 221 is preferably determined by the following measurement method.
  • the section where the coating portion 22 of the adhesive bonding structure 1 is disposed is cut to expose the cross section, and the cross section is further polished, and the cross section in the thickness direction of the coating portion 22 of the first member 2 is cut. Obtain a sample.
  • the section of the film portion 22 of the cross-sectional sample is observed with a scanning electron microscope, and an observation image of the cross section of the film portion 22 is obtained.
  • Ten resin particles 221 are arbitrarily selected from the visual field of the observation image, and the area circle equivalent diameter of each resin particle 221 is measured.
  • the area circle equivalent diameter of the resin particles 221 is an average of ten resin particles 221.
  • the coating portion 22 according to the present embodiment has at least one of a urethane group, an epoxy group, and an ester group can be determined by the following method. Also, whether or not the Si—C bond and at least one of the Si—O bond and the Si—OH bond are included can be similarly determined by the following method.
  • the section where the coating portion 22 of the adhesive bonding structure 1 is disposed is cut by diagonal cutting to expose the cross section, and the cross section is further polished to obtain the thickness of the coating portion 22 of the first member 2.
  • the portion of the coating portion 22 of the cross-sectional sample was analyzed by a microscopic IR spectrometer, and the infrared absorption spectrum of the obtained coating portion 22 showed a urethane group, an epoxy group, an ester group, a Si—O bond, a Si—C bond. The determination is made based on whether or not vibration peaks derived from the bond and the Si—OH bond are observed.
  • the cutting angle in the oblique cutting may be any angle as long as the film portion 22 can be sufficiently enlarged.
  • the area ratio of the resin particles 221 is 16% or more of the cross-sectional area of the coating portion 22. Preferably, it occupies. That is, in the above cross section, the area ratio of the resin particles 221 is preferably 16% or more with respect to the cross sectional area of the coating portion 22. When the area ratio of the resin particles 221 is 16% or more, the affinity with the adhesive layer 4 as described above can be more reliably improved.
  • the area ratio of the resin particles 221 in the cross section of the coating portion 22 is more preferably 30% or more, and further preferably 40% or more.
  • the area ratio of the resin particles 221 in the cross section is 84% or less, the adhesion between the coating portion 22 and the adhesive layer 4 is ensured while the adhesion between the coating portion 22 and the metal portion 21 is reliably maintained. Can be further improved in affinity.
  • the area ratio of the resin particles 221 in the cross section of the coating portion 22 is more preferably 80% or less, and further preferably 70% or less.
  • the area ratio of the resin particles 221 in the cross section of the film portion 22 is obtained by the following measuring method.
  • a thin film sample for TEM observation is prepared by FIB-microsampling method and cryo-FIB-microsampling method from the film portion 22 of the cross-sectional sample, and is obtained by using FE-TEM capable of analyzing a minute region. The thin film sample for TEM observation is observed.
  • EDS analysis (element mapping) is performed on a cross section near the interface between the metal part and the adhesive layer to obtain element maps of C, O, and Si. After that, the obtained element map is binarized for C and other elements, and the average particle size and the area ratio of the resin particles in the coating portion are calculated.
  • the organic compound phase 223 according to this embodiment is not particularly limited as long as it is an organic silicon compound containing a Si—C bond and at least one of a Si—O bond and a Si—OH bond.
  • an organosilicon compound having a glycidoxy group or a mercapto group it is preferable to use an organosilicon compound having a glycidoxy group or a mercapto group.
  • an organosilicon compound having a glycidoxy group or a mercapto group as the organosilicon compound, it is possible to more reliably and more preferably realize a state of forming a Si—O—Me bond as described in detail below. This makes it possible to more reliably realize long-term adhesion durability.
  • the organosilicon compound may include, for example, an amino group, a vinyl group, and an organosilicon compound having a methacrylic group.
  • an organosilicon compound having an amino group, a vinyl group, a methacryl group, or the like is used, the organosilicon compound and the organic resin phase in the inside of the film portion 22 are formed more than at the interface between the metal portion 21 and the film portion 22. It became clear that the reaction with the constituent resin was further promoted, and it was difficult to obtain long-term adhesion durability.
  • an organosilicon compound having a glycidoxy group or a mercapto group from the viewpoint of achieving long-term adhesion durability by preventing the infiltration of an electrolyte such as water.
  • an organosilicon compound having a glycidoxy group or a mercapto group a commercially available organosilicon compound meeting the conditions may be used, or an organosilicon compound prepared by organic synthesis may be used.
  • the coating portion 22 is Ar-sputtered from the adhesive layer 4 side to the metal portion 21 side so as to include an arbitrary portion at the interface between the metal portion 21 and the coating portion 22.
  • TOF-SIMS time-of-flight secondary ion mass spectrometry
  • the peak corresponding to the Si—O—Me bond is observed at a characteristic position for each element Me according to the specific type of the element Me.
  • Me Fe
  • a typical peak corresponding to a Si—O—Fe bond is a peak observed at a position of mass (m / z) 100 ⁇ 0.1 in TOF-SIMS analysis results.
  • Such an analysis result indicates that the reaction for forming a Si—O—Me bond efficiently proceeds at the interface between the metal part 21 and the coating part 22 and that the interface between the metal part 21 and the coating part 22 This indicates that more Si-O-Me bonds are generated. Since a certain amount or more of Si—O—Me bonds are generated at the interface between the metal part 21 and the coating part 22, even when the adhesive bonding structure 1 is exposed to a wet environment, water is removed. It is possible to prevent intrusion into the interface between the metal part 21 and the coating part 22, and a longer-term bonding durability is maintained.
  • the count value indicating the Si—O—Me bond as described above is more preferably 20 or more, and further preferably 30.
  • the Total Ion correction value is more preferably 1.3 ⁇ 10 ⁇ 3 or more, and further preferably 2.0 ⁇ 10 ⁇ 3 .
  • the count value of the peak corresponding to the Si—O—Me bond at the interface between the metal part 21 and the coating part 22 as described above can be measured as follows. First, an adhesive joint between the metal part 21 and the coating part 22 is cut from the adhesive layer 4 side to the metal part 21 with a diagonal cutting device (SAICAS) with an inclination of 5 degrees. A sample in which the thickness of the adhesive layer is reduced to about 1 ⁇ m by using Ar sputtering in combination is produced. The portion where the thickness of the adhesive layer is reduced to about 1 ⁇ m is analyzed by TOF-SIMS while performing Ar sputtering from the adhesive layer side to the metal part 21 side.
  • SAICAS diagonal cutting device
  • the TOF-SIMS measurement is repeated, and then, similarly, the TOF-SIMS measurement is repeated after performing the Ar sputtering, thereby obtaining the depth direction distribution of various elements and bonds.
  • the primary ion species is Au 3 +
  • the acceleration voltage is 30 kV
  • the sputter rate is about 80 nm / min (in terms of SiO 2 )
  • the measurement area is 50 ⁇ m ⁇ 50 ⁇ m.
  • each ion has a specific mass number
  • the depth direction profile of the theoretical mass number of the target Si—O—Me bond is measured.
  • the depth profile of the Me ion as the main component of the metal part and the depth profile of the C ion as the main component of the resin A portion from the rising portion of the count value and the falling portion of the C ion count value to the portion where the C ion count number becomes substantially constant is regarded as an interface portion, and Si—O—Me at the interface portion is considered.
  • the count value corresponding to the binding is measured.
  • the area ratio of the resin particles 221 and the count value of the Si—O—Me bond in TOF-SIMS as described above are different from the raw material of the organic resin phase when forming the coating portion 22 according to the present embodiment.
  • the coating part 22 may contain other additives in addition to the above components.
  • Other additives include well-known additives such as oxide particles, extender pigments, solid lubricants, rust inhibitors, leveling agents, viscosity-imparting agents, pigment sedimentation inhibitors, and defoamers.
  • the average thickness of the coating portion 22 as described above is preferably 0.2 ⁇ m or more per one surface of the first member 2 (in other words, per one surface of the metal portion 21).
  • the average thickness per side of the coating portion 22 is more preferably 0.4 ⁇ m or more, and further preferably 0.5 ⁇ m or more.
  • the average thickness per side of the coating portion 22 is 1.5 ⁇ m or less, it is possible to ensure conductivity to the metal portion 21 via the coating portion 22, for example, through the coating portion 22.
  • Electrodeposition coating can be performed on the metal portion 21, and spot welding can be performed on the metal portion 21 via the coating portion 22.
  • the average thickness per one side of the coating portion 22 is more preferably 1.2 ⁇ m or less, and further preferably 1.0 ⁇ m or less.
  • the average thickness of the film portion 22 can be measured as follows. First, the section where the coating portion 22 of the adhesive bonding structure 1 is disposed is cut in the thickness direction of the coating portion 22 so that the cross section is exposed and the cross section is further polished, and the coating portion of the first member 2 is polished. A cross-sectional sample in the thickness direction of 22 is obtained. Next, the coating portion 22 of the cross-sectional sample is observed with a scanning electron microscope to obtain an observation image of the cross section of the coating portion 22. The thickness of the film portion 22 existing in the visual field of the observation image is measured at five positions where the visual field is equally divided in the width direction, and the average value is calculated. The average thickness of the coating portion 22 is an average value of values obtained in five visual fields. That is, the average thickness of the film portion 22 is an average value of the thickness at a total of 25 locations.
  • a well-known chemical conversion treatment film may be formed at a portion of the first member 2 that is not in contact with the adhesive layer 4 described above.
  • the second member 3 is a metal member as described above, and includes the metal part 31 and the coating part 32 formed on at least a part of the surface of the metal part 31.
  • the configurations of the metal portion 31 and the coating portion 32 can be the same as the configurations of the metal portion 21 and the coating portion 22 in the first member 2, respectively, and are the same as those of the metal portion 21 and the coating portion 22 in the first member 2. Therefore, detailed description is omitted below.
  • the adhesive layer 4 is disposed between the first member 2 and the second member 3 in the bonding region 5 and bonds the first member 2 and the second member 3 together.
  • the adhesive layer 4 is mainly composed of an adhesive.
  • the effect of the film portion 22 described above is not impaired by the type of the adhesive constituting the adhesive layer 4.
  • the adhesive that can be used for the adhesive layer 4 is not particularly limited.
  • an epoxy resin-based adhesive, a polyester resin-based adhesive, a urethane resin-based adhesive, or the like, or a rubber or an elastomer may be used as the adhesive.
  • a mixed adhesive, an adhesive provided with conductivity, or the like can be used.
  • the adhesive layer 4 preferably contains an epoxy resin-based adhesive or a urethane resin-based adhesive (that is, a thermosetting adhesive) from the viewpoint of the initial adhesive strength.
  • the resin of the adhesive constituting the adhesive layer 4 preferably has a common chemical structure with at least one of the resin in the film portion 22 and the resin in the film portion 32. Thereby, the initial adhesion between the adhesive layer 4 and the coating portions 22 and 32 can be further improved, and the bonding strength of the bonding structure 1 can be further increased. Can be.
  • the resin of the adhesive constituting the adhesive layer 4 may have a main skeleton common to at least one of the resin in the film portion 22 and the resin in the film portion 32.
  • the resin of the adhesive constituting the adhesive layer 4 may have a side chain functional group common to at least one of the resin in the film portion 22 and the resin in the film portion 32.
  • the adhesive bonding structure 1 according to one embodiment of the present invention has been described in detail.
  • the interface between the first member 2 and the adhesive layer 4 and the second member 3 and the adhesive are formed by the resin particles 221 and the organic compound phase 223 in the film portions 22 and 32.
  • Infiltration of water into the interface with the layer 4 is suppressed, and as a result, deterioration of the adhesive layer 4 and corrosion of the first member 2 and the second member 3 are suppressed.
  • a decrease in adhesive strength is suppressed. That is, the adhesive bonding structure 1 has excellent adhesive durability.
  • FIG. 3 is a partially enlarged cross-sectional view illustrating an adhesion region of an adhesive bonding structure according to a modification of the present embodiment.
  • the adhesive bonding structure 1A shown in FIG. 3 has a first member 2A and a second member 3A, and the first member 2A and the second member 3A are bonded by an adhesive layer 4A.
  • the first member 2A has a metal part 21A and a coating part 22A formed on the surface of the metal part 21A.
  • the film part 22A has the resin particle 221 and the organic compound phase 223.
  • the second member 3A is a member adhered to the first member 2A via the adhesive layer 4A. Then, unlike the above-described embodiment, the second member 3A does not have the coating portion 32. In this case, the second member 3A can be made of any material.
  • a fiber reinforced plastic obtained by adding a resin material and a reinforcing fiber to a matrix resin in addition to the above-described material of the metal part 21 and compounding the same is used.
  • CFRP Fiber Reinforced Plastics
  • ceramic materials glass fibers, carbon fibers, and the like are given.
  • the adhesive bonding structure 1A has the coating portion 22A, so that the bonding durability is superior to the adhesive bonding structure not having the coating portion 22A.
  • the shape of the adhesive bonding structure according to the present embodiment is not limited to the above-described embodiment.
  • the shapes of the first member and the second member constituting the adhesive bonding structure according to the present embodiment can be arbitrary, and the bonding site between the first member and the second member is also arbitrary. The site can be selected.
  • the adhesive bonding structure according to the present embodiment may have other members other than the first member and the second member.
  • 4 and 5 are schematic perspective views of an adhesive bonding structure according to another modification of the present embodiment.
  • FIG. 6 is an adhesive bonding structure according to another modification of the present embodiment. It is a schematic diagram explaining a state.
  • the adhesive bonding structure 1B shown in FIG. 4 includes a hat-shaped first member 2B and a flat plate-shaped second member 3B, and is bonded at a bonding region 5B in a flange portion of the first member 2B.
  • the second member 3 ⁇ / b> B is bonded via the agent layer 4.
  • the adhesive bonding structure 1C shown in FIG. 5 has a hat-shaped first member 2C and a hat-shaped second member 3C, which are arranged such that their flange portions face each other.
  • the opposed flange portions of the first member 2C and the second member 3C are bonded via an adhesive layer 4C to form a bonding region 5C.
  • the hem portion is formed by the second member 3D covering the end of the plate-like portion of the first member 2D by hem folding. In the hem portion, the first member 2D and the second member 3D are bonded via an adhesive layer 4D.
  • the coating portion 22 including the resin particles 221 and the organic compound phase 223 is formed on the surfaces of the first members 2B to 2D which are in contact with the adhesive layers 4B to 4D. ing.
  • the adhesive bonding structures 1B to 1D also have excellent adhesive durability.
  • first members 2B to 2D have been described as having the metal portion 21, but the second members 3B to 3D have the metal portion 21 in addition to the first members 2B to 2D. May be. Since the shape of the adhesive joint structure of the present invention is not limited, it is clear that the adhesive joint structure has excellent adhesion durability even in such a case.
  • the second bonding that can be combined with the adhesive bonding is not particularly limited, and any bonding method can be adopted. Specific examples of such joining methods include melt joining, non-melting joining, and mechanical joining.
  • the fusion bonding can be applied when the first member and the second member have metal parts. Note that the fusion bonding may be performed after removing the adhesive layer. However, when the adhesive layer has conductivity, the fusion bonding can be performed without removing the adhesive layer.
  • non-fusion bonding examples include friction stir welding, diffusion bonding, and pressure welding.
  • mechanical joining examples include rivet joining and joining with screws.
  • the application of the adhesive bonding structure according to the present invention is not particularly limited, and it can be used as a member of any machine, building, structure, and the like.
