WO2020067447A1 - 接着接合構造体および自動車用部品 - Google Patents

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WO2020067447A1
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敦雄 古賀
真純 郡
植田 浩平
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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.
  • This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2018-185609 filed on September 28, 2018 and Japanese Patent Application No. 2018-185610 filed on September 28, 2018, The contents are incorporated herein.
  • Patent Literature 1 proposes performing a surface treatment to increase the wettability to the adhesive in a bent portion of the metal plate where the adhesive is not easily adhered. Patent Literature 1 discloses that metal plates are joined to each other by using both bonding with an adhesive and welding.
  • Patent Literature 2 discloses a metal material in which a chemical conversion coating layer containing a main component or a cross-linking agent component of a wood-based adhesive is deposited and fixed on the surface of the metal material to improve adhesion to wood. .
  • an object of the present invention is to manufacture a metal member and another member by bonding them with an adhesive, and to provide an adhesive with excellent bonding durability.
  • An object of the present invention is to provide a joining structure and an automobile component including the adhesive joining structure.
  • the present inventors examined the cause of the decrease in the adhesion between the metal member and the adhesive layer, and found that the cause was water intrusion into the interface between the metal member and the adhesive layer, and corrosion of the metal member surface. It was also found that the components were excessively eluted from the surface treatment film present on the surface of the metal member. In particular, penetration of water into the interface between the metal member and the adhesive layer induces corrosion of the metal member and elution of components from the surface treatment film.
  • the average number of the protruding inorganic particles having a particle size smaller than the thickness of the coating portion is the surface of the coating portion on the side of the adhesive layer.
  • the ratio of the protrusion width of the inorganic particles to the average particle size of the inorganic particles is 10% or more and 95% or less on average,
  • the average number of the inorganic particles protruding per 500 ⁇ m in the surface direction length of the adhesive layer side surface of the coating portion is 1.0 or more and 20.0 or less, (1) Or the adhesive bonding structure according to (2).
  • the average particle size of the inorganic particles is 2.0 ⁇ m or more and 15.0 ⁇ m or less;
  • the metal member and other members are manufactured by bonding with an adhesive, and the adhesive bonding structure excellent in adhesive durability and the automotive component provided with the bonding structure are provided. Can be provided.
  • 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 adhesive bonding structure illustrated in FIG. 1.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view for explaining a method of calculating a ratio of a protrusion width of inorganic particles in a coating portion provided in the adhesive bonding structure illustrated in FIG. 1. It is a partial expanded sectional view explaining a joining field of an adhesive joining structure concerning a modification of the present invention. It is a partial expanded sectional view explaining a joining field of an adhesive 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 mimetic diagram explaining the joined state of the adhesive joined structure concerning other modification examples of the present invention.
  • FIG. 1 is a schematic perspective view of the adhesive bonding structure according to the present embodiment
  • FIG. 2 is a partially enlarged cross-sectional view of a bonding region of the adhesive bonding structure shown in FIG. 1, and
  • FIG. It is a typical sectional view for explaining the calculation method of the rate of the projection width of the inorganic particle in the coat part with which the joint structure is provided.
  • 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 is bonded to the first member 2 via the adhesive layer 4 in the bonding region 5 inside the web portion. Are joined.
  • the inside of the web portion refers to a region surrounded by the web portion and the vertical wall portion.
  • the description will be given on the assumption that the first member 2 is a hat type in FIG.
  • the members constituting the adhesive structure are not limited to the shapes shown in the drawings.
  • at least the first member 2 may be a metal member, but in the following description, as an example, the case where both the first member 2 and the second member 3 are metal members Will be described.
  • the configuration in the bonding region 5 will be described with reference to FIG.
  • the first member 2 is a metal member as described above, and has a metal part 21 and a coating part 22 formed on at least a part of the surface of the metal part 21.
  • Metal part 21 examples of the material of the metal portion 21 include iron, titanium, aluminum, magnesium, and alloys thereof.
  • 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.
  • JIS Japanese Industrial Standards
  • 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 two or more of these elements can be appropriately selected in order to obtain the required material strength and moldability, and the content can be appropriately adjusted.
  • the material of the metal part 21 is an aluminum alloy, because the weight of the first member 2 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.
  • a 5000-series or a 6000-series having strength and formability is suitable as the metal part 21 of the first member 2.
  • 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.
  • Magnesium alloys are listed as the material of the metal part 21, and generally known magnesium alloys such as an AM type described in the ASTM standard containing Al, an AZ type containing Al and Zn, and a ZK type containing Zn are used as the metal part. 21 materials. 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 treatment such as zinc phosphate treatment, chromate treatment and chromate-free treatment, and physical treatment 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 as 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 formed by alloying by heat-treating these to diffuse Fe in the Ni plating. Tin-plated steel sheets, chrome-plated steel sheets and the like can be mentioned.
  • a zinc-based plated steel sheet is excellent as the metal part 21 because of its excellent corrosion resistance.
  • Examples of the galvanized steel sheet include a hot-dip galvanized steel sheet, a zinc alloy-coated steel sheet, or an alloyed hot-dip galvanized steel sheet obtained by heat-treating these and diffusing Fe during galvanization to form an alloy.
  • Hot-dip Zn-Al-Mg alloy-plated steel sheets represented by 4% Mg alloy-plated steel sheets and 55% Al-Zn-0.1 to 3% Mg alloy-plated steel sheets are exemplified.
  • the Zn—Al—Mg alloy plated steel sheet is more suitable for the metal part 21 because of its further excellent corrosion resistance.
  • the alloyed hot-dip galvanized steel sheet is originally deformed and the alloy layer is destroyed. May not exhibit the adhesive strength.
  • 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 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 980 MPa or more, as the metal part 21.
  • the adhesive strength between the first member 2 and the second member 3 can be further increased.
  • the entire adhesive layer 4 can receive the stress, so that the effect of the adhesive durability in the present invention described later can be further obtained.
  • the tensile strength of a steel plate can be measured according to JIS Z2241: 2011.
  • the adhesive bonding structure 1 has the coating 22 on at least a part of the surface of the first member 2. 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 as a result, the first member 2 is bonded to the second member 3 by the adhesive layer 4 via the film portion 22. Further, the coating section 22 includes at least the inorganic particles 221 and a resin. Hereinafter, the configuration of the coating section 22 will be described in detail.
  • the inorganic particles 221 contained in the coating part 22 are made of ferrosilicon or non-oxide ceramics containing V. Some of the inorganic particles 221 protrude toward the adhesive layer 4. Thereby, intrusion of water at the bonding interface between the adhesive layer 4 and the first member 2 is prevented, and the bonding durability of the bonding structure 1 is improved.
  • the surface of the inorganic particles 221 protruding toward the adhesive layer 4 may be covered with another component of the coating 22 such as a resin. Even in such a case, as long as the inorganic particles 221 protrude toward the adhesive layer 4, the above-described effect is sufficiently exerted.
  • automobile parts are manufactured by press molding using a mold or the like.
  • pressure is applied to the film surface.
  • the surface of the film portion 22 is slid. In this case, the inorganic particles 221 protruding from the surface of the coating 22 are pushed into the coating 22.
  • the inorganic particles 221 protruding toward the adhesive layer 4 at least some of the inorganic particles 221 have a particle size smaller than the film thickness of the coating portion 22 (less than the film thickness). In this case, even when the inorganic particles 221 are pressed into the coating portion 22 during the press working, the inorganic particles 221 project again to the surface due to the elastic recovery of the resin after the press working. When the particle size of at least a part of the inorganic particles 221 is smaller than the thickness of the coating portion 22, dropping of the particles larger than the thickness of the coating portion 22 is suppressed. As a result, the structure in which the inorganic particles 221 protrude can be maintained even after the pressing.
  • the particle diameter of all the protruding inorganic particles 221 is larger than the film thickness of the coating portion 22, the particles are easily dropped and fall off from the coating due to surface pressure and sliding during the press working, and the press In some cases, the structure in which the inorganic particles 221 protrude from the surface of the coating 22 even after processing may not be maintained. If the particle diameter of all the protruding inorganic particles 221 is larger than the film thickness of the coating 22, the adhesion durability may be reduced. From the above, it is important that at least some of the protruding inorganic particles 221 have a particle size smaller than the thickness of the coating portion 22.
  • the degree of protrusion of the inorganic particles 221 to the adhesive layer 4 can be observed and calculated as follows, for example.
  • description will be made with reference to FIG.
  • 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.
  • 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 protrusion widths W1 to W5 on the surface of the coating portion 22 are measured for the upper five protrusion widths protruding toward the adhesive layer 4 side.
  • An average value Wave is obtained. If there is at least a part of the inorganic particles 221 on the side of the adhesive layer 4 from the surface position of the coating portion 22, it is determined that the inorganic particles 221 protrude.
  • the width direction of the observation image is the X direction and the thickness direction is the Y direction
  • the surface position of the film portion 22 is the surface position of the film portion 22 measured at five points where the observation image is divided into five equal parts in the X direction. It means the average of the surface position (Y coordinate).
  • the protruding width is a length of the inorganic particles 221 which is the largest in the X direction in a part of the inorganic particles 221 on the adhesive layer 4 side from the surface position of the coating portion 22.
  • the degree of protrusion of the inorganic particles 221 is determined from the protrusion width and the average particle diameter.
  • the “average particle size” of the inorganic particles 221 refers to the average primary particle size when the inorganic particles 221 existing in the coating portion 22 exist alone, and the inorganic particles 221 are aggregated. In this case, it means the average secondary particle size representing the particle size of the inorganic particles 221 at the time of aggregation.
  • the average particle size of the inorganic particles 221 is preferably determined by the following measurement method.
  • the average particle diameter of the inorganic particles 221 can be obtained by selecting the top five particles having the long axis diameter from the inorganic particles 221 existing in the visual field of the observation image and measuring the long axis diameter of each inorganic particle 221. . The average value of the major axis diameters of these particles was calculated and defined as the average particle diameter.
  • the degree of protrusion of the inorganic particles 221 is calculated by calculating the ratio of the average protrusion width Wave ( ⁇ m) of the inorganic particles 221 to the average particle diameter ( ⁇ m) of the inorganic particles 221 of the coating portion 22 by the following equation (1). evaluate. Specifically, the ratio (%) of the protruding width is calculated at five observation points obtained by dividing the coating portion 22 into five equal parts in the width direction, and these are averaged to obtain the average of the inorganic particles 221 in the final coating portion 22. The ratio of the protrusion width (projection ratio) (%).
  • ⁇ Projection rate (%) (average projection width Wave of inorganic particles 221) / (average particle diameter of inorganic particles 221) ⁇ 100 ⁇ (1)
  • the protrusion ratio (%) of the inorganic particles 221 calculated by the above equation (1) is preferably 10% or more and 95% or less, more preferably 50% or more and 95% or less.
  • the inorganic particles 221 made of non-oxide ceramics containing ferrosilicon or V are resistant to water. Elution is facilitated, and the above-mentioned effects can be sufficiently obtained.
  • the average number N of the protruding inorganic particles 221 (protruding particles) per 500 ⁇ m in the surface direction length of the surface of the coating portion 22 on the side of the adhesive layer 4 is obtained by the following equation (2).
  • Average number N (average value M of the number of inorganic particles 221 protruding from coating portion 22 existing in the observed cross section) / (observed cross section width L ( ⁇ m)) ⁇ 500 (2)
  • the average value M is an average value of the number of the inorganic particles 221 protruding from the coating part 22 at five observation points obtained by dividing the coating part 22 into five equal parts in the width direction.
  • the average number N of present elements is preferably 1.0 or more and 20.0 or less, more preferably 1.5 or more and 10.0 or less.
  • the average number of protruding particles having a particle size of not more than the thickness of the coating portion 22 per 500 ⁇ m is preferably 0.5 or more and 20 or less, more preferably 3 or more and 15 or less.
  • the average particle size of the inorganic particles 221 is not particularly limited, but is preferably 0.5 to 15.0 ⁇ m. When the average particle size of the inorganic particles 221 is less than 0.5 ⁇ m, it is difficult to obtain and is disadvantageous in terms of cost. It may be difficult. On the other hand, when the average particle size of the inorganic particles 221 exceeds 15.0 ⁇ m, the proportion of the inorganic particles 221 occupying in the coating portion 22 decreases, and thus the amount of the coating portion 22, the film thickness, other configurations, etc. In some cases, it may be difficult to obtain the effect of preventing water from entering due to elution of the inorganic particles 221.
  • the average particle diameter of the inorganic particles 221 is more preferably 1.0 ⁇ m or more, and more preferably 5 ⁇ m or less, in order to effectively simultaneously obtain the ratio of protrusion from the coating portion 22 and the effect of preventing water from entering. preferable.
  • the average particle size of the inorganic particles 221 is relatively larger than the average thickness of the coating portion 22.
  • the ratio of the average particle size of the inorganic particles 221 to the average thickness of the coating portion 22 is preferably 0.5 times or more, and more preferably 1.0 times or more.
  • the particle shape of the inorganic particles 221 is not particularly limited, and may be, for example, a sphere, a pseudosphere (eg, an ellipsoidal sphere, a chicken egg, a rugby ball, or the like), or a polyhedron (eg, a soccer ball, a die, various gems). (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 shape of the inorganic particles 221 is preferably spherical because it is easy to protrude if the shape is close to a sphere.
  • the inorganic particles 221 can be specified by specifying the atoms constituting the inorganic particles 221, for example, V by the energy dispersive X-ray analysis with respect to the cross section.
  • Non-oxide ceramics containing V (Non-oxide ceramics containing V)
  • the non-oxide ceramic containing V can be eluted into water, and the water that has entered the interface between the coating portion 22 and the adhesive layer 4 reacts with the non-oxide ceramic containing V and is consumed. After the reaction, the non-oxide ceramic containing V precipitates and deposits as a vanadium compound on the interface between the coating portion 22 and the adhesive layer 4, and the deposits and deposits perform a barrier function against water intrusion.
  • the water consumption action and the barrier function of the non-oxide ceramic containing V prevent entry of water at the bonding interface between the adhesive layer 4 and the first member 2.
  • the non-oxide ceramic containing V improves the water resistance of the adhesive layer 4 and suppresses the deterioration of the adhesive layer 4 mediated by water.
  • non-oxide ceramics are ceramics made of an element or compound that does not contain oxygen.
  • examples of non-oxide ceramics containing V include boride ceramics, nitride ceramics, silicide ceramics, and carbide ceramics containing V. These are non-oxide ceramics containing V containing boron B, nitrogen N, silicon Si, and carbon C as main non-metal constituent elements, respectively.
  • non-oxide ceramics containing V include vanadium monoboride (VB, electric resistivity 35 ⁇ 10 ⁇ 6 ⁇ cm), vanadium diboride (VB 2 , electric resistivity 150 ⁇ 10 ⁇ 6).
  • VB vanadium monoboride
  • VB 2 vanadium diboride
  • ⁇ cm vanadium nitride
  • VN electrical resistivity 150 ⁇ 10 ⁇ 6 ⁇ cm
  • V 5 Si 3 electrical resistivity 115 ⁇ 10 ⁇ 6 ⁇ cm
  • VSi 2 electrical resistivity 9.5 ⁇ 10 ⁇ 6 ⁇ 6
  • ⁇ cm and carbide vanadium such as vanadium monocarbide (VC) and vanadium dicarbide (VC 2 ).
