本发明专利技术的课题是将金属和树脂，特别是将形状化的钛合金的基材和树脂组合物牢固地一体化接合。使用如下的钛合金的基材：通过化学蚀刻等而成为具有超微细凹凸面的表面粗糙度，所述超微细凹凸面的形状为，宽和高为１０～数百ｎｍ、长度为数百～数μｍ的弯曲的山脉状突起以间隔周期１０～数百ｎｍ在面上林立。在注射成形模（１０）的空腔内嵌入经表面处理的钛合金片（１），注射特定的树脂组合物（４），从而得到一体化的复合体（７）。作为使用的树脂组合物（４）的主要成分，可以使用聚苯硫醚树脂（ＰＰＳ），或聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂（ＰＢＴ）。树脂组合物在ＰＢＴ的情况下是含有聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂和／或聚烯烃系树脂为辅助成分的组合物、在ＰＰＳ的情况下是含有聚烯烃系树脂为辅助成分的树脂组合物，则产生高注射接合力。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及在电子设备的筐体、家电设备的筐体、机械部件等中 使用的、特别加工有钛合金的金属部件和树脂组合物构成的复合体，及 其制造方法。更详细而言，涉及利用各种机械加工制作的钬合金制的部 件与热塑性树脂组合物一体化得到的复合体及其制造方法，涉及适合在 移动用的各种电子设备、家电制品、医疗设备、车辆用构造部件、车辆 搭载用品、其它的电气部件、耐腐蚀性外装部件等中使用的金属与树脂 的复合体及其制造方法。
技术介绍
将金属和合成树脂一体化的技术，是汽车、家庭电气化制品、产 业设备等部件制造业等广阔产业领域所要求的，为此开发出大量粘接 剂。其中提案有非常优异的粘接剂。例如，常温或通过加热而发挥功能 的粘接剂，被用于将金属和合成树脂一体化的接合，该方法目前是通常 的接合技术。然而， 一直以来研究着不使用粘接剂的更合理的接合方法。对于 镁、铝、作为其合金的轻金属类，或不锈钢等铁合金类，不使用粘接剂 而将高强度的工程树脂一体化的方法，是其中一例。例如，本专利技术人等 提出了向预先嵌入到注射成型模内的金属部件，注射溶融树脂而使树脂 部分成形，与此同时将该成形品和金属部件粘着(接合)的方法(以下， 筒称为"注射接合")。作为该注射接合的技术，已知有对铝合金注射聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂(以下称为"PBT")或聚苯硫醚树脂(以下称为"PPS")而 使其接合的制造技术(例如参照专利文献l)。另外，还知道在铝材的阳 极氧化皮膜上设置大的孔，使合成树脂体嵌入该孔而使其粘接的接合技 术(例如参照专利文献2)。对专利文献1中的注射接合的原理进行简单说明如下。使铝合金浸渍于水溶性胺系化合物的稀水溶液中，通过水溶液的弱碱性而使铝合 金微细地蚀刻，并且使胺系化合物分子同时吸附于铝合金表面。将如此 处理的铝合金嵌入到注射成形模，用高压注射已熔融的热塑性树脂。此时，热塑性树脂与吸附于铝合金表面的胺系化合物分子相遇后 发热。与该发热几乎同时，该热塑性树脂与模温度保持成比热塑性树脂 的溶融温度低温的铝合金接触而被急速冷却。此时，将要结晶化且固化 的树脂，因发热而固化延迟，潜入到超微细的铝合金面上的凹部。由此， 铝合金和热塑性树脂在树脂不从铝合金表面剥离的情况下牢固地接合 (粘着)。即，如果发生发热反应，则可以牢固地注射接合。实际上，确认了能够与胺系化合物发生发热反应的PBT、 PPS，可以与该铝合金 注射接合。另外，还知道如下的技术预先对金属部件的表面进行化学 蚀刻，接着将金属部件嵌入到注射成形机的模具中，用热塑性树脂材料 进行注射成形的技术(例如参照专利文献3)。专利文献1:日本特开2004 - 216425号7〉才艮专利文献2: WO2004 - 055248 Al公报专利文献3:日本特开2001 - 225352号7〉才艮
技术实现思路
然而，上述的专利文献1所示的原理对铝合金等显示出非常大的 效果，但对于向铝合金以外的金属的注射接合无效。因此，希望开发出 新的接合技术。本专利技术人等对向铝合金进行硬质树脂的注射接合进行了 开发改良，从中开发出新的技术。即，无需胺系化合物向金属部件表面 的化学吸附，总之不需得到格外的发热反应、某些特异的化学反应的帮 助，而确立了可以进行注射接合的条件。为此，必须要至少2个条件。第1条件为，使用硬的高结晶性树 脂，即使用PPS、 PBT及芳香族聚酰胺。而且，配合注射接合将其制成 改泉的树脂組合物。其它的条件是，嵌入模具的金属部件的表面或表层 为适当的形状且表面为硬质。例如，在以镁合金为原材料而使用其形状物时，关于处于由自然氧化层被覆的状态的镁合金，其耐蚀性低，因此通过对其实施化成处理、 电解氧化处理而将表层形成金属氧化物、金属碳酸化物、或金属磷酸化 物，从而可以制成用高硬度的陶瓷质被覆的表面。