TW201829149A - 密封方法 - Google Patents

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Abstract

一種密封方法，其係藉由樹脂成形體而密封金屬成形體之開口部的密封方法；前述金屬成形體是於內部具有空間部，且具有與前述空間部連接的開口部者；該密封方法具有下述步驟：對前述金屬成形體之開口部周圍的接合面，以能量密度1MW/cm2以上、照射速度2000mm/sec以上照射雷射光而進行粗面化的步驟，以及把包含在前步驟中所粗面化之金屬成形體之接合面的部分配置於模具內，並藉由把樹脂進行射出成形或壓縮成形而形成之樹脂成形體來密封前述開口部的步驟；前述經粗面化之金屬成形體的接合面具有多孔結構，該多孔結構是在距表面平均深度10~70μm的範圍形成有孔。

Description

密封方法
本發明關於一種藉由樹脂成形體而密封金屬成形體之開口部的密封方法。
製造包含金屬成形體與樹脂成形體之複合成形體時，已知把金屬成形體的表面予以粗面化之後，使其與樹脂成形體一體化的技術。
在日本專利第5774246號公報，記載一種金屬成形體的粗面化方法(請求項1)：使用連續波雷射以2000mm/sec以上的照射速度對金屬成形體的表面連續照射雷射光，藉此將前述金屬成形體的表面予以粗面化。
實施日本專利第5774246號公報發明的粗面化方法之後，將金屬成形體與樹脂成形體接合而獲得之複合成形體，是金屬成形體與樹脂成形體以高接合強度被接合(日本專利第5701414號公報)。
本發明課題在於提供一種密封方法，其係藉由接合金屬成形體與樹脂成形體而密封金屬成形體之開口部的密封方法，其能夠提高金屬成形體與樹脂成形體 的接合部分(亦稱為連接部分)的密封性、以及金屬成形體彼此透過樹脂成形體所致之接合部分的密封性。
本發明提供一種密封方法，其係藉由樹脂成形體而密封金屬成形體之開口部的密封方法；其中，前述金屬成形體是於內部具有空間部，且具有與前述空間部連接的開口部者；該密封方法具有下述步驟：對前述金屬成形體之開口部周圍的接合面，以能量密度1MW/cm2以上，且以照射速度2000mm/sec以上照射雷射光而進行粗面化的步驟；以及把包含在前步驟中所粗面化之金屬成形體之接合面的部分配置於模具內，並藉由把樹脂進行射出成形或壓縮成形而形成之樹脂成形體來密封前述開口部的步驟；其中前述經粗面化之金屬成形體的接合面具有多孔結構，該多孔結構是在距表面平均深度10~70μm的範圍形成有孔。
依據本發明之密封方法，能夠藉著樹脂成形體，藉高密封性而密封金屬成形體之開口部、以及金屬成形體彼此之連接部分的間隙等。
1、2、3、4‧‧‧複合成形體
10、50、60、70‧‧‧金屬成形體
20、40、69‧‧‧樹脂成形體
圖1(a)~(c)是說明本發明之密封方法的圖，(a)是金屬成形體的立體圖、(b)是(a)之金屬成形體的平面圖與樹脂成形體的平面圖、(c)是以樹脂成形體密封後之金屬成形體(複合成形體)的平面圖。
圖2(a)是與圖1不同之金屬成形體的立體圖，且以可看見內部的方式切除一部分之狀態顯示，(b)是與圖1不同之實施形態的密封後之金屬成形體(複合成形體)的立體圖。
圖3是顯示實施本發明之金屬成形體的粗面化方法時之一實施形態的雷射光照射狀態的圖。
圖4顯示於圖3所示之實施形態之雷射光照射圖案的圖，(a)是同方向的照射圖案，(b)是雙方向的照射圖案。
圖5(a)、(b)是用以說明在與圖3所示之實施形態不同的實施形態中雷射光的照射步驟的圖。
圖6(a)~(c)是說明與圖1、圖2不同之實施形態的密封方法的截面圖，(c)是間隙經以樹脂成形體所密封之2個金屬成形體(複合成形體)的截面圖。
圖7是以與圖1、圖2、圖6不同之實施形態的樹脂成形體密封後之金屬成形體(複合成形體)的截面圖。
圖8(a)~(c)是說明與圖1、圖2、圖6、圖7不同之實施形態的密封方法的截面圖，任一者均是顯示二根金屬管彼此之不同的連接形態從外側被密封之狀態的軸方向截面圖。
圖9(a)~(b)是在實施例與比較例中之密封性之試驗方法的說明圖，(a)為平面圖與截面圖、(b)為平面圖與截面圖、(c)為截面圖。
用以實施發明之形態
(1)圖1及圖2所示之密封方法
本發明之密封方法具有對金屬成形體之與樹脂成形體的接合面(密封面)，以能量密度1MW/cm2以上，且以照射速度2000mm/sec以上照射雷射光而進行粗面化的步驟(亦稱為雷射光照射步驟或者粗面化步驟)。在前述粗面化步驟，調整以使得被粗面化之金屬成形體的接合面具有多孔結構，該多孔結構是在距表面深度10~70μm的範圍形成有孔(亦包含槽)。
