WO2020153291A1 - 金属板、金属板の製造方法、金属樹脂複合成形品およびその製造方法 - Google Patents

金属板、金属板の製造方法、金属樹脂複合成形品およびその製造方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2020153291A1
WO2020153291A1 PCT/JP2020/001691 JP2020001691W WO2020153291A1 WO 2020153291 A1 WO2020153291 A1 WO 2020153291A1 JP 2020001691 W JP2020001691 W JP 2020001691W WO 2020153291 A1 WO2020153291 A1 WO 2020153291A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
metal plate
undercut
metal
length
rlr
Prior art date
Application number
PCT/JP2020/001691
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
望月　章弘
洋二 西澤
高士 見置
Original Assignee
ポリプラスチックス株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ポリプラスチックス株式会社 filed Critical ポリプラスチックス株式会社
Publication of WO2020153291A1 publication Critical patent/WO2020153291A1/ja

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/20—Bonding
    • B23K26/32—Bonding taking account of the properties of the material involved
    • B23K26/324—Bonding taking account of the properties of the material involved involving non-metallic parts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/352—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring for surface treatment
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/352—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring for surface treatment
    • B23K26/354—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring for surface treatment by melting
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C45/00—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
    • B29C45/14—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor incorporating preformed parts or layers, e.g. injection moulding around inserts or for coating articles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C65/00—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor
    • B29C65/70—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by moulding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B15/00—Layered products comprising a layer of metal
    • B32B15/04—Layered products comprising a layer of metal comprising metal as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material
    • B32B15/08—Layered products comprising a layer of metal comprising metal as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material of synthetic resin

