金屬與樹脂的復(fù)合體及其制造方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)提供將銅或銅合金與ＰＢＴ或ＰＰＳ牢固地一體化而接合的復(fù)合體。可以很好地使用利用化學(xué)蝕刻形成恰當(dāng)?shù)拇植诿娌ζ溥M一步進行黑化處理而得的銅制構(gòu)件。向注塑成型模具（１０）的由可動側(cè)模板（２）和固定側(cè)模板（３）形成的空腔內(nèi)，插入表面處理完畢的銅片（１），注塑特定的樹脂，由此得到一體化產(chǎn)品。作為所用的樹脂組合物（４）的樹脂成分可以使用ＰＢＴ或ＰＰＳ。在ＰＢＴ的情況下樹脂組合物是含有ＰＥＴ和／或聚烯烴系樹脂作為副成分的組合物時，在ＰＰＳ的情況下樹脂組合物是含有聚烯烴系樹脂作為副成分的組合物時，則可以產(chǎn)生高的注塑接合力。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
【國外來華專利技術(shù)】
本專利技術(shù)涉及用于電子機器的框體、家電機器的框體、機械構(gòu)件等中的，尤其是以銅為中心的金屬構(gòu)件或其合金構(gòu)件與樹脂組合物的復(fù)合體及其制造方法。更具體來說，涉及將利用各種機械加工制成的銅或銅合金制構(gòu)件與熱塑性樹脂組合物一體化而成的復(fù)合體及其制造方法，涉及適用于移動用的各種電子機器、家電產(chǎn)品、醫(yī)療機器、車輛用構(gòu)造構(gòu)件、車輛搭載用品、以及其他的電氣構(gòu)件或散熱用構(gòu)件等中的。
技術(shù)介紹
在汽車、家庭電氣化產(chǎn)品、工業(yè)機器等的構(gòu)件制造業(yè)等寬廣的工業(yè)領(lǐng)域中，對于將金屬與合成樹脂一體化的技術(shù)有需求，為此開發(fā)出很多的粘接劑。其中提出過非常優(yōu)異的粘接劑。例如，在常溫下或利用加熱發(fā)揮功能的粘接劑被用于將金屬與合成樹脂一體化的接合中，該方法在現(xiàn)在是普通的接合技術(shù)。但是， 一直以來也在研究不使用粘接劑的更為合理的接合方法。不借助粘接劑地將高強度的工程樹脂與鎂、鋁或作為其合金的輕金屬類或不銹鋼等鐵合金類一體化的方法為其一例。例如，本專利技術(shù)人等提出過如下的方法，即，向預(yù)先插入注塑成型模具內(nèi)的金屬構(gòu)件注塑熔融樹脂而將樹脂部分成型，同時將該成型品與金屬構(gòu)件粘著(接合)(以下簡稱為"注塑接合")。該專利技術(shù)提出了如下的制造技術(shù)，即，向鋁合金注塑接合聚對苯二曱酸丁二醇酯(以下稱作"PBT")或聚苯硫醚樹脂(以下稱作"PPS")(例如參照專利文獻l)。另夕卜，除此以外還公開了如下的接合技術(shù)即，在鋁材料的陽極氧化覆蓋竣上設(shè)置25nm以上的大的孔，使合成樹'脂體侵入該孔中而粘接(例如參照專利文獻2)。專利文獻l的提案中的該注塑接合的原理如下所示。將鋁合金浸漬6在水溶性胺系化合物的稀水溶液中，利用水溶性的弱堿性微細地蝕刻鋁 合金。另外發(fā)現(xiàn)，在該浸漬中，同時還引起胺系化合物分子向鋁合金表 面的吸附。將完成了該處理的鋁合金插入注塑成型模具，在高壓下將熔 融的熱塑性樹脂注塑。此時，因熱塑性樹脂與吸附在鋁合金表面的胺系化合物分子遭遇而 放熱。幾乎與該放熱同時，該熱塑性樹脂接觸到保持為低溫的模具溫度 的鋁合金而被驟冷，由此一邊結(jié)晶化一邊將要固化的樹脂的固化遲緩， 從而進入超微細的鋁合金面上的凹部中。