铝-树脂注塑一体成形品制造用的铝形状体及使用该形状体的铝-树脂注塑一体成形品以 ...的制作方法
【专利摘要】本发明提供能够有效防止从铝形状体表面产生粉尘，并防止铝形状体与树脂成形体之间的树脂接合面中在树脂注入口附近的密合强度和气密性的下降的铝-树脂注塑一体成形品制造用铝形状体、使用该形状体的铝-树脂注塑一体成形品以及它们的制造方法。铝形状体、使用该铝形状体的铝-树脂注塑一体成形品以及它们的制造方法，所述铝形状体是具有以雪檐状从源自于在表面形成的凹凸部的凹状部突出的突出部的铝形状体，在其厚度方向截面，相互以0.1μm的间隔画出从空间侧朝铝形状体的凹凸部沿厚度方向延伸的多条观察线时，基于所述突出部通过空间-铝-空间的观察线在每一个观察截面（100μm宽度）为150根以上800根以下。
【专利说明】铝-树脂注塑一体成形品制造用的铝形状体及使用该形状体的铝-树脂注塑一体成形品以及它们的制造方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及能够用于制造适用于以汽车用的各种传感器部件、家用电器用的各种开关部件、各种工业机器用的电容器部件等为代表的广泛领域的密合强度和气密性优异的铝-树脂注塑一体成形品的铝合金制铝形状体及使用该形状体的铝-树脂注塑一体成形品、以及它们的制造方法。
【背景技术】
[0002]在汽车用的各种传感器部件、家用电器用的各种开关部件、各种工业机器用的电容器部件等领域、特别是在汽车用部件等领域内，在温度和湿度、粉尘等严酷的环境下使用的情况较多，对于这些传感器部件、开关部件、电容器部件等而言，在如此严酷的环境下的耐久性和耐热性的提高、气密性的提高等正成为重要的课题。
[0003]一直以来，作为金属和树脂的接合技术，已知有作为常规技术的使用粘接剂的方法，但作为从作业效率、零件数量的减少、产品形状的简化、耐久性等观点来看更适合于工业化的接合方法，可例举将金属部件设置在注塑成形用模具、将熔融树脂注射并填充至该模具内、使树脂固着于金属部件的夹物模压注塑成形(insert molding)的方法等。另外，为了能够更低成本地进行这些金属部件和树脂之间的接合，使接合力进一步提高，还已知有对与树脂接合的金属部件的表面进行规定的表面处理的方法(专利文献I~5)，这些情况下，当暴露于严酷的环境下时，金属-树脂界面的密合强度和气密性并不够。此外，专利文献6中记载了使用含有锰离子的酸水溶液蚀刻铝表面后使其与树脂粘接的方法，通常在使用含有锰离子的蚀刻液时有降低由蚀刻产生的溶解量的效果，不能获得充分的凹凸部，因此同样不能获得足够的密合强 度和气密性。因此，要求开发出具有更优异的密合强度和气密性的金属-树脂复合体。
[0004]这样的情况下，本发明人提出了在表面预先具有凹凸部的铝合金制铝形状体的一个表面上进行热塑性树脂的注塑成形而以紧贴的状态接合的铝-树脂注塑一体成形品(专利文献7)。所述铝-树脂注塑一体成形品的特征在于，在源自于铝形状体表面的凹凸部的多个凹状部形成有由热塑性树脂注塑成形而进入并固化得到的树脂成形体的嵌入部，因此铝形状体和树脂成形体通过所述凹状部和嵌入部而相互卡合，铝形状体和树脂成形体之间的界面的密合强度和气密性非常高，即使在严酷的环境下也可以保持优异的密合强度和气密性，发挥优异的耐久性和耐热性。
[0005]但是，这样的铝-树脂注塑一体成形品中，在铝形状体和树脂成形体接合的树脂接合面以外的部分，铝形状体自身的表面露出于外部，所述露出于外部的铝形状体自身的表面(以下称为“铝形状体的露出面”)上形成有多个用于形成凹状部的凹凸部，所述铝形状体的露出面与其它物体(尤其是手指、布等较柔软的物体)接触时，所述凹凸部的前端部分作为铝片断裂而成为粉尘，所述粉尘有时会污染其它物体表面，而且这样的问题在搬运铝形状体时等铝形状体的操作时也会发生。此外，若对铝成形体中与树脂成形体接合的树脂接合面进行仔细观察，为了防止树脂注塑成形时树脂的缩痕和翘曲而施加保压时，在树脂注入口( y—卜)附近，出现铝形状体的表面部分的凹凸部部分断裂、或者被压碎的现象，这被认为由于在树脂固化的过程中(树脂粘度高的状态)下施加保压而引起，其结果是，制造的铝-树脂注塑一体成形品中，树脂注塑成形时位于树脂注入口附近的树脂接合面的密合强度和气密性可能会降低。
[0006]现有技术文献