  • the non-oxide ceramic containing V described above dissolves in water to exhibit the above-described effects and also has a rust-preventive effect. Furthermore, boride ceramics, nitride ceramics, and silicide ceramics have low electrical resistivity and conductivity, so they also function as conductive particles and contribute to improvement in weldability and electrodeposition coating properties.
  • inorganic particles composed of non-oxide ceramics containing V from the viewpoint that the elution of V ions is moderate, the rust prevention effect is very good, and the conductive particles also exhibit a very low resistance value.
  • one vanadium boride particles (VB particles), diboride, vanadium particles (VB 2 particles), and, may include at least one selected selected from the group consisting of vanadium nitride particles (VN particles) preferable.
  • inorganic particles 221 made of non-oxide ceramics containing V is particularly preferably a diboride vanadium particles (VB 2 particles).
  • VB 2 particles diboride vanadium particles
  • the content is preferably 1.5% by volume or more based on the total solid content of the coating.
  • the content of the non-oxide ceramic containing V is less than 1.5% by volume, depending on the structure of the adhesive bonding structure 1, the effect of suppressing the invasion of water due to the elution of the non-oxide ceramic containing V is sufficiently achieved. May not be obtained.
  • the content of the non-oxide ceramic containing V is preferably 25.0% by volume or less based on the total solid content of the coating portion 22.
  • the content of the non-oxide ceramic containing V exceeds 25.0% by volume, the cohesive force of the coating portion 22 decreases as the ratio of the resin in the coating portion 22 decreases.
  • the content of the non-oxide ceramic containing V is more preferably 2.5 to 15.0% by volume based on the total solid content of the coating portion 22.
  • Ferrosilicon has high reactivity with water, and therefore, water that has entered the interface between the film portion 22 and the adhesive layer 4 reacts with ferrosilicon and is consumed. After the reaction with water, the reaction product of ferrosilicon is mainly deposited as a silica compound on the interface between the coating portion 22 and the adhesive layer 4 as a silica compound. Perform the function. The water consumption and the barrier function of the ferrosilicon prevent water from entering the bonding interface between the adhesive layer 4 and the first member 2.
  • This barrier function prevents water from entering at the bonding interface between the adhesive layer 4 and the first member 2, thereby preventing corrosion of the metal part 21 and preventing the coating part 22 from coming from the coating part 22. Unintended outflow of components is also suppressed. Further, also for the adhesive layer 4, the water resistance is improved by the precipitate derived from ferrosilicon, and the deterioration of the adhesive layer 4 mediated by water is suppressed.
  • ferrosilicon is a substance that has its own rust-preventing effect and imparts corrosion resistance to the metal part 21.
  • the rust prevention effect of ferrosilicon is lost.
  • the coating portion 22 may include a rust preventive pigment in addition to the ferrosilicon. Since the film portion 22 contains a rust-preventive pigment, even if ferrosilicon is consumed by the reaction with water and its rust-preventing effect is reduced, it is possible to impart sufficient corrosion resistance to the metal portion 21. .
  • the bonding durability of the bonded structure 1 is improved.
  • the chemical composition of ferrosilicon is not particularly limited as long as it contains iron and silicon.
  • the chemical composition of ferrosilicon can be, for example, a composition described in JIS G 2302: 1998. That is, for example, ferrosilicon contains, by mass%, 8.0% or more and 95% or less of Si, 3.0% or less of Al, 1.5% or less of P, 0.06% or less of S, 0.20% or less. % Of C, 3.0% or less of Mn, 0.8% or less of Cr, 0.30% or less of Ti, and the balance Fe and impurities. It is preferable that the ferrosilicon contains, in particular, ferrosilicon containing 75 to 80% by mass of Si and specified in JIS No. 2 from the viewpoint of improving conductivity and corrosion resistance.
  • the content of ferrosilicon is preferably 10.0% by volume or more with respect to the total solid content of the film portion.
  • the content of ferrosilicon is preferably 60.0% by volume or less based on the total solid content of the coating portion 22.
  • the content of ferrosilicon exceeds 60.0% by volume, the cohesive force of the coating portion 22 decreases with a decrease in the ratio of the resin in the coating portion 22.
  • the content of ferrosilicon is more preferably 20.0 to 45.0% by volume with respect to the total solid content of the coating portion 22.
  • the film portion 22 contains a resin.
  • the resin contained in the coating portion 22 functions as a binder for binding the inorganic particles 221 to the metal portion 21 in the coating portion 22.
  • the resin contained in the film portion 22 may be any of a water-soluble or water-dispersible water-based resin that is dissolved or dispersed in water, and a solvent-based resin that is dissolved or dispersed in an organic solvent.
  • the resin used for the coating portion 22 is preferably an aqueous resin.
  • the water-based resin can disperse the non-oxide ceramic containing V in water by adsorbing the polar functional group of the binder resin on the surface of the non-oxide ceramic containing V.
  • the water-based resin adsorbed on the surface of the non-oxide ceramic containing V suppresses the reaction with water, which is preferable.
  • the resin used for the film portion 22 is preferably a solvent-based resin.
  • aqueous resin examples include water-soluble or water-dispersible resins such as a polyester resin, a urethane resin, a polyolefin resin, an acrylic resin, an epoxy resin, a phenol resin, and a mixed resin of two or more of these resins.
  • the weight average 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, if the weight average 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.
  • 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 increase. On the other hand, if the emulsion particle size is excessively large, the gap between the emulsions becomes large when a coating is applied, so that the barrier properties of the coating 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.
  • solvent-based resin examples include a polyester resin, a urethane resin, an epoxy resin, an acrylic resin, and a mixed resin of two or more of these resins.
  • the weight average molecular weight is preferably 10,000 to 30,000. If the weight average molecular weight is less than 10,000, it may be difficult to ensure sufficient processability. On the other hand, if the weight average 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.
  • 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. From the viewpoint of low-temperature film formation of the film portion 22, a non-crosslinked resin is preferable. In the case where a crosslinked resin is used, it becomes easier to support the inorganic particles 221 on the film portion 22.
  • a cross-linking agent for imparting a cross-linked structure to a resin, it is preferable to use an aqueous cross-linking agent for an aqueous resin and a solvent-based cross-linking agent for a solvent-based resin.
  • a melamine, an isocyanate, a silane compound, a zirconium compound, a titanium compound and the like are preferable as the crosslinking agent.
  • 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 decreases.
  • the crosslinking agent is a silane compound, a zirconium compound, or a titanium compound
  • the amount of the crosslinking agent added exceeds 30 parts by mass, the paint stability may be further reduced.
  • the content of the resin is preferably 10.0 to 99.0% by volume with respect to the total solid content of the film portion 22.
  • the content of the resin is less than 10.0% by volume, the function as a binder is not exhibited, the cohesive force of the coating portion 22 is reduced, and when the adhesion test and the molding process are performed, the inside of the coating film is reduced. (Cohesive failure of the coating film) may easily occur.
  • the content of the resin exceeds 99.0% by volume, the ratio of the pigment component, particularly the inorganic particles 221 included in the coating portion 22 decreases, and depending on the configuration of the adhesive bonding structure 1, the adhesive durability is sufficiently improved. It can be difficult to raise it.
  • the content of the resin is more preferably 15.0 to 75.0% by volume with respect to the total solid content of the film portion 22.
  • the coating unit 22 may further include conductive particles in addition to the inorganic particles 221.
  • the conductive particles contribute to improvement in weldability by imparting conductivity to the coating portion 22.
  • the conductive particles contained in the coating portion 22 are not particularly limited, and include, for example, doped oxide particles, non-oxide ceramic particles (not including V), iron alloy particles, stainless steel particles, particles other than iron alloy ( Metal particles, metal alloy particles, etc.).
  • the doped oxide particles impart conductivity to the coating 22 and improve the adhesion between the coating 22 and the adhesive layer 4 and the adhesion between the coating 22 and the metal 21. Is preferred for
  • doped oxide particles examples include doped zinc oxide particles and doped tin oxide particles. It is preferable that the conductive particles include doped zinc oxide particles from the viewpoint of the conductivity and the effect of improving the adhesion between the film portion 22 and the adhesive layer 4.
  • the doped oxide particles in the case of doped zinc oxide, at least one element selected from the group consisting of an element belonging to Group 13 of the periodic table and an element belonging to Group 15 of the periodic table (hereinafter referred to as “doped zinc oxide”). Particles, which are also referred to as “doped elements”), which are doped with oxide particles to exhibit conductivity.
  • B, Al, Ga, In, and the like can be given as elements of Group 13 of the periodic table.
  • Group 15 elements in the periodic table include P, As, Sb, and the like.
  • Al, Ga, and Sb are preferable as the doping element from the viewpoint of improving conductivity.
  • Al is more preferable from the viewpoint of cost.
  • tin oxide examples include antimony-doped tin oxide (ATO), phosphorus-doped tin oxide (PTO), niobium-doped tin oxide (NbTO), tantalum-doped tin oxide (TaTO), and fluorine-doped tin oxide (FTO).
  • ATO antimony-doped tin oxide
  • PTO phosphorus-doped tin oxide
  • NbTO niobium-doped tin oxide
  • TaTO tantalum-doped tin oxide
  • FTO fluorine-doped tin oxide
  • the content of the doped element is preferably 0.05 to 5 atom%, more preferably 0.1 to 5 atom%, based on the undoped oxide particles, from the viewpoint of improving conductivity.
  • Non-oxide ceramic particles (excluding V)
  • the non-oxide ceramic particles are not particularly limited, but preferably have an electrical resistivity (volume resistivity, specific resistance) of 0.1 ⁇ 10 ⁇ 6 to 185 ⁇ 10 ⁇ 6 ⁇ cm at 25 ° C.
  • Non-oxide ceramics (boride ceramics, carbide ceramics, nitride ceramics, silicide ceramics, etc.) in the range.
  • the iron alloy particles are, for example, alloy particles of at least one alloy selected from the group consisting of Si, V, Mn, W, Mo, Ti, Ni, and Nb and iron.
  • the iron alloy powder include ferrovanadium, ferromanganese, ferrotungsten, ferromolybdenum, ferrotitanium, ferronickel, ferroboron, and ferroniobium, excluding ferrosilicon.
  • ferrovanadium and ferromanganese are preferred as iron alloy particles from the viewpoint of corrosion resistance in addition to weldability.
  • the stainless particles are, for example, alloy particles in which Cr contains 10.5% by mass or more of Fe (alloy particles having a C content of 1.2% by mass or less).
  • the particle shape of the conductive particles is not particularly limited, for example, a spherical shape, a pseudo spherical shape (eg, an ellipsoidal sphere, a chicken egg shape, a rugby ball shape, etc.), or a polyhedral shape (eg, a soccer ball shape, a dice shape, a brilliant of various gems)
  • a shape close to a sphere, such as a cut shape is preferred.
  • the conductive particles having a shape close to a sphere are uniformly dispersed in the coating portion 22, and it is easy to form an effective current path passing through the thickness direction of the coating portion 22. As a result, the joining property of the first member 2 is further improved. I do.
  • the average particle size of the conductive particles is not particularly limited, but is preferably 0.2 to 5 ⁇ m, and more preferably 0.5 to 2.5 ⁇ m.
  • the average particle size of the conductive particles is in the range of 0.2 to 5 ⁇ m, it becomes easy to form an effective electric current path penetrating the thickness direction of the film portion 22, and the weldability of the first member 2 is further improved. .
  • the content of the conductive particles is, for example, 3 to 45% by volume with respect to the total solid content of the film portion 22.
  • the content of the conductive particles is less than 3% by volume, sufficient weldability between the first member 2 and the second member 3 cannot be obtained.
  • the content of the conductive particles exceeds 45% by volume, the adhesion to the adhesive layer 4 is reduced due to a decrease in the cohesive force of the coating 22.
  • the content of the conductive particles is preferably 10 to 20% by mass based on the coating portion 22.
  • rust prevention pigment As another component that is preferably further contained in the coating portion 22, a rust-preventive pigment may be mentioned.
  • the corrosion-preventive pigment is contained in a state where the coating portion 22 contains the inorganic particles 221, the corrosion resistance and further the adhesion durability are further improved.
  • ferrosilicon is contained in the film 22 as the inorganic particles 221, if a rust-preventive pigment is contained, the corrosion resistance is improved over a long period of time, and the adhesion durability is further improved.
  • the rust preventive pigment is not particularly limited, but includes vanadium-based rust preventive pigment, silica-based rust preventive pigment, phosphoric acid-based rust preventive pigment, silicate-based rust preventive pigment (calcium silicate, etc.), molybdate-based rust preventive pigment (calcium molybdate) , Aluminum molybdate, barium molybdate, etc.), chrome-based rust preventive pigments (strontium chromate, potassium chromate, barium chromate, calcium chromate), etc., and these may be used alone or in combination of two or more. Can be.
  • vanadium rust preventive pigments examples include vanadium oxide (V 2 O 3 ) and composite oxides of V with Mn, Ca, Zn, Mg, Al, Ti, Zr, Ca, Mo, Fe, Ce and Sr (for example, , Mn 2 O 3 .V 2 O 3 , CaO.V 2 O 3, etc.).
  • silica-based rust preventive pigments examples include magnesium ion-exchanged silica and calcium ion-exchanged silica, and amorphous silica having an oil absorption of 100 to 1000 ml / 100 g, a specific surface area of 200 to 1000 m 2 / g, and an average particle size of 2 to 30 ⁇ m. And the like.
  • the oil absorption of silica can be measured in accordance with JIS K # 5101-13.2.
  • the specific surface area of silica can be measured by the BET method.
  • the average particle size of the silica can be measured in the same manner as the average particle size of the inorganic particles 221.
  • Examples of the phosphoric acid-based rust-preventive pigments include aluminum tripolyphosphate, phosphoric acid and phosphorous acid, such as Zn, Mg, Al, Ti, Zr, Ca, Mo, Fe, Ce and Sr salts (for example, zinc phosphate, phosphorus Magnesium phosphate, dibasic magnesium phosphate, aluminum phosphate, calcium phosphate, calcium phosphomolybdate, aluminum phosphomolybdate, zinc phosphite, strontium phosphite, calcium phosphite, aluminum phosphite, etc.), hydrocalumite treatment Phosphate compounds (for example, EXPORT NP-530 N5 manufactured by Toho Pigment, which is a hydrocalumite treatment of zinc phosphate).
  • rust preventive pigments are phosphoric acid-based rust preventive pigments (aluminum tripolyphosphate, a phosphate compound treated with hydrocalumite, etc.), and silica-based rust preventive pigments, from the viewpoint of compatibility between the scratch resistance and the flat surface corrosion resistance. Or a combination of both.
  • rust preventive pigments include aluminum tripolyphosphate, a phosphate compound treated with hydrocalumite, Ca-exchanged silica, an oil absorption of 100 to 1000 ml / 100 g, a specific surface area of 200 to 1000 m 2 / g, and an average particle size of 2 to 30 ⁇ m. More preferably, it is at least one selected from the group consisting of crystalline silica.