Definitions

  • the present invention relates to a metal plate to be joined with a resin, a method for manufacturing the metal plate, and a metal-resin composite molded article including the metal plate manufactured by the manufacturing method and the resin.
  • Metal resin composite molded products obtained by compounding a metal plate composed of a metal, an alloy, etc. and a resin molded product composed of a thermoplastic resin composition have been conventionally used in console boxes around instrument panels and the like. It is used for interior parts of automobiles, parts around engines, interior parts, housings of electronic devices such as digital cameras and mobile phones, interface connecting parts, parts that come into contact with the outside world such as power supply terminal parts.
  • a method of compounding the metal plate and the resin molded product As a method of compounding the metal plate and the resin molded product, a method of forming minute unevenness on the bonding surface on the metal plate side and bonding with an anchor effect, a method of bonding using an adhesive or a double-sided tape, a metal
  • a method of providing a plate and/or a resin molded product with a fixing member such as a folded piece and a claw, and fixing the two using this fixing member, and a method of joining using a screw or the like the method of forming minute irregularities on the metal plate and the method of using an adhesive are effective in terms of the degree of freedom in designing the metal-resin composite molded article.
  • the method of processing the surface of the metal plate to form minute irregularities is advantageous in that an expensive adhesive is not used and the steps of applying and curing the adhesive are unnecessary.
  • a method of processing the surface of the metal plate to form minute irregularities for example, the method described in Patent Document 1 can be cited.
  • Patent Document 1 Since the method described in Patent Document 1 forms a groove on the surface of a metal plate with a laser, the groove can be formed in a desired range on the surface, and the operation is simple and one of the effective methods. ..
  • the metal plate When the metal is rolled into a roll shape like an insert terminal for hoop molding, the metal plate cannot be wound into a roll because it is too thick. When the plate is forcibly wound up, the load applied to the metal plate at that time remains as internal strain, resulting in deterioration of the strength and deformation of the metal plate, which reduces the joint strength and airtightness of the insert molded product. Therefore, in such an application, a metal thin plate having a thickness of about 500 ⁇ m or less is still required from the viewpoint of winding property, and it is a problem to suppress the deformation of such a thin metal plate during laser processing. Was becoming.
  • An object of the present invention is to improve the adhesion between a metal plate and a resin by forming irregularities on the surface of the metal plate with a laser, and a metal-resin composite capable of suppressing deformation due to laser processing even if the metal plate becomes thin. It is to provide molded products.
  • the present invention has been achieved by the following. 1.
  • Undercut ratio (actual effective wire length Rlr ⁇ Rl 0 )/Rl 0 ⁇ 100
  • the number of peaks n per predetermined measurement length lr in the cross section of the metal plate is defined as (average spacing SRSm of roughness elements existing within lr/lr), and a rectangle with an ideal undercut of zero
  • the effective length Rl 0 that contributes to the bonding in the case of having the cross section is (10-point average roughness RzJIS ⁇ 2 ⁇ number of mountains n+lr), and Rlr is the actual effective line length. 2.
  • a method of manufacturing a metal plate comprising: a concavo-convex forming step in which the undercut ratio defined in 1.
  • Undercut ratio (actual effective wire length Rlr ⁇ Rl 0 )/Rl 0 ⁇ 100
  • the number of peaks n per predetermined measurement length lr in the cross section of the metal plate is defined as (average spacing SRSm of roughness elements existing within lr/lr), and a rectangle with an ideal undercut of zero
  • the effective length Rl 0 that contributes to the bonding in the case of having the cross section is (10-point average roughness RzJIS ⁇ 2 ⁇ number of mountains n+lr), and Rlr is the actual effective line length. 4.
  • a metal-resin composite molded article obtained by joining a molded product made of a resin composition to a metal plate, wherein unevenness is formed on the surface of the metal plate into which the resin composition is inserted. Is 0.5 to 30 ⁇ m, the depth X is 0.5 to 10 ⁇ m, and the undercut ratio defined below is 5 to 30%.
  • Undercut ratio (actual effective wire length Rlr ⁇ Rl 0 )/Rl 0 ⁇ 100
  • the number of peaks n per predetermined measurement length lr in the cross section of the metal plate is defined as (average spacing SRSm of roughness elements existing within lr/lr), and a rectangle with an ideal undercut of zero
  • the effective length Rl 0 that contributes to the bonding in the case of having the cross section is (10-point average roughness RzJIS ⁇ 2 ⁇ number of mountains n+lr), and Rlr is the actual effective line length. 5.
  • Undercut ratio (actual effective wire length Rlr ⁇ Rl 0 )/Rl 0 ⁇ 100
  • the number of peaks n per predetermined measurement length lr in the cross section of the metal plate is defined as (average spacing SRSm of roughness elements existing within lr/lr), and a rectangle with an ideal undercut of zero
  • the effective length Rl 0 that contributes to the bonding in the case of having the cross section is (10-point average roughness RzJIS ⁇ 2 ⁇ number of mountains n+lr), and Rlr is the actual effective line length.
  • the metal-resin composite molded article of the present invention is one in which deformation due to laser processing is suppressed to a small extent even if the metal plate is a thin film.
  • the metal plate of the present invention is a metal plate having irregularities on the surface for insert molding of the resin composition, and the irregularities have a width Y of 0.5 to 30 ⁇ m and a depth X of 0.5 to 10 ⁇ m.
  • the undercut ratio defined below is 5 to 30%.
  • Undercut ratio (actual effective wire length Rlr ⁇ Rl 0 )/Rl 0 ⁇ 100
  • the number of peaks n per predetermined measurement length lr in the cross section of the metal plate is defined as (average spacing SRSm of roughness elements existing within lr/lr), and a rectangle with an ideal undercut of zero
  • the effective length Rl 0 that contributes to the bonding in the case of having the cross section is (10-point average roughness RzJIS ⁇ 2 ⁇ number of mountains n+lr), and Rlr is the actual effective line length.
  • the metal plate used in the present invention examples include aluminum, magnesium, stainless steel, copper, titanium and the like. Further, the metal plate may be made of a metal alloy. Further, the surface of the metal material may be subjected to surface treatment such as anodizing treatment or coating. Aluminum, magnesium, copper, and titanium are preferable from the viewpoints of light weight and strength, and aluminum and copper are more preferable, and copper is particularly preferable in applications such as terminals where conductivity is required. Further, magnesium and titanium are preferable, and titanium is particularly preferable, in applications such as portable communication terminal housings that require rigidity with a thin wall.
  • the present invention is useful when the thickness H of the metal plate is 50 to 500 ⁇ m.
  • the thickness H of the metal film is preferably 100 ⁇ m or more in terms of strength.
  • the unevenness formed on the surface of the metal plate has an interval Y of 0.5 to 30 ⁇ m, a depth X of 0.5 to 10 ⁇ m, and an undercut ratio defined below of 5 to 30%. Formed to be.
  • Undercut ratio (actual effective wire length Rlr ⁇ Rl 0 )/Rl 0 ⁇ 100
  • the number of peaks n per predetermined measurement length lr in the cross section of the metal plate is defined as (average spacing SRSm of roughness elements existing within lr/lr), and a rectangle with an ideal undercut of zero
  • the effective length Rl 0 that contributes to the bonding in the case of having the cross section is (10-point average roughness RzJIS ⁇ 2 ⁇ number of mountains n+lr), and Rlr is the actual effective line length.
  • the thickness H of the metal plate exceeds 500 ⁇ m, the depth of the groove formed as a desired shape and the bonding strength are substantially correlated, and the desired bonding strength can be obtained by increasing the depth of the groove.
  • the metal plate is thin first, so that the metal plate is easily deformed when the groove is formed, and when the depth of the groove is deep, the metal plate further increases in the groove portion. Since it becomes thin, it may not be possible to secure a sufficient depth of the groove while maintaining the strength of the metal plate, and a technical means for obtaining the bonding strength other than the depth was necessary.
  • the present invention has found that this can be achieved by adjusting the shape of the shallow unevenness.
  • the unevenness depth X and the unevenness interval Y of the present invention refer to the arithmetic mean roughness (RzJIS) and the average interval of roughness elements (SRSm) according to JIS B0601, and were taken with a scanning electron microscope.
  • the value measured by 3D analysis using the directional reflection image is adopted. These values can be measured using, for example, a scanning electron microscope “S2700” manufactured by Hitachi Ltd. and “3D-VIEW 3D model display/measurement software for Hitachi scanning electron microscope”.
  • the unevenness interval Y is 0.5 to 30 ⁇ m, preferably 1.0 to 20 ⁇ m from the viewpoint of the balance between deformation and bonding strength, and more preferably 2.0 to 10 ⁇ m. ..
  • the depth X is 0.5 to 10 ⁇ m, preferably 1.0 to 8 ⁇ m, and more preferably 1.5 to 6 ⁇ m.
  • Effective length Rl 0 that contributes to bonding when the unevenness has an ideal rectangular cross section (zero undercut) 10-point average roughness Rz JIS x 2 x number of peaks n + lr 3.
  • Undercut ratio (actual effective wire length Rlr ⁇ Rl 0 )/Rl 0 ⁇ 100
  • the undercut ratio of the present invention is 5 to 30%, and 10 to 25% is preferable in terms of the balance between deformation and joint strength.
  • the above-mentioned undercut ratio can be measured by extracting in a range of a specific unevenness interval Y, and is 5 to 30% in a region where the unevenness interval Y is 4 ⁇ m or less (for example, 3.6 ⁇ m or less). More preferably, it is 10 to 25% in the region where the unevenness Y is 4 ⁇ m or less, and 5 to 30% in the region where the unevenness Y is 3 ⁇ m or less (for example, 2.1 to 2.5 ⁇ m). Is particularly preferable, and it is most preferable that the interval Y of the irregularities is 10 to 25% in the region of 3 ⁇ m or less (for example, 2.1 to 2.5 ⁇ m).
  • the unevenness having the undercut ratio of the present invention is formed by a laser. Then, instead of forming the groove locally, the entire surface is treated at the position where it is joined to the resin molded product. Specifically, unevenness is formed by irradiating a laser to sublimate the metal on the surface of the joint.
  • the laser irradiation conditions are appropriately set within a range of an output of 0.1 to 50 W, a scanning speed of 1 to 12000 mm/s, a minimum spot diameter of 20 to 80 ⁇ m, and a switching frequency of 0 to 400 kHz, depending on the target metal species and the wavelength of the laser.
  • the wavelength of the laser can be 300 to 1200 nm.
  • the entire surface here is not necessarily the area of the surface to be bonded. Is not limited to the case where 100% of the above is treated, and if the undercut ratio of the present invention is satisfied, a part of the joining surfaces may remain untreated (for example, It suffices that 90% or more of the surfaces to be joined are treated).
  • the treatment pitch is equal to or smaller than the focal spot diameter.