  • the adhesive bonding structure according to the present invention is excellent in water-resistant adhesiveness and relatively lightweight because of using an adhesive. Therefore, the adhesive bonding structure according to the present invention is easily placed in an environment where it comes into contact with water, and is suitable for transportation equipment parts which are always required to be light in weight, particularly automobile parts. Accordingly, the present invention, in one aspect, also relates to an automotive component comprising the adhesively bonded structure according to the present invention.
  • the automotive component to which the adhesive bonding structure according to the present invention is applied is not particularly limited, and includes, for example, a closed section member (for example, an A pillar, a B pillar, a side sill, and the like) bonded by a flange, and reinforcement / stiffening.
  • a member in which materials are partially laminated for example, a B pillar reinforcement, an outer panel
  • a panel member having a hemmed portion a door, a hood, and the like
  • the method of manufacturing the adhesive bonding structure 1 includes a member forming step of forming each of the first member 2 and the second member 3 that configure the adhesive bonding structure 1, and a method of forming the first bonded member.
  • the member forming step includes: a base material manufacturing step of manufacturing a base material of the first member 2 and the second member using the materials of the first member 2 and the second member 3; A coating portion forming step of forming the coating portion 22 by applying a coating liquid for forming the coating portion 22 to at least a part of the metal portion 21 of the base material to be formed, and then performing drying or baking. And a forming step of forming the base material of the first member 2 on which the coating portion 22 is formed and the base material of the second member 3 into a desired shape as required.
  • the base materials of the first member 2 and the second member 3 are manufactured using the materials of the first member 2 and the second member 3.
  • the method for manufacturing the base material is not particularly limited, and the base material may be manufactured according to a conventional method using various known manufacturing methods used for forming a desired base material.
  • a hot-rolled steel sheet or a cold-rolled steel sheet is manufactured according to a conventional method, and the obtained hot-rolled steel sheet or cold-rolled steel sheet is manufactured.
  • a zinc-based plating layer may be formed according to a conventional method.
  • other metal materials, resin materials, FRP materials, ceramic materials, etc. are used as the base material, other known metal materials, resin materials, FRP materials, ceramics, etc. can be used in accordance with a conventional method using various known manufacturing methods. Materials and the like may be manufactured.
  • a coating solution for forming the coating portion 22 is applied to at least a part of the metal portion 21 of the base material to be the first member 2, and then drying or baking is performed. As a result, the film portion 22 is formed.
  • the method for producing the film coating solution is not particularly limited, and for example, a solvent such as water is used according to the organic resin to be used.
  • a solvent such as water
  • a urethane group, an epoxy group, or an ester group is used.
  • An organic resin containing at least one kind, and an organosilicon compound containing at least one of a Si—C bond and a Si—O bond or a Si—OH bond are blended at a desired solid content volume ratio. May be mixed and stirred by the method described in the above.
  • the method for applying the coating liquid for forming the coating portion 22 is not particularly limited, and various known methods can be appropriately used.
  • the coating liquid is a viscous liquid
  • the coating liquid is applied by a known method such as coating by a slit nozzle or a circular nozzle, brush coating, blade coating, or spatula coating. can do.
  • a coating solution in which the above components are dissolved in a predetermined solvent for example, brush coating, spray coating, bar coater, discharge coating from nozzles of various shapes, die coater coating, curtain coater coating, roll coating
  • Various known coating methods such as coater coating and inkjet coating can be used.
  • various known methods such as a bar coater, a roll coater, screen printing, and powder coating can be employed.
  • drying and baking can be performed by, for example, heat treatment or the like.
  • the heating condition is not particularly limited, and for example, a drying and baking time of 5 seconds to 30 minutes under a temperature condition of 80 ° C. to 250 ° C. can be used.
  • the base material of the first member 2 on which the coating 22 is formed and the base material of the second member 3 are formed into desired shapes as needed.
  • the forming method is not particularly limited, and a processing means for obtaining a shape of a target molded product may be selected from known metal processing methods. Further, if necessary, a part of the molding process and an adhesive bonding process described later may be simultaneously performed.
  • the adhesive joining step is a step of joining the formed first member 2 and second member 3 using a predetermined adhesive.
  • a desired adhesive is arranged on a portion to be bonded (for example, a flange portion or the like) in the obtained first member 2 and second member 3 to form a bonding region 5.
  • the method for arranging the desired adhesive is not particularly limited, and a desired adhesive may be applied or a desired adhesive resin sheet may be arranged.
  • various kinds of coating processing and other bonding processing may be performed as necessary.
  • the joining process mechanical joining by bolting or riveting, welding treatment such as spot welding, or the like may be performed.
  • an adhesive is applied to one or both surfaces of the formed flange portion for bonding the first member 2 and the second member 3 to each other. It can be obtained by applying the adhesive, laminating the joining portions of the first member 2 and the second member 3 via the adhesive, and curing the adhesive by holding at room temperature or performing a heat treatment.
  • the first member 2 as a metal member is reinforced by the second member 3 as a fiber-reinforced plastic as in the adhesive bonding structure 1 shown in FIG. 1, the first member 2 and the second member 2 are joined together.
  • the adhesive bonding structure 1 can be obtained by warm-forming in a state where the member 3 and the member 3 are laminated via an adhesive.
  • the adhesive bonding structure 1 according to the present embodiment was briefly described. Note that the adhesive bonding structure according to the present invention is not limited to the one manufactured by the above-described manufacturing method, but can be manufactured by any manufacturing method.
  • (Manufacture of adhesive bonded structure) ⁇ Metal part> The following ten kinds of metal members were prepared as metal parts of the adhesively bonded structure.
  • Hot rolling, pickling, and cold rolling were performed on a steel having the composition shown in Table 1 according to a conventional method to obtain a cold-rolled steel sheet having a thickness of 1.0 mm.
  • the metal members (e), (f), (g), and (h) the produced cold-rolled steel sheet was subjected to 3.5 in the heating furnace until the temperature reached 820 ° C., which is the highest temperature.
  • the sample was heated at an average temperature-increasing rate of ° C / sec, and then annealed by heating at 820 ° C for a certain time in a soaking furnace to obtain a sample.
  • the atmosphere in the heating furnace and the soaking furnace was a nitrogen gas atmosphere containing 3% hydrogen.
  • the produced cold-rolled steel sheet was heated in a heating furnace at an average heating rate of 3.5 ° C./sec until the maximum temperature reached 820 ° C., and thereafter, Annealing was performed by soaking in a soaking furnace at 820 ° C. for a certain time, and then cooled to 450 ° C. Then, it is immersed in a hot-dip plating bath containing hot-dip plating of the component of Zn-0.2% Al, and while pulling out the steel sheet from the plating bath, spraying nitrogen gas from a slit nozzle to perform gas wiping to adjust the amount of adhesion. did.
  • the adhesion amount was adjusted to be 60 g / m 2 on one side.
  • the atmosphere in the heating furnace and the soaking furnace was a nitrogen gas atmosphere containing 3% hydrogen.
  • the produced cold-rolled steel sheet was heated at a maximum temperature of 820 ° C. in a heating furnace at a rate of 3.5 ° C./sec. And then annealed by soaking in a soaking furnace at 820 ° C. for a certain period of time, and then cooled to 450 ° C. Then, it is immersed in a hot-dip plating bath containing hot-dip plating of a component of Zn-0.1% Al, and while pulling out the steel sheet from the plating bath, spraying nitrogen gas from a slit nozzle to perform gas wiping to adjust the amount of adhesion. did. Furthermore, by heating to 480 ° C.
  • the plating layer was alloyed and Fe was diffused during plating.
  • the adhesion amount was adjusted to be 45 g / m 2 on one side.
  • the atmosphere in the heating furnace and the soaking furnace was a nitrogen gas atmosphere containing 3% hydrogen.
  • the metal member (j) used was a commercially available aluminum plate of A5052.
  • a water-dispersion emulsion type polyurethane resin SF-150 manufactured by Daiichi Kogyo Co., Ltd. and 3-glycidoxypropyltriethoxysilane are blended at a solid content ratio of 3: 2, and a film coating solution is prepared.
  • a water-dispersed emulsion-type polyurethane resin SF-150 manufactured by Daiichi Kogyo Co., Ltd. and 3-glycidoxypropyltriethoxysilane are blended at a solid mass ratio of 5: 1 to form a coating solution.
  • a water-dispersed emulsion type polyurethane resin SF-150 manufactured by Daiichi Kogyo Co., Ltd. and 3-glycidoxypropyltriethoxysilane are blended at a mass ratio of solid content of 1: 5, and a film coating solution is prepared.
  • a water-dispersion emulsion type polyurethane resin SF-150 manufactured by Daiichi Kogyo Co., Ltd. and 3-glycidoxypropyltriethoxysilane are blended at a solid content ratio of 7: 3, and a film coating solution is prepared.
  • a water-dispersed emulsion-type polyurethane resin SF-150 manufactured by Daiichi Kogyo Co., Ltd. and 3-glycidoxypropyltriethoxysilane are blended at a solid content mass ratio of 3: 7, and a film coating solution is prepared.
  • B) A water-dispersed emulsion type epoxy resin EM-0461N manufactured by ADEKA Corporation and 3-glycidoxypropyltriethoxysilane were blended at a solid content ratio of 3: 2, and a film coating solution B was prepared. did.
  • a water-dispersed emulsion-type polyester resin MD-1100 manufactured by Toyobo and 3-glycidoxypropyltriethoxysilane are blended at a solid content ratio of 3: 2, and a film coating solution C and did.
  • a coating solution D was prepared as an aqueous solution of only a water-dispersion emulsion type polyurethane resin SF-150 manufactured by Daiichi Kogyo Co., Ltd.
  • E A coating solution E was prepared as an aqueous solution of only 3-glycidoxypropyltriethoxysilane.
  • F A polyester resin Byron GK140 manufactured by Toyobo Co., Ltd.
  • a resin solution was prepared by mixing and adding a curing catalyst (Catalyst 296-9: Nippon Cytec Industries, Ltd.) in an amount of 0.1% by mass based on the resin solid content. Further, 3-glycidoxypropyltriethoxysilane was mixed with the resin solution at a solid content ratio of 3: 2 to obtain a coating solution F (G1).
  • a curing catalyst Catalyst 296-9: Nippon Cytec Industries, Ltd.
  • a water-dispersion emulsion type polyurethane resin SF-150, 3-glycidoxypropyltriethoxysilane, and colloidal silica were blended at a solid content ratio of 3: 1: 1 to prepare a coating solution G1.
  • G2 A water-dispersed emulsion type polyurethane resin SF-150 manufactured by Daiichi Kogyo Co., Ltd., 3-glycidoxypropyltriethoxysilane, and colloidal silica were blended at a solid content ratio of 11: 8: 1. , Film coating solution
  • the prepared coating solution was applied on the above-mentioned metal member by a bar coater under the conditions having the average thickness shown in Table 2 below. After a lapse of 240 hours from the production of the metal member (after alloying of the plating layer) only in Example 1, the coating solution was applied so as to have the average thickness shown in Table 2. Thereafter, in an induction heating furnace, the first member having the coating was formed by drying and baking at the highest attained plate temperature (PMT: 150 ° C.).
  • the average thickness of the coating is determined by observing the cross section of the first member using a TEM or SEM, measuring the thickness of the coating at five points where the cross section is divided into five equal parts, and calculating the average value.
  • the coating film holding time was adjusted by controlling the conveying speed of the steel sheet from the coating to the heating furnace. Drying of the coating film was performed at a maximum ultimate plate temperature (PMT) of 150 ° C. using an induction heating furnace. In Comparative Example 1, the film portion was not formed.
  • PMT maximum ultimate plate temperature
  • tensile shear test pieces were produced based on JIS K6850.
  • An epoxy resin-based adhesive penguin cement # 1066 manufactured by Sunstar Co., Ltd. was prepared by adding 5% by mass of 200 ⁇ m glass beads.
  • Such an epoxy resin-based adhesive is applied to the end of the first member so as to have an adhesion area of 12.5 mm in length ⁇ 25 mm in width, and the ends of the first member to which the adhesive has been applied are attached to each other.
  • the adhesive was cured by leaving it in an atmosphere of 170 ° C. for 30 minutes to prepare a tensile shear test piece.
  • ⁇ Flange member ⁇ By molding the prepared first member, a metallic hat-shaped member having a flange was manufactured. An epoxy resin-based adhesive penguin cement # 1066 manufactured by Sunstar Co., Ltd. was prepared by adding 5% by mass of 200 ⁇ m glass beads. Next, such an epoxy resin-based adhesive is applied to the flange portion of the produced molded body, and another first member is attached thereon, and left at 170 ° C. atmosphere for 30 minutes. The adhesive was cured to form a closed-section structure.
  • Example 19 a structure of a joining member in which spot welding was also used for the flange portion to which the adhesive was applied was also manufactured. Specifically, using a CF-type Cr-Cu electrode with a tip diameter of 5 mm and R40, a welding interval of 3 ⁇ t0.5 (t is a plate thickness [mm]) and a pitch of 30 mm are applied at a dot interval. , Spot welding was performed. The adhesive was not applied to a portion to be spot-welded to be spot-welded.
  • Example 20 5% by mass of 200 ⁇ m glass beads was added to a urethane resin-based adhesive UM700 manufactured by Cemedine Co., Ltd., and left standing at room temperature for 24 hours to cure, thereby producing a flat cross-sectional structure. Further, in Example 21, 5% by mass of 200 ⁇ m glass beads was added to an acrylic resin-based adhesive Hard Rock M-600-08 manufactured by Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd. A cross-sectional structure was created.
  • the coating portion of the vertical cross section near the interface between the metal portion and the adhesive layer was inclined at an angle of 5 degrees by a diagonal cutting device (SAICAS, model DN-20S manufactured by Daipla Wintes).
  • SAICAS diagonal cutting device
  • the film part was enlarged by attaching and cutting.
  • microscopic IR (infrared spectroscopy) analysis of the coating mapping measurement was performed using IRT-5200 manufactured by JASCO Corporation, and from the assignment of the observed peak derived from the resin component in the infrared absorption spectrum of the obtained coating, the aqueous polyurethane resin was determined.
  • 1250 ⁇ 1260cm -1 (Si- C bond derived) peaks of the observed and 1000 to a peak of 1100cm -1 (Si-O bond derived) or 3650 peak of ⁇ 3690cm -1 (Si-OH bonds derived ) was determined to include a Si—C bond and at least one of a Si—O bond and a Si—OH bond.
  • A was determined to include a Si—C bond and at least one of a Si—O bond and a Si—OH bond, and B was determined to not include these bonds.
  • TOF-SIMS measurement After sputtering to a certain depth from the surface with an Ar beam, TOF-SIMS measurement was performed, and thereafter, similarly, TOF-SIMS measurement was repeated after performing sputtering, and the depth direction distribution of various elements and bonds was obtained.
  • the primary ion species is Au 3 +
  • the acceleration voltage is 30 kV
  • the sputtering speed is about 80 nm / min (in terms of SiO 2 )
  • the measurement area is 50 ⁇ m ⁇ 50 ⁇ m.
  • the film portion the adhesive layer if no film portion is present
  • Total Ion correction value 1.0 ⁇ 10 ⁇ 3 or more
  • the bonding durability of each of the obtained adhesive bonded structures according to the examples was evaluated.
  • the torsional stiffness of the adhesively bonded structure according to each example was measured and calculated by a torsion tester. Specifically, both ends of the adhesive joint structure according to each example are fixed with jigs, and only one end is rotated around the center axis of the adhesive joint structure as a rotation axis, and the adhesive joint structure is twisted and deformed. was added.
  • the torsional angle and the torsional moment were measured, and the torsional rigidity of each adhesively bonded structure was calculated from the relationship between the torsional angle and the torsional moment in the elastic deformation range. Specifically, as the relationship between the torsion angle and the torsion moment in the elastic deformation range, the initial inclination of the torsion angle-torsion moment diagram was used.
