金属部品の製造方法、及び複合成形体
【課題】レーザーで金属部品の表面に粗面を形成して、金属部品と樹脂部品との密着性を向上させる技術において、さらに、金属部品と樹脂部品との密着性を向上させる技術を提供する。
【解決手段】レーザーで金属表面に粗面を並ぶように形成させて、樹脂部品と接合させる金属部品を製造する方法において、隣り合う粗面の間隔と粗面を形成する凹凸の深さとを調整する。より具体的には、隣り合う粗面の間隔を２５０μｍ以下に調整し、粗面を形成する凹凸の深さを５０μｍ以下に調整する。
【解決手段】レーザーで金属表面に粗面を並ぶように形成させて、樹脂部品と接合させる金属部品を製造する方法において、隣り合う粗面の間隔と粗面を形成する凹凸の深さとを調整する。より具体的には、隣り合う粗面の間隔を２５０μｍ以下に調整し、粗面を形成する凹凸の深さを５０μｍ以下に調整する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、樹脂部品と接合される金属部品の製造方法、及び当該製造方法で製造された金属部品と樹脂部品とを備える複合成形体に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属や合金等の金属部品と、熱可塑性樹脂組成物から構成される樹脂部品とが一体化されてなる複合成形体は、従来から、インパネ周りのコンソールボックス等の自動車の内装部材やエンジン周り部品や、インテリア部品、デジタルカメラや携帯電話等の電子機器のインターフェース接続部、電源端子部等の外界と接触する部品に用いられている。
【０００３】
金属部品と樹脂部品とを一体化する方法としては、金属部品側の接合面に微小な凹凸を形成しておきアンカー効果で接合する方法、接着剤や両面テープを用いて接着する方法や、金属部品及び／又は樹脂部品に折り返し片や爪等の固定部材を設け、この固定部材を用いて両者を固着させる方法、ねじ等を用いて接合する方法等がある。これらの中でも、金属部品に微小な凹凸を形成する方法や接着剤を用いる方法は、複合成形体の設計する自由度の点で有効である。
【０００４】
特に、金属部品の表面を加工し微小な凹凸を形成する方法は、高価な接着剤を使用しない点において有利である。金属部品の表面を加工し微小な凹凸を形成する方法としては、例えば、特許文献１に記載の方法が挙げられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−１６７４７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１に記載の方法は、レーザーで金属部品の表面に粗面を形成するため、上記表面における所望の範囲に粗面を形成可能であり、作業も簡便で、有効な方法の一つである。
【０００７】
しかし、前述のデジタルカメラや携帯電話等の電子機器のインターフェース接続部、電源端子部等の外界と接触する部品、近年の携帯を初めとする電子機器では防水機能が標準となりつつあるが、これら外界接触部品において金属と樹脂の界面からの水の浸入が問題となっている。また、電子機器部品は、製造過程で半田付け工程（リフロー工程）を経る必要があるが、その過程で用いられる金属酸化膜除去剤が金属と樹脂の界面を伝わり、基板に染み出すことが問題となっている。
【０００８】
これらの問題を解決するためには、レーザーで金属部品表面に粗面を形成することによる金属部品と樹脂部品とを一体化する方法において、両者間の更なる密着性が必要となっており、金属と樹脂の界面の密着性、特に気密性の向上が急務の課題となっている。
【０００９】
本発明の目的は、レーザーで金属部品の表面に粗面を形成して、金属部品と樹脂部品との密着性を向上させる技術において、さらに、金属部品と樹脂部品との密着性を向上させる技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究を重ねた。その結果、レーザーで金属表面に粗面を並ぶように形成させて、樹脂部品と接合させる金属部品を製造する方法において、隣り合う粗面の間隔と粗面を形成する凹凸の深さとを調整することと、樹脂部品と金属部品との密着性と間に相関関係があることを見出し、本発明を完成するに至った。より具体的には、本発明は以下のものを提供する。
【００１１】
（１） レーザーで金属表面に粗面を、粗面が並ぶように形成させて、樹脂部品と接合させる金属部品を製造する方法であって、隣り合う粗面の間隔が２５０μｍ以下であり、前記粗面を形成する凹凸の深さが５０μｍ以下であることを特徴とする金属部品の製造方法。
【００１２】
（２） 前記樹脂部品が、融点＋３０℃の温度で測定した、せん断速度１０００／秒での溶融粘度が５００Ｐａ・ｓ以下の熱可塑性樹脂組成物から構成され、前記凹凸の深さが、１０μｍ以上５０μｍ以下である請求項１に記載の金属部品の製造方法。
【００１３】
（３） 前記樹脂部品がポリフェニレンサルファイド樹脂組成物から構成され、前記凹凸の深さが、１０μｍ以上５０μｍ以下である（１）又は（２）に記載の金属部品の製造方法。
【００１４】
（４） 前記樹脂部品が液晶性樹脂組成物から構成され、前記凹凸の深さが、２０μｍ以上５０μｍ以下である（１）又は（２）に記載の金属部品の製造方法。
【００１５】
（５） 前記粗面を形成する凹凸の深さと、前記樹脂部品と前記金属部品との密着性と、の相関関係を、前記深さを横軸とし前記密着性を縦軸とするグラフで表したときに、前記密着性の極大値の近傍になる条件で製造する（１）から（４）のいずれかに記載の金属部品の製造方法。
【００１６】
（６） （１）から（５）のいずれかに記載の方法で製造された金属部品と、前記粗面を含む、前記金属部品の表面の少なくとも一部に形成される樹脂部品と、を備える複合成形体。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の製造方法により得られた金属部品であれば、樹脂部品と一体化したときに、樹脂部品との密着性が非常に高まる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】金属表面へのレーザーの照射方法の具体例を示す図である。
【図２】金属表面に形成される凹凸の深さと、金属部品と樹脂部品との密着性との相関関係の傾向を示す図である。
【図３】実施例で使用した金属部品を示す模式図であり、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は側面図である。
【図４】複合成形体の形状を模式的に示す図であり、（ａ）は平面図であり、（ｂ）はＭＭ断面図であり、（ｃ）は底面図である。
【図５】複合成形体を固定治具に配置する様子を示す模式図である。
【図６】密着性の評価方法を説明するための図である。
【図７】評価例１、２での、金属部品と樹脂部品との密着性との相関関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態について説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されない。
【００２０】
＜金属部品の製造方法＞
