WO2017141381A1 - 複合部材の製造方法及び複合部材 - Google Patents

複合部材の製造方法及び複合部材 Download PDF

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文信 木村
勇太 田村
尚丈 名倉
英二 山口
紀仁 澁谷
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    • B32B2307/50—Properties of the layers or laminate having particular mechanical properties
    • B32B2307/542—Shear strength

Definitions

  • An aspect and embodiments of the present invention relate to a method for manufacturing a composite member and a composite member.
  • Patent Document 1 discloses a method for manufacturing a composite member.
  • the resin member is directly joined to the metal member by insert molding, whereby a composite molded member in which the metal member and the resin member are combined is manufactured.
  • the joint surface of the metal member is roughened by physical treatment or chemical treatment.
  • Patent document 2 similarly discloses the manufacturing method of a composite member.
  • the joint surface of the metal member is roughened by laser processing.
  • Patent Documents 1 and 2 describe that the bonding strength between the metal member and the resin member is improved by roughening the bonding surface of the metal member.
  • Patent Documents 1 and 2 do not disclose the influence of the shape of the joining surface of the metal member on the joining strength. In this technical field, a method for producing a composite member having excellent bonding strength and a composite member having excellent bonding strength are desired.
  • a method for manufacturing a composite member according to one aspect of the present invention is a method for manufacturing a composite member in which a base material and a resin member are joined, and a surface treatment for forming micro-order or nano-order unevenness on the surface of the base material And a bonding step of directly bonding the resin member to the surface of the base material having irregularities formed by the surface treatment step by injection molding.
  • micro-order or nano-order concavities and convexities are formed on the surface of the base material that is directly bonded to the resin member.
  • the resin member enters and cures the micro-order or nano-order unevenness, a stronger anchor effect is produced compared to the case of the milli-order unevenness. For this reason, this manufacturing method can manufacture the composite member which has the outstanding joint strength.
  • the arithmetic average inclination of the surface of the base material on which the irregularities are formed in the surface treatment step may be 0.17 to 0.50.
  • Arithmetic mean slope is obtained by dividing the measurement curve horizontally at regular intervals, calculating the absolute value of the slope (angle) of the line connecting the start points of the measurement curve in each section, and averaging the absolute values in each section It is.
  • the root mean square slope of the surface of the base material on which the irregularities are formed in the surface treatment step may be 0.27 to 0.60.
  • the root mean square slope is calculated by the root mean square slope of all points in the defined region.
  • the root mean square slope is the square root of the value obtained by dividing the measurement curve horizontally at regular intervals and calculating the average of the square values of the slopes (angles) of the line segments connecting the start points of the measurement curves in each section.
  • the surface treatment step may be a step of forming irregularities by blasting.
  • the surface structure of the joint surface can be controlled quantitatively, and surface processing can be performed at low cost and in a short time.
  • the spray pressure in blasting may be 0.5 to 2.0 MPa.
  • the particle diameter of the spray material in the blasting process may be 30 to 300 ⁇ m.
  • optimal micro-order or nano-order irregularities can be formed on the surface of the base material.
  • the material of the base material may be metal, glass, ceramics or resin.
  • the material of the base material may be metal, glass, ceramics or resin.
  • a composite member according to another aspect of the present invention includes a base material having micro-order or nano-order unevenness on the surface thereof, and a resin member that is in direct contact with the surface of the base material.
  • this composite member since the resin member is in direct contact with the micro-order or nano-order unevenness on the surface of the base material, a stronger anchor effect is produced as compared with a base material having millimeter-order unevenness. For this reason, this composite member has excellent bonding strength.
  • the arithmetic average slope of the surface of the base material may be 0.17 to 0.50. Further, the root mean square slope of the surface of the base material may be 0.27 to 0.60.
  • the composite member has excellent bonding strength because the unevenness in which the parameter indicating how much the inclination is in the narrow space is formed.
  • the material of the base material may be metal, glass, ceramics or resin. Since the micro-order or nano-order unevenness is formed on the surface of the base material, the composite member has excellent bonding strength even if the base material is any of metal, glass, ceramics, and resin.
  • a method for producing a composite member having excellent bonding strength and a composite member having excellent bonding strength are provided.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of a composite member taken along line II-II in FIG.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of a composite member taken along line II-II in FIG.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of the mold along the line VII-VII in FIG. 6.
  • joining strength is described as “shear strength”.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a composite member 1 according to the embodiment.
  • the composite member 1 is a member in which a plurality of members are integrated by bonding.
  • the composite member 1 is a member in which a resin member and a dissimilar member for the resin member are joined.
  • the dissimilar member with respect to the resin member is a member formed of a material having different properties with respect to the resin member in terms of coefficient of thermal expansion, heat transfer coefficient, strength, and the like.
  • the composite member 1 includes a base material 2 and a resin member 3.
  • the base material 2 is a plate-like member as an example.
  • the resin member 3 is in direct contact with the surface of the base material 2. In FIG. 1, the resin member 3 is in direct contact with a part of the surface of the base material 2 (contact surface 4 of the base material 2), and has a lap joint structure.
  • the material of the base material 2 is a metal, glass, ceramics, or resin.
  • the material of the resin member 3 is a resin such as polybutylene terephthalate, polyphenyl sulfide, polyamide, liquid crystal polymer, polypropylene, and acrylonitrile butadiene styrene.
  • FIG. 2 is a sectional view of the composite member 1 taken along line II-II in FIG.
  • the base material 2 has irregularities 2b on a part (contact surface 4) of the surface 2a.
  • the unevenness 2b is a micro-order or nano-order unevenness.
  • the micro-order unevenness is an unevenness having a height difference of 1 ⁇ m or more and less than 1000 ⁇ m.
  • the nano-order irregularities are irregularities having a height difference of 1 nm or more and less than 1000 nm.
  • the arithmetic average roughness Ra, the maximum height Ry, and the ten-point average roughness Rz defined in JIS B0601 (1994) are respectively The thickness may be 0.2 to 5.0 ⁇ m, 1.0 to 30.0 ⁇ m, or 1.0 to 20.0 ⁇ m. If each of the arithmetic average roughness Ra, the maximum height Ry, and the ten-point average roughness Rz is within the above range, the unevenness 2b sufficiently exhibits an anchor effect on the resin member 3. Accordingly, the bonding strength between the base material 2 and the resin member 3 is increased.
  • the arithmetic average slope R ⁇ a may be set to 0.17 to 0.50.
  • the bonding strength decreases.
  • the arithmetic average slope R ⁇ a is smaller than 0.17, it is difficult to obtain a practical joint strength.
  • the root mean square slope R ⁇ q when the root mean square slope R ⁇ q is controlled in addition to the arithmetic mean slope R ⁇ a, higher joint strength can be obtained.
  • the root mean square slope R ⁇ q may be 0.27 to 0.60.
  • the bonding strength decreases.
  • the root mean square slope R ⁇ q is smaller than 0.27, it is difficult to obtain a practical joint strength.
