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JP7688871B2 - Method for manufacturing composite member of plated metal and resin and composite member - Google Patents
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JP7688871B2 - Method for manufacturing composite member of plated metal and resin and composite member - Google Patents

Method for manufacturing composite member of plated metal and resin and composite member Download PDF

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Description

本発明は、母材と、母材の少なくとも一部を覆う金属被膜と、金属被膜の表面に接合された樹脂と、を含む複合部材に関する。 The present invention relates to a composite member that includes a base material, a metal coating that covers at least a portion of the base material, and a resin bonded to the surface of the metal coating.

特許文献1には、表面にアルミ水酸化膜が形成されたアルミ部材と、前記アルミ水酸化膜が形成された前記アルミ部材の表面に直接接触する樹脂部材と、を備える複合部材に関する技術が開示されている(例えば、特許文献1の図1参照)。 Patent Document 1 discloses a technology relating to a composite member that includes an aluminum member having an aluminum hydroxide film formed on its surface and a resin member that is in direct contact with the surface of the aluminum member having the aluminum hydroxide film formed thereon (see, for example, FIG. 1 of Patent Document 1).

特開2020-131492号公報JP 2020-131492 A

しかしながら、特許文献1の技術を採用する場合、母材を構成する材料は、アルミニウムに限定される。 However, when adopting the technology of Patent Document 1, the material constituting the base material is limited to aluminum.

本発明の一態様は、上述した課題に鑑みなされたものであり、その目的は、母材と樹脂とを接合してなる複合部材において、母材を構成し得る材料のバリエーションを広げることである。 One aspect of the present invention has been made in consideration of the above-mentioned problems, and its purpose is to expand the variety of materials that can be used to form the base material in a composite member formed by bonding a base material and a resin.

上記の課題を解決するために、本発明の第1の態様に係る複合部材の製造方法は、母材と、当該母材の少なくとも一部を覆う金属被膜と、当該金属被膜の表面に接合された樹脂と、を含む複合部材の製造方法である。本複合部材の製造方法は、前記金属被膜の表面を覆う酸化膜を除去する除去工程と、前記除去工程を実施された前記表面に熱水処理を施す熱水処理工程と、前記熱水処理工程を実施された前記表面に樹脂を接合する接合工程と、を含む。 In order to solve the above problems, the manufacturing method of a composite member according to the first aspect of the present invention is a manufacturing method of a composite member including a base material, a metal coating covering at least a portion of the base material, and a resin bonded to the surface of the metal coating. This manufacturing method of a composite member includes a removal process for removing an oxide film covering the surface of the metal coating, a hot water treatment process for performing a hot water treatment on the surface on which the removal process has been performed, and a joining process for joining a resin to the surface on which the hot water treatment process has been performed.

上記の課題を解決するために、本発明の第6の態様に係る複合部材は、母材と、当該母材の少なくとも一部を覆う金属被膜であって、当該金属被膜を構成する金属の水酸化物および酸化物の少なくとも何れかにより構成された針状構造が表面に設けられている金属被膜と、当該金属被膜の表面に接合された樹脂と、を備えている。 In order to solve the above problems, the composite member according to the sixth aspect of the present invention comprises a base material, a metal coating covering at least a portion of the base material, the metal coating having a needle-shaped structure on its surface composed of at least one of a hydroxide and an oxide of the metal that constitutes the metal coating, and a resin bonded to the surface of the metal coating.

本発明の一態様によれば、母材と樹脂とを接合してなる複合部材において、母材を構成し得る材料のバリエーションを広げることができる。 According to one aspect of the present invention, it is possible to expand the variety of materials that can be used to form the base material in a composite component formed by bonding a base material and a resin.

本発明の第1の実施形態に係る複合部材の斜視図である。1 is a perspective view of a composite material according to a first embodiment of the present invention; 図1に示した複合部材の断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of the composite member shown in FIG. 図1に示した接合領域であって、樹脂を接合する前の状態の接合領域のSEM画像である。上段のSEM画像は、倍率が20,000倍であり、下段のSEM画像は、倍率が40,000倍である。2A and 2B are SEM images of the bonded region shown in FIG. 1 before the resin is bonded. The top SEM image is at a magnification of 20,000 times, and the bottom SEM image is at a magnification of 40,000 times. 図1に示した複合部材の一変形例の断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of a modified example of the composite member shown in FIG. 1 . 左図は、本発明の第2の実施形態に係る複合部材の製造方法のフローチャートである。右図は、左図に示した複合部材の製造方法に含まれる各工程を実施したあとの接合領域の断面図である。The left figure is a flow chart of a method for manufacturing a composite member according to a second embodiment of the present invention, and the right figure is a cross-sectional view of the joining area after each step included in the method for manufacturing a composite member shown in the left figure is performed. 図5の左図に示した複合部材の製造方法に含まれる除去工程の変形例のフローチャートである。6 is a flowchart of a modified example of the removal step included in the manufacturing method of the composite member shown in the left diagram of FIG. 5 .

〔第1の実施形態〕
本発明の第1の実施形態に係る複合部材10について、図1~図4を参照して説明する。図1は、複合部材10の斜視図である。図2は、複合部材10の断面図であって、図1に示したA-A’線に沿った断面図である。図3は、複合部材10の接合領域122であって、樹脂部材13を接合する前の状態の接合領域122の走査型電子顕微鏡(SEM)画像である。上段のSEM画像は、倍率が20,000倍であり、下段のSEM画像は、倍率が40,000倍である。なお、樹脂部材13を接合する前の状態とは、図5に示した熱水処理工程S13を実施し、且つ、図5に示した接合工程S14を実施していない状態を意味する。なお、熱水処理工程S13および接合工程S14を含む複合部材の製造方法M10については、第2の実施形態において後述する。
First Embodiment
A composite member 10 according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 4. FIG. 1 is a perspective view of the composite member 10. FIG. 2 is a cross-sectional view of the composite member 10, taken along the line AA' shown in FIG. 1. FIG. 3 is a scanning electron microscope (SEM) image of the joining region 122 of the composite member 10 before the resin member 13 is joined. The upper SEM image has a magnification of 20,000 times, and the lower SEM image has a magnification of 40,000 times. The state before the resin member 13 is joined means a state in which the hot water treatment step S13 shown in FIG. 5 has been performed, and the joining step S14 shown in FIG. 5 has not been performed. The manufacturing method M10 of the composite member including the hot water treatment step S13 and the joining step S14 will be described later in the second embodiment.

図1に示すように、複合部材10は、母材11と、金属被膜12と、樹脂部材13と、を備えている。 As shown in FIG. 1, the composite member 10 includes a base material 11, a metal coating 12, and a resin member 13.

<母材および金属被膜>
図1に示すように、母材11は、板状に成形されている。本実施形態においては、母材11を構成する材料としてハイテン鋼を用いる。ただし、母材11を構成する材料は、ハイテン鋼に限定されず、用途に応じて適宜選択することができる。母材11を構成する材料は、金属、ガラス、セラミック、および樹脂の何れであってもよい。すなわち、複合部材10において、母材11は、発明の名称に記載されためっきされた金属に限定されない。
<Base material and metal coating>
As shown in Fig. 1, the base material 11 is formed into a plate shape. In this embodiment, high tensile steel is used as the material constituting the base material 11. However, the material constituting the base material 11 is not limited to high tensile steel, and can be appropriately selected depending on the application. The material constituting the base material 11 may be any of metal, glass, ceramic, and resin. That is, in the composite member 10, the base material 11 is not limited to the plated metal described in the title of the invention.

本実施形態において、図1に示すように、母材11を構成する一対の主面のうち一方の主面には、金属被膜12が形成されている。すなわち、本実施形態において、母材11の一部である一方の主面は、金属被膜12により覆われている。ただし、母材11のうち金属被膜12により覆われている領域は、後述する樹脂部材13が接合される領域である接合領域122を包含していればよく、母材11の表面の一部であってもよいし、母材11の表面の全部であってもよい。 In this embodiment, as shown in FIG. 1, a metal coating 12 is formed on one of a pair of main surfaces constituting the base material 11. That is, in this embodiment, one of the main surfaces, which is a part of the base material 11, is covered with the metal coating 12. However, the area of the base material 11 covered with the metal coating 12 only needs to include a joining area 122, which is an area to which the resin member 13 described below is joined, and may be a part of the surface of the base material 11 or the entire surface of the base material 11.