本発明の製造方法は、金属表面に粗面を、粗面が並ぶようにレーザーで形成する。そして、金属表面に粗面を形成する条件を、隣り合う粗面の間隔が２５０μｍ以下になり、粗面を形成する凹凸の深さが５０μｍ以下になる条件に調整する。
【００２１】
先ず、粗面を形成する前の金属部品について説明する。金属部品を構成する金属材料としては、アルミニウム、マグネシウム、ステンレス鋼等を例示することができる。また、金属部品は、金属合金から構成されてもよい。また、金属材料の表面には、陽極酸化処理等の表面処理や塗装がされていてもよい。
【００２２】
本発明では、用途等に応じて所望の形状に成形した金属部品を使用する。例えば、所望の形状の型に溶融した金属等を流し込むことで、所望の形状の金属部品を得ることができる。また、金属部品を所望の形状に成形するために、工作機械等による切削加工等を用いてもよい。
【００２３】
上記のようにして得られた金属部品の表面に、レーザーを用いて、粗面を形成する。粗面を形成する位置や、粗面の範囲の大きさは、樹脂部品が形成される位置等を考慮して決定される。
【００２４】
本発明ではレーザーを用いて金属表面に粗面を形成する。具体的には、レーザーを照射して、金属表面を溝堀加工及び溶融させ再凝固させる条件にて粗面加工する。本実施形態ではパルス波のレーザー光を照射する場合を例に説明するため、図１（ａ）に記載するようにレーザーの光は金属表面に照射される。レーザーが照射された部分に粗面が形成される。なお、図１中の白抜き矢印は、レーザーの走査方向を表す。
【００２５】
また、図１（ａ）には、粗面が並ぶように形成するためのレーザーの照射方法を示す。図１（ａ）に記載の照射方法の場合、二つの粗面が略平行に並ぶ。粗面が並ぶ方向におけるパルスの中心間距離が、隣り合う粗面の間隔である（本明細書においては、隣り合う粗面の間隔を「ハッチング幅」という場合がある）。図１（ａ）に示す場合においては、ハッチング幅が一定であり、本発明では、ハッチング幅が２５０μｍ以下になるように調整される。より好ましいハッチング幅の範囲は１００μｍ以上２５０μｍ以下である。
【００２６】
なお、図１（ｂ）に示すように、略平行にレーザーを照射しなくてもよい。図１（ｂ）に示すような場合には、ハッチング幅が一定にならないが、ハッチング幅の少なくとも一部が２５０μｍ以下であればよい。一部であってもハッチング幅が上記範囲にあれば、後述する凹凸の深さを調整することとの組み合わせで、ハッチング幅が２５０μｍ以下の部分における、金属部品と樹脂部品との密着性が向上し、全体としての金属部品と樹脂部品との密着性が向上するからである。ただし、上記密着性を非常に優れたものとするためには、上記ハッチング幅の最大値が２５０μｍ以下になるように調整することが好ましい。
【００２７】
また、図１（ｃ）に示すように、レーザー光が直線状に照射されなくてもよい。この場合にも、図１（ｂ）の場合と同様に、ハッチング幅が一定にならず、ハッチング幅の少なくとも一部が２５０μｍ以下になればよい点、ハッチング幅の最大値が２５０μｍ以下であれば好ましい点は、図１（ｂ）の場合と同様である。
【００２８】
また、粗面の数も特に限定されない。粗面の数が３以上の場合、いずれかの隣り合う粗面のハッチング幅の少なくとも一部が、２５０μｍ以下であればよい。
【００２９】
また、上記のように粗面が並ぶように形成されていれば、図１（ｄ）に示すように、複数の粗面同士が交差してもよい。
【００３０】
以上の通り、金属表面にレーザー光を照射するが、本発明においてより好ましい照射方法は、図１（ｅ）に示すように、所定の方向に並ぶように形成される粗面と、上記所定の方向とは異なる方向に並ぶ粗面とが交差するように、レーザー光を照射する方法である。最も好ましい照射方法は、上記交差の角度が略９０°になる照射方法である。また、レーザー光のスポット径（図１に示すような、レーザー光の照射範囲が円の場合の、照射範囲を表す円の直径）は、２００μｍ以下が好ましく、６０〜１３０μｍがより好ましい。
【００３１】
上記の粗面を形成する際には、粗面を形成する凹凸の深さが５０μｍ以下になるように調整する。５０μｍ以下に調整する方法としては、一度レーザー光を照射した位置に、二重、三重と重ねてレーザー光を照射したり（走査回数の調整）、レーザー光のスポット径を調整したり、レーザー光の出力を調整したり、レーザー光の周波数を調整したり、レーザー光の走査速度を調整したりすることで調整可能である。具体的な条件については、金属部品を構成する金属材料の種類等によって異なるため、金属材料の種類等に応じて適宜好ましい条件を採用する。
【００３２】
凹凸の深さとは、レーザー顕微鏡を用いて測定された値を採用する。また、上記の通り、レーザー光が交差するように、照射される場合があり、この場合には交差する部分は、交差しない部分と比較して、より深い凹凸が形成される。このように交差する部分がある場合には、交差する部分について、上記の方法で凹凸の深さを測定する。
【００３３】
以上の通り、本発明では、ハッチング幅と、粗面の凹凸の深さとを特定の範囲に調整する。図２には、金属表面に形成される凹凸の深さと、金属部品と樹脂部品との密着性との相関関係の傾向を示す。図２に示すように、ハッチング幅が上記の範囲内にあれば、凹凸の深さを横軸とし、金属部品と樹脂部品との密着性を縦軸として、凹凸の深さと密着性との相関関係を表したときに、密着性は極大値を有する。なお、図２に示す通り、縦軸の負の方向側を密着性が良好とし、正の方向側を密着性が不良としているため、下に凸の曲線部分の極値が密着性の極大値になる。
【００３４】
密着性が高くなる条件、即ち、金属表面の凹凸を、上記密着性が極大値近傍になるような凹凸の深さに調整して、金属部品を製造することが好ましい。具体的には、求められる密着性を達成できる凹凸深さの範囲（許容範囲）を決定し、その凹凸の深さ範囲になるように金属表面に粗面を形成する。ここで、求められる密着性は、用途等によって異なるため、用途等を考慮して決定する必要がある。
【００３５】
また、予め上記相関関係を導出し、好ましい凹凸の大きさの範囲を導出してもよい。また、好ましい凹凸の範囲が既知の場合には、その範囲に凹凸の深さを調整すればよい。
【００３６】
＜複合成形体の製造方法＞
本発明の複合成形体は、以上の方法で製造された金属部品を用いて製造される。本発明の複合成形体は、上記金属部品と、金属部品の表面の少なくとも一部に形成される樹脂部品と、を備える。
【００３７】
先ず、樹脂部品について簡単に説明する。樹脂部品を構成する材料としては、特に限定されず、従来公知の熱可塑性樹脂を含む熱可塑性組成物を使用することができる。なお、熱可塑性樹脂組成物には、熱可塑性樹脂以外に微量の不純物しか含まない等、実質的に熱可塑性樹脂から構成される場合も含む。
【００３８】
