本发明涉及汽车的装配技术，特别涉及一种碳纤维件与金属件的连接方法、一种碳纤维件与金属件的连接结构、以及应用该连接结构的汽车。
背景技术
随着新能源汽车对整车重量提出越来越严厉的要求，碳纤维作为高强度、高刚度的轻质材料已经得到越来越广泛的应用。
碳纤维在整车的应用包括车身骨架的主承力结构，以及例如前机盖、翼子板、侧围板及后背门等覆盖件。碳纤维的大范围应用对整车轻量化及客户体验有极大的提升效应。
碳纤维因其比强度、比刚度的优势在整车上有较大的应用前景，但是碳纤维与金属之间的连接仍是一个行业内亟需解决的问题。
目前，碳纤维和金属之间的连接包括机械连接、胶接、以及机械连接和胶结的混合方式，这三种方式的选择主要考虑对连接强度的需求。
例如，对于强度要求不高的部位，通过胶接的方法实现连接；在结构承力部位，则通过机械连接与胶接的混合方式，以保证该连接部位能够承受足够的剪切力及剥离力。
然而，胶接的性能受环境(湿、热、腐蚀介质)影响大，且胶接的耐剥离能力差；机械连接通常是通过螺栓、螺钉等金属部件作为连接件，碳纤维与连接件之间易发生电化学腐蚀缺陷，且配合连接件的开孔会降低碳纤维基材强度；混合连接由于前述两种方式的独立并存，不能规避任意一种连接方式存在的缺陷。
可见，现有技术中，碳纤维和金属之间的连接不能兼顾连接的耐剥离能力和抗腐蚀能力、并同时避免破坏碳纤维基材的强度。
技术实现要素：
本发明提供了一种碳纤维件与金属件的连接方法、连接结构以及汽车，以提高碳纤维件和金属件之间的耐剥离能力和耐剪切能力，并消除现有混合连接中需要使用金属螺栓、螺钉等带来的电化学腐蚀、增加重量的缺陷。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种碳纤维件与金属件的连接方法，包括：
将所述碳纤维件和所述金属件进行辅助连接；
对所述碳纤维件和所述金属件之间的接头部位进行加热；
在所述接头部位形成化学交联层，以将所述碳纤维件和所述金属件粘结在一起。
进一步，所述的将所述碳纤维件和所述金属件进行辅助连接，包括：
利用结构胶将所述碳纤维件和所述金属件进行辅助连接。
进一步，在进行所述辅助连接时，所述结构胶避让所述接头部位，以避免所述接头部位被所述结构胶占据。
进一步，将所述接头部位进行加热的温度为300～500℃。
进一步，所述的在所述接头部位形成化学交联层，包括：
通过所述加热，所述接头部位的碳纤维件的材质融化，进而融化后的所述碳纤维件中的热塑性树脂活性官能团与所述金属件表面的化学官能团发生化学交联反应而形成所述化学交联层。
进一步，所述金属件表面的化学官能团通过如下方法获得：
对所述金属件表面进行阳极氧化处理，以在所述金属件表面获得所述化学官能团。
进一步，所述碳纤维件为热塑性碳纤维材料，所述金属件为铝合金材料。
一种碳纤维件与金属件的连接结构，包括：
位于所述碳纤维件和所述金属件之间的辅助连接层和化学交联层；其中，
所述化学交联层位于所述碳纤维件和所述金属件之间的接头部位。
进一步，所述辅助连接层的材料为结构胶。
进一步，所述辅助连接层的厚度为0.1～10mm。
进一步，所述辅助连接层避让所述接头部位。
一种汽车，采用如上任一项所述的碳纤维件与金属件的连接结构。
从上述方案可以看出，本发明的碳纤维件与金属件的连接方法、碳纤维件与金属件的连接结构、以及汽车中，通过局部加热的方式将设计需要有连接的部位(如接头部位)熔化并与金属件的铝合金表面的化学官能团发生化学交联反应。重新固化后形成了化学交联层以将碳纤维件和金属件连接在一起，在连接部位无需结构胶，只接触的其他位置利用结构胶进行辅助连接。本发明实施例所获效果可以有效提高碳纤维件和金属件之间的耐剥离能力和耐剪切能力，并且消除了现有混合连接中需要使用金属螺栓、螺钉等带来的电化学腐蚀、增加重量的缺陷。
附图说明
以下附图仅对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。
图1为本发明的碳纤维件与金属件的连接方法的实施例流程图；
图2为本发明的碳纤维件与金属件的连接结构的实施例结构示意图。
附图中，各部件的标号如下：
11、辅助连接层
12、化学交联层
2、碳纤维件
3、金属件
具体实施方式
为了对发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式，在各图中相同的标号表示相同的部分。
为了对发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式，在各图中相同的标号表示相同的部分。
在本文中，“示意性”表示“充当实例、例子或说明”，不应将在本文中被描述为“示意性”的任何图示、实施方式解释为一种更优选的或更具优点的技术方案。
为使图面简洁，各图中的只示意性地表示出了与本发明相关部分，而并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。
在本文中，“第一”、“第二”等仅用于彼此的区分，而非表示重要程度及顺序、以及互为存在的前提等。
在本文中，“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等仅用于表示相关部分之间的相对位置关系，而非限定这些相关部分的绝对位置。
如图1所示，本发明实施例中的碳纤维件与金属件的连接方法，包括以下步骤：
步骤1、将所述碳纤维件和所述金属件进行辅助连接；
步骤2、对所述碳纤维件和所述金属件之间的接头部位进行加热；
