クラッド材と合成樹脂部品の複合品及びその製造方法
【課題】このような事情を鑑みてなされたものであり、アルミニウム材を有するクラッド材に合成樹脂部品を効率良く製造できるようにする。
【解決手段】ステンレス材２にアルミニウム材３を重ね合わせたクラッド材１において、ステンレス材２及びアルミニウム材３のそれぞれの全面に塗装皮膜４を電着塗装により形成する。その後に、アルミニウム材３の一部の塗装皮膜４をレーザ光の照射により除去し、この領域のアルミニウム材３を露出させる。露出させたアルミニウム材３に陽極酸化皮膜５を形成してから射出成形機に導入し、陽極酸化皮膜５の孔６に合成樹脂を侵入させながら、合成樹脂部品７を形成する。これより、クラッド材１と合成樹脂部品２の複合品８が製造される。
【解決手段】ステンレス材２にアルミニウム材３を重ね合わせたクラッド材１において、ステンレス材２及びアルミニウム材３のそれぞれの全面に塗装皮膜４を電着塗装により形成する。その後に、アルミニウム材３の一部の塗装皮膜４をレーザ光の照射により除去し、この領域のアルミニウム材３を露出させる。露出させたアルミニウム材３に陽極酸化皮膜５を形成してから射出成形機に導入し、陽極酸化皮膜５の孔６に合成樹脂を侵入させながら、合成樹脂部品７を形成する。これより、クラッド材１と合成樹脂部品２の複合品８が製造される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルミニウム材に合成樹脂成形体が接合されたクラッド材と合成樹脂部品の複合品とその製造法に関する
【背景技術】
【０００２】
金属材料に合成樹脂部品を接合する方法としては、インサート成形用金型を用いることが知られている。具体的には、鉄又は鋼鉄製の金属部品の一部を金型のキャビティ内に挿入し、この状態で溶融させた合成樹脂をキャビティ内に射出し、所定形状の合成樹脂部品内に金属部品の一部をインサート成形する。
【０００３】
また、アルミニウム素材に合成樹脂部品を接合する方法としては、アルミニウム素材の表面に孔径が２５ｎｍ以上の孔を多数有する陽極酸化皮膜を形成し、射出成形などで合成樹脂の一部を陽極酸化皮膜の孔内に食い込ませることが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開番号２００４／０５５２４８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、金属製の外装部品には、金属の質感として所望の質感を得るために、又は軽量化や強度を確保するために、複数の金属板を重ね合わせたクラッド材が使用されることがある。そこで、クラッド材に対しても合成樹脂部品を接合できるようにすることが望まれていた。
本発明は、このような事情を鑑みてなされたものであり、アルミニウム材を有するクラッド材に合成樹脂部品を効率良く製造できるようにすることを主な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記の課題を解決する本発明は、少なくとも１つの面にアルミニム材を有するクラッド材の全面に対し、電着塗装による皮膜を形成する工程と、前記アルミニウム材の表面に形成された前記皮膜の一部を除去する工程と、前記皮膜を除去することで露出させた前記アルミニウム材の表面に陽極酸化皮膜を形成する工程と、前記陽極酸化皮膜の多数の孔に合成樹脂部品の一部を浸入させることで前記クラッド材と前記合成樹脂部品を接合して複合品を形成する工程と、を有することを特徴とするクラッド材と合成樹脂部品の複合品の製造方法とした。
このクラッド材と合成樹脂部品の複合品の製造方法では、クラッド材のアルミニウム材側の一部のみに陽極酸化皮膜が形成される。アルミニウム材以外の材料からなる部分は皮膜で保護されているので、陽極酸化皮膜を形成するときの薬液や電流によってアルミニウム材以外の材料からなる部分がダメージを受けることがない。
【０００７】
また、請求項１に記載のクラッド材と合成樹脂部品の複合品の製造方法において、前記皮膜の一部を除去する工程は、ＣＯ２レーザの照射により前記皮膜を除去する工程であることを特徴とする。
このクラッド材と合成樹脂部品の複合品の製造方法では、ＣＯ２レーザを照射した領域の皮膜だけが除去される。
【０００８】
また、請求項２に記載のクラッド材と合成樹脂部品の複合品の製造方法において、前記
レーザ光を第１の方向にライン状に照射すると共に、前記レーザ光を前記第１の方向に略直交する第２の方向に０．０１ｍｍ〜０．２ｍｍのピッチで送りながら、前記皮膜を除去することを特徴とする。
このクラッド材と合成樹脂部品の複合品の製造方法では、ピッチを小さくすることで皮膜がより正確に除去されるので、陽極酸化皮膜を確実に形成できる。
【０００９】
また、請求項１に記載のクラッド材と合成樹脂部品の複合品の製造方法において、前記アルミニム材の表面の一部に部分マスクを形成した後、前記電着塗装による皮膜を形成する工程で前記部分マスクの上を含む前記クラッド材の全面に前記皮膜を形成し、前記皮膜の一部を除去する工程では前記部分マスクを溶解させることで前記皮膜の一部を除去することを特徴とする。
このクラッド材と合成樹脂部品の複合品の製造方法は、薬液処理のみで皮膜の一部を除去することが可能になる。部分マスクのみを溶解させるので、皮膜に覆われている他の領域を確実に保護できる。
【００１０】
また、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のクラッド材と合成樹脂部品の複合品の製造方法において、前記陽極酸化皮膜は、直径が４０ｎｍ〜１００ｎｍの孔を多数有することを特徴とする。
このクラッド材と合成樹脂部品の複合品の製造方法では、陽極酸化皮膜の孔径が大きいので、合成樹脂部品を接合したときの強度が大きくなる。
【００１１】
また、請求項１又は請求項５に記載のクラッド材と合成樹脂部品の複合品の製造方法において、前記合成樹脂部品は、射出成形により形成されることを特徴とする。
このクラッド材と合成樹脂部品の複合品の製造方法では、陽極酸化皮膜の孔に溶融した合成樹脂が侵入することで合成樹脂部品を接合することが可能になる。
【００１２】
請求項１又は請求項５に記載のクラッド材と合成樹脂部品の複合品の製造方法において、前記合成樹脂部品を加熱しながら前記陽極酸化皮膜に押し付けて接合することを特徴とする。
このクラッド材と合成樹脂部品の複合品の製造方法では、陽極酸化皮膜と合成樹脂部品の接触面において合成樹脂部品が部分的に溶融して陽極酸化皮膜の孔内に浸入する。これにより、合成樹脂部品がクラッド材に接合される。
【００１３】
また、請求項１から請求項７のいずれか一項に記載のクラッド材と合成樹脂部品の複合品の製造方法において、前記クラッド材は、前記アルミニウム材にステンレス材を重ね合わせたクラッド材であることを特徴とする。
このクラッド材と合成樹脂部品の複合品の製造方法では、ステンレス材の質感と強度を有しながらも、アルミニウム材を用いることによる軽量化が図れる。
【００１４】
さらに、ステンレス材にアルミニウム材が重ね合わされたクラッド材と、前記アルミニウム材の一部に形成された陽極酸化皮膜と、前記陽極酸化皮膜の孔に一部が侵入することで前記クラッド材に接合された合成樹脂部品と、を有することを特徴とするクラッド材と合成樹脂部品の複合品とした。
このクラッド材と合成樹脂部品の複合品では、外側面にステンレス材を用いることで、ステンレス材の質感と強度が得られる。内側面にアルミニウム材を用いることによる軽量化を図ると共に、アルミニウム材を用いて合成樹脂部品を接合できる。合成樹脂部品は、例えば、他の部品との間に係合させたり、スペーサに使用したりできる。
【００１５】
請求項９に記載のクラッド材と合成樹脂部品の複合品において、前記陽極酸化皮膜は、前記クラッド材の周縁部に形成され、前記樹脂部材は他の部品に前記クラッド材を係合さ
せるために用いられる爪であることを特徴とする。
このクラッド材と合成樹脂部品の複合品では、合成樹脂部品を他の部材に係合させることで着脱自在に取り付けることが可能になる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、クラッド材のアルミニウム材の所定位置に陽極酸化皮膜を形成するようにしたので、合成樹脂部品を接合しない面の金属を保護しつつ、陽極酸化皮膜を用いて合成樹脂部品をクラッド材に接合できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、本発明の第１の実施の形態に係るクラッド材と合成樹脂部品の複合品の製造方法のフローチャートである。