這樣，鋁合金與熱塑性樹脂就 會牢固地接合(粘著)，而不會有樹脂從鋁合金表面剝離的情況。即， 如果發(fā)生放熱反應(yīng)，就可以進行牢固的注塑接合。實際上確認，能夠與胺系化合物發(fā)生放熱反應(yīng)的PBT或PPS可以與該鋁合金注塑接合。另 外，如下的技術(shù)也廣為人知，即，預(yù)先進行化學(xué)蝕刻，然后將金屬構(gòu)件 插入注塑成型機的模具中，使用熱塑性樹脂材料向其注塑成型(例如參 照專利文獻3)。專利文獻1:日本特開2004-216425號專利文獻2: WO2004-055248 Al專利文獻3:日本特開2001-225352號
技術(shù)實現(xiàn)思路
但是，利用了上述原理的接合對于鋁合金等顯示出非常大的效果， 然而對于向鋁合金以外的金屬的注塑接合來說則不一定有相同的效果。 為此，希望開發(fā)出新的接合技術(shù)。本專利技術(shù)人等在針對硬質(zhì)樹脂向鋁合金 的注塑接合進行開發(fā)改良過程中，發(fā)現(xiàn)了新的技術(shù)。即發(fā)現(xiàn)了不用將胺 系化合物向金屬構(gòu)件表面化學(xué)吸附，簡而言之，不用獲得特別的放熱反 應(yīng)或任何特異的化學(xué)反應(yīng)的助力，就可以實現(xiàn)注塑接合的條件。其中至少兩個條件是必需的。第一條件是，首先要使用硬的高結(jié)晶 性樹脂，也'就是使用PPS、 PBT或芳香族聚酰胺，妹而只是這樣是完全 不夠的，通過將它們制成與注塑接合匹配地進一步改良了的組合物，可 以獲得更有實用性的接合。其他的條件是，插入模具的金屬構(gòu)件的表層 結(jié)實且堅硬。例如，在將鎂合金作為坯料而使用其形狀物的情況下，如果是被自 然氧化層覆蓋的鎂合金，則耐腐蝕性低，因此對其進行化學(xué)法表面處理 或電解氧化處理，將表層變?yōu)榻饘傺趸?、金屬碳酸化物或金屬磷酸?物，就可以形成以硬度高的陶瓷質(zhì)覆蓋了的表面。只要是具有這些表層 的鎂合金構(gòu)件，就可以符合上述條件。在理論上，如果設(shè)定為將進行了這些表面處理的鎂合金形狀物插入 注塑成型模具的情況來考慮，則如下所示。由于模具及所插入的鎂合金形狀物保持為比所要注塑的樹脂的熔點低ioon以上的溫度，因此所注塑的樹脂在剛進入模具內(nèi)的流路之時即被驟冷，在接近鎂金屬構(gòu)件的時 刻點很有可能達到熔點以下。無論是何種結(jié)晶性樹脂，在從熔融狀態(tài)被急速冷卻而達到熔點以下 的情況下，不會立即結(jié)晶化而固化，而存在少量的時間，即存在熔點以 下的熔融狀態(tài)也就是過冷卻狀態(tài)的時間。在鎂合金形狀物上的凹部直徑比較大，達到100nm左右的情況下，樹脂能夠在從過冷卻到產(chǎn)生微晶 的有限時間內(nèi)進入。另外，在所產(chǎn)生的高分子微晶群的數(shù)密度仍然很小 的情況下，如果是大的凹部，則樹脂也能夠進入。這是因為，對于微晶， 也就是對于具有從不規(guī)則地運動著的分子鏈到在分子鏈中產(chǎn)生某種排 列狀態(tài)時的形狀的微晶的大小，如果根據(jù)分子模型來推定，則可以看作 數(shù)nm 10nm的大小。由此，雖然很難說微晶可以輕易地侵入20~30nm直徑的超微細凹 部，然而可以判斷，如果是直徑100nm左右的凹部，則可以侵入。但 是，由于是同時產(chǎn)生地出現(xiàn)無數(shù)個微晶，因此在注塑樹脂的前端或與模 具金屬面接觸的部位，樹脂流的粘度急劇上升。