ＦＲＰ構造体、ＦＲＰ構造体の接着方法、及びＦＲＰ構造体の製造方法
【課題】環境等への負荷を低減すると共に、軽合金製インサートとＦＲＰ製部材との接着強度を長期にわたり維持することができるＦＲＰ構造体を得る。
【解決手段】アルミニウム合金製インサート１４の接着面１４Ａに化成皮膜２０が形成されており、この化成皮膜２０の表面にカチオン電着塗装により電着塗膜２２が形成されている。さらに、電着塗膜２２とＦＲＰ製部材１２の接着面１２Ａとの間に介在された接着剤２４により、アルミニウム合金製インサート１４とＦＲＰ製部材１２の接着面１２Ａとが接着されている。すなわち、化成皮膜２０と電着塗膜２２と接着剤２４とで構成される接合部１８によってアルミニウム合金製インサート１４とＦＲＰ製部材１２とが接合されてＦＲＰ構造体１０が形成されている。
【解決手段】アルミニウム合金製インサート１４の接着面１４Ａに化成皮膜２０が形成されており、この化成皮膜２０の表面にカチオン電着塗装により電着塗膜２２が形成されている。さらに、電着塗膜２２とＦＲＰ製部材１２の接着面１２Ａとの間に介在された接着剤２４により、アルミニウム合金製インサート１４とＦＲＰ製部材１２の接着面１２Ａとが接着されている。すなわち、化成皮膜２０と電着塗膜２２と接着剤２４とで構成される接合部１８によってアルミニウム合金製インサート１４とＦＲＰ製部材１２とが接合されてＦＲＰ構造体１０が形成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軽合金製部材とＦＲＰ製部材とを接着剤で接合するＦＲＰ構造体、ＦＲＰ構造体の接着方法、及びＦＲＰ構造体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば車両用ボデーなどのＦＲＰ（繊維強化樹脂）構造物に部品を取付ける手段として、ボルト締結による方法がある。このとき、ＦＲＰ構造物に雌ねじを設ける場合がある。しかし、ＦＲＰ構造物に直接雌ねじを切ったのではねじ強度が低く、強固な締結を行うことができない。そのため、アルミニウム合金製のインサートを設け、このインサートにねじを切る構造が考えられる。この場合、アルミニウム合金製のインサートとＦＲＰとを強固に接合しなければならない。
【０００３】
アルミニウム合金とＦＲＰとの接合方法として、アルミニウム合金とＦＲＰとを直接接着剤にて接着する方法が考えられる。この場合、アルミニウム合金表面の油脂分を除去（脱脂）した後、接着剤を塗布したとしても、油脂分があると接着剤が容易に剥げてしまう可能性がある。しかし、油脂分を除去することは容易ではなく、また油脂分を除去できたとしても、その後アルミニウム合金表面に酸化皮膜が形成されてしまうと接着剤の剥離の原因となる。また、接着初期には酸化皮膜がない場合でも、腐食環境下に置かれると、アルミニウム合金表面に酸化皮膜が形成され、やがて剥がれてしまうことがある。
【０００４】
一方、下記特許文献１には、アルミニウム合金の表面処理法として、アルミニウム合金を脱脂処理し、ついでその表面を硝酸とフッ化水素酸と酢酸とからなるエッチング液でエッチング処理した後、クロム酸処理を行う方法が開示されている。
【特許文献１】特開昭６１−５２３７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、ＦＲＰ構造物に上記特許文献１に記載の表面処理を行ったアルミニウム合金製のインサートを設け、アルミニウム合金製のインサートとＦＲＰとを接着剤によって接合する場合、アルミニウム合金製のインサートとＦＲＰでは線膨張係数が異なるため、温度変化を受けるとアルミニウム合金製のインサートとＦＲＰの変形量が異なり、接着界面やＦＲＰ内部に亀裂が発生する可能性がある。このため、アルミニウム合金製のインサートとＦＲＰとの接着強度を長期にわたり維持することが難しい。また、クロム酸処理を行うため、環境等に対する影響が懸念される。
【０００６】
本発明は上記事実を考慮し、環境等への負荷を低減すると共に、軽合金製インサートとＦＲＰ製部材との接着強度を長期にわたり維持することができるＦＲＰ構造体、ＦＲＰ構造体の接着方法、及びＦＲＰ構造体の製造方法を得ることが目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１の発明に係るＦＲＰ構造体は、ＦＲＰ製部材と、前記ＦＲＰ製部材の内部に埋設される軽合金製インサートとを、接着剤で接合するＦＲＰ構造体であって、前記軽合金製インサートの接着面に化成皮膜が形成されると共に、前記化成皮膜上に電着塗膜が形成され、前記電着塗膜と前記ＦＲＰ製部材との間に介在された接着剤により前記軽合金製インサートと前記ＦＲＰ製部材とが接合されていることを特徴とする。
【０００８】
請求項２の発明に係るＦＲＰ構造体の接着方法は、ＦＲＰ製部材と、軽合金製部材とを、接着剤で接合するＦＲＰ構造体の接着方法であって、前記軽合金製部材の接着面に脱脂処理後、化成皮膜処理を行い、さらに前記化成皮膜処理により形成された化成皮膜上に電着塗装を行い、前記電着塗装により形成された電着塗膜と前記ＦＲＰ製部材との間に接着剤を介在させて前記軽合金製部材と前記ＦＲＰ製部材とを接合することを特徴とする。
【０００９】
請求項３の発明に係るＦＲＰ構造体の製造方法は、ＦＲＰ製部材と、前記ＦＲＰ製部材の内部に埋設される軽合金製インサートとを、接着剤で接合することにより製造するＦＲＰ構造体の製造方法であって、前記軽合金製インサートの接着面に脱脂処理後、化成皮膜処理を行い、さらに前記化成皮膜処理により形成された化成皮膜上に電着塗装を行い、前記電着塗装により形成された電着塗膜と前記ＦＲＰ製部材との間に接着剤を介在させて前記軽合金製インサートと前記ＦＲＰ製部材とを接合することを特徴とする。
【００１０】
請求項４の発明は、請求項１に記載のＦＲＰ構造体において、前記電着塗膜が、カチオン電着塗装により形成されていることを特徴とする。
【００１１】
請求項５の発明は、請求項１に記載のＦＲＰ構造体において、前記化成皮膜が、リン酸亜鉛処理又はジルコニウム化成処理により形成されていることを特徴とする。
【００１２】
請求項６の発明は、請求項２に記載のＦＲＰ構造体の接着方法において、前記電着塗装が、カチオン電着塗装であることを特徴とする。
【００１３】
請求項７の発明は、請求項２に記載のＦＲＰ構造体の接着方法において、前記化成皮膜処理が、リン酸亜鉛処理又はジルコニウム化成処理であることを特徴とする。
【００１４】
請求項８の発明は、請求項３に記載のＦＲＰ構造体の製造方法において、前記電着塗装が、カチオン電着塗装であることを特徴とする。
【００１５】
請求項９の発明は、請求項３に記載のＦＲＰ構造体の製造方法において、前記化成皮膜処理が、リン酸亜鉛処理又はジルコニウム化成処理であることを特徴とする。
【００１６】
請求項１記載の本発明によれば、軽合金製インサートの接着面に化成皮膜が形成されると共に、当該化成皮膜上に電着塗膜が形成されており、電着塗膜とＦＲＰ製部材との間に介在された接着剤により軽合金製インサートとＦＲＰ製部材とが接合されている。軽合金製インサートとＦＲＰ製部材との境界に、従来の表面処理で塗布されるプライマーよりも伸びが大きく膜厚が厚い電着塗膜があることによって、温度変化時の軽合金製インサートとＦＲＰ製部材との線膨張係数の違いによる変形量の差を吸収でき、接着剤の剥離を防止又は抑制することができる。また、軽合金製インサートの表面に接着剥がれの原因となる酸化皮膜が形成されるのを防止又は抑制でき、腐食環境下においても長期にわたって接着強度を維持することができる。さらに、化成皮膜上に形成される電着塗膜にクロム等の重金属を含まないため、環境等への影響が殆んどない。
