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多孔質層、相互浸透層、金属と樹脂との接合構造、多孔質層の作製方法、相互浸透層の作製方法、金属と樹脂との接合方法 コモンズ

国内特許コード P150011468
整理番号 NU-0554
掲載日 2015年3月2日
出願番号 特願2014-217323
公開番号 特開2016-083813
出願日 平成26年10月24日(2014.10.24)
公開日 平成28年5月19日(2016.5.19)
発明者
  • 小橋 眞
出願人
  • 国立大学法人名古屋大学
発明の名称 多孔質層、相互浸透層、金属と樹脂との接合構造、多孔質層の作製方法、相互浸透層の作製方法、金属と樹脂との接合方法 コモンズ
発明の概要 【課題】樹脂が多孔質層の空隙部に浸透して相互浸透層が形成され、金属と樹脂とが相互浸透層を介して接合される構造において、樹脂と相互浸透層との間の接合強度を高める。
【解決手段】多孔質層を作製する際に、気孔率を決定するNaCl粉末の体積分率を、金属に接する側から樹脂が浸入する側に向かって増加させ(例えば50%から80%まで段階的に変化させ)、金属に接する側の気孔率が相対的に低く、樹脂が浸入する側の気孔率が相対的に高くなるようにする。樹脂と相互浸透層との境界で、樹脂が相互浸透層に浸入する面の境界面全体に対する樹脂面積比が相対的に大きくなり、樹脂内部に発生する応力が低下する。その結果、樹脂と相互浸透層との境界で破断が発生し難くなり、樹脂と相互浸透層との間の接合強度を高めることができる。
【選択図】図17
従来技術、競合技術の概要


例えば自動車や航空機等の輸送機器を始めとする様々な分野で、優れた材料を適材適所に配置するマルチマテリアル化が進んでいる。特に炭素繊維強化樹脂複合材料(CFRP:carbon fiber reinforced plastic)を用いることで、著しい軽量化が可能となる。例えば自動車ではキャビン部分にCFRPが用いられたり、航空機ではジェットエンジンのファンブレード部分にCFRPが用いられたりする動きがあり、何れの場合も金属と樹脂との強固な接合が不可欠である。



金属と樹脂とを接合する方法として、金属の表面に開気孔型の多孔質層を付与し、樹脂を多孔質層の空隙部(気孔)に浸透させる方法がある。この方法では、植物が根付くように樹脂が空隙部に浸透して相互浸透層を形成し、金属と樹脂とが相互浸透層を介して接合する(例えば非特許文献1から3参照)。

産業上の利用分野


本発明は、多孔質層、相互浸透層、金属と樹脂との接合構造、多孔質層の作製方法、相互浸透層の作製方法、金属と樹脂との接合方法に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
金属と樹脂との間に介在され、前記樹脂が浸透可能な空隙部を有する多孔質層であって、
金属に接する側の気孔率が相対的に低く、樹脂が浸入する側の気孔率が相対的に高く構成されていることを特徴とする多孔質層。

【請求項2】
請求項1に記載した多孔質層において、
金属に接する側から樹脂が浸入する側に向かって気孔率が常に高くなるように構成されていることを特徴とする多孔質層。

【請求項3】
金属からなる基板上に作製された多孔質層の空隙部に樹脂が浸透して形成された相互浸透層であって、金属に接している側の樹脂体積分率が相対的に低く、樹脂が浸入している側の樹脂体積分率が相対的に高く構成されていることを特徴とする相互浸透層。

【請求項4】
請求項3に記載した相互浸透層において、
金属に接している側から樹脂が浸入している側に向かって樹脂体積分率が常に高くなるように構成されていることを特徴とする相互浸透層。

【請求項5】
請求項3又は4に記載した相互浸透層を含み、
前記金属と前記樹脂とが前記相互浸透層を介して接合されていることを特徴とする金属と樹脂との接合構造。

【請求項6】
金属粉末とスペーサー粉末とを含む原料粉末を、前記スペーサー粉末が圧壊又は分解しない圧力及び温度の条件下で加圧及び加熱して前記金属粉末を焼結させ、その後に前記スペーサー粉末を除去して空隙部を形成する方法により、金属に接する側の気孔率が相対的に低く、樹脂が浸入する側の気孔率が相対的に高くなるように多孔質層を作製することを特徴とする多孔質層の作製方法。

【請求項7】
請求項6に記載した多孔質層の作製方法において、
金属に接する側ではスペーサー粉末の原料粉末全体に対する体積分率を相対的に低くし、樹脂が浸入する側ではスペーサー粉末の原料粉末全体に対する体積分率を相対的に高くして前記金属粉末を焼結させ、多孔質層を作製することを特徴とする多孔質層の作製方法。

【請求項8】
請求項6に記載した多孔質層の作製方法において、
金属に接する側では原料粉末を加圧する圧力及び加熱する温度のうち少なくとも何れかを相対的に高くし、樹脂が浸入する側では原料粉末を加圧する圧力及び加熱する温度のうち少なくとも何れかを相対的に低くして前記金属粉末を焼結させ、多孔質層を作製することを特徴とする多孔質層の作製方法。

【請求項9】
請求項6から8の何れか一項に記載した多孔質層の作製方法において、
金属に接する側から樹脂が浸入する側に向かって気孔率が常に高くなるように多孔質層を作製することを特徴とする多孔質層の作製方法。

【請求項10】
請求項6から9の何れか一項に記載した多孔質層の作製方法において、
前記スペーサー粉末として、静水に溶解する粉末を用いて作製することを特徴とする多孔質層の作製方法。

【請求項11】
金属からなる基板上で、金属粉末とスペーサー粉末とを含む原料粉末を、前記スペーサー粉末が圧壊又は分解しない圧力及び温度の条件下で加圧及び加熱して前記金属粉末を焼結させ、その後に前記スペーサー粉末を除去して多孔質層を作製し、樹脂を前記多孔質層の空隙部に浸透させる方法により、金属に接している側の樹脂体積分率が相対的に低く、樹脂が浸入している側の樹脂体積分率が相対的に高くなるように相互浸透層を作製することを特徴とする相互浸透層の作製方法。

【請求項12】
請求項11に記載した相互浸透層の作製方法において、
金属に接している側ではスペーサー粉末の原料粉末全体に対する体積分率を相対的に低くし、樹脂が浸入する側ではスペーサー粉末の原料粉末全体に対する体積分率を相対的に高くして前記金属粉末を焼結させ、相互浸透層を作製することを特徴とする相互浸透層の作製方法。

【請求項13】
請求項11に記載した相互浸透層の作製方法において、
金属に接している側では原料粉末を加圧する圧力及び加熱する温度のうち少なくとも何れかを相対的に高くし、樹脂が浸入する側では原料粉末を加圧する圧力及び加熱する温度のうち少なくとも何れかを相対的に低くして前記金属粉末を焼結させ、相互浸透層を作製することを特徴とする相互浸透層の作製方法。

【請求項14】
請求項11から13の何れか一項に記載した相互浸透層の作製方法において、
金属に接している側から樹脂が浸入している側に向かって樹脂体積率が常に高くなるように相互浸透層を作製することを特徴とする相互浸透層の作製方法。

【請求項15】
請求項11から14の何れか一項に記載した相互浸透層の作製方法において、
前記スペーサー粉末として、静水に溶解する粉末を用いて作製することを特徴とする相互浸透層の作製方法。

【請求項16】
請求項11から15の何れか一項に記載した相互浸透層の作製方法を含み、
前記金属と前記樹脂とを前記相互浸透層を介して接合することを特徴とする金属と樹脂との接合方法。
国際特許分類(IPC)
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