  • the inorganic particles 221 are ferrosilicon
  • the rust preventive pigment when the coating portion 22 contains doped zinc oxide particles, the rust preventive pigment preferably includes a rust preventive pigment containing Mg. If the coating portion 22 contains doped zinc oxide particles and a rust-preventive pigment containing Mg, the corrosion resistance is further improved. The reason is presumed that the corrosion resistance can be improved by reacting doped zinc oxide with Mg in the rust preventive pigment to form a hardly soluble composite oxide.
  • Examples of the rust-preventive pigment containing Mg include magnesium-treated aluminum tripolyphosphate, magnesium ion-exchanged silica, and magnesium phosphate. Among these, magnesium-treated aluminum tripolyphosphate is preferred from the viewpoint of improving corrosion resistance.
  • the content of the rust-preventive pigment containing Mg when used in combination with the doped zinc oxide particles is preferably 5.0 to 20.0% by volume based on the total solid content of the coating portion 22.
  • the content of the rust-preventive pigment containing Mg is less than 5.0% by volume, the effect of improving the corrosion resistance may not be obtained when used in combination with the rust-preventive pigment containing Mg.
  • the content of the rust-preventive pigment containing Mg exceeds 20.0% by volume, the bonding durability may be insufficient due to a decrease in the ratio of the inorganic particles in the coating portion 22.
  • the content of the rust-preventive pigment is preferably 5.0 to 40.0% by volume based on the total solid content of the film portion 22.
  • the content of the rust preventive pigment is less than 5.0% by volume, the effect of improving corrosion resistance and adhesion durability may not be obtained.
  • the content of the rust-preventive pigment exceeds 40.0% by volume, the processability of the coating portion 22 and the cohesive force may be reduced.
  • the content of the rust preventive pigment is more preferably 10.0 to 30.0% by volume.
  • 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 is not particularly limited, it is, for example, 1 ⁇ m or more and 20 ⁇ m or less, preferably 1 ⁇ m or more and 10 ⁇ m or less, and more preferably 1 ⁇ m or more and 5 ⁇ m or less.
  • the average thickness of the coating portion 22 is 1 ⁇ m or more, the inorganic particles 221 can be stably present in the coating portion 22 and the adhesion durability is improved.
  • the average thickness of the coating 22 is 1 ⁇ m or more, the adhesion between the coating 22 and the adhesive layer 4 is sufficiently excellent.
  • the inorganic particles 221 easily project from the coating portion 22, and water at the bonding interface between the adhesive layer 4 and the first member 2 by the inorganic particles 221 described above. Is sufficiently obtained, and the bonding durability of the bonded structure 1 is further improved. Further, the electric resistance of the film portion 22 can be reduced, and spot welding can be stably performed.
  • the inorganic particles 221 when the average thickness of the coating portion 22 is 1 ⁇ m or more and 5 ⁇ m or less, and the average particle size of the inorganic particles 221 is 1.5 ⁇ m or more and 6 ⁇ m or less, the inorganic particles 221 further protrude from the coating portion 22.
  • the effect of preventing the permeation of water at the bonding interface between the adhesive layer 4 and the first member 2 by the above-described inorganic particles 221 is sufficiently obtained, and the bonding durability of the bonding structure 1 is further improved.
  • the average particle diameter / average thickness which is the ratio of the average thickness of the coating portion 22 to the average particle diameter of the inorganic particles 221, is preferably from 0.3 to 1.5, and more preferably from 0.90 to 1 0.5 or less, more preferably 1.0 or more and 1.5 or less.
  • the inorganic particles 221 may not project depending on the configuration of the film portion 22.
  • the above ratio is more than 1.5, the inorganic particles 221 may be easily detached from the coating portion 22 due to an external load depending on the configurations of the coating portion 22 and the adhesive layer 4.
  • 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 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. 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 coating portion 22 existing in the field of view of the observation image is measured, and the average value is calculated to be the average thickness of the coating portion 22.
  • a known chemical conversion treatment film or an electrodeposition coating film may be formed at a portion of the first member 2 described above that is not in contact with the adhesive layer 4.
  • a known chemical conversion treatment film or an electrodeposition coating film may be formed at a portion of the first member 2 described above that is not in contact with the adhesive layer 4.
  • the non-oxide ceramics containing V and ferrosilicon have conductivity in the coating portion 22, electrodeposition coating is possible even through the coating portion 22.
  • 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 configuration of the metal part 31 and the coating part 32 can be the same as the configuration of the metal part 21 and the coating part 22 of the first member 2, respectively, and thus the description is omitted.
  • the film portion 32 has the inorganic particles 321 protruding toward the adhesive layer 4. Thereby, the same effect as the effect of the inorganic particles 221 in the first member 2 can be obtained by the inorganic particles 321.
  • the inorganic particles 321 are made of ferrosilicon or a non-oxide ceramic containing V.
  • the permeation of water by the inorganic particles 321 and the barrier function prevent water from entering the bonding interface between the adhesive layer 4 and the second member 3.
  • the permeation of water by the inorganic particles 321 and the barrier function prevent water from entering the bonding interface between the adhesive layer 4 and the second member 3.
  • corrosion of the metal part 31 is prevented, and the component of the film part 32 from the film part 32 is not impaired. Intentional outflow is also suppressed.
  • the precipitation derived from the inorganic particles 321 improves the water resistance and suppresses the deterioration of the adhesive layer 4 mediated by water.
  • Adhesive layer 4 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 adhesive that can be used for the adhesive layer 4 is not particularly limited, and is, for example, an epoxy resin-based adhesive, a polyester resin-based adhesive, a urethane resin-based adhesive, or the like, or a mixture of rubber and an elastomer.
  • An adhesive, an adhesive having conductivity, or the like can be used.
  • the adhesive layer 4 preferably contains an epoxy resin-based adhesive or a urethane resin-based 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 the resin in the film portion 22 and / or the film portion 32. Thereby, the initial adhesion between the adhesive layer 4 and the coating portion 22 and / or the coating portion 32 can be further improved, and the adhesive strength of the adhesive bonding structure 1 can be further increased.
  • the resin of the adhesive constituting the adhesive layer 4 may have a main skeleton common to the resin in the film portion 22 and / or the film portion 32.
  • the resin of the adhesive forming the adhesive layer 4 may have a common side chain functional group with the resin in the film portion 22 and / or the film portion 32.
  • the adhesive layer 4 may include inorganic particles made of ferrosilicon or a non-oxide ceramic containing V. Thereby, the infiltrated water can be consumed, the water resistance of the adhesive layer 4 can be improved, and the bonding durability of the bonded structure 1 can be further improved.
  • the content of the inorganic particles made of non-oxide ceramics containing ferrosilicon or V in the adhesive layer 4 is not particularly limited, but may be, for example, 1.0% by volume or more based on the total solid content of the adhesive layer 4. % By volume, preferably from 2.0% by volume to 10.0% by volume. This makes it possible to further increase the bonding durability of the bonding structure 1 while ensuring sufficient bonding strength between the first member 2 and the second member 3. Further, the configuration of the inorganic particles made of ferrosilicon or non-oxide ceramic containing V in the adhesive layer 4 can be the same as that of the inorganic particles 221 in the coating portion 22, and thus detailed description is omitted. .
  • 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 layer 4 are formed by the inorganic particles 221 and the inorganic particles 321 in the film portions 22 and 32. 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. For this reason, in the adhesive bonding structure 1, a decrease in adhesive strength is suppressed. That is, the adhesive bonding structure 1 is excellent in adhesive durability.
  • FIG. 4 is a partially enlarged cross-sectional view illustrating a bonding region of an adhesive bonding structure according to a modification of the present invention.
  • the adhesive bonding structure 1A shown in FIG. 4 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 portion 22A has a resin and inorganic particles 321 and a part thereof protrudes toward the adhesive layer 4A.
  • 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 22A, and the inorganic particles 321 in the coating 22A protrude from the coating 22A toward the adhesive layer 4A.
  • the adhesive durability is superior to that of the adhesive bonded structure having no adhesive.
  • FIG. 5 is a partially enlarged cross-sectional view illustrating a bonding region of an adhesive bonding structure according to a modification of the present invention.
  • the adhesive bonding structure 1B has a first member 2B and a second member 3B, and the first member 2B and the second member 3B have metal portions 21B and 31B, and a coating portion 22B, respectively. 32B. Then, the first member 2B and the second member 3B are adhered via the film portion 22B, the adhesive layer 4B, and the film portion 32B.
  • the coating portions 22B and 32B each include a resin and inorganic particles 221B and 321B, and a part of the inorganic particles 221B and 321B protrudes toward the adhesive layer 4B.
  • the average particle size of the inorganic particles 221B and 321B is 0.5 times or less the average thickness of the coating portions 22B and 32B. Even in such a case, as long as a part of the inorganic particles 221B and 321B protrudes toward the adhesive layer 4B, the effects of the present invention as described above are exerted. In order to partially protrude the inorganic particles 221B and 321B toward the adhesive layer 4B in this manner, for example, the concentration of the inorganic particles 221B and 321B may be appropriately increased.
  • the shape of the adhesive bonding structure according to the present invention is not limited to the above embodiment.
  • the shape of the first member and the second member constituting the adhesive bonding structure according to the present invention can be any shape, and the bonding portion between the first member and the second member is also an arbitrary portion. Can be selected.
  • the adhesive bonding structure according to the present invention may include other members other than the first member and the second member. 6 and 7 are schematic perspective views of an adhesive bonding structure according to another modified example of the present invention, and FIG. 8 illustrates an adhesive state of the adhesive bonded structure according to another modified example of the present invention. It is a schematic diagram.
  • the adhesive bonding structure 1C shown in FIG. 6 includes a hat-shaped first member 2C and a flat plate-shaped second member 3C, and is bonded at a bonding region 5C in a flange portion of the first member 2C.
  • the second member 3C is adhered via the agent layer 4C.
  • the adhesive bonding structure 1D shown in FIG. 7 has a hat-shaped first member 2D and a hat-shaped second member 3D, which are arranged such that their flange portions face each other.
  • the opposed flange portions of the first member 2D and the second member 3D are bonded via an adhesive layer 4D to form a bonding region 5D.
  • the second member 3E covers the end of the plate-like portion of the first member 2E by hem folding to form a hem portion. Then, in the hem portion, the first member 2E and the second member 3E are bonded via an adhesive layer 4E.
  • a coating portion containing a resin and inorganic particles is formed on the surface of the first members 2C to 2E in contact with the adhesive layers 4C to 4E.
  • the particles protrude from the coating toward the adhesive layers 4C to 4E.
  • the adhesive bonding structures 1C to 1E have excellent adhesive durability.
  • the first member has the metal portion
  • the second member may have the metal portion in addition to the first member.
  • the adhesive bonding structure of the present invention is not limited to a shape, and has excellent adhesive durability.
  • the present invention is not limited to this, and the adhesive layer 4 Bonding and other joining methods can be combined.
  • the joining method that can be combined with the adhesive joining is not particularly limited, and any joining method can be adopted. Specific examples of such joining methods include melt joining, non-melting joining, and mechanical joining.
  • the fusion bonding for example, spot welding, arc welding, laser welding and the like can be mentioned.
  • 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 manufacturing method of the adhesive bonding structure according to the present embodiment includes a member forming step of forming each of the first member 2 and the second member 3 configuring the adhesive bonding structure 1, and a formed first member. And an adhesive joining step of joining the second member 3 and the second member 3 using an adhesive.
  • the member forming step includes a base material manufacturing step of manufacturing the base material 3 of the first member 2 and the second member using the raw materials of the first member 2 and the second member 3, and at least the first member 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 as described above, followed by 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.
  • Base material manufacturing process In the base material manufacturing process, a base material of the first member 2 and the second member 3 is manufactured using an article that is a material 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.
  • the metal member serving as the first member 2 may be subjected to various known coating base treatments.
  • various known treatment methods can be appropriately used. Examples of such a treatment method include an immersion drying method, an immersion / washing / drying method, a spray / water washing / drying method, a coating / drying method, and a coating / drying / curing method.
  • the coating method is not particularly limited, and various known coating methods such as dipping, brush coating, spraying, roll coater, bar coater, and blade coater can be used.
  • 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 second member 3 is a metal member, the second member 3 is preferably processed in the same manner.
  • the method for producing the coating film coating solution is not particularly limited.
  • a solvent such as water is used according to the resin to be used.
  • the resin, the inorganic particles 221 and, if necessary, rust prevention are used.
  • Raw materials such as pigments and conductive particles may be blended at a desired solid content mass ratio, and mixed and stirred by various known methods.
  • the viscosity can be adjusted by adding a known thickener or the like.
  • 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 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.
  • the method for projecting the inorganic particles 221 from the coating portion 22 is not particularly limited, but the mode particle size of the inorganic particles 221 relative to the thickness of the formed coating portion 22 is relatively small. Controlling the viscosity and surface energy of the coating solution, controlling the content of the inorganic particles 221 in the coating solution, coating and drying the coating solution in a plurality of times, and the vicinity of the surface of the formed coating portion 22 And a method of applying a thin film coating solution. These methods may be used alone or in combination. It is preferable to control the mode diameter in order to make the inorganic particles 221 having a particle size smaller than the film thickness of the film portion protrude from the surface of the film portion.
  • the mode diameter of the inorganic particles 221 is not more than 1.0 times the thickness of the coating portion, the average number of protruding particles having a particle size of not more than the thickness of the coating portion per 500 ⁇ m increases, and the adhesion durability is improved. it can.
  • the mode diameter refers to the particle diameter corresponding to the mode in the particle diameter distribution.
  • 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 coating portion 22 of the present embodiment can maintain a state in which the inorganic particles 221 protrude from the coating portion 22 even when drawing is performed.
  • the adhesive joining step is a step of joining the formed first member 2 and second member 3 using an adhesive.
  • a desired adhesive is disposed on a portion to be joined (for example, a flange portion or the like) of the obtained first member 2 and second member 3 to form a joining region 5.
  • the adhesive is cured by holding at room temperature or performing a heat treatment.
  • the method of disposing the desired adhesive is not particularly limited, and a desired adhesive may be applied or a desired adhesive resin sheet may be disposed. Thereby, the adhesive bonding structure 1 according to the present embodiment in which the first member 2 and the second member 3 are bonded and bonded via the adhesive layer 4 can be obtained.
  • 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.
  • the adhesive bonding structure 1D shown in FIG. 7 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, and the adhesive is applied.
  • the adhesive bonded structure 1E can be obtained.
  • 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 according to the present invention is not limited to the adhesive bonding structure manufactured by the above-described manufacturing method, and can be manufactured by an arbitrary manufacturing method.
  • 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 reduced in weight, particularly automobile parts. Accordingly, the present invention, in one aspect, also relates to a vehicle component comprising the adhesive bonding 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
  • Example 1 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples.
  • the embodiment described below is merely an example of the present invention, and the present invention is not limited thereto.
  • each component was mixed to have the same solid content concentration as in Table 1 to be formed.
  • An aqueous composition and a solvent composition for formation were prepared. According to Table 1, the obtained water-based composition and solvent-based composition were applied on a base material (metal plate) shown in Tables 2 and 3 with a bar coater and held at a maximum temperature of 180 ° C. for 8 seconds. By drying using an oven under the conditions, a film portion was formed on the metal plate. The adhesion amount of the coating portion was adjusted by dilution of the aqueous composition and the solvent composition and the number of the bar coater so that the average thickness of the formed coating portion became the numerical value shown in Table 2.