  • the processing conditions for forming the unevenness 2b need to be controlled at a higher level. For this reason, when the root mean square slope R ⁇ q is larger than 0.60, the productivity may be lowered. In particular, when such unevenness 2b is formed by blasting described later, it is difficult to process so that the root mean square slope R ⁇ q exceeds 0.60.
  • the resin member 3 is joined to the base material 2 with a part of the resin member 3 entering the unevenness 2b.
  • Such a structure is formed by injection molding using a mold 20 described later.
  • the resin member 3 is in direct contact with the micro-order or nano-order unevenness of the surface 2a of the base material 2, compared with the base material having millimeter-order unevenness. Strong anchor effect occurs. For this reason, this composite member has excellent bonding strength.
  • FIG. 3 is a conceptual diagram of a blasting apparatus 10 used in the method for manufacturing the composite member 1.
  • the blast processing apparatus 10 includes a processing chamber 11, an injection nozzle 12, a storage tank 13, a pressurizing chamber 14, a compressed gas supply device 15, and a dust collector (not shown).
  • an injection nozzle 12 is accommodated, and the workpiece (here, the base material 2) is blasted in the processing chamber 11.
  • the spray material sprayed by the spray nozzle 12 falls to the lower part of the processing chamber 11 together with dust.
  • the dropped spray material is supplied to the storage tank 13, and the dust is supplied to the dust collector.
  • the dust stored in the storage tank 13 is supplied to the pressurizing chamber 14, and the pressurizing chamber 14 is pressurized by the compressed gas supply device 15.
  • the injection material stored in the pressurizing chamber 14 is supplied to the injection nozzle 12 together with the compressed gas. In this way, the workpiece is blasted while circulating the propellant.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating the configuration of the blasting apparatus 10 used in the method for manufacturing the composite member 1 according to the embodiment.
  • the blasting apparatus 10 shown in FIG. 4 is the direct pressure blasting apparatus shown in FIG. In FIG. 4, the wall surface of the processing chamber 11 is partially omitted.
  • the blasting apparatus 10 includes a propellant storage tank 13 and a pressurizing chamber 14 connected to a compressed gas supply device 15 and formed in a sealed structure, and a storage tank 13 in the pressurizing chamber 14.
  • a fixed quantity supply unit 16 communicating with the fixed quantity supply unit 16, an injection nozzle 12 communicating with the fixed quantity supply unit 16 via a connecting pipe 17, a processing table 18 movable while holding a workpiece below the injection nozzle 12, and a control unit 19.
  • the control unit 19 controls the components of the blasting apparatus 10.
  • the control unit 19 includes a display unit and a processing unit as an example.
  • the processing unit is a general computer having a CPU and a storage unit.
  • the control unit 19 controls the supply amounts of the compressed gas supply units 15 that supply the compressed gas to the storage tank 13 and the pressurizing chamber 14 based on the set injection pressure and injection speed.
  • the control unit 19 controls the ejection position of the ejection nozzle 12 based on the set distance between the workpiece and the nozzle and the workpiece scanning conditions (speed, feed pitch, number of scans, etc.).
  • the control unit 19 controls the position of the injection nozzle 12 using the scanning speed (X direction) and the feed pitch (Y direction) set before the blasting process.
  • the control unit 19 controls the position of the injection nozzle 12 by moving the machining table 18 that holds the workpiece.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of the injection nozzle 12 of FIG.
  • the injection nozzle 12 has an injection tube holder 120 that is a main body.
  • the injection pipe holder 120 is a cylindrical member having a space through which the injection material and the compressed gas pass.
  • One end of the injection tube holder 120 is an injection material introduction port 123, and the other end is an injection material discharge port 122.
  • Inside the injection pipe holder 120 an inner wall surface tapered from the injection material introduction port 123 side toward the injection material discharge port 122 is formed, and a conical convergence accelerating portion 121 having an inclination angle is formed.
  • a cylindrical injection tube 124 is provided in communication with the injection material inlet 123 side of the injection tube holder 120.
  • the convergence accelerating portion 121 tapers from the middle of the cylindrical portion of the injection tube holder 120 toward the injection tube 124. Thereby, a compressed gas flow 115 is formed.
  • the connecting pipe 17 of the blast processing apparatus 10 is connected to the injection material introduction port 123 of the injection nozzle 12.
  • an injection material path is formed in which the storage tank 13, the quantitative supply unit 16 in the pressurizing chamber 14, the connecting pipe 17, and the injection nozzle 12 are sequentially connected.
  • a supply amount of compressed gas controlled by the control unit 19 is supplied from the compressed gas supply unit 15 to the storage tank 13 and the pressurizing chamber 14.
  • the injection material in the storage tank 13 is quantified by a constant supply unit 16 in the pressurizing chamber 14 and supplied to the injection nozzle 12 through the connecting pipe 17 by a constant pressure flow force, and the injection pipe of the injection nozzle 12 More sprayed on the workpiece surface.
  • a constant injection material is always injected on the processing surface of a workpiece
  • work of the injection nozzle 12 is controlled by the control part 19, and a workpiece
  • the injected spray material and cutting powder generated by blasting are sucked by a dust collector (not shown).
  • a classifier (not shown) is arranged on the path from the processing chamber 11 to the dust collector, and is used for reusable spray materials and other fine powders (spray materials generated by blast processing and spray materials that have become non-reusable sizes). To be separated.
  • the reusable injection material is accommodated in the storage tank 13 and supplied to the injection nozzle 12 again.
  • the fine powder is collected by a dust collector.
  • FIG. 6 is a top view of a mold used for injection molding.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of the mold taken along line VII-VII in FIG.
  • the mold 20 includes a mold body 21 (an upper mold 21 a and a lower mold 21 b).
  • a space 22 for mounting an insert here, the base material 2
  • a space 23 into which resin is injected there are provided.
  • a resin injection port is provided on the upper surface of the upper mold 21a.
  • the resin injection port communicates with the space 23 through the sprue 24, the runner 25, and the gate 26.
  • a pressure sensor 27 and a temperature sensor 28 are provided, and the pressure and temperature of the space 23 are detected.
  • parameters of a molding machine (not shown) are adjusted to manufacture a molded product.
  • the parameters include mold temperature, resin temperature at filling, filling pressure, injection rate, holding time, holding pressure, heat treatment temperature, heat treatment time, and the like.
  • the molded product molded by the mold 20 has a lap joint structure that joins in a predetermined area.
  • FIG. 8 is a flowchart of the method for manufacturing the composite member 1 according to the embodiment.
  • a preparation step S ⁇ b> 10
  • the particle diameter of the propellant is, for example, 30 to 300 ⁇ m.
  • the smaller the particle size the smaller the mass and the lower the inertial force. For this reason, when the particle diameter is smaller than 30 ⁇ m, it becomes difficult to form the irregularities 2b having a desired shape.