【００１７】
請求項２記載の本発明によれば、軽合金製部材の接着面に脱脂処理後、化成皮膜処理を行い、さらに当該化成皮膜処理により形成された化成皮膜の上に電着塗装を行い、電着塗装により形成された電着塗膜とＦＲＰ製部材との間に接着剤を介在させて軽合金製部材とＦＲＰ製部材とを接合する。これにより、軽合金製部材の表面に接着剥がれの原因となる酸化皮膜が形成されるのを防止又は抑制でき、腐食環境下においても長期にわたって接着強度を維持することができる。また、電着塗装を行う際にクロム等の重金属を含有する表面処理剤を使用しないため、環境等への影響が殆んどない。また、この接着方法により接着されたＦＲＰ構造体では、軽合金製部材とＦＲＰ製部材との境界に、従来の表面処理で塗布されるプライマーよりも伸びが大きく膜厚が厚い電着塗膜があることによって、温度変化時の軽合金製部材とＦＲＰ製部材との線膨張係数の違いによる変形量の差を吸収でき、接着剤の剥離を防止又は抑制することができる。
【００１８】
請求項３記載の本発明によれば、軽合金製インサートの接着面に脱脂処理後、化成皮膜処理を行い、さらに当該化成皮膜処理により形成された化成皮膜の上に電着塗装を行い、電着塗装により形成された電着塗膜とＦＲＰ製部材との間に接着剤を介在させて軽合金製インサートとＦＲＰ製部材とを接合することにより、ＦＲＰ構造体を製造する。このＦＲＰ構造体では、軽合金製インサートの表面に接着剥がれの原因となる酸化皮膜が形成されるのを防止又は抑制でき、腐食環境下においても長期にわたって接着強度を維持することができる。また、電着塗装を行う際にクロム等の重金属を含有する表面処理剤を使用しないため、環境等への影響が殆んどない。また、このＦＲＰ構造体では、軽合金製インサートとＦＲＰ製部材との境界に、従来の表面処理で塗布されるプライマーよりも伸びが大きく膜厚が厚い電着塗膜があることによって、温度変化時の軽合金製インサートとＦＲＰ製部材との線膨張係数の違いによる変形量の差を吸収でき、接着剤の剥離を防止又は抑制することができる。
【００１９】
請求項４記載の本発明によれば、電着塗膜がカチオン電着塗装により形成されているので、温度変化時の軽合金製インサートとＦＲＰ製部材との線膨張係数の違いによる変形量の差をより効果的に吸収でき、接着剤の剥離をより効果的に防止又は抑制することができる。また、カチオン電着塗装を行う際にクロム等の重金属を含有する表面処理剤を使用しないため、環境等への影響が殆んどない。
【００２０】
請求項５記載の本発明によれば、化成皮膜がリン酸亜鉛処理又はジルコニウム化成処理により形成されているので、軽合金製インサートの表面に接着剥がれの原因となる酸化皮膜が形成されるのをより確実に防止又は抑制することができる。
【００２１】
請求項６記載の本発明によれば、電着塗装がカチオン電着塗装であるので、温度変化時の軽合金製部材とＦＲＰ製部材との線膨張係数の違いによる変形量の差をより効果的に吸収でき、接着剤の剥離をより効果的に防止又は抑制することができる。また、カチオン電着塗装を行う際にクロム等の重金属を含有する表面処理剤を使用しないため、環境等への影響が殆んどない。
【００２２】
請求項７記載の本発明によれば、化成皮膜処理がリン酸亜鉛処理又はジルコニウム化成処理であるので、軽合金製部材の表面に接着剥がれの原因となる酸化皮膜が形成されるのをより確実に防止又は抑制することができる。
【００２３】
請求項８記載の本発明によれば、電着塗装がカチオン電着塗装であるので、温度変化時の軽合金製インサートとＦＲＰ製部材との線膨張係数の違いによる変形量の差をより効果的に吸収でき、接着剤の剥離をより効果的に防止又は抑制することができる。また、カチオン電着塗装を行う際にクロム等の重金属を含有する表面処理剤を使用しないため、環境等への影響が殆んどない。
【００２４】
請求項９記載の本発明によれば、化成皮膜処理がリン酸亜鉛処理又はジルコニウム化成処理であるので、軽合金製インサートの表面に接着剥がれの原因となる酸化皮膜が形成されるのをより確実に防止又は抑制することができる。
【発明の効果】
【００２５】
以上説明したように、請求項１記載の本発明に係るＦＲＰ構造体は、環境等への負荷を低減できると共に、軽合金製インサートとＦＲＰ製部材との接着強度を長期にわたり維持することができるという優れた効果を有する。
【００２６】
請求項２記載の本発明に係るＦＲＰ構造体の接着方法は、環境等への負荷を低減できると共に、軽合金製部材とＦＲＰ製部材との接着強度を長期にわたり維持することができるという優れた効果を有する。
【００２７】
請求項３記載の本発明に係るＦＲＰ構造体の製造方法は、環境等への負荷を低減できると共に、軽合金製インサートとＦＲＰ製部材との接着強度を長期にわたり維持することができるという優れた効果を有する。
【００２８】
請求項４記載の本発明に係るＦＲＰ構造体は、環境等への負荷を低減できると共に、接着剤の剥離をより効果的に防止又は抑制することができるという優れた効果を有する。
【００２９】
請求項５記載の本発明に係るＦＲＰ構造体は、接着剥がれの原因となる酸化皮膜の形成をより確実に防止又は抑制することができるという優れた効果を有する。
【００３０】
請求項６記載の本発明に係るＦＲＰ構造体の接着方法は、環境等への負荷を低減できると共に、接着剤の剥離をより効果的に防止又は抑制することができるという優れた効果を有する。
【００３１】
請求項７記載の本発明に係るＦＲＰ構造体の接着方法は、接着剥がれの原因となる酸化皮膜の形成をより確実に防止又は抑制することができるという優れた効果を有する。
【００３２】
請求項８記載の本発明に係るＦＲＰ構造体の製造方法は、環境等への負荷を低減できると共に、接着剤の剥離をより効果的に防止又は抑制することができるという優れた効果を有する。
【００３３】
請求項９記載の本発明に係るＦＲＰ構造体の製造方法は、接着剥がれの原因となる酸化皮膜の形成をより確実に防止又は抑制することができるという優れた効果を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下、図１〜図７を用いて、本発明に係るＦＲＰ構造体の一実施形態について説明する。なお、これらの図において適宜示される矢印ＵＰは車両上方側を示している。
【００３５】
図１には、本実施形態に係るＦＲＰ構造体が断面図にて示されている。このＦＲＰ（繊維強化樹脂）構造体は、例えば車両用ボデーに用いられている。この図に示されるように、ＦＲＰ構造体１０は、角柱状（筒状）に形成されて車両用ボデーのボデー骨格部材を構成するＦＲＰ製部材１２の内部に、軽合金製インサートとしてのブロック状のアルミニウム合金製インサート１４が埋設されたものである。
【００３６】