  • the solid content concentration of each component is represented by the ratio of the solid content (non-volatile content) of each component to the solid content (non-volatile content) of the entire aqueous composition or solvent-based composition (unit: volume%, per side) .). Further, with respect to the metal plate used for the same adhesive joint structure, the coating was formed such that the aqueous composition, the solvent-based composition and the coating amount of the coating were the same.
  • the protrusion ratio of inorganic particles and the average number of protrusion particles were calculated by scanning electron microscope and energy dispersive X-ray analysis as described above.
  • Samples for cross-section observation (width 500 ⁇ m) were prepared from five cross-sections obtained by dividing the metal plate into six, and inorganic particles (non-oxide ceramics containing V, ferrosilicon) were identified by energy dispersive X-ray analysis.
  • the protruding width, the average number of particles, and the average particle size of the protruding particles were confirmed with a scanning electron microscope (magnification: 500).
  • Rust preventive pigment / PM magnesium phosphate (average particle size: 1 to 3 ⁇ m)
  • Si silica (amorphous silica having an oil absorption of 100 to 1000 ml / 100 g, a specific surface area of 200 to 1000 m 2 / g, and an average particle diameter of 1 to 30 ⁇ m)
  • Feji Silysia Silo Mask 02
  • PMA Aluminum tripolyphosphate (Mg coating) (Taika Condensed Aluminum Phosphate K-450H) (Average particle size 1-3 ⁇ m) ⁇ Ca: 2CaO ⁇ V 2 O 5 calcined product (average particle size 1-3 ⁇ m)
  • Resin / P1 polyester resin emulsion (Toyobo Co., Ltd. Vironal (registered trademark) MD1985) (aqueous resin)
  • E1 Epoxy resin (ADEKA ADEKA RESIN EM-0178 (registered trademark)) (aqueous resin)
  • Solvent-based resin ⁇ P2 Amorphous polyester resin soluble in organic solvent (byron GK140 manufactured by Toyobo Co., Ltd.)
  • the obtained metal plate is bent using a press brake so as to have a shape corresponding to the first member 2C and the second member 3C shown in FIG. 6 to obtain a formed member.
  • the metal plate of each example was shear-cut to obtain a member.
  • the shape of the first member and the second member is the same hat shape, the length is 600 mm, the width of the flange portion is 15 mm, the width of the web portion (top portion) is 80 mm, and the web The height of the portion (top) was 60 mm.
  • Adhesion The adhesives shown in Tables 2 and 3 were applied to the flange portion of the obtained molded member, and the two molded members were easily fixed together by bonding via the adhesive portion. This was heated at 180 ° C. for 30 minutes to cure the adhesive, thereby obtaining an adhesive bonded structure according to each example in which the two molded members were bonded via the adhesive layer.
  • E2 is an epoxy resin adhesive (3M Scotch Weld EW2045)
  • E4 represents an epoxy-based adhesive (Betamate (registered trademark) 1496S, manufactured by Dow Chemical Co., Ltd.).
  • the protrusion ratio (%) was an average value of the values of the first member and the second member. At this time, whether or not the inorganic particles protruded from the coating portion was also observed.
  • the evaluation of the protrusion of the inorganic particles was C if there was no protrusion of the particles, B if the protrusion ratio was 10% or less, and A if the protrusion ratio was more than 10%.
  • the pass was B or more.
  • the protrusion ratio was an average value of five observation points obtained by equally dividing the area where the adhesive was applied into five in the width direction.
  • the average number of protruding particles per 500 ⁇ m was determined by the following method. First, the number of inorganic particles (protruding particles) protruding from the coating in the observed cross section (100 ⁇ m) was measured. The average number of protruding particles per 500 ⁇ m was determined by dividing the number of obtained inorganic particles by the observed cross-sectional width L ( ⁇ m) and multiplying by 500. The average number of protruding particles per 500 ⁇ m was an average value of five observation points obtained by equally dividing the area to which the adhesive was applied into five in the width direction. In the same manner, the number of particles projecting from the film portion and having a thickness equal to or less than the film thickness of the film portion was measured, and the average number of projecting particles having a particle size equal to or less than the film thickness of the film portion was determined.
  • spot welding was further performed on the bonded portions. More specifically, spot welding was performed using a CF-type Cr-Cu electrode with a tip diameter of 5 mm and R40 at a welding point interval of 30 mm pitch under welding conditions of a nugget diameter of 3 ⁇ t (t is a plate thickness). .
  • the spot-welded portion was masked with a tape or the like before spot welding, and after applying an adhesive, the tape was peeled off, and the adhesive layer was removed.
  • dust was generated during welding. A: No dust was generated by spot welding, and B: Dust was generated.
  • the adhesive bond structures according to the respective obtained examples were evaluated for adhesive durability.
  • the torsional rigidity 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 were affirmed with a jig, and only one end was rotated about the center axis of the adhesive joint structure as a rotation axis to apply torsional deformation to the adhesive joint structure. .
  • 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.
  • the relationship between the torsion angle and the torsion moment in the elastic deformation range specifically, the initial inclination of the torsion angle-torsion moment diagram was used.
  • the adhesive bonded structure according to each example is allowed to stand for 500 hours in a constant temperature / humidity chamber in a humid environment of 80 ° C. and a relative humidity of 95% to promote 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. Then, the rate of decrease in torsional stiffness due to deterioration was calculated by comparing with the torsional stiffness of the adhesively bonded structure according to each example for which a deterioration test was not performed, and this was used as an evaluation index for adhesion durability.
  • the reduction in torsional rigidity was significantly suppressed as compared with the adhesive bonded structures according to Comparative Examples 1 to 7.
  • the adhesive bonding structure according to Comparative Example 3 did not contain inorganic particles made of non-oxide ceramics containing ferrosilicon or V, so that the effect of improving the adhesive durability could not be obtained.
  • the non-oxide ceramic particles protruded from the coating portion.
  • the vanadium nitride particles were not inorganic particles made of non-oxide ceramic containing ferrosilicon or V, the adhesion durability was low. The effect of improving the properties was not obtained.
  • Example 2 shows that the greater the content of inorganic particles made of a non-oxide ceramic containing V, the better the adhesion durability.
  • Example 11 to 15 suggested that the addition of a rust-preventive pigment to the film portion slightly improved the adhesion durability. This is probably because the corrosion of the base material was suppressed by the rust preventive pigment.
  • Example 17 In Examples 17, 18, 21, 29, 30, and 31, spot welding was possible by adding conductive particles to the coating. Comparing Examples 20 and 21, it was found that the use of spot welding in combination with bonding can significantly reduce the reduction in torsional rigidity. Further, in Example 18 in which the conductive particles were not sufficiently added, dust was generated, and in this case, the effect of suppressing a decrease in torsional rigidity was smaller than in other examples in which no dust was generated.
  • Example 23 by adding inorganic particles made of a non-oxide ceramic containing V to the adhesive layer, it was possible to further suppress the decrease in torsional rigidity as compared with Example 2. This is presumably because the adhesive layer itself contained inorganic particles made of non-oxide ceramics containing V, thereby improving the water resistance of the adhesive itself. Further, as can be seen from Examples 24 to 27, a decrease in torsional rigidity can be suppressed not only between galvanized steel sheets but also between metal sheets of different types, and the adhesion durability can be improved. there were.
  • Examples 29 to 31 contained ferrosilicon and the ferrosilicon protruded from the adhesive layer, so that a reduction in torsional rigidity could be suppressed.
  • each component was mixed to have the same solid content concentration as in Table 4 to be formed.
  • An aqueous composition and a solvent composition for formation were prepared.
  • the particle size distribution of the inorganic particles was adjusted with a bead mill before mixing so that the average particle size and the mode size shown in Table 4 were obtained.
  • the symbols in Table 4 mean the same as the symbols in Table 1.
  • the obtained water-based composition and solvent-based composition were applied on a base material (metal plate) shown in Table 5 with a bar coater, and were heated at a maximum temperature of 180 ° C. for 8 seconds.
  • the film was formed on the metal plate by drying using a.
  • the adhesion amount of the film portion was adjusted by dilution of the aqueous composition and the solvent composition and the number of the bar coater so that the average thickness of the formed film portion became the numerical value shown in Table 1.
  • the solid content concentration of each component is the ratio of the solid content (non-volatile content) of each component to the solid content (non-volatile content) of the entire aqueous composition or solvent-based composition (unit: volume%, per side) .).
  • the coating was formed such that the aqueous composition, the solvent-based composition and the coating amount of the coating were the same.
  • the obtained metal plate of each example is press-formed using a mold so as to have a shape corresponding to the first member 2C shown in FIG. 6, and the formed metal member surface is slid.
  • the metal plate of each example was shear-cut to obtain a member.
  • the shape of the first member and the second member is the same hat shape, the length is 600 mm, the width of the flange portion is 15 mm, the width of the web portion (top portion) is 80 mm, and the web The height of the portion (top) was 60 mm.
  • Adhesion An adhesive shown in Table 5 was applied to a flange portion of the obtained molded member, and the two molded members were simply fixed together by bonding via an adhesive portion. This was heated at 180 ° C. for 30 minutes to cure the adhesive, thereby obtaining an adhesive bonded structure according to each example in which the two molded members were bonded via the adhesive layer.
  • the protrusion ratio, the average number of projecting particles per 500 ⁇ m, and the average number of projecting particles having a particle diameter of 500 ⁇ m or less in Table 5 were measured in the same manner as in Example 1.
  • the adhesive bond structures according to the respective obtained examples were evaluated for adhesive durability.
  • the torsional rigidity 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 were affirmed with a jig, and only one end was rotated about the center axis of the adhesive joint structure as a rotation axis to apply torsional deformation to the adhesive joint structure. .
  • 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.
  • the relationship between the torsion angle and the torsion moment in the elastic deformation range specifically, the initial inclination of the torsion angle-torsion moment diagram was used.
  • the adhesive bonded structure according to each example is allowed to stand for 500 hours in a constant temperature / humidity chamber in a humid environment of 80 ° C. and a relative humidity of 95% to promote 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. Then, the rate of decrease in torsional stiffness due to deterioration was calculated by comparing with the torsional stiffness of the adhesively bonded structure according to each example for which a deterioration test was not performed, and this was used as an evaluation index for adhesion durability. A reduction rate of torsional rigidity of 40% or less was regarded as acceptable. Table 5 shows the results. The symbols in Table 5 have the same meanings as in Tables 2 and 3.
  • Example 35 Comparing Examples 34 and 35, the rate of decrease in torsional rigidity was lower in Example 35, even though the inorganic particles had the same average particle size. This is due to the fact that there are many particles having a smaller particle size than the film thickness of the film part, and after the surface pressure during press molding and sliding, the resin was pushed into the resin and then projected again on the film surface. It is estimated to be. Similarly, when Examples 36 to 38 were compared, it was confirmed that the smaller the mode particle size than the film thickness, the lower the torsional rigidity reduction rate of the parts manufactured by press molding.