  • the laser irradiation method includes a method of irradiating a laser beam once with a laser beam in a double or triple layer (adjusting the number of scans), adjusting the spot diameter of the laser beam, or laser beam irradiation.
  • the method of adjusting the output of, the frequency of the laser light, and the scanning speed of the laser light can be mentioned. Since specific conditions vary depending on the type of metal material forming the metal plate, etc., preferable conditions are appropriately adopted depending on the type of metal material.
  • a metal plate having a desired shape can be obtained by pouring a molten metal or the like into a mold having a desired shape. Further, in order to form the metal plate into a desired shape, press working or cutting work using a machine tool or the like may be used.
  • a thin metal plate such as the present invention may be supplied to the hoop forming in a rolled state, but in such a case, the metal plate may be supplied from the roll to the forming machine.
  • the unevenness may be formed by irradiating the laser beam, or the metal plate on which the unevenness has been previously formed by irradiating the laser beam may be wound into a roll.
  • the resin composition to be inserted into the metal plate in the present invention is not particularly limited, and a conventionally known thermoplastic composition containing a thermoplastic resin can be used.
  • thermoplastic resin examples include polyethylene (PE), polypropylene (PP), polystyrene (PS), acrylonitrile/styrene resin (AS), acrylonitrile/butadiene/styrene resin (ABS), methacrylic resin (PMMA), vinyl chloride ( PVC) is a thermoplastic resin (general-purpose engineering resin), for example, polyamide (PA), polyacetal (POM), ultra high molecular weight polyethylene (UHPE), polybutylene terephthalate (PBT), GF reinforced polyethylene terephthalate (GF-PET).
  • PE polyethylene
  • PP polypropylene
  • PS polystyrene
  • AS acrylonitrile/styrene resin
  • ABS acrylonitrile/butadiene/styrene resin
  • PMMA methacrylic resin
  • vinyl chloride (PVC) is a thermoplastic resin (general-purpose engineering resin), for example, polyamide (PA), polyacetal (POM), ultra high mo
  • thermoplastic resins include, for example, polyphenylene sulfide (PPS), polyether ether ketone (PEEK), liquid crystal.
  • Resin LCP
  • PTFE Polytetrafluoroethylene
  • PEI Polyetherimide
  • PAR Polyarylate
  • PAR Polysulfone
  • PES Polyethersulfone
  • PAI Polyamideimide
  • the resin include phenol resin, urea resin, melamine resin, unsaturated polyester, alkyd resin, epoxy resin, diallyl phthalate
  • examples of the elastomer include thermoplastic elastomer and rubber such as styrene-butadiene type and polyolefin type. , Urethane type, polyester type, polyamide type, 1,2-polybutadiene, polyvinyl chloride type, and ionomer.
  • a thermoplastic resin to which glass fiber is added, a polymer alloy, and the like can be used.
  • an inorganic filler represented by glass fiber, an organic filler, a flame retardant, an ultraviolet absorber, a heat stabilizer, a light stabilizer, Additives such as colorants, release agents and plasticizers can be added.
  • thermoplastic resin compositions in order to obtain better adhesion, the melt viscosity at a shear rate of 1000/sec measured at a temperature of the melting point of the thermoplastic resin+20° C. or more and the melting point of the thermoplastic resin+30° C. or less is 500 Pa. It is preferable to use a thermoplastic resin composition of s or less.
  • polyacetal polyamide (PA), polybutylene terephthalate (PBT), polyethylene terephthalate (PET), polyphenylene sulfide (PPS), polyether ether ketone (PEEK), liquid crystalline resin (LCP), polycarbonate.
  • PC polycarbonate
  • AS acrylonitrile-styrene copolymer
  • ABS acrylonitrile-styrene-butadiene copolymer
  • thermoplastic resins particularly polybutylene terephthalate (PBT), polyethylene terephthalate (PET), Polyphenylene sulfide (PPS) and liquid crystal resin (LCP) are preferably used.
  • the metal-resin composite molded article of the present invention comprises the above metal plate and a resin composition formed on at least a part of the surface of the metal plate.
  • the specific steps of the method for producing a metal-resin composite molded article are not particularly limited, as long as the molten thermoplastic resin composition is brought into close contact with the unevenness of the metal plate, and the resin and the metal plate are compounded. Good.
  • a metal plate on which irregularities are formed is placed in an injection molding die, and a molten thermoplastic resin composition is injected into the injection molding die to form a metal-resin composite of a resin and a metal plate.
  • a method for producing a molded product may be mentioned.
  • the conditions for injection molding are not particularly limited, and preferable conditions can be appropriately set depending on the physical properties of the thermoplastic resin composition and the like.
  • a method using transfer molding, compression molding or the like is also an effective method for forming a metal-resin composite molded article in which a resin and a metal plate are composited.
  • a resin is manufactured in advance by a general molding method such as an injection molding method, and the metal plate on which unevenness is formed and the resin are brought into contact with each other at a desired joining position, and the contact surface is heated. Is applied to melt the vicinity of the contact surface of the resin to produce a metal-resin composite molded product of the resin and the metal plate.
  • the metal-resin composite molded article of the present invention uses a thin metal plate, it can be efficiently manufactured by hoop molding in which it is supplied in the form of a roll. It can be suitably used for parts and its terminal holding structure.
  • the metal resin composite molded article of the present invention is useful as a part of electric/electronic equipment.
  • portable video/electronic devices such as smartphones, mobile phones, cameras, video composite cameras, digital cameras, notebook computers, pocket computers, calculators, electronic organizers, PDC, PHS, mobile phones
  • portable information or communication terminals such as MDs
  • portable acoustic electronic devices such as MDs
  • cassette headphone stereos radios
  • household electric appliances such as liquid crystal TVs/monitors, telephones, facsimiles, and hand scanners.
  • electronic components required to be airtight include connectors, sensors, capacitors, capacitors, batteries, and LED packages.
  • This insert molded body was manufactured by the following method.
  • the unit of dimensions in the figure is mm.
  • thermoplastic resin composition constituting the resin part, a polyphenylene sulfide-based resin composition (containing 35% by mass of glass fiber as a filler and having a melt viscosity of 260 Pa ⁇ s at a shear rate of 1000/sec measured at 310° C.).
  • a resin composition "DURAFIDE (registered trademark) 1135MF1" manufactured by Polyplastics Co., Ltd.) was used.
  • the metal plate is made of aluminum (A5052, thickness 1.5 mm), and has irregularities formed as follows, 18 mm x 45 mm x 1.5 mm metal plate conforming to ISO19095 Type B (Fig. 4(a)) Was used. This metal plate has a surface to be joined in the area of 5 mm ⁇ 10 mm shown in the small hatched portion of FIG. 4( b ).
  • Example 1 Laser marker MD-U1000C (manufactured by Keyence Corporation, laser type: YVO 4 laser, emission wavelength: 355 nm (UV laser), maximum rated output: 2.5 W (average), spot diameter: 20 ⁇ m), output 90%, frequency At 50 kHz, scanning speed of 500 mm/s, processing pitch of 10 ⁇ m, and scanning number of 10 times, the metal surface of the planned joining surface was irradiated with laser light to form irregularities.
  • Laser marker MD-U1000C manufactured by Keyence Corporation, laser type: YVO 4 laser, emission wavelength: 355 nm (UV laser), maximum rated output: 2.5 W (average), spot diameter: 20 ⁇ m), output 90%, frequency At 50 kHz, scanning speed of 500 mm/s, processing pitch of 10 ⁇ m, and scanning number of 10 times, the metal surface of the planned joining surface was irradiated with laser light to form irregularities.
  • Example 2 Laser marker MD-V9900 (manufactured by Keyence Corporation, laser type: YVO 4 laser, emission wavelength: 1064 nm, maximum rated output: 13 W (average), spot diameter: 60 ⁇ m), output 99%, frequency 50 kHz, scanning speed 500 mm/ s, the treatment pitch was 40 ⁇ m, and the number of scans was 8 times, the metal surface of the planned joining surface was irradiated with laser light to form irregularities.
  • laser marker MD-V9900 manufactured by Keyence Corporation, laser type: YVO 4 laser, emission wavelength: 1064 nm, maximum rated output: 13 W (average), spot diameter: 60 ⁇ m), output 99%, frequency 50 kHz, scanning speed 500 mm/ s, the treatment pitch was 40 ⁇ m, and the number of scans was 8 times, the metal surface of the planned joining surface was irradiated with laser light to form irregularities.
  • Example 3 Laser marker ML-7350L (manufactured by Amada Miyachi, laser type: Yb fiber laser, emission wavelength: 1055-1070 nm, maximum rated output: 50 W (average), spot diameter: 58 ⁇ m), output 90%, frequency 50 kHz, scanning speed At 1000 mm/s, at a processing pitch of 30 ⁇ m, and the number of scans was 10 times, the metal surface of the planned joining surface was irradiated with laser light to form irregularities.
  • Laser marker MD-U1000C Keyence, laser type: YVO 4 laser, emission wavelength: 355 nm (UV laser), maximum rated output: 2.5 W (average), spot diameter: 20 ⁇ m), output 38%, frequency At 50 kHz, a scanning speed of 500 mm/s, a processing pitch of 200 ⁇ m, and a scanning frequency of 40 times, laser light was irradiated on the metal surface of the planned joining surface to form grooves in a grid pattern.
  • each metal in each region of the depth X of the unevenness, the interval Y of the unevenness, and the interval Y of the unevenness is 2.1 to 2.5 ⁇ m and 3.3 to 3.6 ⁇ m.
  • the undercut rate of the plate was measured using a scanning electron microscope (“S2700” manufactured by Hitachi, Ltd.) and “3D-VIEW 3D model display/measurement software for Hitachi scanning electron microscope”.
  • the average length RSm of the roughness curve element was measured as another index of the surface condition.
  • Table 1 shows the measurement results of the depth X, the interval Y, the undercut ratio, and RSm.
  • the region of the interval Y for measuring the undercut ratio can be appropriately set within the range of the interval Y of the unevenness of the present invention, but the interval Y of the unevenness is determined based on the power spectrum obtained by the same device as above.
  • the measurement was performed with a surface roughness meter Surftest SV3000S (stylus taper 60°, tip radius 2 ⁇ m) manufactured by Mitutoyo Co., Ltd. with a measurement length of 5 mm.
  • the results are shown in Table 1.
  • Molding machine Sodick TR-100EH (horizontal injection molding machine) Cylinder temperature: 320°C Mold temperature: 150°C Injection speed: 15mm/s Holding pressure: 80 MPa x 5 seconds
  • the joint strength between the resin portion and the metal plate can be improved.
  • the higher the surface roughness the higher the bonding strength. Shows no correlation and no clear correlation is shown between RSm and the bonding strength. Therefore, in the case of shallow unevenness as in the present invention, the bonding strength simply depends on the surface roughness. It turns out that not.
  • the thickness was 50 ⁇ m (0.05 mm), 200 ⁇ m (0.2 mm), 500 ⁇ m (0.5 mm), 1000 ⁇ m, which was cut into 20 mm ⁇ 50 mm in the same manner as in the above evaluation of deformation.
  • the sheet metal used for hoop forming or the like has a disadvantage in the winding property. Therefore, in such an application, it is necessary to make the metal plate thin. As shown in Table 1, the surface treatment can be performed on the metal plate in a state with little deformation.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Injection Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)