本実施形態においては、金属被膜12を構成する材料として亜鉛を採用している。また、本実施形態においては、母材11の一方の主面に対して、めっき法を用いて金属被膜12を形成している。ただし、金属被膜12を構成する材料は、金属であればよく亜鉛に限定されない。なお、金属被膜12を構成する材料は、めっき法を用いて金属被膜12を形成可能な材料であることが好ましい。また、母材11の一方の主面に対して金属被膜12を形成する方法は、めっき法に限定されない。すなわち、複合部材10において、金属被膜12は、発明の名称に記載されためっきあるいはめっき膜に限定されない。 In this embodiment, zinc is used as the material constituting the metal coating 12. Also, in this embodiment, the metal coating 12 is formed on one main surface of the base material 11 by using a plating method. However, the material constituting the metal coating 12 is not limited to zinc as long as it is a metal. It is preferable that the material constituting the metal coating 12 is a material that can be used to form the metal coating 12 by using a plating method. Also, the method of forming the metal coating 12 on one main surface of the base material 11 is not limited to a plating method. That is, in the composite member 10, the metal coating 12 is not limited to the plating or plating film described in the title of the invention.

以上のように、本実施形態では、母材11および金属被膜12として、亜鉛めっきされたSPFC780と呼ばれるハイテン鋼板を用いている。金属被膜12の厚みは限定されないが、典型的には1μm以上50μm以下である。本実施形態においては、金属被膜12の厚みを25μmとする。 As described above, in this embodiment, zinc-plated high-tensile steel plate called SPFC780 is used as the base material 11 and the metal coating 12. The thickness of the metal coating 12 is not limited, but is typically 1 μm or more and 50 μm or less. In this embodiment, the thickness of the metal coating 12 is 25 μm.

<樹脂部材>
図1に示すように、樹脂部材13は、直方体状に成形されている。本実施形態においては、樹脂部材13を構成する材料としてポリフェニレンスルファイド(PPS)樹脂を用いる。ただし、樹脂部材13を構成する材料は、樹脂であればPPS樹脂に限定されず、用途に応じて適宜選択することができる。樹脂部材13を構成する材料は、PPS樹脂以外に、エンジニアリングプラスチックであってもよいし、スーパーエンジニアリングプラスチックであってもよいし、ガラス繊維や炭素繊維などを含む繊維強化プラスチックであってもよい。また、樹脂部材13を構成する材料は、接着剤として好適な樹脂であってもよい。接着剤として好適な樹脂の一例としては、エポキシ樹脂が挙げられる。
<Resin material>
As shown in FIG. 1, the resin member 13 is molded into a rectangular parallelepiped shape. In this embodiment, polyphenylene sulfide (PPS) resin is used as the material constituting the resin member 13. However, the material constituting the resin member 13 is not limited to PPS resin as long as it is a resin, and can be appropriately selected depending on the application. The material constituting the resin member 13 may be engineering plastic, super engineering plastic, or fiber reinforced plastic including glass fiber, carbon fiber, etc., other than PPS resin. In addition, the material constituting the resin member 13 may be a resin suitable as an adhesive. An example of a resin suitable as an adhesive is epoxy resin.

<接合領域>
以下において、金属被膜12の主面121を主面121の法線方向から見た場合に、金属被膜12と樹脂部材13とが重なる領域を接合領域122と呼ぶ。図1においては、接合領域122を仮想線(二点鎖線)で図示している。
<Joining area>
Hereinafter, a region where the metal coating 12 and the resin member 13 overlap when the main surface 121 of the metal coating 12 is viewed from the normal direction of the main surface 121 is referred to as a bonding region 122. In Fig. 1, the bonding region 122 is illustrated by a virtual line (two-dot chain line).

第2の実施形態において図5を参照して説明するが、主面121の接合領域122を含む領域には、ブラスト加工を用いた除去工程S12と、熱水処理工程S13とが施されている。 In the second embodiment, which will be described with reference to FIG. 5, the area including the joining area 122 of the main surface 121 is subjected to a removal process S12 using blast processing and a hot water treatment process S13.

ブラスト加工を用いた除去工程S12を接合領域122に施すことによって、接合領域122の表面に生じていた自然酸化膜は除去され、さらに、接合領域122の表面にはマイクロサイズの凹凸構造123が形成される(図2参照)。 By subjecting the bonding area 122 to the removal process S12 using blasting, the natural oxide film that had formed on the surface of the bonding area 122 is removed, and a micro-sized uneven structure 123 is formed on the surface of the bonding area 122 (see Figure 2).

また、除去工程S12のあとに熱水処理工程S13を実施することによって、接合領域122の凹凸構造123の表面には亜鉛の水酸化物および酸化物により構成された針状構造124が形成される(図2参照)。ただし、針状構造124は、亜鉛の水酸化物および酸化物により構成されていてもよいし、亜鉛の水酸化物および酸化物の少なくとも何れかにより構成されていてもよい。なお、接合領域122の凹凸構造123の表面に形成された針状構造124の走査型電子顕微鏡(SEM)画像を図3に示す。上段のSEM画像は、倍率が20,000倍であり、下段のSEM画像は、倍率が40,000倍である。 In addition, by carrying out the hot water treatment process S13 after the removal process S12, a needle-like structure 124 composed of zinc hydroxide and oxide is formed on the surface of the uneven structure 123 of the bonding region 122 (see FIG. 2). However, the needle-like structure 124 may be composed of zinc hydroxide and oxide, or may be composed of at least one of zinc hydroxide and oxide. A scanning electron microscope (SEM) image of the needle-like structure 124 formed on the surface of the uneven structure 123 of the bonding region 122 is shown in FIG. 3. The upper SEM image has a magnification of 20,000 times, and the lower SEM image has a magnification of 40,000 times.

亜鉛の水酸化物と亜鉛の酸化物とを比較した場合、亜鉛の水酸化物のほうが樹脂に対する濡れ性が高い。したがって、針状構造124が亜鉛の水酸化物および酸化物により構成されていている場合、針状構造124における水酸化物の割合を高めることによって、金属被膜12と樹脂部材13との間における接合強度を高めることができる。 When comparing zinc hydroxide with zinc oxide, zinc hydroxide has higher wettability with resin. Therefore, when the needle-shaped structure 124 is composed of zinc hydroxide and oxide, the bonding strength between the metal coating 12 and the resin member 13 can be increased by increasing the proportion of hydroxide in the needle-shaped structure 124.

樹脂部材13は、その一部が接合領域122に重なるように射出成形されることによって、接合領域122に対して接合されている。樹脂部材13を構成する樹脂が接合領域122に射出されたとき、その樹脂は流動性を有している。したがって、流動性を有する樹脂は、熱水処理工程S13により生成された針状構造の隙間に充填され、射出された樹脂は、やがて硬化する(図2参照)。
このように、複合部材10においては、母材11の少なくとも一部が金属被膜12により覆われており、金属被膜12の主面121の少なくとも一部である接合領域122に硬化した樹脂である樹脂部材13が接合されている。そのため、母材11を構成する材料は、表面の一部を金属被膜12で覆うことができる材料であればよい。すなわち、母材11の材料は、めっき法により表面に金属被膜12を形成可能な材料であればよい。したがって、母材11を構成する材料は、特許文献1のようにアルミニウムに限定されないので、複合部材10においては、母材を構成し得る材料のバリエーションを広げることができる。また、複合部材10においては、母材11の主面の少なくとも一部が金属被膜12により覆われている場合であっても、特許文献1の技術の場合と同様にアンカー効果を得ることができるので、金属被膜12と樹脂部材13との間における接合強度を、特許文献1の技術の場合と同程度まで高めることができる。
The resin member 13 is injection molded so that a portion of the resin member 13 overlaps the bonding region 122, thereby bonding to the bonding region 122. When the resin constituting the resin member 13 is injected into the bonding region 122, the resin has fluidity. Therefore, the fluid resin fills the gaps in the needle-like structures generated by the hot water treatment step S13, and the injected resin soon hardens (see FIG. 2).
Thus, in the composite member 10, at least a part of the base material 11 is covered with the metal coating 12, and the resin member 13, which is a hardened resin, is joined to the joining region 122, which is at least a part of the main surface 121 of the metal coating 12. Therefore, the material constituting the base material 11 may be a material that can cover a part of the surface with the metal coating 12. In other words, the material of the base material 11 may be a material that can form the metal coating 12 on the surface by a plating method. Therefore, the material constituting the base material 11 is not limited to aluminum as in Patent Document 1, so that the composite member 10 can expand the variation of materials that can constitute the base material. Furthermore, in the composite member 10, even if at least a part of the main surface of the base material 11 is covered with the metal coating 12, the anchor effect can be obtained in the same way as in the technology of Patent Document 1, so that the joining strength between the metal coating 12 and the resin member 13 can be increased to the same level as in the technology of Patent Document 1.