【図２】図２は、クラッド材の断面図である。
【図３】図３は、クラッド材の全面に塗装層を形成した工程を説明する断面図である。
【図４】図４は、レーザ照射によって塗装層の一部を除去する工程を説明する断面図である。
【図５】図５は、レーザ照射によって塗装層の一部を除去したときのクラッド材の一例を示す平面図である。
【図６】図６は、塗装層が除去された領域に陽極酸化皮膜を形成する工程を説明する断面図である。
【図７】図７は、陽極酸化皮膜を形成したクラッド材の平面図である。
【図８】図８は、陽極酸化皮膜上に合成樹脂部品を成形する工程を説明する断面図である。
【図９】図９は、クラッド材上に合成樹脂部品を成形することで製造された複合品の平面図である。
【図１０】図１０は、レーザ照射の軌跡を模式的に示す図である。
【図１１】図１１は、射出成形機の断面図である。
【図１２】図１２は、複合品の一例であるカバーの平面図である。
【図１３】図１３は、図１２のＩ−Ｉ線に沿った断面図である。
【図１４】図１４は、本発明の第２の実施の形態に係るクラッド材と合成樹脂部品の複合品の製造方法のフローチャートである。
【図１５】図１５は、部分マスクを形成したクラッド材の一例を示す平面図である。
【図１６】図１６は、図１５のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。
【図１７】図１７は、部分マスク上を含むクラッド材の全面に電着塗装による塗装膜を形成する工程を説明する断面図である。
【図１８】図１８は、部分マスクを除去した領域に合成樹脂部品を成形して製造した複合品の平面図である。
【図１９】図１９は、加熱圧着式により合成樹脂部品をクラッド材に接合する装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明を実施するための形態について以下に説明する。なお、各実施の形態で同じ構成要素には同一の符号を付してある。また、実施の形態で重複する説明は省略する。
【００１９】
（第１の実施の形態）
図１にクラッド材と合成樹脂部品の複合品の製造方法のフローチャートを示す。
最初に、ワークであるクラッド材に対して前処理を行う（ステップＳ１０１）。図２に示すように、クラッド材１は、ステンレス材２にアルミニウム材３を重ね合わせて一体にした構成を有する。例えば、ステンレス材２の肉厚は０．２ｍｍ〜０．４ｍｍ程度で、ア
ルミニウム材３の肉厚は０．１ｍｍ〜０．２ｍｍ程度である。
【００２０】
前処理工程では、主にステンレス材２に対して表面処理が行われる。ステンレス材２の表面処理としては、例えば、ステンレス材２の表面にエッチングにより模様を形成したり、ヘアライン加工等による機械加工で模様を形成したりすることがあげられる。なお、アルミニウム材３側に表面処理を施しても良い。
【００２１】
次に、クラッド材１をプレス加工して、所定の形状に成形する（ステップＳ１０２）。なお、ステップＳ１０１とステップＳ１０２は順番が逆でも良いし、２つのステップを同時に実施しても良い。また、ステップＳ１０１とステップＳ１０２の一方のみを実施しても良い。
【００２２】
さらに、クラッド材１の全面に対して電着塗装を行う（ステップＳ１０３）。図３に示すように、電着塗装によってクラッド材１の表面に均質な塗装皮膜４が形成される。塗装皮膜４は、後の工程でマスクとして使用される。また、塗装皮膜４を装飾としてそのまま用いても良い。
この後、クラッド材１の表面のうち、アルミニウム材３の表面に形成されている塗装皮膜４の一部を除去する（ステップＳ１０４）。図４及び図５に示すように、塗装皮膜４に開口部４Ａが形成され、開口部４Ａを通してアルミニウム材３が露出する。図５では、クラッド材１の周縁部の塗装皮膜４が部分的に除去されているが、塗装皮膜４を除去する場所や大きさ、数は、これに限定されない。
【００２３】
さらに、クラッド材１に対して接合用皮膜の形成処理を実施する（ステップＳ１０５）。図６及び図７に示すように、塗装皮膜４でマスクされていない領域、つまり塗装皮膜４を除去することで露出させたアルミニウム材３の表面に、接合用皮膜としてポーラスな陽極酸化皮膜５を形成する。ここで、陽極酸化皮膜５は、表面に開口する細長い孔６が密集する多孔質層５Ａと、多孔質層５Ａの底部から金属面までの薄い緻密な絶縁層５Ｂとを有する。また、陽極酸化皮膜５が形成される領域は、塗装皮膜４を除去した領域と一致する。
【００２４】
次に、陽極酸化皮膜５を形成した領域に合成樹脂部品を接合する（ステップＳ１０６）。図８及び図９に示すように、合成樹脂部品７は、陽極酸化皮膜５の孔６に食い込むようにしてクラッド材１に接合され、これによりクラッド材１と合成樹脂部品７の複合品８が形成される。なお、合成樹脂部品７は、陽極酸化皮膜５の面積より小さい面積でクラッド材１に接合されているが、陽極酸化皮膜５と同じ面積、又は陽極酸化皮膜５を越えて一部が塗装皮膜４を覆うように成形しても良い。
【００２５】
さらに、複合品８に対して後処理を行う（ステップＳ１０７）。後処理としては、ステンレス材２の塗装があげられる。また、マスクとして使用した塗装皮膜４を全て除去した後に、新たな塗装を行っても良い。さらに、アルミニウム材３の塗装皮膜４を除去せずに、ステンレス材２の塗装皮膜４のみを除去し、新たな塗装を行っても良い。
なお、ステップＳ１０７を実施せずに処理を終了しても良い。また、ステップＳ１０１と同様の処理をステップＳ１０７と共に実施しても良い。
【００２６】
次に、ステップＳ１０３の電着塗装工程の詳細について説明する。
まず、クラッド材１を約５％の水酸化ナトリウム水溶液を６０℃に加熱した温液で洗浄して脱脂する。又は、クラッド材１に対して強アルカリ液を用いた電解脱脂を行う。脱脂処理の後はクラッド材１を水洗する。さらに、５％〜１０％の硫酸水溶液にクラッド材１を浸漬させて中和処理した後水洗する。
電着塗装を行うときは、水溶性塗料を溶解させた塗装槽にクラッド材１を浸漬させる。
そして、クラッド材１を陽極とし、陰極にアルミニウム板やステンレス板などを用いて電圧を印加する。電着作用により水溶性塗料がクラッド材１の表面に塗装皮膜４を形成する。図３に示すように、塗装皮膜４は、ステンレス材２の露出面と、アルミニウム材３の露出面のそれぞれに略均一に形成される。
【００２７】
ここで、塗装皮膜４は、後の工程でマスクとして使用される他、加飾の仕上げ面としても使用することができる。このような塗装皮膜４を形成するための水溶性塗料としては、例えば、アニオンタイプの電着塗料があげられる。
また、電着塗装の条件としては、例えば５０Ｖ〜２００Ｖの電圧を１分〜３分印加することがあげられる。この場合には、膜厚が１０μｍ〜２０μｍの塗装皮膜４が形成される。
【００２８】
次に、ステップＳ１０４の塗装皮膜４の一部を除去する工程の詳細について説明する。
塗装皮膜４を一部除去するときには、レーザ加工機を用いることができる。この工程で使用されるレーザ光としては、例えば、ＣＯ２レーザや、ＹＡＧレーザがあげられる。レーザ光は、クラッド材１のアルミニウム材３側の所定の表面に照射される。レーザ照射の手順について、図１０に模式図を参照して説明する。
【００２９】
レーザ照射は、後に合成樹脂部品７を接合する領域に対して実施される。最初に、所定の第１の方向ｄ１にレーザ光の照射位置を移動させる。これにより、塗装皮膜４が直線状に除去される。
さらに、レーザ光を照射した部分から第２の方向ｄ２に所定ピッチＰ１だけ移動させ、再び第１の方向ｄ１にレーザ光を直線に沿って照射する。例えば、図１０において左側から順番にレーザ照射を行い、ラインＢＬ１に示す位置まで塗装皮膜４を除去したとき、次のレーザ照射位置は、ピッチＰ１だけ右に移動させたラインＢＬ２上の位置になる。以降、これらの動作を繰り返し、予定された領域、例えばラインＬ１に示す位置まで塗装皮膜４を除去する。これにより、図７に示すような開口部４Ａが塗装皮膜４に形成され、この領域のアルミニウム素材２が露出する。
【００３０】
例えば、レーザ加工機は、ＣＯ２レーザをパルス周波数２０Ｈｚで出力させながら、照射位置を８００ｍｍ／分〜１２００ｍｍ／分の速度で移動させる。クラッド材１の表面におけるレーザ光の照射幅（第２の方向ｄ２における長さ）が０．１ｍｍであった場合、ピッチＰ１は０．０１〜０．２ｍｍであることが好ましい。ピッチＰ１がこの範囲より小さいと、塗装皮膜４の除去に時間がかかりすぎるので効率的でない。ピッチＰ１がこの範囲より大きいと、合成樹脂部品７の接合強度が低下する。