  • the mass increases and the inertial force increases. For this reason, the injection material is easily crushed by the collision with the base material 2.
  • the control part 19 of the blast processing apparatus 10 acquires blast processing conditions as a preparatory process (S10).
  • the control unit 19 acquires the blasting condition based on the operator's operation or information stored in the storage unit.
  • the blasting conditions include an injection pressure, an injection speed, a distance between nozzles, a workpiece scanning condition (speed, feed pitch, number of scans) and the like.
  • the injection pressure is, for example, 0.5 to 2.0 MPa.
  • the inertial force decreases. For this reason, when the injection pressure is smaller than 0.5 MPa, it becomes difficult to form the irregularities 2b having a desired shape.
  • the inertial force increases. For this reason, the injection material is easily crushed by the collision with the base material 2.
  • the control unit 19 manages the blasting conditions so as to precisely control the size, depth, density, and the like of the unevenness 2b on the surface 2a of the base material 2 in the micro order or nano order.
  • the blasting condition may include a condition for specifying the blasting target area. In this case, selective surface treatment is possible.
  • the blasting apparatus 10 performs the following series of processes as a blasting process (S12: surface treatment process).
  • the base material 2 to be blasted is set on the processing table 18 in the processing chamber 11.
  • the control part 19 operates the dust collector which is not shown in figure. Based on the control signal from the control unit 19, the dust collector depressurizes the inside of the processing chamber 11 to a negative pressure state.
  • the injection nozzle 12 injects the injection material as a solid-gas two-phase flow of compressed air in the range of the injection pressure of 0.5 to 2.0 MPa based on the control signal of the control unit 19.
  • the control unit 19 operates the processing table 18 to move the base material 2 into the solid-gas two-phase jet (downward of the jet nozzle in FIG. 4).
  • FIG. 9 is a conceptual diagram of blasting.
  • the injection material is injected from the injection nozzle 12 to a partial region 2 c of the surface 2 a of the base material 2.
  • the control unit 19 continues the operation of the processing table 18 so as to draw a trajectory in which the jet flow is set in advance with respect to the base material 2.
  • FIG. 10 is a diagram for explaining blast processing scanning. As shown in FIG. 10, the control unit 19 operates the machining table 18 according to a trajectory L that scans at the feed pitch P. Thereby, the desired micro-order or nano-order unevenness 2 b is formed on the surface of the base material 2.
  • the surface 2a of the base material 2 has a desired micro-order or nano-order unevenness 2b (for example, Asperities 2b) are formed in which the arithmetic mean slope R ⁇ a and the root mean square slope R ⁇ q are controlled to 0.17 to 0.50 and 0.27 to 0.60, respectively.
  • a molding machine (not shown) performs molding using the mold 20 described above as a joining step (S14).
  • the mold 20 is opened, the blasted base material 2 is mounted in the space 22, and the mold 20 is closed.
  • the generator then injects a molten resin having a set resin temperature into the mold 20 from the resin injection port.
  • the injected resin passes through the sprue 24, the runner 25, and the gate 26 and fills the space 23.
  • the generator controls the filling pressure and injection rate of the resin based on the detection result of the pressure sensor 27.
  • the generator controls the mold temperature to be a set value based on the detection result of the temperature sensor 28. Further, the generator controls based on the detection result of the pressure sensor 27 so that the pressure becomes a set value during the set holding time.
  • the generator performs heat treatment based on the set heat treatment temperature and heat treatment time. Thereafter, the generator opens the mold 20 and takes out the composite member 1 in which the base material 2 and the resin member 3 are integrated.
  • the joining step (S14) is finished, the flowchart shown in FIG. 8 is finished.
  • the micro-order or nano-order concavities and convexities 2b are formed on the surface 2a of the base material 2 that is directly joined to the resin member 3.
  • the resin member 3 enters and cures the micro-order or nano-order unevenness 2b, a stronger anchor effect is produced as compared with the case of the unevenness of the millimeter order.
  • the manufacturing method which concerns on this embodiment can manufacture the composite member 1 which has the outstanding joining strength.
  • the surface structure of the joint surface is quantitatively compared with other surface treatment techniques for joining members.
  • the surface processing can be performed at low cost and in a short time.
  • the compound etching type is a method of joining a metal member and a resin member by forming a fine shape on the surface of the metal member by chemical etching and performing insert molding.
  • the laser processing mold is a technique for joining a metal member and a resin member by forming a fine shape on the surface of the metal member by laser processing and insert molding. This method is a dry process and enables fine control of the fine shape, but the cost of the laser light source is high and the processing time may be long.
  • the surface treatment method by blast processing can quantitatively control the surface structure of the joint surface, and can realize low cost and a short time.
  • Injection molding is not limited to insert molding, but may be outsert molding.
  • Base material 2 As the base material 2, the following materials were used.
  • Base material A Aluminum plate (JIS (Japanese Industrial Standards): A5052)
  • Base material B Polyimide plate
  • the surface of the base material 2 was blasted using the blasting apparatus 10 described in the above embodiment.
  • the spray material used was a mixture of a spray material made of aluminum oxide and a spray material made of glass.
  • the particle diameter of the propellant is 40 to 250 ⁇ m.
  • the resin member 3 was joined to the base material 2 using the mold 20 described in the above embodiment.
  • the material of the resin member 3 was polybutylene terephthalate resin (PBT: manufactured by Toray Industries, Inc .: 1101G-X54).
  • PBT polybutylene terephthalate resin
  • the mold temperature was 140 ° C.
  • the resin temperature was 270 ° C.
  • the filling pressure was 60 MPa
  • the injection rate was 64.2 cm 3 / s.
  • the holding pressure was 40 MPa and the holding time was 8 s.
  • the heat treatment temperature was 130 ° C. and the heat treatment time was 2 hours.
  • the shear strength (shear stress) of the composite member 1 prepared under the above conditions was evaluated.
  • the evaluation apparatus used was an evaluation apparatus having a configuration that suppresses the flexure generated in the composite member 1 during measurement so that the shear strength based on ISO 4587 (1995) can be measured more accurately.
  • FIG. 11 is a schematic cross-sectional view of the shear strength evaluation apparatus 30.
  • the evaluation apparatus 30 includes a base 31, a base material gripping part 32 that grips the base material 2, and a resin member gripping part 33 that grips the resin member 3.
  • the base material gripping part 32 and the resin member gripping part 33 are arranged to face each other on the base 31.
  • the base material gripping part 32 grips the base material 2 between the gripping surface 32a and the pressing member 32b.
  • the bottom of the base material gripping portion 32 is fixed to the fixing portion 31 a of the base 31.
  • the resin member gripping part 33 grips the resin member 3 between the gripping surface 33a and the pressing member 33b.
  • the resin member gripping portion 33 has a wheel 33 c at the bottom thereof, and is movable in the perspective direction with respect to the base material gripping portion 32.