(算術平均傾斜および二乗平均平方根傾斜)
接合領域122において、主面121の算術平均傾斜RΔaは、0.10以上0.60以下である、ことが好ましく、0.15以上0.55以下である、ことがより好ましく、0.17以上0.50以下である、ことが特に好ましい。また、接合領域122において、主面121の二乗平均平方根傾斜RΔqは、0.20以上0.70以下である、ことが好ましく、0.25以上0.65以下である、ことがより好ましく、0.27以上0.60以下である、ことが特に好ましい。
(Arithmetic mean slope and root mean square slope)
In the bonding region 122, the arithmetic mean slope RΔa of the main surface 121 is preferably 0.10 to 0.60, more preferably 0.15 to 0.55, and particularly preferably 0.17 to 0.50. In addition, in the bonding region 122, the root mean square slope RΔq of the main surface 121 is preferably 0.20 to 0.70, more preferably 0.25 to 0.65, and particularly preferably 0.27 to 0.60.

算術平均傾斜RΔaおよび二乗平均平方根傾斜RΔqは、いずれも、狭い空間にどれだけ傾斜があるかを示す指標として用いられる。 The arithmetic mean slope RΔa and the root mean square slope RΔq are both used as indicators of how much slope there is in a small space.

算術平均傾斜RΔaが小さくなるほど接合強度は小さくなりやすい。算術平均傾斜RΔaが0.10以上である場合、12MPa程度の実用的な接合強度を得ることができ、算術平均傾斜RΔaが0.15以上である場合、20MPa程度の更に実用的な接合強度を得ることができる。特に、算術平均傾斜RΔaが0.17以上である場合には、自動車等の構造部品の溶接にも十分な接合強度を得ることができる。また、算術平均傾斜RΔaが0.60以下であれば、ブラスト加工による除去工程S12の実施が可能である。特に、算術平均傾斜RΔaが0.55以下である場合、ブラスト可能による除去工程S12の実施が容易であり、算術平均傾斜RΔaが0.50以下である場合、ブラスト加工による粗面化が更に容易である。 The smaller the arithmetic mean slope RΔa, the smaller the joint strength tends to be. When the arithmetic mean slope RΔa is 0.10 or more, a practical joint strength of about 12 MPa can be obtained, and when the arithmetic mean slope RΔa is 0.15 or more, a more practical joint strength of about 20 MPa can be obtained. In particular, when the arithmetic mean slope RΔa is 0.17 or more, sufficient joint strength can be obtained for welding structural parts of automobiles, etc. Also, when the arithmetic mean slope RΔa is 0.60 or less, the removal step S12 can be performed by blasting. In particular, when the arithmetic mean slope RΔa is 0.55 or less, the removal step S12 can be easily performed by blasting, and when the arithmetic mean slope RΔa is 0.50 or less, roughening by blasting is even easier.

二乗平均平方根傾斜RΔqの場合も同様に、二乗平均平方根傾斜RΔqが小さくなるほど接合強度は小さくなりやすい。二乗平均平方根傾斜RΔqが0.20以上である場合、12MPa程度の実用的な接合強度を得ることができ、二乗平均平方根傾斜RΔqが0.25以上である場合、20MPa程度の更に実用的な接合強度を得ることができる。特に、二乗平均平方根傾斜RΔqが0.27以上である場合には、自動車等の構造部品の溶接にも十分な接合強度を得ることができる。また、二乗平均平方根傾斜RΔqが0.70以下であれば、ブラスト加工による除去工程S12の実施が可能である。特に、二乗平均平方根傾斜RΔqが0.65以下である場合、ブラスト加工による除去工程S12の実施が容易であり、二乗平均平方根傾斜RΔqが0.60以下である場合、ブラスト加工による除去工程S12の実施が更に容易である。 Similarly, in the case of the root-mean-square slope RΔq, the smaller the root-mean-square slope RΔq, the smaller the joint strength is. When the root-mean-square slope RΔq is 0.20 or more, a practical joint strength of about 12 MPa can be obtained, and when the root-mean-square slope RΔq is 0.25 or more, a more practical joint strength of about 20 MPa can be obtained. In particular, when the root-mean-square slope RΔq is 0.27 or more, sufficient joint strength can be obtained for welding structural parts such as automobiles. In addition, when the root-mean-square slope RΔq is 0.70 or less, the removal step S12 by blast processing can be performed. In particular, when the root-mean-square slope RΔq is 0.65 or less, the removal step S12 by blast processing can be easily performed, and when the root-mean-square slope RΔq is 0.60 or less, the removal step S12 by blast processing can be performed even more easily.

(水酸化物および酸化物からなる層の厚み)
針状構造124を含む水酸化物および酸化物からなる層の厚みt(図2参照)は、50nm以上2000nm以下であることが好ましく、100nm以上1000nm以下であることがより好ましい。本実施形態において、厚みtは、500nmである。
(Thickness of the hydroxide and oxide layer)
The thickness t (see FIG. 2) of the layer made of hydroxide and oxide including the needle-like structure 124 is preferably 50 nm to 2000 nm, more preferably 100 nm to 1000 nm. In this embodiment, the thickness t is 500 nm.

厚みtが50nm未満である場合、実用的な接合強度を得ることが難しい。これは、得られるアンカー効果が小さいためである。一方、厚みtが2000nmを上回る場合、水酸化物および酸化物の少なくとも何れかの構造は、針状構造の代わりに多孔質構造をとりやすくなる。その場合、樹脂が多孔質構造の内部に浸透しにくくなるため、実用的な接合強度を得ることが難しい。これも、得られるアンカー効果が小さいためである。したがって、厚みtが50nm以上2000nm以下であることにより、水酸化物および酸化物の構造を、アンカー効果を得るための好適な針状構造にすることができる、結果として、接合強度を高めることができる。 If the thickness t is less than 50 nm, it is difficult to obtain a practical bonding strength. This is because the anchoring effect obtained is small. On the other hand, if the thickness t is more than 2000 nm, the structure of at least one of the hydroxide and oxide is likely to have a porous structure instead of a needle-like structure. In that case, it is difficult for the resin to penetrate into the porous structure, making it difficult to obtain a practical bonding strength. This is also because the anchoring effect obtained is small. Therefore, by making the thickness t 50 nm or more and 2000 nm or less, the hydroxide and oxide structures can be made into a needle-like structure suitable for obtaining an anchoring effect, and as a result, the bonding strength can be increased.

厚みtが100nm未満である場合、アンカー効果が十分でなく、実用的な接合強度が得られにくい。また、厚みtが1000nmを上回る場合、水酸化物の膜が脆くなることから荷重がかかった時に水酸化物の膜が破断しやすい。したがって、厚みtが100nm以上1000nm以下であることにより、実用的な接合強度を担保するとともに、荷重により生じ得る水酸化物の膜の破断を生じ難くすることができる。 If the thickness t is less than 100 nm, the anchor effect is insufficient and it is difficult to obtain a practical bonding strength. Furthermore, if the thickness t exceeds 1000 nm, the hydroxide film becomes brittle and is prone to breakage when a load is applied. Therefore, by making the thickness t 100 nm or more and 1000 nm or less, it is possible to ensure a practical bonding strength and make it difficult for the hydroxide film to break when a load is applied.