[0007]专利文献
[0008]专利文献1:W02004/041533号公报
[0009]专利文献2:日本专利特开2007 - 182071号公报
[0010]专利文献3:日本专利特开2000 - 127199号公报
[0011]专利文献4:日本专利特开2000 - 176962号公报
[0012]专利文献5:日本专利第3467471号公报
[0013]专利文献6:日本专利第3916203号公报
[0014]专利文献7:TO2009/151099号公报
【发明内容】
[0015]发明所要解决的技术问题
[0016]因此，本发明人为解决上述问题进行了认真研究，结果发现，通过以蚀刻处理在铝形状体表面形成凹凸部后，实施一定程`度上将所述凹凸部的前端部分等比较弱的部分作为铝片除去的处理，不仅可以抑制铝形状体的露出面与其他物体接触时等情况下产生粉尘，还意外地发现，可以有效防止所述铝形状体与树脂成形体的树脂接合面的树脂注入口附近的密合强度的下降和气密性的下降，从而完成了本发明。
[0017]因此，本发明的目的是提供一种能够制造铝-树脂注塑一体成形品的铝-树脂注塑一体成形品制造用的铝形状体，所述铝-树脂注塑一体成形品能够防止自铝-树脂注塑一体成形品中的铝形状体的露出面或者制造铝-树脂注塑一体成形品时在铝形状体的操作中自铝成形体表面产生粉尘，并防止铝形状体和树脂成形体之间的树脂接合面中的树脂注入口附近的密合强度和气密性的下降，在温度或湿度、粉尘等方面严酷的环境下保持优异的密合强度和气密性，能够发挥优异的耐久性和耐热性。
[0018]此外，本发明的另一目的是提供使用这样的铝-树脂注塑一体成形品制造用铝形状体的铝-树脂注塑一体成形品，以及这些铝形状体和使用该形状体的铝-树脂注塑一体成形品的制造方法。
[0019]解决技术问题所采用的技术方案
[0020]即，本发明的铝-树脂注塑一体成形品制造用铝形状体是在一部分表面或整面上形成源自于凹凸部的多个凹状部、且部分或全部的这些凹状部中形成有从凹状部的开口缘部的一部分或整体朝开口宽度方向中心以雪檐状突出的突出部的铝合金制铝形状体，其特征在于，在所述铝形状体的厚度方向截面，相互以0.1 μ m的间隔画出从空间侧朝铝形状体的凹凸部沿厚度方向延伸的多条观察线时，基于所述雪檐状的突出部通过空间-铝-空间的所述观察线在每一个观察截面(100 μ m宽度)为150根以上800根以下。
[0021]此外，本发明的铝一树脂注塑一体成形品制造用铝形状体的制造方法的特征在于，使用在0.5g/L以上300g/L以下的浓度范围内含有卤素离子的酸浓度0.1重量％以上80重量％以下的酸水溶液，在处理温度30~80°C的条件下对铝合金材料的表面进行蚀刻处理，在所述铝合金材料的部分表面或整面形成源自于凹凸部的多个凹状部，且在部分或全部的这些凹状部中，形成从凹状部的开口缘部的一部分或整体朝开口宽度方向中心以雪檐状突出的突出部，接着，进行将所述突出部的一部分作为铝片除去的铝片除去处理。
[0022][关于铝形状体、铝一树脂注塑一体成形品]
[0023]本发明中，作为用于形成铝形状体的铝合金材料，具体可例举将由纯Al系的1000系、Al-Cu 系的 2000 系、Al-Mn 系的 3000 系、Al-Si 系的 4000 系、Al-Mg 系的 5000 系、ADC5及 ADC6、Al-Mg-Si 系的 6000 系、Al-Zn-Mg 系的 7000 系、Al-Fe 系的 8000 系、Al-S1-Mg 系的 ADC3、Al-S1-Cu 系的 ADC10、ADC10Z、ADC12 及 ADC12Z、Al-S1-Cu-Mg 系的 ADC14 等材质形成的材料适当地加工成所要的形状而得的加工材料，以及将这些加工材料适当地组合而得的组合材料等。 [0024]此外，本发明中，源自于铝形状体表面的凹凸部而形成于该铝形状体表面的多个凹状部既可以是其开口缘部是无端的周缘部的坑状或孔状的凹状部(具有无端开口缘部的凹状部)，也可以是开口缘部具有两端部的狭缝状或沟状的凹状部(具有有端开口缘部的凹状部)，还可以是这些具有无端开口缘部的坑状或孔状的凹状部和具有有端开口缘部的狭缝状或槽状的凹状部混合存在。