  • the resin member gripping portion 33 is connected to a ball screw 34a of a motor 34 provided on the base 31, and the movement in the perspective direction with respect to the base material gripping portion 32 is controlled. By operating the motor 34, a tensile force acts between the base material 2 and the resin member 3. The tensile force is detected by a load cell 35 provided between the base 31 and the base material gripping portion 32.
  • the gripping surface 33 a of the resin member gripping portion 33 is made higher by the thickness of the base material 2 than the gripping surface 32 a of the base material gripping portion 32. Thereby, since the action axis
  • Example 1 is an example in which the base material A is used and Ra, Ry, and Rz are controlled to be in the ranges of 0.2 to 5.0 ⁇ m, 1.0 to 30.0 ⁇ m, and 1.0 to 20.0 ⁇ m, respectively.
  • the shear stress was 6.4 MPa. Although it was slightly lower than the practical shear stress (estimated to be 7 MPa), it was suggested that a practical shear stress can be obtained by more precisely controlling the parameters of the unevenness 2b.
  • Examples 2 to 23 are examples in which the base material A is used and R ⁇ a and R ⁇ q are controlled to be in the range of 0.17 to 0.50 and 0.20 to 0.60, respectively. In all cases, the practical shear stress was significantly exceeded, and it was confirmed that the resin was well bonded.
  • Example 24 base material B was used as an example of a base material other than metal, and R ⁇ a and R ⁇ q were controlled to be in the range of 0.17 to 0.50 and 0.20 to 0.60, respectively. It is an example. In both cases, the practical shear stress was significantly exceeded, and it was confirmed that the resin was satisfactorily bonded even when the base material was not a metal.
  • a composite member having excellent bonding strength can be produced by forming micro-order or nano-order irregularities on the surface of the base material. This unevenness can also be formed by blasting. Bonding technology using blasting only satisfies the three most important requirements (surface structure quantitative control, processing time and processing cost, and dry process) required for direct bonding of surface-treated dissimilar materials. Blasting is advantageous from the viewpoints of the environment and economy because the unevenness can be easily formed. For this reason, the joining technique using blasting can greatly be expected to greatly advance the direct joining technique and promote industrial progress.
  • SYMBOLS 1 Composite member, 2 ... Base material, 3 ... Resin member, 10 ... Blast processing apparatus, 11 ... Processing chamber, 12 ... Injection nozzle, 13 ... Storage tank, 14 ... Pressurization chamber, 15 ... Compressed gas supply machine, 16 DESCRIPTION OF SYMBOLS ... Fixed quantity supply part, 17 ... Connection pipe, 18 ... Processing table, 19 ... Control part, 20 ... Mold, 21 ... Mold main body.

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Abstract

　製造方法は、母材と樹脂部材とを接合した複合部材の製造方法である。この製造方法は、母材の表面に、マイクロオーダー又はナノオーダーの凹凸を形成する表面処理工程と、表面処理工程により形成された凹凸を有する母材の表面に、樹脂部材を射出成形により直接接合する接合工程と、を備える。また、複合部材は、その表面にマイクロオーダー又はナノオーダーの凹凸を有する母材と、母材の表面に直接接触する樹脂部材と、を備える。

Description

複合部材の製造方法及び複合部材