<複合部材の用途>
複合部材10の用途としては、例えば、自動車用の構造用のメンバー(例えば、サスペンションメンバー)や電機部品などがあげられる。
<Applications of composite materials>
Examples of applications for the composite member 10 include structural members for automobiles (eg, suspension members) and electrical components.

複合部材10を構造用のメンバーの一部として用いる場合、母材11および金属被膜12として亜鉛めっきされたハイテン鋼板を用い、樹脂部材13を構成する材料としてはエンジニアリングプラスチックやスーパーエンジニアリングプラスチックなどを用いることが好ましい。 When the composite member 10 is used as part of a structural member, it is preferable to use zinc-plated high-tensile steel plate as the base material 11 and the metal coating 12, and to use engineering plastics, super engineering plastics, etc. as the material that constitutes the resin member 13.

また、複合部材10を電機部品の一部として用いる場合、端子などの金属製の部品を樹脂でモールドしたものが考えられる。この場合、母材11および金属被膜12として表面にめっき処理を施した銅を用い、樹脂部材13を構成する材料としてPPS(ポリフェニレンスルファイド)樹脂、PBT(ポリブチレンテレフタレート)樹脂、及びPPA(ポリフタルアミド)樹脂の何れかを用いることが好ましい。 When the composite member 10 is used as part of an electrical component, it may be a metal part such as a terminal molded with resin. In this case, it is preferable to use copper with a plated surface as the base material 11 and the metal coating 12, and to use any one of PPS (polyphenylene sulfide) resin, PBT (polybutylene terephthalate) resin, and PPA (polyphthalamide) resin as the material constituting the resin member 13.

単純に金属製(例えば銅製)の端子を樹脂でモールドしただけでは、金属と樹脂との界面に隙間が生じやすく、その隙間から大気中の湿気などが侵入しやすい。モータや、パワーコントロールユニットなどの電機部品は、湿気を嫌う。そのため、従来は、湿気の侵入を抑制するために、エポキシ樹脂などを用いて、端子と樹脂との界面をさらに封止していた。複合部材10、アンカー効果により銅と樹脂との界面に隙間が生じにくいので、エポキシ樹脂などを用いた封止を省略することができる。すなわち、端子などの金属製の部品を樹脂でモールドするだけで、モードルの内部を封止でき、かつ、気密性を高めることができる。 Simply molding a metal (e.g., copper) terminal with resin is likely to result in gaps at the interface between the metal and resin, allowing moisture from the atmosphere to easily penetrate through the gaps. Electrical components such as motors and power control units dislike moisture. For this reason, in the past, the interface between the terminal and resin was further sealed with epoxy resin or the like to prevent moisture from penetrating. With the composite member 10, the anchor effect makes it difficult for gaps to form at the interface between the copper and resin, so sealing with epoxy resin or the like can be omitted. In other words, simply by molding a metal component such as a terminal with resin, the inside of the mold can be sealed and airtightness can be increased.

<変形例>
複合部材10の変形例である複合部材20について、図4を参照して説明する。図4は、複合部材10の一変形例である複合部材20の断面図である。
<Modification>
A composite member 20, which is a modified example of the composite member 10, will be described with reference to Fig. 4. Fig. 4 is a cross-sectional view of the composite member 20, which is a modified example of the composite member 10.

複合部材10においては、金属被膜12の接合領域122に対して、射出成形により成形した樹脂部材13を接合していた。複合部材20では、2組のハイテン鋼板である、母材11Aおよび金属被膜12Aと、母材11Bおよび金属被膜12Bと、を用いる。母材11Aおよび金属被膜12Aと、母材11Bおよび金属被膜12Bとは、何れも、複合部材10の母材11および金属被膜12と同様に構成されている。 In the composite member 10, the resin member 13 formed by injection molding was joined to the joining area 122 of the metal coating 12. In the composite member 20, two sets of high tensile steel plates, a base material 11A and a metal coating 12A, and a base material 11B and a metal coating 12B, are used. The base material 11A and a metal coating 12A, and the base material 11B and a metal coating 12B are both configured in the same way as the base material 11 and the metal coating 12 of the composite member 10.

そのうえで、複合部材20においては、金属被膜12Aにおける接合領域122Aと、金属被膜12Bにおける接合領域122Bとの間に、接着剤として機能する樹脂部材13を介在させることによって、金属被膜12Aと樹脂部材13とを接合し、且つ、金属被膜12Bと樹脂部材13とを接合している。 In addition, in the composite member 20, the metal coating 12A and the resin member 13 are joined together by interposing a resin member 13, which functions as an adhesive, between the joining region 122A in the metal coating 12A and the joining region 122B in the metal coating 12B, and the metal coating 12A and the resin member 13 are joined together.

このように、複合部材20は、2組の複合部材10である複合部材10A,10Bであって、共通する樹脂部材13を有する複合部材10A,10Bにより構成されているともいえる。このように構成された複合部材20も、本発明の範疇に含まれる。 In this way, the composite member 20 can be said to be composed of two sets of composite members 10, composite members 10A and 10B, which have a common resin member 13. The composite member 20 thus composed is also included in the scope of the present invention.

〔第2の実施形態〕
本発明の第2の実施形態に係る複合部材の製造方法M10について、図5および図6を参照して説明する。図5の左図は、複合部材の製造方法M10のフローチャートである。図5の右図は、左図に示した複合部材の製造方法M10に含まれる各工程S11~S14を実施したあとの接合領域122の断面図である。なお、図5の右図においては、接合領域122の符号「122」の図示を省略している。符号「122」については、図2の断面図に図示している。図6は、製造方法M10に含まれる除去工程S12の変形例である除去工程S12Aのフローチャートである。
Second Embodiment
A method M10 for manufacturing a composite member according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to Figs. 5 and 6. The left diagram in Fig. 5 is a flowchart of the method M10 for manufacturing a composite member. The right diagram in Fig. 5 is a cross-sectional view of a bonding region 122 after carrying out each of steps S11 to S14 included in the method M10 for manufacturing a composite member shown in the left diagram. Note that the reference numeral "122" of the bonding region 122 is omitted in the right diagram in Fig. 5. The reference numeral "122" is shown in the cross-sectional view in Fig. 2. Fig. 6 is a flowchart of a removal step S12A, which is a modified example of the removal step S12 included in the manufacturing method M10.

また、以下においては、複合部材の製造方法M10のことを単に製造方法M10と称する。製造方法M10は、第1の実施形態において説明した複合部材10を製造するために好適に用いることができる。複合部材10は、母材11と、母材11の少なくとも一部を覆う金属被膜12と、金属被膜12の表面の少なくとも一部である接合領域122に接合された樹脂部材13と、を含む複合部材である。 Furthermore, in the following, the manufacturing method M10 of the composite member will be simply referred to as manufacturing method M10. Manufacturing method M10 can be suitably used to manufacture the composite member 10 described in the first embodiment. The composite member 10 is a composite member including a base material 11, a metal coating 12 that covers at least a portion of the base material 11, and a resin member 13 that is joined to a joining region 122 that is at least a portion of the surface of the metal coating 12.

本実施形態では、複合部材10を製造するものとして製造方法M10を説明する。第1の実施形態において説明したように、母材11としてハイテン鋼板を用いる。 In this embodiment, manufacturing method M10 is described as a method for manufacturing a composite material 10. As described in the first embodiment, high-tensile steel plate is used as the base material 11.

図5に示すように、製造方法M10は、めっき工程S11と、除去工程S12と、熱水処理工程S13と、接合工程S14と、を含んでいる。 As shown in FIG. 5, manufacturing method M10 includes a plating process S11, a removal process S12, a hot water treatment process S13, and a joining process S14.