熱可塑性樹脂としては、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリスチレン（ＰＳ）、アクリロニトリル／スチレン樹脂（ＡＳ）、アクリロニトリル／ブタジエン／スチレン樹脂（ＡＢＳ）、メタクリル樹脂（ＰＭＭＡ）、塩化ビニル（ＰＶＣ）、熱可塑性樹脂（汎用エンジニアリング樹脂）としては、例えば、ポリアミド（ＰＡ）、ポリアセタール（ＰＯＭ）、超高分子量ポリエチレン（ＵＨＰＥ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ＧＦ強化ポリエチレンテレフタレート（ＧＦ−ＰＥＴ）、ポリメチルペンテン（ＴＰＸ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、変性ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）、熱可塑性樹脂（スーパーエンジニアリング樹脂）としては、例えば、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、液晶性樹脂（ＬＣＰ）、ポリテトラフロロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリアリレート（ＰＡＲ）、ポリサルフォン（ＰＳＦ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、熱硬化性樹脂としては、例えば、フェノール樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル、アルキッド樹脂、エポキシ樹脂、ジアリルフタレート、エラストマーとしては、熱可塑性エラストマーやゴム、例えば、スチレン・ブタジエン系、ポリオレフィン系、ウレタン系、ポリエステル系、ポリアミド系、１，２−ポリブタジエン、ポリ塩化ビニル系、アイオノマーを挙げることができる。さらには、熱可塑性樹脂にガラスファイバーを添加したものや、ポリマーアロイ等も挙げることができる。
また、本発明の効果を大きく害さない範囲において、所望の物性付与のために、前述したガラスファイバーに代表される従来公知の各種無機・有機充填剤、難燃剤、紫外線吸収剤、熱安定剤、光安定剤、着色剤、カーボンブラック、離型剤、可塑剤等の添加剤を含有したものであってもよい。
【００３９】
熱可塑性樹脂の中でも、より良い密着性を得るために、熱可塑性樹脂に従来公知の充填剤、添加剤を添加した、融点＋３０℃の温度で測定した、せん断速度１０００／秒での溶融粘度が５００Ｐａ・ｓ以下の熱可塑性樹脂組成物を用いることが好ましい。
【００４０】
この点で、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、液晶性樹脂（ＬＣＰ）等は、好ましい熱可塑性樹脂であり、特に、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、液晶性樹脂（ＬＣＰ）が好ましく用いられる。
【００４１】
樹脂部品に含まれる熱可塑性樹脂の種類によって、粗面の凹凸の好ましい深さが若干異なる。例えば、ポリフェニレンサルファイド樹脂を使用する場合には、凹凸の深さが、１０μｍ以上５０μｍ以下であることが好ましい。また、液晶性樹脂を使用する場合には、凹凸の深さが、２０μｍ以上５０μｍ以下であることが好ましい。
【００４２】
複合成形体の製造方法の具体的な工程は特に限定されず、溶融した熱可塑性樹脂組成物を粗面の凹凸に入り込ませることで、樹脂部品と金属部品とを一体化させるものであればよい。
【００４３】
例えば、粗面が形成された金属部品を、射出成形用金型内に配置し、溶融状態の熱可塑性樹脂組成物を射出成形用金型内に射出して、樹脂部品と金属部品との複合成形体を製造する方法が挙げられる。射出成形の条件は特に限定されず、熱可塑性樹脂組成物の物性等に応じて、適宜、好ましい条件を設定することができる。また、トランスファ成形、圧縮成形等を用いる方法も樹脂部品と金属部品とが一体化した複合成形体を形成する有効な方法である。
【００４４】
他の例としては、予め射出成形法等の一般的な成形方法で樹脂部品を製造し、粗面が形成された金属部品と上記樹脂部品とを、所望の接合位置で当接させ、当接面に熱を与えることで、樹脂部品の当接面付近を溶融させて、樹脂部品と金属部品との複合成形体を製造する方法が挙げられる。
【００４５】
＜複合成形体＞
本発明の複合成形体は、上記の通り、金属部品と樹脂部品とを備える。金属部品の表面に形成される凹凸が、樹脂部品との密着性を高めるように調整されているため、本発明の複合成形体は、樹脂部品と金属部品との密着性が強い。
【００４６】
上記の通り、樹脂部品と金属部品との密着性に優れるため、本願発明の複合成形体は、内部を気密状態に保つ必要がある用途に好適に使用することができる。例えば、本発明の複合成形体は、湿度や水分により悪影響を受けやすい電気・電子部品等を内部に備える複合成形体として好適である。特に、高レベルで防水が求められる分野、例えば、川、プール、スキー場、お風呂等での使用が想定される、水分や湿気の侵入が故障に繋がる電気又は電子機器用の部品として用いることが好適である。例えば、内部に樹脂製のボスや保持部材等を備えた、電気・電子機器用筐体として有用である。ここで、電気・電子機器用筐体としては、携帯電話の他に、カメラ、ビデオ一体型カメラ、デジタルカメラ等の携帯用映像電子機器の筐体、ノート型パソコン、ポケットコンピュータ、電卓、電子手帳、ＰＤＣ、ＰＨＳ、携帯電話等の携帯用情報あるいは通信端末の筐体、ＭＤ、カセットヘッドホンステレオ、ラジオ等の携帯用音響電子機器の筐体、液晶ＴＶ・モニター、電話、ファクシミリ、ハンドスキャナー等の家庭用電化機器の筐体等を挙げることができる。
【実施例】
【００４７】
以下、実施例及び比較例を示し、本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００４８】
＜材料＞
金属部品：リン青銅に膜厚２μｍの金メッキをした金属部品
熱可塑性樹脂組成物１：ポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ）（ポリプラスチックス社製、「フォートロン１１４０Ｖ１」）
樹脂の融点；２８０℃、融点＋３０℃、せん断速度１０００／秒の溶融粘度；４５２Ｐａ・ｓ
熱可塑性樹脂組成物２：液晶性樹脂（ＬＣＰ）（ポリプラスチックス社製、「ベクトラＳ４７５」）
樹脂の融点；３５２℃、融点＋３０℃、せん断速度１０００／秒の溶融粘度；２８Ｐａ・ｓ
【００４９】
実施例で使用した金属部品は、図３に示す形状を有する。図３（ａ）には平面図を示し、図３（ｂ）には側面図を示した。なお、図３（ａ）中の斜線は粗面が形成される部分を表す。
【００５０】
＜評価例１＞
評価例１として、以下に示す通り、金属部品の製造、複合成形体の製造、及び、金属部品と樹脂部品との密着性の評価を行った。
【００５１】
［粗面の形成］
粗面の形成には、Ｃｏｂｒａ，Ｅｌｅｃｔｒｏｘ社製｛レーザタイプ：継続波／Ｑｓｗｉｃｈ付Ｎｄ：ＹＡＧ、発振波長：１．０６４μｍ、最大定格出力：２０Ｗ（平均）｝を用いた。なお、レーザー光のスポット径は、１３０μｍに調整した。
【００５２】
金属部品の表面の樹脂部品と接合される部分に、所定方向に略平行に並ぶ複数の粗面と、上記所定方向に対して９０°回転した方向に略平行に並ぶ複数の粗面とを交差させて、網目状になるように粗面を形成した。また、交差した部分の凹凸の深さを、レーザー顕微鏡（株式会社キーエンス社製、「ＶＫ−９５１０」）を用いて測定した。粗面形成の条件の一つであるハッチング幅と凹凸の深さとの関係を表１に示した。なお、粗面が形成される部分とは、図３（ａ）に示す斜線の部分である。