【００３１】
ここで、クラッド材１に合成樹脂を接合した試験片を作製し、クラッド材１と合成樹脂の接合強度を引張試験機により調べた。なお、クラッド材１と合成樹脂の接合部分の大きさは、引張方向に５ｍｍ、引張方向と直交する方向に１０ｍｍとした。
ピッチＰ１が０．０１ｍｍのときは、１２０ｋｇｆの引張強度が得られた。ピッチＰ１が０．１ｍｍのときは、１００ｋｇｆの引張強度が得られた。ピッチＰ１が０．２ｍｍのときは、９０ｋｇｆの引張強度が得られた。つまり、ピッチＰ１がＣＯ２レーザの照射幅の２倍以下の場合には、９０ｋｇｆ以上の引張強度が得られる。さらに、ピッチＰ１をＣＯ２レーザの照射幅以下にすると、１００ｋｇｆ以上の引張強度が得られる。なお、ＣＯ２レーザの代わりにＹＡＧレーザを用いた場合には、引張強度が少し小さくなる。
【００３２】
次に、ステップＳ１０５の接合用皮膜の形成処理の詳細について説明する。
まず、クラッド材１の脱脂処理及び中和処理を必要に応じて行う。次いで、クラッド材１を液温約１８〜２０℃、濃度３０％前後の燐酸水溶液からなる燐酸浴の陽極とする。陰極には、アルミニウム板やステンレス板などを用いる。そして、電圧３５Ｖ〜５５Ｖの範
囲で直流法による電気分解を、例えば１分〜５分行う。
【００３３】
これにより、図６に示すように、クラッド材１のアルミニウム材３の表面であって、塗装皮膜４のマスクが除去された領域に、深さ１〜１．５μ程度のポーラスな陽極酸化皮膜５が形成される。陽極酸化皮膜５の表面に形成された多数の孔６の直径は約４０〜１００ｎｍであった。
【００３４】
なお、燐酸浴に代えて、水酸化ナトリウム浴を用いても良い。この場合には、０．２モルの水酸化ナトリウムの水溶液から成る液温約１８〜２０℃の電解浴を用いる。処理条件は、燐酸水溶液を用いる場合と同じとする。これにより、クラッド材１のアルミニウム材３の表面で、塗装皮膜４のマスクが除去された領域に深さ０．５〜１μで、直径約３０〜５０ｎｍの孔６を多数有するポーラスな陽極酸化皮膜５が形成される。
【００３５】
このように、燐酸浴又は水酸化ナトリウムを用いた電解浴を用いて陽極酸化皮膜５を形成したら、クラッド材１を硝酸水溶液で洗浄した後、熱風で乾燥する。
【００３６】
ここで、燐酸浴が水酸化ナトリウム浴に比べて、短時間に且つ孔径がより大きい孔が得られる。また、燐酸浴を用いた例では、電気分解時間を短縮すると、孔６の直径が２５〜３０ｎｍの陽極酸化皮膜５が得られた。なお、電気分解は、孔２５の直径が２５ｎｍ以上になるような条件で、且つ多孔質層５Ａが５００ｎｍ以上の深さになる条件で実施することが望ましい。陽極酸化皮膜５の孔径や深さがこれより小さいと、合成樹脂部品７の接合強度が低下するからである。
【００３７】
次に、ステップＳ１０６のクラッド材１に接合用の皮膜を形成した領域に合成樹脂部品を接合する工程について説明する。
図１１にこの工程で使用される射出成形機の一例を示す。射出成形機２０は、上下に方開き可能な金型２１を有し、下型２１Ａと上型２１Ｂの間に、クラッド材１を設置するスペース２２が形成されている。さらに、上型２１Ｂには、合成樹脂部品７の形状に合わせたキャビティ２３と、キャビティ２３に充填する合成樹脂２４が通るゲート２５とが形成されている。なお、ゲート２５は、図示を省略する合成樹脂２４の供給源に接続されている。
【００３８】
合成樹脂２４としては、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＥ（ポリエチレン）、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）、ＡＢＳ（アクリロニトリル／ブタジエン／スチレン樹脂），ＰＰＳ（ポリフェニレンスルフィド）などの各種樹脂が使用できる。なお、アルミニウム材３と合成樹脂２４の線膨張の違いを考慮し、前記の射出成形により合成樹脂成形体とする合成樹脂材として、その線膨張の差を吸収できる弾性率、好ましくは、１００００Ｍｐａ以下の弾性率を有し、且つ耐熱水性と耐薬品性を有する樹脂を選択することが好ましい。これに好適な合成樹脂２４としては、ＰＢＴやＰＥ、ＰＰなどのオレフィン系樹脂があげられる。
【００３９】
合成樹脂部品７を成形するときは、金型２１を型開きしてスペース２２にクラッド材１を設置する。クラッド材１は、陽極酸化皮膜５が上向き、即ち陽極酸化皮膜５がゲート２５に対向するように配置する。金型２１を閉じた後、溶融させた合成樹脂２４をゲート２５からキャビティ２３内に射出させる。これにより、溶融した合成樹脂２４がキャビティ２３内に加圧充填されると共に、陽極酸化皮膜５の多数の孔６内に侵入する。
この状態で金型２１を冷却水により冷却させ、合成樹脂を凝固させる。この後、型開きすると、図８及び図９に示すような複合品８が得られる。複合品８は、陽極酸化皮膜５の多数の孔６内に合成樹脂部品７を構成する合成樹脂２が一部食い込んで接合された構成を有する。
【００４０】
ここで、射出成形時の成形圧力は約７００ｋｇ以上が好ましい。例えば、金型２１の温度は８０〜１５０℃とし、成形圧力は７００〜１２００ｋｇとする。なお、金型２１にヒーターを取り付けて金型２１を加熱しながら成形を行うと、溶融合成樹脂２４と加熱されたクラッド材１との接合がさらに容易になる。
【００４１】
このようにして製造した複合品８におけるクラッド材１と合成樹脂部品７の接合強度を、引張試験機を用いた引張強度として測定した。燐酸浴により陽極酸化皮膜５を形成した場合には最小でも３０ｋｇｆの引張強さが得られた。また、水酸化ナトリウム浴により陽極酸化皮膜５を形成した場合には、最小でも２０ｋｇｆの引張強さが得られた。
【００４２】
このようにして製造された複合品８は、表面にステンレスの質感が得られると共に、十分な強度が得られる。また、アルミニム材３が複合されているので、部品の軽量化が図れる。
【００４３】
以上、説明したように、この実施の形態では、合成樹脂部品７を接合する領域以外の領域を塗装皮膜４でマスクするようにしたので、ステンレス材３を保護しながら陽極酸化皮膜５を形成することができる。ステンレス材３を露出させていると、電流密度が高くなってステンレス材３がダメージを受けることがあるが、この製造方法ではステンレス材３が塗装皮膜４で保護される。また、塗装皮膜４でマスクすることで、必要な領域のみに陽極酸化皮膜５が形成されるので、作業の効率が良い。
さらに、塗装皮膜５を一部除去する工程にレーザ光を用いるので、必要な領域だけを簡単に処理できる。塗装皮膜５を除去する領域の大きさや形状の変化にも容易に対応できる。ここにおいて、レーザ照射時のピッチＰ１を０．０１ｍｍ〜０．２ｍｍにしたので、塗装皮膜５を充分に除去することが可能になり、合成樹脂部品７を強固に接合することが可能になる。
そして、陽極酸化皮膜５を利用して合成樹脂部品７をクラッド材１に接合するようにしたので、アルミニウム板に対して実際されている処理を用いて複合品８を簡単に製造することができる。
【００４４】
なお、複合品８は、携帯電話や、情報端末、カメラのケース、例えば取り外し可能なカバーなどに使用することができる。図１２及び図１３に複合品８を携帯電話のケースのカバーとして製造した例を示す。複合品であるカバー３０は、細長のクラッド材１の３つの周縁部３１，３２をアルミニウム材３側に曲げ加工を行った外形を有し、これら周縁部３１，３２の内側部分には合成樹脂部品３３が接合されている。合成樹脂部品３３には、内側に突出する爪３３Ａが一体に形成されている。さらに、曲げ加工がなされていない残りの１つの周縁部３４には、２つの樹脂部材３５が接合されている。２つの樹脂部材３５は、カバー３０の曲げ加工がされていない面に略平行なに外向きに突出している。
【００４５】
これら合成樹脂部品３３，３５は、前記した合成樹脂部品７と同様に図１に示すフローチャートに従ってクラッド材１のアルミニウム材３に接合されている。これら樹脂部材３３，３５をケース本体３６側に設けた凹部や溝に嵌め込むことで、カバー３０を他の部品であるケース本体３６に取り付けることができる。
【００４６】
図１２及び図１３に示すようなカバー３０では、ケース本体３６に取り付けるために用いられる部分が合成樹脂部品３３，３５で製造されているので、金属材料から製造した場合に比べて、剛性を下げることができる。このため、ケース本体３６へのカバー３０の取り付けや取り外しが容易になる。さらに、カバー３０の取り付け部分の剛性を下げることで、この部分の耐久性も向上する。また、取り付け部材をステンレス材２で一体に製造する場合には、取り付け部分の複雑な形状を複数の金型を用いてプレス加工しなければなら