本發明使用之金屬成形體的金屬並無特別限制，可因應用途由公知的金屬適宜選擇。例如，可舉選自：鐵、各種不鏽鋼、鋁、鋅、鈦、銅、黃銅、鍍鉻鋼、鎂及包含該等的合金、碳化鎢、碳化鉻等金屬陶瓷者，亦能夠應用於對該等金屬施加有耐酸鋁處理(alumite treatment)、鍍敷處理等表面處理而成者。
在本發明使用之金屬成形體是於內部具有空間部，且具有與前述空間部連接的開口部，只要是前述開口部能夠藉由射出成形或壓縮成形而堵塞者，形狀、厚度、結構及大小並無特別限制。
例如金屬成形體，是於內部具有空間部，且具有與前述空間部連接的多個開口部者，或者，是於內部具有空間部，且具有與前述空間部連接的一個開口部者。
圖1(a)是顯示在本發明使用之金屬成形體之一實施形態者。筒狀的金屬成形體10具有：第1端面 11、相反側的第2端面12、周面13，進一步具有將成為空間部的貫通孔14。貫通孔14在第1端面11側具有第1開口部14a，在第2端面12側具有第2開口部14b。
使用圖1(a)所示之筒狀金屬成形體10，欲堵塞第1開口部14a時，對包圍第1端面11之第1開口部14a的環狀接合面15照射雷射光來進行粗面化。再者，當第1端面11整體為接合面時，對第1端面11整體照射雷射光。
圖2(a)是顯示在本發明使用之金屬成形體的其它實施形態者。金屬成形體30是具有：頂面31、相反側的底面32、四個側面33~36的箱體形狀，且於內部具有中空部37。於頂面31則具有與中空部37連接的開口部38。
使用圖2(a)所示之箱狀金屬成形體30，欲堵塞開口部38時，對包圍頂面31之開口部38的環狀接合面39照射雷射光來進行粗面化。
作為照射雷射光來進行粗面化的步驟中雷射光的照射方法，可使用下述之任一者或者兩者的雷射照射方法：(I)對粗面化對象之金屬成形體的接合面，以成為直線、曲線或者直線與曲線的組合的方式連續地照射雷射光的方法(第1雷射光照射方法)，與(II)對粗面化對象之金屬成形體的接合面，以成為直線、曲線或者直線與曲線的組合的方式照射雷射光，且在直線及/或者曲線各個中，以會交替產生雷射光的照射 部分與非照射部分的方式進行照射的方法(第2雷射光照射方法)。
<第1雷射光照射方法>
第1雷射光照射方法是公知的，能夠與記載於日本專利第5774246號公報、日本專利第5701414號公報、日本專利第5860190號公報、日本專利第5890054號公報、日本專利第5959689號、日本特開2016-43413號公報、日本特開2016-36884號公報、日本特開2016-44337號公報之雷射光的連續照射方法同樣地進行而實施。
惟，雷射光的能量密度需設為1MW/cm2以上。雷射光照射時的能量密度可從雷射光的輸出(W)，與雷射光的光點面積(spot area)(cm2)(π．[光點徑/2]2)求得。雷射光照射時的能量密度較佳為2~1000MW/cm2，更佳為10~800MW/cm2，進一步較佳為10~700MW/cm2。
雷射光的照射速度為2000mm/sec以上，較佳為2,000~20,000mm/sec，更佳為2,000~18,000mm/sec，進一步較佳為3,000~15,000mm/sec。
雷射光的輸出較佳為4~4000W，更佳為50~2500W，進一步較佳為150~2000W。其他雷射光的照射條件相同的話，輸出越大則孔(槽)的深度越深，輸出越小則孔(槽)的深度越淺。
波長較佳為500~11,000nm。光束徑(光點徑)較佳為5~80μm。
散焦距離(defocus distance)較佳為-5~+5mm，更佳為-1~+1mm，進一步較佳為-0.5~+0.1mm。 散焦距離可使設定值固定來進行雷射照射，亦可一邊使散焦距離變化一邊進行雷射照射。例如，在雷射照射時，或可將散焦距離逐漸地减小，或可周期性地增大减小。散焦距離若為-(負)，則孔(槽)的深度會變深。
根據以上之雷射光照射條件的雷射光的照射，同時調整照射雷射光時的重複次數，藉此能夠進行調整而使得被粗面化之金屬成形體的接合面具有多孔結構，且該多孔結構是在距表面平均深度10~70μm的範圍形成有孔(槽)。即，在本發明之一個實施形態來說，是調整雷射光的能量密度、雷射照射速度、雷射波長、照射次數、及散焦距離的一個或更多，使得被粗面化之金屬成形體的接合面具有多孔結構，且該多孔結構是在距表面平均深度10~70μm的範圍形成有孔(槽)。
重複次數(用以形成一個孔或者槽的合計雷射光照射次數)，較佳為1~9次，更佳為2~5次。相同雷射照射條件的話，重複次數越多孔(槽)的深度越深，重複次數越少孔(槽)的深度越淺。
被粗面化之金屬成形體之接合面的孔(槽)的平均深度，較佳為距表面平均深度10~65μm以下的範圍，亦可作成平均深度10~低於50μm的範圍。
<第2雷射光照射方法>
在第2雷射光照射方法中，所謂以會交替產生雷射光的照射部分與非照射部分的方式進行照射，是包含如於圖3所示般進行照射的實施形態。