【００５３】
【表１】
【００５４】
［複合成形体の製造］
上記のようにして粗面を形成した金属部品を射出成形用の金型内に配置し、竪型射出成形機：ソディック ＴＲ−４０ＶＲを用いて、熱可塑性樹脂組成物を以下の条件で金型内に射出して、複合成形体を製造した。複合成形体の形状は図４に示した。図４（ａ）は平面図であり、図４（ｂ）はＭＭ断面図であり、図４（ｃ）は底面図である。図４に示す通り、複合成形体の上面には６個の凹部が存在する。
【００５５】
【表２】
【００５６】
［気密性の評価］
密着性評価として、以下の気密性評価を行った。
評価には、株式会社コスモ計器製ＤＰゲージＭＯＤＥＬ ＤＰ−３３０ＢＡ微差圧計を使用した（精度±０．０３ｋＰａ，差圧レンジ１００ｋＰａ）。具体的な評価方法は以下の通りである。先ず、上下二つのパーツに分かれた固定治具の内部の空間に、図５に示すように複合成形体を配置した。次いで、このサンプルを評価装置に接続した。評価装置全体の概略図を図６に示す。差圧計、サンプル、ブランクを図６に示す配置でチューブを用いて接続した。また、固定治具においては上側のパーツにチューブが接続されている。このチューブから空気が固定治具内に送り込まれ、６個の凹部に圧力がかかるようになっている。そして凹部の底の樹脂部品と金属部品との境界から、樹脂部品と金属部品との接合部が剥がれると、固定治具の下側に空気が漏れるようになっている。また、ブランクとは、樹脂部品と金属部品との接合が維持されている状態で、上記凹部にかかる圧力を確認するためのものである。樹脂部品と金属部品との接合部に隙間が生じるとブランクにかかる圧力とサンプルに係る圧力との間に差が生じるため、本評価で樹脂部品と金属部品との密着状態を評価することができる。
【００５７】
コック１を閉じ、コック２、３を開いて、空気を装置内に流し込み、系全体の圧力が４５０ｋＰａになるまで加圧した。その後、コック２、３を閉じ、これらを閉じた時点を０分として、３０秒後、１分後、２分後、３分後、４分後、５分後の、固定治具内の圧力変化量を差圧計で測定した。なお、評価の環境は２３℃、５０ＲＨ％である。
【００５８】
３分後の圧力変化量と５分後の圧力変化量との差から、空気が金属部品と樹脂部品との間から漏出する速度である漏出速度を導出した。この漏出速度を、金属部品と樹脂部品との密着性の指標として用いた。また、評価には同じ条件で製造した異なるサンプル３個の漏出速度の平均を用いた。
【００５９】
凹凸の深さと漏出速度との関係を表３にまとめた。また、凹凸の深さを横軸、漏出速度を縦軸として、上記深さと上記漏出速度との相関関係を図７に示した。なお、３個のサンプルはほぼ同様の挙動を示す（表中の数値は平均値である）。
【００６０】
【表３】
【００６１】
＜評価例２＞
使用する熱可塑性樹脂組成物を、熱可塑性樹脂組成物１（ＰＰＳ）から熱可塑性樹脂組成物２（ＬＣＰ）に変更して、同様の評価を行った。
【００６２】
金属部品については、評価例１で説明したものと同様のものを使用するためその説明を省略する。
【００６３】
［複合成形体の製造］
評価例１と同様の方法で、複合成形体を製造した。なお、複合成形体を製造する際の製造条件は以下の表４通りである。
【００６４】
【表４】
【００６５】
［気密性の評価］
評価例１と同様の方法で、気密性の評価を行った。凹凸の深さと漏出速度との関係を表５にまとめた。また、凹凸の深さを横軸、漏出速度を縦軸として、上記深さと上記漏出速度との相関関係を図４に示した。なお、３個のサンプルはほぼ同様の挙動を示す（表中の数値は平均値である）。
【００６６】
【表５】
【００６７】
評価例１及び評価例２の結果から、漏出速度と凹凸深さとの相関関係を確認できる。つまり、密着性と凹凸の深さとの間には相関関係があるといえる。そして、凹凸の深さが５０μｍ以下の範囲で最適な条件を決定することが好ましいといえる。
【００６８】
＜評価例３＞
金属に粗面を形成する際の条件を、以下の凹凸の深さになるような条件に変更した以外は、評価例１に記載の方法と同様の方法で金属部品を製造した。また、粗面の凹凸の深さも同様の方法で測定し表６に示した。
【００６９】
【表６】
【００７０】
［複合成形体の製造］
ＰＰＳを使用し、表２に示す条件で、条件７〜条件１２の金属部品を使用して複合成形体を製造した。また、ＬＣＰを使用し、表４に示す条件で条件１０〜条件１２の金属部品を使用して複合成形体を製造した。
【００７１】
［気密性の評価］
評価例１と同様の方法で気密性の評価を行った。先ず、ＰＰＳを用いたサンプルについて、条件７〜条件９の金属部品を用いた場合の評価は、同じサンプルを二つ用意しそれぞれについて気密性の評価を行った。結果を表７に示した。
【００７２】
【表７】
【００７３】
二つのサンプルにおける、漏出速度と凹凸深さとの相関関係は、同様である。また、ハッチング幅が１２０μｍの場合の上記相関関係とも同様の傾向を示す。
【００７４】
次いで、ＰＰＳを用いたサンプルについて、条件１０〜条件１２の金属部品を用いた場合の評価は、同じサンプルを三つ用意しそれぞれについて気密性の評価を行った。結果を表８に示した。
【００７５】
【表８】
【００７６】
次いで、ＬＣＰを用いたサンプルについて、条件１０〜条件１２の金属部品を用いた場合の評価は、同じサンプルを二つ用意しそれぞれについて気密性の評価を行った。結果を表９に示した。
【００７７】
【表９】
【００７８】
ハッチング幅が大きくなると、漏出速度と凹凸深さとの間に相関関係が見られないことが確認された。つまり、気密性と凹凸の深さとの間に相関関係が見られない。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、樹脂部品と接合される金属部品の製造方法、及び当該製造方法で製造された金属部品と樹脂部品とを備える複合成形体に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属や合金等の金属部品と、熱可塑性樹脂組成物から構成される樹脂部品とが一体化されてなる複合成形体は、従来から、インパネ周りのコンソールボックス等の自動車の内装部材やエンジン周り部品や、インテリア部品、デジタルカメラや携帯電話等の電子機器のインターフェース接続部、電源端子部等の外界と接触する部品に用いられている。
【０００３】
金属部品と樹脂部品とを一体化する方法としては、金属部品側の接合面に微小な凹凸を形成しておきアンカー効果で接合する方法、接着剤や両面テープを用いて接着する方法や、金属部品及び／又は樹脂部品に折り返し片や爪等の固定部材を設け、この固定部材を用いて両者を固着させる方法、ねじ等を用いて接合する方法等がある。これらの中でも、金属部品に微小な凹凸を形成する方法や接着剤を用いる方法は、複合成形体の設計する自由度の点で有効である。
【０００４】