ＦＲＰ製部材１２は、断面視で矩形状の開口部１３を備えており、開口部１３の内周面における長辺側の壁面と短辺側の一壁面に、矩形状のアルミニウム合金製インサート１４の外壁面が接合部１８により接合されている。ＦＲＰ製部材１２及びアルミニウム合金製インサート１４には、両部材にまたがって、図１中の横方向に沿って同一軸線上に雌ねじ部１６が形成されている。雌ねじ部１６の開口端部（始端部）はＦＲＰ製部材１２の外側面に位置され、雌ねじ部１６の先端部（終端部）はアルミニウム合金製インサート１４の肉厚内部に位置されている。また、開口部１３内のＦＲＰ製部材１２とアルミニウム合金製インサート１４との間には、発泡ウレタンフォームからなる発泡材１９が充填されている。なお、図１では、雌ねじ部１６が横方向に形成されているが、これに限定するものではない。
【００３７】
図２には、ＦＲＰ製部材１２とアルミニウム合金製インサート１４との接合部１８の拡大断面図が示されている。この図に示されるように、アルミニウム合金製インサート１４の接着面１４Ａに化成皮膜処理により化成皮膜２０が形成されており、この化成皮膜２０の表面に電着塗装により電着塗膜２２が形成されている。さらに、電着塗膜２２とＦＲＰ製部材１２の接着面１２Ａとの間に接着剤２４が塗布されることにより、アルミニウム合金製インサート１４とＦＲＰ製部材１２とが接合されている。すなわち、ＦＲＰ製部材１２とアルミニウム合金製インサート１４との接合部１８は、アルミニウム合金製インサート１４の接着面１４Ａ上の化成皮膜２０と、電着塗膜２２と、接着剤２４とで構成されている。
【００３８】
化成皮膜２０は、アルミニウム合金製インサート１４の接着面１２Ａに化学反応により生成する保護皮膜で、アルミニウム合金製インサート１４に耐食性を付加すると共に、電着塗膜２２との密着性を向上させるために用いられる。化成皮膜処理として、例えば、リン酸亜鉛処理、ジルコニウム化成処理などを行うことができる。
【００３９】
電着塗装は、水溶性塗料を満たした塗料浴中に金属製の被塗物（本実施形態では、アルミニウム合金製インサート１４）を浸し、これを陽極又は陰極として直流電圧をかけることにより、塗膜形成成分が負又は陽に荷電し、被塗物表面に電着することで、塗膜を形成する方法の一種である。被塗物を陽極とする場合をアニオン電着といい、被塗物を陰極とする場合をカチオン電着という。電着塗装は、他の塗装法に比べて複雑な形状でも均一な膜厚が得られるので、耐食性に優れた塗装を行うことができると共に、膜厚の管理も容易である。本実施形態では、電着塗装として、カチオン電着塗装が用いられている。すなわち、カチオン電着塗装では、被塗物を陰極として直流電圧をかけることにより、陽に荷電された塗膜形成成分（塗料粒子）が電気泳動によって被塗物に移動し、被塗物に析出されることにより電着塗膜が形成される。カチオン電着塗装として、例えば、エポキシ系塗料などを用いることができる。
【００４０】
次に、図４を用いて、ＦＲＰ構造体１０の接着方法及びＦＲＰ構造体１０の製造方法の一実施形態について説明する。
【００４１】
図４に示されるように、アルミニウム合金製インサート１４の接着面１４Ａに付着している油脂分を脱脂３０により除去する。脱脂３０には、例えば有機溶剤を用いた溶剤脱脂法などを用いる。脱脂３０の後、表面調整剤によりアルミニウム合金製インサート１４の接着面１４Ａの表面調整３２を行う。その後、速やかにアルミニウム合金製インサート１４の接着面１４Ａに化成皮膜処理としてのリン酸亜鉛処理３４を行うことにより、化成皮膜２０を形成する。次いで、アルミニウム合金製インサート１４の接着面１４Ａに形成された化成皮膜２０の乾燥３６を行う。
【００４２】
その後、化成皮膜２０の表面にカチオン電着３８を行うことにより電着塗膜２２を形成し、次いで、電着塗膜２２の焼付け乾燥４０を行う。カチオン電着３８には、例えば、エポキシ系塗料が用いられる。
【００４３】
そして、図２に示されるように、電着塗膜２２の表面に接着剤２４を塗布し、ＦＲＰ製部材１２の接着面１２Ａに接着させることにより、アルミニウム合金製インサート１４とＦＲＰ製部材１２とを接合し、ＦＲＰ構造体１０を得る。接着剤２４として、例えば、エポキシ系接着剤が用いられる。
【００４４】
次に、図５を用いて、ＦＲＰ構造体１０の接着方法及びＦＲＰ構造体１０の製造方法の他の実施形態について説明する。
【００４５】
図５に示されるように、アルミニウム合金製インサート１４の接着面１４Ａの油脂分を脱脂５０により除去する。脱脂５０の後、アルミニウム合金製インサート１４の接着面１４Ａのエッチング５２を行い、その後、アルミニウム合金製インサート１４の接着面１４Ａを酸洗浄５４により洗浄する。さらに、アルミニウム合金製インサート１４の接着面１４Ａに化成皮膜処理としてのジルコニウム化成５６により処理することにより、ジルコニウム化成皮膜（化成皮膜２０）を形成する。次いで、アルミニウム合金製インサート１４の接着面１４Ａに形成されたジルコニウム化成皮膜（化成皮膜２０）の乾燥５８を行う。
【００４６】
その後、ジルコニウム化成皮膜（化成皮膜２０）の表面にカチオン電着６０を行うことにより電着塗膜２２を形成し、次いで、電着塗膜２２の焼付け乾燥６２を行う。カチオン電着６０には、例えば、エポキシ系塗料が用いられる。
【００４７】
そして、電着塗膜２２の表面に接着剤２４を塗布し、ＦＲＰ製部材１２の接着面１２Ａに接着させることにより、アルミニウム合金製インサート１４とＦＲＰ製部材１２とを接合し、ＦＲＰ構造体１０を得る。接着剤２４として、例えば、エポキシ系接着剤が用いられている。
【００４８】
なお、化成皮膜２０、接着剤２４の種類等は、上述した実施形態に限定されるものではない。また、上述した実施形態では、カチオン電着塗装（カチオン電着３８、６０）により電着塗膜２２を形成したが、これに限定されず、他の電着塗装、例えばアニオン電着塗装を用いてもよい。
【００４９】
次に、上述した実施形態のＦＲＰ構造体１０の作用並びに効果をについて説明する。
【００５０】
ＦＲＰ構造体１０では、アルミニウム合金製インサート１４とＦＲＰ製部材１２との接合部１８に、従来の表面処理で塗布されるプライマーよりも伸びが大きく膜厚が厚い電着塗膜２２が形成されている。これによって、図３に示されるように、アルミニウム合金製インサート１４とＦＲＰ製部材１２の線膨張係数の違いにより、温度変化時にアルミニウム合金製インサート１４とＦＲＰ製部材１２の変形量が異なっても、電着塗膜２２によってアルミニウム合金製インサート１４とＦＲＰ製部材１２との変形量の差を吸収することができる。このため、アルミニウム合金製インサート１４とＦＲＰ製部材１２との接合部１８における接着剤２４の剥離を防止又は抑制することができる。なお、図３では、本発明を分かりやすくするため、アルミニウム合金製インサート１４とＦＲＰ製部材１２との接合部１８を模式的に現している。
【００５１】
また、アルミニウム合金製インサート１４の接着面１４Ａの化成皮膜２０があることにより、更には電着塗膜２２があることにより、アルミニウム合金製インサート１４の接着面１４Ａに接着剥がれの原因となる酸化皮膜が形成されなくなり、腐食環境下においても長期にわたって接着強度を維持することができる。
【００５２】
また、アルミニウム合金製インサート１４の接着面１４Ａに図４又は図５に示される工程により化成皮膜２０を形成すると、化成皮膜２０の表面に針状の凹凸が形成されるため、電着塗膜２２が引っ掛かり、アンカー効果により電着塗膜２２の剥離をより一層防止又は抑制することもできる。
【００５３】