圖3顯示：進行照射使得交替產生雷射光照 射部分101，與在鄰接的雷射光照射部分101之間的雷射光非照射部分102，而作為整體形成為虛線狀直線(或者曲線)的狀態。此時，亦能夠重複照射相同部分，而如圖3所示般作成外觀上為1根的虛線。重複次數(合計照射次數)，例如可設為1~20次。
進行多次照射時，可如上述般使雷射光的照射部分相同，亦可藉由使雷射光的照射部分不同(錯開雷射光的照射部分)，使得直線狀或者曲線狀的整體被粗面化。
使雷射光的照射部分相同而進行了多次照射時，雖然是被虛線狀地照射，但若錯開雷射光的照射部分，即，若重複進行：錯開進行照射使得雷射光的照射部分係至少部分重疊於最初為雷射光的非照射部分之部分，則即便是在各次虛線狀地進行照射的情況，最終來說亦會被照射成為實線狀態。
若連續地對金屬成形體照射雷射光，則照射面的溫度會上升，因而厚度小的成形體亦有產生翹曲等變形之虞，因此有時變得需要進行冷卻等的對策。惟，若如圖3所示般虛線狀地進行雷射照射，則會交替產生雷射光照射部分101與雷射光非照射部分102，而在雷射光非照射部分102來說即成為被冷卻，因此當重複雷射光的照射時，即便是厚度小的成形體亦變得不易產生翹曲等變形，因而為較佳。此時，即便是如上述般地使雷射光的照射部分不同的(使雷射光的照射部分錯開的)情況，由於各次雷射光的照射時是被虛線狀地照射，因 此亦可獲得同樣的效果。
雷射光的照射方法能夠使用：對金屬成形體110的表面(接合面)，將上述般之虛線照射部分並列多個地，如圖4(a)所示般對一方向進行照射的方法，或者如圖4(b)所示之虛線般從雙方向進行照射的方法。此外，以使得雷射光的虛線照射部分會交叉的方式進行照射的方法亦可。這樣的照射圖案，同樣地亦可使用在第1雷射光照射方法的情況。
照射後之各虛線的間隔b1是可因應金屬成形體之接合面的面積等來調整者，例如，可設為0.01~5mm的範圍。
於圖3所示之雷射光照射部分101的長度(L1)與雷射光非照射部分102的長度(L2)，能夠調整到成為L1/L2=1/9~9/1的範圍。為了進行粗面化為複雜的多孔結構，雷射光照射部分101的長度(L1)，較佳為0.05mm以上，更佳為0.1~10mm，進一步較佳為0.3~7mm。
在第2雷射光照射方法來說，能夠使用在雷射電源連接有調變裝置的光纖雷射裝置，調整能率比(duty ratio)來進行雷射照射；其中該調變裝置是將雷射的驅動電流直接轉換之直接調變方式的調變裝置。
雷射的激發有脈衝激發(pulse excitation)與連續激發2種類，脈衝激發造成的脈衝波雷射一般被稱為常規脈衝。即便是連續激發亦能夠作出脈衝波雷射，可藉由下述而作出脈衝波雷射：將脈衝寬度(脈衝ON時間)較常規脈衝縮短而使相應的程度之峰值功率高的雷 射進行振盪之Q開關脈衝振盪方法、藉由AOM及LN光強度調變機來時間性地切出光，藉此使脈衝波雷射生成的外部調變方式、直接調變雷射的驅動電流而生成脈衝波雷射的直接調變方式。
在上述之較佳實施形態來說是藉由使用在雷射電源連接有調變裝置的光纖雷射裝置，使雷射連續激發而作出脈衝波雷射者，其與在第1雷射照射方法使用的連續波雷射是不同者；其中該調變裝置是將雷射的驅動電流直接轉換之直接調變方式的調變裝置。
惟，能量密度、雷射光的照射速度、雷射光的輸出、波長、光束徑(光點徑)、散焦距離是與第1雷射照射方法同樣地實施。
能率比是由雷射光的輸出的ON時間與OFF時間透過下式求得之比。
能率比(%)=ON時間/(ON時間+OFF時間)×100
能率比因為是對應於圖3所示之L1/L2者，能夠選擇自10~90%的範圍。調整能率比而照射雷射光，藉此能夠進行如圖3所示般的虛線狀地照射。能率比若大則粗面化步驟的效率會變佳，但冷卻效果變低，能率比若小則冷卻效果變佳，但粗面化效率變差。因應目的來調整能率比。
在第2雷射光照射方法來說，能夠應用：在粗面化對象之金屬成形體的接合面上隔著間隔配置有多個不使雷射光通過的遮蔽材的狀態下，連續照射雷射的方法。遮蔽材可直接接觸於金屬成形體亦可不接觸。多 次照射雷射光時，藉由使遮蔽材的位置變化，能夠使金屬成形體的接合面整體粗面化。
在該實施形態之一例來說，如圖5(a)般在金屬成形體110之上隔著間隔配置有多片遮蔽材111的狀態下，連續照射雷射光。就遮蔽材而言，能夠使用熱傳導率小的金屬等。
照射雷射光後，若去除遮蔽材111，則如圖5(b)所示，形成了與圖3同樣之交替產生雷射光照射部分101與非照射部分102的虛線。
在圖5(a)、(b)所示之實施形態的情況，亦是在遮蔽材111的部分是被冷卻，因此當重複雷射光的照射時，厚度小的成形體亦變得不易產生翹曲等變形，因而為較佳。