特に、金属部品の表面を加工し微小な凹凸を形成する方法は、高価な接着剤を使用しない点において有利である。金属部品の表面を加工し微小な凹凸を形成する方法としては、例えば、特許文献１に記載の方法が挙げられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−１６７４７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１に記載の方法は、レーザーで金属部品の表面に粗面を形成するため、上記表面における所望の範囲に粗面を形成可能であり、作業も簡便で、有効な方法の一つである。
【０００７】
しかし、前述のデジタルカメラや携帯電話等の電子機器のインターフェース接続部、電源端子部等の外界と接触する部品、近年の携帯を初めとする電子機器では防水機能が標準となりつつあるが、これら外界接触部品において金属と樹脂の界面からの水の浸入が問題となっている。また、電子機器部品は、製造過程で半田付け工程（リフロー工程）を経る必要があるが、その過程で用いられる金属酸化膜除去剤が金属と樹脂の界面を伝わり、基板に染み出すことが問題となっている。
【０００８】
これらの問題を解決するためには、レーザーで金属部品表面に粗面を形成することによる金属部品と樹脂部品とを一体化する方法において、両者間の更なる密着性が必要となっており、金属と樹脂の界面の密着性、特に気密性の向上が急務の課題となっている。
【０００９】
本発明の目的は、レーザーで金属部品の表面に粗面を形成して、金属部品と樹脂部品との密着性を向上させる技術において、さらに、金属部品と樹脂部品との密着性を向上させる技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究を重ねた。その結果、レーザーで金属表面に粗面を並ぶように形成させて、樹脂部品と接合させる金属部品を製造する方法において、隣り合う粗面の間隔と粗面を形成する凹凸の深さとを調整することと、樹脂部品と金属部品との密着性と間に相関関係があることを見出し、本発明を完成するに至った。より具体的には、本発明は以下のものを提供する。
【００１１】
（１） レーザーで金属表面に粗面を、粗面が並ぶように形成させて、樹脂部品と接合させる金属部品を製造する方法であって、隣り合う粗面の間隔が２５０μｍ以下であり、前記粗面を形成する凹凸の深さが５０μｍ以下であることを特徴とする金属部品の製造方法。
【００１２】
（２） 前記樹脂部品が、融点＋３０℃の温度で測定した、せん断速度１０００／秒での溶融粘度が５００Ｐａ・ｓ以下の熱可塑性樹脂組成物から構成され、前記凹凸の深さが、１０μｍ以上５０μｍ以下である請求項１に記載の金属部品の製造方法。
【００１３】
（３） 前記樹脂部品がポリフェニレンサルファイド樹脂組成物から構成され、前記凹凸の深さが、１０μｍ以上５０μｍ以下である（１）又は（２）に記載の金属部品の製造方法。
【００１４】
（４） 前記樹脂部品が液晶性樹脂組成物から構成され、前記凹凸の深さが、２０μｍ以上５０μｍ以下である（１）又は（２）に記載の金属部品の製造方法。
【００１５】
（５） 前記粗面を形成する凹凸の深さと、前記樹脂部品と前記金属部品との密着性と、の相関関係を、前記深さを横軸とし前記密着性を縦軸とするグラフで表したときに、前記密着性の極大値の近傍になる条件で製造する（１）から（４）のいずれかに記載の金属部品の製造方法。
【００１６】
（６） （１）から（５）のいずれかに記載の方法で製造された金属部品と、前記粗面を含む、前記金属部品の表面の少なくとも一部に形成される樹脂部品と、を備える複合成形体。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の製造方法により得られた金属部品であれば、樹脂部品と一体化したときに、樹脂部品との密着性が非常に高まる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】金属表面へのレーザーの照射方法の具体例を示す図である。
【図２】金属表面に形成される凹凸の深さと、金属部品と樹脂部品との密着性との相関関係の傾向を示す図である。
【図３】実施例で使用した金属部品を示す模式図であり、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は側面図である。
【図４】複合成形体の形状を模式的に示す図であり、（ａ）は平面図であり、（ｂ）はＭＭ断面図であり、（ｃ）は底面図である。
【図５】複合成形体を固定治具に配置する様子を示す模式図である。
【図６】密着性の評価方法を説明するための図である。
【図７】評価例１、２での、金属部品と樹脂部品との密着性との相関関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態について説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されない。
【００２０】
＜金属部品の製造方法＞
本発明の製造方法は、金属表面に粗面を、粗面が並ぶようにレーザーで形成する。そして、金属表面に粗面を形成する条件を、隣り合う粗面の間隔が２５０μｍ以下になり、粗面を形成する凹凸の深さが５０μｍ以下になる条件に調整する。
【００２１】
先ず、粗面を形成する前の金属部品について説明する。金属部品を構成する金属材料としては、アルミニウム、マグネシウム、ステンレス鋼等を例示することができる。また、金属部品は、金属合金から構成されてもよい。また、金属材料の表面には、陽極酸化処理等の表面処理や塗装がされていてもよい。
【００２２】
本発明では、用途等に応じて所望の形状に成形した金属部品を使用する。例えば、所望の形状の型に溶融した金属等を流し込むことで、所望の形状の金属部品を得ることができる。また、金属部品を所望の形状に成形するために、工作機械等による切削加工等を用いてもよい。
【００２３】
上記のようにして得られた金属部品の表面に、レーザーを用いて、粗面を形成する。粗面を形成する位置や、粗面の範囲の大きさは、樹脂部品が形成される位置等を考慮して決定される。
【００２４】
本発明ではレーザーを用いて金属表面に粗面を形成する。具体的には、レーザーを照射して、金属表面を溝堀加工及び溶融させ再凝固させる条件にて粗面加工する。本実施形態ではパルス波のレーザー光を照射する場合を例に説明するため、図１（ａ）に記載するようにレーザーの光は金属表面に照射される。レーザーが照射された部分に粗面が形成される。なお、図１中の白抜き矢印は、レーザーの走査方向を表す。
【００２５】
また、図１（ａ）には、粗面が並ぶように形成するためのレーザーの照射方法を示す。図１（ａ）に記載の照射方法の場合、二つの粗面が略平行に並ぶ。粗面が並ぶ方向におけるパルスの中心間距離が、隣り合う粗面の間隔である（本明細書においては、隣り合う粗面の間隔を「ハッチング幅」という場合がある）。図１（ａ）に示す場合においては、ハッチング幅が一定であり、本発明では、ハッチング幅が２５０μｍ以下になるように調整される。より好ましいハッチング幅の範囲は１００μｍ以上２５０μｍ以下である。
【００２６】
なお、図１（ｂ）に示すように、略平行にレーザーを照射しなくてもよい。図１（ｂ）に示すような場合には、ハッチング幅が一定にならないが、ハッチング幅の少なくとも一部が２５０μｍ以下であればよい。一部であってもハッチング幅が上記範囲にあれば、後述する凹凸の深さを調整することとの組み合わせで、ハッチング幅が２５０μｍ以下の部分における、金属部品と樹脂部品との密着性が向上し、全体としての金属部品と樹脂部品との密着性が向上するからである。ただし、上記密着性を非常に優れたものとするためには、上記ハッチング幅の最大値が２５０μｍ以下になるように調整することが好ましい。