  • the adhesive bonding structure according to each example was allowed to stand in a constant temperature / humidity chamber in a humid environment of 80 ° C. and a relative humidity of 95% for 500 hours to check the deterioration of the adhesive layer and the interface between the adhesive layer and the coating.
  • the torsional stiffness of the adhesively bonded structure according to each example after standing in a thermo-hygrostat was measured and calculated by a torsion tester.
  • the rate of decrease in torsional rigidity due to deterioration was calculated by comparing with the torsional rigidity of the adhesively bonded structure according to each example in which the deterioration test was not performed, and the obtained rate of decrease was used as an evaluation index of the joint durability.
  • Comparative Example 1 has the same performance as that of the above-described example with respect to the initial rupture stress, water infiltration cannot be suppressed because the film portion was not formed, The effect of improving the adhesion durability was not obtained.
  • the bonding structure of Comparative Example 2 did not contain a Si—C bond and at least one of a Si—O bond or a Si—OH bond and had no Si—O—Me bond. No adhesion was obtained, and the effect of improving the adhesion durability was not obtained. Since the adhesive bonding structure of Comparative Example 3 did not have an organic resin phase containing any of a urethane group, an epoxy group, and an ester group, the adhesion between the film portion and the adhesive layer was not obtained, and the adhesive durability was low. No improvement effect was obtained. In the adhesive bonded structure of Comparative Example 4, the effect of improving the adhesive durability was not obtained because the volume ratio of the inorganic compound phase was more than 10%.
  • Example 3 when comparing Example 1 and Example 3, the adhesive bonding structure of Example 3 in which the time from the alloying of the plating layer to the application of the coating solution was shorter than that of the plating layer was alloyed. As compared with the adhesively bonded structure of Example 1 in which the time until the application of the coating liquid was long, the effect of improving the adhesive durability was further improved. This is because the adhesive bonding structure of Example 3, in which more Si—O—Me bonds could be formed, invaded moisture between the metal part and the coating part than the adhesive bonding structure of Example 1. This is considered to be because the adhesion between the metal part and the film part was improved as a result.
  • Example 6 to Example 9 an organic compound comprising an organosilicon compound in which the structure of the film portion includes a Si—C bond and at least one of a Si—O bond and a Si—OH bond
  • resin particles containing at least one of a urethane group, an epoxy group and an ester group are dispersed, the average particle size of the resin particles is 20 nm or more and less than 200 nm, and the resin particles In the case of the structure occupying 20% or more and less than 80% of the cross-sectional area, the effect of improving the adhesion durability was obtained. It is considered that in the case of having such a structure, the adhesion between the metal portion and the coating portion and the adhesion between the coating portion and the adhesive layer were both compatible.
  • the adhesion durability was improved by forming the film portion regardless of the type of the metal portion.
  • a low-strength steel plate when a tensile shear test is performed, stress concentration occurs due to deformation of the plate, so that the initial fracture stress tends to be lower than that of a high-strength steel plate.
  • the breaking stress was lower than that of CR of the same strength (Example 11) due to plating peeling due to stress concentration, the deformation of the plate was suppressed as the strength increased.
  • peeling of the plating was suppressed, and the breaking stress was equivalent to that of a cold-rolled steel sheet having the same strength.
  • Example 3 Comparing Example 3 with Example 19, when combined with spot welding, an effect of further improving the adhesion durability was obtained.
  • Example 20 when the adhesive layer was an epoxy resin-based or urethane resin-based adhesive, excellent adhesive durability was exhibited. This is because the resin component contained in the film portion has excellent adhesion to the epoxy resin or the urethane resin.
  • Example 6 Comparing Example 6, Example 7, Example 22 and Example 23, it was found that when the area ratio of the organic resin phase was 20 to 80%, more excellent adhesive durability was exhibited.
  • Example 3 Comparison between Example 3 and Example 25 showed that addition of a small amount of colloidal silica did not affect the adhesion durability.

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Abstract

この接着接合構造体は、金属部及び前記金属部の表面の少なくとも一部に配置された皮膜部を有する第1の部材と、第2の部材と、前記第1の部材と前記第2の部材とを、前記皮膜部を介して接合する接着剤層と、を備え、前記皮膜部は、ウレタン基、エポキシ基、エステル基のうち1種以上を含む有機樹脂相と、有機ケイ素化合物からなる有機化合物相と、任意に、無機ケイ素化合物からなる無機化合物相と、を含み、前記皮膜部の全体積に対して有機化合物相及び無機化合物相の合計の体積割合が16vol%~84vol%であり、前記皮膜部の全体積に対して前記有機化合物相の体積割合が16vol%~84vol%であり、前記皮膜部の全体積に対して無機化合物相の体積割合を10vol%以下に制限し、前記有機ケイ素化合物は、Si-C結合と、Si-O結合とSi-OH結合との少なくとも一方と、を含む。

Description

接着接合構造体及び自動車用部品
 本発明は、接着接合構造体及び自動車用部品に関する。本願は、2018年9月28日に、日本に出願された特願2018-185842号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
 自動車等の輸送機器産業分野においては、車体剛性向上、溶接部破断補助、異種材接合等の目的で部材間の接合における接着剤の適用が増加している。接着剤を利用して部材同士を接合することにより、大幅な性能向上が期待できるため、車体の軽量化の手段として重要である。このため、車体部品として金属部材同士又は金属部材と他の材料との接着剤を用いた接着接合構造体を開発するにおいては、部材間の接合強度の向上を目的として、種々の検討が行われている。
 例えば、以下の特許文献1では、アルミニウム合金基材の表面に、所定の酸化皮膜を設けた上で、かかる酸化皮膜上にシロキサン結合を有する皮膜を設けたアルミニウム合金材を用い、かかるアルミニウム合金材同士、又は、かかるアルミニウム合金材と他の部材とを、接着樹脂を介して接合する技術が提案されている。
 また、以下の特許文献2では、金属基板の表面に、水溶性樹脂及び炭素-酸素結合を有する潤滑剤を含む化成処理皮膜を形成した化成処理金属板を用い、かかる化成処理金属板と樹脂層とを、接着剤層を介して接合する技術が提案されている。
国際公開第2016/076344号 国際公開第2017/169571号
 ところで、接着剤を適用した場合には、接着剤の劣化(密着性低下)による部品性能の低下が避けられない。この点、上記特許文献1及び特許文献2に開示されるいずれの技術についてもあてはまる。このため、接着剤の適用については、実環境下で長期保証が難しく、部位によっては適用が制限されたり、劣化を見越した設計がされたりしている場合がある。
 そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされた発明であり、本発明の目的とするところは、金属部材と他の部材とを接着剤により接合することで製造され、接着耐久性に優れた接着接合構造体及び自動車用部品を提供することにある。
 本発明者らは、金属部材と接着剤層との間の密着性の低下の原因を検討し、当該原因が、金属部材と接着剤層との間の界面への水の浸入にあることを突き止めた。このことから、本発明者らは、金属部材と接着剤層との間の接着界面への水の浸入を抑制するために、金属部材上に形成する皮膜部の構成と、接着界面に浸入する水との関係を調査した。その結果、金属部材と接着剤層との間に、金属部材との間で強固な化学結合を生成することが可能な物質と、接着剤層を構成する接着剤の樹脂との親和性の高い物質とを含有する皮膜部を設けることで、金属部材と接着剤層との間の接着界面への水の浸入をより確実に抑制し、接着耐久性が向上することを見出し、本発明を想到するに至った。
 上記知見に基づき完成された本発明の要旨は、以下の通りである。
(1)金属部及び前記金属部の表面の少なくとも一部に配置された皮膜部を有する第1の部材と、第2の部材と、前記第1の部材と前記第2の部材とを、前記皮膜部を介して接合する接着剤層と、を備え、前記皮膜部は、ウレタン基、エポキシ基、エステル基のうち1種以上を含む有機樹脂相と、有機ケイ素化合物からなる有機化合物相と、任意に無機ケイ素化合物からなる無機化合物相と、を含み、前記皮膜部の全体積に対して前記有機化合物相及び前記無機化合物相の合計の体積割合が16vol%~84vol%であり、前記皮膜部の全体積に対して、前記有機化合物相の体積割合が16vol%~84vol%であり、前記皮膜部の全体積に対して無機化合物相の体積割合を10vol%以下に制限し、前記有機ケイ素化合物は、Si-C結合と;Si-O結合とSi-OH結合との少なくとも一方と:を含む接着接合構造体。
(2)前記有機化合物相及び無機化合物相の合計の体積割合が20vol%~80vol%である、(1)に記載の接着接合構造体。
(3)前記有機樹脂相が、ウレタン基、エポキシ基、エステル基のうち1種以上を含む樹脂粒子であり、前記樹脂粒子の平均粒径が、20nm以上200nm未満であり、前記皮膜部の厚み方向に沿った断面で、前記樹脂粒子の面積割合が、前記皮膜部の断面積に対し20%以上80%である、(2)に記載の接着接合構造体。