所以，對于直徑100nm 左右的凹部的情況，也會有無法侵入到凹部深處的情形，然而由于在侵 入很深的內(nèi)部后結(jié)晶化進行而固化，因此就會產(chǎn)生相當(dāng)大的接合力。此 時，如果鎂合金形狀物的表面成為金屬氧化物等的陶瓷質(zhì)的微晶群或無 定形層而變?yōu)閳杂?、結(jié)實的表層，則鎂合金形狀物與樹脂間的鉤掛就會 變得很牢靠，即，接合力得到提高'。本專利技術(shù)除了以上所說明的有關(guān)形狀物側(cè)的表面處理的兩個條件以 外，還加上了所要注塑的樹脂組合物的改良。下面，對其關(guān)系進行說明。 樹脂組合物只要是在被注塑成型時，從熔融狀態(tài)驟冷為熔點以下的溫度，可以延緩結(jié)晶化速度的樹脂組合物，則會產(chǎn)生更強的接合力。這一 點成為適于注塑接合的樹脂組合物的條件。本專利技術(shù)人等基于該點，發(fā)現(xiàn)并提出如下的方案，即，通過如前所述 地對鎂合金形狀物進行化學(xué)蝕刻，繼而利用化學(xué)法表面處理等表面處理 將表層陶瓷化而使之硬化，就可以向其注塑接合硬質(zhì)的結(jié)晶性樹脂而獲得高的接合力(日本專利申請2006-272832號)。即，至少對于所有的 金屬、金屬合金，只要存在適當(dāng)?shù)陌纪骨闆r，就有可能可以使用為注塑 接合用途而改良了的PBT或PPS來進行注塑接合。這里對作為以往技術(shù)而公開的技術(shù)進行說明。專利文獻3中，記載 有如下的方法，即，將經(jīng)化學(xué)蝕刻的銅線插入注塑成型模具中而注塑 PPS等，制作數(shù)條銅線穿透了 PPS制圓盤狀物中心部的形狀的帶有引線 的電池蓋。作為特征記載有，利用由化學(xué)蝕刻造成的銅線的表面凹凸(粗 糙度)，即使電池的內(nèi)壓上升，氣體也不會從引線部泄漏。該專利文獻3中記載的技術(shù)并非注塑接合技術(shù)，而是利用了注塑成 型的技術(shù)中金屬的線膨脹率與樹脂的成型收縮率之間的關(guān)系的技術(shù)。在 將樹脂向穿透有金屬制棒狀物質(zhì)的形狀的周圍部注塑成型的情況下，如 果將成型品從模具中脫模并放冷，則金屬制棒部就會成為被樹脂成型品 部緊固的形狀。這是因為，金屬的線膨脹率再大也不過是鋁合金或鎂合 金、銅、銅合金的1.7 2.5xl(T51^1，即使從模具中弄下而冷卻到室溫， 以線膨脹率x 100r左右計算其收縮情況也只不過是0.2 0.3%。但是，對本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種金屬與樹脂的復(fù)合體，其特征在于，　由銅或銅合金的基材與第一樹脂組合物或第二樹脂組合物形成，　所述銅或銅合金的基材通過如下方式形成，即，在利用機械加工而加工成規(guī)定形狀后，為了將表面溶解而進行化學(xué)蝕刻，并且所述表面被在強堿性下通 過氧化劑形成的銅氧化物的薄層覆蓋；　所述第一樹脂組合物或所述第二樹脂組合物利用注塑成型而與所述表面直接地接合，所述第一樹脂組合物以聚苯硫醚樹脂作為主成分，所述第二樹脂組合物以聚對苯二甲酸丁二醇酯作為主成分。

【技術(shù)特征摘要】
【國外來華專利技術(shù)】...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：成富正德，安藤直樹，
申請(專利權(quán))人：大成普拉斯株式會社，
類型：發(fā)明
國別省市：JP[日本]