【００２７】
また、図１（ｃ）に示すように、レーザー光が直線状に照射されなくてもよい。この場合にも、図１（ｂ）の場合と同様に、ハッチング幅が一定にならず、ハッチング幅の少なくとも一部が２５０μｍ以下になればよい点、ハッチング幅の最大値が２５０μｍ以下であれば好ましい点は、図１（ｂ）の場合と同様である。
【００２８】
また、粗面の数も特に限定されない。粗面の数が３以上の場合、いずれかの隣り合う粗面のハッチング幅の少なくとも一部が、２５０μｍ以下であればよい。
【００２９】
また、上記のように粗面が並ぶように形成されていれば、図１（ｄ）に示すように、複数の粗面同士が交差してもよい。
【００３０】
以上の通り、金属表面にレーザー光を照射するが、本発明においてより好ましい照射方法は、図１（ｅ）に示すように、所定の方向に並ぶように形成される粗面と、上記所定の方向とは異なる方向に並ぶ粗面とが交差するように、レーザー光を照射する方法である。最も好ましい照射方法は、上記交差の角度が略９０°になる照射方法である。また、レーザー光のスポット径（図１に示すような、レーザー光の照射範囲が円の場合の、照射範囲を表す円の直径）は、２００μｍ以下が好ましく、６０〜１３０μｍがより好ましい。
【００３１】
上記の粗面を形成する際には、粗面を形成する凹凸の深さが５０μｍ以下になるように調整する。５０μｍ以下に調整する方法としては、一度レーザー光を照射した位置に、二重、三重と重ねてレーザー光を照射したり（走査回数の調整）、レーザー光のスポット径を調整したり、レーザー光の出力を調整したり、レーザー光の周波数を調整したり、レーザー光の走査速度を調整したりすることで調整可能である。具体的な条件については、金属部品を構成する金属材料の種類等によって異なるため、金属材料の種類等に応じて適宜好ましい条件を採用する。
【００３２】
凹凸の深さとは、レーザー顕微鏡を用いて測定された値を採用する。また、上記の通り、レーザー光が交差するように、照射される場合があり、この場合には交差する部分は、交差しない部分と比較して、より深い凹凸が形成される。このように交差する部分がある場合には、交差する部分について、上記の方法で凹凸の深さを測定する。
【００３３】
以上の通り、本発明では、ハッチング幅と、粗面の凹凸の深さとを特定の範囲に調整する。図２には、金属表面に形成される凹凸の深さと、金属部品と樹脂部品との密着性との相関関係の傾向を示す。図２に示すように、ハッチング幅が上記の範囲内にあれば、凹凸の深さを横軸とし、金属部品と樹脂部品との密着性を縦軸として、凹凸の深さと密着性との相関関係を表したときに、密着性は極大値を有する。なお、図２に示す通り、縦軸の負の方向側を密着性が良好とし、正の方向側を密着性が不良としているため、下に凸の曲線部分の極値が密着性の極大値になる。
【００３４】
密着性が高くなる条件、即ち、金属表面の凹凸を、上記密着性が極大値近傍になるような凹凸の深さに調整して、金属部品を製造することが好ましい。具体的には、求められる密着性を達成できる凹凸深さの範囲（許容範囲）を決定し、その凹凸の深さ範囲になるように金属表面に粗面を形成する。ここで、求められる密着性は、用途等によって異なるため、用途等を考慮して決定する必要がある。
【００３５】
また、予め上記相関関係を導出し、好ましい凹凸の大きさの範囲を導出してもよい。また、好ましい凹凸の範囲が既知の場合には、その範囲に凹凸の深さを調整すればよい。
【００３６】
＜複合成形体の製造方法＞
本発明の複合成形体は、以上の方法で製造された金属部品を用いて製造される。本発明の複合成形体は、上記金属部品と、金属部品の表面の少なくとも一部に形成される樹脂部品と、を備える。
【００３７】
先ず、樹脂部品について簡単に説明する。樹脂部品を構成する材料としては、特に限定されず、従来公知の熱可塑性樹脂を含む熱可塑性組成物を使用することができる。なお、熱可塑性樹脂組成物には、熱可塑性樹脂以外に微量の不純物しか含まない等、実質的に熱可塑性樹脂から構成される場合も含む。
【００３８】
熱可塑性樹脂としては、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリスチレン（ＰＳ）、アクリロニトリル／スチレン樹脂（ＡＳ）、アクリロニトリル／ブタジエン／スチレン樹脂（ＡＢＳ）、メタクリル樹脂（ＰＭＭＡ）、塩化ビニル（ＰＶＣ）、熱可塑性樹脂（汎用エンジニアリング樹脂）としては、例えば、ポリアミド（ＰＡ）、ポリアセタール（ＰＯＭ）、超高分子量ポリエチレン（ＵＨＰＥ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ＧＦ強化ポリエチレンテレフタレート（ＧＦ−ＰＥＴ）、ポリメチルペンテン（ＴＰＸ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、変性ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）、熱可塑性樹脂（スーパーエンジニアリング樹脂）としては、例えば、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、液晶性樹脂（ＬＣＰ）、ポリテトラフロロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリアリレート（ＰＡＲ）、ポリサルフォン（ＰＳＦ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、熱硬化性樹脂としては、例えば、フェノール樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル、アルキッド樹脂、エポキシ樹脂、ジアリルフタレート、エラストマーとしては、熱可塑性エラストマーやゴム、例えば、スチレン・ブタジエン系、ポリオレフィン系、ウレタン系、ポリエステル系、ポリアミド系、１，２−ポリブタジエン、ポリ塩化ビニル系、アイオノマーを挙げることができる。さらには、熱可塑性樹脂にガラスファイバーを添加したものや、ポリマーアロイ等も挙げることができる。
また、本発明の効果を大きく害さない範囲において、所望の物性付与のために、前述したガラスファイバーに代表される従来公知の各種無機・有機充填剤、難燃剤、紫外線吸収剤、熱安定剤、光安定剤、着色剤、カーボンブラック、離型剤、可塑剤等の添加剤を含有したものであってもよい。
【００３９】
熱可塑性樹脂の中でも、より良い密着性を得るために、熱可塑性樹脂に従来公知の充填剤、添加剤を添加した、融点＋３０℃の温度で測定した、せん断速度１０００／秒での溶融粘度が５００Ｐａ・ｓ以下の熱可塑性樹脂組成物を用いることが好ましい。
【００４０】
この点で、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、液晶性樹脂（ＬＣＰ）等は、好ましい熱可塑性樹脂であり、特に、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、液晶性樹脂（ＬＣＰ）が好ましく用いられる。