ないので、製造コストが高くなる。さらに、取り付け部分をプレス加工によってクラッド材１と一体に成形すると、取り付け部分に連なるクラッド材１に応力が集中して変形してしまうことがあった。この実施の形態では、取り付け部分に合成樹脂部品３３，３５を用いることで、このような課題を解決することができる。
【００４７】
なお、クラッド材１は、アルミニム材３にステンレス材２以外の異種金属材を重ね合わせた構造を有しても良い。さらに、クラッド材１は、アルミニウム材３に、ジュラルミン材と、別のアルミニウム材とを順場に積層させ、ジュラルミンをアルミニウム材で挟み込んだ構成でも良い。
【００４８】
（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態におけるクラッド材と合成樹脂部品の複合品の製造方法のフローチャートを図１４に示す。
最初に、クラッド材１に前処理を行う（ステップＳ２０２）。この処理は、第１の実施の形態と同様である。次に、クラッド材１の表面に部分マスクを印刷により形成する（ステップＳ２０２）。図１５及び図１６に示すように、部分マスク４１は、クラッド材１のアルミニウム材３の表面上で、後に樹脂部品を接合する部分に形成される。部分マスク４１は、例えば、ＵＶ（紫外線）硬化型のインクを用いることができる。この場合は、アルミニウム材３の表面にインクを印刷で塗布した後、ＵＶ光を照射する。これにより、インクが硬化して部分マスク４１が形成される。なお、前処理の前に部分マスク４１を形成しても良い。
【００４９】
次に、第１の実施の形態と同様にクラッド材１に対してプレス成形を行う（ステップＳ２０３）。さらに、電着塗装によるマスキングを行う（ステップＳ２０４）。電着塗装は、クラッド材１の全面に対して行われ、これにより均質な塗装皮膜４が形成される。この工程は、第１の実施の形態と同様に行われる。なお、図１７に示すように、部分マスク４１の上には塗装皮膜４が形成されないので、この領域では部分マスク４１が露出する。
【００５０】
この後、インク剥離剤を使用して部分マスク４１を剥がす（ステップＳ２０５）。インク剥離剤は、部分マスク４１を溶かすが、塗装皮膜４は溶解させない溶剤、例えば非塩素系の溶剤を使用する。
部分マスク４１のみがアルミニウム材１の表面から剥がれると、部分マスク４１が形成されていた領域のアルミニウム材１が露出する。その結果、図４と同様な開口部４Ａが形成される。
【００５１】
そして、部分マスク４１を剥がすことでアルミニウム素材が露出した領域に接合用皮膜として陽極酸化皮膜５を形成する（ステップＳ２０６）。さらに、陽極酸化皮膜５上に合成樹脂部品７を接合する（ステップＳ２０７）。これらの工程は、第１の実施の形態と同様に行われる。
これにより、図１８に示すように、クラッド材１のアルミニウム材３の一部の領域上に合成樹脂部品７が接合された複合品８が得られる。
【００５２】
以上、説明したように、この実施の形態では、部分マスク４１を用いて塗装皮膜４を部分的に除去するようにしたので、薬液処理のみで合成樹脂部品７を接合する流域を画定することができる。
【００５３】
（第３の実施形態）
この実施の形態では、ステップＳ１０６又はステップＳ２０７において、クラッド材１と合成樹脂部品７とを別々に製造し、この両部材を加熱圧着方式により接合して複合品８を製造することを特徴とする。
【００５４】
図１９に加熱圧着方式により複合品の製造する製造装置の一例を示す。製造装置５１は、電磁誘導加熱装置５２と昇降自在のプレスヘッド５３とを有する。プレスヘッド５３は、図示を省略する加圧用シリンダーに接続されている。
電磁誘導加熱装置５２は、クラッド材１を収容するホルダ５５の底部５５Ａに平面加熱用のコイル５６が埋設されている。コイル５６は、外側に設けられた高周波発振器５７に接続されている。
【００５５】
合成樹脂部品７を接合するときは、先ずクラッド材１をホルダ５５に収容する。クラッド材１は、陽極酸化皮膜５が形成された面を上向きに配置する。さらに、合成樹脂部品７を接合位置、即ち陽極酸化皮膜５上に載せる。
次に、プレスヘッド５３を下降させ、合成樹脂部品７を上方から加圧して、陽極酸化皮膜５に押し付ける。この状態で、高周波発振器５７を作動させてコイル５６に通電し、その誘導加熱によりクラッド材１を加熱する。
【００５６】
これにより、クラッド材１を介して合成樹脂部品７が加熱され、合成樹脂部品７の陽極酸化皮膜５に圧着している部分が溶融し、陽極酸化皮膜５の孔６内に進入する。この後、クラッド材１及び合成樹脂部品７を冷却すると共に、プレスヘッド５３を上昇させると、合成樹脂部品７が陽極酸化皮膜５を介してクラッド材１に接合された複合品８が得られる。
【００５７】
ここで、この製造装置５１では、高周波発振器５７の高周波出力を、例えば５００Ｗ〜５０ｋＷ、周波数５０ｋＨｚ〜３ＭＨｚにすれば、１０〜１２秒間程通電すれば十分な接合強度の複合品８が得られる。
【００５８】
なお、各実施の形態に係る複合品は、パーソナルコンピュータや携帯電話などの電気機器、電子機器などの部品、建材、建造物の屋内，外装置品、船舶、航空機、鉄道車両及び自動車などの内，外装置品、ナンバープレートなどの装飾品などの種々の大きさと形状を有するクラッド材と合成樹脂部品との複合品に適用できる。
【符号の説明】
【００５９】
１ クラッド材
２ ステンレス材
３ アルミニウム材
４ 塗装皮膜
５ 陽極酸化皮膜
６ 孔
７，３３，３５ 合成樹脂部品
８ 複合品
３０ カバー
３１，３２ 周縁部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルミニウム材に合成樹脂成形体が接合されたクラッド材と合成樹脂部品の複合品とその製造法に関する
【背景技術】
【０００２】
金属材料に合成樹脂部品を接合する方法としては、インサート成形用金型を用いることが知られている。具体的には、鉄又は鋼鉄製の金属部品の一部を金型のキャビティ内に挿入し、この状態で溶融させた合成樹脂をキャビティ内に射出し、所定形状の合成樹脂部品内に金属部品の一部をインサート成形する。
【０００３】
また、アルミニウム素材に合成樹脂部品を接合する方法としては、アルミニウム素材の表面に孔径が２５ｎｍ以上の孔を多数有する陽極酸化皮膜を形成し、射出成形などで合成樹脂の一部を陽極酸化皮膜の孔内に食い込ませることが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開番号２００４／０５５２４８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、金属製の外装部品には、金属の質感として所望の質感を得るために、又は軽量化や強度を確保するために、複数の金属板を重ね合わせたクラッド材が使用されることがある。そこで、クラッド材に対しても合成樹脂部品を接合できるようにすることが望まれていた。
本発明は、このような事情を鑑みてなされたものであり、アルミニウム材を有するクラッド材に合成樹脂部品を効率良く製造できるようにすることを主な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記の課題を解決する本発明は、少なくとも１つの面にアルミニム材を有するクラッド材の全面に対し、電着塗装による皮膜を形成する工程と、前記アルミニウム材の表面に形成された前記皮膜の一部を除去する工程と、前記皮膜を除去することで露出させた前記アルミニウム材の表面に陽極酸化皮膜を形成する工程と、前記陽極酸化皮膜の多数の孔に合成樹脂部品の一部を浸入させることで前記クラッド材と前記合成樹脂部品を接合して複合品を形成する工程と、を有することを特徴とするクラッド材と合成樹脂部品の複合品の製造方法とした。
このクラッド材と合成樹脂部品の複合品の製造方法では、クラッド材のアルミニウム材側の一部のみに陽極酸化皮膜が形成される。アルミニウム材以外の材料からなる部分は皮膜で保護されているので、陽極酸化皮膜を形成するときの薬液や電流によってアルミニウム材以外の材料からなる部分がダメージを受けることがない。
【０００７】
また、請求項１に記載のクラッド材と合成樹脂部品の複合品の製造方法において、前記皮膜の一部を除去する工程は、ＣＯ２レーザの照射により前記皮膜を除去する工程であることを特徴とする。