[0025]另外，对于铝形状体的多个凹状部，较好的是在部分或全部的凹状部中形成有从凹状部的开口缘部的一部分或整体朝开口宽度方向中心以雪檐状突出的突出部，藉此，凹状部的开口宽度小于凹状部内部的宽度尺寸，进入这样的凹状部内并固化而成的树脂成形体的嵌入部和凹状部之间形成彼此无法脱离的卡合结构，只要铝形状体的凹状部和树脂成形体的嵌入部中的至少任一方未被破坏，就不会发生脱离，铝形状体和树脂成形体之间的密合强度和气密性进一步提高。
[0026]还有，如果如上所述在铝形状体表面的多个凹状部中的部分或全部的开口缘部形成有上述的雪檐状的突出部，则树脂成形体的嵌入部未必一定要以密合状态嵌合于这些凹状部内，例如，即使因为铝形状体和树脂成形体之间的线膨胀系数的差异和环境温度的影响而导致在这些铝形状体和树脂成形体之间产生不可避免的极微小的间隙，这些铝形状体和树脂成形体之间也能维持优良的密合强度和气密性。
[0027]本发明的铝形状体中，在其凹状部形成的雪檐状突出部优选在所述铝形状体的厚度方向截面，相互以0.1 μπι的间隔画出从空间侧朝铝形状体的凹凸部沿厚度方向延伸的多条观察线时，基于所述雪檐状的突出部通过空间-铝-空间的观察线在每一个观察截面(100 μ m宽度)为150根以上800根以下，较好是200根以上790根以下，更好是250根以上780根以下。所述基于雪檐状的突出部的观察线的根数不足150根的情况下，由于所述雪檐状的突出部少，因此进行树脂注塑成形时，进入所述凹状部内并固化的树脂成形体的嵌入部少，卡合结构的形成不充分，有时引起铝形状体和树脂成形体的密合强度及气密性的降低、树脂成形体的嵌入部的脱离，故而不理想，而超过800根的情况下，铝形状体表面的铝片除去处理不充分，因此有时会自铝形状体的露出面产生粉尘，或者引起铝形状体和树脂成形体之间的树脂接合面的树脂注入口附近的密合强度和气密性下降，故而不理想。
[0028]此外，铝形状体表面的多个凹状部在其一部分或全部中，既可以具有在内部的壁面上形成有至少I个以上的内部凹状部的双重凹状部结构，也可以具有在内部的壁面上形成有至少I个以上的内部突起部的内部凹凸结构，还可以同时存在这些双重凹状部结构和内部凹凸结构。通过在铝形状体的多个凹状部的一部分或全部中存在这样的双重凹状部结构或内部凹凸结构，铝形状体的凹状部和树脂成形体的嵌入部彼此更牢固地接合，铝形状体和树脂成形体之间可发挥更优异的密合强度和气密性。
[0029]本发明的铝形状体中，较好是其表面性状在以JISZ0237为基准使用2kg的辊筒在2kg的荷重下进行的粘胶带和粘胶片试验法中，附着在带上的铝片的附着量为100 μ g/cm2以下，附着在带上的铝片的尺寸的最大值为50 μ m以下。所述铝片的附着量和尺寸超出所述范围的情况下，由于铝形状体表面的铝片除去处理不充分，有时会自铝形状体的露出面产生粉尘，引起铝形状体和树脂成形体之间的树脂接合面的树脂注入口附近的密合强度和气密性的下降，故而不理想。
[0030][关于铝形状体、铝一树脂注塑一体成形品的制造方法]
[0031]本发明中，制造上述铝一树脂注塑一体成形品时，首先形成表面具有多个凹状部的铝形状体，作为其方法，可例举例如对铝合金材料实施蚀刻处理而在部分或整个表面形成凹凸部、通过该凹凸部形成具有多个凹状部的铝形状体的方法。
[0032]另外，为了对所述铝合金材料实施蚀刻处理以形成开口宽度和深度具有希望的大小的多个凹状部或者在凹状部的部分或全部的开口缘部形成朝开口宽度方向中心突出的雪檐状突出部等，作为蚀刻液使用氧化力较弱的酸水溶液，并且为了在这样的氧化力较弱的酸水溶液中溶解铝合金材料的表面上形成的氧化皮膜，必须使用含有规定浓度的卤素离子的蚀刻液。
[0033]作为以这样的目的使用的酸水溶液，具体可以例举酸浓度0.1重量％以上80重量％以下的盐酸水溶液、磷酸水溶液、稀硫酸水溶液、乙酸水溶液等，以及酸浓度5重量％以上30重量％以下的草酸水溶液等；此外，作为为了在这些酸水溶液中引入卤素离子而添加的卤化物，可以例举例如氯化`钠、氯化钾、氯化镁、氯化铝等氯化物，氟化钙等氟化物，溴化钾等的溴化物等。另外，对于这些蚀刻液中的卤素离子浓度，只要是0.5克/升(g/L)以上300g/L以下即可。
[0034]本发明中，理想的是为了所述目的使用的蚀刻液中除了其配制时不可避免地混入的极微量的锰离子以外，实质上不含锰离子。若在存在锰离子的条件下进行铝合金材料的蚀刻处理，由于蚀刻引起溶解量降低，不能得到充分的凹凸部，这样的情况下，即使进行后述的铝片除去处理，也不能获得所述具有希望的表面形状的铝形状体，而且即使铝形状体与树脂成形体接合也不能获得足够的密合强度和气密性。
