金属-树脂接合体的制造方法以及金属-树脂接合体的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及用来制造通过热熔敷使金属构件和热塑性树脂制树脂构件接合从而 将金属构件和树脂构件一体化的金属-树脂接合体的金属-树脂接合体的制造方法，以及 以该方法制造的金属-树脂接合体。
【背景技术】
[0002] 关于热塑性树脂之间的接合，已知热风熔敷、热板熔敷、激光熔敷等利用外部热源 的方法，高频熔敷等基于电磁加热的方法，热线熔敷等基于电加热的方法，振动熔敷、旋转 熔敷、超声波熔敷等利用摩擦起热的方法，注塑熔敷等利用2次注塑树脂的残余热的方法 等将热塑性树脂间的接合面加热使其相熔而接合的多种热熔敷技术，根据各种热熔敷技术 所具有的特征运用于多种用途。
[0003] 但是，关于不同种类材料间的接合，特别是金属构件和树脂构件间的接合，使用粘 接剂加压接合的方法，将金属构件嵌入注塑成型用模具后向被嵌入的金属构件表面注塑熔 融的热塑性树脂、在树脂构件成型的同时将金属构件和树脂构件之间接合的方法为主流方 法，此外，关于利用热熔敷技术的方法，认为有如下所述的数个方案，但是还没有进行详细 的探讨。
[0004] 例如，专利文献1提出的方法为：当接合热塑性树脂制的厚度0. 1mm以上的树脂材 料和厚度〇. 1mm以上的金属材料时，在金属材料的与树脂材料接合的面上层压由与该树脂 材料的热塑性树脂可相熔的热塑性树脂形成的膜厚为0. 1~50 ym的树脂薄膜，使金属材 料上的树脂薄膜与树脂材料相互重叠，从金属材料一侧安放圆柱形的旋转工具使之回旋， 此时旋转工具和金属材料之间产生的摩擦热通过金属材料被传递到相互接触的树脂材料 和金属材料的树脂薄膜的接合面上，使两者相熔从而接合。
[0005] 此外，专利文献2提出的方法为：将热塑性树脂体与比该热塑性树脂体的熔点更 低的金属体进行面接触，施加超声波振动使金属体熔融的同时软化热塑性树脂体，使熔融 的金属体在软化的热塑性树脂体中扩散，从而使这些金属体和热塑性树脂体接合。
[0006] 但是，专利文献1所述方法中有下述问题：为了产生摩擦热而在金属材料表面安 放旋转工具使之旋转，因此金属材料表面会产生由旋转工具导致的摩擦痕迹从而损伤外 观，此外，使用了旋转工具的接合装置因装置构造复杂而导致大型化，更进一步在金属材料 和树脂材料接合后的冲压成型等加工过程中，会产生以摩擦痕迹为起点的破裂等障碍。
[0007] 此外，专利文献2所述方法中有下述问题：作为金属体不得不选用比热塑性树脂 体熔点更低的金属材料，对于可使用该方法进行接合的金属材料和树脂材料有严格的限 制，缺乏通用性。
[0008] 现有技术文献
[0009] 专利文献
[0010] 专利文献1 :日本专利特开2009-279, 858号公报
[0011] 专利文献2 :日本专利第3352708号公报
【发明内容】
[0012] 发明所要解决的技术问题
[0013] 于是，本发明者们对于在制造将金属构件和热塑性树脂制树脂构件接合使金属构 件和树脂构件一体化的金属-树脂接合体时，可用更简单的方法对具有通用性的能够赋予 金属构件和树脂构件的接合面以稳定的接合强度的方法进行了认真研宄，其结果是，认为 通过在金属构件一侧预先设置规定膜厚的树脂接合层，可以有效应用被用于热塑性树脂之 间的接合技术的热熔敷技术，特别是使被接合体之间由按压和相对运动产生摩擦热进行加 热的热熔敷技术，从而完成了本发明。
[0014] 因此，本发明的目的在于，制造金属构件和热塑性树脂制树脂构件一体化的金 属-树脂接合体时，提供更为简便且具有通用性，可赋予金属构件和树脂构件之间的接合 面以稳定的接合强度，而且不损伤金属-树脂接合体中的金属构件等，且所得金属-树脂 接合体在之后的冲压、弯曲等加工中也不会产生破裂等障碍的金属-树脂接合体的制造方 法。
[0015] 此外，本发明的目的还在于提供用这样的方法制造的接合面间具有稳定的接合强 度的同时外观等特性优异的金属-树脂接合体。
[0016] 解决技术问题所采用的技术方案
[0017] 即，本发明是将金属构件和热塑性树脂制树脂构件接合的金属-树脂接合体的制 造方法，其特征为，在金属构件的接合面上预先层压由与上述树脂构件具有相熔性的热塑 性树脂构成的膜厚0. 01~9mm的树脂接合层，通过热熔敷将上述金属构件的树脂接合层与 上述树脂构件的接合面间进行接合。