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Abstract

この接着構造体は、金属部および当該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、樹脂と、無機粒子を含み、前記無機粒子は、フェロシリコン又はVを含む非酸化物セラミックスからなり、一部の前記無機粒子が前記接着剤層に向けて突出し、前記接着剤層に突出した前記無機粒子のうち少なくとも一部の粒径が前記皮膜部の膜厚未満である。

Description

接着接合構造体および自動車用部品
 本発明は、接着接合構造体およ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2018-185609号及び2018年9月28日に、日本に出願された特願2018-185610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また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。
 部材間の接合においては、各部材の接合部位に接着剤を十分に付与することが重要である。特許文献1においては、金属板において接着剤が密着しにくい曲成部において接着剤への濡れ性を高くする表面処理を行うことが提案されている。また、特許文献1においては、接着剤による接着と溶接とを併用して金属板同士を接合することが開示されている。
 特許文献2には、木質系接着剤の主剤成分または架橋剤成分を含有する化成処理皮膜層を金属材表面に析出、固着させ、木材との接着性を向上させた金属材が開示されている。
日本国特開2006-167797号公報 日本国特開2004-83977号公報
 ところで、鋼板の接合に接着剤を適用した場合には、使用環境によっては接着剤の劣化(密着性低下)による部品性能の低下が起こる場合がある。そのため、接着剤を接合に用いると長期保証が難しい部位があり、そのような部位においては接着剤剤の適用が制限される。また、接着剤の劣化を見越した設計がされている場合がある。現在、特許文献1、2に開示されるいずれの技術よりも高い接着耐久性が求められている。
 そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、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して製造され、接着耐久性に優れた接着接合構造体および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界面への水の侵入、金属部材表面の腐食及び金属部材表面に存在する表面処理皮膜からの成分の過度の溶出にあることを突き止めた。特に、金属部材と接着剤層との界面への水の侵入は、金属部材の腐食、表面処理皮膜からの成分の溶出を誘発する。
 このことから、金属部材と接着剤層との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。本発明者らは、この結果、フェロシリコン又はVを含む非酸化物セラミックスからなる無機粒子を接着剤層と接触する皮膜部中に含有させ、更にその一部を接着剤層側に突出させることで、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) 金属部およ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、樹脂と、無機粒子とを含み、前記無機粒子は、フェロシリコン又はVを含む非酸化物セラミックスからなり、前記無機粒子の一部が前記接着剤層に向けて突出し、前記接着剤層に突出した前記無機粒子のうち少なくとも一部の前記無機粒子の粒径が前記皮膜部の膜厚未満である無機粒子着接合構造体。
(2)前記皮膜部の厚さ方向に沿った断面において、粒径が前記皮膜部の膜厚未満である前記突出した前記無機粒子の平均存在数が、前記皮膜部の前記接着剤層側表面の面方向の長さ500μmあたり、0.5個以上20.0個以下である、(1)に記載の接着接合構造体。
(3) 前記皮膜部の厚さ方向に沿った断面において、前記無機粒子の平均粒径に対する前記無機粒子の突出幅の割合が、平均で、10%以上95%以下であり、
 前記断面において、前記皮膜部の前記接着剤層側表面の面方向の長さ500μmあたりの、突出した前記無機粒子の平均存在数が1.0個以上20.0個以下である、(1)又は(2)に記載の接着接合構造体。
(4) 前記無機粒子の平均粒径が、2.0μm以上15.0μm以下であり、
 前記皮膜部の平均厚さが、1.0μm以上20.0μm以下である、(1)~(3)のいずれか1項に記載の接着接合構造体。
(5) 前記皮膜部が、さらに、導電性粒子を含む、(1)~(4)のいずれか一項に記載の接着接合構造体。
(6) 前記導電性粒子が、ドープ型酸化亜鉛粒子を含む、(5)に記載の接着接合構造体。
(7) 前記皮膜部が、さらに、Mgを含む防錆顔料を含む、(6)に記載の接着接合構造体。
(8) 前記皮膜部が、さらに、バナジウム系防錆顔料を含む、(1)~(7)のいずれか一項に記載の接着接合構造体。
(9) 前記皮膜部が、さらに、シリカ系防錆顔料を含む、(1)~(8)のいずれか一項に記載の接着接合構造体。
(10) 前記接着剤層を構成する接着剤の樹脂が、前記皮膜部中の前記樹脂と共通の化学構造を有する、(1)~(9)のいずれか一項に記載の接着接合構造体。
(11) 前記接着剤層が、エポキシ樹脂系接着剤またはウレタン樹脂系接着剤を含む、(1)~(10)のいずれか一項に記載の接着接合構造体。
(12) 前記接着剤層が、前記無機粒子を含む、(1)~(11)のいずれか一項に記載の接着接合構造体。
(13) 前記金属部が、鋼材である、(1)~(12)のいずれか一項に記載の接着接合構造体。
(14) 前記金属部が、亜鉛系めっき鋼板である、(1)~(13)のいずれか一項に記載の接着接合構造体。
(15) 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)~(14)のいずれか一項に記載の接着接合構造体。
(16) (1)~(15)のいずれか一項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によれば、金属部材と他の部材とを接着剤により接合して製造され、接着耐久性に優れた接着接合構造体および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。
本発明の一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合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が備える皮膜部における無機粒子の突出幅の割合の計算方法を説明するための模式的な断面図である。 本発明の一変形例に係る接着接合構造体の接合領域を説明する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合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合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。
<1.接着接合構造体の構成>
 図1は、本実施形態に係る接着接合構造体の模式的な斜視図、図2は、図1に示す接着接合構造体の接合領域の部分拡大断面図、図3は、図1に示す接着接合構造体が備える皮膜部における無機粒子の突出幅の割合の計算方法を説明するための模式的な断面図である。
 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合領域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、本実施形態の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および第2の部材3が共に金属部材である場合について説明する。以下、接合領域5における構成について、図2を参照しつつ説明する。
〔1.1. 第1の部材2〕
 第1の部材2は、上述したように金属部材であり、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。
[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種または2種以上を含有していてもよい。これら元素は求める材料強度及び成形性を得るために適宜1種または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第1の部材2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種または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、第1の部材2の金属部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種または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が金属部21の材質として挙げられる。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、錫系めっきなどの各種めっき処理、りん酸亜鉛処理、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加熱処理して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、錫めっき鋼板、クロムめっき鋼板等が挙げられる。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。亜鉛系めっき鋼板としては、例えば、溶融亜鉛めっき鋼板、亜鉛合金めっき鋼板もしくはこれらを加熱処理して亜鉛めっき中にFeを拡散させることで合金化させた合金化溶融亜鉛めっき鋼板、電気亜鉛めっき鋼板、電気Zn-Niめっき鋼板、溶融Zn-5%Al合金めっき鋼板や溶融55%Al-Zn合金めっき鋼板に代表される溶融Zn-Al合金めっき鋼板、溶融Zn-1~12%Al-1~4%Mg合金めっき鋼板や溶融55%Al-Zn-0.1~3%Mg合金めっき鋼板に代表される溶融Zn-Al-Mg合金めっき鋼板等が挙げられる。このうち、Zn-Al-Mg合金めっき鋼板は更に耐食性が優れるため、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、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、本来の接着強度が発揮されない恐れがある。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において、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。特に接合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され、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、接合部位の端部の変形集中が防止される。この結果、接合部位において、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高めることができる。
 したがって、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980MPa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くすることができる。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、後述する本発明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。
[皮膜部22]
 上述したように、接着接合構造体1は、第1の部材2の表面の少なくとも一部に、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、結果、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。また、皮膜部22は、少なくとも、無機粒子221と、樹脂とを含む。以下、皮膜部22の構成について詳細に説明する。
[無機粒子221]
 皮膜部22に含有される無機粒子221は、フェロシリコン又はVを含む非酸化物セラミックスから構成される。そして、一部の無機粒子221は、接着剤層4に向けて突出している。これにより、接着剤層4と第1の部材2との接着界面における水の浸入が防止され、接着接合構造体1の接着耐久性が向上する。
 接着剤層4へ向けて突出している無機粒子221の表面は樹脂等の皮膜部22の他の成分により覆われていてもよい。このような場合であっても、無機粒子221が接着剤層4へ向けて突出している限り、上記の効果は十分に発揮される。
 一般的に自動車部品は、金型等を用いたプレス成形にて製造される。このようなプレス成形を行う際に、皮膜表面には圧力が加わる。また、絞り成形等の材料の金型への流入があるような加工の際には、皮膜部22の表面が摺動される。この場合、皮膜部22の表面から突出した無機粒子221は、皮膜部22に押し込まれる。
接着剤層4へ向けて突出している無機粒子221のうち、少なくとも一部の無機粒子221の粒径は皮膜部22の膜厚よりも小さい(膜厚未満)。この場合、プレス加工した際に、無機粒子221が、皮膜部22に押し込まれても、プレス加工後に樹脂の弾性回復で再び表面に無機粒子221が突出する。また、少なくとも一部の無機粒子221の粒径が皮膜部22の膜厚よりも小さい場合、皮膜部22の膜厚よりも大きい粒子の脱落が抑制される。この結果、プレス加工後も無機粒子221が突出した構造を維持できる。
 一方、全ての突出した無機粒子221の粒径が、皮膜部22の膜厚よりも大きい場合、プレス加工時の面圧及び摺動により、粒子の欠落、皮膜からの脱落が起こりやすくなり、プレス加工後も皮膜部22の表面上に無機粒子221が突出した構造を維持できない場合がある。また、全ての突出した無機粒子221の粒径が、皮膜部22の膜厚よりも大きい場合、接着耐久性が低下する場合がある。以上のことから、突出している無機粒子221のうち、少なくとも一部の無機粒子221の粒径は皮膜部22の膜厚よりも小さいことが重要である。
 無機粒子221の接着剤層4への突出の程度は、例えば、以下のようにして観察及び算出することができる。以下、図3を参照しつつ説明する。まず、接着接合構造体1の皮膜部22が配置された部位を切断することにより、その断面を露出させ、その断面をさらに研摩し、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無機粒子221のうち、接着剤層4側に向けて突出した突出幅の上位の5つについて、皮膜部22表面における突出幅W1~W5を測定し、突出幅の平均値Waveを得る。
 皮膜部22の表面位置から接着剤層4側に無機粒子221の少なくとも一部があれば、無機粒子221が突出していると判断する。
 ここで、観察像の幅方向をX方向、厚み方向をY方向としたとき、皮膜部22の表面位置とは、観察像をX方向に5等分した5か所で測定した皮膜部22の表面位置(Y座標)の平均をいう。測定箇所の皮膜部22の形状が平坦ではなく、かつ、無機粒子221の形状とその無機粒子221の直上の皮膜部22の形状とが近似している場合は、無機粒子221が突出している箇所とみなし、これらの条件を満足しなくなる初期の測定箇所から最も近い箇所で皮膜部22の表面位置を測定する。
 突出幅は、皮膜部22の表面位置から接着剤層4側にある無機粒子221の一部において、X方向に最大となる無機粒子221の長さとする。無機粒子221の突出の程度は、この突出幅と平均粒径から判断する。
 ここで、無機粒子221の「平均粒径」とは、皮膜部22中に存在する無機粒子221が単独で存在する場合は、平均1次粒径を指し、無機粒子221同士が凝集して存在する場合は、凝集時の無機粒子221の粒径を表す平均2次粒径を意味する。無機粒子221の平均粒径は、次の計測方法で求めることが好ましい。
 無機粒子221の平均粒径は、観察像の視野に存在する無機粒子221から、長軸径の長さの上位5個を選び出し、それぞれの無機粒子221の長軸径を測定することで得られる。これらの粒子の長軸径の平均値を算出して、平均粒径とした。
 無機粒子221の突出の程度は、以下の式(1)により、皮膜部22の無機粒子221の平均粒径(μm)に対する無機粒子221の平均突出幅Wave(μm)の割合を算出することで評価する。具体的には、皮膜部22を幅方向に5等分した5箇所の観察箇所において突出幅の割合(%)を算出し、これらを平均して、最終的な皮膜部22における無機粒子221の突出幅の割合(突出率)(%)とする。
 突出率(%)=(無機粒子221の平均突出幅Wave)/(無機粒子221の平均粒径)×100   ・・・ (1)
 そして、本実施形態において、上記式(1)により算出される無機粒子221の突出率(%)は、好ましくは10%以上95%以下、より好ましくは50%以上95%以下である。このように、皮膜部22の表面近くにある各無機粒子221が、十分に皮膜部22より突出していることにより、フェロシリコン又はVを含む非酸化物セラミックスからなる無機粒子221が水に対して溶出しやすくなり、上述した効果を十分に得ることができる。
 また、以下の式(2)により、皮膜部22の接着剤層4側表面の面方向の長さ500μmあたりの突出した無機粒子221(突出粒子)の平均存在数Nを得る。
 平均存在数N=(観察した断面内に存在する皮膜部22より突出した無機粒子221の数の平均値M)/(観察した断面の幅L(μm))×500   ・・・ (2)
 なお、平均値Mは、皮膜部22を幅方向に5等分した5箇所の観察箇所における皮膜部22より突出した無機粒子221の数の平均値である。
 平均存在数Nは、好ましくは1.0個以上20.0個以下、より好ましくは1.5個以上10.0個以下である。これにより、第1の部材2と接着剤層4との間における接着強度と接着耐久性を高い次元で両立することが可能となる。すなわち、適度に無機粒子221が皮膜部22から突出することにより、上述した無機粒子221の効果が十分に発揮されるとともに、皮膜部22の樹脂部分が接着剤層4と十分に接触して接着強度が向上する。
 粒径が皮膜部22の膜厚以下である突出粒子の500μmあたりの平均存在数は、0.5個以上20個以下が好ましく、より好ましくは、3個以上15個以下である。これにより、例え、プレス加工によって、皮膜部22の表面から突出した無機粒子221が、皮膜部22を構成する樹脂に押し込まれたとしても、加工後樹脂の弾性回復で再び表面に突出するため、接着耐久性を維持できる。
 無機粒子221の平均粒径は、特に限定されないが、0.5~15.0μmであることが好ましい。無機粒子221の平均粒径が0.5μm未満の場合、入手し難く、コスト面で不利であると共に、皮膜部22の付着量、膜厚や他の構成等によっては、皮膜部22表面から突出しにくくなる場合がある。一方で、無機粒子221の平均粒径が15.0μmを超える場合、皮膜部22中に占める無機粒子221の存在比率が減少するため、皮膜部22の付着量、膜厚や他の構成等によっては、無機粒子221の溶出による水の浸入防止効果が得られにくくなる場合がある。
