[發(fā)明專利]接合構(gòu)件的制造方法和接合構(gòu)件

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201380019195.8
• 申請日: 2013-03-27
• 公開（公告）號: CN104203543A
• 公開（公告）日: 2014-12-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 竹內(nèi)正基;小池秀治;平田滋己;加藤卓巳;佐野弘樹
• 申請（專利權(quán)）人: 帝人株式會社
• 主分類號: B29C65/02
• 分類號: B29C65/02;B32B15/08
• 代理公司: 北京泛誠知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11298
• 代理人: 吳立;文琦

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及碳纖維復(fù)合材料與金屬的接合構(gòu)件的制造方法，以及接合構(gòu)件。

背景技術(shù)

碳纖維復(fù)合材料具有高比強度和比剛度并且作為極其優(yōu)異的材料是有價值的。傳統(tǒng)地，在將包含熱固性樹脂作為基質(zhì)的碳纖維復(fù)合材料接合到不同種類的構(gòu)件、尤其是金屬時，已經(jīng)采用了使用螺栓和螺母、或鉚釘?shù)鹊臋C械接合，或使用粘合劑的接合。

利用螺栓和螺母等的機械接合一般導(dǎo)致重量增加而且特別是，存在以下顧慮：在復(fù)合材料中，應(yīng)力在接合點集中，并且在最壞的情況下，破裂從第一應(yīng)力集中點開始的連續(xù)發(fā)生。

在使用粘合劑的接合中，為確保強度，一般需要確保粘合劑層具有一定的厚度。特別是，在接合大尺寸構(gòu)件的情況下，需要相當大的量的粘合劑。結(jié)果，存在獲得的構(gòu)件的重量大幅增加的情況。此外，還存在僅利用粘合劑其接合強度無法總是足夠的問題。另外，由于一般需要很長時間來獲得實際接合強度，所以必需考慮老化步驟。

另一方面，在包含熱塑性樹脂作為基質(zhì)的碳纖維復(fù)合材料(以下有時稱作“熱塑性碳纖維復(fù)合材料”或簡稱為“熱塑性復(fù)合材料”)中，通過在樹脂相容的范圍內(nèi)進行焊接而將材料相互接合，并且能夠預(yù)期可與基質(zhì)樹脂相比的接合強度。然而，即使在熱塑性碳纖維復(fù)合材料的情況下也存在許多通過焊接難以接合到金屬的情況。

為了將熱塑性碳纖維復(fù)合材料焊接到金屬，需要被用作基質(zhì)的熱塑性樹脂自身能夠被焊接到金屬。

專利文獻1描述了通過焊接來接合金屬和樹脂。具體而言，描述了由于通過將樹脂注塑成型至表面形成為細微孔隙的鋁材料的錨效應(yīng)而能夠?qū)崿F(xiàn)接合。

此外，專利文獻2、3、4、5描述了通過對金屬表面進行一定的處理而將樹脂與金屬接合。

此外，關(guān)于包含熱固性樹脂作為基質(zhì)的碳纖維復(fù)合材料(熱固性碳纖維復(fù)合材料)，專利文獻6描述了利用布置與金屬和復(fù)合材料二者都具有親和性的中間樹脂層的接合方法。

引用列表

專利文獻

專利文獻1：JP-A-2003-103563

專利文獻2：JP-B-5-51671

專利文獻3：WO?2009/078382

專利文獻4：JP-A-2006-305838

專利文獻5：JP-A-2001-1445

專利文獻6：JP-A-2006-297927

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的問題

熱塑性碳纖維復(fù)合材料的優(yōu)勢在于當施加熱量時其形狀易于改變。因此，與熱固性碳纖維復(fù)合材料相比，能夠在極短的時間內(nèi)執(zhí)行注塑成型或壓制成型。因此，在接合熱塑性碳纖維復(fù)合材料和金屬材料時，如果能夠?qū)⒆鳛閺?fù)合材料的基質(zhì)的熱塑性樹脂用于接合，則據(jù)認為通過在模具中熱壓結(jié)合能夠極其容易且極其有效地實現(xiàn)碳纖維復(fù)合材料與金屬材料的接合，并且還能夠執(zhí)行接合構(gòu)件的成型。

然而，即使當通過如專利文獻2至5所述的熱塑性樹脂與金屬的接合方法來嘗試將熱塑性碳纖維復(fù)合材料接合到金屬時，在熱塑性碳纖維復(fù)合材料中，熱塑性樹脂也處于“浸漬入”碳纖維束的狀態(tài)下。因此，樹脂并非總是均勻地存在于材料的表面上，并且在某些情況下，在樹脂中存在“缺陷”部分，使得存在無法展現(xiàn)出足夠的接合強度且結(jié)合強度表現(xiàn)出極大變化的顧慮。

此外，碳纖維導(dǎo)致所謂的對金屬的電解腐蝕。因此，當碳纖維與金屬在樹脂中缺陷部分中產(chǎn)生接觸時，該接觸導(dǎo)致金屬的腐蝕。

本發(fā)明的主要目的是提供一種包含熱塑性樹脂作為基質(zhì)的碳纖維復(fù)合材料(熱塑性碳纖維復(fù)合材料)與金屬堅固地接合的接合構(gòu)件的制造方法。

解決問題的技術(shù)方案

作為對用于使熱塑性碳纖維復(fù)合材料與金屬相接合的方法進行深入研究的結(jié)果，本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)通過：在以含有特定三嗪硫醇衍生物的溶液表面處理過的金屬的表面與熱塑性碳纖維復(fù)合材料之間設(shè)置熱塑性樹脂層、加熱并熔化該熱塑性樹脂層、并且優(yōu)選地進一步壓結(jié)合金屬的表面與碳纖維復(fù)合材料，能夠使金屬與熱塑性碳纖維復(fù)合材料堅固且穩(wěn)定地接合，并由此完成了本發(fā)明。

即，本發(fā)明涉及：

一種接合構(gòu)件的制造方法，在該接合構(gòu)件中，包含熱塑性樹脂作為基質(zhì)的碳纖維復(fù)合材料與金屬相接合，該方法包括：

利用含有由以下通式(1)表示的三嗪硫醇衍生物的溶液處理待接合至所述碳纖維復(fù)合材料的所述金屬的表面的步驟(i)；

在以含有所述三嗪硫醇衍生物的所述溶液處理過的所述金屬的所述表面與所述碳纖維復(fù)合材料之間設(shè)置厚度為5μm至5mm的熱塑性樹脂層的步驟(ii)；以及