さらに、上述した実施形態のカチオン電着塗装では、６価クロム等の重金属を含有する表面処理剤を使用しないため、環境等に対する影響が殆んどない。また、従来のプライマーを塗布する工程では、専用の設備が必要であり、コストが増大するのに対し、本実施形態のカチオン電着塗装では、電着塗装できる設備が多く、汎用性があり、低コスト化が可能である。
【００５４】
なお、上述の実施形態では、アルミニウム合金製インサート１４が用いられているが、これに限定されず、他の軽合金製のインサートを用いてもよい。また、インサートに限定されず、他の軽金属製の車両用部品であってもよい。
【００５５】
また、上述の実施形態のＦＲＰ製部材１２としては、ＣＦＲＰ（炭素繊維強化樹脂）などを用いることができる。
【００５６】
次に、実施例１のＦＲＰ構造体の接着強度を調べた実験結果を比較例１、２と対比して説明する。
【００５７】
この実験では、図６に示されるように、長板状のアルミニウム合金製部材１０２の一端部１０２Ａの表面に、長板状のＣＦＲＰ（炭素繊維強化樹脂）製部材１０４の一端部１０４Ａの表面を下記の接合部１０６により接合した実施例１、比較例１〜２の試験片１００を用意した。そして、試験片１００のアルミニウム合金製部材１０２とＣＦＲＰ製部材１０４とをせん断方向に引っ張ることにより、せん断引張強度試験を実施した。
【００５８】
実施例１では、図４に示される工程により、アルミニウム合金製部材１０２の接着面に化成皮膜２０を形成し、この化成皮膜２０の表面にカチオン電着塗装により電着塗膜２２を形成した後、電着塗膜２２上にエポキシ系の接着剤２４を塗布してＣＦＲＰ製部材１０４を接着させることで（接合部１０６）、アルミニウム合金製部材１０２とＣＦＲＰ製部材１０４とを接合した試験片を用いた。
【００５９】
また、比較例１として、アルミニウム合金製部材１０２に酸エッチングを施した後、クロムを含有した防錆プライマー（本比較例では、ＢＲ１２７）を塗布した。その後、防錆プライマー上にエポキシ系の接着剤２４を塗布してＣＦＲＰ製部材１０４を接着させることで（接合部１０６）、アルミニウム合金製部材１０２とＣＦＲＰ製部材１０４とを接合した試験片を用いた。
【００６０】
さらに、比較例２として、アルミニウム合金製部材１０２に酸エッチングを施した後、防錆油を塗布し、さらに脱脂した。その後、アルミニウム合金製部材１０２の接着面上に接着剤２４を塗布してＣＦＲＰ製部材１０４を接着させることで（接合部１０６）、アルミニウム合金製部材１０２とＣＦＲＰ製部材１０４とを接合した試験片を用いた。
【００６１】
この実験では、試験環境を２３℃±２℃とし、相対湿度を５０±５％ＲＨに設定した。また、試験片は４体用意し、せん断引張強度試験により初期における各試験片の最大荷重を測定した。
【００６２】
その後、各試験片に塩水噴霧試験を行った後、せん断引張強度試験により各試験片の最大荷重を測定した。塩水噴霧試験は、錆びを促進するための試験であり、「ＪＩＳ Ｚ ７３１」に準じた試験方法により行った。
【００６３】
図７に初期と塩水噴霧試験後における各試験片の最大荷重の測定結果を示す。
【００６４】
図７のグラフに示されるように、実施例１及び比較例１では、塩水噴霧試験後の最大荷重が初期に比べてあまり変化せず、接着強度の低下は殆んど見られないことが確認された。これに対して、比較例２では、塩水噴霧試験後に全試験片のアルミニウム合金製部材１０２とＣＦＲＰ製部材１０４とが剥離し、せん断引張強度試験を行うことができなかった。従って、実施例１では、比較例２と比べて、塩水噴霧試験後もアルミニウム合金製部材１０２とＣＦＲＰ製部材１０４との接着強度を維持できることがわかった。また、比較例１でも、塩水噴霧試験後にアルミニウム合金製部材１０２とＣＦＲＰ製部材１０４との接着強度を維持できるが、防錆プライマーにクロムを含有するため、環境等に対する影響が懸念される。また、防錆プライマーが高価であり、コストが高くなる。これに対して、実施例１では、クロムなどの重金属を含有する表面処理液を用いないので、環境等に対する影響が殆んどない。また、電着塗装できる設備が多く、汎用性があるため、低コスト化を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】一実施形態に係るＦＲＰ構造体の全体構成を示す断面図である。
【図２】図１に示すＦＲＰ構造体のアルミニウム合金製インサートとＦＲＰ製部材との接合部を示す拡大断面図である。
【図３】アルミニウム合金製インサートとＦＲＰ製部材との接合部の温度変化時の変形状態を示す拡大断面図である。
【図４】一実施形態に係るＦＲＰ構造体の接着方法及びＦＲＰ構造体の製造方法を示す工程図である。
【図５】他の実施形態に係るＦＲＰ構造体の接着方法及びＦＲＰ構造体の製造方法を示す工程図である。
【図６】せん断引張強度試験に用いる試験片を示す斜視図である。
【図７】各試験片の初期と塩水噴霧試験後のせん断引張強度試験における最大荷重を示すグラフである。
【符号の説明】
【００６６】
１０ ＦＲＰ構造体
１２ ＦＲＰ製部材
１４ アルミニウム合金製インサート（軽合金製インサート）
１４Ａ 接着面
１８ 接合部
２０ 化成皮膜
２２ 電着塗膜
２４ 接着剤
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軽合金製部材とＦＲＰ製部材とを接着剤で接合するＦＲＰ構造体、ＦＲＰ構造体の接着方法、及びＦＲＰ構造体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば車両用ボデーなどのＦＲＰ（繊維強化樹脂）構造物に部品を取付ける手段として、ボルト締結による方法がある。このとき、ＦＲＰ構造物に雌ねじを設ける場合がある。しかし、ＦＲＰ構造物に直接雌ねじを切ったのではねじ強度が低く、強固な締結を行うことができない。そのため、アルミニウム合金製のインサートを設け、このインサートにねじを切る構造が考えられる。この場合、アルミニウム合金製のインサートとＦＲＰとを強固に接合しなければならない。
【０００３】
アルミニウム合金とＦＲＰとの接合方法として、アルミニウム合金とＦＲＰとを直接接着剤にて接着する方法が考えられる。この場合、アルミニウム合金表面の油脂分を除去（脱脂）した後、接着剤を塗布したとしても、油脂分があると接着剤が容易に剥げてしまう可能性がある。しかし、油脂分を除去することは容易ではなく、また油脂分を除去できたとしても、その後アルミニウム合金表面に酸化皮膜が形成されてしまうと接着剤の剥離の原因となる。また、接着初期には酸化皮膜がない場合でも、腐食環境下に置かれると、アルミニウム合金表面に酸化皮膜が形成され、やがて剥がれてしまうことがある。
【０００４】
一方、下記特許文献１には、アルミニウム合金の表面処理法として、アルミニウム合金を脱脂処理し、ついでその表面を硝酸とフッ化水素酸と酢酸とからなるエッチング液でエッチング処理した後、クロム酸処理を行う方法が開示されている。