 無機粒子221の平均粒径は、皮膜部22からの突出割合と、水の浸入防止効果を同時に効果的に得るために、1.0μm以上であることがより好ましく、5μm以下であることがより好ましい。
 また、後述するように皮膜部22より無機粒子221が突出しやすいという観点からは、無機粒子221の平均粒径は、皮膜部22の平均厚みに対し比較的大きいことが好ましい。具体的には皮膜部22の平均厚みに対する無機粒子221の平均粒径の割合が、好ましくは0.5倍以上、より好ましくは1.0倍以上であることが好ましい。
 無機粒子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。上述した中でも、無機粒子221の形状は、球に近い形状であると突出しやすいため、球状が好ましい。
 なお、皮膜部22において、無機粒子221とともに、他の粒子も存在しうる。この場合においては、例えば、上記断面に関しエネルギー分散型X線分析により無機粒子221を構成する原子、例えばVを特定することにより、無機粒子221を特定することができる。
(Vを含む非酸化物セラミックス)
 次に、無機粒子221を構成するVを含む非酸化物セラミックスについて説明する。Vを含む非酸化物セラミックスは水に溶出することができ、皮膜部22と接着剤層4との界面に浸入した水がVを含む非酸化物セラミックスと反応し、消費される。そして、Vを含む非酸化物セラミックスは、反応後、バナジウム化合物として、皮膜部22と接着剤層4との界面に析出、沈着し、析出、沈着物が水の浸入に対するバリア機能を果たす。このようなVを含む非酸化物セラミックスによる水の消費作用と、バリア機能により、接着剤層4と第1の部材2との接着界面における水の浸入が防止される。
 そして、接着剤層4と第1の部材2との接着界面における水の浸入が防止されることにより、金属部21の腐食が防止されるとともに、皮膜部22からの成分の不本意な流出も抑制される。さらには、接着剤層4についても、Vを含む非酸化物セラミックスにより、耐水性が向上し、水を媒介とした接着剤層4の劣化も抑制される。以上が複合的に作用することにより、接着接合構造体1の接着耐久性が向上する。
 ここで、非酸化物セラミックスとは、酸素を含まない元素または化合物からなるセラミックスである。Vを含む非酸化物セラミックスとしては、例えば、Vを含むホウ化物セラミックス、窒化物セラミックス、ケイ化物セラミックス、および炭化物セラミックスが挙げられる。これらは、それぞれ、ホウ素B、窒素N、ケイ素Si、炭素Cを主要な非金属構成元素とするVを含む非酸化物セラミックスのことである。
 Vを含む非酸化物セラミックスとしては、より具体的には、一ホウ化バナジウム(VB、電気抵抗率35×10-6Ωcm)、二ホウ化バナジウム(VB、電気抵抗率150×10-6Ωcm)、窒化バナジウム(VN、電気抵抗率150×10-6Ωcm)、並びに、VSi(電気抵抗率115×10-6Ωcm)およびVSi(電気抵抗率9.5×10-6Ωcm)等の珪化バナジウム、一炭化バナジウム(VC)、二炭化バナジウム(VC)等の炭化物バナジウム等が挙げられる。
 上述したVを含む非酸化物セラミックスは、水に溶解して上述した効果を奏するとともに、防錆効果を有する。さらに、ホウ化物セラミックス、窒化物セラミックスおよびケイ化物セラミックスについては、電気抵抗率が低く、導電性を有することから導電性粒子としても機能し、溶接性や電着塗装性の向上にも寄与する。
 上述した中でも、Vイオンの溶出が適度であり、防錆効果も非常に良好であると共に、導電性粒子としても非常に低い抵抗値を示す観点から、Vを含む非酸化物セラミックスからなる無機粒子221は、一ホウ化バナジウム粒子(VB粒子)、二ホウ化バナジウム粒子(VB粒子)、および、窒化バナジウム粒子(VN粒子)からなる群から選択される選択される少なくとも1種を含むことが好ましい。
 特に、Vを含む非酸化物セラミックスからなる無機粒子221は、二ホウ化バナジウム粒子(VB粒子)であることが特に好ましい。二ホウ化バナジウム粒子を皮膜部22に含有させることにより、上述した無機粒子221の効果をより顕著に得ることができる。この理由は、1)二ホウ化バナジウム粒子のVイオンの溶出量が多い、2)放出されるVイオンだけでなく、Bイオンも耐食性へ影響を与えている、3)溶出されるVイオンの価数が耐食性へ影響を与えている、と推測されるためである。
 無機粒子221がVを含む非酸化物セラミックスである場合は、皮膜部の全固形分に対し、1.5体積%以上であることが好ましい。Vを含む非酸化物セラミックスの含有量が1.5体積%未満の場合、接着接合構造体1の構成によっては、Vを含む非酸化物セラミックスの溶出等による上記水の浸入抑制効果を十分に得られない場合がある。一方、Vを含む非酸化物セラミックスの含有量は、皮膜部22の全固形分に対して25.0体積%以下であることが好ましい。Vを含む非酸化物セラミックスの含有量が25.0体積%を超える場合、皮膜部22中の樹脂の比率の低下に伴い、皮膜部22の凝集力が低下する。その結果、接着剤層4の接着剤の構成や、皮膜部22中の樹脂の構成によっては、接着剤層4と皮膜部22との界面、皮膜部22と金属部21との界面の密着力が低下する場合がある。Vを含む非酸化物セラミックスの含有量は、より好ましくは、皮膜部22の全固形分に対して2.5~15.0体積%である。
(フェロシリコン)
 次に、無機粒子221を構成するフェロシリコンについて説明する。フェロシリコンは、水との反応性が高く、したがって、皮膜部22と接着剤層4との界面に浸入した水は、フェロシリコンと反応し、消費される。水との反応後、フェロシリコンの反応物は、主にそのシリコン成分がシリカ化合物として、皮膜部22と接着剤層4との界面に析出、沈着し、析出、沈着物が水の浸入に対するバリア機能を果たす。このようなフェロシリコンによる水の消費作用と、バリア機能により、接着剤層4と第1の部材2との接着界面における水の浸入が防止される。
 このバリア機能によって、接着剤層4と第1の部材2との接着界面における水の浸入が防止されることにより、金属部21の腐食が防止されるとともに、皮膜部22からの皮膜部22の成分の不本意な流出も抑制される。さらには、接着剤層4についても、フェロシリコン由来の析出物により、耐水性が向上し、水を媒介とした接着剤層4の劣化も抑制される。
 一方で、フェロシリコンは、自身が防錆効果を有し、金属部21へ耐食性を付与する物質である。しかし、水とフェロシリコンとが反応するとフェロシリコンの防錆効果が失われる。無機粒子221がフェロシリコンである場合、皮膜部22は、フェロシリコンに加え、防錆顔料を含んでいてもよい。皮膜部22が防錆顔料を含有することで、フェロシリコンが水との反応で消費され、その防錆効果が低減した場合であっても、金属部21へ十分な耐食性を付与することができる。以上が複合的に作用することにより、接着接合構造体1の接着耐久性が向上する。
 フェロシリコンの化学組成としては、鉄とケイ素とを含むものであればよく、特に限定されない。フェロシリコンの化学組成は、例えばJIS G 2302:1998に記載される組成であることができる。すなわち、フェロシリコンは、例えば、質量%で、8.0%以上95%以下のSi、3.0%以下のAl、1.5%以下のP、0.06%以下のS、0.20%以下のC、3.0%以下のMn、0.8%以下のCr、0.30%以下のTiならびに残部Feおよび不純物を含むことができる。フェロシリコンは、特に、Siを75~80質量%含有する、JIS2号として規定されるフェロシリコンを含むことが、導電性及び耐食性の向上の観点から好ましい。
 フェロシリコンの含有量は、皮膜部の全固形分に対し、10.0体積%以上であることが好ましい。フェロシリコンの含有量が10.0体積%未満の場合、接着接合構造体1の構成によっては、フェロシリコンの溶出等による上記水の浸入抑制効果を十分に得られない場合がある。一方、フェロシリコンの含有量は、皮膜部22の全固形分に対して60.0体積%以下であることが好ましい。フェロシリコンの含有量が60.0体積%を超える場合、皮膜部22中の樹脂の比率の低下に伴い、皮膜部22の凝集力が低下する。その結果、接着剤層4の接着剤の構成や、皮膜部22中の樹脂の構成によっては、接着剤層4と皮膜部22との界面、皮膜部22と金属部21との界面の密着力が低下する場合がある。フェロシリコンの含有量は、より好ましくは、皮膜部22の全固形分に対して20.0~45.0体積%である。
(樹脂)
 また、皮膜部22は、樹脂を含む。皮膜部22に含まれる樹脂は、皮膜部22中において無機粒子221を金属部21に結着させるバインダーとして機能する。皮膜部22に含まれる樹脂は、水に溶解または分散する水溶性または水分散性の水系樹脂、および、有機溶剤に溶解または分散する溶剤系樹脂のいずれでもよい。無機粒子221がVを含有する非酸化物セラミックスである場合は、皮膜部22に用いられる樹脂は、水系樹脂が好ましい。水系樹脂は、バインダー樹脂の極性官能基がVを含む非酸化物セラミックスの表面に吸着することで水中でVを含む非酸化物セラミックスを分散することができる。また、Vを含む非酸化物セラミックスの表面に水系樹脂が吸着することで、水との反応が抑制されるため、好ましい。無機粒子221がフェロシリコンの場合は、皮膜部22に用いられる樹脂は、溶剤系樹脂が好ましい。
(水系樹脂)
 水系樹脂としては、ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂、ポリオレフィン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、これら2種以上の樹脂の混合樹脂等の水溶性または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、重量平均分子量は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、重量平均分子量が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、重量平均分子量が30000を超える場合において、メラミン等の硬化剤を使用して樹脂を架橋させると、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ことがある。ウレタン樹脂を用いる場合には、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場合は、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場合は、塗膜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。
(溶剤系樹脂)
 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、アクリル樹脂、これら2種以上の樹脂の混合樹脂等が挙げられる。溶剤系樹脂としてポリエステル樹脂を用いる場合には、重量平均分子量は10000~30000であることが好ましい。重量平均分子量が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、重量平均分子量が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。
 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。皮膜部22の低温製膜の点からは、非架橋樹脂であることが好ましい。架橋樹脂を用いた場合は、皮膜部22に無機粒子221を担持しやすくなる。樹脂に架橋構造を付与する架橋剤(硬化剤)としては、水系樹脂であれば水系の架橋剤、溶剤系樹脂であれば溶剤系の架橋剤を用いることが好ましい。架橋剤として具体的には、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。特に架橋剤がシラン化合物、ジルコニウム化合物、チタン化合物の場合では、架橋剤の添加量が30質量部より多くなると更に塗料安定性が低下することがある。
 樹脂の含有量は、皮膜部22の全固形分に対して10.0~99.0体積%が好ましい。樹脂の含有量が10.0体積%未満の場合、バインダーとしての機能が発現せず、皮膜部22の凝集力が低下し、密着性試験および成形加工を行った際に、塗膜の内部での破壊(塗膜の凝集破壊)が起こりやすくなることがある。樹脂の含有量が99.0体積%を超えると、皮膜部22中に含まれる顔料成分、特に無機粒子221の比率が小さくなり、接着接合構造体1の構成によっては、接着耐久性を十分に高くすることが困難となることがある。樹脂の含有量は、より好ましくは、皮膜部22の全固形分に対して15.0~75.0体積%である。
(導電性粒子)
 皮膜部22は、無機粒子221とは別に、さらに導電性粒子を含んでいてもよい。導電性粒子は、皮膜部22に導電性を付与することにより、溶接性の向上に寄与する。皮膜部22に含まれる導電性粒子としては、特に限定されず、例えば、ドープ型酸化物粒子、非酸化物セラミックス粒子(Vを含まない)、鉄合金粒子、ステンレス粒子、鉄合金以外の粒子(金属粒子、金属合金粒子等)等が挙げられる。特に、ドープ型酸化物粒子は、皮膜部22に対して導電性を付与するとともに、皮膜部22と接着剤層4との密着性及び皮膜部22と金属部21との間の密着性を向上させるため、好ましい。
(ドープ型酸化物粒子)
 ドープ型酸化物粒子としては、例えば、ドープ型酸化亜鉛粒子、ドープ型酸化スズ粒子が挙げられる。導電性および皮膜部22と接着剤層4との間の密着性の向上効果の観点から、導電性粒子はドープ型酸化亜鉛粒子を含むことが好ましい。
 具体的には、ドープ型酸化物粒子としては、ドープ型酸化亜鉛を例に挙げると、周期律表13族元素および周期律表15族元素よりなる群から選択される少なくとも1種の元素(以下「ドープ元素」とも称する)を、酸化物粒子にドープして導電性を発現させた粒子が挙げられる。
 また、周期律表13族元素としては、B、Al、Ga、In等が挙げられる。周期律表15族元素としては、P、As、Sb等が挙げられる。これら中でも、導電性向上の点から、ドープ元素としては、Al、Ga、Sbが好ましい。更に酸化亜鉛に関しては、コストの観点からAlがより好ましい。
 酸化スズに関しては、アンチモンドープ型酸化スズ(ATO)、リンドープ型酸化スズ(PTO)、ニオブドープ型酸化スズ(NbTO)、タンタルドープ型酸化スズ(TaTO)、フッ素ドープ型酸化スズ(FTO)等が挙げられる。
 ドープ元素の含有量は、導電性向上の点から、未ドープの酸化物粒子に対して、0.05~5atom%が好ましく、0.1~5atom%がより好ましい。
(非酸化物セラミックス粒子(Vを含まない))
 非酸化物セラミックス粒子(Vを含まない)は、特に限定されないが、好ましくは25℃の電気抵抗率(体積抵抗率、比抵抗)が0.1×10-6~185×10-6Ωcmの範囲にある非酸化物セラミックス(ホウ化物セラミックス、炭化物セラミックス、窒化物セラミックス、ケイ化物セラミックス等)である。
(鉄合金粒子)
 鉄合金粒子は、例えば、Si、V、Mn、W、Mo、Ti、NiおよびNbよりなる群から選ばれた少なくとも1種の合金と鉄との合金粒子である。鉄合金粉末としては、フェロシリコンを除く、フェロバナジウム、フェロマンガン、フェロタングステン、フェロモリブデン、フェロチタン、フェロニッケル、フェロボロン、フェロニオブ等が挙げられる。
 これらの中でも、鉄合金粒子としては、溶接性に加え、耐食性の観点から、フェロバナジウム、フェロマンガンが好ましい。
(ステンレス粒子)
 ステンレス粒子は、例えば、FeにCrを10.5質量%以上含有させた合金粒子(ただし、Cの含有量は1.2質量%以下の合金粒子)である。
 導電性粒子の粒子形状は、特に限定されないが、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、球に近い形状が好ましい。球に近い形状の導電性粒子は、皮膜部22に均一に分散し、皮膜部22の厚さ方向を貫く有効な通電路を形成し易く、この結果第1の部材2の接合性が更に向上する。
 導電性粒子の平均粒径は、特に限定されないが、好ましくは0.2~5μm、より好ましくは0.5~2.5μmである。導電性粒子の平均粒径が0.2~5μmの範囲である場合、皮膜部22の厚さ方向を貫く有効な通電路を形成し易くなり、第1の部材2の溶接性が更に向上する。
 導電性粒子の含有量は、例えば、皮膜部22の全固形分に対して3~45体積%である。導電性粒子の含有量が3体積%未満の場合、第1の部材2、第2の部材3同士の溶接性が十分に得られない。導電性粒子の含有量が45体積%を超える場合、皮膜部22の凝集力低下に伴い接着剤層4との密着性が低下する。導電性粒子の含有量は、好ましくは、皮膜部22に対して10~20質量%である。
(防錆顔料)
 皮膜部22に更に含有させることが好ましい他の成分としては、防錆顔料が挙げられる。皮膜部22中に無機粒子221を含有している状態で、防錆顔料を含有させると、耐食性、ひいては接着耐久性が更に向上する。特に無機粒子221として、フェロシリコンが皮膜22に含有されている場合、防錆顔料を含有させると、長期において耐食性が向上し、接着耐久性が更に向上する。
 防錆顔料は、特に限定されないが、バナジウム系防錆顔料、シリカ系防錆顔料、リン酸系防錆顔料、シリケート系防錆顔料(カルシウムシリケート等)、モリブデン酸系防錆顔料(モリブデン酸カルシウム、モリブデン酸アルミニウム、モリブデン酸バリウム等)、クロム系防錆顔料(クロム酸ストロンチウム、クロム酸カリウム、クロム酸バリウム、クロム酸カルシウム)等が挙げられ、これらを単独でまたは2種以上組み合わせて用いることができる。
 バナジウム系防錆顔料としては、酸化バナジウム(V)や、VとMn、Ca、Zn、Mg、Al、Ti、Zr、Ca、Mo、Fe、CeおよびSrとの複合酸化物(例えば、Mn・V、CaO・V等)等が挙げられる。
 シリカ系防錆顔料としては、例えば、マグネシウムイオン交換シリカ、カルシウムイオン交換シリカ、並びに、吸油量100~1000ml/100g、比表面積200~1000m/g、平均粒径2~30μmの非晶質シリカ等が挙げられる。
 なお、シリカの吸油量は、JIS K 5101-13-2に従って測定することができる。シリカの比表面積は、BET法により測定することができる。シリカの平均粒径は、無機粒子221の平均粒径と同様の方法で測定することができる。
 リン酸系防錆顔料としては、例えば、トリポリリン酸アルミニウム、リン酸および亜リン酸のZn、Mg、Al、Ti、Zr、Ca、Mo、Fe、CeおよびSr塩(例えば、リン酸亜鉛、リン酸マグネシウム、第二リン酸マグネシウム、リン酸アルミニウム、リン酸カルシウム、リンモリブデン酸カルシウム、リンモリブデン酸アルミニウム、亜リン酸亜鉛、亜リン酸ストロンチウム、亜リン酸カルシウム、亜リン酸アルミニウム等)、ハイドロカルマイト処理されたリン酸化合物(例えば、リン酸亜鉛のハイドロカルマイト処理である東邦顔料製EXPERT NP-530 N5)等が挙げられる。
 これらの中でも、防錆顔料は、疵部、平面部の耐食性の両立の観点から、リン酸系防錆顔料(トリポリリン酸アルミニウム、ハイドロカルマイト処理されたリン酸化合物等)、シリカ系防錆顔料、または、その両者の組み合わせであることが好ましい。特に、防錆顔料は、トリポリリン酸アルミニウム、ハイドロカルマイト処理されたリン酸化合物、Ca交換シリカ、吸油量100~1000ml/100g、比表面積200~1000m/g、平均粒径2~30μmの非晶質シリカよりなる群から選択される少なくとも1種であることがより好ましい。