與圖3的情況同樣地，雷射光照射部分101的長度(L1)與雷射光非照射部分102的長度(L2)能夠調整成為L1/L2=1/9~9/1的範圍。為了粗面化為複雜的多孔結構，雷射光照射部分101的長度(L1)較佳為0.05mm以上，較佳為0.1~10mm，更佳為0.3~7mm。
在第1雷射光照射方法與第2雷射光照射方法使用的雷射可使用公知的雷射，例如，可使用：YVO4雷射、光纖雷射(單模光纖雷射、多模光纖雷射)、準分子雷射、碳酸氣體雷射(carbon dioxide gas laser)、紫外線雷射、YAG雷射、半導體雷射、玻璃雷射、紅寶石雷射、He-Ne雷射、氮氣雷射、螯合物雷射、色素雷射。
在對金屬成形體之開口部周圍的接合面照射 雷射光而進行粗面化的步驟中，實施第1雷射光照射方法或者第2雷射光照射方法時，若對金屬成形體照射雷射光使得會滿足上述之能量密度與照射速度，則因為金屬成形體的表面(接合面)會邊熔融邊一部分被蒸發，因此複雜的結構的多孔結構被形成。此時所形成之多孔結構，是與日本專利第5774246號公報之圖7、圖8，日本專利第5701414號公報之圖7、圖8所示者相同的複雜的多孔結構，或類似的多孔結構。
另一方面，當不滿足上述之能量密度與照射速度時來說，金屬成形體的表面(接合面)是會形成因材料的昇華造成的孔(藉由通常的脈衝雷射照射所形成的孔)，或者會熔融(雷射焊接)，而複雜的結構的孔不會被形成。
如以上般，依據本發明實施形態，雷射光的照射步驟，是對金屬成形體之開口部的周邊部，例如對開口部周圍的接合面，照射雷射光而進行粗面化的步驟，開口部可為與內部的空間部連接的多個的開口部，或者與內部的空間部連接的一個開口部。
下一步驟中，把包含在前步驟中被粗面化之金屬成形體之接合面的部分配置於模具內，並把成為前述樹脂成形體的樹脂進行射出成形或壓縮成形來密封前述開口部(密封步驟)。
密封步驟可為把包含被粗面化之開口部其周邊部的部分於配置模具內，並藉由把樹脂進行射出成形或壓縮成形而形成的樹脂成形體，密封金屬成形體之多 個開口部中一部分的開口部，或者是密封金屬成形體的一個開口部者。
在前步驟中，例如對圖1(a)之包圍金屬成形體10其第1端面11之第1開口部14a的環狀接合面15照射雷射光來進行了粗面化時，是將第1端面11側配置於模具內，並進行射出成形或壓縮成形來使樹脂成形體20形成為和包含環狀接合面15的圓相同形狀及相同大小的圓，而密封第1開口部14a而獲得複合成形體1。
在射出成形或壓縮成形時，因熔融狀態的樹脂在進入被粗面化的環狀接合面15的多孔結構內部之後凝固，而在複合成形體1中，金屬成形體10之第1端面11的環狀接合面15與樹脂成形體20之間以強的接合力被一體化，而接合部分有著高密封性。
因此，第1開口部14a是透過樹脂成形體20被堵塞，即使在從複合成形體1的第2開口部14b施加壓力的狀態下流入空氣及水，亦不會發生來自第1開口部14a側的漏空氣及漏水。
在前步驟中，例如對圖2(a)之包圍金屬成形體30其頂面31之開口部38的環狀接合面39，照射雷射光而進行了粗面化時，是將頂面31側配置於模具內，進行射出成形或壓縮成形而使樹脂成形體40形成成為和包含環狀接合面39的圓相同形狀及相同大小的圓，而密封開口部38並獲得複合成形體2。
在射出成形或壓縮成形時，因熔融狀態的樹脂在進入被粗面化之環狀接合面39的多孔結構內部後 凝固，而在複合成形體2中，金屬成形體30之頂面31的環狀接合面39與樹脂成形體40亦是以強的接合力被一體化，而接合部分有著高密封性。
因此，開口部38是透過樹脂成形體40被堵塞，即便將複合成形體2長期間保存在高溫及高濕度氣體環境中，濕氣亦不會從開口部38侵入。
使用於樹脂成形體的樹脂之例，除了熱塑性樹脂、熱硬化性樹脂之外，亦包含熱塑性彈性體。
熱塑性樹脂，可因應用途從公知的熱塑性樹脂適宜選擇。例如，可舉：聚醯胺系樹脂(PA6、PA66等脂肪族聚醯胺、芳香族聚醯胺)、聚苯乙烯、ABS樹脂、AS樹脂等包含苯乙烯單元的共聚物、聚乙烯、包含乙烯單元的共聚物、聚丙烯、包含丙烯單元的共聚物、其他的聚烯烴、聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、聚碳酸酯系樹脂、丙烯酸系樹脂、甲基丙烯酸系樹脂、聚酯系樹脂、聚縮醛系樹脂、聚苯硫醚系樹脂。
熱硬化性樹脂可因應用途從公知的熱硬化性樹脂適宜選擇。例如，可舉：脲樹脂、三聚氰胺樹脂、酚樹脂、間苯二酚樹脂、環氧樹脂、聚胺基甲酸酯、乙烯胺基甲酸酯。
熱塑性彈性體可因應用途從公知的熱塑性彈性體適宜選擇。例如，可舉：苯乙烯系彈性體、氯乙烯系彈性體、烯烴系彈性體、胺基甲酸酯系彈性體、聚酯系彈性體、腈系彈性體、聚醯胺系彈性體。
在該等熱塑性樹脂、熱硬化性樹脂、熱塑性 彈性體中，可摻合公知的纖維狀填充材。作為公知的纖維狀填充材，可舉：碳纖維、無機纖維、金屬纖維、有機纖維等。
碳纖維是周知者，可使用：PAN系、瀝青系、嫘縈系、木質素系等碳纖維。