[0035]本发明中，用上述蚀刻液对铝合金材料的表面进行蚀刻处理时的处理条件根据所使用的蚀刻液的种类、酸浓度、卤素离子浓度等以及铝形状体所要求的多个的凹状部的数量和大小等而不同，通常而言，为盐酸水溶液时，处理条件为浴温30~80°C、浸溃时间I~30分钟，为磷酸水溶液时，处理条件为浴温30~80°C、浸溃时间I~5分钟，为硫酸水溶液时，处理条件为浴温40~80°C、浸溃时间2~8分钟，为草酸水溶液时，处理条件为浴温50~80°C、浸溃时间I~3分钟，为乙酸水溶液时，处理条件为浴温50~80°C、浸溃时间I~3分钟。关于浴温，若不足30°C则无法引起溶解反应或者溶解速度变慢而生成具有足够大小(开口部和深度)的凹状部需要较长时间，若超过80°C则由于蚀刻液挥发，因此生产率下降，且溶解反应剧烈进行，凹状部的开口部和深度的控制变得困难。关于浸溃时间，若不足I分钟，难以控制凹状部的开口宽度和深度，反之，在超过30分钟的情况下，会造成生产率下降。
[0036]本发明中，在如上所述对铝合金材料实施蚀刻处理而形成具有凹状部的铝形状体时，为了进行脱脂和表面调整、除去表面附着物、污染物等，可根据需要对该蚀刻处理前的铝合金材料的表面实施由采用酸水溶液的酸处理和/或采用碱溶液的碱处理构成的预处理。
[0037]这里，作为该预处理中所用的酸水溶液，可使用例如用市售的酸性脱脂剂调制的酸水溶液或者用硫酸、硝酸、氢氟酸、磷酸等无机酸或乙酸、柠檬酸等有机酸或将这些酸混合而得的混合酸等酸试剂调制的酸水溶液等；作为碱水溶液，可使用例如用市售的碱性脱脂剂调制的碱水溶液、用苛性钠等碱试剂调制的碱水溶液或者将其混合而调制成的碱水溶液等。
[0038]使用上述酸水溶液和/或碱水溶液进行的预处理的操作方法和处理条件可以与以往用这种酸水溶液或碱水溶液进行的预处理的操作方法和处理条件相同，可通过例如浸溃法、喷雾法等方法进行。
[0039]本发明中，进行如上所述的蚀刻处理在铝形状体的部分或全部表面形成多个凹凸部，同时在部分或全部的这些凹凸部中形成从凹状部的开口缘部的一部分或整体朝开口宽度方向中心以雪檐状突出的突出部后，需要实施将这些突出部的前端部分等较弱部分作为铝片一定程度除去的铝片除去处理。通过实施所述铝片除去处理，即使所述铝形状体表面的凹凸部发生与其它物体接触等时也可以尽可能抑制其断裂而成为粉尘，而且在所述铝形状体的表面进行热塑性树脂的注塑成形等的情况下也可以有效防止所述树脂接合面中的树脂注入口附近的密合强度的下降和气密性的下降。
[0040]另外，作为所述铝片除去处理的方法，较好是基于使用碱溶液的碱处理或使用酸溶液的酸处理的方法，具体而言，碱处理的情况下，优选浓度为lg/L以上100g/L以下、较好是10g/L以上50g/L以下的选自氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钡、氢氧化钙中的至少一种以上的碱水溶液；酸处理的情况下，优选浓度为lg/L以上1500g/L以下、较好是10g/L以上1450g/L以下的磷酸溶液或者浓度lg/L以上300g/L以下、较好是50g/L以上200g/L以下的选自硫酸、硝酸、草酸、盐酸、铬酸、硅酸、乙酸以及氢氟酸中的至少一种以上的酸溶液。
[0041]此外，关于所述铝片除去处理的处理条件，碱处理的情况下，优选浴温20~80°C、浸溃时间2分钟以下，较好是0.5~2分钟；酸处理的情况下，优选浴温20~80°C、浸溃时间10分钟以下，较好是0.5~10分钟。通常，使用的处理液的浓度和浴温越高，铝片除去处理的效果越显著，能够短时间处理，关于浴温，如果不足20°C，则溶解速度变慢，铝片除去处理不充分，而在超过80°C的浴温下，溶解反应剧烈进行，铝片除去处理难以控制。
[0042]此外，关于本发明的所述铝片除去处理，通过使用超声波的超声波处理进行即可，虽然也和铝合金材料的形状等有关，可以优选使用市售的超声波清洗器(输出功率50~1600W,频率20~1000kHz左右)。关于超声波处理条件，优选浴温O~80°C、较好是20~50°C，处理时间0.1~120分钟、较好是I~10分钟，关于清洗液，可以优选使用水、有机溶剂、碱溶剂、表面活性剂或乳化剂等。