 また、無機粒子221がフェロシリコンである場合、シリカ系防錆顔料を用いることが好ましい。皮膜部22においてフェロシリコンと水が反応した後に、フェロシリコン由来のケイ素がシリカ系防錆顔料を起点として析出することができるため、バリア機能をより確実に発揮することができる。
 ここで、皮膜部22がドープ型酸化亜鉛粒子を含む場合、防錆顔料は、Mgを含む防錆顔料を含むことが好ましい。皮膜部22中に、ドープ型酸化亜鉛粒子とMgを含む防錆顔料とを含むと、耐食性が更に向上する。この理由は、ドープ型酸化亜鉛と防錆顔料中のMgが反応し、難溶性の複合酸化物を形成することにより、耐食性を向上させることができると推測される。
 Mgを含む防錆顔料としては、トリポリリン酸アルミニウムのマグネシウム処理物、マグネシウムイオン交換シリカ、リン酸マグネシウム等が挙げられる。これらの中でも、耐食性向上の点から、トリポリリン酸アルミニウムのマグネシウム処理物が好ましい。
 ドープ型酸化亜鉛粒子と併用する場合のMgを含む防錆顔料の含有量は、皮膜部22の全固形分に対して5.0~20.0体積%であることが好ましい。Mgを含む防錆顔料の含有量が5.0体積%未満の場合、Mgを含む防錆顔料との併用による耐食性の向上効果が得られない場合がある。一方、Mgを含む防錆顔料の含有量が20.0体積%を超える場合、皮膜部22中に占める無機粒子の比率が低下することで接着耐久性が不十分となることがある。
 防錆顔料の含有量は、皮膜部22の全固形分に対して5.0~40.0体積%であることが好ましい。防錆顔料の含有量が5.0体積%未満の場合、耐食性および接着耐久性の向上効果が得られないことがある。防錆顔料の含有量が40.0体積%を超える場合、皮膜部22の加工性の低下、凝集力の低下が生じることがある。防錆顔料の含有量は、より好ましくは、10.0~30.0体積%である。
(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。
 また、皮膜部22の平均厚さは、特に限定されないが、例えば1μm以上20μm以下、好ましくは1μm以上10μm以下、より好ましくは1μm以上5μm以下である。皮膜部22の平均厚さが1μm以上の場合、無機粒子221が皮膜部22に安定に存在でき、接着耐久性が向上する。また、皮膜部22の平均厚さが1μm以上の場合、皮膜部22と接着剤層4との間の密着性が十分に優れる。また、皮膜部22の平均厚さが5μm以下である場合、無機粒子221が皮膜部22より突出しやすくなり、上述した無機粒子221による接着剤層4と第1の部材2との接着界面における水の浸入防止効果が十分に得られ、接着接合構造体1の接着耐久性がより一層向上する。また、皮膜部22の電気抵抗を小さくでき、スポット溶接も安定して実施できる。
 特に、皮膜部22の平均厚さが、1μm以上5μm以下であり、かつ、無機粒子221の平均粒径が、1.5μm以上6μm以下である場合、無機粒子221がより一層皮膜部22より突出しやすくなり、上述した無機粒子221による接着剤層4と第1の部材2との接着界面における水の浸入防止効果が十分に得られ、接着接合構造体1の接着耐久性がより一層向上する。
(無機粒子221の平均粒径と皮膜部22の平均厚さの関係)
 皮膜部22の平均厚さと無機粒子221の平均粒径との比である平均粒径/平均厚さは、0.3以上1.5以下であることが好ましく、より好ましくは0.90以上1.5以下、さらに好ましくは、1.0以上1.5以下である。上記比が0.3未満の場合、皮膜部22の構成によっては、無機粒子221が突出しない場合がある。一方、上記比が1.5超の場合、皮膜部22や接着剤層4の構成によっては、外部負荷により無機粒子221が皮膜部22より離脱しやすくなる場合がある。
 なお、皮膜部22の平均厚さは、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切断することにより、その断面を露出させ、その断面をさらに研摩し、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、厚さを測定し、その平均値を算出して、皮膜部22の平均厚さとする。
 また、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や、電着塗装膜が形成されていてもよい。この場合において、皮膜部22は、Vを含む非酸化物セラミックスやフェロシリコンが導電性を有することから、皮膜部22を介した場合であっても電着塗装が可能である。
〔1.2. 第2の部材3〕
 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および皮膜部32の構成は、それぞれ第1の部材2の金属部21および皮膜部22の構成と同様であることができるので、説明を省略する。
 また、皮膜部32は、接着剤層4へ向けて突出する無機粒子321を有している。これにより、第1の部材2における無機粒子221による効果と同様の効果が、無機粒子321により得られる。無機粒子321は、無機粒子221と同じく、フェロシリコン又はVを含む非酸化物セラミックスからなる。
 すなわち、まず、無機粒子321による水の消費作用と、バリア機能により、接着剤層4と第2の部材3との接着界面における水の浸入が防止される。そして、接着剤層4と第2の部材3との接着界面における水の浸入が防止されることにより、金属部31の腐食が防止されるとともに、皮膜部32からの皮膜部32の成分の不本意な流出も抑制される。さらには、接着剤層4についても、無機粒子321由来の析出物により、耐水性が向上し、水を媒介とした接着剤層4の劣化も抑制される。以上が複合的に作用することにより、接着接合構造体1の接着耐久性がより一層向上する。
〔1.3. 接着剤層4〕
 接着剤層4は、接合領域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。したがって、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またはウレタン樹脂系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および/または皮膜部32中の樹脂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および/または皮膜部32との間の初期の密着性をより一層向上させることができ、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および/または皮膜部32中の樹脂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および/または皮膜部32中の樹脂と共通の側鎖官能基を有してもよい。
 また、接着剤層4は、フェロシリコン又はVを含む非酸化物セラミックスからなる無機粒子を含んでいてもよい。これにより、浸入した水を消費することができるとともに、接着剤層4の耐水性を向上させることができ、接着接合構造体1の接着耐久性をより一層高めることができる。
 接着剤層4中のフェロシリコン又はVを含む非酸化物セラミックスからなる無機粒子の含有量は、特に限定されないが、例えば、接着剤層4の全固形分に対して1.0体積%以上20体積%以下、好ましくは2.0体積%以上10.0体積%以下である。これにより、第1の部材2、第2の部材3との間の接着強度を十分な接着強度としつつ、接着接合構造体1の接着耐久性をより一層高めることができる。
 また、接着剤層4中のフェロシリコン又はVを含む非酸化物セラミックスからなる無機粒子の構成については、皮膜部22中の無機粒子221と同様とすることができるため、詳細な説明は省略する。
 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および皮膜部32中の無機粒子221および無機粒子321により、第1の部材2と接着剤層4との界面および第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、さらにこの結果、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、接着耐久性に優れる。
<2.変形例>
 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を有し、皮膜部32が無機粒子321を含む皮膜部32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3は、上述した皮膜部32を有していなくてもよい。図4は、本発明の一変形例に係る接着接合構造体の接合領域を説明する部分拡大断面図である。
 図4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、樹脂と、無機粒子321とを有し、その一部が、接着剤層4Aに向けて突出している。
 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を有し、皮膜部22A中の無機粒子321が皮膜部22Aより接着剤層4Aに向けて突出していることにより、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、例えば上述した図示の実施形態においては、無機粒子321が皮膜部22の平均厚みに対して比較的大きい場合を説明したが、本発明はこれに限定されない。図5は、本発明の一変形例に係る接着接合構造体の接合領域を説明する部分拡大断面図である。
 接着接合構造体1Bは、第1の部材2Bと、第2の部材3Bとを有し、第1の部材2Bおよび第2の部材3Bは、それぞれ、金属部21B、31Bと、皮膜部22B、32Bとを有している。そして、第1の部材2Bおよび第2の部材3Bは、皮膜部22B、接着剤層4Bおよび皮膜部32Bを介して接着されている。
 そして、皮膜部22B、32Bは、それぞれ樹脂と、無機粒子221B、321Bとを含み、無機粒子221B、321Bの一部は、接着剤層4Bへ向けて突出している。
 ここで、無機粒子221B、321Bの平均粒径は、皮膜部22B、32Bの平均厚さに対し、0.5倍以下である。このような場合であっても、無機粒子221B、321Bの一部が接着剤層4Bへ向けて突出している限り、上述したような本発明の効果を奏する。なお、このように無機粒子221B、321Bの一部が接着剤層4Bへ向けて突出させるために、例えば、無機粒子221B、321Bの濃度を大きくする等を適宜行うことができる。
 また、本発明に係る接着接合構造体の形状は、上述した実施形態に限定されない。本発明に係る接着接合構造体を構成する第1の部材および第2の部材の形状は任意の形状とすることができ、また、第1の部材と第2の部材の接合部位も任意の部位を選択することができる。さらに、本発明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6、図7は、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、図8は、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。
 図6に示す接着接合構造体1Cは、ハット型の第1の部材2Cと、平板状の第2の部材3Cとを有し、第1の部材2Cのフランジ部にある接合領域5Cにおいて、接着剤層4Cを介して第2の部材3Cとが接着されている。図7に示す接着接合構造体1Dは、ハット型の第1の部材2Dおよびハット型の第2の部材3D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2Dおよび第2の部材3Dの対向するフランジ部は、接着剤層4Dを介して接着され、接合領域5Dを形成している。さらに、図8に示す接着接合構造体1Eにおいて、第2の部材3Eがヘム折りにより、第1の部材2Eの板状部分の端部を覆い、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2Eと第2の部材3Eとは、接着剤層4Eを介して接着されている。
 図6~図8に示すいずれの変形例においても、第1の部材2C~2Eの接着剤層4C~4Eと接する表面に、樹脂と無機粒子とを含む皮膜部が形成されており、当該無機粒子は皮膜部から接着剤層4C~4E側へ向けて突出している。これにより、接着接合構造体1C~1Eは、接着耐久性に優れている。
 なお、以上の変形例の説明においては、第1の部材が金属部を有する場合を説明したが、上記第1の部材に加え、第2の部材が金属部を有してもよい。本発明の接着接合構造体は、形状に限定されず、優れた接着耐久性を有する。
 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4による接着接合と他の接合方法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接合方法としては、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、レーザー溶接等が挙げられる。溶融接合は、第1の部材および第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。
<3.接着接合構造体の製造方法>
 次に、本発明の各実施形態に係る接着接合構造体の製造方法について説明する。
 本実施形態に係る接着接合構造体の製造方法は、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、接着剤を用いて接合する接着接合工程と、を含む。
〔3.1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3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の素材となる物品を用いて、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、特に限定されず、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。
 なお、母材製造工程が終了した後、後段の皮膜部形成工程を実施するに先立ち、第1の部材2となる金属部材に対して、公知の各種の塗装下地処理を実施してもよい。このような塗装下地処理の方法としては、公知の各種の処理方式を適宜用いることが可能である。かかる処理方式として、例えば、浸漬乾燥方式、浸漬・水洗・乾燥方式、スプレー・水洗・乾燥方式、塗布・乾燥方式、塗布・乾燥硬化方式等が挙げられる。また、塗布方法についても、特に限定されず、浸漬、刷毛塗り、スプレー、ロールコーター、バーコーター、ブレードコーター等の公知の各種の塗布方法を用いることが可能である。
(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。なお、第2の部材3が金属部材である場合、第2の部材3についても、同様に処理することが好ましい。
 ここで、皮膜塗布液の製造方法については、特に限定されず、例えば水などの、用いる樹脂に応じた溶媒を用い、かかる溶媒中に、樹脂と、無機粒子221と、必要に応じて防錆顔料、導電性粒子などの原材料を、所望の固形分質量比率で配合し、公知の各種の方法により混合及び攪拌すればよい。なお、無機粒子の突出状態を制御するため、皮膜塗布液の粘度を調整する場合は、公知の増粘剤等を添加することで、粘度を調整することができる。
 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、特に限定されず、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、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。
 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、特に限定されず、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。
 また、本工程において、無機粒子221を皮膜部22より突出させるための方法としては、特に限定されないが、形成される皮膜部22の膜厚に対する無機粒子221のモード粒径を比較的小さくする、皮膜塗布液の粘度や表面エネルギーを制御する、皮膜塗布液中の無機粒子221の含有量を制御する、皮膜塗布液を複数回に分けて塗布、乾燥し、形成される皮膜部22の表面付近において皮膜塗布液を薄く塗布する等の方法が挙げられる。これらの方法は、単独で用いてもよいし、組み合わせて用いてもよい。粒径が皮膜部の膜厚よりも小さい無機粒子221を皮膜部の表面から突出させるために、モード径を制御することが好ましい。無機粒子221のモード径が皮膜部の膜厚の1.0倍以下であると、粒径が皮膜部の膜厚以下の突出粒子の500μmあたりの平均存在数が増加し、接着耐久性を改善できる。ここで、モード径とは、粒径分布において、最頻値に対応する粒径をいう。
(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、特に限定されず、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。本実施形態の皮膜部22は、絞り加工を行っても、無機粒子221が皮膜部22から突出した状態を維持することができる。
<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、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における接合させる部分(例えば、フランジ部等)に対して、所望の接着剤を配置して、接合領域5が形成される。その後、かかる接合領域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、常温保持または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、特に限定されず、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。
 例えば、図7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、接着接合構造体1Eを得ることができる。
 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接着接合構造体に限定されず、任意の製造方法により製造することができる。
<4.用途>
 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。したがって、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。したがって、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。
(実施例1)
 以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明する。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、本発明を限定されない。
[接着接合構造体の製造]
 1.金属板の準備
 以下の亜鉛系めっき鋼板GAとアルミニウム板を準備し、水系アルカリ脱脂剤(日本パーカライジング(株)製FC-301)の2.5質量%、40℃水溶液に2分間浸漬して表面を脱脂した後、水洗および乾燥して塗装用の金属板とした。