作為無機纖維，可舉：玻璃纖維、玄武岩纖維、氧化矽纖維、氧化矽．氧化鋁纖維、氧化鋯纖維、氮化硼纖維、氮化矽纖維等。
作為金屬纖維，可舉包含不鏽鋼、鋁、銅等的纖維。
作為有機纖維，可使用：聚醯胺纖維(全芳香族聚醯胺纖維、二胺與二羧酸之任一者為芳香族化合物的半芳香族聚醯胺纖維、脂肪族聚醯胺纖維)、聚乙烯醇纖維、丙烯酸纖維、聚烯烴纖維、聚甲醛纖維、聚四氟乙烯纖維、聚酯纖維(包含全芳香族聚酯纖維)、聚苯硫醚纖維、聚醯亞胺纖維、液晶聚酯纖維等合成纖維及天然纖維(纖維素系纖維等)及再生纖維素(嫘縈)纖維等。
作為該等纖維狀填充材，可使用纖維徑為3~60μm的範圍者，該等之中，例如較佳為使用纖維徑小於金屬成形體之接合面被粗面化所形成之開放孔等的開口徑者。纖維徑更理想為5~30μm，進一步更理想為7~20μm。
(2)圖6及圖7所示之密封方法
依據本發明的一個實施形態，金屬成形體能夠包含第1金屬成形體與1或多個其他金屬成形體，第1金屬 成形體是於內部具有空間部，且具有與該空間部連接的1或多個開口部。此情況時，雷射光的照射步驟是：對成為第1金屬成形體之接合面之開口部周圍的面、與成為1或多個其他金屬成形體之接合面的部分，照射雷射光而進行粗面化的步驟即可；密封步驟能夠是將1或多個其他金屬成形體各個被粗面化的部分配置於第1金屬成形體的開口部內，並藉由把樹脂進行射出成形或壓縮成形而形成的樹脂成形體將連接部分予以密封的步驟。
圖6(a)是顯示在本發明使用之金屬成形體之其它實施形態的圖，使用第1金屬成形體50與第2金屬成形體60二個金屬成形體。
第1金屬成形體50具有：外側環狀壁部51、與外側環狀壁部51往相同方向被延伸而成的內側環狀壁部52、連接外側環狀壁部51之其中一端部與內側環狀壁部52之其中一端部之間的環狀面部53。外側環狀壁部51與內側環狀壁部52，有著外側環狀壁部51的長度>內側環狀壁部52的長度的關係。
外側環狀壁部51對向於環狀面部53的部分，具有藉由外側環狀壁部51的另一端部所劃定的大開口部54，內側環狀壁部52對向於大開口部54的部分，具有藉由內側環狀壁部52的另一端部所劃定的小開口部55。
第2金屬成形體60是筒狀的，具有第1端面61、相反側的第2端面62、周面63、貫通孔64、第1端面61側的第1開口部64a、第2端面62側的第2開 口部64b。
在雷射光照射步驟來說，對下述照射雷射光而進行粗面化：第1金屬成形體50其小開口部55的內側環狀壁部52之內側面52a(長度L11)、與筒狀之第2金屬成形體60其第1端面61起到第2端面62側之長度L11的周面63。
作為雷射光的照射方法，可應用上述第1雷射光照射方法或者第2雷射光照射方法。藉由此粗面化步驟，在距離會成為金屬成形體接合面之開口部周圍或者周邊部分之表面平均深度10~70μm的範圍，形成複雜的多孔結構。
接著，如圖6(b)所示般，使得第1金屬成形體50其內側環狀壁部52的中心軸與第2金屬成形體60的中心軸一致，且使得由第1金屬成形體52的小開口部55所規定的面與第2金屬成形體60的第1端面61一致的方式，將第1金屬成形體50與第2金屬成形體60配置於模具內。
其後，把樹脂進行射出成形或壓縮成形來使樹脂成形體69形成並密封內側面52a與第2金屬成形體60的間隙，獲得圖6(c)所示的複合成形體3。
在射出成形或壓縮成形時，因熔融狀態的樹脂進入多孔結構內部之後凝固，而第1金屬成形體50與第2金屬成形體60透過樹脂成形體69以強的接合力被一體化，而接合部分有著高密封性；其中該多孔結構分別被形成在被粗面化之第1金屬成形體50之內側環狀壁 部52的內側面52a(長度L11)，以及筒狀之第2金屬成形體60從第1端面61朝向第2端面62延伸之長度L11的周面63的部分。
即，藉由實施本發明之密封方法，能夠藉由樹脂成形體69連接第1金屬成形體50與第2金屬成形體60，同時能夠把第1金屬成形體50與樹脂成形體69的接合面、第2金屬成形體60與樹脂成形體69的接合面各自完全地密封，以及把兩接合面之間完全地密封。因此，氣體及液體不會從第1金屬成形體50與第2金屬成形體60和樹脂成形體69的連接部分侵入或者滲入。
再者，在不實施雷射光的照射步驟而僅實施密封步驟的情況，亦能夠製造與圖6(c)所示之複合成形體3在外觀上同樣之物，但若在從內側及/或外側施加壓力的狀態下持續使用，則會在第1金屬成形體50與樹脂成形體69的接合面，及/或第2金屬成形體60與樹脂成形體69的接合面之間產生間隙而有變得無法密封之虞。
圖7是顯示在本發明使用之金屬成形體的其它實施形態的圖，除了與圖6同樣結構的第1金屬成形體50、第2金屬成形體60外，使用與第2金屬成形體60同形狀的第3金屬成形體70。第3金屬成形體70是與第2金屬成形體60相同的筒狀者，具有第1端面71、相反側的第2端面72、周面73、貫通孔74、第1端面71側的第1開口部74a、第2端面72側的第2開口部74b。