(4)前記金属部と前記皮膜部との界面の任意の箇所を含むように前記皮膜部を前記接着剤層側から前記金属部側に向かってArスパッタリングしながら、飛行時間型二次イオン質量分析法により分析したときに、前記金属部を構成する金属元素Meとの結合であるSi-O-Me結合に対応するピークが観測され、かつ、前記Si-O-Me結合を示すピークのカウント数を質量走査範囲m/z=0~300で検出された全2次イオンカウント数の合計値で除した値が1.0×10-3以上である、(1)~(3)の何れか1つに記載の接着接合構造体。
(5)前記皮膜部の平均厚みは、前記第1の部材の片面あたり、0.2μm以上1.5μm以下である、(1)~(4)の何れか1つに記載の接着接合構造体。
(6)前記接着剤層を構成する接着剤の樹脂は、前記皮膜部中の前記有機樹脂相を構成する樹脂と共通の化学構造を有する、(1)~(5)の何れか1つに記載の接着接合構造体。
(7)前記接着剤層は、エポキシ樹脂系接着剤、又は、ウレタン樹脂系接着剤の少なくとも何れか1種を含む、(1)~(6)の何れか1つに記載の接着接合構造体。
(8)前記金属部は、鋼材である、(1)~(7)の何れか1つに記載の接着接合構造体。
(9)前記金属部は、亜鉛系めっき鋼板である、(1)~(8)の何れか1つに記載の接着接合構造体。
(10)前記金属部が、590MPa以上の引張強度を有する合金化溶融亜鉛めっき鋼板である、(1)~(9)の何れか1つに記載の接着接合構造体。
(11)前記金属部が、980MPa以上の引張強度を有する合金化溶融亜鉛めっき鋼板である、(1)~(9)の何れか1つに記載の接着接合構造体。
(12)前記第1の部材と前記第2の部材とが、さらに第2の接合により接合されている、(1)~(11)の何れか1つに記載の接着接合構造体。
(13)第2の接合が、スポット溶接である、(12)に記載の接着接合構造体。
(14)(1)~(13)の何れか1つに記載の接着接合構造体を備える、自動車用部品。
 以上説明したように本発明の上記態様によれば、金属部材と他の部材とを接着剤により接合することで製造され、接着耐久性に優れた接着接合構造体と、当該接着接合構造体を備えた自動車用部品を提供することができる。
本発明の実施形態に係る接着接合構造体の模式的な斜視図である。 図1に示す接着接合構造体の接着領域の部分拡大断面図である。 本発明の一変形例に係る接着接合構造体の接着領域を説明する部分拡大断面図である。 本発明の他の変形例に係る接着接合構造体の模式的な斜視図である。 本発明の他の変形例に係る接着接合構造体の模式的な斜視図である。 本発明の他の変形例に係る接着接合構造体の接着状態を説明する模式図である。
 以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
(接着接合構造体の構成について)
 図1は、本発明の実施形態に係る接着接合構造体の模式的な斜視図であり、図2は、図1に示す接着接合構造体の接着領域の部分拡大断面図である。
 図1に示す接着接合構造体1は、第1の部材2と第2の部材3とを有する。第1の部材2は、いわゆるハット型の金属部材である。即ち、第1の部材2は、ウェブ部とこのウェブ部の幅方向両側縁に連なる一対の縦壁部と、これら縦壁部に連なる一対のフランジ部とを備え、長手方向に垂直な断面形状がハット型である金属部材である。このウェブ部は一方向に長い長方形状を有している。そして、第2の部材3は、第1の部材2のウェブ部の内側に沿った形状を有し、ウェブ部の内側にある接着領域5において、接着剤層4を介して第1の部材2に接合されている。ここで、ウェブ部の内側とは、ウェブ部と縦壁部とで囲まれた領域をいう。
 なお、本実施形態に係る接着接合構造体の構成の説明を容易とするために、図1においては、第1の部材2がハット型であることを前提に説明するが、後述するように当然、本実施形態において接着接合構造体を構成する各部材は、図示の態様の形状に限定されない。また、本実施形態においては、少なくとも第1の部材2が金属部材であればよいが、以下の説明においては、一例として、第1の部材2及び第2の部材3が共に金属部を有する金属部材である場合について説明する。以下、接着領域5における構成について、図2を参照しつつ説明する。
<第1の部材2について>
 第1の部材2は、金属部21と、金属部21の表面の少なくとも一部に形成される皮膜部22とを有している。以下、金属部21について説明する。
≪金属部21≫
 金属部21の材質としては、例えば、鉄、チタン、アルミニウム、マグネシウム及びこれらの合金などが挙げられる。ここで、合金の例としては、例えば、鉄系合金(ステンレス鋼含む)、Ti系合金、Al系合金、Mg合金などが挙げられる。金属部21の材質は、鉄鋼材料(鋼材)、鉄系合金、チタン及びアルミニウムであることが好ましく、他の金属種に比べて引張強度が高い鉄鋼材料であることがより好ましい。そのような鉄鋼材料としては、例えば、日本工業規格(JIS)等で規格された鉄鋼材料があり、一般構造用や機械構造用として使用される炭素鋼、合金鋼、高張力鋼等を挙げることができる。このような鉄鋼材料の具体例としては、冷延鋼材、熱延鋼材、自動車構造用熱延鋼板材、自動車加工用熱延高張力鋼板材、自動車構造用冷延鋼板材、自動車加工用冷延高張力鋼板材、熱間加工時に焼き入れを行った一般にホットスタンプ材と呼ばれる高張力鋼材などを挙げることができる。このような鉄鋼材料の成分は特に限定されないが、Fe、Cに加え、Si、Mn、S、P、Al、N、Cr、Mo、Ni、Cu、Ca、Mg、Ce、Hf、La、Zr、Sbのうち1種又は2種以上を含有してもよい。これら添加元素は求める材料強度及び成形性を得るために適宜1種又は2種以上を選定し、含有量も適宜調整することができる。
 また、金属部21の材質がアルミニウム合金であると部材の軽量化が達成されるため、好適である。アルミニウム合金としては、Si、Fe、Cu、Mn、Mg、Cr、Zn、Ti、V、Zr、Pb、Biのうち1種又は2種以上を含有したアルミニウム合金が挙げられ、例えばJIS H4000:2006に記載される1000番台系、2000番台系、3000番台系、4000番台系、5000番台系、6000番台系、7000番台系など一般に公知のアルミニウム合金が金属部21の材質として挙げられる。強度と成形性を有する5000番台系や6000番台系などは、金属部21として好適である。マグネシウム合金としては、Al、Zn、Mn、Fe、Si、Cu、Ni、Ca、Zr、Li、Pb、Ag、Cr、Sn、Y、Sbその他希土類元素のうち1種又は2種以上を含有したマグネシウム合金が金属部21の材質として挙げられ、Alを含有したASTM規格に記載されているAM系、AlとZnを含有したAZ系、Znを含有したZK系など一般に公知のマグネシウム合金を使用することができる。なお、金属部21が板状である場合、これらは成形されていてもよい。
 金属部21の材質が鉄鋼材料の場合、鉄鋼材料には、任意の表面処理が施されていてもよい。ここで、表面処理とは、例えば、亜鉛系めっき及びアルミニウム系めっき、スズ系めっきなどの各種めっき処理、リン酸亜鉛処理、クロメート処理及びクロメートフリー処理などの化成処理、並びに、サンドブラストのような物理的もしくはケミカルエッチングのような化学的な表面粗化処理が挙げられるが、これらに限定されない。また、複数種の表面処理が施されていてもよい。表面処理としては、少なくとも防錆性の付与を目的とした処理が行われていることが好ましい。
 特に、鉄鋼材料の中でもめっき処理が施されためっき鋼材は、耐食性に優れることから金属部21として好ましい。金属部21として特に好ましいめっき鋼材としては、亜鉛系めっき鋼板、Niめっき鋼板もしくはこれらを熱処理してNiめっき中にFeを拡散させることで合金化させた合金化Niめっき鋼板、Alめっき鋼板、スズめっき鋼板、クロムめっき鋼板等が挙げられる。
 上記のような各種のめっき鋼板の中でも、亜鉛系めっき鋼板は耐食性に優れるため、金属部21として好適である。特に、鋼板に亜鉛めっきを施した後に合金化させて亜鉛めっき中に鉄を拡散させた合金化溶融亜鉛めっき鋼板は、接着剤の経時による強度低下がより抑制されるため、金属部21としてより好適である。
 ところで、合金化溶融亜鉛めっき鋼板は、一部に硬い合金層(一般に、キャピタルΓ層と呼ばれる。)が存在し、接着強度の高い接着剤(例えば、構造用接着剤)を用いた場合、合金化溶融亜鉛めっき鋼板が変形して当該合金層が破壊されることで、本来の接着強度を得られない可能性がある。しかしながら、本発明者らは、高強度の合金化溶融亜鉛めっき鋼板を金属部21とすると、めっき合金層の破壊を抑制でき、第1の部材2と第2の部材3との間の接着強度を高めることが可能なことを見出した。
 これは、接着接合構造体1に応力が負荷された場合で、高強度の鋼板が変形しにくいことが一因であると考えられる。すなわち、一般には、低強度の鋼板同士が接着されている場合、鋼板に引張応力、せん断応力等の応力が生じた際に、接着剤に加え、鋼板も変形する。特に接着部位の端部に変形が集中する。この結果、変形集中部のめっき合金層が破壊し、早期に剥離が生じる。これに対し、高強度鋼板を使用した場合、負荷された応力よる変形が小さいことから、接着部位の端部の変形集中が防止される。この結果、接着部位において、めっき合金層の破壊が抑制され、接着剤層全体で応力を受けることが可能となる。特に、引張強度590MPa以上の合金化溶融亜鉛めっき鋼板において、第1の部材2と第2の部材3との間の接着強度をより高めることができる。さらに、引張強度980MPa以上の合金化溶融亜鉛めっき鋼板において、第1の部材2と第2の部材3との間の接着強度をより一層高めることができる。
 従って、金属部21としては、高強度の合金化溶融亜鉛めっき鋼板、例えば引張強度が590MPa以上の合金化溶融亜鉛めっき鋼板を用いることが好ましく、引張強度が980MPa以上の合金化溶融亜鉛めっき鋼板を用いることがより好ましい。これにより、第1の部材2と第2の部材3との間の接着強度をより一層高いものとすることができる。この場合、接着接合構造体1が応力を受けた際には接着剤層4全体で応力を受けることが可能となることから、後述する本実施形態に係る接着接合構造体における接着耐久性の効果をより一層得ることが可能となる。なお、鋼板の引張強度は、JIS Z2241:2011に準じて測定することができる。
 以下、溶融亜鉛めっき鋼板及び合金化溶融亜鉛めっき鋼板について、詳細に説明する。
 溶融亜鉛めっき鋼板及び合金化溶融亜鉛めっき鋼板の母材である鋼板は、一般に公知の鋼板を用いることが可能である。このような鋼板として、例えば、JIS G3131:2018に記載の熱延軟鋼板及び鋼帯、JIS G3113:2018に記載の自動車用熱延鋼板及び鋼帯、JIS G3141:2017に記載の冷延鋼板及び鋼帯などを用いることができる。母材となる鋼板として、自動車用途等に用いられる高強度鋼板を用いるとより好適であり、引張強度が590MPa以上の高強度鋼板、更には、引張強度が980MPa以上の高強度鋼板を用いることがより一層好適であることは、上記の通りである。
 かかる高強度鋼板は、C(炭素)を0.050質量%以上0.400質量%以下、Si(ケイ素)を0.10質量%以上2.50質量%以下、Mn(マンガン)を1.20質量%以上3.50質量%以下含有し、残部がFe(鉄)及び不純物である組成を有していることが好ましい。また、かかる高強度鋼板は、C、Si、Mnを上記の含有量で含み、更に、残部のFeの一部に換えて、P(リン):0.100質量%以下、S(硫黄):0.0100質量%以下、Al(アルミニウム):1.200質量%以下、N(窒素):0.0100質量%以下を含有していると、より好ましい。
 以下では、かかる高強度鋼板を構成する鋼板の化学成分(組成)について、詳細に説明する。
[C:0.050質量%以上0.400質量%以下]
 Cは、マルテンサイト、焼戻マルテンサイト、ベイナイト及び残留オーステナイト等の硬質組織を形成し、鋼板の強度を向上させるために必須の元素である。そこで、本実施形態では、引張強度を590MPa以上あるいは980MPa以上とするために、Cの含有量を0.050質量%以上とすることが好ましい。引張強度をより一層高めるため、Cの含有量は0.075質量%以上であることがより好ましい。一方、過度にCの含有量を高めると溶接性が劣化することから、Cの含有量は0.400質量%以下とすることが好ましく、0.300質量%以下とすることがより好ましい。
[Si:0.10質量%以上2.50質量%以下]
 Siは、鋼板の伸びを確保して、加工性を大きく阻害することなく、強度を向上させる作用効果を有する元素である。そこで、本実施形態では、加工性と強度を十分に確保するために、Siの含有量を0.10質量%以上とすることが好ましい。加工性と強度とをより確実に確保するため、Siの含有量は、0.45質量%以上であることがより好ましい。一方、過度にSiの含有量を高めると、靭性が低下し、却って加工性が劣化することから、Siの含有量は2.50質量%以下とすることが好ましく、2.30質量%以下とすることがより好ましい。
[Mn:1.20質量%以上3.50質量%以下]
 Mnは、Siと同等の作用効果を有する元素である。そこで、本実施形態では、加工性と強度を十分に確保するために、Mnの含有量を1.20質量%以上とすることが好ましい。加工性と強度とをより確実に確保するため、Mnの含有量は、1.50質量%以上とすることがより好ましい。一方、過度にMnの含有量を高めると、溶接性が劣化することから、Mnの含有量は、3.50質量%以下とすることが好ましく、3.30質量%以下とすることがより好ましい。
[P:0.100質量%以下]
 Pは、鋼材を脆化させる元素であり、更に、Pの含有量が0.100質量%を超えると、鋳造したスラブが割れるなどのトラブルが起こりやすくなる。そのため、Pの含有量は、0.100質量%以下であることが好ましく、0.050質量%以下であることがより好ましい。一方、Pの含有量を0.001%未満とすることは、製造コストの大幅な増加を伴うことから、Pの含有量は、0.001%を下限値とすることが好ましい。
[S:0.0100質量%以下]
 Sは、延性、曲げ性といった加工性を低下させる元素であるため、Sの含有量は、0.0100質量%以下であることが好ましい。また、Sは、溶接性を劣化させる元素でもあるため、0.0080質量%以下に制限することがより好ましい。一方、Sの含有量を0.0001%未満とすることは、製造コストの大幅な増加を伴うため、Sの含有量は、0.0001%を下限値とすることが好ましい。
[Al:1.200質量%以下]
 Alは、鋼材を脆化させる元素であり、Alの含有量が1.200質量%を超えると、鋳造したスラブが割れるなどのトラブルが起こりやすくなる。そのため、Alの含有量は、1.200質量%以下であることが好ましい。また、Alの含有量が増えると溶接性が劣化するため、Alの含有量は、1.100質量%以下であることがより好ましい。一方、Alの含有量の下限は特に定めなくてもよいが、Alは、原料中に微量に存在する不可避不純物であり、その含有量を0.001%未満とするには製造コストの大幅な増加が伴う。そのため、Al含有量は、0.001質量%を下限値とすることが好ましい。
[N:0.0100質量%以下]
 Nは、粗大な窒化物を形成し、延性、曲げ性といった加工性を劣化させる元素である。Nの含有量が0.0100%を超えると、加工性の劣化が顕著となることから、N含有量は、0.0100%以下とすることが好ましい。また、Nの含有量が過剰となると、溶接時のブローホール発生の原因になることから、含有量は少ない方がよい。これらの観点から、N含有量は、0.0090質量%以下とすることがより好ましい。一方、Nの含有量の下限は、特に限定されないが、Nの含有量を0.0005質量%未満にすることは、製造コストの大幅な増加を招く。このことから、N含有量の下限は0.0005質量%以上とすることが好ましい。
 本実施形態で用いることが好ましい高強度鋼板は、上記に加え、必要に応じて他の元素を含有していてもよい。
 例えば、鋼板の強度をより一層高めるために、残部のFeの一部に換えて、Cr(クロム)、Mo(モリブデン)、Ni(ニッケル)、又は、Cu(銅)の少なくとも1種以上を含有してもよい。Cr(クロム)、Mo(モリブデン)、Ni(ニッケル)、又は、Cu(銅)の少なくとも1種以上の合計の含有量の上限は1.20質量%としてもよい。
 また、鋼板の強度をより一層高めるために、残部のFeの一部に換えて、Nb(ニオブ)、Ti(チタン)、又は、V(バナジウム)の少なくとも1種以上を含有してもよい。Nb(ニオブ)、Ti(チタン)、又は、V(バナジウム)の少なくとも1種以上の合計の含有量の上限は0.200質量%としてもよい。
 更に、B(ホウ素)は、高強度化に有効な元素であるため、残部のFeの一部に換えて、Bを含有してもよい。Bの含有量の上限は0.0075質量%としてもよい。