このクラッド材と合成樹脂部品の複合品の製造方法では、ＣＯ２レーザを照射した領域の皮膜だけが除去される。
【０００８】
また、請求項２に記載のクラッド材と合成樹脂部品の複合品の製造方法において、前記
レーザ光を第１の方向にライン状に照射すると共に、前記レーザ光を前記第１の方向に略直交する第２の方向に０．０１ｍｍ〜０．２ｍｍのピッチで送りながら、前記皮膜を除去することを特徴とする。
このクラッド材と合成樹脂部品の複合品の製造方法では、ピッチを小さくすることで皮膜がより正確に除去されるので、陽極酸化皮膜を確実に形成できる。
【０００９】
また、請求項１に記載のクラッド材と合成樹脂部品の複合品の製造方法において、前記アルミニム材の表面の一部に部分マスクを形成した後、前記電着塗装による皮膜を形成する工程で前記部分マスクの上を含む前記クラッド材の全面に前記皮膜を形成し、前記皮膜の一部を除去する工程では前記部分マスクを溶解させることで前記皮膜の一部を除去することを特徴とする。
このクラッド材と合成樹脂部品の複合品の製造方法は、薬液処理のみで皮膜の一部を除去することが可能になる。部分マスクのみを溶解させるので、皮膜に覆われている他の領域を確実に保護できる。
【００１０】
また、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のクラッド材と合成樹脂部品の複合品の製造方法において、前記陽極酸化皮膜は、直径が４０ｎｍ〜１００ｎｍの孔を多数有することを特徴とする。
このクラッド材と合成樹脂部品の複合品の製造方法では、陽極酸化皮膜の孔径が大きいので、合成樹脂部品を接合したときの強度が大きくなる。
【００１１】
また、請求項１又は請求項５に記載のクラッド材と合成樹脂部品の複合品の製造方法において、前記合成樹脂部品は、射出成形により形成されることを特徴とする。
このクラッド材と合成樹脂部品の複合品の製造方法では、陽極酸化皮膜の孔に溶融した合成樹脂が侵入することで合成樹脂部品を接合することが可能になる。
【００１２】
請求項１又は請求項５に記載のクラッド材と合成樹脂部品の複合品の製造方法において、前記合成樹脂部品を加熱しながら前記陽極酸化皮膜に押し付けて接合することを特徴とする。
このクラッド材と合成樹脂部品の複合品の製造方法では、陽極酸化皮膜と合成樹脂部品の接触面において合成樹脂部品が部分的に溶融して陽極酸化皮膜の孔内に浸入する。これにより、合成樹脂部品がクラッド材に接合される。
【００１３】
また、請求項１から請求項７のいずれか一項に記載のクラッド材と合成樹脂部品の複合品の製造方法において、前記クラッド材は、前記アルミニウム材にステンレス材を重ね合わせたクラッド材であることを特徴とする。
このクラッド材と合成樹脂部品の複合品の製造方法では、ステンレス材の質感と強度を有しながらも、アルミニウム材を用いることによる軽量化が図れる。
【００１４】
さらに、ステンレス材にアルミニウム材が重ね合わされたクラッド材と、前記アルミニウム材の一部に形成された陽極酸化皮膜と、前記陽極酸化皮膜の孔に一部が侵入することで前記クラッド材に接合された合成樹脂部品と、を有することを特徴とするクラッド材と合成樹脂部品の複合品とした。
このクラッド材と合成樹脂部品の複合品では、外側面にステンレス材を用いることで、ステンレス材の質感と強度が得られる。内側面にアルミニウム材を用いることによる軽量化を図ると共に、アルミニウム材を用いて合成樹脂部品を接合できる。合成樹脂部品は、例えば、他の部品との間に係合させたり、スペーサに使用したりできる。
【００１５】
請求項９に記載のクラッド材と合成樹脂部品の複合品において、前記陽極酸化皮膜は、前記クラッド材の周縁部に形成され、前記樹脂部材は他の部品に前記クラッド材を係合さ
せるために用いられる爪であることを特徴とする。
このクラッド材と合成樹脂部品の複合品では、合成樹脂部品を他の部材に係合させることで着脱自在に取り付けることが可能になる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、クラッド材のアルミニウム材の所定位置に陽極酸化皮膜を形成するようにしたので、合成樹脂部品を接合しない面の金属を保護しつつ、陽極酸化皮膜を用いて合成樹脂部品をクラッド材に接合できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、本発明の第１の実施の形態に係るクラッド材と合成樹脂部品の複合品の製造方法のフローチャートである。
【図２】図２は、クラッド材の断面図である。
【図３】図３は、クラッド材の全面に塗装層を形成した工程を説明する断面図である。
【図４】図４は、レーザ照射によって塗装層の一部を除去する工程を説明する断面図である。
【図５】図５は、レーザ照射によって塗装層の一部を除去したときのクラッド材の一例を示す平面図である。
【図６】図６は、塗装層が除去された領域に陽極酸化皮膜を形成する工程を説明する断面図である。
【図７】図７は、陽極酸化皮膜を形成したクラッド材の平面図である。
【図８】図８は、陽極酸化皮膜上に合成樹脂部品を成形する工程を説明する断面図である。
【図９】図９は、クラッド材上に合成樹脂部品を成形することで製造された複合品の平面図である。
【図１０】図１０は、レーザ照射の軌跡を模式的に示す図である。
【図１１】図１１は、射出成形機の断面図である。
【図１２】図１２は、複合品の一例であるカバーの平面図である。
【図１３】図１３は、図１２のＩ−Ｉ線に沿った断面図である。
【図１４】図１４は、本発明の第２の実施の形態に係るクラッド材と合成樹脂部品の複合品の製造方法のフローチャートである。
【図１５】図１５は、部分マスクを形成したクラッド材の一例を示す平面図である。
【図１６】図１６は、図１５のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。
【図１７】図１７は、部分マスク上を含むクラッド材の全面に電着塗装による塗装膜を形成する工程を説明する断面図である。
【図１８】図１８は、部分マスクを除去した領域に合成樹脂部品を成形して製造した複合品の平面図である。
【図１９】図１９は、加熱圧着式により合成樹脂部品をクラッド材に接合する装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明を実施するための形態について以下に説明する。なお、各実施の形態で同じ構成要素には同一の符号を付してある。また、実施の形態で重複する説明は省略する。
【００１９】
（第１の実施の形態）
図１にクラッド材と合成樹脂部品の複合品の製造方法のフローチャートを示す。
最初に、ワークであるクラッド材に対して前処理を行う（ステップＳ１０１）。図２に示すように、クラッド材１は、ステンレス材２にアルミニウム材３を重ね合わせて一体にした構成を有する。例えば、ステンレス材２の肉厚は０．２ｍｍ〜０．４ｍｍ程度で、ア
ルミニウム材３の肉厚は０．１ｍｍ〜０．２ｍｍ程度である。
【００２０】
前処理工程では、主にステンレス材２に対して表面処理が行われる。ステンレス材２の表面処理としては、例えば、ステンレス材２の表面にエッチングにより模様を形成したり、ヘアライン加工等による機械加工で模様を形成したりすることがあげられる。なお、アルミニウム材３側に表面処理を施しても良い。
【００２１】
次に、クラッド材１をプレス加工して、所定の形状に成形する（ステップＳ１０２）。なお、ステップＳ１０１とステップＳ１０２は順番が逆でも良いし、２つのステップを同時に実施しても良い。また、ステップＳ１０１とステップＳ１０２の一方のみを実施しても良い。
【００２２】
さらに、クラッド材１の全面に対して電着塗装を行う（ステップＳ１０３）。図３に示すように、電着塗装によってクラッド材１の表面に均質な塗装皮膜４が形成される。塗装皮膜４は、後の工程でマスクとして使用される。また、塗装皮膜４を装飾としてそのまま用いても良い。
この後、クラッド材１の表面のうち、アルミニウム材３の表面に形成されている塗装皮膜４の一部を除去する（ステップＳ１０４）。図４及び図５に示すように、塗装皮膜４に開口部４Ａが形成され、開口部４Ａを通してアルミニウム材３が露出する。図５では、クラッド材１の周縁部の塗装皮膜４が部分的に除去されているが、塗装皮膜４を除去する場所や大きさ、数は、これに限定されない。
【００２３】