【特許文献１】特開昭６１−５２３７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、ＦＲＰ構造物に上記特許文献１に記載の表面処理を行ったアルミニウム合金製のインサートを設け、アルミニウム合金製のインサートとＦＲＰとを接着剤によって接合する場合、アルミニウム合金製のインサートとＦＲＰでは線膨張係数が異なるため、温度変化を受けるとアルミニウム合金製のインサートとＦＲＰの変形量が異なり、接着界面やＦＲＰ内部に亀裂が発生する可能性がある。このため、アルミニウム合金製のインサートとＦＲＰとの接着強度を長期にわたり維持することが難しい。また、クロム酸処理を行うため、環境等に対する影響が懸念される。
【０００６】
本発明は上記事実を考慮し、環境等への負荷を低減すると共に、軽合金製インサートとＦＲＰ製部材との接着強度を長期にわたり維持することができるＦＲＰ構造体、ＦＲＰ構造体の接着方法、及びＦＲＰ構造体の製造方法を得ることが目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１の発明に係るＦＲＰ構造体は、ＦＲＰ製部材と、前記ＦＲＰ製部材の内部に埋設される軽合金製インサートとを、接着剤で接合するＦＲＰ構造体であって、前記軽合金製インサートの接着面に化成皮膜が形成されると共に、前記化成皮膜上に電着塗膜が形成され、前記電着塗膜と前記ＦＲＰ製部材との間に介在された接着剤により前記軽合金製インサートと前記ＦＲＰ製部材とが接合されていることを特徴とする。
【０００８】
請求項２の発明に係るＦＲＰ構造体の接着方法は、ＦＲＰ製部材と、軽合金製部材とを、接着剤で接合するＦＲＰ構造体の接着方法であって、前記軽合金製部材の接着面に脱脂処理後、化成皮膜処理を行い、さらに前記化成皮膜処理により形成された化成皮膜上に電着塗装を行い、前記電着塗装により形成された電着塗膜と前記ＦＲＰ製部材との間に接着剤を介在させて前記軽合金製部材と前記ＦＲＰ製部材とを接合することを特徴とする。
【０００９】
請求項３の発明に係るＦＲＰ構造体の製造方法は、ＦＲＰ製部材と、前記ＦＲＰ製部材の内部に埋設される軽合金製インサートとを、接着剤で接合することにより製造するＦＲＰ構造体の製造方法であって、前記軽合金製インサートの接着面に脱脂処理後、化成皮膜処理を行い、さらに前記化成皮膜処理により形成された化成皮膜上に電着塗装を行い、前記電着塗装により形成された電着塗膜と前記ＦＲＰ製部材との間に接着剤を介在させて前記軽合金製インサートと前記ＦＲＰ製部材とを接合することを特徴とする。
【００１０】
請求項４の発明は、請求項１に記載のＦＲＰ構造体において、前記電着塗膜が、カチオン電着塗装により形成されていることを特徴とする。
【００１１】
請求項５の発明は、請求項１に記載のＦＲＰ構造体において、前記化成皮膜が、リン酸亜鉛処理又はジルコニウム化成処理により形成されていることを特徴とする。
【００１２】
請求項６の発明は、請求項２に記載のＦＲＰ構造体の接着方法において、前記電着塗装が、カチオン電着塗装であることを特徴とする。
【００１３】
請求項７の発明は、請求項２に記載のＦＲＰ構造体の接着方法において、前記化成皮膜処理が、リン酸亜鉛処理又はジルコニウム化成処理であることを特徴とする。
【００１４】
請求項８の発明は、請求項３に記載のＦＲＰ構造体の製造方法において、前記電着塗装が、カチオン電着塗装であることを特徴とする。
【００１５】
請求項９の発明は、請求項３に記載のＦＲＰ構造体の製造方法において、前記化成皮膜処理が、リン酸亜鉛処理又はジルコニウム化成処理であることを特徴とする。
【００１６】
請求項１記載の本発明によれば、軽合金製インサートの接着面に化成皮膜が形成されると共に、当該化成皮膜上に電着塗膜が形成されており、電着塗膜とＦＲＰ製部材との間に介在された接着剤により軽合金製インサートとＦＲＰ製部材とが接合されている。軽合金製インサートとＦＲＰ製部材との境界に、従来の表面処理で塗布されるプライマーよりも伸びが大きく膜厚が厚い電着塗膜があることによって、温度変化時の軽合金製インサートとＦＲＰ製部材との線膨張係数の違いによる変形量の差を吸収でき、接着剤の剥離を防止又は抑制することができる。また、軽合金製インサートの表面に接着剥がれの原因となる酸化皮膜が形成されるのを防止又は抑制でき、腐食環境下においても長期にわたって接着強度を維持することができる。さらに、化成皮膜上に形成される電着塗膜にクロム等の重金属を含まないため、環境等への影響が殆んどない。
【００１７】
請求項２記載の本発明によれば、軽合金製部材の接着面に脱脂処理後、化成皮膜処理を行い、さらに当該化成皮膜処理により形成された化成皮膜の上に電着塗装を行い、電着塗装により形成された電着塗膜とＦＲＰ製部材との間に接着剤を介在させて軽合金製部材とＦＲＰ製部材とを接合する。これにより、軽合金製部材の表面に接着剥がれの原因となる酸化皮膜が形成されるのを防止又は抑制でき、腐食環境下においても長期にわたって接着強度を維持することができる。また、電着塗装を行う際にクロム等の重金属を含有する表面処理剤を使用しないため、環境等への影響が殆んどない。また、この接着方法により接着されたＦＲＰ構造体では、軽合金製部材とＦＲＰ製部材との境界に、従来の表面処理で塗布されるプライマーよりも伸びが大きく膜厚が厚い電着塗膜があることによって、温度変化時の軽合金製部材とＦＲＰ製部材との線膨張係数の違いによる変形量の差を吸収でき、接着剤の剥離を防止又は抑制することができる。
【００１８】
請求項３記載の本発明によれば、軽合金製インサートの接着面に脱脂処理後、化成皮膜処理を行い、さらに当該化成皮膜処理により形成された化成皮膜の上に電着塗装を行い、電着塗装により形成された電着塗膜とＦＲＰ製部材との間に接着剤を介在させて軽合金製インサートとＦＲＰ製部材とを接合することにより、ＦＲＰ構造体を製造する。このＦＲＰ構造体では、軽合金製インサートの表面に接着剥がれの原因となる酸化皮膜が形成されるのを防止又は抑制でき、腐食環境下においても長期にわたって接着強度を維持することができる。また、電着塗装を行う際にクロム等の重金属を含有する表面処理剤を使用しないため、環境等への影響が殆んどない。また、このＦＲＰ構造体では、軽合金製インサートとＦＲＰ製部材との境界に、従来の表面処理で塗布されるプライマーよりも伸びが大きく膜厚が厚い電着塗膜があることによって、温度変化時の軽合金製インサートとＦＲＰ製部材との線膨張係数の違いによる変形量の差を吸収でき、接着剤の剥離を防止又は抑制することができる。
【００１９】
請求項４記載の本発明によれば、電着塗膜がカチオン電着塗装により形成されているので、温度変化時の軽合金製インサートとＦＲＰ製部材との線膨張係数の違いによる変形量の差をより効果的に吸収でき、接着剤の剥離をより効果的に防止又は抑制することができる。また、カチオン電着塗装を行う際にクロム等の重金属を含有する表面処理剤を使用しないため、環境等への影響が殆んどない。
【００２０】
請求項５記載の本発明によれば、化成皮膜がリン酸亜鉛処理又はジルコニウム化成処理により形成されているので、軽合金製インサートの表面に接着剥がれの原因となる酸化皮膜が形成されるのをより確実に防止又は抑制することができる。
【００２１】
請求項６記載の本発明によれば、電着塗装がカチオン電着塗装であるので、温度変化時の軽合金製部材とＦＲＰ製部材との線膨張係数の違いによる変形量の差をより効果的に吸収でき、接着剤の剥離をより効果的に防止又は抑制することができる。また、カチオン電着塗装を行う際にクロム等の重金属を含有する表面処理剤を使用しないため、環境等への影響が殆んどない。
【００２２】