<めっき工程>
めっき工程S11は、母材11の一方の主面にめっき法を用いて金属被膜12を形成する工程である(図5の右図における「S11」の断面図参照)。
<Plating process>
The plating step S11 is a step of forming a metal coating 12 on one main surface of the base material 11 by plating (see the cross-sectional view of "S11" in the right diagram of FIG. 5).

本実施形態においては、母材11の一部である一方の主面を、金属被膜12により覆う。ただし、母材11のうち金属被膜12により覆われる領域は、図1に示した接合領域122を包含していればよく、母材11の表面の一部であってもよいし、母材11の表面の全部であってもよい。 In this embodiment, one of the main surfaces, which is a part of the base material 11, is covered with the metal coating 12. However, the area of the base material 11 covered with the metal coating 12 only needs to include the bonding area 122 shown in FIG. 1, and may be a part of the surface of the base material 11 or the entire surface of the base material 11.

本実施形態においては、金属被膜12を構成する材料として亜鉛を採用している。ただし、金属被膜12を構成する材料は、金属であればよく亜鉛に限定されない。なお、金属被膜12を構成する材料は、めっき法を用いて金属被膜12を形成可能な材料であることが好ましい。ただし、母材11の一方の主面に対して金属被膜12を形成する方法は、めっき法に限定されない。その場合、工程S11は、めっき工程ではなく金属被膜形成工程といえる。 In this embodiment, zinc is used as the material constituting the metal coating 12. However, the material constituting the metal coating 12 is not limited to zinc as long as it is a metal. It is preferable that the material constituting the metal coating 12 is a material from which the metal coating 12 can be formed using a plating method. However, the method of forming the metal coating 12 on one main surface of the base material 11 is not limited to the plating method. In that case, step S11 can be considered a metal coating formation step rather than a plating step.

なお、母材11の表面にあらかじめ金属被膜12が形成されている金属板(たとえば亜鉛めっきされたハイテン鋼板)を製造方法M10の出発材料として用いる場合には、めっき工程S11を省略することができる。 When a metal plate (e.g., a zinc-plated high-tensile steel plate) on which a metal coating 12 has already been formed on the surface of the base material 11 is used as the starting material for manufacturing method M10, the plating step S11 can be omitted.

<除去工程>
母材11および金属被膜12が長時間(たとえば3日より長い期間)に亘って大気中に放置されていた場合、金属被膜12の主面121には、自然酸化膜が形成される場合が多い。除去工程S12は、金属被膜12の表面である主面121を覆う自然酸化膜を除去する工程である。なお、自然酸化膜は、酸化膜の一態様である。
<Removal process>
When the base material 11 and the metal coating 12 are left in the air for a long period of time (for example, a period longer than three days), a natural oxide film is often formed on the main surface 121 of the metal coating 12. The removal step S12 is a step of removing the natural oxide film that covers the main surface 121, which is the surface of the metal coating 12. The natural oxide film is one form of an oxide film.

本実施形態においては、除去工程S12において、自然酸化膜を除去するためにブラスト加工を用いる。ブラスト加工を用いることによって、自然酸化膜を除去しつつ、前記表面にマイクロサイズの凹凸構造123を形成することができる(図5の右図における「S12」の断面図参照)。したがって、金属活性が高く、後述する熱水処理工程S13を実施することにより高いアンカー効果が得られる主面121が得られる。 In this embodiment, in the removal step S12, blasting is used to remove the natural oxide film. By using blasting, it is possible to form a micro-sized uneven structure 123 on the surface while removing the natural oxide film (see the cross-sectional view of "S12" in the right diagram of Figure 5). Therefore, a main surface 121 with high metal activity is obtained, which can provide a high anchor effect by carrying out the hot water treatment step S13 described later.

ブラスト加工において、噴射材の粒子径は、10μm以上710μm以下である、ことが好ましく、20μm以上500μm以下である、ことがより好ましく、30μm以上300μm以下である、ことが特に好ましい。また、噴射圧力は、0.05MPa以上2.0MPa以下である、ことが好ましく、0.3MPa以上1.5MPa以下である、ことがより好ましく、0.5MPa以上1.0MPa以下である、ことが特に好ましい。 In blast processing, the particle size of the abrasive material is preferably 10 μm or more and 710 μm or less, more preferably 20 μm or more and 500 μm or less, and particularly preferably 30 μm or more and 300 μm or less. The abrasive pressure is preferably 0.05 MPa or more and 2.0 MPa or less, more preferably 0.3 MPa or more and 1.5 MPa or less, and particularly preferably 0.5 MPa or more and 1.0 MPa or less.

金属被膜12の主面121に、金属被膜12を構成する金属(本実施形態では亜鉛)の自然酸化膜が形成されている場合に、噴射材の粒子径が10μm以上であることにより、主面121にマイクロサイズの凹凸構造123を形成することができる。また、噴射材の粒子径が300μm以下であることにより、ブラスト加工に起因して金属被膜12が破損する可能性を低減することができる。噴射材の粒子径として10μm以上710μm以下を採用する場合、噴射圧力として0.05MPa以上2.0MPa以下を採用することにより、ブラスト加工により自然酸化膜を除去することができ、且つ、主面121にマイクロサイズの凹凸構造123を形成することができ、且つ、金属被膜12が破損する可能性を低減することができる。金属の酸化膜は、樹脂に対する濡れ性が低い場合が多い。したがって、自然酸化膜を除去したあとに熱水処理を実施することによって、複合部材10における接合強度を、特許文献1の技術の場合と同程度まで高めることができる。なお、適切ではない条件でブラスト加工を実施した場合に生じ得る金属被膜12の破損の例としては、噴射材が金属被膜12を貫通すること、および、金属被膜12が母材11の主面から剥離することが挙げられる。なお、ブラスト加工におけるこの条件は、金属被膜12の厚みが1μm以上50μm以下である場合に好適である。金属被膜12の厚みが1μm以上であることにより、マイクロサイズの凹凸構造123を形成しつつ、金属被膜12が破損する可能性を確実に低減することができる。なお、50μmという厚みは、めっき法を用いて作製された金属被膜12の厚みの典型的な上限値である。 When a natural oxide film of the metal (zinc in this embodiment) constituting the metal coating 12 is formed on the main surface 121 of the metal coating 12, the particle diameter of the spray material is 10 μm or more, so that a micro-sized uneven structure 123 can be formed on the main surface 121. In addition, the particle diameter of the spray material is 300 μm or less, so that the possibility of the metal coating 12 being damaged due to the blasting process can be reduced. When the particle diameter of the spray material is 10 μm or more and 710 μm or less, the spray pressure is 0.05 MPa or more and 2.0 MPa or less, so that the natural oxide film can be removed by the blasting process, the micro-sized uneven structure 123 can be formed on the main surface 121, and the possibility of the metal coating 12 being damaged can be reduced. Metal oxide films often have low wettability with resin. Therefore, by performing hot water treatment after removing the natural oxide film, the bonding strength of the composite member 10 can be increased to the same level as that of the technology of Patent Document 1. Examples of damage to the metal coating 12 that may occur when blasting is performed under inappropriate conditions include the penetration of the metal coating 12 by the abrasive material and the peeling of the metal coating 12 from the main surface of the base material 11. These conditions for blasting are suitable when the thickness of the metal coating 12 is 1 μm or more and 50 μm or less. By making the thickness of the metal coating 12 1 μm or more, it is possible to reliably reduce the possibility of the metal coating 12 being damaged while forming a micro-sized uneven structure 123. The thickness of 50 μm is a typical upper limit value for the thickness of the metal coating 12 produced using a plating method.

(除去工程の変形例)
なお、除去工程S12の一変形例である除去工程S12Aにおいては、自然酸化膜を除去するために、ブラスト加工の代わりに酸処理を用いることもできる(図6参照)。除去工程S12Aは、超音波洗浄工程S121と、酸処理工程S122とを含んでいる。
(Modification of the Removal Step)
In addition, in a removal step S12A, which is a modification of the removal step S12, an acid treatment can be used instead of the blasting process to remove the native oxide film (see FIG. 6). The removal step S12A includes an ultrasonic cleaning step S121 and an acid treatment step S122.