Abstract

本発明の目的は、レーザーで金属板の表面に凹凸を形成して、金属板と樹脂との密着性を向上させる技術において、金属板が薄くなってもレーザー加工による変形を抑制できる金属樹脂複合成形品を提供することにある。　樹脂組成物からなる成形品と接合するための表面に凹凸を有する金属板であって、該凹凸は間隔Ｙが０．５～３０μｍ、深さＸが０．５～１０μｍであり、下記で定義されるアンダーカット率が５～３０％である、金属板。　アンダーカット率＝（実際の有効線長さＲｌｒ－Ｒｌ０）／Ｒｌ０×１００　ただし、該金属板の断面における所定の測定長さｌｒ当たりの山数ｎを（ｌｒ／ｌｒ内に存在する粗さ要素の平均間隔ＳＲＳｍ）とし、凹凸が理想的なアンダーカットがゼロである長方形の断面を有する場合の接合に寄与する有効長さＲｌ０を（十点平均粗さＲｚＪＩＳ×２×山数ｎ＋ｌｒ）とし、Ｒｌｒを実際の有効線長さとする。

Description

金属板、金属板の製造方法、金属樹脂複合成形品およびその製造方法
　本発明は、樹脂と接合される金属板、その金属板の製造方法、及び当該製造方法で製造された金属板と樹脂とを備える金属樹脂複合成形品に関する。
　金属や合金等から構成される金属板と、熱可塑性樹脂組成物から構成される樹脂成形品とが複合化されてなる金属樹脂複合成形品は、従来から、インストルメントパネル周りのコンソールボックス等の自動車の内装部材やエンジン周り部品、インテリア部品、デジタルカメラや携帯電話等の電子機器の筐体部、インターフェース接続部、電源端子部等の外界と接触する部品に用いられている。
　金属板と樹脂成形品とを複合化する方法としては、金属板側の接合面に微小な凹凸を形成しておきアンカー効果で接合する方法、接着剤や両面テープを用いて接着する方法、金属板及び／又は樹脂成形品に折り返し片や爪等の固定部材を設け、この固定部材を用いて両者を固着させる方法、ねじ等を用いて接合する方法等がある。これらの中でも、金属板に微小な凹凸を形成する方法や接着剤を用いる方法は、金属樹脂複合成形品を設計する形状自由度の点で有効である。
　特に、金属板の表面を加工し微小な凹凸を形成する方法は、高価な接着剤を使用しない点、接着剤の塗布及び硬化の工程が不要である点において有利である。金属板の表面を加工し微小な凹凸を形成する方法としては、例えば、特許文献１に記載の方法が挙げられる。
特開２０１４－１１７７２４号公報
　上記特許文献１に記載の方法は、レーザーで金属板の表面に溝を形成するため、上記表面における所望の範囲に溝を形成可能であり、作業も簡便で、有効な方法の一つである。
　ところで、金属板をレーザー加工する際には、金属板の加工点において局所的な発熱があり、金属板の熱膨張に起因する変形を生じることがある。熱膨張の小さい金属あるいは、熱拡散が容易に起こるような形態の金属板であればこのような変形はある程度抑えられるが、金属板であって板厚が５００μｍを下回るような薄肉のものでは、金属板自体の剛性による構造強度を確保することが難しいため、この変形が無視できない程度に大きなものとなっている。
　最近のスマートフォンの筐体のような薄型が求められる金属板では、この変形を抑制することが課題となっていた。
　また、フープ成形のインサート端子のように、金属をロール状に巻いて用いる場合には、金属板が厚すぎてはロール状に巻き取ることができず、仮に巻くことができても、厚い金属板を無理に巻き取ると、その際に金属板にかかった負荷が内部歪として残留し、金属板の強度低下や変形が生じ、インサート成形品としての接合強度や気密性を低下させるといった問題が発生するため、このような用途においては、巻取り性の面からやはり厚さ５００μｍ以下程度の金属薄板が必要となり、そのような薄肉の金属板のレーザー加工時の変形を抑制することが課題となっていた。
　本発明の目的は、レーザーで金属板の表面に凹凸を形成して、金属板と樹脂との密着性を向上させる技術において、金属板が薄くなってもレーザー加工による変形を抑制できる金属樹脂複合成形品を提供することにある。
　本発明は、下記によって達成された。
１．　樹脂組成物からなる成形品と接合するための表面に凹凸を有する金属板であって、該凹凸は間隔Ｙが０．５～３０μｍ、深さＸが０．５～１０μｍであり、下記で定義されるアンダーカット率が５～３０％である、金属板。
　アンダーカット率＝（実際の有効線長さＲｌｒ－Ｒｌ０）／Ｒｌ０×１００
　ただし、該金属板の断面における所定の測定長さｌｒ当たりの山数ｎを（ｌｒ／ｌｒ内に存在する粗さ要素の平均間隔ＳＲＳｍ）とし、凹凸が理想的なアンダーカットがゼロである長方形の断面を有する場合の接合に寄与する有効長さＲｌ０を（十点平均粗さＲｚＪＩＳ×２×山数ｎ＋ｌｒ）とし、Ｒｌｒを実際の有効線長さとする。
２．　前記金属板の厚さＨが５０～５００μｍである前記１記載の金属板。
３．　樹脂組成物からなる成形品と接合するための表面に凹凸を有する金属板の製造方法であって、該凹凸の間隔Ｙを０．５～３０μｍ、深さＸを０．５～１０μｍとし、下記で定義されるアンダーカット率を５～３０％とする凹凸形成工程を有する、金属板の製造方法。
　アンダーカット率＝（実際の有効線長さＲｌｒ－Ｒｌ０）／Ｒｌ０×１００
　ただし、該金属板の断面における所定の測定長さｌｒ当たりの山数ｎを（ｌｒ／ｌｒ内に存在する粗さ要素の平均間隔ＳＲＳｍ）とし、凹凸が理想的なアンダーカットがゼロである長方形の断面を有する場合の接合に寄与する有効長さＲｌ０を（十点平均粗さＲｚＪＩＳ×２×山数ｎ＋ｌｒ）とし、Ｒｌｒを実際の有効線長さとする。
４．　金属板に樹脂組成物からなる成形品を接合した金属樹脂複合成形品であって、該金属板の該樹脂組成物がインサートされた表面には凹凸が形成されており、該凹凸は、間隔Ｙが０．５～３０μｍ、深さＸが０．５～１０μｍ、下記で定義されるアンダーカット率が５～３０％である金属樹脂複合成形品。
　アンダーカット率＝（実際の有効線長さＲｌｒ－Ｒｌ０）／Ｒｌ０×１００
　ただし、該金属板の断面における所定の測定長さｌｒ当たりの山数ｎを（ｌｒ／ｌｒ内に存在する粗さ要素の平均間隔ＳＲＳｍ）とし、凹凸が理想的なアンダーカットがゼロである長方形の断面を有する場合の接合に寄与する有効長さＲｌ０を（十点平均粗さＲｚＪＩＳ×２×山数ｎ＋ｌｒ）とし、Ｒｌｒを実際の有効線長さとする。
５．　樹脂組成物からなる成形品を接合して金属樹脂複合成形品を製造する方法であって、該金属板の表面に該樹脂組成物をインサートする凹凸形成工程を有し、該凹凸形成工程が、間隔Ｙが０．５～３０μｍ、深さＸを０．５～１０μｍとし、下記式で定義されるアンダーカット率を５～３０％とする工程である、金属樹脂複合成形品の製造方法。
　アンダーカット率＝（実際の有効線長さＲｌｒ－Ｒｌ０）／Ｒｌ０×１００
　ただし、該金属板の断面における所定の測定長さｌｒ当たりの山数ｎを（ｌｒ／ｌｒ内に存在する粗さ要素の平均間隔ＳＲＳｍ）とし、凹凸が理想的なアンダーカットがゼロである長方形の断面を有する場合の接合に寄与する有効長さＲｌ０を（十点平均粗さＲｚＪＩＳ×２×山数ｎ＋ｌｒ）とし、Ｒｌｒを実際の有効線長さとする。