請求項７記載の本発明によれば、化成皮膜処理がリン酸亜鉛処理又はジルコニウム化成処理であるので、軽合金製部材の表面に接着剥がれの原因となる酸化皮膜が形成されるのをより確実に防止又は抑制することができる。
【００２３】
請求項８記載の本発明によれば、電着塗装がカチオン電着塗装であるので、温度変化時の軽合金製インサートとＦＲＰ製部材との線膨張係数の違いによる変形量の差をより効果的に吸収でき、接着剤の剥離をより効果的に防止又は抑制することができる。また、カチオン電着塗装を行う際にクロム等の重金属を含有する表面処理剤を使用しないため、環境等への影響が殆んどない。
【００２４】
請求項９記載の本発明によれば、化成皮膜処理がリン酸亜鉛処理又はジルコニウム化成処理であるので、軽合金製インサートの表面に接着剥がれの原因となる酸化皮膜が形成されるのをより確実に防止又は抑制することができる。
【発明の効果】
【００２５】
以上説明したように、請求項１記載の本発明に係るＦＲＰ構造体は、環境等への負荷を低減できると共に、軽合金製インサートとＦＲＰ製部材との接着強度を長期にわたり維持することができるという優れた効果を有する。
【００２６】
請求項２記載の本発明に係るＦＲＰ構造体の接着方法は、環境等への負荷を低減できると共に、軽合金製部材とＦＲＰ製部材との接着強度を長期にわたり維持することができるという優れた効果を有する。
【００２７】
請求項３記載の本発明に係るＦＲＰ構造体の製造方法は、環境等への負荷を低減できると共に、軽合金製インサートとＦＲＰ製部材との接着強度を長期にわたり維持することができるという優れた効果を有する。
【００２８】
請求項４記載の本発明に係るＦＲＰ構造体は、環境等への負荷を低減できると共に、接着剤の剥離をより効果的に防止又は抑制することができるという優れた効果を有する。
【００２９】
請求項５記載の本発明に係るＦＲＰ構造体は、接着剥がれの原因となる酸化皮膜の形成をより確実に防止又は抑制することができるという優れた効果を有する。
【００３０】
請求項６記載の本発明に係るＦＲＰ構造体の接着方法は、環境等への負荷を低減できると共に、接着剤の剥離をより効果的に防止又は抑制することができるという優れた効果を有する。
【００３１】
請求項７記載の本発明に係るＦＲＰ構造体の接着方法は、接着剥がれの原因となる酸化皮膜の形成をより確実に防止又は抑制することができるという優れた効果を有する。
【００３２】
請求項８記載の本発明に係るＦＲＰ構造体の製造方法は、環境等への負荷を低減できると共に、接着剤の剥離をより効果的に防止又は抑制することができるという優れた効果を有する。
【００３３】
請求項９記載の本発明に係るＦＲＰ構造体の製造方法は、接着剥がれの原因となる酸化皮膜の形成をより確実に防止又は抑制することができるという優れた効果を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下、図１〜図７を用いて、本発明に係るＦＲＰ構造体の一実施形態について説明する。なお、これらの図において適宜示される矢印ＵＰは車両上方側を示している。
【００３５】
図１には、本実施形態に係るＦＲＰ構造体が断面図にて示されている。このＦＲＰ（繊維強化樹脂）構造体は、例えば車両用ボデーに用いられている。この図に示されるように、ＦＲＰ構造体１０は、角柱状（筒状）に形成されて車両用ボデーのボデー骨格部材を構成するＦＲＰ製部材１２の内部に、軽合金製インサートとしてのブロック状のアルミニウム合金製インサート１４が埋設されたものである。
【００３６】
ＦＲＰ製部材１２は、断面視で矩形状の開口部１３を備えており、開口部１３の内周面における長辺側の壁面と短辺側の一壁面に、矩形状のアルミニウム合金製インサート１４の外壁面が接合部１８により接合されている。ＦＲＰ製部材１２及びアルミニウム合金製インサート１４には、両部材にまたがって、図１中の横方向に沿って同一軸線上に雌ねじ部１６が形成されている。雌ねじ部１６の開口端部（始端部）はＦＲＰ製部材１２の外側面に位置され、雌ねじ部１６の先端部（終端部）はアルミニウム合金製インサート１４の肉厚内部に位置されている。また、開口部１３内のＦＲＰ製部材１２とアルミニウム合金製インサート１４との間には、発泡ウレタンフォームからなる発泡材１９が充填されている。なお、図１では、雌ねじ部１６が横方向に形成されているが、これに限定するものではない。
【００３７】
図２には、ＦＲＰ製部材１２とアルミニウム合金製インサート１４との接合部１８の拡大断面図が示されている。この図に示されるように、アルミニウム合金製インサート１４の接着面１４Ａに化成皮膜処理により化成皮膜２０が形成されており、この化成皮膜２０の表面に電着塗装により電着塗膜２２が形成されている。さらに、電着塗膜２２とＦＲＰ製部材１２の接着面１２Ａとの間に接着剤２４が塗布されることにより、アルミニウム合金製インサート１４とＦＲＰ製部材１２とが接合されている。すなわち、ＦＲＰ製部材１２とアルミニウム合金製インサート１４との接合部１８は、アルミニウム合金製インサート１４の接着面１４Ａ上の化成皮膜２０と、電着塗膜２２と、接着剤２４とで構成されている。
【００３８】
化成皮膜２０は、アルミニウム合金製インサート１４の接着面１２Ａに化学反応により生成する保護皮膜で、アルミニウム合金製インサート１４に耐食性を付加すると共に、電着塗膜２２との密着性を向上させるために用いられる。化成皮膜処理として、例えば、リン酸亜鉛処理、ジルコニウム化成処理などを行うことができる。
【００３９】
電着塗装は、水溶性塗料を満たした塗料浴中に金属製の被塗物（本実施形態では、アルミニウム合金製インサート１４）を浸し、これを陽極又は陰極として直流電圧をかけることにより、塗膜形成成分が負又は陽に荷電し、被塗物表面に電着することで、塗膜を形成する方法の一種である。被塗物を陽極とする場合をアニオン電着といい、被塗物を陰極とする場合をカチオン電着という。電着塗装は、他の塗装法に比べて複雑な形状でも均一な膜厚が得られるので、耐食性に優れた塗装を行うことができると共に、膜厚の管理も容易である。本実施形態では、電着塗装として、カチオン電着塗装が用いられている。すなわち、カチオン電着塗装では、被塗物を陰極として直流電圧をかけることにより、陽に荷電された塗膜形成成分（塗料粒子）が電気泳動によって被塗物に移動し、被塗物に析出されることにより電着塗膜が形成される。カチオン電着塗装として、例えば、エポキシ系塗料などを用いることができる。
【００４０】
次に、図４を用いて、ＦＲＰ構造体１０の接着方法及びＦＲＰ構造体１０の製造方法の一実施形態について説明する。
【００４１】
図４に示されるように、アルミニウム合金製インサート１４の接着面１４Ａに付着している油脂分を脱脂３０により除去する。脱脂３０には、例えば有機溶剤を用いた溶剤脱脂法などを用いる。脱脂３０の後、表面調整剤によりアルミニウム合金製インサート１４の接着面１４Ａの表面調整３２を行う。その後、速やかにアルミニウム合金製インサート１４の接着面１４Ａに化成皮膜処理としてのリン酸亜鉛処理３４を行うことにより、化成皮膜２０を形成する。次いで、アルミニウム合金製インサート１４の接着面１４Ａに形成された化成皮膜２０の乾燥３６を行う。
【００４２】