超音波洗浄工程S121は、金属被膜12の主面121を超音波洗浄する工程である。 The ultrasonic cleaning process S121 is a process for ultrasonically cleaning the main surface 121 of the metal coating 12.

酸処理工程S122は、主面121に対して酸処理を施す工程である。なお、酸処理は、酸洗いとも呼ばれる。本変形例では、酸処理において用いる酸性溶液として塩酸を用いる。ただし、酸処理において用いる酸性溶液は、塩酸に限定されず適宜選択することができる。 The acid treatment step S122 is a step of performing an acid treatment on the main surface 121. The acid treatment is also called pickling. In this modified example, hydrochloric acid is used as the acid solution used in the acid treatment. However, the acid solution used in the acid treatment is not limited to hydrochloric acid and can be selected as appropriate.

酸処理を用いて自然酸化膜を除去した金属被膜12の主面121は、ブラスト加工を用いて自然酸化膜を除去した主面121と比較して、凹凸のサイズが小さくなりやすい。そのため、金属被膜12の膜厚が薄い場合であっても金属被膜12を破損することなく自然酸化膜を除去することができる。 The main surface 121 of the metal coating 12 from which the natural oxide film has been removed using acid treatment is likely to have smaller irregularities than the main surface 121 from which the natural oxide film has been removed using blasting. Therefore, even if the thickness of the metal coating 12 is thin, the natural oxide film can be removed without damaging the metal coating 12.

<熱水処理工程>
熱水処理工程S13は、除去工程S12を実施された主面121に対して熱水処理を施す工程である。熱水処理工程S13を実施することによって、主面121を構成する亜鉛が以下の化学式ように水酸化あるいは酸化される。その結果、凹凸構造123が形成されている主面121には、金属被膜12を構成する亜鉛の水酸化物および酸化物の少なくとも何れかにより構成された針状構造が形成される(図5の右図における「S13」の断面図参照)。針状構造については、第1の実施形態において説明したように、図3に示している。
<Hot water treatment process>
The hot water treatment step S13 is a step of performing a hot water treatment on the main surface 121 that has been subjected to the removal step S12. By performing the hot water treatment step S13, the zinc that constitutes the main surface 121 is hydroxide or oxidized as shown in the following chemical formula. As a result, a needle-like structure composed of at least one of the hydroxide and oxide of zinc that constitutes the metal coating 12 is formed on the main surface 121 on which the uneven structure 123 is formed (see the cross-sectional view of "S13" in the right diagram of FIG. 5). The needle-like structure is shown in FIG. 3, as described in the first embodiment.

Zn+2HO→Zn(OH)+H
Zn(OH)→ZnO+H
Zn+2H 2 O→Zn(OH) 2 +H 2
Zn(OH) 2 →ZnO+H 2 O

熱水処理工程S13において用いる水の温度は、50℃以上100℃以下である、ことが好ましく、60℃以上95℃以下である、ことがより好ましく、70℃以上90℃以下である、ことが特に好ましい。また、熱水処理における処理時間は、10秒以上100分以下である、ことが好ましく、30秒以上80分以下である、ことがより好ましく、1分以上60分以下である、ことが特に好ましい。 The temperature of the water used in the hot water treatment step S13 is preferably 50°C or more and 100°C or less, more preferably 60°C or more and 95°C or less, and particularly preferably 70°C or more and 90°C or less. The treatment time in the hot water treatment is preferably 10 seconds or more and 100 minutes or less, more preferably 30 seconds or more and 80 minutes or less, and particularly preferably 1 minute or more and 60 minutes or less.

熱水処理工程S13において用いる水の温度が50℃未満である場合、金属被膜を構成する金属の水酸化物および酸化物の少なくとも何れかが十分に成長しない。そのため、得られるアンカー効果が小さくなるため接合強度を高めることが難しい。また、100℃以下の熱水は、大気圧下で得ることができるので、容易に実現することができる。 If the temperature of the water used in the hot water treatment step S13 is less than 50°C, at least one of the metal hydroxides and oxides that make up the metal coating will not grow sufficiently. This reduces the anchor effect obtained, making it difficult to increase the bonding strength. In addition, hot water at 100°C or less can be obtained under atmospheric pressure, making this easy to achieve.

また、熱水処理工程S13における処理時間が10秒未満である場合、金属被膜12を構成する金属(本実施形態においては亜鉛)の水酸化物および酸化物の少なくとも何れかが十分に成長しない。そのため、得られるアンカー効果が小さくなるため接合強度を高めることが難しい。また、金属被膜12を構成する金属の水酸化物および酸化物の少なくとも何れかからなる層の厚みt(図2参照)は、処理時間が100分を超えるあたりから飽和する傾向にあることが分かった。したがって、処理時間を100分以下に定めることによって、熱水処理を効率的に実施することができる。 In addition, if the treatment time in the hot water treatment step S13 is less than 10 seconds, at least one of the hydroxides and oxides of the metal (zinc in this embodiment) that constitutes the metal coating 12 does not grow sufficiently. This reduces the anchor effect obtained, making it difficult to increase the bonding strength. It has also been found that the thickness t (see FIG. 2) of the layer consisting of at least one of the hydroxides and oxides of the metal that constitutes the metal coating 12 tends to saturate when the treatment time exceeds 100 minutes. Therefore, by setting the treatment time to 100 minutes or less, the hot water treatment can be carried out efficiently.

また、熱水処理工程S13において用いる水の電気伝導度は、0.05μS/cm以上10μS/cm以下である、ことが好ましく、0.08μS/cm以上5μS/cm以下である、ことがより好ましく、0.1μS/cm以上1μS/cm以下である、ことが特に好ましい。 The electrical conductivity of the water used in the hot water treatment step S13 is preferably 0.05 μS/cm or more and 10 μS/cm or less, more preferably 0.08 μS/cm or more and 5 μS/cm or less, and particularly preferably 0.1 μS/cm or more and 1 μS/cm or less.

水の電気伝導度が高いことは、熱水に含まれている不純物(特に金属イオン)の濃度が高いことを意味する。水の電気伝導度が10μS/cmを上回っている場合(すなわち不純物の濃度が高すぎる場合)、熱水処理により形成される亜鉛の水酸化物および酸化物の少なくとも何れかの形状および大きさの再現性が低下しやすくなる。その結果、複合部材10における接合強度が低下しやすくなる。 A high electrical conductivity of water means that the concentration of impurities (particularly metal ions) contained in the hot water is high. If the electrical conductivity of the water exceeds 10 μS/cm (i.e., if the concentration of impurities is too high), the reproducibility of the shape and size of at least one of the zinc hydroxides and oxides formed by the hot water treatment tends to decrease. As a result, the bonding strength of the composite member 10 tends to decrease.

また、水の電気伝導度が低くなればなるほど、上述した接合強度は上昇する。ただし、接合強度は、電気伝導度が0.05μS/cmを下回るあたりから飽和する傾向にあることが分かった。したがって、水の電気伝導度における好ましい範囲の下限値を0.05μS/cmに定めることによって、熱水に含まれている不純物を除去するためのコストが無駄になるのを防ぐことができる。 In addition, the lower the electrical conductivity of the water, the higher the bond strength described above. However, it has been found that the bond strength tends to saturate when the electrical conductivity falls below 0.05 μS/cm. Therefore, by setting the lower limit of the preferred range of the electrical conductivity of water at 0.05 μS/cm, it is possible to prevent the waste of costs involved in removing impurities contained in the hot water.