さらに、クラッド材１に対して接合用皮膜の形成処理を実施する（ステップＳ１０５）。図６及び図７に示すように、塗装皮膜４でマスクされていない領域、つまり塗装皮膜４を除去することで露出させたアルミニウム材３の表面に、接合用皮膜としてポーラスな陽極酸化皮膜５を形成する。ここで、陽極酸化皮膜５は、表面に開口する細長い孔６が密集する多孔質層５Ａと、多孔質層５Ａの底部から金属面までの薄い緻密な絶縁層５Ｂとを有する。また、陽極酸化皮膜５が形成される領域は、塗装皮膜４を除去した領域と一致する。
【００２４】
次に、陽極酸化皮膜５を形成した領域に合成樹脂部品を接合する（ステップＳ１０６）。図８及び図９に示すように、合成樹脂部品７は、陽極酸化皮膜５の孔６に食い込むようにしてクラッド材１に接合され、これによりクラッド材１と合成樹脂部品７の複合品８が形成される。なお、合成樹脂部品７は、陽極酸化皮膜５の面積より小さい面積でクラッド材１に接合されているが、陽極酸化皮膜５と同じ面積、又は陽極酸化皮膜５を越えて一部が塗装皮膜４を覆うように成形しても良い。
【００２５】
さらに、複合品８に対して後処理を行う（ステップＳ１０７）。後処理としては、ステンレス材２の塗装があげられる。また、マスクとして使用した塗装皮膜４を全て除去した後に、新たな塗装を行っても良い。さらに、アルミニウム材３の塗装皮膜４を除去せずに、ステンレス材２の塗装皮膜４のみを除去し、新たな塗装を行っても良い。
なお、ステップＳ１０７を実施せずに処理を終了しても良い。また、ステップＳ１０１と同様の処理をステップＳ１０７と共に実施しても良い。
【００２６】
次に、ステップＳ１０３の電着塗装工程の詳細について説明する。
まず、クラッド材１を約５％の水酸化ナトリウム水溶液を６０℃に加熱した温液で洗浄して脱脂する。又は、クラッド材１に対して強アルカリ液を用いた電解脱脂を行う。脱脂処理の後はクラッド材１を水洗する。さらに、５％〜１０％の硫酸水溶液にクラッド材１を浸漬させて中和処理した後水洗する。
電着塗装を行うときは、水溶性塗料を溶解させた塗装槽にクラッド材１を浸漬させる。
そして、クラッド材１を陽極とし、陰極にアルミニウム板やステンレス板などを用いて電圧を印加する。電着作用により水溶性塗料がクラッド材１の表面に塗装皮膜４を形成する。図３に示すように、塗装皮膜４は、ステンレス材２の露出面と、アルミニウム材３の露出面のそれぞれに略均一に形成される。
【００２７】
ここで、塗装皮膜４は、後の工程でマスクとして使用される他、加飾の仕上げ面としても使用することができる。このような塗装皮膜４を形成するための水溶性塗料としては、例えば、アニオンタイプの電着塗料があげられる。
また、電着塗装の条件としては、例えば５０Ｖ〜２００Ｖの電圧を１分〜３分印加することがあげられる。この場合には、膜厚が１０μｍ〜２０μｍの塗装皮膜４が形成される。
【００２８】
次に、ステップＳ１０４の塗装皮膜４の一部を除去する工程の詳細について説明する。
塗装皮膜４を一部除去するときには、レーザ加工機を用いることができる。この工程で使用されるレーザ光としては、例えば、ＣＯ２レーザや、ＹＡＧレーザがあげられる。レーザ光は、クラッド材１のアルミニウム材３側の所定の表面に照射される。レーザ照射の手順について、図１０に模式図を参照して説明する。
【００２９】
レーザ照射は、後に合成樹脂部品７を接合する領域に対して実施される。最初に、所定の第１の方向ｄ１にレーザ光の照射位置を移動させる。これにより、塗装皮膜４が直線状に除去される。
さらに、レーザ光を照射した部分から第２の方向ｄ２に所定ピッチＰ１だけ移動させ、再び第１の方向ｄ１にレーザ光を直線に沿って照射する。例えば、図１０において左側から順番にレーザ照射を行い、ラインＢＬ１に示す位置まで塗装皮膜４を除去したとき、次のレーザ照射位置は、ピッチＰ１だけ右に移動させたラインＢＬ２上の位置になる。以降、これらの動作を繰り返し、予定された領域、例えばラインＬ１に示す位置まで塗装皮膜４を除去する。これにより、図７に示すような開口部４Ａが塗装皮膜４に形成され、この領域のアルミニウム素材２が露出する。
【００３０】
例えば、レーザ加工機は、ＣＯ２レーザをパルス周波数２０Ｈｚで出力させながら、照射位置を８００ｍｍ／分〜１２００ｍｍ／分の速度で移動させる。クラッド材１の表面におけるレーザ光の照射幅（第２の方向ｄ２における長さ）が０．１ｍｍであった場合、ピッチＰ１は０．０１〜０．２ｍｍであることが好ましい。ピッチＰ１がこの範囲より小さいと、塗装皮膜４の除去に時間がかかりすぎるので効率的でない。ピッチＰ１がこの範囲より大きいと、合成樹脂部品７の接合強度が低下する。
【００３１】
ここで、クラッド材１に合成樹脂を接合した試験片を作製し、クラッド材１と合成樹脂の接合強度を引張試験機により調べた。なお、クラッド材１と合成樹脂の接合部分の大きさは、引張方向に５ｍｍ、引張方向と直交する方向に１０ｍｍとした。
ピッチＰ１が０．０１ｍｍのときは、１２０ｋｇｆの引張強度が得られた。ピッチＰ１が０．１ｍｍのときは、１００ｋｇｆの引張強度が得られた。ピッチＰ１が０．２ｍｍのときは、９０ｋｇｆの引張強度が得られた。つまり、ピッチＰ１がＣＯ２レーザの照射幅の２倍以下の場合には、９０ｋｇｆ以上の引張強度が得られる。さらに、ピッチＰ１をＣＯ２レーザの照射幅以下にすると、１００ｋｇｆ以上の引張強度が得られる。なお、ＣＯ２レーザの代わりにＹＡＧレーザを用いた場合には、引張強度が少し小さくなる。
【００３２】
次に、ステップＳ１０５の接合用皮膜の形成処理の詳細について説明する。
まず、クラッド材１の脱脂処理及び中和処理を必要に応じて行う。次いで、クラッド材１を液温約１８〜２０℃、濃度３０％前後の燐酸水溶液からなる燐酸浴の陽極とする。陰極には、アルミニウム板やステンレス板などを用いる。そして、電圧３５Ｖ〜５５Ｖの範
囲で直流法による電気分解を、例えば１分〜５分行う。
【００３３】
これにより、図６に示すように、クラッド材１のアルミニウム材３の表面であって、塗装皮膜４のマスクが除去された領域に、深さ１〜１．５μ程度のポーラスな陽極酸化皮膜５が形成される。陽極酸化皮膜５の表面に形成された多数の孔６の直径は約４０〜１００ｎｍであった。
【００３４】
なお、燐酸浴に代えて、水酸化ナトリウム浴を用いても良い。この場合には、０．２モルの水酸化ナトリウムの水溶液から成る液温約１８〜２０℃の電解浴を用いる。処理条件は、燐酸水溶液を用いる場合と同じとする。これにより、クラッド材１のアルミニウム材３の表面で、塗装皮膜４のマスクが除去された領域に深さ０．５〜１μで、直径約３０〜５０ｎｍの孔６を多数有するポーラスな陽極酸化皮膜５が形成される。
【００３５】
このように、燐酸浴又は水酸化ナトリウムを用いた電解浴を用いて陽極酸化皮膜５を形成したら、クラッド材１を硝酸水溶液で洗浄した後、熱風で乾燥する。
【００３６】
ここで、燐酸浴が水酸化ナトリウム浴に比べて、短時間に且つ孔径がより大きい孔が得られる。また、燐酸浴を用いた例では、電気分解時間を短縮すると、孔６の直径が２５〜３０ｎｍの陽極酸化皮膜５が得られた。なお、電気分解は、孔２５の直径が２５ｎｍ以上になるような条件で、且つ多孔質層５Ａが５００ｎｍ以上の深さになる条件で実施することが望ましい。陽極酸化皮膜５の孔径や深さがこれより小さいと、合成樹脂部品７の接合強度が低下するからである。
【００３７】
次に、ステップＳ１０６のクラッド材１に接合用の皮膜を形成した領域に合成樹脂部品を接合する工程について説明する。
図１１にこの工程で使用される射出成形機の一例を示す。射出成形機２０は、上下に方開き可能な金型２１を有し、下型２１Ａと上型２１Ｂの間に、クラッド材１を設置するスペース２２が形成されている。さらに、上型２１Ｂには、合成樹脂部品７の形状に合わせたキャビティ２３と、キャビティ２３に充填する合成樹脂２４が通るゲート２５とが形成されている。なお、ゲート２５は、図示を省略する合成樹脂２４の供給源に接続されている。
【００３８】
合成樹脂２４としては、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＥ（ポリエチレン）、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）、ＡＢＳ（アクリロニトリル／ブタジエン／スチレン樹脂），ＰＰＳ（ポリフェニレンスルフィド）などの各種樹脂が使用できる。なお、アルミニウム材３と合成樹脂２４の線膨張の違いを考慮し、前記の射出成形により合成樹脂成形体とする合成樹脂材として、その線膨張の差を吸収できる弾性率、好ましくは、１００００Ｍｐａ以下の弾性率を有し、且つ耐熱水性と耐薬品性を有する樹脂を選択することが好ましい。これに好適な合成樹脂２４としては、ＰＢＴやＰＥ、ＰＰなどのオレフィン系樹脂があげられる。