【００４１】
樹脂部品に含まれる熱可塑性樹脂の種類によって、粗面の凹凸の好ましい深さが若干異なる。例えば、ポリフェニレンサルファイド樹脂を使用する場合には、凹凸の深さが、１０μｍ以上５０μｍ以下であることが好ましい。また、液晶性樹脂を使用する場合には、凹凸の深さが、２０μｍ以上５０μｍ以下であることが好ましい。
【００４２】
複合成形体の製造方法の具体的な工程は特に限定されず、溶融した熱可塑性樹脂組成物を粗面の凹凸に入り込ませることで、樹脂部品と金属部品とを一体化させるものであればよい。
【００４３】
例えば、粗面が形成された金属部品を、射出成形用金型内に配置し、溶融状態の熱可塑性樹脂組成物を射出成形用金型内に射出して、樹脂部品と金属部品との複合成形体を製造する方法が挙げられる。射出成形の条件は特に限定されず、熱可塑性樹脂組成物の物性等に応じて、適宜、好ましい条件を設定することができる。また、トランスファ成形、圧縮成形等を用いる方法も樹脂部品と金属部品とが一体化した複合成形体を形成する有効な方法である。
【００４４】
他の例としては、予め射出成形法等の一般的な成形方法で樹脂部品を製造し、粗面が形成された金属部品と上記樹脂部品とを、所望の接合位置で当接させ、当接面に熱を与えることで、樹脂部品の当接面付近を溶融させて、樹脂部品と金属部品との複合成形体を製造する方法が挙げられる。
【００４５】
＜複合成形体＞
本発明の複合成形体は、上記の通り、金属部品と樹脂部品とを備える。金属部品の表面に形成される凹凸が、樹脂部品との密着性を高めるように調整されているため、本発明の複合成形体は、樹脂部品と金属部品との密着性が強い。
【００４６】
上記の通り、樹脂部品と金属部品との密着性に優れるため、本願発明の複合成形体は、内部を気密状態に保つ必要がある用途に好適に使用することができる。例えば、本発明の複合成形体は、湿度や水分により悪影響を受けやすい電気・電子部品等を内部に備える複合成形体として好適である。特に、高レベルで防水が求められる分野、例えば、川、プール、スキー場、お風呂等での使用が想定される、水分や湿気の侵入が故障に繋がる電気又は電子機器用の部品として用いることが好適である。例えば、内部に樹脂製のボスや保持部材等を備えた、電気・電子機器用筐体として有用である。ここで、電気・電子機器用筐体としては、携帯電話の他に、カメラ、ビデオ一体型カメラ、デジタルカメラ等の携帯用映像電子機器の筐体、ノート型パソコン、ポケットコンピュータ、電卓、電子手帳、ＰＤＣ、ＰＨＳ、携帯電話等の携帯用情報あるいは通信端末の筐体、ＭＤ、カセットヘッドホンステレオ、ラジオ等の携帯用音響電子機器の筐体、液晶ＴＶ・モニター、電話、ファクシミリ、ハンドスキャナー等の家庭用電化機器の筐体等を挙げることができる。
【実施例】
【００４７】
以下、実施例及び比較例を示し、本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００４８】
＜材料＞
金属部品：リン青銅に膜厚２μｍの金メッキをした金属部品
熱可塑性樹脂組成物１：ポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ）（ポリプラスチックス社製、「フォートロン１１４０Ｖ１」）
樹脂の融点；２８０℃、融点＋３０℃、せん断速度１０００／秒の溶融粘度；４５２Ｐａ・ｓ
熱可塑性樹脂組成物２：液晶性樹脂（ＬＣＰ）（ポリプラスチックス社製、「ベクトラＳ４７５」）
樹脂の融点；３５２℃、融点＋３０℃、せん断速度１０００／秒の溶融粘度；２８Ｐａ・ｓ
【００４９】
実施例で使用した金属部品は、図３に示す形状を有する。図３（ａ）には平面図を示し、図３（ｂ）には側面図を示した。なお、図３（ａ）中の斜線は粗面が形成される部分を表す。
【００５０】
＜評価例１＞
評価例１として、以下に示す通り、金属部品の製造、複合成形体の製造、及び、金属部品と樹脂部品との密着性の評価を行った。
【００５１】
［粗面の形成］
粗面の形成には、Ｃｏｂｒａ，Ｅｌｅｃｔｒｏｘ社製｛レーザタイプ：継続波／Ｑｓｗｉｃｈ付Ｎｄ：ＹＡＧ、発振波長：１．０６４μｍ、最大定格出力：２０Ｗ（平均）｝を用いた。なお、レーザー光のスポット径は、１３０μｍに調整した。
【００５２】
金属部品の表面の樹脂部品と接合される部分に、所定方向に略平行に並ぶ複数の粗面と、上記所定方向に対して９０°回転した方向に略平行に並ぶ複数の粗面とを交差させて、網目状になるように粗面を形成した。また、交差した部分の凹凸の深さを、レーザー顕微鏡（株式会社キーエンス社製、「ＶＫ−９５１０」）を用いて測定した。粗面形成の条件の一つであるハッチング幅と凹凸の深さとの関係を表１に示した。なお、粗面が形成される部分とは、図３（ａ）に示す斜線の部分である。
【００５３】
【表１】
【００５４】
［複合成形体の製造］
上記のようにして粗面を形成した金属部品を射出成形用の金型内に配置し、竪型射出成形機：ソディック ＴＲ−４０ＶＲを用いて、熱可塑性樹脂組成物を以下の条件で金型内に射出して、複合成形体を製造した。複合成形体の形状は図４に示した。図４（ａ）は平面図であり、図４（ｂ）はＭＭ断面図であり、図４（ｃ）は底面図である。図４に示す通り、複合成形体の上面には６個の凹部が存在する。
【００５５】
【表２】
【００５６】
［気密性の評価］
密着性評価として、以下の気密性評価を行った。
評価には、株式会社コスモ計器製ＤＰゲージＭＯＤＥＬ ＤＰ−３３０ＢＡ微差圧計を使用した（精度±０．０３ｋＰａ，差圧レンジ１００ｋＰａ）。具体的な評価方法は以下の通りである。先ず、上下二つのパーツに分かれた固定治具の内部の空間に、図５に示すように複合成形体を配置した。次いで、このサンプルを評価装置に接続した。評価装置全体の概略図を図６に示す。差圧計、サンプル、ブランクを図６に示す配置でチューブを用いて接続した。また、固定治具においては上側のパーツにチューブが接続されている。このチューブから空気が固定治具内に送り込まれ、６個の凹部に圧力がかかるようになっている。そして凹部の底の樹脂部品と金属部品との境界から、樹脂部品と金属部品との接合部が剥がれると、固定治具の下側に空気が漏れるようになっている。また、ブランクとは、樹脂部品と金属部品との接合が維持されている状態で、上記凹部にかかる圧力を確認するためのものである。樹脂部品と金属部品との接合部に隙間が生じるとブランクにかかる圧力とサンプルに係る圧力との間に差が生じるため、本評価で樹脂部品と金属部品との密着状態を評価することができる。
【００５７】
コック１を閉じ、コック２、３を開いて、空気を装置内に流し込み、系全体の圧力が４５０ｋＰａになるまで加圧した。その後、コック２、３を閉じ、これらを閉じた時点を０分として、３０秒後、１分後、２分後、３分後、４分後、５分後の、固定治具内の圧力変化量を差圧計で測定した。なお、評価の環境は２３℃、５０ＲＨ％である。
【００５８】
３分後の圧力変化量と５分後の圧力変化量との差から、空気が金属部品と樹脂部品との間から漏出する速度である漏出速度を導出した。この漏出速度を、金属部品と樹脂部品との密着性の指標として用いた。また、評価には同じ条件で製造した異なるサンプル３個の漏出速度の平均を用いた。
