金属/树脂复合结构体及金属构件的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及金属/树脂复合结构体以及金属构件。
【背景技术】
[0002] 从各种部件的轻量化的观点考虑，作为金属的替代品使用了树脂。然而，难以将全 部金属部件用树脂代替的情况也多。在那样的情况下，可以考虑通过将金属成型体与树脂 成型体接合一体化来制造新的复合部件。然而，可以将金属成型体和树脂成型体通过工业 上有利的方法，并且以高接合强度接合一体化的技术并未实用化。
[0003] 近年来，作为将金属成型体与树脂成型体接合一体化的技术，研宄了使金属构件 的表面形成微细凹凸，使具有与该金属构件具有亲和性的极性基团的工程塑料与其接合 (例如，专利文献1?5等）。
[0004] 例如，在专利文献1?3中公开了，通过将铝合金用肼水溶液进行浸渍处理，从 而在其表面形成30?300nm直径的凹部后，使聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂（以下称为 "PBT"。）或聚苯硫醚树脂（以下称为"PPS"。）与该处理面接合的技术。
[0005] 此外，在专利文献4中公开了，通过将铝原材料用磷酸或氢氧化钠的电解浴进行 阳极氧化处理，从而在铝原材料的表面形成具有直径为25nm以上的凹部的阳极氧化皮膜 后，使工程塑料与该处理面接合的技术。
[0006] 此外，在专利文献5中公开了，相对于铝合金，通过特定的蚀刻剂形成微细凹凸或 孔，使聚酰胺6树脂、聚酰胺66树脂、PPS与该孔注射接合的技术。
[0007] 在专利文献1?5中，作为树脂构件使用了具有极性基团的工程塑料。另一方面， 关于与金属构件不具有亲和性的非极性的聚烯烃系树脂，作为适用上述技术的事例，有使 用在聚烯烃系树脂中导入了极性基团的酸改性聚烯烃树脂的事例（专利文献6)。然而，为 了使该树脂与金属构件接合，需要保持在使树脂熔融了的状态，使其在高压下长时间接触， 通常通过采用熔融挤出的层压法、压制法等进行接合。然而，在层压法、压制法等中，有下述 缺陷：能够适用的形状的自由度低，而且在想要接合的场所以外的场所也附着酸改性聚烯 烃系树脂，从而存在根据部件的形状，不能使金属构件的性能、外观有效地利用。
[0008] 此外，以往，在家电制品、建材、汽车用等所用的金属构件的涂料中，使用了油性涂 料，但是从近年来的环境污染性降低、劳动卫生、安全性的观点考虑，向水性涂料的转变进 展。作为这些水性涂料所含的涂料成分（树脂成分），使用了环氧树脂、丙烯酸树脂、聚酯树 月旨、聚氨基甲酸酯树脂等。
[0009] 作为现有技术的例子，可举出使乙烯-不饱和羧酸共聚物与环氧化合物反应而得 到的水性分散组合物（专利文献7)、由具有水解性甲硅烷基和胺酰亚胺基的乙烯基系共聚 物与未固化环氧树脂和防锈颜料构成的水系防锈涂料组合物（专利文献8)、使用了二酮化 合物、酮酯化合物、酮亚胺化合物、苯并三唑化合物中的任一种类以上的改性剂成分、双酚 型环氧树脂和磷酸化合物的水性树脂组合物（专利文献9)、含有二羧酸二酰肼基化合物的 水分散型氨基甲酸酯组合物（专利文献10)等。
[0010] 然而，即使使用含有上述树脂组合物的水性涂料，也不能充分满足涂膜对金属表 面的密合性。
[0011] 现有技术文献
[0012] 专利文献
[0013] 专利文献1 :日本特开2004-216425号公报
[0014] 专利文献2 :日本特开2009-6721号公报
[0015] 专利文献3 :国际公开第2003/064150号小册子
[0016] 专利文献4 :国际公开第2004/055248号小册子
[0017] 专利文献5 :日本特开2013-52671号公报
[0018] 专利文献6 :日本特开2002-3805号公报
[0019] 专利文献7 :日本特开2002-241670号公报
[0020] 专利文献8 :日本特开平6-41471号公报
[0021] 专利文献9 :日本特开2003-2950号公报
[0022] 专利文献10 :日本特开2003-226728号公报