その後、化成皮膜２０の表面にカチオン電着３８を行うことにより電着塗膜２２を形成し、次いで、電着塗膜２２の焼付け乾燥４０を行う。カチオン電着３８には、例えば、エポキシ系塗料が用いられる。
【００４３】
そして、図２に示されるように、電着塗膜２２の表面に接着剤２４を塗布し、ＦＲＰ製部材１２の接着面１２Ａに接着させることにより、アルミニウム合金製インサート１４とＦＲＰ製部材１２とを接合し、ＦＲＰ構造体１０を得る。接着剤２４として、例えば、エポキシ系接着剤が用いられる。
【００４４】
次に、図５を用いて、ＦＲＰ構造体１０の接着方法及びＦＲＰ構造体１０の製造方法の他の実施形態について説明する。
【００４５】
図５に示されるように、アルミニウム合金製インサート１４の接着面１４Ａの油脂分を脱脂５０により除去する。脱脂５０の後、アルミニウム合金製インサート１４の接着面１４Ａのエッチング５２を行い、その後、アルミニウム合金製インサート１４の接着面１４Ａを酸洗浄５４により洗浄する。さらに、アルミニウム合金製インサート１４の接着面１４Ａに化成皮膜処理としてのジルコニウム化成５６により処理することにより、ジルコニウム化成皮膜（化成皮膜２０）を形成する。次いで、アルミニウム合金製インサート１４の接着面１４Ａに形成されたジルコニウム化成皮膜（化成皮膜２０）の乾燥５８を行う。
【００４６】
その後、ジルコニウム化成皮膜（化成皮膜２０）の表面にカチオン電着６０を行うことにより電着塗膜２２を形成し、次いで、電着塗膜２２の焼付け乾燥６２を行う。カチオン電着６０には、例えば、エポキシ系塗料が用いられる。
【００４７】
そして、電着塗膜２２の表面に接着剤２４を塗布し、ＦＲＰ製部材１２の接着面１２Ａに接着させることにより、アルミニウム合金製インサート１４とＦＲＰ製部材１２とを接合し、ＦＲＰ構造体１０を得る。接着剤２４として、例えば、エポキシ系接着剤が用いられている。
【００４８】
なお、化成皮膜２０、接着剤２４の種類等は、上述した実施形態に限定されるものではない。また、上述した実施形態では、カチオン電着塗装（カチオン電着３８、６０）により電着塗膜２２を形成したが、これに限定されず、他の電着塗装、例えばアニオン電着塗装を用いてもよい。
【００４９】
次に、上述した実施形態のＦＲＰ構造体１０の作用並びに効果をについて説明する。
【００５０】
ＦＲＰ構造体１０では、アルミニウム合金製インサート１４とＦＲＰ製部材１２との接合部１８に、従来の表面処理で塗布されるプライマーよりも伸びが大きく膜厚が厚い電着塗膜２２が形成されている。これによって、図３に示されるように、アルミニウム合金製インサート１４とＦＲＰ製部材１２の線膨張係数の違いにより、温度変化時にアルミニウム合金製インサート１４とＦＲＰ製部材１２の変形量が異なっても、電着塗膜２２によってアルミニウム合金製インサート１４とＦＲＰ製部材１２との変形量の差を吸収することができる。このため、アルミニウム合金製インサート１４とＦＲＰ製部材１２との接合部１８における接着剤２４の剥離を防止又は抑制することができる。なお、図３では、本発明を分かりやすくするため、アルミニウム合金製インサート１４とＦＲＰ製部材１２との接合部１８を模式的に現している。
【００５１】
また、アルミニウム合金製インサート１４の接着面１４Ａの化成皮膜２０があることにより、更には電着塗膜２２があることにより、アルミニウム合金製インサート１４の接着面１４Ａに接着剥がれの原因となる酸化皮膜が形成されなくなり、腐食環境下においても長期にわたって接着強度を維持することができる。
【００５２】
また、アルミニウム合金製インサート１４の接着面１４Ａに図４又は図５に示される工程により化成皮膜２０を形成すると、化成皮膜２０の表面に針状の凹凸が形成されるため、電着塗膜２２が引っ掛かり、アンカー効果により電着塗膜２２の剥離をより一層防止又は抑制することもできる。
【００５３】
さらに、上述した実施形態のカチオン電着塗装では、６価クロム等の重金属を含有する表面処理剤を使用しないため、環境等に対する影響が殆んどない。また、従来のプライマーを塗布する工程では、専用の設備が必要であり、コストが増大するのに対し、本実施形態のカチオン電着塗装では、電着塗装できる設備が多く、汎用性があり、低コスト化が可能である。
【００５４】
なお、上述の実施形態では、アルミニウム合金製インサート１４が用いられているが、これに限定されず、他の軽合金製のインサートを用いてもよい。また、インサートに限定されず、他の軽金属製の車両用部品であってもよい。
【００５５】
また、上述の実施形態のＦＲＰ製部材１２としては、ＣＦＲＰ（炭素繊維強化樹脂）などを用いることができる。
【００５６】
次に、実施例１のＦＲＰ構造体の接着強度を調べた実験結果を比較例１、２と対比して説明する。
【００５７】
この実験では、図６に示されるように、長板状のアルミニウム合金製部材１０２の一端部１０２Ａの表面に、長板状のＣＦＲＰ（炭素繊維強化樹脂）製部材１０４の一端部１０４Ａの表面を下記の接合部１０６により接合した実施例１、比較例１〜２の試験片１００を用意した。そして、試験片１００のアルミニウム合金製部材１０２とＣＦＲＰ製部材１０４とをせん断方向に引っ張ることにより、せん断引張強度試験を実施した。
【００５８】
実施例１では、図４に示される工程により、アルミニウム合金製部材１０２の接着面に化成皮膜２０を形成し、この化成皮膜２０の表面にカチオン電着塗装により電着塗膜２２を形成した後、電着塗膜２２上にエポキシ系の接着剤２４を塗布してＣＦＲＰ製部材１０４を接着させることで（接合部１０６）、アルミニウム合金製部材１０２とＣＦＲＰ製部材１０４とを接合した試験片を用いた。
【００５９】
また、比較例１として、アルミニウム合金製部材１０２に酸エッチングを施した後、クロムを含有した防錆プライマー（本比較例では、ＢＲ１２７）を塗布した。その後、防錆プライマー上にエポキシ系の接着剤２４を塗布してＣＦＲＰ製部材１０４を接着させることで（接合部１０６）、アルミニウム合金製部材１０２とＣＦＲＰ製部材１０４とを接合した試験片を用いた。
【００６０】
さらに、比較例２として、アルミニウム合金製部材１０２に酸エッチングを施した後、防錆油を塗布し、さらに脱脂した。その後、アルミニウム合金製部材１０２の接着面上に接着剤２４を塗布してＣＦＲＰ製部材１０４を接着させることで（接合部１０６）、アルミニウム合金製部材１０２とＣＦＲＰ製部材１０４とを接合した試験片を用いた。
【００６１】
この実験では、試験環境を２３℃±２℃とし、相対湿度を５０±５％ＲＨに設定した。また、試験片は４体用意し、せん断引張強度試験により初期における各試験片の最大荷重を測定した。
【００６２】
その後、各試験片に塩水噴霧試験を行った後、せん断引張強度試験により各試験片の最大荷重を測定した。塩水噴霧試験は、錆びを促進するための試験であり、「ＪＩＳ Ｚ ７３１」に準じた試験方法により行った。
【００６３】
図７に初期と塩水噴霧試験後における各試験片の最大荷重の測定結果を示す。
【００６４】