<接合工程>
接合工程S14は、熱水処理工程S13を実施された接合領域122の表面に樹脂部材13を接合する工程である。本実施形態では、射出成形法を用いて、樹脂部材13の一部が接合領域122に重なるように、樹脂部材13を成形する。樹脂部材13を構成する樹脂が接合領域122に射出されたとき、その樹脂は流動性を有している。したがって、流動性を有する樹脂は、熱水処理工程S13により生成された針状構造の隙間に充填され、射出された樹脂は、やがて硬化する(図5の右図における「S14」の断面図参照)。したがって、複合部材10においては、母材11の主面の少なくとも一部が金属被膜12により覆われている場合であっても、特許文献1の技術の場合と同様にアンカー効果を得ることができるので、金属被膜12と樹脂部材13との間における接合強度を、特許文献1の技術の場合と同程度まで高めることができる。
<Joining process>
The joining step S14 is a step of joining the resin member 13 to the surface of the joining region 122 where the hot water treatment step S13 has been performed. In this embodiment, the resin member 13 is molded using an injection molding method so that a part of the resin member 13 overlaps the joining region 122. When the resin constituting the resin member 13 is injected into the joining region 122, the resin has fluidity. Therefore, the resin having fluidity fills the gaps of the needle-like structure generated by the hot water treatment step S13, and the injected resin eventually hardens (see the cross-sectional view of "S14" in the right diagram of FIG. 5). Therefore, in the composite member 10, even if at least a part of the main surface of the base material 11 is covered with the metal coating 12, the anchor effect can be obtained in the same manner as in the technique of Patent Document 1, so that the joining strength between the metal coating 12 and the resin member 13 can be increased to the same extent as in the technique of Patent Document 1.

接合工程S14において接合領域122の表面に樹脂部材13を接合する手法は、射出成形法に限定されず、例えば、誘導加熱圧着成形法であってもよいし、プレス成形法であってもよい。また、図4を参照して複合部材20について説明したように、エポキシ樹脂などの接着剤として機能する樹脂を用いる方法であってもよい。 The method for joining the resin member 13 to the surface of the joining region 122 in the joining step S14 is not limited to injection molding, but may be, for example, induction heating compression molding or press molding. Also, as described for the composite member 20 with reference to FIG. 4, a method using a resin that functions as an adhesive, such as an epoxy resin, may be used.

〔付記事項〕
本発明は上述した第1の実施形態および第2の実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
[Additional Notes]
The present invention is not limited to the first and second embodiments described above, and various modifications are possible within the scope of the claims. Embodiments obtained by appropriately combining the technical means disclosed in the different embodiments are also included in the technical scope of the present invention.

〔第1の実施例および第2の実施例〕
本発明の第1の実施例および第2の実施例について、その効果を第1の実験例および第2の実験例と比較しながら説明する。
[First and second embodiments]
The effects of the first and second embodiments of the present invention will be described while comparing them with the first and second experimental examples.

第1の実施例、第2の実施例、第1の実験例、および第2の実験例では、複合部材を製造する出発原料として亜鉛めっきされたハイテン鋼板を用いた。したがって、母材11は、ハイテン鋼板であり、金属被膜12を構成する材料は、亜鉛である。なお、亜鉛からなる金属被膜12の膜厚は、25μmである。 In the first embodiment, the second embodiment, the first experimental example, and the second experimental example, a zinc-plated high-tensile steel sheet was used as the starting material for manufacturing the composite member. Therefore, the base material 11 is a high-tensile steel sheet, and the material constituting the metal coating 12 is zinc. The thickness of the metal coating 12 made of zinc is 25 μm.

第1の実施例では、図5に示した製造方法M10を実施することにより複合部材10を製造した。すなわち、除去工程S12においてはブラスト加工を用いて自然酸化膜を除去した。また、ブラスト加工における条件は、噴射材の粒子径として106~125μmを採用し、且つ、噴射圧力として1.0MPaを採用した。熱水処理工程S13における熱水処理の条件は、水の温度として75℃を採用し、処理時間として40分を採用した。その結果、針状構造124を含む水酸化物および酸化物からなる層の厚みt(図2参照)は、500nmであった。また、接合工程S14においては、熱水処理工程S13を行った金属被膜12の接合領域122に対して、射出成形法を用いて、PPS樹脂製の樹脂部材13を直接接合した。射出成形の条件としては、金型温度として140℃を採用し、樹脂温度として260℃を採用し、射出速度として10mm/秒を採用し、保持圧力として50MPaを採用し、保持時間として10秒間を採用した。 In the first embodiment, the composite member 10 was manufactured by carrying out the manufacturing method M10 shown in FIG. 5. That is, in the removal step S12, the natural oxide film was removed by blasting. The conditions for the blasting were a particle diameter of the abrasive material of 106 to 125 μm and a spray pressure of 1.0 MPa. The conditions for the hot water treatment in the hot water treatment step S13 were a water temperature of 75° C. and a treatment time of 40 minutes. As a result, the thickness t (see FIG. 2) of the layer consisting of hydroxides and oxides including the needle-like structure 124 was 500 nm. In the joining step S14, the resin member 13 made of PPS resin was directly joined to the joining area 122 of the metal coating 12 that had been subjected to the hot water treatment step S13 by using an injection molding method. The injection molding conditions were a mold temperature of 140°C, a resin temperature of 260°C, an injection speed of 10 mm/sec, a holding pressure of 50 MPa, and a holding time of 10 seconds.

第2の実施例では、製造方法M10をベースにして、除去工程S12の代わりに図6に示した除去工程S12Aを実施した。すなわち、第2の実施例では、金属被膜12の表面に形成された自然酸化膜を除去するために酸処理を用いた。この酸処理においては、ハイテン鋼板を浸漬する塩酸溶液として濃度が10%である塩酸溶液を用いた。また、酸処理の処理時間を10秒とした。 In the second example, the manufacturing method M10 was used as a base, and the removal step S12A shown in FIG. 6 was carried out instead of the removal step S12. That is, in the second example, an acid treatment was used to remove the natural oxide film formed on the surface of the metal coating 12. In this acid treatment, a hydrochloric acid solution with a concentration of 10% was used as the hydrochloric acid solution in which the high tensile steel sheet was immersed. The treatment time for the acid treatment was set to 10 seconds.

第1の実験例においては、第1の実施例をベースにして熱水処理工程S13を省略した。同様に、第2の実験例においては、第2の実施例をベースにして熱水処理工程S13を省略した。 In the first experimental example, the hot water treatment step S13 was omitted based on the first embodiment. Similarly, in the second experimental example, the hot water treatment step S13 was omitted based on the second embodiment.

このように構成した第1の実施例、第2の実施例、第1の実験例、および第2の実験例を用いて製造された複合部材を用いて、接合強度(せん断強度)をISO 19095に準拠した試験方法で測定した。 The bond strength (shear strength) of the composite members manufactured using the first embodiment, the second embodiment, the first experimental example, and the second experimental example configured in this manner was measured using a test method conforming to ISO 19095.

以下の表1に、第1の実施例、第2の実施例、第1の実験例、および第2の実験例のポイントと、各複合部材におけるせん断強度とを示す。 Table 1 below shows the key points of the first embodiment, the second embodiment, the first experimental example, and the second experimental example, as well as the shear strength of each composite member.

Figure 0007688871000001

熱水処理工程S13を実施した第1の実施例および第2の実施例においては、各複合部材においていずれも25MPa以上となるせん断強度が得られた。
Figure 0007688871000001

In the first and second examples in which the hot water treatment step S13 was carried out, a shear strength of 25 MPa or more was obtained in each composite member.

ブラスト加工を用いて自然酸化膜を除去し、熱水処理工程S13を省略した第1の実験例においては、複合部材において14MPaのせん断強度が得られた。このせん断強度は、第1の実施例により得られた31MPaというせん断強度と比較して著しく低かった。 In the first experimental example, in which the natural oxide film was removed using blasting and the hot water treatment step S13 was omitted, a shear strength of 14 MPa was obtained for the composite member. This shear strength was significantly lower than the shear strength of 31 MPa obtained in the first example.

酸処理を用いて自然酸化膜を除去し、熱水処理工程S13を省略した第2の実験例においては、接合工程S14を実施した直後にハイテン鋼板から樹脂部材が剥離した。すなわち、第2の実験例を用いて製造した複合部材においては、接合不良がみられた。 In the second experimental example, in which the natural oxide film was removed using acid treatment and the hot water treatment step S13 was omitted, the resin member peeled off from the high-tensile steel plate immediately after the joining step S14 was performed. In other words, poor joining was observed in the composite member manufactured using the second experimental example.