　本発明の一側面及び実施形態は、複合部材の製造方法及び複合部材に関する。
　特許文献１は、複合部材の製造方法を開示する。この方法では、樹脂部材が金属部材上にインサート成形で直接接合されることにより、金属部材と樹脂部材とが複合化された複合成形部材が製造される。金属部材の接合面は、物理的処理又は化学的処理により粗面処理が施されている。特許文献２は、同様に、複合部材の製造方法を開示する。金属部材の接合面は、レーザ加工により粗面処理が施されている。特許文献１，２には、金属部材の接合面が粗面処理されることにより金属部材と樹脂部材との接合強度が改善されることが記載されている。
特開２０１５－０１６６８２号公報 特開２０１０－１６７４７５号公報
　しかしながら、特許文献１，２は、金属部材の接合面の形態が接合強度に与える影響を開示していない。本技術分野では、優れた接合強度を有する複合部材の製造方法、及び、優れた接合強度を有する複合部材が望まれている。
　本発明の一側面に係る複合部材の製造方法は、母材と樹脂部材とを接合した複合部材の製造方法であって、母材の表面に、マイクロオーダー又はナノオーダーの凹凸を形成する表面処理工程と、表面処理工程により形成された凹凸を有する母材の表面に、樹脂部材を射出成形により直接接合する接合工程と、を備える。
　この製造方法では、樹脂部材と直接接合する母材の表面にマイクロオーダー又はナノオーダーの凹凸が形成される。樹脂部材がマイクロオーダー又はナノオーダーの凹凸に入り込んで硬化することにより、ミリオーダーの凹凸の場合と比べて強いアンカー効果が生じる。このため、この製造方法は、優れた接合強度を有する複合部材を製造することができる。
　表面処理工程において凹凸が形成された母材の表面の算術平均傾斜は、０．１７～０．５０としてもよい。算術平均傾斜とは、測定曲線を一定間隔で横方向に区切り、各区間内における測定曲線の終始点を結ぶ線分の傾き（角度）の絶対値を求め、各区間の絶対値を平均したものである。また、表面処理工程において凹凸が形成された母材の表面の二乗平均平方根傾斜は、０．２７～０．６０としてもよい。二乗平均平方根傾斜は定義した領域のすべての点における傾斜の二乗平均平方根により算出される。二乗平均平方根傾斜とは、測定曲線を一定間隔で横方向に区切り、各区間内における測定曲線の終始点を結ぶ線分の傾き（角度）の二乗値の平均を求め、その値の平方根である。このように、狭い空間にどれだけ傾斜があるかを示すパラメータを制御することで、優れた接合強度を有する複合部材を製造することができる。
　表面処理工程は、ブラスト加工により凹凸を形成する工程でもよい。この場合、部材を接合するための他の表面処理手法に比べて、接合面の表面構造を定量的に制御可能であり、低コスト及び短時間で表面加工を行うことができる。
　ブラスト加工における噴射圧力は、０．５～２．０ＭＰａとしてもよい。ブラスト加工における噴射材の粒子径は、３０～３００μｍとしてもよい。このようなブラスト加工の条件によって、最適なマイクロオーダー又はナノオーダーの凹凸を母材の表面に形成することができる。
　また、母材の材料は、金属、ガラス、セラミックス又は樹脂としてもよい。母材の表面にマイクロオーダー又はナノオーダーの凹凸を形成することで、母材の材料が金属、ガラス、セラミックス又は樹脂の何れかであっても、優れた接合強度を有する複合部材を製造することができる。
　本発明の他の側面に係る複合部材は、その表面にマイクロオーダー又はナノオーダーの凹凸を有する母材と、母材の表面に直接接触する樹脂部材と、を備える。
　この複合部材は、母材の表面のマイクロオーダー又はナノオーダーの凹凸に樹脂部材が直接接触しているため、ミリオーダーの凹凸を有する母材の場合と比べて強いアンカー効果が生じる。このため、この複合部材は、優れた接合強度を有する。
　母材の表面の算術平均傾斜は、０．１７～０．５０でもよい。また、母材の表面の二乗平均平方根傾斜は、０．２７～０．６０でもよい。この複合部材は、狭い空間にどれだけ傾斜があるかを示すパラメータが制御された凹凸が形成されているので、優れた接合強度を有する。
　母材の材料は、金属、ガラス、セラミックス又は樹脂であってもよい。母材の表面にマイクロオーダー又はナノオーダーの凹凸が形成されているので、母材の材料が金属、ガラス、セラミックス又は樹脂の何れかであっても、複合部材は優れた接合強度を有する。
　以上説明したように、本発明の一側面および実施形態によれば、優れた接合強度を有する複合部材の製造方法、及び、優れた接合強度を有する複合部材が提供される。
実施形態に係る複合部材を示す斜視図である。 図１のＩＩ－ＩＩ線に沿った複合部材の断面図である。 実施形態に係る複合部材の製造方法に用いるブラスト加工装置の概念図である。 実施形態に係る複合部材の製造方法に用いるブラスト加工装置の構成を説明する図である。 図４の噴射ノズルの断面図である。 射出成形に用いられる金型の上面図である。 図６のＶＩＩ－ＶＩＩ線に沿った金型の断面図である。 実施形態に係る複合部材の製造方法のフローチャートである。 ブラスト加工の概念図である。 ブラスト加工の走査を説明する図である。 剪断応力の評価装置の概略断面図である。
　以下、図面を参照して、実施形態について説明する。なお、以下の説明において、同一又は相当要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。また、本実施形態における「接合強度」は「剪断強度」として説明する。
［複合部材］
　図１は、実施形態に係る複合部材１を示す斜視図である。図１に示されるように、複合部材１は、複数の部材が接合により一体化された部材である。例えば、複合部材１は、樹脂部材と、樹脂部材に対する異種部材とを接合させた部材である。樹脂部材に対する異種部材とは、熱膨張率、熱伝達率、強度などが樹脂部材に対して異なる性質を有する材料で形成された部材である。
　複合部材１は、母材２及び樹脂部材３を備える。母材２は、一例として板状の部材である。樹脂部材３は、母材２の表面に直接接触している。図１では、樹脂部材３は、母材２の表面の一部（母材２の接触面４）に直接接触しており、重ね継手構造を有する。母材２の材料は、金属、ガラス、セラミックス又は樹脂である。樹脂部材３の材料は、ポリブチレンテレフタレート、ポリフェニルサルファイド、ポリアミド、液晶ポリマー、ポリプロピレン、アクリルニトリルブタジエンスチレンなどの樹脂である。
　図２は、図１のＩＩ－ＩＩ線に沿った複合部材１の断面図である。図２に示されるように、母材２は、その表面２ａの一部（接触面４）に凹凸２ｂを有する。凹凸２ｂは、マイクロオーダー又はナノオーダーの凹凸である。マイクロオーダーの凹凸とは、１μｍ以上１０００μｍ未満の高低差を有する凹凸である。ナノオーダーの凹凸とは、１ｎｍ以上１０００ｎｍ未満の高低差を有する凹凸である。より具体的な一例として、表面２ａの一部（接触面４）において、ＪＩＳ　Ｂ０６０１（１９９４）に規定される算術平均粗さＲａ、最大高さＲｙ、及び、十点平均粗さＲｚは、それぞれ０．２～５．０μｍ、１．０～３０．０μｍ、１．０～２０．０μｍとしてもよい。算術平均粗さＲａ、最大高さＲｙ、及び、十点平均粗さＲｚのそれぞれが上記範囲内であれば、凹凸２ｂは、樹脂部材３に対するアンカー効果を十分に奏する。したがって、母材２と樹脂部材３との接合強度が高くなる。