[0043]另外，在对铝合金材料的表面实施了所述预处理后或实施了用于形成凹状部的蚀刻处理后、又或在实施了所述铝片除去处理后，也可根据需要实施水洗处理，该水洗处理可使用工业用水、地下水、自来水、离子交换水等，可根据所制造的铝形状体适当选择。还可根据需要对实施过水洗处理的铝合金材料进行干燥处理，该干燥处理可以是放置于室温的自然干燥，也可以是用鼓风机、干燥机、烘箱等进行的强制干燥。
[0044]接着，为了获得本发明的铝一树脂注塑一体成形品，通过将如上所述得到的铝形状体安设于注塑成形用金属模具内、将熔融好的规定的热塑性树脂注射至该金属模具内并使其固化的方法，即所谓的使用铝形状体的热塑性树脂的一体成形来制造作为目标的铝形状体和树脂成形体的注塑一体成形品。本发明中，特别优选的注塑一体成形品是包括铝形状体和在铝形状体的部分表面上进行热塑性树脂的注塑成形而以紧贴的状态接合的树脂成形体的注塑一体成形品。
[0045]本发明的铝一树脂注塑一体成形品中，相互以0.1 μ m的间隔画出从该铝-树脂注塑一体成形品的树脂侧朝铝形状体侧沿厚度方向延伸的多条观察线时，关于通过由树脂-铝-树脂构成的层叠部的所述观察线，优选每一个观察截面(100 μ m宽度)的层叠部存在比例为15%以上80%以下，较好是20%以上79%以下，更好是25%以上78%以下，若层叠部存在比例不足15%，则树脂容易脱落，产生接合性降低的问题。另一方面，若在80%以上，则铝形状体表面的铝片除去处理不充分，因此会从铝形状体的露出面产生粉尘，产生铝形状体和树脂成形体之间的树脂接合面中的树脂注入口附近的密合强度和气密性下降的问题。
[0046]这里，关于用于制造本发明的铝一树脂注塑一体成形品的热塑性树脂，可以单独使用各种热塑性树脂，考虑到本发明的铝一树脂注塑一体成形品所要求的物性、用途、使用环境等，作为热塑性树脂，较好是聚丙烯树脂、聚乙烯树脂、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)、聚碳酸酯树脂、聚酰胺树脂、聚苯硫醚(PPS)等聚芳基硫醚树脂、聚缩醛树脂、液晶性树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)或聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)等聚酯类树脂、聚甲醛树脂、聚酰亚胺树脂、间同立构聚苯乙烯树脂等、或者两种以上这些热塑性树脂的混合物，此外，为了进一步改善铝形状体和树脂成形体之间的密合性、机械强度、耐热性、尺寸稳定性(耐变形、翘曲等)、电特性等性能，更好是在这些热塑性树脂中添加纤维状、粉粒状、板状等的填充剂或各种弹性体成分。`
[0047]此外，作为热塑性树脂中所添加的填充剂，可例举玻璃纤维、碳纤维、金属纤维、石棉纤维、硼纤维等无机质纤维填充剂，聚酰胺、氟树脂、丙烯酸树脂等高熔点有机质纤维填充剂，以石英粉末、玻璃珠、玻璃粉、碳酸钙为代表的无机粉体类等粉状填充剂，玻璃片、滑石、云母等硅酸盐类等板状填充剂等，相对于100重量份热塑性树脂，添加250重量份以下。该填充剂的添加量如果超过250重量份，则会产生流动性下降、难以进入铝形状体的凹部、无法获得良好的密合强度或者导致机械特性下降的问题。
[0048]此外，作为热塑性树脂中所添加的弹性体成分，可例举聚氨酯类、核壳型、烯烃类、聚酯类、酰胺类、苯乙烯类等的弹性体，可考虑到注塑成形时的热塑性树脂的熔融温度等来选择，相对于100重量份热塑性树脂，在30重量份以下的范围内使用。该弹性体成分的添加量如果超过30重量份，则无法观察到进一步提高密合强度的效果，会产生机械特性下降等问题。该弹性体成分的配合效果在使用聚酯类树脂作为热塑性树脂时表现得特别显著。
[0049]还可根据所要求的性能在用于制造本发明的铝一树脂注塑一体成形品的热塑性树脂中适当添加通常添加于热塑性树脂的公知的添加剂，即阻燃剂、染料或颜料等着色剂、抗氧化剂或紫外线吸收剂等稳定剂、增塑剂、润滑剂、润滑材料、脱模剂、结晶化促进剂、成核剂等。