　本発明の金属樹脂複合成形品は、金属板が薄膜であってもレーザー加工による変形が小さく抑制されているものである。
金属板の断面の所定長さｌｒ、凹凸の平均間隔ＳＲＳｍ、山数ｎを表す概念図である。 アンダーカットゼロである理想の凹凸における有効長さＲｌ０を表す概念図である。 実際の有効線長さＲｌｒからアンダーカット率を算出する考え方を表す概念図である。 接合強度を測定する試験片を表す概念図である。
　以下、本発明の実施形態について説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されない。
＜金属板＞
　本発明の金属板は、樹脂組成物をインサート成形するための表面に凹凸を有する金属板であって、該凹凸は幅Ｙが０．５～３０μｍ、深さＸが０．５～１０μｍであり、下記で定義されるアンダーカット率が５～３０％であることを特徴とする。
　アンダーカット率＝（実際の有効線長さＲｌｒ－Ｒｌ０）／Ｒｌ０×１００
　ただし、該金属板の断面における所定の測定長さｌｒ当たりの山数ｎを（ｌｒ／ｌｒ内に存在する粗さ要素の平均間隔ＳＲＳｍ）とし、凹凸が理想的なアンダーカットがゼロである長方形の断面を有する場合の接合に寄与する有効長さＲｌ０を（十点平均粗さＲｚＪＩＳ×２×山数ｎ＋ｌｒ）とし、Ｒｌｒを実際の有効線長さとする。
　本発明に使用される金属板としては、アルミニウム、マグネシウム、ステンレス鋼、銅、チタン等を例示することができる。また、金属板は、金属合金から構成されてもよい。また、金属材料の表面には、陽極酸化処理等の表面処理や塗装がされていてもよい。軽量、強度の点からアルミニウム、マグネシウム、銅、チタンが好ましく、端子等の導電性が必要とされる用途においてはアルミニウム、銅がより好ましく、銅が特に好ましい。また、携帯用の通信端末筐体等の薄肉での剛性が要求される用途においてはマグネシウム、チタンが好ましく、チタンが特に好ましい。
　本発明では、金属板の厚みＨが５０～５００μｍである場合に有用である。金属膜の厚みＨは、強度的に１００μｍ以上であることが好ましい。
＜凹凸の形状＞
　本発明において、金属板の表面に形成される凹凸は、間隔Ｙが０．５～３０μｍ、深さＸが０．５～１０μｍであり、下記で定義されるアンダーカット率が５～３０％であるように形成される。
　アンダーカット率＝（実際の有効線長さＲｌｒ－Ｒｌ０）／Ｒｌ０×１００
　ただし、該金属板の断面における所定の測定長さｌｒ当たりの山数ｎを（ｌｒ／ｌｒ内に存在する粗さ要素の平均間隔ＳＲＳｍ）とし、凹凸が理想的なアンダーカットがゼロである長方形の断面を有する場合の接合に寄与する有効長さＲｌ０を（十点平均粗さＲｚＪＩＳ×２×山数ｎ＋ｌｒ）とし、Ｒｌｒを実際の有効線長さとする。
　金属板の厚みＨが５００μｍを超えるようなものであれば、所望の形状として形成した溝の深さと接合強度はほぼ相関し、溝の深さを増すことで所望の接合強度を得ることができるが、金属板の厚みＨが５００μｍ以下である場合、まず薄いため、溝を形成する際に金属板が容易に変形してしまうこと、また溝の深さが深い場合、溝部において金属板がさらに薄くなるため、金属板の強度を保ったままで十分な溝の深さを確保できないことがあり、深さ以外に接合強度を得る技術的手段が必要であった。本発明ではそれを、浅い凹凸の形状の調製によって達成できることを見出したものである。
　本発明の凹凸の深さＸ及び凹凸の間隔Ｙとは、ＪＩＳ　Ｂ０６０１に準じた算術平均粗さ（ＲｚＪＩＳ）及び粗さ要素の平均間隔（ＳＲＳｍ）を指し、走査型電子顕微鏡にて撮影した４方向反射画像を用いて３Ｄ解析により測定された値を採用する。これらの値は、例えば日立製作所製の走査電子顕微鏡「Ｓ２７００」と「日立走査電子顕微鏡用３Ｄ－ＶＩＥＷ三次元モデル表示・計測ソフトウェア」を用いて測定することができる。
　本発明においては、凹凸の間隔Ｙは０．５～３０μｍであり、１．０～２０μｍであることが、変形と接合強度のバランスの点で好ましく、２．０～１０μｍであることがより好ましい。深さＸは０．５～１０μｍであり、好ましくは１．０～８μｍであり、より好ましくは１．５～６μｍである。
＜アンダーカット率＞
　本発明のアンダーカット率は、金属板断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）観察し、４方向反射画像を用いた３Ｄ解析によって、図１～３に示す各パラメータをもとに算出した。算出は、次のようにして処理した。このような解析は例えば日立製作所製の走査電子顕微鏡「Ｓ２７００」と「日立走査電子顕微鏡用３Ｄ－ＶＩＥＷ三次元モデル表示・計測ソフトウェア」を用いて行うことができる。
１．所定の測定長さｌｒ当たりの山数ｎ＝ｌｒ／ｌｒ内に存在する粗さ要素の平均間隔ＳＲＳｍ
２．凹凸が理想的な（アンダーカットがゼロ）長方形の断面を有する場合の接合に寄与する有効長さＲｌ０
　　＝十点平均粗さＲｚＪＩＳ×２×山数ｎ＋ｌｒ
３．アンダーカット率＝（実際の有効線長さＲｌｒ－Ｒｌ０）／Ｒｌ０×１００
　本発明のアンダーカット率は、５～３０％であり、変形と接合強度のバランスの点で１０～２５％が好ましい。なお、上記のアンダーカット率は、特定の凹凸の間隔Ｙの範囲に抽出して測定することができ、凹凸の間隔Ｙが４μｍ以下（例えば３．６μｍ以下）の領域において５～３０％であることがより好ましく、凹凸の間隔Ｙが４μｍ以下の領域において１０～２５％であることがさらに好ましく、凹凸の間隔Ｙが３μｍ以下（例えば２．１～２．５μｍ）の領域において５～３０％であることが特に好ましく、凹凸の間隔Ｙが３μｍ以下（例えば２．１～２．５μｍ）の領域において１０～２５％であることが最も好ましい。
＜凹凸の形成方法および金属板の製造方法＞
　本発明のアンダーカット率を有する凹凸は、レーザーによって形成される。そして局部的に溝を形成するのではなく、樹脂成形品と接合する位置に全面処理することを特徴とする。具体的には、レーザーを照射して接合部表面の金属を昇華させることで、凹凸を形成する。レーザーの照射条件は、対象の金属種や、レーザーの波長により、出力０．１～５０Ｗ、スキャン速度１～１２０００ｍｍ／ｓ、最小スポット径２０～８０μｍ、スイッチング周波数０～４００ｋＨｚの範囲で適宜設定することができ、レーザーの波長としては３００～１２００ｎｍを用いることができる。
　ここで、本発明のアンダーカット率を有する凹凸を形成するには、上述の通り接合予定面の全面にわたりレーザーを照射することが有効であるが、ここでいう全面とは必ずしも接合予定面の面積の１００％が処理されている場合のみに限定される訳ではなく、本発明のアンダーカット率を満足していれば、接合予定面の一部が未処理の状態で残っていてもよい（例えば接合予定面の９０％以上が処理されていればよい）。なお、全面処理を施すにあたっては、処理ピッチを焦点のスポット径以下とすることが好ましい。
　本発明におけるレーザーの照射方法は、一度レーザー光を照射した位置に、二重、三重と重ねてレーザー光を照射したり（走査回数の調整）、レーザー光のスポット径を調整したり、レーザー光の出力を調整したり、レーザー光の周波数を調整したり、レーザー光の走査速度を調整したりする方法が挙げられる。具体的な条件については、金属板を構成する金属材料の種類等によって異なるため、金属材料の種類等に応じて適宜好ましい条件を採用する。