【００３９】
合成樹脂部品７を成形するときは、金型２１を型開きしてスペース２２にクラッド材１を設置する。クラッド材１は、陽極酸化皮膜５が上向き、即ち陽極酸化皮膜５がゲート２５に対向するように配置する。金型２１を閉じた後、溶融させた合成樹脂２４をゲート２５からキャビティ２３内に射出させる。これにより、溶融した合成樹脂２４がキャビティ２３内に加圧充填されると共に、陽極酸化皮膜５の多数の孔６内に侵入する。
この状態で金型２１を冷却水により冷却させ、合成樹脂を凝固させる。この後、型開きすると、図８及び図９に示すような複合品８が得られる。複合品８は、陽極酸化皮膜５の多数の孔６内に合成樹脂部品７を構成する合成樹脂２が一部食い込んで接合された構成を有する。
【００４０】
ここで、射出成形時の成形圧力は約７００ｋｇ以上が好ましい。例えば、金型２１の温度は８０〜１５０℃とし、成形圧力は７００〜１２００ｋｇとする。なお、金型２１にヒーターを取り付けて金型２１を加熱しながら成形を行うと、溶融合成樹脂２４と加熱されたクラッド材１との接合がさらに容易になる。
【００４１】
このようにして製造した複合品８におけるクラッド材１と合成樹脂部品７の接合強度を、引張試験機を用いた引張強度として測定した。燐酸浴により陽極酸化皮膜５を形成した場合には最小でも３０ｋｇｆの引張強さが得られた。また、水酸化ナトリウム浴により陽極酸化皮膜５を形成した場合には、最小でも２０ｋｇｆの引張強さが得られた。
【００４２】
このようにして製造された複合品８は、表面にステンレスの質感が得られると共に、十分な強度が得られる。また、アルミニム材３が複合されているので、部品の軽量化が図れる。
【００４３】
以上、説明したように、この実施の形態では、合成樹脂部品７を接合する領域以外の領域を塗装皮膜４でマスクするようにしたので、ステンレス材３を保護しながら陽極酸化皮膜５を形成することができる。ステンレス材３を露出させていると、電流密度が高くなってステンレス材３がダメージを受けることがあるが、この製造方法ではステンレス材３が塗装皮膜４で保護される。また、塗装皮膜４でマスクすることで、必要な領域のみに陽極酸化皮膜５が形成されるので、作業の効率が良い。
さらに、塗装皮膜５を一部除去する工程にレーザ光を用いるので、必要な領域だけを簡単に処理できる。塗装皮膜５を除去する領域の大きさや形状の変化にも容易に対応できる。ここにおいて、レーザ照射時のピッチＰ１を０．０１ｍｍ〜０．２ｍｍにしたので、塗装皮膜５を充分に除去することが可能になり、合成樹脂部品７を強固に接合することが可能になる。
そして、陽極酸化皮膜５を利用して合成樹脂部品７をクラッド材１に接合するようにしたので、アルミニウム板に対して実際されている処理を用いて複合品８を簡単に製造することができる。
【００４４】
なお、複合品８は、携帯電話や、情報端末、カメラのケース、例えば取り外し可能なカバーなどに使用することができる。図１２及び図１３に複合品８を携帯電話のケースのカバーとして製造した例を示す。複合品であるカバー３０は、細長のクラッド材１の３つの周縁部３１，３２をアルミニウム材３側に曲げ加工を行った外形を有し、これら周縁部３１，３２の内側部分には合成樹脂部品３３が接合されている。合成樹脂部品３３には、内側に突出する爪３３Ａが一体に形成されている。さらに、曲げ加工がなされていない残りの１つの周縁部３４には、２つの樹脂部材３５が接合されている。２つの樹脂部材３５は、カバー３０の曲げ加工がされていない面に略平行なに外向きに突出している。
【００４５】
これら合成樹脂部品３３，３５は、前記した合成樹脂部品７と同様に図１に示すフローチャートに従ってクラッド材１のアルミニウム材３に接合されている。これら樹脂部材３３，３５をケース本体３６側に設けた凹部や溝に嵌め込むことで、カバー３０を他の部品であるケース本体３６に取り付けることができる。
【００４６】
図１２及び図１３に示すようなカバー３０では、ケース本体３６に取り付けるために用いられる部分が合成樹脂部品３３，３５で製造されているので、金属材料から製造した場合に比べて、剛性を下げることができる。このため、ケース本体３６へのカバー３０の取り付けや取り外しが容易になる。さらに、カバー３０の取り付け部分の剛性を下げることで、この部分の耐久性も向上する。また、取り付け部材をステンレス材２で一体に製造する場合には、取り付け部分の複雑な形状を複数の金型を用いてプレス加工しなければなら
ないので、製造コストが高くなる。さらに、取り付け部分をプレス加工によってクラッド材１と一体に成形すると、取り付け部分に連なるクラッド材１に応力が集中して変形してしまうことがあった。この実施の形態では、取り付け部分に合成樹脂部品３３，３５を用いることで、このような課題を解決することができる。
【００４７】
なお、クラッド材１は、アルミニム材３にステンレス材２以外の異種金属材を重ね合わせた構造を有しても良い。さらに、クラッド材１は、アルミニウム材３に、ジュラルミン材と、別のアルミニウム材とを順場に積層させ、ジュラルミンをアルミニウム材で挟み込んだ構成でも良い。
【００４８】
（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態におけるクラッド材と合成樹脂部品の複合品の製造方法のフローチャートを図１４に示す。
最初に、クラッド材１に前処理を行う（ステップＳ２０２）。この処理は、第１の実施の形態と同様である。次に、クラッド材１の表面に部分マスクを印刷により形成する（ステップＳ２０２）。図１５及び図１６に示すように、部分マスク４１は、クラッド材１のアルミニウム材３の表面上で、後に樹脂部品を接合する部分に形成される。部分マスク４１は、例えば、ＵＶ（紫外線）硬化型のインクを用いることができる。この場合は、アルミニウム材３の表面にインクを印刷で塗布した後、ＵＶ光を照射する。これにより、インクが硬化して部分マスク４１が形成される。なお、前処理の前に部分マスク４１を形成しても良い。
【００４９】
次に、第１の実施の形態と同様にクラッド材１に対してプレス成形を行う（ステップＳ２０３）。さらに、電着塗装によるマスキングを行う（ステップＳ２０４）。電着塗装は、クラッド材１の全面に対して行われ、これにより均質な塗装皮膜４が形成される。この工程は、第１の実施の形態と同様に行われる。なお、図１７に示すように、部分マスク４１の上には塗装皮膜４が形成されないので、この領域では部分マスク４１が露出する。
【００５０】
この後、インク剥離剤を使用して部分マスク４１を剥がす（ステップＳ２０５）。インク剥離剤は、部分マスク４１を溶かすが、塗装皮膜４は溶解させない溶剤、例えば非塩素系の溶剤を使用する。
部分マスク４１のみがアルミニウム材１の表面から剥がれると、部分マスク４１が形成されていた領域のアルミニウム材１が露出する。その結果、図４と同様な開口部４Ａが形成される。
【００５１】
そして、部分マスク４１を剥がすことでアルミニウム素材が露出した領域に接合用皮膜として陽極酸化皮膜５を形成する（ステップＳ２０６）。さらに、陽極酸化皮膜５上に合成樹脂部品７を接合する（ステップＳ２０７）。これらの工程は、第１の実施の形態と同様に行われる。
これにより、図１８に示すように、クラッド材１のアルミニウム材３の一部の領域上に合成樹脂部品７が接合された複合品８が得られる。
【００５２】
以上、説明したように、この実施の形態では、部分マスク４１を用いて塗装皮膜４を部分的に除去するようにしたので、薬液処理のみで合成樹脂部品７を接合する流域を画定することができる。
【００５３】
（第３の実施形態）
この実施の形態では、ステップＳ１０６又はステップＳ２０７において、クラッド材１と合成樹脂部品７とを別々に製造し、この両部材を加熱圧着方式により接合して複合品８を製造することを特徴とする。
【００５４】
図１９に加熱圧着方式により複合品の製造する製造装置の一例を示す。製造装置５１は、電磁誘導加熱装置５２と昇降自在のプレスヘッド５３とを有する。プレスヘッド５３は、図示を省略する加圧用シリンダーに接続されている。
電磁誘導加熱装置５２は、クラッド材１を収容するホルダ５５の底部５５Ａに平面加熱用のコイル５６が埋設されている。コイル５６は、外側に設けられた高周波発振器５７に接続されている。
【００５５】
合成樹脂部品７を接合するときは、先ずクラッド材１をホルダ５５に収容する。クラッド材１は、陽極酸化皮膜５が形成された面を上向きに配置する。さらに、合成樹脂部品７を接合位置、即ち陽極酸化皮膜５上に載せる。