　また、ＪＩＳ　Ｂ０６０１（１９９４）に規定される算術平均傾斜ＲΔａを制御した場合、より高い接合強度が得られることが見出された。具体的な一例として、算術平均傾斜ＲΔａを０．１７～０．５０としてもよい。算術平均傾斜ＲΔａが小さくなるほど接合強度は小さくなる。算術平均傾斜ＲΔａが０．１７よりも小さい場合、実用的な接合強度を得ることが困難となる。また、算術平均傾斜ＲΔａが大きくなるほど凹凸２ｂを形成するための加工条件をより高い次元で制御する必要がある。このため、算術平均傾斜ＲΔａが０．５０より大きい場合、生産性が低下するおそれがある。特に、このような凹凸２ｂを後述するブラスト加工により形成した場合は、０．５０を超える算術平均傾斜ＲΔａとなるように加工することは困難である。
　さらに、算術平均傾斜ＲΔａに加えて二乗平均平方根傾斜ＲΔｑを制御した場合、より高い接合強度が得られることが見出された。具体的な一例として、二乗平均平方根傾斜ＲΔｑを０．２７～０．６０としてもよい。二乗平均平方根傾斜ＲΔｑが小さくなるほど接合強度は小さくなる。二乗平均平方根傾斜ＲΔｑが０．２７よりも小さい場合、実用的な接合強度を得ることが困難となる。また、二乗平均平方根傾斜ＲΔｑが大きくなるほど凹凸２ｂを形成するための加工条件をより高い次元で制御する必要がある。このため、二乗平均平方根傾斜ＲΔｑが０．６０より大きい場合、生産性が低下するおそれがある。特に、このような凹凸２ｂを後述するブラスト加工により形成した場合は、０．６０を超える二乗平均平方根傾斜ＲΔｑとなるように加工することは困難である。
　樹脂部材３は、その一部が凹凸２ｂに入り込んだ状態で、母材２に接合されている。このような構造は、後述する金型２０を用いた射出成形により形成される。
　以上、本実施形態に係る複合部材１は、母材２の表面２ａのマイクロオーダー又はナノオーダーの凹凸に樹脂部材３が直接接触しているため、ミリオーダーの凹凸を有する母材の場合と比べて強いアンカー効果が生じる。このため、この複合部材は、優れた接合強度を有する。
［複合部材の製造方法］
　複合部材１の製造方法に用いる装置概要を説明する。最初に、母材２の表面にブラスト加工を行う装置を説明する。ブラスト加工装置は、重力式（吸引式）のエアブラスト装置、直圧式（加圧式）のエアブラスト装置、遠心式のブラスト装置、等何れのタイプを用いてもよい。本実施形態に係る製造方法は、一例として、いわゆる直圧式（加圧式）のエアブラスト装置を用いる。図３は、複合部材１の製造方法に用いるブラスト加工装置１０の概念図である。ブラスト加工装置１０は、処理室１１、噴射ノズル１２、貯留タンク１３、加圧室１４、圧縮気体供給機１５及び集塵機（不図示）を備える。
　処理室１１の内部には、噴射ノズル１２が収容されており、処理室１１にてワーク（ここでは母材２）に対してブラスト加工が行われる。噴射ノズル１２にて噴射された噴射材は、粉塵とともに処理室１１の下部に落下する。落下した噴射材は、貯留タンク１３に供給され、粉塵は集塵機へ供給される。貯留タンク１３に貯留された粉塵は加圧室１４に供給され、圧縮気体供給機１５により加圧室１４が加圧される。加圧室１４に貯留された噴射材は、圧縮気体ととともに噴射ノズル１２に供給される。このように、噴射材を循環させながらワークがブラスト加工される。
　図４は、実施形態に係る複合部材１の製造方法に用いるブラスト加工装置１０の構成を説明する図である。図４に示されるブラスト加工装置１０は、図３に示された直圧式のブラスト装置である。図４では、処理室１１の壁面を一部省略して示している。
　図４に示されるように、ブラスト加工装置１０は、圧縮気体供給機１５が接続され密閉構造に形成された噴射材の貯留タンク１３及び加圧室１４と、加圧室１４内に貯留タンク１３と連通する定量供給部１６と、定量供給部１６に連接管１７を介して連通する噴射ノズル１２と、噴射ノズル１２の下方にワークを保持しながら可動する加工テーブル１８と、制御部１９とを備える。
　制御部１９は、ブラスト加工装置１０の構成要素を制御する。制御部１９は、一例として表示部及び処理部を含む。処理部は、ＣＰＵ及び記憶部などを有する一般的なコンピュータである。制御部１９は、設定された噴射圧力及び噴射速度に基づいて貯留タンク１３及び加圧室１４へ圧縮気体を供給する圧縮気体供給機１５のそれぞれの供給量を制御する。また、制御部１９は、設定されたワークとノズルとの間の距離、及び、ワークの走査条件（速度、送りピッチ、走査回数など）に基づいて、噴射ノズル１２の噴射位置の制御をする。具体的な一例として、制御部１９は、ブラスト加工処理前に設定された走査速度（Ｘ方向）と送りピッチ（Ｙ方向）とを用いて噴射ノズル１２の位置を制御する。制御部１９は、ワークを保持する加工テーブル１８を移動させることにより、噴射ノズル１２の位置を制御する。
　図５は、図４の噴射ノズル１２の断面図である。噴射ノズル１２は、本体部である噴射管ホルダー１２０を有する。噴射管ホルダー１２０は、内部に噴射材及び圧縮気体を通過させる空間を有する筒状部材である。噴射管ホルダー１２０の一端は、噴射材導入口１２３であり、その他端は噴射材吐出口１２２である。噴射管ホルダー１２０の内部には、噴射材導入口１２３側から噴射材吐出口１２２に向けて先細りした内壁面が形成されており、傾斜角度を有する円錐形状の収束加速部１２１が構成されている。噴射管ホルダー１２０の噴射材導入口１２３側には、円筒形状の噴射管１２４が連通して設けられている。収束加速部１２１は、噴射管ホルダー１２０の円筒形部の中間から噴射管１２４に向けて先細りしている。これにより、圧縮気体流１１５が形成される。
　噴射ノズル１２の噴射材導入口１２３には、ブラスト加工装置１０の連接管１７が接続されている。これにより、貯留タンク１３、加圧室１４内の定量供給部１６、連接管１７、及び、噴射ノズル１２が順次連接された噴射材経路を形成している。
　このように構成されたブラスト加工装置１０は、制御部１９により制御された供給量の圧縮気体が圧縮気体供給機１５から貯留タンク１３及び加圧室１４に供給される。そして、一定の圧流力によって、貯留タンク１３内の噴射材は、加圧室１４内の定量供給部１６で定量され、連接管１７を介して噴射ノズル１２に供給され、噴射ノズル１２の噴射管よりワークの加工面に噴射される。これにより、常に一定の噴射材がワークの加工面に噴射される。そして、噴射ノズル１２のワークの加工面への噴射位置が制御部１９により制御され、ワークがブラスト加工される。
　また、噴射された噴射材とブラスト加工で生じた切削粉は、図示しない集塵機により吸引される。処理室１１から集塵機に向かう経路には図示しない分級機が配置されており、再使用可能な噴射材とその他微粉（再使用できないサイズとなった噴射材やブラスト加工で生じた切削粉）とに分離される。再利用可能な噴射材は貯留タンク１３に収容され、再び噴射ノズル１２に供給される。微粉は集塵機にて回収される。
　次に、射出成形について説明する。射出成形は、ここではインサート成形が用いられる。インサート成形では、所定の金型にインサートを装着し、樹脂を注入して所定時間保持して硬化させる。その後、熱処理により樹脂の残留応力を取り除く。図６は、射出成形に用いられる金型の上面図である。図７は、図６のＶＩＩ－ＶＩＩ線に沿った金型の断面図である。図６，図７に示されるように、金型２０は、金型本体２１（上金型２１ａ及び下金型２１ｂ）を備える。上金型２１ａと下金型２１ｂとの間には、インサート（ここでは母材２）を装着するための空間２２及び樹脂が注入される空間２３を備えている。上金型２１ａの上面には、樹脂注入口が設けられている。樹脂注入口は、スプルー２４、ランナー２５及びゲート２６を介して空間２３に連通している。空間２３には、圧力センサ２７及び温度センサ２８が設けられており、空間２３の圧力及び温度が検出される。圧力センサ２７及び温度センサ２８の検出結果に基づいて、図示しない成形機のパラメータが調整され成形品が製造される。パラメータには、金型温度、充填時の樹脂温度、充填圧力、射出率、保持時間、保持時の圧力、熱処理温度、熱処理時間などが含まれる。金型２０で成形された成形品は、所定面積で接合する重ね継手構造となる。