【发明内容】
[0023] 发明所要解决的课题
[0024] 根据本发明人等的研宄，明确了通过专利文献1?10所公开的那样的方法而获得 的金属/树脂复合结构体的接合强度，仍然不能充分满足。特别是明确了，作为树脂构件， 在使用了例如由聚烯烃系树脂等与金属构件的亲和性低的非极性的热塑性树脂、一般被称 为特种工程塑料的高熔点的热塑性树脂、玻璃化转变温度为140°C以上的热塑性树脂、非晶 性热塑性树脂、水性涂料形成的涂膜的情况下，金属/树脂复合结构体的接合强度差。
[0025] 本发明是鉴于上述情况而提出的，其提供可以将金属构件与由热塑性树脂组合物 形成的树脂构件，在不导致树脂改性等的情况下直接接合，并且金属构件与树脂构件的接 合强度优异的金属/树脂复合结构体。
[0026] 此外，本发明提供涂膜对金属表面的密合性显著提高了的金属/树脂复合结构 体。此外本发明提供即使在形成于金属表面的树脂涂膜由水性涂料形成的情况下，涂膜密 合性也高的金属/树脂复合结构体。
[0027] 用于解决课题的手段
[0028] 本发明人等研宄了，为了使金属构件与由热塑性树脂组合物形成的树脂构件的接 合强度提高，而对金属构件的表面的十点平均粗糙度（Rz)进行调整。
[0029] 然而明确了，仅仅通过调整金属构件的表面的十点平均粗糙度（Rz)，不能使金属 构件与树脂构件的接合强度充分地提高。
[0030] 因此，本发明人等对于用于使金属构件与由热塑性树脂组合物形成的树脂构件的 接合强度提高的设计方针进一步进行了深入研宄。其结果发现，金属构件表面的粗糙度曲 线的负荷长度率（Rmr)这样的尺度作为这样的设计方针是有效的，从而完成了本发明。
[0031] S卩，根据本发明，提供了以下所示的金属/树脂复合结构体和金属构件。
[0032] [1]
[0033] 一种金属/树脂复合结构体，是金属构件与由热塑性树脂组合物形成的树脂构件 接合而成的金属/树脂复合结构体，
[0034] 对于所述金属构件的表面上的、由处于平行关系的任意3直线部和与该3直线部 正交的任意3直线部构成的合计6直线部，按照JIS B0601 (对应国际标准：IS04287)测定 的表面粗糙度同时满足以下的要件（1)和（2)，
[0035] (1)包含切断水平20%、评价长度4mm时的粗糙度曲线的负荷长度率（Rmr)为 30%以下的直线部1直线部以上，
[0036] (2)全部直线部的、评价长度4_时的十点平均粗糙度（Rz)超过2 μ m。
[0037] [2]
[0038] 根据上述[1]所述的金属/树脂复合结构体，
[0039] 对于所述金属构件的表面上的、由处于平行关系的任意3直线部和与该3直线部 正交的任意3直线部构成的合计6直线部，按照JIS B0601 (对应国际标准：IS04287)测定 的表面粗糙度进一步满足以下的要件（3)，
[0040] (3)包含切断水平40%、评价长度4mm时的粗糙度曲线的负荷长度率（Rmr)为 60%以下的直线部1直线部以上。
[0041] [3]
[0042] 根据上述[1]或[2]所述的金属/树脂复合结构体，
[0043] 对于所述金属构件的表面上的、由处于平行关系的任意3直线部和与该3直线部 正交的任意3直线部构成的合计6直线部，全部直线部的所述十点平均粗糙度（Rz)超过 5 μ m〇
[0044] [4]
[0045] 根据上述[3]所述的金属/树脂复合结构体，
[0046] 对于所述金属构件的表面上的、由处于平行关系的任意3直线部和与该3直线 部正交的任意3直线部构成的合计6直线部，全部直线部的所述十点平均粗糙度（Rz)为 15 μm以上。
[0047] [5]
[0048] 根据上述[1]?[4]的任一项所述的金属/树脂复合结构体，
[0049] 对于所述金属构件的表面上的、由处于平行关系的任意3直线部和与该3直线部 正交的任意3直线部构成的合计6直线部，按照JIS B0601 (对应国际标准：IS04287)测定 的表面粗糙度进一步满足以下的要件（4)，
[0050] (4)全部直线部的、粗糙度曲线要素的平均长度（RSm)超过10 μπι且小于300 μπι。