　用途等に応じて所望の形状に成形した金属板を使用する。例えば、所望の形状の型に溶融した金属等を流し込むことで、所望の形状の金属板を得ることができる。また、金属板を所望の形状に成形するために、工作機械等によるプレス加工や切削加工等を用いてもよい。
　特に、本発明のような薄肉の金属板は、ロール状に巻いた状態でフープ成形に供給する場合があるが、そのような場合は、金属板を巻いたロールから、成形機に供給する途中の段階でレーザー光を照射して凹凸を形成してもよいし、あらかじめレーザー光を照射して凹凸を形成しておいた金属板をロール状に巻き取ってもよい。
　上記のようにして得られた金属板の表面に、レーザーを用いて、凹凸を形成する。凹凸を形成する位置や、凹凸の範囲の大きさは、樹脂が形成される位置等を考慮して決定される。
＜樹脂組成物＞
　本発明で金属板にインサートされる樹脂組成物は、特に限定されず、従来公知の熱可塑性樹脂を含む熱可塑性組成物を使用することができる。
　熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリスチレン（ＰＳ）、アクリロニトリル／スチレン樹脂（ＡＳ）、アクリロニトリル／ブタジエン／スチレン樹脂（ＡＢＳ）、メタクリル樹脂（ＰＭＭＡ）、塩化ビニル（ＰＶＣ）を、熱可塑性樹脂（汎用エンジニアリング樹脂）としては、例えば、ポリアミド（ＰＡ）、ポリアセタール（ＰＯＭ）、超高分子量ポリエチレン（ＵＨＰＥ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ＧＦ強化ポリエチレンテレフタレート（ＧＦ－ＰＥＴ）、ポリメチルペンテン（ＴＰＸ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、変性ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）を、熱可塑性樹脂（スーパーエンジニアリング樹脂）としては、例えば、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、液晶性樹脂（ＬＣＰ）、ポリテトラフロロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリアリレート（ＰＡＲ）、ポリサルフォン（ＰＳＦ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）を、熱硬化性樹脂としては、例えば、フェノール樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル、アルキッド樹脂、エポキシ樹脂、ジアリルフタレートを、エラストマーとしては、例えば、熱可塑性エラストマーやゴム、例えば、スチレン・ブタジエン系、ポリオレフィン系、ウレタン系、ポリエステル系、ポリアミド系、１，２－ポリブタジエン、ポリ塩化ビニル系、アイオノマーを挙げることができる。更には、熱可塑性樹脂にガラスファイバーを添加したものや、ポリマーアロイ等も挙げることができる。
　また、本発明の効果を大きく損なわない範囲において、所望の物性付与のために、ガラスファイバーに代表される無機充填剤、有機充填剤、難燃剤、紫外線吸収剤、熱安定剤、光安定剤、着色剤、離型剤、可塑剤等の添加剤を添加することができる。
　熱可塑性樹脂組成物の中でも、より良い密着性を得るために、熱可塑性樹脂の融点＋２０℃以上熱可塑性樹脂の融点＋３０℃以下の温度で測定した、せん断速度１０００／秒での溶融粘度が５００Ｐａ・ｓ以下の熱可塑性樹脂組成物を用いることが好ましい。
　上記の点で、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、液晶性樹脂（ＬＣＰ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、アクリロニトリル－スチレン共重合体（ＡＳ）、アクリロニトリル－スチレン－ブタジエン共重合体（ＡＢＳ）等は、好ましい熱可塑性樹脂であり、特に、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、液晶性樹脂（ＬＣＰ）が好ましく用いられる。
＜金属樹脂複合成形品の製造方法＞
　本発明の金属樹脂複合成形品は、上記金属板と、金属板の表面の少なくとも一部に形成される樹脂組成物とを備える。
　金属樹脂複合成形品の製造方法の具体的な工程は特に限定されず、溶融した熱可塑性樹脂組成物を金属板の凹凸に密着させることで、樹脂と金属板とを複合化させるものであればよい。
　例えば、凹凸が形成された金属板を、射出成形用金型内に配置し、溶融状態の熱可塑性樹脂組成物を射出成形用金型内に射出して、樹脂と金属板との金属樹脂複合成形品を製造する方法が挙げられる。射出成形の条件は特に限定されず、熱可塑性樹脂組成物の物性等に応じて、適宜、好ましい条件を設定することができる。また、トランスファ成形、圧縮成形等を用いる方法も樹脂と金属板とが複合化した金属樹脂複合成形品を形成する有効な方法である。
　他の例としては、予め射出成形法等の一般的な成形方法で樹脂を製造し、凹凸が形成された金属板と上記樹脂とを、所望の接合位置で当接させ、当接面に熱を与えることで、樹脂の当接面付近を溶融させて、樹脂と金属板との金属樹脂複合成形品を製造する方法が挙げられる。
＜金属樹脂複合成形品の特性＞
　ここで、本発明の金属樹脂複合成形品は、薄肉の金属板を用いているため、これをロール状として供給するフープ成形によって効率よく製造することができる点で、気密性が要求される電子部品やその端子保持構造体に好適に使用することができる。
　より具体的には、本発明の金属樹脂複合成形品は、電気・電子機器の一部として有用である。ここで、電気・電子機器としては、スマートフォン、携帯電話、カメラ、ビデオ複合型カメラ、デジタルカメラ等の携帯用映像電子機器、ノート型パソコン、ポケットコンピュータ、電卓、電子手帳、ＰＤＣ、ＰＨＳ、携帯電話等の携帯用情報又は通信端末、ＭＤ、カセットヘッドホンステレオ、ラジオ等の携帯用音響電子機器、液晶ＴＶ・モニター、電話、ファクシミリ、ハンドスキャナー等の家庭用電化機器等を挙げることができる。また、気密性が要求される電子部品としては、コネクタ、センサ、コンデンサ、キャパシタ、電池、ＬＥＤパッケージ等を挙げることができる。
　以下、実施例及び比較例を示し、本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
＜インサート成形体の製造方法＞
　このインサート成形体を以下の方法で製造した。なお、図中の寸法の単位はｍｍである。
　樹脂部を構成する熱可塑性樹脂組成物として、ポリフェニレンサルファイド系樹脂組成物（充填材としてガラスファイバーを３５質量％含み、３１０℃で測定した、せん断速度１０００／秒での溶融粘度が２６０Ｐａ・ｓの樹脂組成物、ポリプラスチックス（株）社製、「ジュラファイド（登録商標）１１３５ＭＦ１」）を用いた。
