金属-碳纤维增强树脂材料复合体制造技术

该金属

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】金属
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碳纤维增强树脂材料复合体


[0001]本专利技术涉及金属
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碳纤维增强树脂材料复合体。

技术介绍

[0002]使基体树脂含有增强树脂(例如玻璃纤维、碳纤维等)而复合化的纤维增强塑料(FRP：Fiber Reinforced Plastics)，重量轻且拉伸强度、加工性等优异。因此，FRP从民用领域到工业用途被广泛利用。在汽车产业中，为了满足与燃料消耗率、其他性能的提高有关的车体轻量化的需求，着眼于FRP的轻量性、拉伸强度、加工性等，研究FRP向汽车部件的应用。
[0003]其中，使用碳纤维作为增强纤维的碳纤维增强塑料(CFRP：Carbon Fiber Reinforced Plastics)重量特别轻，由于碳纤维的强度而使得拉伸强度也优异，因此是在以汽车部件为代表的各种用途中备受期望的材料。
[0004]另一方面，CFRP的基体树脂通常是环氧树脂等热固性树脂，因此具有脆性，所以一旦变形则有可能发生脆性破坏。另外，CFRP通常价格高，成为汽车部件等各种部件的成本上升的主要原因。
[0005]为了在维持CFRP的上述优点的同时解决这些问题，最近研究了将金属部件与CFRP层叠一体化(复合化)而形成的金属部件
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CFRP复合材料。由于金属部件具有延展性，因此通过与这样的金属部件复合化，能够克服作为CFRP缺点的脆性，从而对复合材料进行变形、加工。另外，通过将低价格的金属部件与CFRP复合化，能够减少CFRP的使用量，因此能够降低汽车部件的成本。
[0006]CFRP中的碳纤维是良好的导电体。因此，接触CFRP的金属部件与CFRP中的碳纤维电导通，可能产生因电蚀作用而腐蚀的现象(异种材料接触腐蚀)。为了防止这样的异种材料接触腐蚀，提出了几种方案。
[0007]专利文献1中提出了一种在碳纤维增强树脂成型体的基体树脂中分散有粒子状或油状的有机硅化合物的、以与金属部件接触的状态使用的碳纤维增强树脂成型体。
[0008]专利文献2中提出了一种在金属制紧固部件与CFRP层叠板之间配置有非导电性套筒和玻璃纤维增强树脂等非导电性片材的纤维增强树脂部件。专利文献3中提出了一种将碳纤维增强树脂材料与金属制的套环的抵接部经由绝缘性的粘接剂接合的碳纤维增强树脂材料的紧固结构。
[0009]专利文献4中提出了一种在轻金属材料与CFRP材料之间具有体积固有电阻为1
×
10
13
Ω
·
cm以上的粘接层的轻金属/CFRP制结构部件。专利文献5、6中提出了在金属原材料的表面形成涂膜的方案。
[0010]在先技术文献
[0011]专利文献1：日本特开2014
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162848号公报
[0012]专利文献2：国际公开第2016/021259号
[0013]专利文献3：国际公开第2016/117062号
[0014]专利文献4：国际公开第99/10168号
[0015]专利文献5：国际公开第2014/111978号
[0016]专利文献6：国际公开第2013/145712号