在雷射光照射步驟來說，對下述部分照射雷 射光而進行粗面化：第1金屬成形體50其小開口部55的內側環狀壁部52的內側面52a(長度L11、參照圖6(a))、筒狀之第2金屬成形體60從第1端面61朝向第2端面62延伸之長度L11的周面63的部分(參照圖6(a))、及第3金屬成形體70從第1端面71朝向第2端面72延伸之長度L11(未圖示)的周面73的部分。
作為雷射光的照射方法，能夠應用上述之第1雷射光照射方法或者第2雷射光照射方法。藉由此粗面化步驟，在距經粗面化之表面平均深度10~70μm的範圍形成複雜的多孔結構。
接著，與圖6(b)同樣地，使得藉由第1金屬成形體52的小開口部55所規定之面，與第2金屬成形體60的第1端面61及第3金屬成形體70的第1端面71一致，且在藉由第1金屬成形體50的內側環狀壁部52所規定之空間內部，使得第2金屬成形體60與第3金屬成形體70成為等間隔的方式配置於模具內。
其後，將樹脂進行射出成形或壓縮成形來使樹脂成形體69形成，而密封小開口部55與第2金屬成形體60、第3金屬成形體70的間隙，並獲得如圖7所示的複合成形體4。
在射出成形或壓縮成形時，熔融狀態的樹脂進入至被形成在下述各個部分的多孔結構內部後凝固：被粗面化之第1金屬成形體50之內側環狀壁部52的內側面52a(長度L11)、筒狀之第2金屬成形體60從第1端面61朝向第2端面62延伸之長度L11的周面63的部 分、及筒狀之第3金屬成形體70從第1端面71朝向第2端面72延伸之長度L11的周面73的部分。藉此，第1金屬成形體50、第2金屬成形體60及第3金屬成形體70透過樹脂成形體69以強的接合力被一體化，且接合部分有著高密封性。
即，藉由實施本發明之密封方法，能夠藉由樹脂成形體69連接第1金屬成形體50、第2金屬成形體60及第3金屬成形體70，同時能夠把第1金屬成形體50與樹脂成形體69的接合面、第2金屬成形體60與樹脂成形體69的接合面、第3金屬成形體70與樹脂成形體69的接合面各自完全地密封，以及把該等的接合面之間完全地密封。因此，氣體及液體不會從第1金屬成形體50、第2金屬成形體60及第3金屬成形體70和樹脂成形體69的連接部分侵入或者滲入。
再者，在不實施雷射光的照射步驟而僅實施密封步驟的情況，亦能夠製造與圖7所示之複合成形體4在外觀上同樣之物，但若在從內側及/或外側施加壓力的狀態下持續使用，則會在第1金屬成形體50與樹脂成形體69的接合面、第2金屬成形體60與樹脂成形體69的接合面及/或第3金屬成形體70與樹脂成形體69的接合面之間產生間隙而有變得無法密封之虞。
(3)圖8所示之密封方法
依據本發明的一個實施形態，金屬成形體能夠包含多根金屬管，雷射光的照射步驟能夠是對多根金屬管開口部彼此的連接部分的外表面照射雷射光而進行粗面化 的步驟；密封步驟能夠是把被粗面化之金屬管的連接部分配置於模具內，並藉由把樹脂進行射出成形或壓縮成形而形成的樹脂成形體，從外側將連接部分予以密封的步驟。
圖8(a)是顯示在本發明使用之金屬成形體其它實施形態的圖，使用第1金屬管120與第2金屬管130二個金屬管。第1金屬管120在一端開口部側具有第1凸緣部121，而第2金屬管130在一端開口部側具有第2凸緣部131。
第1金屬管120與第2金屬管130，是在第1凸緣部121與第2凸緣部131抵接的狀態下，以未圖示的螺釘與螺帽的組合等緊固手段被連接。
在雷射光照射步驟是對下述照射雷射光而進行粗面化：包含第1金屬管120之第1凸緣部121之開口部的連接部分外表面，與包含第2金屬管130之第2凸緣部131之開口部的連接部分外表面。
作為雷射光的照射方法，可應用上述之第1雷射光照射方法或者第2雷射光照射方法。藉由此粗面化步驟，在距經粗面化之表面平均深度10~70μm的範圍形成複雜的多孔結構。
在密封步驟來說，是在已把含第1金屬管120之第1凸緣部121與第2金屬管130之第2凸緣部131的連接部分之經粗面化的部分配置模具內的狀態下，把樹脂進行射出成形或壓縮成形而使樹脂成形體135形成，而從外側密封第1金屬管120與第2金屬管130的 連接部分。
在使用了如圖8(a)所示般之凸緣的習知連接形態來說，是以在第1凸緣部121與第2凸緣部131的抵接部分配置有密封膠帶的狀態下被連接。惟因持續從內側施加的液體壓力或氣體壓力造成的密封膠帶劣化，而例如在經過數個月後，會有發生漏液或漏氣之虞。
若如圖8(a)般從外側以樹脂成形體135覆蓋而進行密封，則熔融狀態的樹脂進入至含第1金屬管120與第2金屬管130之連接部分的經粗面化的多孔結構內部之後凝固，藉此第1金屬管120、第2金屬管130及樹脂成形體135能夠以強的接合力一體化，因此能夠對接合部分賦予高密封性。