只要是具有这些表层 的镁合金部件，就可以接近上述的条件。理论上，设定将这些被表面处理了的镁合金形状物嵌入到注射成 形模的情况，考虑会有以下情形。由于模具和嵌入的镁合金形状物保持在比注射的树脂的熔点低百数十1C以上的温度，因此，被注射的树脂在进入模具内的流路后立刻被急速冷却，在接近镁金属部件的时刻达到熔 点以下的可能性很高。并不是所有的结晶性树脂在从熔融状态被急速冷却而达到熔点以 下时，都是以零时间而结晶化、固化的，虽是非常短的时间，但仍有熔 点以下的熔融状态、即过冷却状态的时间。在合金形状物上的凹部的直径比较大为数百nm时，在限于从过冷却到产生微结晶的时间内，已熔 融的树脂有可能侵入到凹部。换言之，在产生的高分子微结晶群的数字 密度还小的情况下，如果是数百nm直径的大的凹部，则树脂能够侵入。 这是由于，关于微结晶、即具有从不规则运动的分子链而在分子链产生 某种排列好的状态时的形状的微结晶的大小，如果由分子模型进行推 测，则认为是数nm 10nm的大小。因此，虽不能说微结晶能够筒单地侵入20 ~ 30nm直径的超微细凹 部，但如果是数百nm直径左右的凹部，则判断为能够侵入。但是，由 于微结晶同时产生无数，因而在注射树脂的前端、接近模具金属面的地 方，树脂流的粘度急速上升。因此，在100nm直径左右的凹部的情况 下，虽也会无法侵入到凹部的最底部，但由于侵入到相当内部后结晶化 而固化，因而会产生与此相当的接合力(粘着力)。此时，即使镁合金 形状物的表面是金属氧化物等陶瓷质的微结晶群或非结晶层，也会成为 nm级的凹凸面，如果是硬的结实的表层，则凹部内的树脂的牵拉变强， 固化结晶化的树脂难以从凹部拔出，即，接合力提高。该nm级的凹凸 面用电,子显微镜所见的视觉图像为粗糙的面。在本专利技术中，注射的树脂组合物的改良实际上是最重要的要素。 对该关系进行说明。即，树脂组合物在注射成形时，从熔融状态急速冷 却到熔点以下的温度而要结晶化、固化，但只要是结晶化的速度能够变慢的树脂组合物，就可以产生更强的接合力。这成为适于注射接合的树 脂组合物的条件。本专利技术人等基于此提出了如下技术如上所示对镁合金形状物进 行化学蚀刻，进而通过化成处理等表面处理将表层陶瓷质化，从而将硬 质的结晶性树脂与其注射接合，能得到高接合性(日本特开2007 -301972号)。这验证了不用胺系化合物的化学吸附也可以注射接合，由 此水平展开思考，则只要至少对于所有金属、金属合金而言是同样的表 面形状、表面的物性，则使用对注射接合用进行改良了的PBT或PPS ， 可以进行注射接合。在此，对以往技术所公开的内容进行说明。在专利文献3中记载 了如下方法将经化学蚀刻的铜线嵌入到注射成形模中，注射PPS等， 制成数根铜线穿通PPS制圆盘状物的中心部的形状的带有引线的电池 盖的方法。该专利技术由于化学蚀刻导致铜线的表面凹凸(粗度)，因而即 使电池的内压上升，气体也不从引线部漏出。该专利文献3中记载的专利技术，不是本专利技术人等所主张的注射接合 技术，而是通常的注射成形的延长线上的技术，是单纯利用金属的线膨 胀率和树脂的成形收缩率的关系的技术。当在金属制的棒状物质穿通的形状的周围部使树脂注射成形时，如果将成形品从模具脱模而放冷，则 金属制棒部成为由树脂成形品部紧固的形状。这是因为，金属的线膨胀 率就算大也是铝合金、镁合金、铜、铜合金的1.7 2.5xlO-sX^左右，即使从模具取出而冷却到室温，在线膨本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种金属和树脂的复合体，其特征在于， 由钛合金的基材和第１树脂组合物或第２树脂组合物构成， 所述钛合金的基材，在机械加工成规定的形状后，通过化学蚀刻，具有超微细凹凸面且具有可观察到如下表面粗糙度的面，所述超微细凹凸面的形状是宽和 高为１０～数百纳米、长度为数百～数μｍ的弯曲的山脉状突起以间隔周期１０～数百ｎｍ在面上林立，所述表面粗糙度是轮廓曲线要素的平均长度ＲＳｍ为１～１０μｍ、最大高度粗糙度Ｒｚ为０．５～５μｍ； 所述第１树脂组合物或第２树脂组合物通过注射成 形而直接与所述钛合金的基材接合，所述第１树脂组合物以聚苯硫醚树脂为主要成分，所述第２树脂组合物以聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂为主要成分。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：成富正德，安藤直树，
申请(专利权)人：大成普拉斯株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]
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