技术实现思路

[0017]专利技术要解决的课题
[0018]但是，专利文献1记载的成型体是通过有机硅对碳纤维增强树脂成型体的表面赋予了防水性的成型体，并不是防止碳纤维与金属部件的导通的成型体。因此，难以充分抑制异种材料接触腐蚀。
[0019]另外，专利文献2、3涉及的技术毕竟是关于金属部件与碳纤维增强树脂材料的接合的技术，不能单纯地适用于金属
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碳纤维增强树脂材料复合体。例如，金属
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碳纤维增强树脂材料复合体的金属与碳纤维增强树脂材料的粘接部分，为了维持该复合体的一体性，需要通过比较薄的树脂层进行粘接。因此，在该复合体中，难以配置如专利文献2记载的具有较大厚度的玻璃纤维增强树脂。
[0020]另外，尚不清楚在将如专利文献3记载的绝缘性的树脂层配置得比较薄时能否充分抑制异种材料接触腐蚀。
[0021]专利文献4记载的轻金属/CFRP制构造部件，是设置有体积固有电阻为1
×
10
13
Ω
·
cm以上的粘接层的轻金属/CFRP制构造部件，虽然通过粘接层的电阻值高可抑制高温高湿下的异种金属接触腐蚀，但对于有关存在盐水等腐蚀因素的腐蚀环境下的异种金属接触腐蚀的研究、腐蚀环境下的部件自身的电阻值没有任何研究，难以充分地抑制异种金属接触腐蚀。
[0022]专利文献5、6中，为了提高金属原材料与热塑性树脂组合物的密合性、密封性，在金属部件的表面具有树脂皮膜层，通过与热塑性树脂组合物热熔接来达成上述密合性、密封性，但难以抑制金属
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碳纤维增强树脂材料复合体中的异种材料接触腐蚀。
[0023]此外，在上述列举的金属碳纤维增强树脂材料复合体中，成为腐蚀原因的水、盐水等有可能从碳纤维增强树脂材料层与金属的界面端部侵入，从而发生腐蚀。
[0024]因此，本专利技术是鉴于上述问题而完成的专利技术，其目的在于提供一种抑制了金属部件的腐蚀、特别是异种材料接触腐蚀的新型且改良的金属
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碳纤维增强树脂材料复合体。
[0025]用于解决课题的手段
[0026]本专利技术人为了解决上述问题而进行了认真研究。结果发现，通过提高可引起异种金属接触腐蚀的电解液中的金属
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碳纤维增强树脂材料复合体自身的交流阻抗，能够抑制异种金属接触腐蚀。
[0027]本专利技术是基于这样的见解而完成的专利技术，其主旨如下。
[0028](1)本申请专利技术的一个技术方案涉及的金属
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碳纤维增强树脂材料复合体，具备金属部件、皮膜层、碳纤维增强树脂材料层和电沉积涂膜，所述皮膜层配置在所述金属部件的表面的至少一部分，并且含有树脂，所述碳纤维增强树脂材料层配置在所述皮膜层的表面的至少一部分，并且包含基体树脂和存在于所述基体树脂中的碳纤维材料，所述电沉积涂膜以至少覆盖所述碳纤维增强树脂材料层的整个表面、所述金属部件与所述皮膜层的界面、以及所述皮膜层与所述碳纤维增强树脂材料层的界面的方式配置，在所述碳纤维增强
树脂材料层的所述表面上形成的所述电沉积涂膜的平均膜厚A为0.3～1.4μm，在除去所述电沉积涂膜并浸渍于含有5质量％氯化钠的水溶液中时，频率1Hz下的交流阻抗为1
×
107Ω～1
×
109Ω。
[0029](2)上述(1)记载的金属
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碳纤维增强树脂材料复合体，可以设为：在所述金属部件的所述表面之中没有配置所述皮膜层的第一区域中，所述平均膜厚A和在所述第一区域上形成的所述电沉积涂膜的平均膜厚B满足下述式(1)。
[0030]B＞10
×
A
ꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0031](3)上述(1)或(2)记载的金属...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种金属
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碳纤维增强树脂材料复合体，其特征在于，具备金属部件、皮膜层、碳纤维增强树脂材料层和电沉积涂膜，所述皮膜层配置在所述金属部件的表面的至少一部分，并且含有树脂，所述碳纤维增强树脂材料层配置在所述皮膜层的表面的至少一部分，并且包含基体树脂和存在于所述基体树脂中的碳纤维材料，所述电沉积涂膜以至少覆盖所述碳纤维增强树脂材料层的整个表面、所述金属部件与所述皮膜层的界面、以及所述皮膜层与所述碳纤维增强树脂材料层的界面的方式配置，在所述碳纤维增强树脂材料层的所述表面上形成的所述电沉积涂膜的平均膜厚A为0.3～1.4μm，在除去所述电沉积涂膜并浸渍于含有5质量％氯化钠的水溶液中时，频率1Hz下的交流阻抗为1
×
107Ω～1
×
109Ω。2.根据权利要求1所述的金属
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碳纤维增强树脂材料复合体，其特征在于，在所述金属部件的所述表面之中没有配置所述皮膜层的第一区域中，所述平均膜厚A和在...

【专利技术属性】
技术研发人员：河村保明，植田浩平，郡真纯，
申请(专利权)人：日本制铁株式会社，
类型：发明
国别省市：