　金属板として、アルミ（Ａ５０５２、厚さ１．５ｍｍ）から構成され、下記の通りにして凹凸を形成したＩＳＯ１９０９５　Ｔｙｐｅ　Ｂに準拠した１８ｍｍ×４５ｍｍ×１．５ｍｍの金属板（図４（ａ））を用いた。この金属板は、図４（ｂ）の小さいハッチング部に示した５ｍｍ×１０ｍｍの領域に接合予定面を有する。
＜凹凸の形成＞
　以下の各種の方法を用いて、金属板の接合予定面（図４（ｂ）ハッチング部）に凹凸を形成した。
［実施例１］
　レーザーマーカＭＤ－Ｕ１０００Ｃ（キーエンス社製、レーザータイプ：ＹＶＯ４レーザー、発信波長：３５５ｎｍ（ＵＶレーザー）、最大定格出力：２.５Ｗ（平均）、スポット径：２０μｍ）を用い、出力９０％、周波数５０ｋＨｚ、走査速度５００ｍｍ／ｓ、処理ピッチ１０μｍ、走査回数１０回にて、接合予定面の金属表面に、レーザー光を照射して凹凸を形成した。
［実施例２］
　レーザーマーカＭＤ－Ｖ９９００（キーエンス社製、レーザータイプ：ＹＶＯ４レーザー、発信波長：１０６４ｎｍ、最大定格出力：１３Ｗ（平均）、スポット径：６０μｍ）を用い、出力９９％、周波数５０ｋＨｚ、走査速度５００ｍｍ／ｓ、処理ピッチ４０μｍ、走査回数８回にて、接合予定面の金属表面に、レーザー光を照射して凹凸を形成した。
［実施例３］
　レーザーマーカＭＬ－７３５０Ｌ（アマダミヤチ社製、レーザータイプ：Ｙｂファイバレーザー、発信波長：１０５５～１０７０ｎｍ、最大定格出力：５０Ｗ（平均）、スポット径：５８μｍ）を用い、出力９０％、周波数５０ｋＨｚ、走査速度１０００ｍｍ／ｓ、処理ピッチ３０μｍ、走査回数１０回にて、接合予定面の金属表面に、レーザー光を照射して凹凸を形成した。
［比較例１］
　ＪＩＳ　Ｒ６０１０に規定される粒度Ｐ１２０番の紙やすりを用いて、凹凸の深さＸが約２μｍ、凹凸の間隔Ｙが約７μｍとなるように研磨して、接合予定面の金属表面に凹凸を形成した。
［比較例２］
　レーザーマーカＭＤ－Ｕ１０００Ｃ（キーエンス社製、レーザータイプ：ＹＶＯ４レーザー、発信波長：３５５ｎｍ（ＵＶレーザー）、最大定格出力：２.５Ｗ（平均）、スポット径：２０μｍ）を用い、出力３８％、周波数５０ｋＨｚ、走査速度５００ｍｍ／ｓ、処理ピッチ２００μｍ、走査回数４０回にて、接合予定面の金属表面に、レーザー光を照射して格子状パターンの溝を形成した。
　上記の各処理を行った金属板について、凹凸の深さＸ、凹凸の間隔Ｙ、及び凹凸の間隔Ｙが２．１～２．５μｍ及び３．３～３．６μｍのそれぞれの領域における各金属板のアンダーカット率を、走査型電子顕微鏡（株式会社日立製作所製、「Ｓ２７００」）と「日立走査電子顕微鏡用３Ｄ－ＶＩＥＷ三次元モデル表示・計測ソフトウェア」を用いて測定した。
　また、同じ装置を用いて、表面状態の他の指標として、粗さ曲線要素の平均長さＲＳｍを測定した。深さＸ、間隔Ｙ、アンダーカット率、ＲＳｍの測定結果を表１に示す。なお、アンダーカット率を測定する間隔Ｙの領域は、本発明の凹凸の間隔Ｙの範囲で適宜設定することができるが、上記と同じ装置により取得できるパワースペクトルをもとに、凹凸の間隔Ｙごとの凹凸数の分布を把握しておくことで、より効率的にアンダーカット率の影響を評価できる領域を設定することができる。
　さらに参考として、樹脂との接合に用いるために金属板に表面処理を施す際に、その表面処理状態の指標として用いられることのある、算術表面粗さ（Ｒａ）を測定した。測定はミツトヨ社製表面粗さ計サーフテストＳＶ３０００Ｓ（スタイラスのテーパー６０°、先端半径２μｍ）を用いて、測定長さ５ｍｍにて行った。結果を表１に示す。
　これらの金属板をそれぞれ金型に配置し、複合化工程を行った。成形条件は以下の通りである。金属樹脂複合成形品の形状は図４（ａ）に示す通りである。
［成形条件］
成形機：ソディックＴＲ－１００ＥＨ（横型射出成形機）
シリンダー温度：３２０℃
金型温度：１５０℃
射出速度：１５ｍｍ／ｓ
保圧力：８０ＭＰａ×５秒
＜評価＞
　上記の方法で作成した金属樹脂複合成形品について、接合部分の接合強度を評価した。具体的な評価方法は以下の通りである。
［接合強度］
　上記の方法で作製した金属樹脂複合成形体５について、ＩＳＯ１９０９５に準拠し接合強度を測定した。なお、試験片をそのまま引張試験すると試験片に曲げモーメントがかかり、本来の接合強度以下で破断することがあるため、図４（ｃ）に表す試験片を保持する治具を使用して試験を実施した。結果を表１に示す。
　[変形]
　薄肉の金属板を用いる場合を想定し、アルミニウム（Ａ５０５２、厚さ０．１ｍｍ）の金属板を用意し、２０ｍｍ×５０ｍｍの板状に裁断し、２０ｍｍ×５０ｍｍの片面全面に対して、上記の各実施例、比較例の接合強度評価と同じ条件でレーザー照射を行った。処理後の金属板を目視で観察し、反り等の変形が見られるものは×、そうでないものは○として評価した。結果を表１に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　表１に示す通り、本発明の範囲では、樹脂部と金属板との接合強度を向上させることができる。特に、従来、金属の表面を粗化して樹脂との密着性を向上させる技術においては、表面粗さを高くする方が接合強度が高くなると考えられていたが、表１のＲａと接合強度には相関が見られておらず、また、ＲＳｍと接合強度にも明確な相関は示されていないことから、本発明のような浅い凹凸の場合、接合強度は単純に表面粗さに依存するものではないことが分かる。
　一方でアンダーカット率が高ければ優れた接合強度が得られることが確認され、特に、凹凸の間隔Ｙが２．１～２．５μｍの領域におけるアンダーカット率を高くすることが、接合強度の向上に有効であると言える。この原因は明確ではないが、凹凸のサイズによる樹脂の入り込みやすさと凹凸の絶対数、そしてアンダーカットによるアンカー効果のバランスによるものと推測される。
　なお、フープ成形に用いる場合を想定し、上記の変形の評価と同様に２０ｍｍ×５０ｍｍに裁断した、厚さ５０μｍ（０．０５ｍｍ）、２００μｍ（０．２ｍｍ）、５００μｍ（０．５ｍｍ）、１０００μｍ（１ｍｍ）の各厚さのアルミ（Ａ５０５２）の金属板について、レーザー照射を行う前の状態で、長手方向が円周方向になるように、曲率半径４０ｍｍの円柱に巻き付けて１０秒間保持した後、保持時に外側になっていた面を下にして定盤上に載置し、歪による反りの発生を目視で確認したところ、５００μｍまでは問題ないレベルであったが、１０００μｍでは著しい反りが見られた。
　このように、金属板が厚くなると、フープ成形等に用いる板金においては巻き取り性が不利となるため、そのような用途では金属板を薄くする必要があるが、本発明の方法ならば薄肉の金属板に対しても、表１の通り変形の少ない状態で表面処理することができる。
ｌｒ：所定の測定長
Ｓｍ１、Ｓｍ２、Ｓｍ３・・・Ｓｍｎ：ｌｒに存在する各凹凸の間隔長
Ｒｌ０：凹凸が理想的な（アンダーカットがゼロ）長方形の断面を有する場合の接合に寄与する有効長
ＲｚＪＩＳ：ｌｒの十点平均粗さ
Ｒｌｒ：ｌｒにおいてアンダーカットを有する実際の有効線長

