[发明专利]金属树脂复合体及其制造方法

说明书

技术领域

本发明主要涉及由铝合金和聚苯硫醚（以下称为“PPS”）等热塑性树脂的成型品构成的金属树脂复合体及其制造方法。更详细而言，涉及气体分子极难通过铝合金与热塑性树脂的成型品的接合边界部的气体密封性优异的金属树脂复合体及其制造方法。

背景技术

将金属彼此接合的粘接剂、将金属与合成树脂强力粘接的技术等不仅在汽车、家庭电气化制品、产业设备等部件制造业等，而且在广泛的产业领域中所寻求，为此开发出多种粘接剂。即，粘接或接合所涉及的技术是所谓的在制造业中主要的基础技术、应用技术。

一直以来也研究不使用粘接剂的接合方法。其中，对制造业给予深远影响的是本发明人等开发的“NMT（纳米成型技术Nano molding technology的简称）”。NMT是铝合金与树脂组合物的接合技术，是向预先插入注射成型模具内的铝合金部件注射熔融的工程树脂而使树脂部分成型，同时将该成型品和铝合金部件接合的方法（以下，简称为“注射接合”）。专利文献1中公开了对实施了特定的表面处理的铝合金形状物注射接合聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂（以下，称为“PBT”）的技术。另外，专利文献2中公开了对实施了特定的表面处理的铝合金注射接合聚苯硫醚树脂（以下，称为“PPS”）的技术。如下简单说明专利文献1和专利文献2中的注射接合的原理。

（NMT）

作为NMT的必要条件，铝合金有2个条件，树脂组合物有1个条件。以下示出铝合金的2个条件。

（1）铝合金表面被20～80nm周期的超微细凹凸或者直径20～80nm的超微细凹部或者超微细凸部覆盖。作为指标，被RSm为20nm～80nm的超微细凹凸覆盖为良好。另外，也可以被Rz为20～80nm的超微细凹部或者超微细凸部覆盖。进而，可以被RSm为20nm～80nm且Rz为20～80nm的超微细凹凸覆盖。RSm是日本工业标准（JIS B0601:2001,ISO4287:1997）中规定的轮郭曲线要素的平均长度，Rz是日本工业标准（JIS B0601:2001,ISO4287:1997）中规定的最大高度。

该铝合金的表层是氧化铝的薄层，其厚度为3nm以上。

（2）在铝合金表面化学吸附有氨、肼、或者水溶性胺化合物。

另一方面，树脂组合物的条件如下。

（3）树脂组合物是硬质的结晶性热塑性树脂，将能够在150～200℃下与氨、肼、或者水溶性胺类等广义的胺系化合物反应的树脂作为主成分。具体而言，含有PBT、PPS、或者聚酰胺树脂等作为主成分。

这里，树脂组合物是以PBT或PPS为主成分（即满足（3）的条件），且含有10～40质量%的玻璃纤维的树脂组合物的情况下，与满足（1）和（2）的条件的铝合金显示以往没有的牢固的接合力。铝合金和树脂组合物均为板状物，将两者以一定面积（0.5cm²）接合时，显示剪切断裂力为20～25MPa。

对于NMT，为了得到强接合力而在树脂组合物侧进一步加入1的条件。

（4）含有与主成分高分子不同的高分子，且不同的高分子的大部分与主成分的结晶性热塑性树脂以分子等级混合。

追加该条件（4）的目的在于熔融状态的树脂组合物急速冷却时，使进行结晶化的速度降低。这是基于以下考虑，即，如果以分子等级混合不同的高分子，则不同的高分子的存在妨碍从熔融状态向结晶化转换而难以排列，结果抑制急速冷却时的结晶化速度。由此，预测在树脂组合物固化前充分侵入超微细凹凸，有助于提高接合力。该预测从结果来看是正确的。

树脂组合物是以PBT或PPS为主成分（即满足（3）的条件），且满足（4）的条件（混合不同种类的高分子），进一步含有10～40质量%的玻璃纤维的树脂组合物的情况下，显示与满足（1）和（2）的条件的铝合金极牢固的接合力。铝合金和树脂组合物均为板状物，将两者以一定面积（约0.5～0.8cm²）接合时，显示剪切断裂力为25～30MPa。使用混合了不同种类的聚酰胺树脂彼此的树脂组合物的情况下，显示20～30MPa的剪切断裂力。

（新NMT）

另外，如专利文献3、4、5、6以及7所示，本发明人等发现对于铝合金以外的金属合金也能够使该金属合金与PBT或PPS等热塑性树脂通过注射接合而牢固地接合的条件，将根据该条件的注射接合的理论称为“新NMT”。这些发明全部由本发明人等发明。示出了可更广泛使用的“新NMT”的条件。金属合金侧和注射树脂侧二者存在各自的条件，首先，对于金属合金侧，必须为以下所示的3个条件（（a）（b）（c））。