金属-碳纤维增强树脂材料复合体及其制造方法技术

提供金属部件的异种材料接触腐蚀得到抑制、并且电沉积涂装性优异的新型且改良的金属

【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及其制造方法


[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和金属
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碳纤维增强树脂材料复合体的制造方法。

技术介绍

[0002]使基体树脂含有增强纤维(例如玻璃纤维、碳纤维等)而复合化的纤维增强树脂(FRP：Fiber Reinforced Plastics)，重量轻且拉伸强度、加工性等优异。因此，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)由于碳纤维的强度，重量特别轻，拉伸强度特别优异，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，使用热固性树脂作为基体树脂的CFRP由于不发生塑性变形，因此一旦固化就无法进行弯曲加工。而且，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
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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，脆性降低，能够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，与接触CFRP的金属部件电导通，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品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品。
[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中公开了一种导电性、耐腐蚀性涂装金属板，其特征在于，在金属板的至少一面形成有涂膜(α)，该涂膜(α)包含有机树脂(A)和非氧化物陶瓷粒子(B)，该非氧化物陶瓷粒子(B)选自25℃的电阻率为0.1
×
10
‑6～185
×
10
‑6Ωcm的硼化物、碳化物、氮化物、硅化物，所述涂膜(α)中的有机树脂(A)和非氧化物陶瓷粒子(B)在25℃的体积比为90:10～99.9:0.1，所述有机树脂(A)包含树脂(A1)，或者还包含该树脂(A1)的衍生物(A2)，该树脂(A1)在其结构中包含选自羧基、磺酸基中的至少1种官能团。
[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2012/029988号

技术实现思路

[0015]专利技术要解决的课题
[0016]金属
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CFRP复合材料根据用途而实施电沉积涂装。因此，在将金属
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CFRP复合材料用于这样的用途的情况下，对金属部件
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CFRP复合材料也要求优异的电沉积涂装性。在对CFRP也进行电沉积涂装的情况下，需要适度地导通CFRP和金属部件。但是，在CFRP与金属部件导通的情况下，无法抑制上述异种材料接触腐蚀。
[0017]另一方面，在专利文献2、3记载的技术中，由于通过绝缘体将CFRP与金属部件之间隔断，因此难以应用电沉积涂装。另外，专利文献1记载的成型品是通过有机硅对碳纤维增强树脂成型品的表面赋予了防水性的成型品，并不是防止碳纤维与金属部件的导通的成型品。因此，难以抑制异种材料接触腐蚀。
[0018]在此，本专利技术人研究的结果发现，如果对直接将CFRP贴附于金属部件的复合材料实施电沉积涂装，则电沉积涂装不仅覆盖金属部件的表面，也会覆盖CFRP表面。但是，也发现仅对在金属部件上直接贴附了CFRP的复合材料实施电沉积涂装的复合体，无法抑制来自金属部件与CFRP的接触部的腐蚀。另一方面，即使为了抑制金属部件和CFRP中的碳纤维的异种材料接触腐蚀而设置作为绝缘物的树脂皮膜，在将CFRP贴附于金属板时，由于通常进行热压接，因此在该工序中，CFRP中的碳纤维也会贯通树脂绝缘皮膜而与金属接触，从而难以完全抑制异种材料接触腐蚀。而且，由于具有绝缘皮膜，即使一部分碳纤维与金属部件接触，导通性也会受损，因此即使对具有该绝缘皮膜层的复合材料实施电沉积涂装，电沉积涂膜也难以被覆，对于抑制异种材料接触腐蚀没有效果。
[0019]综上所述，以往对于异种接触材料腐蚀的抑制和电沉积涂装性的提高没有进行研究，并且尚不知晓兼顾这些的金属
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CFRP复合材料。
[0020]专利文献4中公开了涉及在金属板中包含有机树脂和非氧化物陶瓷粒子的具有导电性的涂膜的专利技术。但是，如果在本专利技术涉及的钢板上直接贴附CFRP，则虽然被覆了电沉积涂膜，但无法抑制腐蚀。即使像专利文献4中记载的金属板那样通过仅将导电性皮膜被覆在金属上而赋予电沉积涂装性，作为腐蚀因素的水等也会从电沉积涂装的缺陷部等侵入被覆在金属板上的皮膜与CFRP的界面，从而发生异种材料接触腐蚀。
[0021]因此，本专利技术是鉴于上述问题而完成的，其目的在于提供一种金属部件的异种材料接触腐蚀得到抑制、且电沉积涂装性优异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和金属
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碳纤维增强树脂材料复合体的制造方法。
[0022]用于解决课题的手段
[0023]本专利技术人为解决上述问题而进行了深入研究，结果发现，通过在金属部件与碳纤维增强树脂材料之间设置树脂皮膜层，在所述树脂皮膜层中包含选自金属粒子、金属间化合物粒子、导电性氧化物粒子和导电性非氧化物陶瓷粒子中的任一种或多种作为导电性粒子，使23～27℃的粉体电阻率为7.0
×
107Ωcm以下，并且包含选自Zn、Si、Zr、V、Cr、Mo、Mn和
W中的任一种或多种作为构成元素，能够抑制金属部件的异种材料接触腐蚀，并且提高电沉积涂装性。推测这是因为，通过在金属部件与碳纤维增强树脂材料之间的树脂皮膜层中添加导电性物质，金属部件与碳纤维增强树脂材料之间电导通，在电沉积涂装时电沉积本文档来自技高网...

【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，具有金属部件、树脂皮膜层和碳纤维增强树脂材料，所述树脂皮膜层配置在所述金属部件的表面的至少一部分，所述碳纤维增强树脂材料配置在所述树脂皮膜层的表面的至少一部分，并且包含基体树脂和存在于该基体树脂中的碳纤维材料，所述树脂皮膜层包含选自金属粒子、金属间化合物粒子、导电性氧化物粒子和导电性非氧化物陶瓷粒子中的任一种或多种作为导电性粒子，并且还包含粘合剂树脂，所述导电性粒子的23～27℃的粉体电阻率为7.0
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107Ωcm以下，并且包含选自Zn、Si、Zr、V、Cr、Mo、Mn和W中的任一种或多种作为构成元素。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，所述导电性氧化物粒子是掺杂型导电性氧化物粒子。3.根据权利要求1或2所述的金属
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碳纤维增强树脂材料复合体，所述导电性粒子由选自Al掺杂型氧化锌、ZrB2、MoSi2、CrB2、WSi2、VB2、硅铁合金和锰铁合金中的一种以上构成。4.根据权利要求1～3中任一项所述的金属
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碳纤维增强树脂材料复合体，所述树脂皮膜层中的所述导电性粒子的体积率为1.0％以上且30.0％以下。5.根据权利要求1～4中任一项所述的金属
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碳纤维增强树脂材料复合体，所述树脂皮膜层的平均厚度为1.0μm以上且200.0μm以下。6.根据权利要求1～5中任一项所述的金属
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碳纤维增强树脂材料复合体，所述导电性粒子的平均粒径为50.0μm以下。7.根据权利要求1～6中任一项所述的金属
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碳纤维增强树脂材料复合体，在将所述树脂皮膜层的平均厚度设为T、并将所述导电性粒子的平均粒径设为r时，满足0.5≤T/r≤300.0的关系，所述T和r的单位为μm。8.根据权利要求1～7中任一项所述的金属
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碳纤维增强树脂材料复合体，所述树脂皮膜层的玻璃化转变温度为100℃以下。9.根据权利要求1～8中任一项所...

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