 また、鋼板の成形性を高めるため、残部のFeの一部に換えて、Ca(カルシウム)、Mg(マグネシウム)、Ce(セリウム)、Hf(ハフニウム)、La(ランタン)、Zr(ジルコニウム)、Sb(アンチモン)、又は、REM(希土類元素)の少なくとも1種以上を含有してもよい。Ca(カルシウム)、Mg(マグネシウム)、Ce(セリウム)、Hf(ハフニウム)、La(ランタン)、Zr(ジルコニウム)、Sb(アンチモン)、又は、REM(希土類元素)の少なくとも1種以上の合計の含有量の上限は、0.1000質量%としてもよい。
 本実施形態において用いることが好ましい高強度鋼板における化学成分において、以上説明した各元素の残部は、Fe及び不純物である。
 なお、前述のCr、Mo、Ni、Cu、Nb、Ti、V、B、Ca、Mg、Ce、Hf、La、Zr、Sb及びREMについては、いずれも前記下限値未満の微量を不純物として含有していることは許容される。
 かかる高強度鋼板は、前述のように、亜鉛系めっきが施されていると耐食性に優れるため金属部21としてより好適である。このような亜鉛系めっき鋼板として、例えば、JIS G3313に記載の電気亜鉛めっき鋼板、JIS G3302に記載の溶融亜鉛めっき鋼板等を挙げることができる。
 電気亜鉛めっき鋼板の場合は、亜鉛のみをめっきした鋼板(一般にEGと呼ばれる)でも良いし、亜鉛-ニッケル電気めっき鋼板を用いても良い。また、溶融亜鉛めっき鋼板は、亜鉛めっき層にAlを0.2%含有する一般にGIと呼ばれるものを用いても良いし、亜鉛めっき層中にAl:1~10%を含む一般にZn-Al合金めっき鋼板と呼ばれる鋼板を用いても良い。更に、亜鉛めっき層中にAl:1~10%、Mg:1~15%含む一般にZn-Al-Mg合金めっき鋼板と呼ばれる鋼板を用いても良い。
 かかる亜鉛めっき層が、Fe:7~15質量%、Al:0.05~0.5質量%を含有し、残部がZn及び不純物からなる合金化溶融亜鉛めっき層であると、接着剤の接着強度が経時で低下しにくく、金属部21としてより好適である。本実施形態において、合金化溶融亜鉛めっき層とは、合金化反応によってZnめっき中に鋼中のFeが拡散しできたFe-Zn合金を主体としためっき層のことである。Feの含有量は特に限定しないが、合金化溶融亜鉛めっき層中のFeの含有量が7質量%未満では、めっき表面に柔らかいZn-Fe合金が形成されプレス成形性を劣化させ、Feの含有量が15質量%を超えると、地鉄界面に脆い合金層が発達し過ぎてめっき密着性が劣化する。そのため、合金化溶融亜鉛めっき層中のFeの含有量は、7~15質量%が適切である。また、一般に連続的に溶融亜鉛めっきを施す際、めっき浴中での合金化反応を制御する目的でめっき浴にAlを添加するため、めっき中には0.05~0.5質量%のAlが含まれる。また、合金化の過程では、Feの拡散と同時に鋼中に添加した元素も拡散するため、めっき中にはこれらの元素も含まれる。
 以下に、上記のような溶融亜鉛めっき鋼板を得るための製造方法の一例を示す。ただし、上記のような高強度溶融亜鉛めっき鋼板は、以下に例示する製造方法以外の方法を用いて製造してもよく、以下に説明する各条件は好適なものを挙げたにすぎず、一例に過ぎない。
 かかる亜鉛系めっき鋼板に用いられる、母材となる鋼板は、鋳片を熱間圧延することで製造されたり、熱感圧延後に冷間圧延し、その後、必要に応じて焼鈍することによって製造されたりする。かかる焼鈍が、連続焼鈍工程を行うことによってなされると、より好適である。更には、かかる鋼板を連続電気めっきラインにて電気めっきすることができる。溶融亜鉛めっき鋼板の場合は、かかる熱延鋼板もしくは冷延鋼板を連続めっきラインで加熱したのちに、還元雰囲気(水素を1~5%含む窒素ガス雰囲気)にて加熱した状態(一般に、還元炉と呼ばれる。)で保定して鋼板表面の酸化物を還元させて(一般に、酸化還元法と呼ばれる。)、冷却させた後に溶融亜鉛系めっき浴に浸漬し、引き上げてガスワイピングでめっき付着量を調整することで製造される。ワイピングガスは、エアーや窒素ガスなど一般的なものを用いることができるが、窒素ガスであるとめっき層の酸化を抑制できるため、より好適である。合金化溶融亜鉛めっき鋼板を製造する場合は、かかる工程のガスワイピングでめっき付着量を調整した後に、合金化炉で400~500℃に加熱して合金化処理を施すことで製造される。
≪皮膜部22≫
 次に、皮膜部22について説明する。
 第1の部材2の表面の少なくとも一部は、皮膜部22を有している。すなわち、金属部21の表面の少なくとも一部に、皮膜部22が形成されている。皮膜部22は、少なくともその一部が接着剤層4と接し、第1の部材2は、皮膜部22を介して接着剤層4により第2の部材3と接着する。皮膜部22は、少なくとも、ウレタン基、エポキシ基、エステル基のうち1種以上を含む有機樹脂相と、有機ケイ素化合物からなる有機化合物相と、を含む。本実施形態の有機ケイ素化合物は、Si-C結合を含む。また、本実施形態の有機ケイ素化合物は、Si-O結合又はSi-OH結合の少なくとも一方を含む。即ち、本実施形態の有機ケイ素化合物は、Si-C結合と、Si-O結合又はSi-OH結合の少なくとも一方と、を含む。以下、皮膜部22の構成について詳細に説明する。
 本実施形態に係る皮膜部22は、上記のように、ウレタン基、エポキシ基、エステル基のうち1種以上を含む有機樹脂相と、有機ケイ素化合物からなる有機化合物相と、を含む。より具体的には、図2に模式的に示したように、皮膜部22において、上記特定の官能基を有する有機樹脂相は、主に樹脂粒子221として存在しており、有機ケイ素化合物から構成される有機化合物相223中に、かかる樹脂粒子221が分散した構造を有している。
 皮膜部22中に、有機ケイ素化合物からなる有機化合物相223が存在することで、金属部21を構成する元素との間で、Si-O-Me結合という化学結合が形成される。ここで、Meは、金属部21の主成分である金属元素(換言すれば、含有量が、金属部21の全質量に対して50質量%以上である金属元素)を示す。例えば、金属部21が鉄鋼材料である場合、上記Meは、Feであり、金属部21がアルミニウム材料である場合、上記Meは、Alである。このような一次結合が形成されることで、金属部21と皮膜部22との間の接合状態はより強固なものとなり、金属部21と皮膜部22との間の密着性が更に向上する。その結果、水が外部より金属部21と皮膜部22との間の界面に浸入しにくい状態が実現される。これにより、本実施形態に係る接着接合構造体1において、金属部21と皮膜部22との間の接着耐久性を向上させることができる。
 皮膜部22において、有機化合物相223及び無機化合物相の合計の体積割合は、皮膜部22の全体積に対して、16vol%~84vol%である。有機化合物相223及び無機化合物相の合計の体積割合が、皮膜部22の全体積に対して、16vol%未満であると、Si-O-Me結合を十分に形成できない場合がある。有機化合物相223及び無機化合物相の体積割合が、皮膜部22の全体積に対して、84vol%超であると、接着剤層4と皮膜部22との密着性が低下する場合がある。有機化合物相223及び無機化合物相の合計の体積割合は、好ましくは20vol%以上であり、より好ましくは30vol%以上である。有機化合物相223及び無機化合物相の合計の体積割合は、好ましくは80vol%以下であり、より好ましくは70vol%以下である。皮膜部22の断面から有機化合物相223及び無機化合物相の合計の体積割合を判断する場合は、皮膜部22の断面積に対する有機化合物相223及び無機化合物相の合計の面積割合を有機化合物相223及び無機化合物相の合計の体積割合と判断する。
 皮膜部22において、有機化合物相223の体積割合は、皮膜部22の全体積に対して、16vol%~84vol%である。有機化合物相223の体積割合が、皮膜部22の全体積に対して、16vol%未満であると、Si-O-Me結合を十分に形成できない場合がある。有機化合物相223の体積割合が、皮膜部22の全体積に対して、84vol%超であると、接着剤層4と皮膜部22との密着性が低下する場合がある。有機化合物相223の体積割合は、好ましくは20vol%以上であり、より好ましくは30vol%である。有機化合物相223の体積割合は、好ましくは80vol%以下であり、より好ましくは70vol%である。皮膜部22の断面から有機化合物相223の体積割合を判断する場合は、皮膜部22の断面積に対する有機化合物相223の面積割合を有機化合物相223の体積割合と判断する。
 皮膜部22は、無機ケイ素化合物からなる無機化合物相を含有していてもよい。無機化合物相の体積割合は、皮膜部22の全体積に対して、10vol%以下に制限される。無機化合物相の体積割合が10vol%超であると、金属部21と皮膜部22との間の密着性が低下する場合がある。皮膜部22は、無機化合物相を含有しなくてもよいため、その下限は0vol%である。皮膜部22が無機化合物を含有する場合、皮膜部22の強度が向上するため、接着強度が改善する。無機化合物相を構成する無機ケイ素化合物としては、コロイダルシリカ、ヒュームドシリカなどが挙げられる。皮膜部の断面から無機化合物相の体積割合を判断する場合は、皮膜部22の断面積に対する無機化合物相の面積割合を無機化合物相の体積割合と判断する。無機ケイ素化合物は、例えば、皮膜部の断面において、電子線マイクロアナライザ(EPMA)で元素分析を行い、その構成元素から判断する。無機ケイ素化合物や有機ケイ素化合物の体積割合は、元素分析後に電子走査顕微鏡(SEM)でその断面を観察し、得られたSEM像から判断する。
 また、皮膜部22において、樹脂粒子221は、有機化合物相223中に分散しているが、かかる樹脂粒子221は、ウレタン基、エポキシ基、エステル基のうち1種以上の官能基を有する。これらの官能基は、接着剤を構成する樹脂においても、多く含有されている官能基であるため、皮膜部22が上記のような官能基を有する樹脂粒子221を含むことで、皮膜部22と、接着剤層4との間の界面における密着性が向上する。その結果、水が外部より皮膜部22と接着剤層4との間の界面に浸入しにくい状態が実現される。これにより、本実施形態に係る接着接合構造体1において、皮膜部22と接着剤層4との間の接着耐久性を向上させることができる。
 以上説明したように、皮膜部22が、有機樹脂相と有機化合物相223とを含むことで、皮膜部22における2つの界面(皮膜部22-金属部21の界面、皮膜部22-接着剤層4の界面)における密着性が向上し、接着接合構造体1の接着耐久性を向上させることができる。
 ここで、上記のような有機樹脂相を構成する樹脂粒子221は、ウレタン基、エポキシ基、エステル基のうち1種以上の官能基を有する樹脂粒子であれば、特に限定されるものではない。樹脂粒子221として、水に分散する水分散性の水系樹脂、及び、有機溶剤に分散する溶剤系樹脂の何れであってもよいが、製造コスト及び環境適性の点から、水系樹脂であることが好ましい。樹脂粒子221を構成する樹脂は、炭素原子を含む主骨格を有する樹脂が好ましい。
 水系樹脂としては、例えば、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、これら2種以上の樹脂の混合樹脂等の水分散性の樹脂が挙げられる。ポリエステル樹脂を用いる場合には、分子量は10000~30000であることが好ましい。分子量が10000未満であると十分な加工性を確保するのが困難になることがある。一方、分子量が30000を超えると樹脂自体の結合サイトが低下し、接着剤層4と優れた密着性を確保するのが困難になることがある。また、メラミン等の硬化剤を使用して架橋させる場合、架橋反応が十分に行われず、皮膜部22としての性能が低下することがある。ウレタン樹脂の場合には、ウレタン樹脂の形態は、エマルション粒径が10~100nm(好ましくは20~60nm)のエマルションであることが好ましい。エマルション粒径が過度に小さいものは、コスト高になることがある。一方、エマルション粒径が過度に大きいものは、塗膜化した際にエマルション同士の隙間が大きくなるため、皮膜部22としてのバリア性が低下することがある。ウレタン樹脂のタイプとしては、エーテル系、ポリカーボネイト系、エステル系等が挙げられる。これらは、単独で用いても、または、併用してもよい。
 一方、溶剤系樹脂としては、ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、これら2種以上の樹脂の混合樹脂等が挙げられる。
 ここで、皮膜部22に含まれる樹脂は、架橋構造を有する架橋樹脂であってもよいし、架橋構造を有さない非架橋樹脂であってもよい。樹脂に架橋構造を付与する架橋剤(硬化剤)としては、メラミン、イソシアネート、シラン化合物、ジルコニウム化合物、チタン化合物等が好ましい。
 架橋剤の添加量は、樹脂固形分100質量部に対して5質量部~30質量部が好ましい。架橋剤の添加量が5質量部未満だと、樹脂との架橋反応が低下し、塗膜としての性能が不十分となることがある。一方、架橋剤の添加量が30質量部より多くなると、架橋反応が進みすぎて、皮膜部22が過度に硬くなり、加工性が低下することがある。また、シラン化合物、ジルコニウム化合物、チタン化合物を架橋剤として用いた場合、架橋剤の添加量が30質量部よりも多くなると更に塗料安定性が低下することがあるので、好ましくない。
 樹脂粒子221の粒子形状は、特に限定されず、例えば、球状、擬球状(例えば楕円球体状、鶏卵状、ラグビーボール状等)、または、多面体状(例えばサッカーボール状、サイコロ状、各種宝石のブリリアントカット形状等)のような、球に近い形状や、細長い形状(例えば棒状、針状、繊維状等)、または、平面形状(例えばフレーク状、平板状、薄片状等)であることができる。
 本実施形態に係る皮膜部22において、上記樹脂粒子221の平均粒径は、例えば、20nm以上であることが好ましい。樹脂粒子221の平均粒径が20nm以上となることで、上記のような接着剤層4との間の親和性をより確実に向上させることができるので、好ましい。樹脂粒子221の平均粒径は、より好ましくは、30nm以上であり、更に好ましくは、50nm以上である。一方、樹脂粒子221の平均粒径が200nm未満となることで、より緻密な樹脂バリア層を形成すことが可能となり、皮膜部22と接着剤層4との間の密着性をより向上させることができるので、好ましい。樹脂粒子221の平均粒径は、より好ましくは、180nm以下であり、更に好ましくは、150nm以下である。
 ここで、樹脂粒子221の「平均粒径」とは、皮膜部22中に存在する樹脂粒子221が単独で存在する場合は、平均1次粒径を指し、樹脂粒子221同士が凝集して存在する場合は、凝集時の樹脂粒子の粒径を表す平均2次粒径を意味する。樹脂粒子221の平均粒径は、次の計測方法で求めることが好ましい。
 まず、接着接合構造体1の皮膜部22が配置された部位を切断することにより、その断面を露出させ、その断面を更に研摩し、第1の部材2の皮膜部22の厚さ方向における断面試料を得る。次いで、断面試料の皮膜部22の部分を、走査型電子顕微鏡で観察し、皮膜部22の断面の観察像を得る。その観察像の視野に存在する樹脂粒子221から10個を任意に選び出し、それぞれの樹脂粒子221の面積円相当径を測定する。樹脂粒子221の面積円相当径は、10個の樹脂粒子221の平均とする。
 ここで、本実施形態に係る皮膜部22が、ウレタン基、エポキシ基、エステル基の少なくとも何れかを有しているか否かについては、以下の方法で判定できる。また、Si-C結合と、Si-O結合又はSi-OH結合の少なくとも一方と、を含むか否か、についても同様に、以下の方法で判定することができる。
 まず、接着接合構造体1の皮膜部22が配置された部位を斜め切削により切削することにより、その断面を露出させ、その断面を更に研摩し、第1の部材2の皮膜部22の厚さ方向における断面試料を得る。次いで、断面試料の皮膜部22の部分を、顕微IR分光装置により分析し、得られた皮膜部22の赤外吸収スペクトルに、ウレタン基、エポキシ基、エステル基、Si-O結合、Si-C結合、Si-OH結合に由来する振動ピークが観測されているか否かに基づき、判定する。具体的には、得られた赤外吸収スペクトルにおいて、910cm-1付近にピークが観測された場合に、エポキシ基を含むと判定し、1550cm-1付近及び1740cm-1付近にピークが観測された場合に、ウレタン基を含むと判定し、1720~1740cm-1付近にピークが観測された場合に、エステル基を含むと判定する。1250~1260cm-1付近にピークが観測された場合にSi-C結合を含むと判定し、1000~1100cm-1付近にピークが観測された場合に、Si-O結合を含むと判定し、3650-3690cm-1付近にピークが観測された場合に、Si-OH結合を含むと判定する。なお、皮膜部22を十分拡大することができれば、斜め切削における切削角度は、任意の角度で良い。