[0018] 此外，本发明是以这样的方法所制得的金属-树脂接合体。
[0019] 本发明中，作为金属构件，可使用由根据所制造的金属-树脂接合体的用途选择 的多种金属材料形成的构件，例如可例举由铝或铝合金形成的铝构件，铁或铁合金或是合 金钢等形成的铁构件，纯铜、富铜合金、黄铜、青铜、铜镍合金等形成的铜构件，钛或钛合金 等形成的钛构件，镁或镁合金等形成的镁构件等。这些构件中，铝构件除了具有优良的导电 性以外，量轻、加工性和散热性优良，可以适用于多种用途。
[0020] 此外，关于本发明中使用的树脂构件，只要是在加热条件下熔融或是软化的热塑 性树脂即可，无特殊限制，可例举聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、ABS树脂、AS树脂、聚氯乙烯、 丙烯酸树脂、聚乙酸乙烯酯、聚酰胺树脂、聚缩醛、聚酯树脂等，基于价廉且可操作性优良、 在低温下容易熔融而使加工性优良的观点，优选各种烯烃类树脂，更优选聚乙烯、聚丙烯等 烯烃类树脂。特别地，因为聚乙烯的加工变形温度低，除了可以在接合时降低加工温度，还 可以容易地进行接合体的接合面的变形加工，此外，聚丙烯的拉伸强度高，可以稳定在金属 构件和树脂构件的接合面之间赋予高接合强度。
[0021] 另外，作为层压于上述金属构件的接合面以形成树脂接合层的树脂材料，只要是 和上述树脂构件有相熔性，在加热条件下熔融或软化的热塑性树脂即可，无特别限制，可例 举与树脂构件相同的树脂材料，基于廉价且操作性优良、低温下容易熔融而加工性优良的 观点，优选各种烯烃类树脂，更优选聚丙烯、聚乙烯等烯烃类树脂。
[0022] 此外，优选树脂构件的熔点和树脂接合层的熔点的熔点差值在100°C以下，更优选 该熔点差值在50°C以下。若树脂构件和树脂接合层之间的熔点差值在100°C以上，施加压 力接合时，树脂构件熔融前树脂接合层的粘度降低，可能发生树脂构件和树脂接合层相熔 之前树脂接合层流出接合面的情况。
[0023] 在本发明中，上述层压于金属构件接合面的树脂接合层的膜厚，需要在0. 01mm以 上9mm以下，特别是接合树脂构件的热熔敷法为振动熔敷时，优选0. 1mm以上9mm以下，此 外，接合树脂构件的热熔敷法为超声波熔敷的情况下，优选〇. 01mm以上1mm以下。更进一 步，接合树脂构件的热熔敷法为注塑熔敷的情况下，优选〇. 〇5mm以上9mm以下。
[0024] 在选择振动恪敷的情况下，树脂接合层的膜厚薄于0? 1mm时，反之膜厚厚于9mm 时，金属构件和树脂构件间的接合面间会出现无法获得足够的接合强度的情况。这里，关于 膜厚薄于〇. 1_时不能获得足够的接合强度的理由，虽然尚未确定，但认为如下：树脂接合 层的膜厚薄时不会产生充分的隔热效果，热熔敷时供给于接合面间的热量容易从导热性能 优良的金属构件一侧散出，在金属构件的树脂接合层和树脂构件之间的接合面很难产生对 于接合必要而足够的相熔化，导致不能获得足够的接合强度。此外，关于膜厚厚于8_时不 能获得足够的接合强度的理由，认为由于树脂接合层未均匀地接合在金属构件上，之后与 树脂构件接合时不能获得高接合强度。
[0025] 另一方面，在选择超声波熔敷的情况下，树脂接合层的膜厚薄于0. 01mm时，反之 膜厚厚于1_时，金属构件和树脂构件间的接合面间会出现无法获得足够的接合强度的情 况。这里，关于膜厚薄于0.01mm时不能获得足够的接合强度的理由，虽然尚未确定，但认为 如下：树脂接合层的膜厚薄时不会产生充分的隔热效果，热熔敷时供给于接合面间的热量 容易从导热性能优良的金属构件一侧散出，在金属构件的树脂接合层和树脂构件之间的接 合面很难产生对于接合必要而足够的相熔化，导致不能获得足够的接合强度。但是，与振动 频率低、热量容易从金属一侧散出的振动熔敷相比，选择超声波熔敷的情况下即使膜厚的 范围为0. 01~0. 1_，接合也可能实现。另一方面，关于膜厚厚于1mm时不能获得足够的接 合强度的理由，认为由于超声波熔敷中板厚方向的振动衰减增大，若树脂厚度变厚则不能 获得对于产生热量必要的振动频率，导致不能获得足够的接合强度。
[0026] 此外，在选择注塑熔敷的情况下，树脂接合层的膜厚薄于0. 05mm时，反之膜厚厚 于1mm时，金属构件和树脂构件间的接合面间会