因此，若與使用習知的密封膠帶的方法相比，則可在長得多的期間，防止從連接部分發生漏液及漏氣。再者，在如圖8(a)所示之實施形態來說，只要破壞樹脂成形體135，便能夠分離第1金屬管120與第2金屬管130。
圖8(b)是顯示在本發明使用之金屬成形體的其它實施形態的圖，使用第1金屬管140與第2金屬管150二個金屬管。第1金屬管140在與第2金屬管150之連接端部側的外表面具有螺紋部。第2金屬管150在與第1金屬管140的連接端部側具有擴徑部151，而在擴徑部151的內表面具有螺紋部。第1金屬管140與第2金屬管150是藉著把第1金屬管140的端部螺入第2金屬管150之擴徑部151的內側而被連接。
在雷射光照射步驟來說，對下述照射雷射光而進行粗面化：第1金屬管140端部之除螺紋部外之連接端部周邊的外表面、與包含第2金屬管130端部之擴徑部151的外表面。
作為雷射光的照射方法，可應用上述之第1雷射光照射方法或者第2雷射光照射方法。藉由此粗面化步驟，在距經粗面化之表面平均深度10~70μm的範圍形成複雜的多孔結構。
在密封步驟來說，是在已把含第1金屬管140與第2金屬管150的連接部分之經粗面化的部分配置於模具內的狀態下，把樹脂進行射出成形或壓縮成形而使樹脂成形體155形成，而從外側密封第1金屬管140與第2金屬管150的連接部分。
在使用了如圖8(b)所示般之結構的習知連接形態來說，是以在第1凸緣部140的螺紋部與第2凸緣部150的螺紋部之間配置有密封膠帶的狀態下被連接。惟因持續從內側施加的液體壓力或氣體壓力造成的密封膠帶劣化，而例如在經過數個月後，會有發生漏液或漏氣之虞。
若如圖8(b)般從外側以樹脂成形體155覆蓋而進行密封，則熔融狀態的樹脂進入至第1金屬管140與第2金屬管150之經粗面化的多孔結構內部之後凝固，藉此能夠以強的接合力將第1金屬管140、第2金屬管150及樹脂成形體155一體化，因此能夠對接合部分賦予高密封性。
因此，若與使用習知技術的密封膠帶的方法 相比，則可在長得多的期間，防止從連接部分發生漏液及漏氣。再者，在如圖8(b)所示之實施形態來說，只要破壞樹脂成形體155，便能夠分離第1金屬管140與第2金屬管150。
圖8(c)是顯示在本發明使用之金屬成形體的其它實施形態的圖，使用第1金屬管160與第2金屬管170二個金屬管。第1金屬管160與第2金屬管170分別是一支管，不具有如圖8(a)、(b)所示般之凸緣部或螺紋部等連接手段。
在雷射光照射步驟來說，對下述照射雷射光而進行粗面化：第1金屬管160端部之開口部周邊的連接部分的外表面、與第2金屬管170端部之開口部周邊的連接部分的外表面。
作為雷射光的照射方法，可應用上述之第1雷射光照射方法或者第2雷射光照射方法。藉由此粗面化步驟，在距經粗面化之表面平均深度10~70μm的範圍形成複雜的多孔結構。
在密封步驟來說，是使第1金屬管160的第1端面161與第2金屬管170的第1端面171在抵接的狀態下配置於模具內，把樹脂進行射出成形或壓縮成形而使樹脂成形體175形成，而在連接第1金屬管160與第2金屬管170的同時，從外側將連接部分予以密封。
習知為了連接二根金屬管，需要使用如圖8(a)所示般有第1凸緣部121之第1金屬管120、與有第2凸緣部131之第2金屬管130的組合，或者使用如圖8(b) 所示般相互具有螺紋部的第1金屬管140與第2金屬管150的組合。
惟，若使用本發明之密封方法，如圖8(c)般從外側以樹脂成形體175覆蓋而連接並予以密封，則熔融狀態的樹脂進入至第1金屬管160與第2金屬管170之經粗面化的多孔結構內部之後凝固，藉此不需使用圖8(a)、(b)所示之凸緣部(含螺釘與螺帽)及螺紋部等連接手段，能夠透過樹脂成形體175將第1金屬管160與第2金屬管170連接，同時能夠對接合部賦予高密封性。因此，可在非常長的期間，防止從連接部分發生漏液或漏氣。再者，在如圖8(c)所示之實施形態來說，只要破壞樹脂成形體175，便能夠分離第1金屬管160與第2金屬管170。
[實施例]
實施例1~6、比較例1~4
對圖9(a)所示之形狀及尺寸的金屬成形體(鋁A5052或者不鏽鋼SUS304)200的環狀接合面201(392.5mm2的幅度範圍)，以表1所示之條件照射雷射光(第1雷射光照射方法)，而將雷射光照射面即環狀接合面予以粗面化。
再者，照射圖案係與圖4(b)相同是雙方向的，但因為是第1雷射光照射方法(雷射光的連續照射)，故會成為與圖4(b)相同的照射圖案且為以實線所示的照射圖案。
雷射裝置是使用如下者。
振盪機：IPG-Yb光纖；YLR-300-SM
聚光系統：fc=80mm/fθ=100mm
散焦距離：±0mm(固定)