[0050]本发明中，关于将铝形状体设置于注塑成形用金属模具内来进行的热塑性树脂的注塑成形，可采用所用的热塑性树脂所要求的常规的成形条件，但在注塑成形时熔融的热塑性树脂可靠地进入铝成形体的凹状部内并固化很重要，较好是将金属模具温度或料缸温度设定为热塑性树脂的种类和物性以及成形循环所能接受的范围内的较高的温度，特别是对于金属模具温度而言，温度的下限必须在90°C以上，上限可根据所使用的热塑性树脂的种类在自100°C至比该热塑性树脂的熔点或软化点(添加有弹性体成分时是熔点和软化点中较高的一方)低20°C左右的温度的范围内。此外，金属模具温度的下限较好是以与热塑性树脂的熔点相比不低至140°C以上的条件进行设定。
[0051]发明的效果
[0052]由于本发明的铝形状体的在表面形成的凹凸部的前端铝片不会断裂，因此可以尽可能抑制由该铝片的断裂引起的粉尘，例如适用于电子设备外框等时，可以防止由粉尘引起的污染、端子间的短路的危险等的发生。此外，在该铝形状体表面进行树脂的注塑成形的铝-树脂注塑一体成形品中，可以有效防止该铝形状体和树脂成形体的树脂接合面中的树脂注入口附近的密合强度的下降和气密性的下降，因此可以长时间维持高可靠性。因此，本发明的铝一树脂注塑一体成形品适合用作以例如汽车用的各种传感器部件、家用电器用的各种开关部件、各种工业机器用的电容器部件等为代表的广泛领域内的金属一树脂一体成形部件，特别适合用作树脂成形体从铝形状体的部分表面以紧贴状态突出且要求高接合强度的金属一树脂一体成形部件。
【专利附图】
【附图说明】
[0053]图1是本发明的一个实施例的铝形状体的厚度方向截面照片。
[0054]图2是对比较例的铝成形体的厚度方向截面进行复制而用于对铝片除去处理进行说明的截面复制图。
[0055]图3是对本发明的一个实施例的铝形状体表面进行树脂注塑成形后的铝-树脂注塑一体成形品的平面和截面复制图。
[0056]图4是比较例2的铝形状体的厚度方向截面照片。
[0057]图5是比较例3的铝形状体的厚度方向截面照片。
【具体实施方式】
[0058]以下，基于实施例及比较例对本发明的优选实施方式进行具体说明。本发明不限定于下述例子。
[0059][实施例1]
[0060][铝形状体的制备]
[0061]从厚2mm的铝合金(JI SA5052-H34)板上切出大小为IOmmX 150mm的铝试验片，对
其实施预处理:首先将该铝试验片于常温下在30重量％硝酸水溶液中浸溃5分钟后，用离子交换水充分水洗，接着于50°C在5重量％氢氧化钠溶液中浸溃I分钟后水洗,再于常温下在30重量％硝酸水溶液中浸溃3分钟后水洗。
[0062] 接着，实施蚀刻处理，即，66°C下将所述前处理后的铝试验片在由2.5重量％盐酸水溶液中添加54g/L氯化铝六水和物(AlCl3.6Η20)配制而得的蚀刻液(氯离子浓度:48g/L)中浸溃4分钟后水洗；然后，实施正式处理:在30重量％硝酸水溶液中于常温下浸溃3分钟后水洗。
[0063]接着，实施铝片除去处理:将实施了上述正式处理的铝试验片于40°C在5重量％氢氧化钠溶液中浸溃0.5分钟后水洗；然后,于常温下在30重量％硝酸水溶液中浸溃3分钟后水洗，用120°C的热风干燥5分钟，制成用于制作表面凹状部观察用、铝片附着量-尺寸测定用、以及剪切破坏荷重测定试验用的评价样品的铝试验片(铝形状体)。
[0064][铝形状体的表面凹状部观察]
[0065]将制成的铝形状体沿厚度方向切断，用扫描型电子显微镜(日立制FE-SEM，S-4500型)或光学显微镜(尼康株式会社(二 - >社)制，ΕΡΙΡΗ0Τ)以1000倍的倍数观察该厚度方向的截面，如图1所示，对得到的截面观察照片，相互以0.1 μ m的间隔画出从空间侧朝铝形状体侧沿厚度方向延伸的多条观察线。此时，对于基于从凹状部的开口缘部朝开口宽度方向中心以雪檐状突出的突出部通过空间-铝-空间的所述观察线，测定了每一个观察截面(100 μπι)的存在比例(突出部存在率)。结果示于表1中。
[0066][铝形状体表面的铝片附着量-尺寸测定]
[0067]对于制成的铝形状体表面，在以JISZ0237为基准使用2kg的辊筒在2kg的荷重下进行的粘胶带-粘胶片试验法中，通过ICP发光分光分析法对附着在带上的铝片的量进行定量。然后，用所述扫描型电子显微镜对附着在带上的该铝片进行观察，测定该铝片的尺寸。结果不于表1中。
[0068][对铝形状体的树脂注塑成形]