次に、プレスヘッド５３を下降させ、合成樹脂部品７を上方から加圧して、陽極酸化皮膜５に押し付ける。この状態で、高周波発振器５７を作動させてコイル５６に通電し、その誘導加熱によりクラッド材１を加熱する。
【００５６】
これにより、クラッド材１を介して合成樹脂部品７が加熱され、合成樹脂部品７の陽極酸化皮膜５に圧着している部分が溶融し、陽極酸化皮膜５の孔６内に進入する。この後、クラッド材１及び合成樹脂部品７を冷却すると共に、プレスヘッド５３を上昇させると、合成樹脂部品７が陽極酸化皮膜５を介してクラッド材１に接合された複合品８が得られる。
【００５７】
ここで、この製造装置５１では、高周波発振器５７の高周波出力を、例えば５００Ｗ〜５０ｋＷ、周波数５０ｋＨｚ〜３ＭＨｚにすれば、１０〜１２秒間程通電すれば十分な接合強度の複合品８が得られる。
【００５８】
なお、各実施の形態に係る複合品は、パーソナルコンピュータや携帯電話などの電気機器、電子機器などの部品、建材、建造物の屋内，外装置品、船舶、航空機、鉄道車両及び自動車などの内，外装置品、ナンバープレートなどの装飾品などの種々の大きさと形状を有するクラッド材と合成樹脂部品との複合品に適用できる。
【符号の説明】
【００５９】
１ クラッド材
２ ステンレス材
３ アルミニウム材
４ 塗装皮膜
５ 陽極酸化皮膜
６ 孔
７，３３，３５ 合成樹脂部品
８ 複合品
３０ カバー
３１，３２ 周縁部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの面にアルミニム材を有するクラッド材の全面に対し、電着塗装による皮膜を形成する工程と、
前記アルミニウム材の表面に形成された前記皮膜の一部を除去する工程と、
前記皮膜を除去することで露出させた前記アルミニウム材の表面に陽極酸化皮膜を形成する工程と、
前記陽極酸化皮膜の多数の孔に合成樹脂部品の一部を浸入させることで前記クラッド材と前記合成樹脂部品を接合して複合品を形成する工程と、
を有することを特徴とするクラッド材と合成樹脂部品の複合品の製造方法。
【請求項２】
前記皮膜の一部を除去する工程は、ＣＯ２レーザの照射により前記皮膜を除去する工程であることを特徴とする請求項１に記載のクラッド材と合成樹脂部品の複合品の製造方法。
【請求項３】
前記レーザ光を第１の方向にライン状に照射すると共に、前記レーザ光を前記第１の方向に略直交する第２の方向に０．０１ｍｍ〜０．２ｍｍのピッチで送りながら、前記皮膜を除去することを特徴とする請求項２に記載のクラッド材と合成樹脂部品の複合品の製造方法。
【請求項４】
前記アルミニム材の表面の一部に部分マスクを形成した後、前記電着塗装による皮膜を形成する工程で前記部分マスクの上を含む前記クラッド材の全面に前記皮膜を形成し、前記皮膜の一部を除去する工程では前記部分マスクを溶解させることで前記皮膜の一部を除去することを特徴とする請求項１に記載のクラッド材と合成樹脂部品の複合品の製造方法。
【請求項５】
前記陽極酸化皮膜は、直径が４０ｎｍ〜１００ｎｍの孔を多数有することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のクラッド材と合成樹脂部品の複合品の製造方法。
【請求項６】
前記合成樹脂部品は、射出成形により形成されることを特徴とする請求項１又は請求項５に記載のクラッド材と合成樹脂部品の複合品の製造方法。
【請求項７】
前記合成樹脂部品を加熱しながら前記陽極酸化皮膜に押し付けて接合することを特徴とする請求項１又は請求項５に記載のクラッド材と合成樹脂部品の複合品の製造方法。
【請求項８】
前記クラッド材は、前記アルミニウム材にステンレス材を重ね合わせたクラッド材であることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載のクラッド材と合成樹脂部品の複合品の製造方法。
【請求項９】
ステンレス材にアルミニウム材が重ね合わされたクラッド材と、
前記アルミニウム材の一部に形成された陽極酸化皮膜と、
前記陽極酸化皮膜の孔に一部が侵入することで前記クラッド材に接合された合成樹脂部品と、
を有することを特徴とするクラッド材と合成樹脂部品の複合品。
【請求項１０】
前記陽極酸化皮膜は、前記クラッド材の周縁部に形成され、前記樹脂部材は他の部品に前記クラッド材を係合させるために用いられる爪であることを特徴とする請求項９に記載のクラッド材と合成樹脂部品の複合品。
【請求項１】
少なくとも１つの面にアルミニム材を有するクラッド材の全面に対し、電着塗装による皮膜を形成する工程と、
前記アルミニウム材の表面に形成された前記皮膜の一部を除去する工程と、
前記皮膜を除去することで露出させた前記アルミニウム材の表面に陽極酸化皮膜を形成する工程と、
前記陽極酸化皮膜の多数の孔に合成樹脂部品の一部を浸入させることで前記クラッド材と前記合成樹脂部品を接合して複合品を形成する工程と、
を有することを特徴とするクラッド材と合成樹脂部品の複合品の製造方法。
【請求項２】
前記皮膜の一部を除去する工程は、ＣＯ２レーザの照射により前記皮膜を除去する工程であることを特徴とする請求項１に記載のクラッド材と合成樹脂部品の複合品の製造方法。
【請求項３】
前記レーザ光を第１の方向にライン状に照射すると共に、前記レーザ光を前記第１の方向に略直交する第２の方向に０．０１ｍｍ〜０．２ｍｍのピッチで送りながら、前記皮膜を除去することを特徴とする請求項２に記載のクラッド材と合成樹脂部品の複合品の製造方法。
【請求項４】
前記アルミニム材の表面の一部に部分マスクを形成した後、前記電着塗装による皮膜を形成する工程で前記部分マスクの上を含む前記クラッド材の全面に前記皮膜を形成し、前記皮膜の一部を除去する工程では前記部分マスクを溶解させることで前記皮膜の一部を除去することを特徴とする請求項１に記載のクラッド材と合成樹脂部品の複合品の製造方法。
【請求項５】
前記陽極酸化皮膜は、直径が４０ｎｍ〜１００ｎｍの孔を多数有することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のクラッド材と合成樹脂部品の複合品の製造方法。
【請求項６】
前記合成樹脂部品は、射出成形により形成されることを特徴とする請求項１又は請求項５に記載のクラッド材と合成樹脂部品の複合品の製造方法。
【請求項７】
前記合成樹脂部品を加熱しながら前記陽極酸化皮膜に押し付けて接合することを特徴とする請求項１又は請求項５に記載のクラッド材と合成樹脂部品の複合品の製造方法。
【請求項８】
前記クラッド材は、前記アルミニウム材にステンレス材を重ね合わせたクラッド材であることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載のクラッド材と合成樹脂部品の複合品の製造方法。
【請求項９】
ステンレス材にアルミニウム材が重ね合わされたクラッド材と、
前記アルミニウム材の一部に形成された陽極酸化皮膜と、
前記陽極酸化皮膜の孔に一部が侵入することで前記クラッド材に接合された合成樹脂部品と、
を有することを特徴とするクラッド材と合成樹脂部品の複合品。
【請求項１０】
前記陽極酸化皮膜は、前記クラッド材の周縁部に形成され、前記樹脂部材は他の部品に前記クラッド材を係合させるために用いられる爪であることを特徴とする請求項９に記載のクラッド材と合成樹脂部品の複合品。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【公開番号】特開２０１０−１７３２９８（Ｐ２０１０−１７３２９８Ａ）
【公開日】平成２２年８月１２日（２０１０．８．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２１４３７（Ｐ２００９−２１４３７）
【出願日】平成２１年２月２日（２００９．２．２）
【出願人】（３９１０４３６０８）コロナ工業株式会社 (3)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年８月１２日（２０１０．８．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年２月２日（２００９．２．２）
【出願人】（３９１０４３６０８）コロナ工業株式会社 (3)
【Ｆターム（参考）】
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