接著，使用粗面化處理後的金屬成形體200，以下述方法進行射出成形，利用樹脂成形體210堵塞了金屬成形體200的開口部202(圖9(b))。
<射出成形>
GF35%強化PPS樹脂(DURAFIDE 1135MF1：Polyplastics(股)製)，GF(玻璃纖維)
樹脂溫度：320℃
模具溫度：150℃
射出成形機：Fanuc製ROBOSHOT S2000i100B)
(槽深度)
槽(孔)深度是利用數位顯微鏡VHX-900((股)Keyence製)測定雷射光照射後之面(392.5mm2的幅度範圍)。平均槽(孔)深度是測定以均等間隔分散在雷射照射面整體之10處並作成平均值。
(密封性)
密封性是如下般進行了試驗。把圖9(b)所示之金屬成形體200與樹脂成形體210的複合成形體固定在如圖9(c)所示之金屬製之試驗用容器220的開口部。金屬製之試驗用容器220與金屬成形體200是焊接固定。其後，在試驗用容器220內置入水230至複合成形體完全地浸漬為止。在該狀態下，室溫環境下，從試驗用容器220的側面對內部空間221內以0.5MPa傳送空氣3分鐘時， 以是否有漏空氣(於水230是否有發生氣泡)來評價了密封性。將未發生氣泡的情況設為○，發生的情況設為×。
從實施例1~3與比較例1、2、實施例4~6與比較例3、4之密封性的對比可清楚看出，藉著應用本發明之密封方法可獲得高的密封性能。
[產業上之可利用性]
本發明之密封方法，因為金屬成形體與樹脂成形體之連接部分的密封性優良，因此能夠利用於：慣用管、三叉管等一部分開口部的密封、用以防止吸濕的容器(容納有多個部件的外殼等)開口部的密封、金屬管彼此的連接及密封等。

Claims (7)

  1. 一種密封方法，其係藉由樹脂成形體而密封金屬成形體之開口部的密封方法，其中前述金屬成形體是於內部具有空間部，且具有與前述空間部連接的開口部者；該方法具有下述步驟：對前述金屬成形體之開口部周圍的接合面，以能量密度1MW/cm 2以上，且以照射速度2000mm/sec以上照射雷射光而進行粗面化的步驟，及把包含在前步驟中所粗面化之金屬成形體之接合面的部分配置於模具內，並藉由把樹脂進行射出成形或壓縮成形而形成之樹脂成形體來密封前述開口部的步驟；其中，前述經粗面化之金屬成形體的接合面具有多孔結構，該多孔結構是在距表面平均深度10~70μm的範圍形成有孔。
  2. 如請求項1之密封方法，其中前述金屬成形體是於內部具有空間部，且具有與前述空間部連接的多個開口部者，或者前述金屬成形體是於內部具有空間部，且具有與前述空間部連接的一個開口部者；前述雷射光的照射步驟是對前述開口部的周邊部照射雷射光而進行粗面化的步驟；前述密封步驟是把包含前述所粗面化之開口部其周邊部的部分配置於模具內，並藉由把樹脂進行射出成形或壓縮成形而形成的樹脂成形體來密封多個開口 部之中一部分的開口部，或者密封前述金屬成形體的一個開口部。
  3. 如請求項1之密封方法，其中前述金屬成形體係包含第1金屬成形體與1或多個其他金屬成形體者；前述第1金屬成形體是於內部具有空間部，且具有與前述空間部連接的1或多個開口部者；前述雷射光的照射步驟，是對成為前述第1金屬成形體之接合面之開口部的面，與成為前述1或多個其他金屬成形體之接合面的部分，照射雷射光而進行粗面化的步驟；前述密封步驟是把前述1或多個其他金屬成形體各個經粗面化的部分配置於前述第1金屬成形體的開口部內，並藉由把樹脂進行射出成形或壓縮成形而形成的樹脂成形體來密封前述連接部分的步驟。
  4. 如請求項1之密封方法，其中前述金屬成形體是包含多根金屬管而成者；前述雷射光的照射步驟是對前述多根金屬管之開口部彼此的連接部分的外表面照射雷射光而進行粗面化的步驟；且前述密封步驟是把前述經粗面化之金屬管的連接部分配置於模具內，並藉由把樹脂進行射出成形或壓縮成形而形成的樹脂成形體，從外側將前述連接部分予以密封的步驟。
  5. 如請求項1至4中任1項之密封方法，其中，前述照射雷射光而進行粗面化的步驟，是對粗面化對象之金 屬成形體的接合面以成為直線、曲線或者直線與曲線的組合的方式照射雷射光，並連續照射雷射光的步驟。
  6. 如請求項1至4中任1項之密封方法，其中，前述照射雷射光而進行粗面化的步驟是對粗面化對象之金屬成形體的接合面，以成為直線、曲線或者直線與曲線的組合的方式照射雷射光，且以使得在直線及/或曲線各個中，會交替產生雷射光的照射部分與非照射部分的方式進行照射的步驟。
  7. 如請求項6之密封方法，其中，前述雷射光的照射步驟，是使用在雷射電源連接有調變裝置的光纖雷射裝置，並調整能率比來進行雷射照射的步驟；其中，該調變裝置是將雷射的驅動電流直接轉換之直接調變方式的調變裝置。
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