　次に、複合部材１の製造方法の一連の流れを説明する。図８は、実施形態に係る複合部材１の製造方法のフローチャートである。図８に示されるように、最初に、準備工程（Ｓ１０）として、所定の噴射材がブラスト加工装置１０に充填される。噴射材の粒子径は、例えば３０～３００μｍである。粒子径が小さくなるほど、質量が小さくなるため、慣性力が低くなる。このため、粒子径が３０μｍより小さい場合には所望の形状の凹凸２ｂを形成することが困難となる。粒子径が大きくなるほど、質量が大きくなるため、慣性力が高くなる。このため、母材２との衝突により噴射材が粉砕され易くなる。その結果、（１）衝突のエネルギーが凹凸２ｂの形成以外に分散されることから加工効率が悪い（２）噴射材の損耗が激しく、経済的でない、等の問題が発生する。このような問題は、粒子径が３００μｍを越えた場合に顕著となる。
　ブラスト加工装置１０の制御部１９は、準備工程（Ｓ１０）として、ブラスト加工条件を取得する。制御部１９は、ブラスト加工条件を、オペレータの操作又は記憶部に記憶された情報に基づいて取得する。ブラスト加工条件には、噴射圧力、噴射速度、ノズル間距離、ワークの走査条件（速度、送りピッチ、走査回数）などが含まれる。噴射圧力は、例えば０．５～２．０ＭＰａである。噴射圧力が小さくなるほど、慣性力が低くなる。このため、噴射圧力が０．５ＭＰａより小さい場合には所望の形状の凹凸２ｂを形成することが困難となる。噴射圧力が大きくなるほど、慣性力が高くなる。このため、母材２との衝突により噴射材が粉砕され易くなる。その結果、（１）衝突のエネルギーが凹凸２ｂの形成以外に分散されることから加工効率が悪い（２）噴射材の損耗が激しく、経済的でない、等の問題が発生する。このような問題は、噴射圧力が２．０ＭＰａを越えた場合に顕著となる。制御部１９は、ブラスト加工条件を管理することで、母材２の表面２ａの凹凸２ｂの大きさや深さ、密度などをマイクロオーダー又はナノオーダーで精密にコントロールする。なお、ブラスト加工条件には、ブラスト加工対象領域を特定する条件が含まれていてもよい。この場合、選択的な表面処理が可能となる。
　次に、ブラスト加工装置１０は、ブラスト加工工程（Ｓ１２：表面処理工程）として、以下の一連の処理を行う。まず、ブラスト加工対象となる母材２が処理室１１内の加工テーブル１８上にセットされる。次に、制御部１９は、図示しない集塵機を作動させる。集塵機は、制御部１９の制御信号に基づいて、処理室１１の内部を減圧して負圧状態とする。次に、噴射ノズル１２は、制御部１９の制御信号に基づいて、噴射圧力０．５～２．０ＭＰａの範囲で、噴射材を圧縮空気の固気二相流として噴射する。次いで、制御部１９は、加工テーブル１８を作動させ、母材２を固気二相流の噴射流中（図４では噴射ノズルの下方）に移動させる。図９は、ブラスト加工の概念図である。図９に示されるように、噴射ノズル１２から母材２の表面２ａの一部領域２ｃへ噴射材が噴射される。ここで、制御部１９は、加工テーブル１８の作動を継続させて、母材２に対して噴射流が予め設定された軌跡を描くように作動させる。図１０は、ブラスト加工の走査を説明する図である。図１０に示されるように、制御部１９は、加工テーブル１８を送りピッチＰで走査する軌跡Ｌに従って動作させる。これにより、母材２の表面に所望のマイクロオーダー又はナノオーダーの凹凸２ｂが形成される。
　粒子径３０～３００μｍの噴射材を用いて、噴射圧力０．５～２．０ＭＰａの範囲でブラスト加工をすることにより、母材２の表面２ａに所望のマイクロオーダー又はナノオーダーの凹凸２ｂ（例えば、算術平均傾斜ＲΔａ及び二乗平均平方根傾斜ＲΔｑがそれぞれ０．１７～０．５０、０．２７～０．６０に制御された凹凸２ｂ）が形成される。ブラスト加工装置１０の作動を停止した後、母材２を取り出し、ブラスト加工が完了する。
　次に、図示しない成形機は、接合工程（Ｓ１４）として、上述した金型２０を用いて成形を行う。まず、金型２０が型開きされ、ブラスト加工された母材２が空間２２に装着されて、金型２０が型閉じされる。そして、生成機は、設定された樹脂温度を有する溶解した樹脂を樹脂注入口から金型２０の内部に注入する。注入された樹脂は、スプルー２４、ランナー２５及びゲート２６を通り、空間２３に充填される。生成機は、圧力センサ２７の検出結果に基づいて樹脂の充填圧力や射出率を制御する。生成機は、温度センサ２８の検出結果に基づいて、金型温度が設定値になるように制御する。また、生成機は、圧力センサ２７の検出結果に基づいて、設定された保持時間の間、圧力が設定値となるように制御する。その後、生成機は、設定された熱処理温度及び熱処理時間に基づいて、熱処理を行う。その後、生成機は、金型２０を型開きして、母材２及び樹脂部材３が一体化された複合部材１を取り出す。接合工程（Ｓ１４）が終了すると、図８に示されたフローチャートが終了する。
　以上説明したように、本実施形態に係る製造方法では、樹脂部材３と直接接合する母材２の表面２ａにマイクロオーダー又はナノオーダーの凹凸２ｂが形成される。樹脂部材３がマイクロオーダー又はナノオーダーの凹凸２ｂに入り込んで硬化することにより、ミリオーダーの凹凸の場合と比べて強いアンカー効果が生じる。このため、本実施形態に係る製造方法は、優れた接合強度を有する複合部材１を製造することができる。
　また、ブラスト加工により、母材２の表面２ａにマイクロオーダー又はナノオーダーの凹凸２ｂを形成することで、部材を接合するための他の表面処理手法に比べて、接合面の表面構造を定量的に制御可能であり、低コスト及び短時間で表面加工を行うことができる。
　例えば、他の表面処理手法としては、化学エッチング型及びレーザ加工型が知られている。化合エッチング型は、化学エッチングにより金属部材の表面に微細形状を形成し、インサート成形することにより、金属部材と樹脂部材とを接合する手法である。この手法は、一括処理できる点で処理時間が短いものの、ウェットプロセスであるため廃液処理が必要となる。また、この手法は、微細形状の定量的制御が困難である。レーザ加工型は、レーザ加工により金属部材の表面に微細形状を形成し、インサート成形することにより、金属部材と樹脂部材とを接合する手法である。この手法は、ドライプロセスであり、かつ、微細形状の定量的制御が可能である反面、レーザ光源のコストが高く、処理時間が長くなるおそれがある。これらの手法と比較して、ブラスト加工による表面処理手法は、接合面の表面構造を定量的に制御可能であり、低コスト及び短時間を実現することができる。
　以上、本実施形態について説明したが、本発明は、上記本実施形態に限定されるものでなく、本実施形態以外にも、その主旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施可能であることは勿論である。
［母材、樹脂部材の変形例］