 また、本実施形態に係る皮膜部22の厚み方向に沿った断面(例えば、図3に示したような断面)において、樹脂粒子221の面積割合が、皮膜部22の断面積の16%以上を占めることが好ましい。すなわち、上記断面において、樹脂粒子221の面積割合が、皮膜部22の断面積に対して、16%以上であることが好ましい。樹脂粒子221の面積割合が16%以上となることで、上記のような接着剤層4との間の親和性をより確実に向上させることが可能となる。皮膜部22の断面における樹脂粒子221の面積割合は、より好ましくは、30%以上であり、更に好ましくは、40%以上である。一方、断面における樹脂粒子221の面積割合が84%以下となることで、皮膜部22と金属部21との間の密着性を確実に保持しつつ、皮膜部22と接着剤層4との間の親和性をより向上させることができる。皮膜部22の断面における樹脂粒子221の面積割合は、より好ましくは、80%以下であり、更に好ましくは、70%以下である。
 皮膜部22の断面における樹脂粒子221の面積割合は、次の計測方法で求めることが好ましい。まず、接着接合構造体1の皮膜部22が配置された部位を切断することにより、その断面を露出させ、その断面を更に研摩し、第1の部材2の皮膜部22の厚さ方向における断面試料を得る。次いで、断面試料の皮膜部22の部分を、FIB-マイクロサンプリング法及びクライオFIB-マイクロサンプリング法によりTEM観察用薄膜試料を作成し、微小領域の分析が可能なFE-TEMを用いて、得られたTEM観察用薄膜試料を観察する。断面試料の皮膜部22を幅方向に5等分した5箇所を観察する。各観察箇所で、金属部と接着剤層との間の界面付近の断面について、EDS分析(元素マッピング)を行って、C、O、Siの各元素マップを得る。その後、得られた元素マップについて、Cとそれ以外の元素について二値化して、皮膜部における樹脂粒子の平均粒径、及び、面積割合を算出する。
 また、本実施形態に係る有機化合物相223は、Si-C結合と、Si-O結合又はSi-OH結合の少なくとも一方と、を含む有機ケイ素化合物であれば、特に限定されるものではなく、例えば、グリシドキシ基又はメルカプト基を有する有機ケイ素化合物を用いることが好ましい。有機ケイ素化合物として、グリシドキシ基又はメルカプト基を有する有機ケイ素化合物を用いることで、以下で詳述するようなSi-O-Me結合の形成状態をより確実、かつ、より好ましい状態で実現することが可能となり、より確実に長期にわたる接着耐久性を実現することが可能となる。なお、有機ケイ素化合物には、グリシドキシ基又はメルカプト基を有する有機ケイ素化合物以外にも、例えばアミノ基、ビニル基、メタクリル基等を有する有機ケイ素化合物も存在しうるが、本発明者らによる検証の結果、アミノ基、ビニル基、メタクリル基等を有する有機ケイ素化合物を用いた場合、金属部21と皮膜部22との界面における反応よりも、皮膜部22の内部における有機ケイ素化合物と有機樹脂相を構成する樹脂との反応がより促進されてしまい、長期にわたる接着耐久性が得られにくいことが明らかとなった。従って、水などの電解液の浸入を防止することで長期にわたる接着耐久性を実現するという観点からは、グリシドキシ基又はメルカプト基を有する有機ケイ素化合物を用いることが好ましい。なお、グリシドキシ基又はメルカプト基を有する有機ケイ素化合物としては、条件に合致する市販の有機ケイ素化合物を使用してもよいし、有機合成で作製した有機ケイ素化合物を使用してもよい。
 ここで、本実施形態に係る皮膜部22において、金属部21と皮膜部22との界面の任意の箇所を含むように皮膜部22を接着剤層4側から金属部21側に向かってArスパッタリングしながら、飛行時間型二次イオン質量分析法(TOF-SIMS)により分析したときに、以下のような分析結果が得られることが好ましい。すなわち、TOF-SIMSの分析結果において、Si-O-Me結合(Me:金属部21を構成する金属元素)に対応するピークが観測され、かつ、Si-O-Me結合を示すピークのカウント値が15以上であることが好ましい。
 また、Total ion 補正値(Si-O-Me結合のピークカウント数を検出された全2次イオンカウント数の合計値で除した値)でIntensity(a.u.)が1.0×10-3以上となることが好ましい。具体的には、Si-O-Me結合を示すピークのカウント値を質量走査範囲m/z=0~300で検出された全2次イオンカウント数の合計値で除した値(Total Ion 補正値)が、1.0×10-3以上であることが好ましい。
 ここで、Si-O-Me結合に対応するピークは、元素Meの具体的な種類に応じて、かかる元素Me毎に特徴的な位置に観測される。例えば、Me=Feの場合、Si-O-Fe結合に対応する代表的なピークは、TOF-SIMSの分析結果において、質量(m/z)100±0.1の位置に観測されるピークであり、Me=Znの場合、Si-O-Zn結合に対応する代表的なピークは、TOF-SIMSの分析結果において、質量(m/z)108±0.1の位置に観測されるピークであり、Me=Alの場合、Si-O-Al結合に対応する代表的なピークは、TOF-SIMSの分析結果において、質量(m/z)71±0.1の位置に観測されるピークである。
 かかる分析結果は、金属部21と皮膜部22との間の界面においてSi-O-Me結合の生成反応が効率的に進行して、金属部21と皮膜部22との間の界面に、一定量以上のSi-O-Me結合が生成されていることを示している。一定量以上のSi-O-Me結合が金属部21と皮膜部22との間の界面に生成されることにより、接着接合構造体1が湿潤環境に曝された場合であっても、水が金属部21と皮膜部22との間の界面に浸入してくるのを防止することができ、より長期にわたる接着耐久性が保持される。
 上記のようなSi-O-Me結合を示すカウント値は、より好ましくは20以上であり、更に好ましくは30である。Total Ion 補正値はより好ましくは、1.3×10-3以上であり、更に好ましくは2.0×10-3であることが好ましい。
 なお、上記のような金属部21と皮膜部22との間の界面におけるSi-O-Me結合に対応するピークのカウント値は、以下のようにして測定することが可能である。まず、金属部21と皮膜部22との接着接合部を、接着剤層4の側から金属部21の側に向けて、斜め切削装置(SAICAS)で5度の傾斜をつけて切削するとともに、Arスパッタリングを併用することより、接着剤層の厚みを1μm程度まで薄くしたサンプルを作製する。接着剤層の厚みを1μm程度まで薄くした部分を、接着剤層の側から金属部21の側に向かって、ArスパッタリングをしながらTOF-SIMSで分析する。表面からArビームで一定深さまでスパッタリングした後にTOF-SIMS測定し、その後同様に、Arスパッタリングを行った後にTOF-SIMS測定を行うことを繰り返し、各種元素及び結合について、深さ方向分布を取得する。一次イオン種は、Au とし、加速電圧は30kVとし、スパッタ速度は約80nm/min(SiO換算)とし、測定領域は50μm×50μmとする。
 各イオンには、特定の質量数が存在するため、上記のTOF-SIMS測定では、目的のSi-O-Me結合の理論的質量数の深さ方向プロファイルを測定する。Si-O-Me結合に対応する質量の深さ方向プロファイルとともに、金属部の主成分であるMeイオン、及び、樹脂の主成分であるCイオンについてのそれぞれの深さ方向プロファイルから、Meイオンのカウント値の立ち上がり部分、かつ、Cイオンのカウント値の立ち下がり部分となる部位から、Cイオンのカウント数がほぼ一定となるまでの部位を界面部と見なし、かかる界面部におけるSi-O-Me結合に対応するカウント値を測定する。
 なお、上記のような樹脂粒子221の面積割合、及び、TOF-SIMSにおけるSi-O-Me結合のカウント値は、本実施形態に係る皮膜部22を形成する際において、有機樹脂相の原料となる素材、並びに、有機化合物相223の原料となる素材の選択及び含有量をそれぞれ適切に調整し、かつ、金属部21の表面状態を適切に制御することで、所望の範囲内とすることができる。
≪その他の成分≫
 皮膜部22は、上記の成分以外に、その他添加剤を含んでいてもよい。その他添加剤としては、例えば、酸化物粒子、体質顔料、固体潤滑剤、防錆剤、レベリング剤、粘性付与剤、顔料沈降防止剤、消泡剤等の周知の添加剤が挙げられる。
≪皮膜部22の平均厚み≫
 本実施形態において、以上説明したような皮膜部22の平均厚みは、第1の部材2の片面あたり(換言すれば、金属部21の片面あたり)、0.2μm以上であることが好ましい。皮膜部22の片面あたりの平均厚みを0.2μm以上とすることで、皮膜部22を設けることによる上記のような効果を、より確実に発現させることが可能となる。皮膜部22の片面あたりの平均厚みは、より好ましくは、0.4μm以上であり、更に好ましくは、0.5μm以上である。一方、皮膜部22の片面あたりの平均厚みを1.5μm以下とすることで、皮膜部22を介した金属部21への導電性を担保することが可能となり、例えば、皮膜部22を介して金属部21に対して電着塗装を行ったり、皮膜部22を介して金属部21にスポット溶接を行ったりすることが可能となる。皮膜部22の片面あたりの平均厚みは、より好ましくは、1.2μm以下であり、更に好ましくは、1.0μm以下である。
 なお、皮膜部22の平均厚みは、以下のようにして測定することができる。まず、接着接合構造体1の皮膜部22が配置された部位を皮膜部22の厚み方向に切断することにより、その断面を露出させ、その断面を更に研摩し、第1の部材2の皮膜部22の厚み方向における断面試料を得る。次いで、断面試料の皮膜部22部分を、走査型電子顕微鏡で観察し、皮膜部22の断面の観察像を得る。その観察像の視野に存在する皮膜部22について、視野を幅方向に5等分した位置の5箇所の位置で厚みを測定し、その平均値を算出する。皮膜部22の平均厚みは、5視野で得られた値の平均値とする。即ち、皮膜部22の平均厚みは、計25か所での厚みの平均値とする。
 なお、以上説明した第1の部材2の接着剤層4と接しない部位において、公知の化成処理皮膜が形成されていてもよい。
<第2の部材3について>
 本実施形態において、第2の部材3は、上述したように金属部材であり、金属部31と、金属部31の表面の少なくとも一部に形成される皮膜部32と、を有している。
 金属部31及び皮膜部32の構成は、それぞれ第1の部材2における金属部21及び皮膜部22の構成と同様であることができ、第1の部材2における金属部21及び皮膜部22と同様の効果を奏することができるため、以下では詳細な説明を省略する。
<接着剤層4について>
 接着剤層4は、接着領域5において、第1の部材2と第2の部材3との間に配置され、第1の部材2と第2の部材3とを接着する。
 接着剤層4は、主として接着剤により構成される。上述した皮膜部22による効果は、接着剤層4を構成する接着剤の種類によって損なわれることはない。従って、接着剤層4に用いることのできる接着剤としては、特に限定されず、例えばエポキシ樹脂系接着剤、ポリエステル樹脂系接着剤、ウレタン樹脂系接着剤等や、これら接着剤にゴムやエラストマーを混合した接着剤、導電性を付与した接着剤等を用いることができる。上述した中でも、初期接着強度の観点から、接着剤層4は、エポキシ樹脂系接着剤又はウレタン樹脂系接着剤(すなわち、熱硬化性接着剤)を含むことが好ましい。
 また、接着剤層4を構成する接着剤の樹脂は、皮膜部22中の樹脂及び皮膜部32中の樹脂のうち少なくとも1つと共通の化学構造を有することが好ましい。これにより、接着剤層4と皮膜部22及び皮膜部32との間の初期の密着性を、より一層優れたものとすることができ、接着接合構造体1の接着強度を、より一層高めることができる。
 例えば、接着剤層4を構成する接着剤の樹脂は、皮膜部22中の樹脂及び皮膜部32中の樹脂のうち、少なくとも1つと共通の主骨格を有してもよい。あるいは、接着剤層4を構成する接着剤の樹脂は、皮膜部22中の樹脂及び皮膜部32中の樹脂のうち、少なくとも1つと共通の側鎖官能基を有してもよい。
 以上、本発明の一実施形態に係る接着接合構造体1について詳細に説明した。本実施形態によれば、皮膜部22及び皮膜部32中の樹脂粒子221及び有機化合物相223により、第1の部材2と接着剤層4との界面、及び、第2の部材3と接着剤層4との界面への水の浸入が抑制され、更にこの結果、接着剤層4の劣化、第1の部材2、第2の部材3の腐食が抑制される。このため、接着接合構造体1は、接着強度の低下が抑制されている。すなわち、接着接合構造体1は、接着耐久性に優れたものとなる。
(変形例について)
 以上、本発明の一実施形態を説明した。以下では、本発明の上記実施形態の幾つかの変形例を説明する。なお、以下に説明する各変形例は、単独で本発明の上記実施形態に適用されてもよいし、組み合わせで本発明の上記実施形態に適用されてもよい。また、各変形例は、本発明の上記実施形態で説明した構成に代えて適用されてもよいし、本発明の上記実施形態で説明した構成に対して追加的に適用されてもよい。以下、上述した実施形態と各変形例の差異点を中心に説明し、同様の事項については説明を適宜省略する。
 例えば、上記では、第2の部材3が皮膜部32を有するものとして説明したが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、第2の部材は、上述した皮膜部32を有していなくてもよい。図3は、本実施形態の一変形例に係る接着接合構造体の接着領域を説明する部分拡大断面図である。
 図3に示す接着接合構造体1Aは、第1の部材2Aと第2の部材3Aとを有し、接着剤層4Aにより、これら第1の部材2Aと第2の部材3Aとが接着されている。第1の部材2Aは、金属部21Aと、金属部21Aの表面に形成された皮膜部22Aとを有している。そして、皮膜部22Aは、樹脂粒子221と、有機化合物相223とを有している。
 第2の部材3Aは、接着剤層4Aを介して第1の部材2Aに接着された部材である。そして、第2の部材3Aは、上述した実施形態とは異なり、皮膜部32を有していない。この場合において、第2の部材3Aは、任意の材料により構成することができる。
 例えば、第2の部材3Aに用いることのできる材料としては、上述した金属部21の材料に加え、樹脂材料、強化繊維をマトリクス樹脂に含有させて複合化した繊維強化プラスチック(FRP:Fiber Reinforced Plastics)や、セラミックス材料等が挙げられる。また、繊維強化プラスチック中に用いられる強化繊維としては、ガラス繊維、炭素繊維等が挙げられる。
 上記の場合においても、接着接合構造体1Aは、皮膜部22Aを有することにより、皮膜部22Aを有さない接着接合構造体と比較して、接着耐久性が優れている。
 また、本実施形態に係る接着接合構造体の形状は、上述した実施形態のものに限定されない。本実施形態に係る接着接合構造体を構成する第1の部材及び第2の部材の形状は任意のものとすることができ、また、第1の部材と第2の部材の接着部位も任意の部位を選択することができる。更に、本実施形態に係る接着接合構造体は、第1の部材および第2の部材以外の他の部材を有していてもよい。図4、図5は、本実施形態の他の変形例に係る接着接合構造体の模式的な斜視図であり、図6は、本実施形態の他の変形例に係る接着接合構造体の接着状態を説明する模式図である。
 図4に示す接着接合構造体1Bは、ハット型の第1の部材2Bと、平板状の第2の部材3Bとを有し、第1の部材2Bのフランジ部にある接着領域5Bにおいて、接着剤層4を介して第2の部材3Bとが接着されている。図5に示す接着接合構造体1Cは、ハット型の第1の部材2C及びハット型の第2の部材3Cを有し、これらがそれぞれのフランジ部が互いに対向するように配置されている。そして、第1の部材2C及び第2の部材3Cの対向するフランジ部は、接着剤層4Cを介して接着され、接着領域5Cを形成している。更に、図6に示す接着接合構造体1Dは、第1の部材2Dの板状部分の端部を、第2の部材3Dがヘム折りにより覆うことで、ヘム部を形成している。そして、ヘム部において、第1の部材2Dと第2の部材3Dとは、接着剤層4Dを介して接着されている。
 図4~図6に示すいずれの変形例においても、第1の部材2B~2Dの接着剤層4B~4Dと接する表面に、樹脂粒子221と有機化合物相223とを含む皮膜部22が形成されている。これにより、接着接合構造体1B~1Dも、接着耐久性に優れている。
 なお、以上の説明においては、第1の部材2B~2Dが金属部21を有するものとして説明したが、上記第1の部材2B~2Dに加え第2の部材3B~3Dが金属部21を有してもよい。本発明の接着接合構造体の形状が限定されない以上、このような場合においても、接着接合構造体の接着耐久性が優れていることは明らかである。