【００５９】
凹凸の深さと漏出速度との関係を表３にまとめた。また、凹凸の深さを横軸、漏出速度を縦軸として、上記深さと上記漏出速度との相関関係を図７に示した。なお、３個のサンプルはほぼ同様の挙動を示す（表中の数値は平均値である）。
【００６０】
【表３】
【００６１】
＜評価例２＞
使用する熱可塑性樹脂組成物を、熱可塑性樹脂組成物１（ＰＰＳ）から熱可塑性樹脂組成物２（ＬＣＰ）に変更して、同様の評価を行った。
【００６２】
金属部品については、評価例１で説明したものと同様のものを使用するためその説明を省略する。
【００６３】
［複合成形体の製造］
評価例１と同様の方法で、複合成形体を製造した。なお、複合成形体を製造する際の製造条件は以下の表４通りである。
【００６４】
【表４】
【００６５】
［気密性の評価］
評価例１と同様の方法で、気密性の評価を行った。凹凸の深さと漏出速度との関係を表５にまとめた。また、凹凸の深さを横軸、漏出速度を縦軸として、上記深さと上記漏出速度との相関関係を図４に示した。なお、３個のサンプルはほぼ同様の挙動を示す（表中の数値は平均値である）。
【００６６】
【表５】
【００６７】
評価例１及び評価例２の結果から、漏出速度と凹凸深さとの相関関係を確認できる。つまり、密着性と凹凸の深さとの間には相関関係があるといえる。そして、凹凸の深さが５０μｍ以下の範囲で最適な条件を決定することが好ましいといえる。
【００６８】
＜評価例３＞
金属に粗面を形成する際の条件を、以下の凹凸の深さになるような条件に変更した以外は、評価例１に記載の方法と同様の方法で金属部品を製造した。また、粗面の凹凸の深さも同様の方法で測定し表６に示した。
【００６９】
【表６】
【００７０】
［複合成形体の製造］
ＰＰＳを使用し、表２に示す条件で、条件７〜条件１２の金属部品を使用して複合成形体を製造した。また、ＬＣＰを使用し、表４に示す条件で条件１０〜条件１２の金属部品を使用して複合成形体を製造した。
【００７１】
［気密性の評価］
評価例１と同様の方法で気密性の評価を行った。先ず、ＰＰＳを用いたサンプルについて、条件７〜条件９の金属部品を用いた場合の評価は、同じサンプルを二つ用意しそれぞれについて気密性の評価を行った。結果を表７に示した。
【００７２】
【表７】
【００７３】
二つのサンプルにおける、漏出速度と凹凸深さとの相関関係は、同様である。また、ハッチング幅が１２０μｍの場合の上記相関関係とも同様の傾向を示す。
【００７４】
次いで、ＰＰＳを用いたサンプルについて、条件１０〜条件１２の金属部品を用いた場合の評価は、同じサンプルを三つ用意しそれぞれについて気密性の評価を行った。結果を表８に示した。
【００７５】
【表８】
【００７６】
次いで、ＬＣＰを用いたサンプルについて、条件１０〜条件１２の金属部品を用いた場合の評価は、同じサンプルを二つ用意しそれぞれについて気密性の評価を行った。結果を表９に示した。
【００７７】
【表９】
【００７８】
ハッチング幅が大きくなると、漏出速度と凹凸深さとの間に相関関係が見られないことが確認された。つまり、気密性と凹凸の深さとの間に相関関係が見られない。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザーで金属表面に粗面を、粗面が並ぶように形成させて、樹脂部品と接合させる金属部品を製造する方法であって、
隣り合う粗面の間隔が２５０μｍ以下であり、
前記粗面を形成する凹凸の深さが５０μｍ以下であることを特徴とする金属部品の製造方法。
【請求項２】
前記樹脂部品が、融点＋２０℃の温度で測定した、せん断速度１０００／秒での溶融粘度が５００Ｐａ・ｓ以下の熱可塑性樹脂組成物から構成され、前記凹凸の深さが、１０μｍ以上５０μｍ以下である請求項１に記載の金属部品の製造方法。
【請求項３】
前記樹脂部品がポリフェニレンサルファイド樹脂組成物から構成され、
前記凹凸の深さが、１０μｍ以上５０μｍ以下である請求項１又は２に記載の金属部品の製造方法。
【請求項４】
前記樹脂部品が液晶性樹脂組成物から構成され、
前記凹凸の深さが、２０μｍ以上５０μｍ以下である請求項１又は２に記載の金属部品の製造方法。
【請求項５】
前記粗面を形成する凹凸の深さと、前記樹脂部品と前記金属部品との密着性と、の相関関係を、前記深さを横軸とし前記密着性を縦軸とするグラフで表したときに、前記密着性の極大値の近傍になる条件で製造する請求項１から４のいずれかに記載の金属部品の製造方法。
【請求項６】
請求項１から５のいずれかに記載の方法で製造された金属部品と、
前記粗面を含む、前記金属部品の表面の少なくとも一部に形成される樹脂部品と、を備える複合成形体。
【請求項１】
レーザーで金属表面に粗面を、粗面が並ぶように形成させて、樹脂部品と接合させる金属部品を製造する方法であって、
隣り合う粗面の間隔が２５０μｍ以下であり、
前記粗面を形成する凹凸の深さが５０μｍ以下であることを特徴とする金属部品の製造方法。
【請求項２】
前記樹脂部品が、融点＋２０℃の温度で測定した、せん断速度１０００／秒での溶融粘度が５００Ｐａ・ｓ以下の熱可塑性樹脂組成物から構成され、前記凹凸の深さが、１０μｍ以上５０μｍ以下である請求項１に記載の金属部品の製造方法。
【請求項３】
前記樹脂部品がポリフェニレンサルファイド樹脂組成物から構成され、
前記凹凸の深さが、１０μｍ以上５０μｍ以下である請求項１又は２に記載の金属部品の製造方法。
【請求項４】
前記樹脂部品が液晶性樹脂組成物から構成され、
前記凹凸の深さが、２０μｍ以上５０μｍ以下である請求項１又は２に記載の金属部品の製造方法。
【請求項５】
前記粗面を形成する凹凸の深さと、前記樹脂部品と前記金属部品との密着性と、の相関関係を、前記深さを横軸とし前記密着性を縦軸とするグラフで表したときに、前記密着性の極大値の近傍になる条件で製造する請求項１から４のいずれかに記載の金属部品の製造方法。
【請求項６】
請求項１から５のいずれかに記載の方法で製造された金属部品と、
前記粗面を含む、前記金属部品の表面の少なくとも一部に形成される樹脂部品と、を備える複合成形体。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１３−１１１８８１（Ｐ２０１３−１１１８８１Ａ）
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２６０９２７（Ｐ２０１１−２６０９２７）
【出願日】平成２３年１１月２９日（２０１１．１１．２９）
【出願人】（３９０００６３２３）ポリプラスチックス株式会社 (302)
【出願人】（５９７１４６７２１）ヤマセ電気株式会社 (3)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月２９日（２０１１．１１．２９）
【出願人】（３９０００６３２３）ポリプラスチックス株式会社 (302)
【出願人】（５９７１４６７２１）ヤマセ電気株式会社 (3)
【Ｆターム（参考）】
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