[0069]将获得的铝形状体安设于注塑成形机(沙迪克公司{ y-y >7>7社)制TR40VR)的金属模具内，采用包含无机填充剂和弹性体成分的聚苯硫醚(PPS)树脂(聚塑料株式会社(K m十”卞社)制)作为热塑性树脂，以注射速度80mm/秒、保压力lOOMPa、成形温度320°C、模具温度159°C的成形条件进行注塑成形，如图3所示，制成使相同大小的树脂成形体在IOmmX 150mmX2mm的大小的招形状体表面固定并一体化的铝-树脂注塑一体成形品，将其作为剪切破坏荷重测定试验用的样品。注入口正下方的位置为A,流动中央部的位置为B,流动末端部的位置为C。
[0070][铝-树脂注塑一体成形品的由树脂-铝-树脂构成的层叠部的存在比例的测定]
[0071]将用于剪切破坏荷重测定试验而制成的铝-树脂注塑一体成形品在位置A、B、C沿厚度方向切断，用所述扫描型电子显微镜或光学显微镜以1000倍的倍数观察该厚度方向截面，对于得到的截面观察照片，相互以0.1 μ m的间隔画出从空间侧朝铝形状体侧沿厚度方向延伸的多条观察线。此时，对于通过由树脂-铝-树脂构成的层叠部的所述观察线，测定每一个观察截面(IOOym宽度)的存在比例(层叠部存在率)。结果示于表1中。
[0072][剪切破坏荷重测定试验]
[0073]将用于剪切破坏荷重测定试验而制成的铝-树脂注塑一体成形品在图3所示的位置A、B、C以宽度5mm的间隔切断，制作样品A、B、C。然后，使用剪切破坏荷重测定试验机(岛津制作所(島津製作所)制;t 一卜7 7)，将所述各个样品分别固定在试验片固定用夹具上，在距离树脂接合部0.5mm的位置施加荷重，测定铝形状体和树脂成形体的接合部的剪切断裂强度。
[0074][PPS露出率测定方法]
[0075]在剪切破坏荷重测定试验后的铝试验片侧的树脂接合处中央部附近，使用荧光X射线装置(理学社株式会社((株V」力'々社)制RIX — 2100)，对测定直径3 mm Φ处的硫元素的X射线强度进行了测定。接着，对得到的强度值，使用由测定PPS单体时的硫元素的X射线强度制作的校准曲线进行换算，将其作为PPS露出率进行评价。结果示于表1中。
[0076][实施例2]
[0077]除了将铝片除去处理替换为于40°C在lg/L氢氧化钠溶液中浸溃0.5分钟的处理以外，与实施例1同样进行。结果不于表1中。
[0078][实施例3]
[0079]除了将铝片除去处理替换为于40°C在10g/L氢氧化钠溶液中浸溃2分钟的处理以外，与实施例1同样进行。结果不于表1中。
[0080][实施例4]
[0081]除了将铝片除去处理替换为于801:在145(^/1磷酸溶液中浸溃0.5分钟的处理以外，与实施例1同样进行。结果不于表1中。
[0082][实施例5]
[0083]除了将铝片除去处理`替换为于80°C在10g/L磷酸溶液中浸溃10分钟的处理以外，与实施例1同样进行。结果不于表1中。
[0084][实施例6]
[0085]除了将铝片除去处理替换为于80°C在1000g/L磷酸溶液和200g/L硫酸溶液的混合酸溶液中浸溃0.5分钟的处理以外，与实施例1同样进行。结果示于表1中。
[0086][实施例7]
[0087]除了将铝片除去处理替换为于80°C在1000g/L磷酸溶液和50g/L硝酸溶液的混合酸溶液中浸溃0.5分钟的处理以外，与实施例1同样进行。结果不于表1中。
[0088][实施例8]
[0089]除了将铝片除去处理替换为通过超声波清洗器在输出功率100W、频率40kHz的条件下在水中处理3分钟以外，与实施例1同样进行。结果示于表1中。
[0090][比较例I]
[0091]仅进行实施例1的预处理和正式处理而不进行铝片除去处理，制作铝试验片(t匕较例I的铝形状体)，实施于实施例1的情况同样的评价。结果示于表1中。
[0092][比较例2]
[0093]除了将正式处理替换为于25°C下浸溃4分钟的蚀刻处理外，与实施例1同样进行。结果不于表1中。
[0094][比较例3]
[0095]实施例1的预处理后，使用表2所示组成的水溶液，进行25°C浸溃80秒的蚀刻处理后，水洗。接着，进行于25°C的3重量％氢氧化钠水溶液中浸溃并振荡30秒的铝片除去处理后，水洗、干燥。然后，实施与实施例1的情况同样的评价。结果示于表1中。
[0096][表 I]
【权利要求】