　上記実施形態に係る母材２及び樹脂部材３として、板状部材を例として示したが、形状に限定されることはなく、互いに接触可能なあらゆる形状を採用することができる。上記実施形態に係る樹脂部材３は、母材２の表面の一部に接触していたが、母材２の表面全てに接触していてもよい。
［射出成形の変形例］
　射出成形は、インサート成形に限定されるものではなく、アウトサート成形であってもよい。
［母材２］
　母材２は、以下の材料を用いた。
　　母材Ａ：アルミニウム板（ＪＩＳ（Japanese Industrial Standards）：Ａ５０５２）
　　母材Ｂ：ポリイミド板
［ブラスト加工工程］
　上記実施形態で説明したブラスト加工装置１０を用いて母材２の表面をブラスト加工した。噴射材は、酸化アルミニウムからなる噴射材と、ガラスからなる噴射材とを混合して用いた。噴射材の粒子径は、４０～２５０μｍである。加工領域の総面積に対するブラスト加工による噴射材の打痕の占める総面積の割合であるブラスト面積密度（Ｃｏｖｅｒａｇｅ）を５０％～１００％とし、噴射材の粒子径を４０～２５０μｍの範囲、噴射圧力を０．５～２．０ＭＰａの範囲から適宜選択してブラスト加工を行い、母材２の表面にＲａ、Ｒｙ、Ｒｚ、ＲΔａ、ＲΔｑが制御された凹凸２ｂを形成した。
［接合工程］
　上記実施形態で説明した金型２０を用いて、母材２に樹脂部材３を接合させた。樹脂部材３の材料は、ポリブチレンテレフタレート樹脂（ＰＢＴ：東レ株式会社製：１１０１Ｇ－Ｘ５４）を用いた。充填時において、金型温度は１４０℃、樹脂温度は２７０℃、充填圧力は６０ＭＰａ、射出率は６４．２ｃｍ３／ｓとした。保持時において、保持圧力は４０ＭＰａ、保持時間は８ｓとした。熱処理時において、熱処理温度は１３０℃、熱処理時間は２ｈとした。
［接合強度評価］
　上記条件で作成された複合部材１の剪断強度（剪断応力）を評価した。評価装置は、ＩＳＯ　４５８７（１９９５）に準拠した剪断強度をより正確に測定できるように、測定時において複合部材１に発生する撓みを抑制させる構成を有する評価装置を用いた。
　図１１は、剪断強度の評価装置３０の概略断面図である。図１１に示されるように、評価装置３０は、基台３１、母材２を把持する母材把持部３２、及び、樹脂部材３を把持する樹脂部材把持部３３を備える。母材把持部３２及び樹脂部材把持部３３は、基台３１上で対向配置される。
　母材把持部３２は、把持面３２ａと押圧部材３２ｂとの間に母材２を把持する。母材把持部３２は、その底部が基台３１の固定部３１ａに固定される。樹脂部材把持部３３は、把持面３３ａと押圧部材３３ｂとの間に樹脂部材３を把持する。樹脂部材把持部３３は、その底部に車輪３３ｃを有し、母材把持部３２に対して遠近方向に移動可能である。樹脂部材把持部３３は、基台３１に設けられたモータ３４のボールねじ３４ａに接続され、母材把持部３２に対する遠近方向の移動が制御される。モータ３４を動作させることにより、母材２と樹脂部材３との間に引張力が作用する。引張力は、基台３１と母材把持部３２との間に設けられたロードセル３５で検出される。
　樹脂部材把持部３３の把持面３３ａは、母材把持部３２の把持面３２ａと比べて、母材２の厚さ分だけ高くされている。これにより、引張力の作用軸と母材２と樹脂部材３との接合面とが一致するため、接合面に対して剪断力を加えることができる。また、母材把持部３２の把持面３２ａの大きさは、母材２よりも大きい。母材２の全体を把持面３２ａで支持することにより撓みの発生を抑制し、引張力の作用軸と接合面とが一致する状態を保つことができる。測定結果を表１に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 　実施例１は、母材Ａを用い、Ｒａ、Ｒｙ、Ｒｚがそれぞれ０．２～５．０μｍ、１．０～３０．０μｍ、１．０～２０．０μｍの範囲となるように制御した一例であり、剪断応力が６．４ＭＰａであった。実用的な剪断応力（７ＭＰａと推定）を僅かに下回るが、凹凸２ｂのパラメータをより精密に制御することで、実用的な剪断応力が得られることが示唆された。
　実施例２～２３は、母材Ａを用い、ＲΔａ及びＲΔｑがそれぞれ０．１７～０．５０、０．２０～０．６０の範囲となるように制御した一例である。いずれも実用的な剪断応力を大幅に上回っており、樹脂が良好に接合していることが確認された。
　実施例２４は、金属以外を母材とした場合の一例として母材Ｂを用い、ＲΔａ及びＲΔｑがそれぞれ０．１７～０．５０、０．２０～０．６０の範囲となるように制御した一例である。いずれも実用的な剪断応力を大幅に上回っており、母材が金属以外でも樹脂が良好に接合していることが確認された。
　母材の表面にマイクロオーダー又はナノオーダーの凹凸を形成することで、優れた接合強度を有する複合部材を製造できることが見出された。この凹凸は、ブラスト加工でも形成することができる。ブラスト加工を利用した接合技術は、表面処理型異材直接接合に求められる最重要な３つの要件（表面構造の定量制御、処理時間及び処理コスト、ドライプロセス）を唯一満たす。また、ブラスト加工は、この凹凸を簡易に形成することができるので、環境や経済の観点から有利である。このため、ブラスト加工を利用した接合技術は、直接接合技術を大きく発展させ、産業進展を促すことが大いに期待できる。
　１…複合部材、２…母材、３…樹脂部材、１０…ブラスト加工装置、１１…処理室、１２…噴射ノズル、１３…貯留タンク、１４…加圧室、１５…圧縮気体供給機、１６…定量供給部、１７…連接管、１８…加工テーブル、１９…制御部、２０…金型、２１…金型本体。

Claims (11)

  1. 　母材と樹脂部材とを接合した複合部材の製造方法であって、
    　前記母材の表面に、マイクロオーダー又はナノオーダーの凹凸を形成する表面処理工程と、
    　前記表面処理工程により形成された前記凹凸を有する前記母材の表面に、前記樹脂部材を射出成形により直接接合する接合工程と、
    を備える複合部材の製造方法。
  2. 　前記表面処理工程において前記凹凸が形成された前記母材の表面の算術平均傾斜は、０．１７～０．５０である請求項１に記載の複合部材の製造方法。
  3. 　前記表面処理工程において前記凹凸が形成された前記母材の表面の二乗平均平方根傾斜は、０．２７～０．６０である請求項１に記載の複合部材の製造方法。
  4. 　前記表面処理工程は、ブラスト加工により前記凹凸を形成する工程である請求項１～３の何れか一項に記載の複合部材の製造方法。
  5. 　前記ブラスト加工における噴射圧力は、０．５～２．０ＭＰａである請求項４に記載の複合部材の製造方法。
  6. 　前記ブラスト加工における噴射材の粒子径は、３０～３００μｍである請求項４又は５に記載の複合部材の製造方法。
  7. 　前記母材の材料は、金属、ガラス、セラミックス又は樹脂である請求項１～６の何れか一項に記載の複合部材の製造方法。
  8. 　その表面にマイクロオーダー又はナノオーダーの凹凸を有する母材と、
    　前記母材の表面に直接接触する樹脂部材と、
    を備える複合部材。
  9. 　前記母材の表面の算術平均傾斜は、０．１７～０．５０である請求項８に記載の複合部材。
  10. 　前記母材の表面の二乗平均平方根傾斜は、０．２７～０．６０である請求項９に記載の複合部材。
  11. 　前記母材の材料は、金属、ガラス、セラミックス又は樹脂である請求項８～１０の何れか一項に記載の複合部材。
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