・GA:合金化溶融亜鉛めっき鋼板(板厚1.6mm、10質量%Fe、めっき付着量45g/m、引張強度1180MPa)
・AL:アルミニウム板(5000系、板厚1.6mm)
 2.皮膜部の製膜
 次に、表1に示される組成となる皮膜部を金属板上に形成するため、形成される表1と同様の固形分濃度となるように各成分を混合し、皮膜部形成用の水系組成物及び溶剤系組成物を準備した。表1に従って、得られた水系組成物及び溶剤系組成物を表2、表3に示す基材(金属板)上にバーコーターで塗布し、最高到達温度180℃で8秒間保持されるような条件でオーブンを用いて乾燥することにより、金属板上に皮膜部を形成した。皮膜部の付着量は、形成される皮膜部の平均厚さが表2に示される数値になるように、水系組成物、溶剤系組成物の希釈およびバーコータの番手により調整した。なお、表1において、各成分の固形分濃度は、水系組成物又は溶剤系組成物全体の固形分(不揮発分)に対する各成分の固形分(不揮発分)の比率(単位:体積%、片面当たりの値である。)として記載した。また、同一の接着接合構造体に使用する金属板については、使用する水系組成物、溶剤系組成物およびその皮膜部の付着量が同様となるように、皮膜部を形成した。
 なお、無機粒子の突出率及び突出粒子の平均存在数は、前述のように、走査型電子顕微鏡、エネルギー分散型X線分析で算出した。金属板を6等分して得た5断面で断面観察用(幅500μm)サンプルを作製し、エネルギー分散型X線分析で無機粒子(Vを含む非酸化物セラミックス、フェロシリコン)を特定し、走査型電子顕微鏡(倍率500)で突出幅及び平均存在数、突出した粒子の平均粒径を確認した。
 表1、表2及び表3中の各成分(記号)の詳細は、以下の通りである。
 (A)無機粒子
・VB : 二ホウ化バナジウム粒子(VB粒子)(比重=5.1g/cm
・VB  : 一ホウ化バナジウム粒子(VB粒子)
・VN  : 窒化バナジウム粒子(比重=6.1g/cm
・TN  : 窒化チタン粒子(比重=6g/cm
・FeSi:フェロシリコン(JIS G 2302:1998に準拠したJIS2号フェロシリコン(Si含有量75~80質量%))
 なお、表中、フェロシリコン及びVを含む非酸化物セラミックスの平均粒径については、皮膜部中の平均粒径を測定した。
 (B)防錆顔料
・PM : リン酸マグネシウム(平均粒径1~3μm)
・Si : シリカ(吸油量100~1000ml/100g、比表面積200~1000m/g、平均粒径1~30μmの非晶質シリカ)(富士シリシア製サイロマスク02)
・PMA:トリポリリン酸アルミニウム(Mgコーティング)(テイカ製縮合リン酸アルミK-450H)(平均粒径1~3μm)
・Ca : 2CaO・V焼成物 (平均粒径1~3μm)
 (C)樹脂
・P1 : ポリエステル樹脂エマルション(東洋紡(株)バイロナール(登録商標)MD1985)(水系樹脂)
・E1 : エポキシ樹脂((株)ADEKA アデカレジンEM-0178(登録商標))(水系樹脂)
・溶剤系樹脂
・P2 :有機溶剤可溶型の非晶性ポリエステル樹脂(東洋紡績(株)製バイロンGK140)
 (D)導電性粒子
・MgO : 酸化マグネシウム粒子(平均粒径=1.0μm)
・ZnO : ドープ型酸化亜鉛粒子(ハクスイテック(株)アルミニウムをドープした導電性酸化亜鉛23-Kt、平均粒径=0.5μm)
 なお、上記各種の導電性粒子は、樹脂を添加した水に分散し、ボールミルで粉砕した導電性粒子を使用した。非酸化物セラミックス粒子および導電性粒子の平均粒径については、皮膜部中の平均粒径を測定した。なお、表中の「―」は、その項目の材料が含有されていないことを示す。下線は発明の範囲外であることを示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 3.成形
 次に得られた各例の金属板について、図6に示す第1の部材2Cおよび第2の部材3Cに対応する形状となるようにプレスブレーキを用いて曲げ加工を行ない、成形部材を得た。図6に示す第2の部材3Cは、各例の金属板をシャー切断し、部材を得た。なお、本実施例においては、第1の部材と第2の部材の形状は同一のハット型であり、長さを600mm、フランジ部の幅を15mm、ウェブ部(頂部)の幅を80mm、ウェブ部(頂部)の高さを60mmとした。
 4.接着
 得られた成形部材のフランジ部に表2、表3に示す接着剤を塗布し、接着部分を介して2つの成形部材を合わせて簡易的に固定した。これを180℃、30分加熱することにより接着剤を硬化させ、接着剤層を介して2つの成形部材が接着された各例に係る接着接合構造体を得た。
 なお、表中、「E2」はエポキシ樹脂系接着剤(3M スコッチウエルドEW2045)を、「E3」はE2のエポキシ樹脂系接着剤に二ホウ化バナジウム粒子(VB粒子)(平均粒径1~3μm、比重=5.1g/cm)を5質量%添加混合した混合物を、「E4」はエポキシ系接着剤(ダウ・ケミカル(株)ベタメイト(登録商標)1496S)を示す。また、各例に係る接着接合構造体について、別途同様の接着接合構造体を作成し、無機粒子の突出率(%)を、上述した観察、算出方法により、求めた。なお、突出率(%)は、第1の部材および第2の部材における値の平均値とした。また、このとき、無機粒子が皮膜部より突出しているか否か自体についても観察を行った。無機粒子の突出の評価は、粒子の突出が無ければC、突出率が10%以下であればB,突出率が10%超であればAとした。合格はB以上とした。なお、突出率は、接着剤を塗布した領域を幅方向に5等分した5箇所の観察箇所の平均値とした。
 500μmあたりの突出粒子の平均存在数は、以下の方法で求めた。まず、観察した断面内(100μm)に存在する皮膜部より突出した無機粒子(突出粒子)の数を測定した。得られた無機粒子の数を観察した断面の幅L(μm)で除し、500を乗じて、500μmあたりの突出粒子の平均存在数を求めた。
 なお、500μmあたりの突出粒子の平均存在数は、接着剤を塗布した領域を幅方向に5等分した5箇所の観察箇所の平均値とした。同様の方法で、皮膜部より突出し、かつ、皮膜部の膜厚以下の粒子の数を測定し、粒径が皮膜部の膜厚以下の突出粒子の平均存在数を求めた。
 また、実施例17、18、21、29、30、31に係る接着接合構造体については、さらに接着部分についてスポット溶接を行った。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√t(tは板厚)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、スポット溶接部は、スポット溶接前に予めテープ等でマスキングし、接着剤を塗布した後に、テープを剥がし、接着剤層を除去した。また、実施例18に係る接着接合構造体については、溶接時にチリが生じた。スポット溶接を行いチリが生じなかった場合をA、チリが発生した場合をBとした。
 5.接着耐久性評価
 得られた各例に係る接着接合構造体について、接着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肯定し、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、これを接着耐久性の評価指標とした。ねじり剛性の低下率が40%以下を合格とした。結果を表2、表3に示す。なお、表2、表3中の粒子突出の「-」は、粒子を含有していないことを示し、スポット溶接の「-」は、スポット溶接をしていないことを示す。また、表2、表3中の下線は、発明の範囲外であることを示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
 表2、表3に示すように、実施例1~33に係る接着接合構造体は、比較例1~7に係る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3に係る接着接合構造体においては、フェロシリコン又はVを含む非酸化物セラミックスからなる無機粒子が含有されていないため、接着耐久性の向上効果が得られなかった。比較例4に係る接着接合構造体においては、皮膜部から非酸化物セラミックス粒子が突出していたが、窒化バナジウム粒子がフェロシリコン又はVを含む非酸化物セラミックスからなる無機粒子ではないため、接着耐久性の向上効果が得られなかった。比較例5及び6に係る接着接合構造体は、皮膜部からフェロシリコン又はVを含む非酸化物セラミックスからなる無機粒子が突出していなかったため、接着耐久性の向上の効果が得られなかった。比較例7に係る接着接合構造体は、粒径が皮膜部の厚さ未満のフェロシリコン又はVを含む非酸化物セラミックスからなる無機粒子が突出していなかったため、接着耐久性の向上効果が小さかった。
 また、実施例2、9、10を比較すると、Vを含む非酸化物セラミックスのうち、VB(二ホウ化バナジウム粒子)を用いた実施例2に係る接着接合構造体が、最もねじり剛性の低下が抑制されていた。これは、用いたVを含む非酸化物セラミックスのうち、VBが最も水に対するバリア性が高いためと考えられる。
 さらに、実施例1~3、比較例1および実施例4~6、比較例2を検討すると、Vを含む非酸化物セラミックスからなる無機粒子の平均粒径が同一である場合、皮膜部の厚みが小さいほどVを含む非酸化物セラミックスからなる無機粒子の皮膜部からの突出量が多くなり、接着耐久性が向上することが示唆された。
 また、実施例2、7、8を比較すると、Vを含む非酸化物セラミックスからなる無機粒子の含有量が多いほど接着耐久性が向上することが示唆された。
 実施例2と、実施例11~15を比較すると、防錆顔料を皮膜部に添加することにより若干接着耐久性が向上することが示唆された。これは、防錆顔料により基材の腐食が抑制されたことが考えられる。一方で、防錆顔料の含有量が多すぎる、または少なすぎると、防錆顔料の効果が得られにくいことも判明した。
 実施例17、18、21,29,30、31においては、皮膜部に導電性粒子を添加することにより、スポット溶接が可能であった。実施例20、21を比較すると、スポット溶接を接着と併用することによりねじり剛性の低下の大幅な抑制が可能であることは判明した。また、十分に導電性粒子を添加していない実施例18においては、チリが生じ、この場合ねじり剛性の低下の抑制効果は、チリが生じていない他の例と比較して小さかった。
 また、実施例2、13、20を比較した場合、防錆顔料としてPMA:トリポリリン酸アルミニウム(Mgコーティング)と、導電性粒子としてZnO:ドープ型酸化亜鉛粒子とを組み合わせることにより、ねじり剛性の低下のより一層の抑制が可能であった。これは、MgとZnにより難溶性複合化合物が皮膜において生じ、接合構造体の耐食性が向上したことが原因であると考えられる。
 実施例23において、接着剤層にVを含む非酸化物セラミックスからなる無機粒子を添加することにより、実施例2よりねじり剛性の低下のより一層の抑制が可能であった。これは、接着剤層中にVを含む非酸化物セラミックスからなる無機粒子が含まれることにより、接着剤自体の耐水性が向上したためと考えられる。
 また、実施例24~27においてもわかるように、亜鉛系めっき鋼板同士のみならず、異なる種類の金属板同士においても、ねじり剛性の低下の抑制が可能であり、接着耐久性の向上が可能であった。
 実施例29~31は、フェロシリコンを含有し、フェロシリコンが接着剤層に突出しているため、ねじり剛性の低下の抑制が可能であった。
 実施例32及び33において、粒径が皮膜部の膜厚以下の突出粒子の平均存在数が高くするほど、ねじり剛性の低下の抑制が可能であった。これは、膜厚よりも粒径が小さい粒子が多数存在していることから、プレス成形時の面圧、摺動を受けて粒子が樹脂に押し込まれても、プレス成形後に再度皮膜表面に粒子が突出することによると推定される。
(実施例2)
[接着接合構造体の製造]
 1.金属板の準備
 以下の亜鉛系めっき鋼板GAを準備し、水系アルカリ脱脂剤(日本パーカライジング(株)製FC-301)の2.5質量%、40℃水溶液に2分間浸漬して表面を脱脂した後、水洗および乾燥して塗装用の金属板とした。
・GA:合金化溶融亜鉛めっき鋼板(板厚1.6mm、10質量%Fe、めっき付着量45g/m、引張強度1180MPa)
2.皮膜部の製膜
 次に、表4に示される組成となる皮膜部を金属板上に形成するため、形成される表4と同様の固形分濃度となるように各成分を混合し、皮膜部形成用の水系組成物及び溶剤系組成物を準備した。なお、無機粒子は、表4に示す平均粒径及びモード径となるように、混合前にビーズミルにて粒度分布を調整した。表4中の記号は、表1の記号と同じものを意味する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
表4に従って、得られた水系組成物及び溶剤系組成物を表5に示す基材(金属板)上にバーコーターで塗布し、最高到達温度180℃で8秒間保持されるような条件でオーブンを用いて乾燥することにより、金属板上に皮膜部を形成した。皮膜部の付着量は、形成される皮膜部の平均厚さが表1に示される数値になるように、水系組成物、溶剤系組成物の希釈およびバーコータの番手により調整した。なお、表4において、各成分の固形分濃度は、水系組成物又は溶剤系組成物全体の固形分(不揮発分)に対する各成分の固形分(不揮発分)の比率(単位:体積%、片面当たりの値である。)として記載した。また、同一の接着接合構造体に使用する金属板については、使用する水系組成物、溶剤系組成物およびその皮膜部の付着量が同様となるように、皮膜部を形成した。
3.成形
 次に得られた各例の金属板について、図6に示す第1の部材2Cに対応する形状となるように金型を用いてプレス成形を行ない、金属板表面が摺動された成形部材を得た。図6に示す第2の部材3Cは、各例の金属板をシャー切断し、部材を得た。なお、本実施例においては、第1の部材と第2の部材の形状は同一のハット型であり、長さを600mm、フランジ部の幅を15mm、ウェブ部(頂部)の幅を80mm、ウェブ部(頂部)の高さを60mmとした。
4.接着
 得られた成形部材のフランジ部に表5に示す接着剤を塗布し、接着部分を介して2つの成形部材を合わせて簡易的に固定した。これを180℃、30分加熱することにより接着剤を硬化させ、接着剤層を介して2つの成形部材が接着された各例に係る接着接合構造体を得た。表5中の突出率、500μmあたりの突出粒子の平均存在数及び粒径が膜厚以下の突出粒子の500μmあたりの平均存在数は、実施例1と同様の方法で測定した。
 5.接着耐久性評価
 得られた各例に係る接着接合構造体について、接着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肯定し、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、これを接着耐久性の評価指標とした。ねじり剛性の低下率が40%以下を合格とした。結果を表5に示す。表5中の記号は、表2及び表3と同一の意味を有する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
 実施例34と35とを比較すると、無機粒子は同一の平均粒径にもかかわらず、ねじり剛性の低下率は、実施例35のほうが低かった。これは、皮膜部の膜厚よりも粒径が小さい粒子が多数存在していることから、プレス成形時の面圧、摺動を受けて樹脂に押し込まれた後に再度皮膜表面に突出したことによると推定される。
 同様に、実施例36~38を比較すると、膜厚よりモード粒径が小さいほど、プレス成形で製造した部品のねじり剛性低下率を減少してることが確認できた。
 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と了解される。
1、1A、1B、1C、1D、1E    接着接合構造体
2、2A、2B、2C、2D、2E    第1の部材
21、21A、21B          金属部
22、22A、22B          皮膜部
221、221B            無機粒子
3、3A、3B、3C、3D、3E    第2の部材
31、31B              金属部
32、32B              皮膜部
321、321B            無機粒子
4、4A、4B、4C、4D、4E    接着剤層
5、5C、5D             接合領域

Claims (16)

  1.  金属部およ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、樹脂と、無機粒子とを含み、
     前記無機粒子は、フェロシリコン又はVを含む非酸化物セラミックスからなり、
     前記無機粒子の一部が前記接着剤層に向けて突出し、
     前記接着剤層に突出した前記無機粒子のうち少なくとも一部の前記無機粒子の粒径が前記皮膜部の膜厚未満である接着接合構造体。
  2.  前記皮膜部の厚さ方向に沿った断面において、
     粒径が前記皮膜部の膜厚未満である前記突出した前記無機粒子の平均存在数が、前記皮膜部の前記接着剤層側表面の面方向の長さ500μmあたり、0.5個以上20.0個以下である、請求項1に記載の接着接合構造体。
  3.  前記皮膜部の厚さ方向に沿った断面において、前記無機粒子の平均粒径に対する前記無機粒子の突出幅の割合が、平均で、10%以上95%以下であり、
     前記断面において、
     前記皮膜部の前記接着剤層側表面の面方向の長さ500μmあたりの、前記突出した前記無機粒子の平均存在数が1.0個以上20.0個以下である、請求項1又は2に記載の接着接合構造体。
  4.  前記無機粒子の平均粒径が、1.0μm以上15.0μm以下であり、
     前記皮膜部の平均厚さが、1.0μm以上20.0μm以下である、請求項1~3のいずれか1項に記載の接着接合構造体。
  5.  前記皮膜部が、さらに、導電性粒子を含む、請求項1~4のいずれか一項に記載の接着接合構造体。
  6.  前記導電性粒子が、ドープ型酸化亜鉛粒子を含む、請求項5に記載の接着接合構造体。
  7.  前記皮膜部が、さらに、Mgを含む防錆顔料を含む、請求項6に記載の接着接合構造体。
  8.  前記皮膜部が、さらに、バナジウム系防錆顔料を含む、請求項1~7のいずれか一項に記載の接着接合構造体。
  9.  前記皮膜部が、さらに、シリカ系防錆顔料を含む、請求項1~8のいずれか一項に記載の接着接合構造体。
  10.  前記接着剤層を構成する接着剤の樹脂が、前記皮膜部中の前記樹脂と共通の化学構造を有する、請求項1~9のいずれか一項に記載の接着接合構造体。
  11.  前記接着剤層が、エポキシ樹脂系接着剤またはウレタン樹脂系接着剤を含む、請求項1~10のいずれか一項に記載の接着接合構造体。
  12.  前記接着剤層が、フェロシリコン又はVを含む非酸化物セラミックスからなる無機粒子を含む、請求項1~11のいずれか一項に記載の接着接合構造体。
  13.  前記金属部が、鋼材である、請求項1~12のいずれか一項に記載の接着接合構造体。
  14.  前記金属部が、亜鉛系めっき鋼板である、請求項1~13のいずれか一項に記載の接着接合構造体。
  15.  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1~14のいずれか一項に記載の接着接合構造体。
  16.  請求項1~15のいずれか一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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