[0051] [6]
[0052] 根据上述[1]?[5]的任一项所述的金属/树脂复合结构体，
[0053] 所述金属构件的所述表面进行了粗化处理，
[0054] 在所述金属构件的所述粗化处理的工序的最终阶段，通过酸系蚀刻剂进行了粗化 处理，
[0055] 所述酸系蚀刻剂包含三价铁离子和二价铜离子的至少一方、和酸。
[0056] [7]
[0057] 根据上述[6]所述的金属/树脂复合结构体，
[0058] 所述金属构件在所述粗化处理的工序之后，通过超声波洗涤进行了洗涤。
[0059] [8]
[0060] 根据上述[1]?[7]的任一项所述的金属/树脂复合结构体，
[0061] 所述金属构件由包含选自铝和铝合金中的一种或二种以上金属的金属材料形成。
[0062] [9]
[0063] 根据上述[1]?[8]的任一项所述的金属/树脂复合结构体，
[0064] 所述热塑性树脂组合物包含选自聚烯烃系树脂、聚酯系树脂和聚酰胺系树脂中的 一种或二种以上热塑性树脂。
[0065] [10]
[0066] 根据上述[1]?[8]的任一项所述的金属/树脂复合结构体，
[0067] 所述热塑性树脂组合物包含具有140°C以上的玻璃化转变温度的、选自聚碳酸酯 树脂、聚醚醚酮树脂、聚醚酮树脂、聚酰亚胺树脂和聚醚砜树脂中的一种或二种以上热塑性 树脂。
[0068] [11]
[0069] 根据上述[1]?[8]的任一项所述的金属/树脂复合结构体，
[0070] 所述热塑性树脂组合物包含选自聚苯乙烯树脂、聚丙烯腈树脂、苯乙烯-丙烯腈 共聚物树脂、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物树脂、聚甲基丙烯酸甲酯树脂和聚碳酸酯树脂 中的一种或二种以上非晶性热塑性树脂。
[0071] [12]
[0072] 根据上述[1]?[11]的任一项所述的金属/树脂复合结构体，
[0073] 所述树脂构件为涂膜。
[0074] [13].根据上述[12]所述的金属/树脂复合结构体，
[0075] 所述涂膜是通过将水性涂料涂布在所述金属构件的表面而得到的。
[0076] [14]
[0077] -种金属构件，其用于与由热塑性树脂组合物形成的树脂构件接合，对于该金属 构件的表面上的、由处于平行关系的任意3直线部和与该3直线部正交的任意3直线部构 成的合计6直线部，按照JIS B0601 (对应国际标准：IS04287)测定的表面粗糙度同时满足 以下的要件（1)和（2)，
[0078] (1)包含切断水平20%、评价长度4mm时的粗糙度曲线的负荷长度率（Rmr)为 30%以下的直线部1直线部以上，
[0079] (2)全部直线部的、评价长度4_时的十点平均粗糙度（Rz)超过2 μ m。
[0080] [15]
[0081] 根据上述[14]所述的金属构件，
[0082] 对于所述金属构件的表面上的、由处于平行关系的任意3直线部和与该3直线部 正交的任意3直线部构成的合计6直线部，按照JIS B0601 (对应国际标准：IS04287)测定 的表面粗糙度进一步满足以下的要件（3)，
[0083] (3)包含切断水平40%、评价长度4mm时的粗糙度曲线的负荷长度率（Rmr)为 60%以下的直线部1直线部以上。
[0084] [16]
[0085] 根据上述[14]或[15]所述的金属构件，
[0086] 对于所述金属构件的表面上的、由处于平行关系的任意3直线部和与该3直线部 正交的任意3直线部构成的合计6直线部，全部直线部的所述十点平均粗糙度（Rz)超过 5 μ m〇
[0087] [17]
[0088] 根据上述[16]所述的金属构件，
[0089] 对于所述金属构件的表面上的、由处于平行关系的任意3直线部和与该3直线 部正交的任意3直线部构成的合计6直线部，全部直线部的所述十点平均粗糙度（Rz)为 15 μm以上。
[0090] [18]
[0091] 根据上述[14]?[17]的任一项所述的金属构件，
[0092] 对于所述金属构件的表面上的、由处于平行关系的任意3