 さらに、上述した実施形態では、接着剤層4のみにより第1の部材2と第2の部材3とが接着されている場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、接着剤層による接着接合と他の接合方法(第2の接合)とを組み合わせることができる。
 接着接合と組み合わせることのできる第2の接合としては、特に限定されず、任意の接合方法を採用することができる。このような接合方法として、具体的には、溶融接合、非溶融接合、機械接合等が挙げられる。
 溶融接合としては、例えば、スポット溶接、アーク溶接、レーザー溶接等を用いることができる。溶融接合は、第1の部材及び第2の部材が金属部を有する場合に適用することができる。なお、溶融接合は、接着剤層を除去して行ってもよいが、接着剤層が導電性を有する場合、接着剤層を除去せずに行うことができる。
 非溶融接合としては、例えば、摩擦撹拌接合、拡散接合、圧接等が挙げられる。機械接合としては、例えばリベット接合や螺子による接合が挙げられる。
(用途について)
 次に、本発明に係る接着接合構造体の用途について説明する。本発明に係る接着接合構造体の用途は、特に限定されず、任意の機械、建築物、構造物等の部材として用いることができる。特に、本発明に係る接着接合構造体は、耐水接着性に優れているとともに、接着剤を使用していることから比較的軽量である。従って、本発明に係る接着接合構造体は、水と接触する環境下に置かれやすく、軽量化が常に求められる輸送機器用部品、特に自動車用部品に適している。従って、本発明は、その一側面において、本発明に係る接着接合構造体を備える自動車用部品にも関する。
 本発明に係る接着接合構造体が適用される自動車用部品としては、特に限定されないが、例えばフランジで接着した閉断面部材(例えば、Aピラー、Bピラー、サイドシル等)、補強・補剛等を目的に部分的に材料を積層した部材(例えば、Bピラーレインフォースメント、アウターパネル)、ヘム加工部を有するパネル部材(ドア、フード等)等が挙げられる。
(接着接合構造体の製造方法について)
 続いて、本実施形態に係る接着接合構造体1の製造方法について、簡単に説明する。
 本実施形態に係る接着接合構造体1の製造方法は、接着接合構造体1を構成する第1の部材2及び第2の部材3のそれぞれを形成する部材形成工程と、形成された第1の部材2と第2の部材3とを、所定の接着剤を用いて接合する接着接合工程と、を含む。
<部材形成工程>
 部材形成工程は、第1の部材2及び第2の部材3の素材を用いて、第1の部材2及び第2の部材の母材を製造する母材製造工程と、少なくとも第1の部材2となる母材の金属部21の少なくとも一部に対して、皮膜部22を形成するための皮膜塗布液を塗布した後、乾燥又は焼き付けを行って、皮膜部22を形成する皮膜部形成工程と、皮膜部22の形成された第1の部材2の母材と、第2の部材3の母材と、を必要に応じて所望の形状へと成形加工する成形加工工程と、を含む。
≪母材製造工程≫
 母材製造工程では、第1の部材2及び第2の部材3の素材を用いて、第1の部材2及び第2の部材3の母材が製造される。母材の製造方法については、特に限定されるものではなく、所望の母材を形成するために用いられる公知の各種の製造方法を用い、常法に従って母材を製造すればよい。
 例えば、第1の部材2及び第2の部材3として、亜鉛系めっき鋼板が利用される場合、常法に従い熱延鋼板又は冷延鋼板を製造し、得られた熱延鋼板又は冷延鋼板に対して、常法に従い亜鉛系めっき層を形成すればよい。また、その他の金属材料、樹脂材料、FRP材料、セラミックス材料等を母材として用いる場合においても、公知の各種の製造方法を用い、常法に従って、その他の金属材料、樹脂材料、FRP材料、セラミックス材料等を製造すればよい。
≪皮膜部形成工程≫
 皮膜部形成工程では、少なくとも第1の部材2となる母材の金属部21の少なくとも一部に対して、皮膜部22を形成するための皮膜塗布液が塗布され、その後、乾燥又は焼き付けが行われることで、皮膜部22が形成される。
 ここで、皮膜塗布液の製造方法については、特に限定されるものではなく、例えば水などの、用いる有機樹脂に応じた溶媒を用い、かかる溶媒中に、ウレタン基、エポキシ基、エステル基のうち1種以上を含む有機樹脂と、Si-C結合と、Si-O結合又はSi-OH結合の少なくとも一方と、を含む有機ケイ素化合物とを、所望の固形分体積比率で配合し、公知の各種の方法により混合及び攪拌すればよい。
 皮膜部22を形成するための皮膜塗布液を塗布する方法としては、特に限定されるものではなく、公知の各種の方法を適宜利用することが可能である。例えば、皮膜塗布液が粘性液体である場合、スリットノズルや円形状のノズルからの吐出方式での塗工、刷毛塗り、ブレート塗り、ヘラ塗り等の公知の方法を用いて、皮膜塗布液を塗布することができる。また、上記成分が所定の溶剤に溶解した皮膜塗布液を用いる場合には、例えば、刷毛塗り、スプレー塗工、バーコーター、各種形状のノズルからの吐出塗布、ダイコーター塗布、カーテンコーター塗布、ロールコーター塗布、インクジェット塗布等の公知の各種の塗布方法を用いることができる。それ以外にも、バーコーター、ロールコーター、スクリーン印刷、粉体塗装等といった、公知の各種の方法を採用することができる。
 本実施形態において、鋼板の製造後、またはめっき形成後60分以内に皮膜塗布液を塗布することが好ましい。皮膜塗布液を塗布するまでの時間が60分以内であると、有機ケイ素化合物と金属部21との間に化学結合が形成されやすいので、TOF-SIMSにより分析したときに、Si-O-Me結合(Me:金属元素)に対応するピークのカウント数が15以上となる。また、皮膜塗布液を塗布するまでの時間が60分以内であると、Si-O-Me結合を示すピークのカウント値を質量走査範囲m/z=0~300で検出された全2次イオンカウント数の合計値で除した値(Total Ion 補正値)が、1.0×10-3以上となる。
 また、乾燥・焼き付けは、例えば、加熱処理等により行うことができる。加熱条件としては、特に限定されるものではなく、例えば、80℃以上250℃以下の温度条件で、5秒以上30分以下の乾燥・焼き付け時間とすることができる。
≪成形加工工程≫
 成形加工工程では、皮膜部22の形成された第1の部材2の母材と、第2の部材3の母材とが、必要に応じて所望の形状へと成形加工される。ここで、成形加工方法については、特に限定されるものではなく、目的の成形品の形状得るための加工手段を公知の金属加工方法から選択すればよい。また、必要に応じて、かかる成形加工工程の一部と、後述する接着接合工程と、を同時に実施してもよい。
<接着接合工程>
 接着接合工程は、形成された第1の部材2と第2の部材3とを、所定の接着剤を用いて接合する工程である。かかる工程では、まず、得られた第1の部材2及び第2の部材3における接着させる部分(例えば、フランジ部等)に対して、所望の接着剤を配置して、接着領域5が形成される。その後、かかる接着領域5を介して第1の部材2と第2の部材3とを積層させた後、加熱処理することにより、接着剤を硬化させる。ここで、所望の接着剤を配置する方法については、特に限定されるものではなく、所望の接着剤を塗布したり、所望の接着樹脂シートを配置したりすればよい。これにより、接着剤層4を介して第1の部材2と第2の部材3とが接着接合された、本実施形態に係る接着接合構造体1を得ることができる。
 なお、上記接着接合工程においては、必要に応じて、各種の塗装処理や、他の接合処理が実施されてもよい。例えば、接合処理として、ボルトやリベット留めなどによる機械接合や、スポット溶接等の溶接処理等が実施されてもよい。
 より具体的には、例えば、図6に示す接着接合構造体1Dを製造する場合、形成された第1の部材2と第2の部材3とを接合するフランジ部の片面もしくは両面に接着剤を塗布し、接着剤を介して第1の部材2と第2の部材3の接合する部分を積層し、常温保持もしくは加熱処理することにより接着剤を硬化させることで、得ることができる。
 また、例えば、図1に示す接着接合構造体1のように金属部材としての第1の部材2を繊維強化プラスチックとしての第2の部材3により補強する場合、第1の部材2と第2の部材3とを接着剤を介して積層した状態で、温間成形することにより、接着接合構造体1を得ることができる。
 以上、本実施形態に係る接着接合構造体1の製造方法について、簡単に説明した。なお、本発明に係る接着接合構造体は、上述した製造方法により製造されるものに限定されず、任意の製造方法により製造されることができる。
 以下、実施例により本発明を更に詳細に説明する。なお、以下に説明する実施例は、あくまでも本発明の一例であって、本発明を限定するものではない。
(接着接合構造体の製造)
<金属部>
 接着接合構造体の金属部として、以下に示す10種類の金属部材を準備した。
 (a)厚み1.0mmの引張強度が270MPaである合金化溶融亜鉛めっき鋼板(GA270)
 (b)厚み1.0mmの引張強度が590MPaである合金化溶融亜鉛めっき鋼板(GA590)
 (c)厚み1.0mmの引張強度が980MPaである合金化溶融亜鉛めっき鋼板(GA980)
 (d)厚み1.0mmの引張強度が1300MPaである合金化溶融亜鉛めっき鋼板(GA1300)
 (e)厚み1.0mmの引張強度が270MPaである冷延鋼板(CR270)
 (f)厚み1.0mmの引張強度が590MPaである冷延鋼板(CR590)
 (g)厚み1.0mmの引張強度が980MPaである冷延鋼板(CR980)
 (h)厚み1.0mmの引張強度が1300MPaである冷延鋼板(CR1300)
 (i)厚み1.0mmの引張強度が980MPaである溶融亜鉛めっき鋼板(GI980)
 (j)厚み1.0mmの引張強度が290MPaである規格A5052のアルミニウム板(Al)
 ここで、上記(a)~(i)の鋼板及びめっき鋼板の製造方法について、以下に記述する。
 以下の表1に示す成分組成からなる鋼を、常法に従い、熱間圧延、酸洗、冷間圧延を行い、厚さ1.0mmの冷延鋼板を得た。次に、金属部材(e)、(f)、(g)、(h)については、作製した冷延鋼板を、昇温炉内で、最高到達温度である820℃となるまで、3.5℃/秒の平均昇温速度で昇温し、その後、820℃で一定時間均熱炉内にて均熱することで焼鈍し、サンプルを得た。昇温炉と均熱炉における雰囲気は、3%水素を含む窒素ガス雰囲気とした。
 金属部材(i)については、作製した冷延鋼板を、昇温炉内で、最高到達温度である820℃となるまで、3.5℃/秒の平均昇温速度で昇温し、その後、820℃で一定時間均熱炉内にて均熱することで焼鈍し、450℃まで冷却した。その後、Zn-0.2%Alである成分の溶融めっきの入った溶融めっき浴中に浸漬し、めっき浴から鋼板を引き抜きながら、スリットノズルから窒素ガスを吹き付けてガスワイピングし、付着量を調整した。付着量は片面60g/mとなるように調整した。昇温炉と均熱炉における雰囲気は、3%水素を含む窒素ガス雰囲気とした。
 金属部材(a)、(b)、(c)、(d)については、作製した冷延鋼板を、昇温炉内で、最高到達温度である820℃となるまで、3.5℃/秒の平均昇温速度で昇温し、その後、820℃で一定時間均熱炉内にて均熱することで焼鈍し、450℃まで冷却した。その後、Zn-0.1%Alである成分の溶融めっきの入った溶融めっき浴中に浸漬し、めっき浴から鋼板を引き抜きながら、スリットノズルから窒素ガスを吹き付けてガスワイピングし、付着量を調整した。更に、合金化炉にて480℃に加熱することで、めっき層を合金化させて、めっき中にFeを拡散させた。付着量は、片面45g/mとなるように調整した。昇温炉と均熱炉における雰囲気は、3%水素を含む窒素ガス雰囲気とした。
 また、金属部材(j)は、市販のA5052のアルミニウム板を用いた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
<皮膜塗布液>
 皮膜部の形成用に、以下の8種類の皮膜塗布液を準備した。
 (A1)第一工業社製の水分散型エマルジョンタイプのポリウレタン樹脂SF-150と3-グリシドキシプロピルトリエトキシシランとを、固形分質量比率で3:2の割合で配合し、皮膜塗布液A1とした。
 (A2)第一工業社製の水分散型エマルジョンタイプのポリウレタン樹脂SF-150と3-グリシドキシプロピルトリエトキシシランとを、固形分質量比率で5:1の割合で配合し、皮膜塗布液A2とした。
 (A3)第一工業社製の水分散型エマルジョンタイプのポリウレタン樹脂SF-150と3-グリシドキシプロピルトリエトキシシランとを、固形分質量比率で1:5の割合で配合し、皮膜塗布液A3とした。
 (A4)第一工業社製の水分散型エマルジョンタイプのポリウレタン樹脂SF-150と3-グリシドキシプロピルトリエトキシシランとを、固形分質量比率で7:3の割合で配合し、皮膜塗布液A4とした。
 (A5)第一工業社製の水分散型エマルジョンタイプのポリウレタン樹脂SF-150と3-グリシドキシプロピルトリエトキシシランとを、固形分質量比率で3:7の割合で配合し、皮膜塗布液A5とした。
 (B)ADEKA社製の水分散型エマルジョンタイプのエポキシ樹脂EM-0461Nと3-グリシドキシプロピルトリエトキシシランとを、固形分質量比率で3:2の割合で配合し、皮膜塗布液Bとした。
 (C)東洋紡社製の水分散型エマルジョンタイプのポリエステル樹脂MD-1100と3-グリシドキシプロピルトリエトキシシランとを、固形分質量比率で3:2の割合で配合し、皮膜塗布液Cとした。
 (D)第一工業社製の水分散型エマルジョンタイプのポリウレタン樹脂SF-150のみの水溶液とした皮膜塗布液Dを準備した。
 (E)3-グリシドキシプロピルトリエトキシシランのみの水溶液とした皮膜塗布液Eを準備した。
 (F)東洋紡社製のポリエステル樹脂バイロンGK140を溶剤にシクロヘキサノンに溶解させ、樹脂に対して日本サイテックインダストリーズ社製のイミノ基型メラミンサイメル325を、固形分質量比が5:1となるように混合し、硬化触媒(キャタリスト296-9:日本サイテックインダストリーズ株式会社)を樹脂固形分に対して0.1質量%の量で添加した樹脂溶液を調整した。さらに、当該樹脂溶液に対して、3-グリシドキシプロピルトリエトキシシランを、固形分質量比率で3:2の割合で配合し、皮膜塗布液Fとした
 (G1)・第一工業社製の水分散型エマルジョンタイプのポリウレタン樹脂SF-150と3-グリシドキシプロピルトリエトキシシランとコロイダルシリカを、固形分質量比率で3:1:1の割合で配合し、皮膜塗布液G1とした。
 (G2)第一工業社製の水分散型エマルジョンタイプのポリウレタン樹脂SF-150と3-グリシドキシプロピルトリエトキシシランとコロイダルシリカを、固形分質量比率で11:8:1の割合で配合し、皮膜塗布液とした
<第1の部材の作製>
 上記の金属部材を作製後60分以内に、作製した皮膜塗布液を、上記の金属部材上にバーコーターにて、以下の表2に示した各平均厚みとなる条件で塗布した。実施例1のみ金属部材を作製後(めっき層合金化後)240時間経過した後に、表2に示した平均厚みとなるように皮膜塗布液を塗布した。その後、誘導加熱炉において、最高到達板温(PMT150℃)で乾燥焼き付けることで、皮膜部の形成された第1の部材を作製した。皮膜の平均厚みは、TEM又はSEMを用いて第1の部材の断面を観察し、断面を幅方向に5等分した5箇所で皮膜の厚みを測定し、その平均値を算出することにより求めた。また、塗布してから乾燥を開始するまで、塗膜の状態で5秒保持した。かかる塗膜保持時間は、塗布から加熱炉までの鋼板の搬送速度を制御することにより調整した。塗膜の乾燥は、誘導加熱炉を用いて最高到達板温(PMT)150℃で行った。なお、比較例1においては、皮膜部の形成を行わなかった。
<接着接合構造体の作製>
≪引張せん断試験片≫
 準備した第1の部材を2つ用い、引張せん断試験片を、JIS K6850に基づいて作製した。サンスター社製のエポキシ樹脂系接着剤ペンギンセメント#1066に対し、200μmのガラスビーズを5質量%添加したものを準備した。かかるエポキシ樹脂系接着剤を、長さ12.5mm×幅25mmの接着面積となるように第1の部材の端部に塗布し、接着剤を塗布した第1の部材の端部同士を貼り合わせ、170℃の雰囲気で30分放置することで接着剤を硬化させて、引張せん断試験片を作成した。
≪フランジ部材≫
 準備した第1の部材を成形加工することで、フランジを有する金属性ハット型の部材を作製した。サンスター社製のエポキシ樹脂系接着剤ペンギンセメント#1066に対し、200μmのガラスビーズを5質量%添加したものを準備した。次に、作製した成形体のフランジ部に対し、かかるエポキシ樹脂系接着剤を塗布し、その上に、更にもう一つの第1の部材を貼り付け、170℃の雰囲気で30分放置することで接着剤を硬化させて、閉断面構造体を作成した。