〔第3の実施例および第4の実施例〕
第1の実施例および第2の実施例をベースにして、接合工程S14において射出成形法の代わりにプレス成形法を用いた実施例を第3の実施例および第4の実施例とする。第3の実施例および第4の実施例におけるプレス成形においては、炭素繊維強化熱可塑性樹脂(東レコーテックス製のCFRTP)製の樹脂部材13を金属被膜12の接合領域122に対して直接接合した。プレス成形の条件としては、成形温度として220℃を採用し、成形圧力として5MPaを採用し、保持時間として5分間を採用した。
[Third and fourth embodiments]
Based on the first and second examples, the third and fourth examples are examples in which press molding is used instead of injection molding in the joining step S14. In the press molding in the third and fourth examples, a resin member 13 made of carbon fiber reinforced thermoplastic resin (CFRTP manufactured by Toray Coatex) is directly joined to the joining region 122 of the metal coating 12. The press molding conditions were a molding temperature of 220°C, a molding pressure of 5 MPa, and a holding time of 5 minutes.

また、第3の実施例および第4の実施例の各々をベースにして、熱水処理工程S13を省略したものを、それぞれ、第3の実験例および第4の実験例とした。 The third and fourth experimental examples were based on the third and fourth examples, respectively, but omitted the hot water treatment step S13.

このように構成した第3の実施例、第4の実施例、第3の実験例、および第4の実験例を用いて製造された複合部材を用いて、接合強度(せん断強度)をJIS K6850「引張せん断接着強さ試験」を参考にした試験方法で測定した。なお、接合領域122の幅は25mmであり、接合領域122の長さは12.5mmである。 The bonding strength (shear strength) of the composite members manufactured using the third embodiment, the fourth embodiment, the third experimental example, and the fourth experimental example configured in this manner was measured using a test method based on JIS K6850 "tensile shear adhesive strength test." The width of the bonding area 122 was 25 mm, and the length of the bonding area 122 was 12.5 mm.

以下の表2に、第3の実施例、第4の実施例、第3の実験例、および第4の実験例におけるせん断強度を示す。 Table 2 below shows the shear strength for the third embodiment, the fourth embodiment, the third experimental example, and the fourth experimental example.

Figure 0007688871000002

熱水処理工程S13を実施した第3の実施例および第4の実施例においては、各複合部材においていずれも25MPa以上となるせん断強度が得られた。
Figure 0007688871000002

In the third and fourth examples in which the hot water treatment step S13 was carried out, a shear strength of 25 MPa or more was obtained in each composite member.

ブラスト加工を用いて自然酸化膜を除去し、熱水処理工程S13を省略した第3の実験例においては、複合部材において16MPaのせん断強度が得られた。このせん断強度は、第3の実施例により得られた32MPaというせん断強度と比較して著しく低かった。 In the third experimental example, in which the natural oxide film was removed using blasting and the hot water treatment step S13 was omitted, a shear strength of 16 MPa was obtained for the composite member. This shear strength was significantly lower than the shear strength of 32 MPa obtained in the third example.

酸処理を用いて自然酸化膜を除去し、熱水処理工程S13を省略した第4の実験例においては、接合工程S14を実施した直後にハイテン鋼板から樹脂部材が剥離した。すなわち、第4の実験例を用いて製造した複合部材においては、接合不良がみられた。 In the fourth experimental example, in which the natural oxide film was removed using acid treatment and the hot water treatment step S13 was omitted, the resin member peeled off from the high-tensile steel plate immediately after the joining step S14 was performed. In other words, poor joining was observed in the composite member manufactured using the fourth experimental example.

10,10A,10B 複合部材
11,11A,11B 母材
12,12A,12B 金属被膜
121 主面
122,122A,122B 接合領域
123 凹凸構造
124 針状構造
13 樹脂部材(樹脂)
20 複合部材
10, 10A, 10B Composite member 11, 11A, 11B Base material 12, 12A, 12B Metal coating 121 Principal surface 122, 122A, 122B Bonding area 123 Uneven structure 124 Acicular structure 13 Resin member (resin)
20 Composite material

Claims (9)

母材と、当該母材の少なくとも一部を覆う金属被膜と、当該金属被膜の表面に接合された樹脂と、を含む複合部材の製造方法であって、
前記金属被膜の表面を覆う酸化膜を除去する除去工程と、
前記除去工程を実施された前記表面に熱水処理を施す熱水処理工程と、
前記熱水処理工程を実施された前記表面に樹脂を接合する接合工程と、を含む、
ことを特徴とする複合部材の製造方法。
A method for producing a composite member including a base material, a metal coating covering at least a portion of the base material, and a resin bonded to a surface of the metal coating, the method comprising the steps of:
a removing step of removing an oxide film covering a surface of the metal coating;
a hot water treatment step of subjecting the surface on which the removing step has been performed to a hot water treatment;
A bonding step of bonding a resin to the surface that has been subjected to the hot water treatment step.
A method for producing a composite member comprising the steps of:
前記除去工程は、前記表面に対してブラスト加工を施す工程であり、
当該ブラスト加工において、噴射材の粒子径は、10μm以上710μm以下であり、且つ、噴射圧力は、0.05MPa以上2.0MPa以下である、
ことを特徴とする請求項1に記載の複合部材の製造方法。
The removing step is a step of subjecting the surface to a blasting process,
In the blasting process, the particle diameter of the abrasive is 10 μm or more and 710 μm or less, and the abrasive pressure is 0.05 MPa or more and 2.0 MPa or less.
The method for producing a composite member according to claim 1 .
前記除去工程は、前記表面に対して酸処理を施す工程である、
ことを特徴とする請求項1に記載の複合部材の製造方法。
The removing step is a step of subjecting the surface to an acid treatment.
The method for producing a composite member according to claim 1 .
前記熱水処理工程において、水の温度は、50℃以上100℃以下であり、且つ、処理時間は、10秒以上100分以下である、
ことを特徴とする請求項1~3の何れか1項に記載の複合部材の製造方法。
In the hot water treatment step, the water temperature is 50° C. or more and 100° C. or less, and the treatment time is 10 seconds or more and 100 minutes or less.
A method for producing a composite member according to any one of claims 1 to 3.
前記熱水処理工程において、水の電気伝導度は、0.05μS/cm以上10μS/cm以下である、
ことを特徴とする請求項1~4の何れか1項に記載の複合部材の製造方法。
In the hot water treatment step, the electrical conductivity of the water is 0.05 μS/cm or more and 10 μS/cm or less.
A method for producing a composite member according to any one of claims 1 to 4.
母材と、
当該母材の少なくとも一部を覆う金属被膜であって、当該金属被膜を構成する金属の水酸化物および酸化物の少なくとも何れかにより構成された針状構造が表面に設けられている金属被膜と、
当該金属被膜の表面に接合された樹脂と、を備えている、
ことを特徴とする複合部材。
A base material;
a metal coating covering at least a portion of the base material, the metal coating having a needle-shaped structure on a surface thereof, the needle-shaped structure being made of at least one of a hydroxide and an oxide of a metal constituting the metal coating;
and a resin bonded to the surface of the metal coating.
A composite member characterized by:
前記表面の算術平均傾斜は、0.10以上0.60以下である、
ことを特徴とする請求項6に記載の複合部材。
The arithmetic mean slope of the surface is 0.10 or more and 0.60 or less;
7. A composite member according to claim 6.
前記表面の二乗平均平方根傾斜は、0.20以上0.70以下である、
ことを特徴とする請求項6又は7に記載の複合部材。
The root mean square slope of the surface is greater than or equal to 0.20 and less than or equal to 0.70.
8. A composite member according to claim 6 or 7.
前記針状構造を含む前記水酸化物および酸化物の少なくとも何れかからなる層の厚みは、50nm以上2000nm以下である、
ことを特徴とする請求項6~8の何れか1項に記載の複合部材。
The thickness of the layer including the needle-like structure and including at least one of the hydroxide and the oxide is 50 nm or more and 2000 nm or less.
The composite material according to any one of claims 6 to 8.
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