1.铝-树脂注塑一体成形品制造用铝形状体，它是在一部分表面或整面上形成源自于凹凸部的多个凹状部、且部分或全部的这些凹状部中形成有从凹状部的开口缘部的一部分或整体朝开口宽度方向中心以雪檐状突出的突出部的铝合金制铝形状体，其特征在于，在所述铝形状体的厚度方向截面，相互以0.1 μπι的间隔画出从空间侧朝铝形状体的凹凸部沿厚度方向延伸的多条观察线时，基于所述雪檐状的突出部通过空间-铝-空间的所述观察线在每一个宽度100 μ m的观察截面为150根以上800根以下。
2.如权利要求1所述的铝-树脂注塑一体成形品制造用铝形状体，其特征在于，所述铝形状体的表面性状如下:在以JISZ0237为基准使用2kg的辊筒在2kg的荷重下进行的粘胶带和粘胶片试验法中，附着在带上的铝片的附着量为100μ g/cm2以下，附着在带上的铝片的尺寸的最大值为50 μ m以下。
3.铝-树脂注塑一体成形品，其特征在于，具有权利要求1或2所述的铝合金制铝形状体和在该铝形状体的一个表面上进行热塑性树脂的注塑成形而以紧贴状态接合的树脂成形体。
4.如权利要求3所述的铝-树脂注塑一体成形品，其特征在于，相互以0.1 μ m的间隔画出从所述铝-树脂注塑一体成形品的树脂侧朝铝形状体侧沿厚度方向延伸的多条观察线时，对于通过由树脂-铝-树脂构成的层叠部的所述观察线，每一个宽度100 μ m的观察截面的层叠部存在比例为15%以上80%以下。
5.铝一树脂注塑一体成形品制造用铝形状体的制造方法，其特征在于，使用在0.5g/L以上300g/L以下的浓度范围内含有卤素离子的酸浓度0.1重量％以上80重量％以下的酸水溶液，在处理温度30~80°C的条件下对铝合金材料的表面进行蚀刻处理，在所述铝合金材料的部分表面或整 面形成源自于凹凸部的多个凹状部，且在部分或全部的这些凹状部中，形成从凹状部的开口缘部的一部分或整体朝开口宽度方向中心以雪檐状突出的突出部，接着，进行将所述突出部的一部分作为铝片除去的铝片除去处理。
6.如权利要求5所述的铝一树脂注塑一体成形品制造用铝形状体的制造方法，其特征在于，在所述铝形状体的厚度方向截面，相互以0.1 μ m的间隔画出从空间侧朝铝形状体的凹凸部沿厚度方向延伸的多条观察线时，基于所述雪檐状的突出部通过空间-铝-空间的所述观察线在每个宽度100 μ m的观察截面为150根以上800根以下。
7.如权利要求5或6所述的铝-树脂注塑一体成形品制造用铝形状体的制造方法，其特征在于，所述铝形状体的表面性状如下:在以JISZ0237为基准使用2kg的辊筒在2kg的荷重下进行的粘胶带和粘胶片试验法中，附着在带上的铝片的附着量为100 μ g/cm2以下，附着在带上的铝片的尺寸的最大值为50 μ m以下。
8.如权利要求5~7中任一项所述的铝-树脂注塑一体成形品制造用铝形状体的制造方法，其特征在于，铝片除去处理是选自使用碱溶液的碱处理、使用酸溶液的酸处理以及使用超声波的超声波处理中的一种或两种以上的处理。
9.如权利要求8所述的铝-树脂注塑一体成形品制造用铝形状体的制造方法，其特征在于，碱处理使用含有选自氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钡以及氢氧化钙中的至少一种以上的碱且浓度为I~100g/L的碱水溶液进行。
10.如权利要求8所述的铝-树脂注塑一体成形品制造用铝形状体的制造方法，其特征在于，酸处理使用含有选自磷酸、盐酸、铬酸、硅酸、乙酸、硝酸、草酸、氢氟酸以及硫酸中的至少一种以上的酸且浓度为I~1500g/L的酸水溶液进行。
11.如权利要求8所述的铝-树脂注塑一体成形品制造用铝形状体的制造方法，其特征在于，超声波处理采用频率为20~1000kHz的超声波在处理温度O~80°C的条件下进行。
12.铝-树脂注塑一体成形品的制造方法，其特征在于，通过权利要求5-11中任一项所述的方法制造铝合金制铝形状体，接着，在该铝合金形状体的一个表面进行热塑性树脂注塑成形而使树脂成形体以紧贴状态结`合，从而制造注塑一体成形品。
【文档编号】C23F1/00GK103562438SQ201280025409
【公开日】2014年2月5日 申请日期:2012年5月22日 优先权日:2011年5月26日
【发明者】远藤正宪, 饭野诚己, 吉田美悠姬, 矶部昌司, 高泽令子 申请人:日本轻金属株式会社