 なお、実施例19では、接着剤を塗布したフランジ部に対し、スポット溶接も併用した接合部材の構造体も作製した。具体的には、先端径5mm、R40のCF型Cr-Cu電極を用い、ナゲット径が3×t0.5(tは、板厚[mm])となる溶接条件にて、打点間隔30mmピッチで、スポット溶接を行った。なお、スポット溶接をする予定のスポット溶接予定部には接着剤を塗布しなかった。
 また、実施例20ではセメダイン社製のウレタン樹脂系接着剤UM700に200μmのガラスビーズを5質量%添加し、常温で24時間放置することで硬化させて、平断面構造を作製した。また、実施例21では、電気化学工業社製のアクリル樹脂系接着剤ハードロックM-600-08に200μmのガラスビーズを5質量%添加し、常温で24時間放置することで硬化させて、閉断面構造を作成した。
(評価試験方法)
<皮膜部の断面分析>
 得られた接着接合構造体における金属部と接着剤層との間の界面付近の垂直断面について、先だって説明した方法に則して、IR分析、TEM観察、TOF-SIMS分析を実施した。
 得られた接着接合構造体における金属部と接着剤層との間の界面付近の垂直断面の皮膜部分について、斜め切削装置(SAICAS、ダイプラ・ウィンテス社製 DN―20S型)で5度の傾斜をつけて切削することにより皮膜部分を拡大した。皮膜部における顕微IR(赤外線分光)分析として、日本分光社製IRT-5200を用いてマッピング測定を行い、得られた皮膜の赤外吸収スペクトルにおける樹脂成分由来の観測ピークの帰属から、水系ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂のうち1種以上を含むかどうか、及び、Si-C結合と、Si-O結合又はSi-OH結合の少なくとも一方と、を含むかどうか、をそれぞれ判定した。具体的には、得られた赤外吸収スペクトルにおいて、910cm-1付近にピークが観測された場合に、エポキシ基を含むと判定し、1550cm-1付近及び1740cm-1付近にピークが観測された場合に、ウレタン基を含むと判定し、1720~1740cm-1付近にピークが観測された場合に、エステル基を含むと判定した。エポキシ基、ウレタン基、エステル基を含むと判定した場合をA、これらの官能基を含まないと判定した場合をBとした。
 また、1250~1260cm-1(Si-C結合由来)のピークが観測され、かつ、1000~1100cm-1のピーク(Si-O結合由来)又は3650~3690cm-1のピーク(Si-OH結合由来)が観測された場合は、Si-C結合と、Si-O結合又はSi-OH結合の少なくとも一方と、を含むと判定した。Si-C結合と、Si-O結合又はSi-OH結合の少なくとも一方と、を含むと判定した場合をA,これらの結合を含まないと判定した場合をBとした。
 金属部と接着剤層との間の界面付近の垂直断面をOs染色を行った後に、クライオ及び常温FIB-マイクロサンプリング法により切り出し、TEM観察用薄膜試料を作成した。次いで、FE-TEM(日立ハイテクノロジーズ社製 NB5000)を用いて接着剤層を幅方向に5等分した5箇所を観察した。各観察箇所で、金属部と接着剤層との間の界面付近について、プローブ径約2nm、加速電圧200kVの条件でEDS分析(元素マッピング)を行って、C、O、Siの各元素マップを得た。得られた元素マップの皮膜部における、Cとそれ以外の元素について二値化して、皮膜部における樹脂粒子の平均粒径及び面積割合を算出した。これらの結果について、以下のように評価した。
 有機化合物相の中に、ウレタン基、エポキシ基、エステル基のうち1種以上を含む樹脂粒子が分散している構造であり、かつ、樹脂粒子の平均粒径が20nm以上200nm未満であり、かつ、樹脂粒子が皮膜の断面積の20%以上80%以下を占める場合を分散状態Aと評価し、上記のような構造ではなかった場合を分散状態Bと評価した。
<接着界面のTOF-SIMS分析>
 接着接合部を、接着剤層側から金属部側に向けて、斜め切削装置(SAICAS、ダイプラ・ウィンテス社製 DN―20S型)で5度の傾斜をつけて切削するとともに、Arスパッタリングを併用することより、接着剤層の厚みを1μm程度まで薄くしたサンプルを作製した。接着剤層の厚みを1μm程度まで薄くした部分の任意の1点を、接着剤層の側から金属部の側に向かって、ArスパッタリングをしながらTOF-SIMSで分析した。用いた分析機器は、ULVAC-PHI社製 TOF-SIMS TRIFT-Vである。表面からArビームで一定深さまでスパッタリングした後にTOF-SIMS測定し、その後同様に、スパッタリングを行った後にTOF-SIMS測定を行うことを繰り返し、各種元素及び結合について、深さ方向分布を取得した。一次イオン種はAu であり、加速電圧は30kVであり、スパッタ速度は約80nm/min(SiO換算)であり、測定領域は50μm×50μmである。皮膜部(皮膜部を有していない場合は接着剤層)と金属部との間の界面部について、Si-O-Me結合を示すピークが存在し、かつ、かかるSi-O-Me結合を示すピークのカウント値を質量走査範囲m/z=0~300で検出された全2次イオンカウント数の合計値で除した値(Total Ion 補正値)が、1.0×10-3以上であった場合をAと評価した。上記のようなカウント値を示すピークが存在しなかった場合をBと評価した。
 なお、本実施例では、金属部材として、冷延鋼板、2種類の亜鉛系めっき鋼板、及び、アルミニウム板を用いているため、Si-O-Me結合として、Si-O-Fe結合、Si-O-Zn結合、Si-O-Al結合の3つの結合が生成されうる。ここで、上記3つの結合に対応するTOF-SIMSにおける代表的なピーク位置は、先だって言及した通りである。
 また、亜鉛系めっき鋼板(GA/GI)を用いた場合には、Si-O-Fe結合、及び、Si-O-Zn結合の2つの結合が生成されうる。この場合に、Si-O-Fe結合に対応するピーク、又は、Si-O-Zn結合に対応するピークの少なくとも何れかのTotal Ion 補正値が1.0×10-3以上となった場合に、Aと評価した。
<初期破断応力>
 得られた各引張せん断試験片について、JIS K6850:1999に基づいて、5mm/分の引張速度で試験片を引張り、破断応力(MPa)を求めた。初期の破断応力が20MPa未満であればDと評価し、20MPa以上25MPa未満であればCと評価し、25MPa以上30MPa未満であればBと評価し、30MPa以上であればAと評価した。得られた結果を、表2の「初期強度」の欄に示した。
<接合耐久性評価>
 得られた各例に係る接着接合構造体について、接合耐久性の評価を行った。
 まず、各例に係る接着接合構造体について、ねじり試験機によりねじり剛性を測定、算出した。具体的には、各例に係る接着接合構造体の両端を治具で固定し、一方の端部のみを接着接合構造体の中心軸を回転軸として回転させて、接着接合構造体にねじり変形を加えた。この際のねじり角とねじりモーメントを測定し、弾性変形範囲のねじり角とねじりモーメントの関係より、各接着接合構造体のねじり剛性を算出した。弾性変形範囲のねじり角とねじりモーメントの関係としては、具体的には、ねじり角-ねじりモーメント線図の初期傾きを用いた。
 次に、80℃、相対湿度95%の湿潤環境とした恒温恒湿槽に、各例に係る接着接合構造体を500時間静置し、接着剤層、接着剤層/皮膜部界面の劣化を促進させた。恒温恒湿槽に静置後の各例に係る接着接合構造体について、ねじり試験機によりねじり剛性を測定、算出した。そして、劣化試験未実施の各例に係る接着接合構造体のねじり剛性と比較し、劣化によるねじり剛性の低下率を算出し、得られた低下率を接合耐久性の評価指標とした。
 高温高湿雰囲気に放置する前の曲げ強度に対して、高温高湿雰囲気に放置後の曲げ強度の低下率が10%未満であればAと評価し、10%以上30%未満であればBと評価し、30%以上50%未満であればCと評価し、50%以上であればDと評価した。合格は、評価C以上とした。得られた結果を、表2の「ねじり剛性」の欄に示した。
 得られた結果を、以下の表2にまとめて示した。なお、表2中の下線部は、本発明の範囲外であることを示す。スポット溶接の「-」は、スポット溶接を行っていないことを示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
 表2に示したように、実施例1~21の接着接合構造体は、比較例1~3の接着接合構造体と比較して大幅にねじり剛性の低下が抑制されており、接着耐久性に優れていた。
 比較例1の接着接合構造体は、初期の破断応力については上記実施例と比較して同等の性能があるものの、皮膜部の形成を行わなかったために水の浸入を抑制することができず、接着耐久性の向上効果が得られなかった。比較例2の接合構造体は、Si-C結合と、Si-O結合又はSi-OH結合の少なくとも一方と、を含有せずにSi-O-Me結合を有さなかったために、金属部との密着性が得られず、接着耐久性の向上効果が得られなかった。比較例3の接着接合構造体は、ウレタン基、エポキシ基、エステル基の何れかを含む有機樹脂相を有しなかったため、皮膜部と接着剤層との密着性が得られず、接着耐久性の向上効果が得られなかった。比較例4の接着接合構造体は、無機化合物相の体積割合が10%超であったため、接着耐久性の向上効果が得られなかった。
 ここで、実施例1と実施例3とを比較すると、めっき層の合金化から皮膜塗布液の塗布までの時間が短かった実施例3の接着接合構造体の方が、めっき層の合金化から皮膜塗布液の塗布までの時間が長かった実施例1の接着接合構造体と比べて、接着耐久性の向上効果をより一層得ることができた。これは、より多くのSi-O-Me結合を形成できた実施例3の接着接合構造体の方が、実施例1の接着接合構造体よりも水分が金属部と皮膜部との間に浸入することを抑制することができ、結果的に、金属部と皮膜部との密着性が向上したためと考えられる。
 実施例2~実施例5を比較すると、皮膜部の平均厚みが0.2μm以上1.5μm以下の範囲内であるものが、最も接着耐久性の向上効果を得ることができた。一方で、皮膜部の平均厚みが厚すぎる場合、又は、薄すぎる場合には、接着耐久性の効果が得られにくいことが判明した。更に、平均厚みが厚すぎる場合には、スポット溶接の併用ができなくなる可能性がある。
 実施例3、実施例6~実施例9を比較すると、皮膜部の構造が、Si-C結合と、Si-O結合又はSi-OH結合の少なくとも一方と、を含む有機ケイ素化合物からなる有機化合物相の中に、ウレタン基、エポキシ基、エステル基のうち1種以上を含む樹脂粒子が分散しており、樹脂粒子の平均粒径が20nm以上200nm未満であり、かつ、樹脂粒子が皮膜部の断面積の20%以上80%未満を占めるような構造である場合の方が、接着耐久性の向上効果を得ることができた。かかる構造を有する場合には、金属部と皮膜部との間の密着性と、皮膜部と接着剤層との間の密着性と、を両立できたためと考えられる。
 実施例10~実施例18では、金属部の種別に依らず、皮膜部を形成することで接着耐久性が向上した。低強度の鋼板では、引張せん断試験を行うと、板の変形に伴う応力集中が起こるため、初期の破断応力は高強度鋼板と比較して低い傾向にあった。また、特に実施例8のGA270では、応力集中によるめっき剥離により、同強度のCR(実施例11)と比較して破断応力が低かったものの、高強度化するにつれて板の変形が抑制されることによりめっき剥離が抑制され、同強度の冷延鋼板と同等の破断応力となることが明らかとなった。
 実施例3と実施例19とを比較すると、スポット溶接併用時は、更に接着耐久性の向上効果が得られた。
 実施例3、実施例20、実施例21を比較すると、接着剤層が、エポキシ樹脂系又はウレタン樹脂系接着剤である場合に、優れた接着耐久性を示した。これは、皮膜部に含まれる樹脂成分が、エポキシ樹脂やウレタン樹脂との密着性に優れるものであるためである。
 実施例6、実施例7、実施例22及び実施例23を比較すると有機樹脂相の面積割合が20~80%であるとより優れた接着耐久性を示すことが分かった。
 実施例9及び実施例24の比較から、有機樹脂相として、樹脂粒子を用いた場合に、接着耐久性がよりも向上することが分かった。
 実施例3及び実施例25の比較から、少量のコロイダルシリカの添加では、接着耐久性に影響がないことが示された。
 以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
 1、1A、1B、1C、1D  接着接合構造体
 2、2A、2B、2C、2D  第1の部材
 21、21A         金属部
 22、22A         皮膜部
 221            樹脂粒子
 223            有機化合物相
 3、3A、3B、3C、3D  第2の部材
 31             金属部
 32             皮膜部
 321            樹脂粒子
 323            有機化合物相
 4、4A、4B、4C、4D  接着剤層
 5、5B、5C        接着領域

Claims (14)

  1.  金属部及び前記金属部の表面の少なくとも一部に配置された皮膜部を有する第1の部材と、
     第2の部材と、
     前記第1の部材と前記第2の部材とを、前記皮膜部を介して接合する接着剤層と、
    を備え、
     前記皮膜部は、
      ウレタン基、エポキシ基、エステル基のうち1種以上を含む有機樹脂相と、
      有機ケイ素化合物からなる有機化合物相と、
      任意に無機ケイ素化合物からなる無機化合物相と、
    を含み、
     前記皮膜部の全体積に対して前記有機化合物相及び前記無機化合物相の合計の体積割合が16vol%~84vol%であり、
     前記皮膜部の全体積に対して前記有機化合物相の体積割合が16vol%~84vol%であり、
     前記皮膜部の全体積に対して前記無機化合物相の体積割合を10vol%以下に制限し、
     前記有機ケイ素化合物は、
       Si-C結合と;
       Si-O結合とSi-OH結合との少なくとも一方と:
     を含む接着接合構造体。
  2.  前記有機化合物相及び前記無機化合物相の合計の体積割合が20vol%~80vol%である、請求項1に記載の接着接合構造体。
  3.  前記有機樹脂相が、ウレタン基、エポキシ基、エステル基のうち1種以上を含む樹脂粒子であり、
     前記樹脂粒子の平均粒径が、20nm以上200nm未満であり、
     前記皮膜部の厚み方向に沿った断面で、前記樹脂粒子の面積割合が、前記皮膜部の断面積に対し、20%~80%である、請求項2に記載の接着接合構造体。
  4.  前記金属部と前記皮膜部との界面の任意の箇所を含むように前記皮膜部を前記接着剤層側から前記金属部側に向かってArスパッタリングしながら、飛行時間型二次イオン質量分析法により分析したときに、前記金属部を構成する金属元素Meとの結合であるSi-O-Me結合に対応するピークが観測され、かつ、前記Si-O-Me結合を示すピークのカウント数を質量走査範囲m/z=0~300で検出された全2次イオンカウント数の合計値で除した値が1.0×10-3以上である、請求項1~3の何れか1項に記載の接着接合構造体。
  5.  前記皮膜部の平均厚みは、前記第1の部材の片面あたり、0.2μm以上1.5μm以下である、請求項1~4の何れか1項に記載の接着接合構造体。
  6.  前記接着剤層を構成する接着剤の樹脂は、前記皮膜部中の前記有機樹脂相を構成する樹脂と共通の化学構造を有する、請求項1~5の何れか1項に記載の接着接合構造体。
  7.  前記接着剤層が、エポキシ樹脂系接着剤、又は、ウレタン樹脂系接着剤の少なくとも何れか1種を含む、請求項1~6の何れか1項に記載の接着接合構造体。
  8.  前記金属部が、鋼材である、請求項1~7の何れか1項に記載の接着接合構造体。
  9.  前記金属部が、亜鉛系めっき鋼板である、請求項1~8の何れか1項に記載の接着接合構造体。
  10.  前記金属部が、590MPa以上の引張強度を有する合金化溶融亜鉛めっき鋼板である、請求項1~9の何れか1項に記載の接着接合構造体。
  11.  前記金属部が、980MPa以上の引張強度を有する合金化溶融亜鉛めっき鋼板である、請求項1~9の何れか1項に記載の接着接合構造体。
  12.  前記第1の部材と前記第2の部材とが、さらに第2の接合により接合されている、請求項1~11の何れか1項に記載の接着接合構造体。
  13.  第2の接合が、スポット溶接である、請求項12に記載の接着接合構造体。
  14.  請求項1~13の何れか1項に記載の接着接合構造体を備える、自動車用部品。
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