図７のグラフに示されるように、実施例１及び比較例１では、塩水噴霧試験後の最大荷重が初期に比べてあまり変化せず、接着強度の低下は殆んど見られないことが確認された。これに対して、比較例２では、塩水噴霧試験後に全試験片のアルミニウム合金製部材１０２とＣＦＲＰ製部材１０４とが剥離し、せん断引張強度試験を行うことができなかった。従って、実施例１では、比較例２と比べて、塩水噴霧試験後もアルミニウム合金製部材１０２とＣＦＲＰ製部材１０４との接着強度を維持できることがわかった。また、比較例１でも、塩水噴霧試験後にアルミニウム合金製部材１０２とＣＦＲＰ製部材１０４との接着強度を維持できるが、防錆プライマーにクロムを含有するため、環境等に対する影響が懸念される。また、防錆プライマーが高価であり、コストが高くなる。これに対して、実施例１では、クロムなどの重金属を含有する表面処理液を用いないので、環境等に対する影響が殆んどない。また、電着塗装できる設備が多く、汎用性があるため、低コスト化を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】一実施形態に係るＦＲＰ構造体の全体構成を示す断面図である。
【図２】図１に示すＦＲＰ構造体のアルミニウム合金製インサートとＦＲＰ製部材との接合部を示す拡大断面図である。
【図３】アルミニウム合金製インサートとＦＲＰ製部材との接合部の温度変化時の変形状態を示す拡大断面図である。
【図４】一実施形態に係るＦＲＰ構造体の接着方法及びＦＲＰ構造体の製造方法を示す工程図である。
【図５】他の実施形態に係るＦＲＰ構造体の接着方法及びＦＲＰ構造体の製造方法を示す工程図である。
【図６】せん断引張強度試験に用いる試験片を示す斜視図である。
【図７】各試験片の初期と塩水噴霧試験後のせん断引張強度試験における最大荷重を示すグラフである。
【符号の説明】
【００６６】
１０ ＦＲＰ構造体
１２ ＦＲＰ製部材
１４ アルミニウム合金製インサート（軽合金製インサート）
１４Ａ 接着面
１８ 接合部
２０ 化成皮膜
２２ 電着塗膜
２４ 接着剤
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＦＲＰ製部材と、前記ＦＲＰ製部材の内部に埋設される軽合金製インサートとを、接着剤で接合するＦＲＰ構造体であって、
前記軽合金製インサートの接着面に化成皮膜が形成されると共に、前記化成皮膜上に電着塗膜が形成され、
前記電着塗膜と前記ＦＲＰ製部材との間に介在された接着剤により前記軽合金製インサートと前記ＦＲＰ製部材とが接合されていることを特徴とするＦＲＰ構造体。
【請求項２】
ＦＲＰ製部材と、軽合金製部材とを、接着剤で接合するＦＲＰ構造体の接着方法であって、
前記軽合金製部材の接着面に脱脂処理後、化成皮膜処理を行い、さらに前記化成皮膜処理により形成された化成皮膜上に電着塗装を行い、
前記電着塗装により形成された電着塗膜と前記ＦＲＰ製部材との間に接着剤を介在させて前記軽合金製部材と前記ＦＲＰ製部材とを接合することを特徴とするＦＲＰ構造体の接着方法。
【請求項３】
ＦＲＰ製部材と、前記ＦＲＰ製部材の内部に埋設される軽合金製インサートとを、接着剤で接合することにより製造するＦＲＰ構造体の製造方法であって、
前記軽合金製インサートの接着面に脱脂処理後、化成皮膜処理を行い、さらに前記化成皮膜処理により形成された化成皮膜上に電着塗装を行い、
前記電着塗装により形成された電着塗膜と前記ＦＲＰ製部材との間に接着剤を介在させて前記軽合金製インサートと前記ＦＲＰ製部材とを接合することを特徴とするＦＲＰ構造体の製造方法。
【請求項４】
前記電着塗膜が、カチオン電着塗装により形成されていることを特徴とする請求項１に記載のＦＲＰ構造体。
【請求項５】
前記化成皮膜が、リン酸亜鉛処理又はジルコニウム化成処理により形成されていることを特徴とする請求項１に記載のＦＲＰ構造体。
【請求項６】
前記電着塗装が、カチオン電着塗装であることを特徴とする請求項２に記載のＦＲＰ構造体の接着方法。
【請求項７】
前記化成皮膜処理が、リン酸亜鉛処理又はジルコニウム化成処理であることを特徴とする請求項２に記載のＦＲＰ構造体の接着方法。
【請求項８】
前記電着塗装が、カチオン電着塗装であることを特徴とする請求項３に記載のＦＲＰ構造体の製造方法。
【請求項９】
前記化成皮膜処理が、リン酸亜鉛処理又はジルコニウム化成処理であることを特徴とする請求項３に記載のＦＲＰ構造体の製造方法。
【請求項１】
ＦＲＰ製部材と、前記ＦＲＰ製部材の内部に埋設される軽合金製インサートとを、接着剤で接合するＦＲＰ構造体であって、
前記軽合金製インサートの接着面に化成皮膜が形成されると共に、前記化成皮膜上に電着塗膜が形成され、
前記電着塗膜と前記ＦＲＰ製部材との間に介在された接着剤により前記軽合金製インサートと前記ＦＲＰ製部材とが接合されていることを特徴とするＦＲＰ構造体。
【請求項２】
ＦＲＰ製部材と、軽合金製部材とを、接着剤で接合するＦＲＰ構造体の接着方法であって、
前記軽合金製部材の接着面に脱脂処理後、化成皮膜処理を行い、さらに前記化成皮膜処理により形成された化成皮膜上に電着塗装を行い、
前記電着塗装により形成された電着塗膜と前記ＦＲＰ製部材との間に接着剤を介在させて前記軽合金製部材と前記ＦＲＰ製部材とを接合することを特徴とするＦＲＰ構造体の接着方法。
【請求項３】
ＦＲＰ製部材と、前記ＦＲＰ製部材の内部に埋設される軽合金製インサートとを、接着剤で接合することにより製造するＦＲＰ構造体の製造方法であって、
前記軽合金製インサートの接着面に脱脂処理後、化成皮膜処理を行い、さらに前記化成皮膜処理により形成された化成皮膜上に電着塗装を行い、
前記電着塗装により形成された電着塗膜と前記ＦＲＰ製部材との間に接着剤を介在させて前記軽合金製インサートと前記ＦＲＰ製部材とを接合することを特徴とするＦＲＰ構造体の製造方法。
【請求項４】
前記電着塗膜が、カチオン電着塗装により形成されていることを特徴とする請求項１に記載のＦＲＰ構造体。
【請求項５】
前記化成皮膜が、リン酸亜鉛処理又はジルコニウム化成処理により形成されていることを特徴とする請求項１に記載のＦＲＰ構造体。
【請求項６】
前記電着塗装が、カチオン電着塗装であることを特徴とする請求項２に記載のＦＲＰ構造体の接着方法。
【請求項７】
前記化成皮膜処理が、リン酸亜鉛処理又はジルコニウム化成処理であることを特徴とする請求項２に記載のＦＲＰ構造体の接着方法。
【請求項８】
前記電着塗装が、カチオン電着塗装であることを特徴とする請求項３に記載のＦＲＰ構造体の製造方法。
【請求項９】
前記化成皮膜処理が、リン酸亜鉛処理又はジルコニウム化成処理であることを特徴とする請求項３に記載のＦＲＰ構造体の製造方法。
【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２００９−２４８３５８（Ｐ２００９−２４８３５８Ａ）
【公開日】平成２１年１０月２９日（２００９．１０．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−９５８２０（Ｐ２００８−９５８２０）
【出願日】平成２０年４月２日（２００８．４．２）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１０月２９日（２００９．１０．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年４月２日（２００８．４．２）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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