 

Claims (5)

  1. 　樹脂組成物からなる成形品と接合するための表面に凹凸を有する金属板であって、該凹凸は間隔Ｙが０．５～３０μｍ、深さＸが０．５～１０μｍであり、下記で定義されるアンダーカット率が５～３０％である、金属板。
    　アンダーカット率＝（実際の有効線長さＲｌｒ－Ｒｌ０）／Ｒｌ０×１００
    　ただし、該金属板の断面における所定の測定長さｌｒ当たりの山数ｎを（ｌｒ／ｌｒ内に存在する粗さ要素の平均間隔ＳＲＳｍ）とし、凹凸が理想的なアンダーカットがゼロである長方形の断面を有する場合の接合に寄与する有効長さＲｌ０を（十点平均粗さＲｚＪＩＳ×２×山数ｎ＋ｌｒ）とし、Ｒｌｒを実際の有効線長さとする。
  2. 　前記金属板の厚さＨが５０～５００μｍである請求項１記載の金属板。
  3. 　樹脂組成物からなる成形品と接合するための表面に凹凸を有する金属板の製造方法であって、該凹凸の間隔Ｙを０．５～３０μｍ、深さＸを０．５～１０μｍとし、下記で定義されるアンダーカット率を５～３０％とする凹凸形成工程を有する、金属板の製造方法。
    　アンダーカット率＝（実際の有効線長さＲｌｒ－Ｒｌ０）／Ｒｌ０×１００
    　ただし、該金属板の断面における所定の測定長さｌｒ当たりの山数ｎを（ｌｒ／ｌｒ内に存在する粗さ要素の平均間隔ＳＲＳｍ）とし、凹凸が理想的なアンダーカットがゼロである長方形の断面を有する場合の接合に寄与する有効長さＲｌ０を（十点平均粗さＲｚＪＩＳ×２×山数ｎ＋ｌｒ）とし、Ｒｌｒを実際の有効線長さとする。
  4. 　金属板に樹脂組成物からなる成形品を接合した金属樹脂複合成形品であって、該金属板の該樹脂組成物がインサートされた表面には凹凸が形成されており、該凹凸は、間隔Ｙが０．５～３０μｍ、深さＸが０．５～１０μｍ、下記で定義されるアンダーカット率が５～３０％である金属樹脂複合成形品。
    　アンダーカット率＝（実際の有効線長さＲｌｒ－Ｒｌ０）／Ｒｌ０×１００
    　ただし、該金属板の断面における所定の測定長さｌｒ当たりの山数ｎを（ｌｒ／ｌｒ内に存在する粗さ要素の平均間隔ＳＲＳｍ）とし、凹凸が理想的なアンダーカットがゼロである長方形の断面を有する場合の接合に寄与する有効長さＲｌ０を（十点平均粗さＲｚＪＩＳ×２×山数ｎ＋ｌｒ）とし、Ｒｌｒを実際の有効線長さとする。
  5. 　樹脂組成物からなる成形品を接合して金属樹脂複合成形品を製造する方法であって、該金属板の表面に該樹脂組成物をインサートする凹凸形成工程を有し、該凹凸形成工程が、間隔Ｙが０．５～３０μｍ、深さＸを０．５～１０μｍとし、下記式で定義されるアンダーカット率を５～３０％とする工程である、金属樹脂複合成形品の製造方法。
    　アンダーカット率＝（実際の有効線長さＲｌｒ－Ｒｌ０）／Ｒｌ０×１００
    　ただし、該金属板の断面における所定の測定長さｌｒ当たりの山数ｎを（ｌｒ／ｌｒ内に存在する粗さ要素の平均間隔ＳＲＳｍ）とし、凹凸が理想的なアンダーカットがゼロである長方形の断面を有する場合の接合に寄与する有効長さＲｌ０を（十点平均粗さＲｚＪＩＳ×２×山数ｎ＋ｌｒ）とし、Ｒｌｒを実際の有効線長さとする。

     
PCT/JP2020/001691 2019-01-23 2020-01-20 金属板、金属板の製造方法、金属樹脂複合成形品およびその製造方法 WO2020153291A1 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019008934A JP7282531B2 (ja) 2019-01-23 2019-01-23 金属板、金属板の製造方法、金属樹脂複合成形品およびその製造方法
JP2019-008934 2019-01-23

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2020153291A1 true WO2020153291A1 (ja) 2020-07-30

Family

ID=71736134

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2020/001691 WO2020153291A1 (ja) 2019-01-23 2020-01-20 金属板、金属板の製造方法、金属樹脂複合成形品およびその製造方法

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP7282531B2 (ja)
WO (1) WO2020153291A1 (ja)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009093668A1 (ja) * 2008-01-22 2009-07-30 Taisei Plas Co., Ltd. 金属合金と被着材の接合体とその製造方法
JP2010131888A (ja) * 2008-12-05 2010-06-17 Taisei Plas Co Ltd 金属合金と繊維強化プラスチックの複合体及びその製造方法
JP2017001317A (ja) * 2015-06-11 2017-01-05 トヨタ自動車株式会社 複合体の製造方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5577707B2 (ja) 2010-01-12 2014-08-27 日本軽金属株式会社 アルミニウム合金板と樹脂部材とのレーザー接合方法
JP2011240685A (ja) 2010-05-21 2011-12-01 Aisin Chemical Co Ltd 金属複合接合体のシール構造及びその製造方法
JP5889775B2 (ja) 2012-09-04 2016-03-22 ダイセルポリマー株式会社 複合成形体とその製造方法
JP6061384B2 (ja) 2013-01-17 2017-01-18 国立大学法人静岡大学 アルミ・樹脂接合体の製造方法及びアルミ・樹脂接合体
JP5701414B1 (ja) 2013-03-26 2015-04-15 ダイセルポリマー株式会社 複合成形体の製造方法
DE102014008815A1 (de) 2014-06-11 2016-01-21 Albis Plastic Gmbh Verfahren zum Herstellen eines Werkstoffverbundes aus Metall und Kunststoff zu einem Kunststoff-Metall-Hybridbauteil

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009093668A1 (ja) * 2008-01-22 2009-07-30 Taisei Plas Co., Ltd. 金属合金と被着材の接合体とその製造方法
JP2010131888A (ja) * 2008-12-05 2010-06-17 Taisei Plas Co Ltd 金属合金と繊維強化プラスチックの複合体及びその製造方法
JP2017001317A (ja) * 2015-06-11 2017-01-05 トヨタ自動車株式会社 複合体の製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP7282531B2 (ja) 2023-05-29
JP2020116806A (ja) 2020-08-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101763908B1 (ko) 금속 부품의 제조방법, 및 복합 성형체
US20140028163A1 (en) Housing and method for manufacturing the same
EP2135736A1 (en) Copper alloy composite and process for producing the same
WO2014111978A1 (ja) 塗装金属素形材、複合体、およびそれらの製造方法
WO2019017428A1 (ja) 金属樹脂複合成形品およびその製造方法
US10751922B2 (en) Metal-resin composite and preparation method
JP2015100959A (ja) 金属樹脂接合成形品、該成形品用金属部品およびそれらの製造方法
KR20140090931A (ko) 금속 수지 복합성형체용 인서트 금속부재 및 금속 수지 복합성형체
TWI538795B (zh) Production method of composite molded body
WO2020153291A1 (ja) 金属板、金属板の製造方法、金属樹脂複合成形品およびその製造方法
JP2014062224A (ja) シリコーンゴムと樹脂若しくは金属との接着体の製造方法
KR20140117279A (ko) 인서트 성형용 수지 조성물, 그것을 이용한 금속 수지 복합 성형체, 및 그 제조방법
CN108701855B (zh) 电极组件及其制造方法
US20150136303A1 (en) Method for manufacturing compound heat sink
JP2018022878A (ja) 電解コンデンサ用リード線端子、電解コンデンサ用リード線端子の製造方法、及び電解コンデンサ
JP2018129197A (ja) 防水コネクタ
CN106716678B (zh) 用于切割电池用分隔膜的方法以及由此制造的电池用分隔膜
US10060042B2 (en) Tooling having a durable metallic surface over an additively formed polymer base and method of forming such tooling
JP6729535B2 (ja) 金属樹脂接合成形品の製造方法
CN104227930A (zh) 金属树脂复合成型体及其制造方法
WO2020218277A1 (ja) 電子機器筐体、その製造方法および金属樹脂複合体
EP3654096A1 (en) A motor vehicle camera housing assembly
CN115119392A (zh) 提高ptfe高频高速挠性覆铜板基材拉伸强度的制作方法
WO2013132787A1 (ja) 端子成形方法、端子、封口板およびコンデンサ
JP2017042806A (ja) 曲げ加工方法及びブシュの製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 20745253

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 20745253

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1