步骤3、在所述接头部位形成化学交联层，以将所述碳纤维件和所述金属件粘结在一起。
本发明实施例中，所述碳纤维件为热塑性碳纤维材料，所述金属件例如铝合金材料。采用碳纤维和铝合金材料可以降低车体重量。另外，在碳纤维件和铝合金材质的金属件之间具有进行连接的接头部位，现有技术中，接头部位往往采用机械连接、胶接或者机械连接和胶结的混合方式进行连接，而在本发明实施例中，采用了新的连接方式，利用本发明实施例的方法形成交联层进行连接。
而在步骤1的将所述碳纤维件和所述金属件进行辅助连接的步骤中，本发明实施包括，利用结构胶将所述碳纤维件和所述金属件进行辅助连接。
在步骤1中，利用结构胶进行所述碳纤维件和所述金属件进行辅助连接，进而能够在进行最终的交联层之前先将所述碳纤维件和所述金属件的相对位置进行固定，进而保证交联的准确性，同时结构胶也能辅助增强所述碳纤维件和所述金属件之间的连接力。
进一步地，本发明实施例中，在步骤1中，在进行所述辅助连接时，所述结构胶避让所述接头部位，以避免所述接头部位被所述结构胶占据，进而可避免随后对接头部位进行加热时结构胶影响接头部位的交联反应，影响所述碳纤维件和所述金属件之间在接头部位的连接(交联)力。
本发明实施例中，步骤2中，将所述接头部位进行加热的目的是提高热塑性碳纤维中活性官能团的活性。本发明实施例中，将所述接头部位进行加热的温度为300～500℃，优选温度为380℃，或者380℃左右的温度，在380℃或者380℃左右的温度下，热塑性的树脂活性官能团的反应活性最高，最有利于化学交联反应而形成所述化学交联层。本发明实施例中，只需要对所述接头部位进行局部加热，因此加热可通过类似于电焊枪的设备来实现。
本发明步骤3中，所述的在所述接头部位形成化学交联层，包括：
通过所述加热，所述接头部位的碳纤维件的材质融化，进而融化后的碳纤维件的材质与所述金属件表面的化学官能团发生化学交联反应而形成所述化学交联层。
本发明实施例中，所述金属件表面的化学官能团通过如下方法获得：
对所述金属件表面进行阳极氧化处理，以在所述金属件表面获得所述化学官能团。
其中，对所述金属件表面进行阳极氧化处理，例如利用有机酸对所述金属件表面进行处理，所获得的化学官能团例如所述金属件表面的羟基。
本发明实施例中，利用有机酸对所述金属件表面进行处理的步骤可以在执行步骤1之前执行，因为，如果在步骤1之后执行，可能会因为碳纤维件的存在而阻碍有机酸对所述金属件表面的处理。另外，本发明实施例中，利用有机酸对所述金属件表面的处理，主要是对金属件表面对应于所述接头部位的位置进行处理。由于交联反应使得接头部位的碳纤维件的材料和金属件的铝合金之间从材料本身进行相应的反应而直接在材料层面进行了碳纤维件和金属件的结合，进而有效地提高了碳纤维件和金属件之间的耐剥离能力及耐剪切能力。相比于现有的机械连接、胶接或者机械连接和胶结的混合方式的连接而言，使得碳纤维件和金属件之间的连接更加牢固。
如图2所示，本发明实施例还提供了一种碳纤维件与金属件的连接结构，包括辅助连接层11和化学交联层12。其中，所述辅助连接层11和化学交联层12均位于碳纤维件2和金属件3之间，并且，所述化学交联层12位于所述碳纤维件2和所述金属件3之间的接头部位。
如图2所示，所述接头部位例如所述碳纤维件2的一部分，所述接头部位突出于所述碳纤维件2的其它部分，例如图2所示中，接头部位突出于其两侧的由所述辅助连接层11所连接的碳纤维件2的表面。
本发明实施例中，所述辅助连接层11的材料为结构胶。所述辅助连接层11的厚度为0.1～10mm(毫米)。本发明实施例中，如图所示，所述辅助连接层11和化学交联层12并非叠加于所述碳纤维件2与金属件3之间，而是，辅助连接层13避让接头部位，这样辅助连接层13和化学交联层12分别负责了所述碳纤维件2与金属件3之间不同部位的连接。
本发明实施例中，所述化学交联层12通过如下方法形成：
对所述碳纤维件2和所述金属件3之间的接头部位进行加热，以使所述接头部位的碳纤维件2的材质融化，进而融化后的碳纤维件2的材质与所述金属件3表面的化学官能团发生化学交联反应而形成所述化学交联层12。关于本发明实施例的碳纤维件与金属件的连接结构的形成，可具体参见前述说明的碳纤维件与金属件的连接方法实施例。
所述化学交联层12是碳纤维件2的一部分，与碳纤维件2中的碳纤是连续的。
本发明实施例中，所述化学交联层12的厚度远小于所述辅助连接层11的厚度。所述化学交联层12的厚度在微米量级，例如50～500μm(微米)，优选地为100μm或者100μm左右。
本发明实施例还同时提供了一种汽车该汽车采用上述实施例说明的碳纤维件与金属件的连接结构。
本发明的碳纤维件与金属件的连接方法、碳纤维件与金属件的连接结构、以及汽车中，通过局部加热的方式将设计需要有连接的部位(如接头部位)熔化并与金属件的铝合金表面的化学官能团发生化学交联反应。重新固化后形成了化学交联层以将碳纤维件和金属件连接在一起，在连接部位无需结构胶，只接触的其他位置利用结构胶进行辅助连接。本发明实施例所获效果可以有效提高碳纤维件和金属件之间的耐剥离能力和耐剪切能力，并且消除了现有混合连接中需要使用金属螺栓、螺钉等带来的电化学腐蚀、增加重量的缺陷。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，而并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方案或变更，如特征的组合、分割或重复，均应包含在本发明的保护范围之内。