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JP7553305B2 - Manufacturing method of composite member, and composite member - Google Patents

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JP7553305B2 JP2020165913A JP2020165913A JP7553305B2 JP 7553305 B2 JP7553305 B2 JP 7553305B2 JP 2020165913 A JP2020165913 A JP 2020165913A JP 2020165913 A JP2020165913 A JP 2020165913A JP 7553305 B2 JP7553305 B2 JP 7553305B2
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Description

本開示は、複合部材の製造方法、及び複合部材に関する。 This disclosure relates to a method for manufacturing a composite member, and to a composite member.

特許文献1は、複合部材の製造方法を開示する。この製造方法では、金属部材と樹脂部材とを接合した複合部材が製造される。金属部材の表面は、レーザ加工により粗面化される。樹脂部材は、粗面化された金属部材の表面に接合されるので、アンカー効果が生じると共に、接合部の流路抵抗が増す。このため、これらの製造方法で製造された複合部材は、優れた接合強度及び気密性を有する。 Patent Document 1 discloses a method for manufacturing a composite member. In this manufacturing method, a composite member is manufactured by joining a metal member and a resin member. The surface of the metal member is roughened by laser processing. The resin member is joined to the roughened surface of the metal member, which creates an anchor effect and increases the flow resistance of the joint. Therefore, the composite member manufactured by these manufacturing methods has excellent joint strength and airtightness.

特開2018-94777号公報JP 2018-94777 A

金属は、ガラス、セラミックス又は樹脂と比べて強度が高いため、複合部材の母材として有力である。特許文献1に記載の製造方法は、金属部材を母材とする複合部材の接合強度及び気密性を更に向上させるという観点から、改善の余地がある。 Metals are strong compared to glass, ceramics, or resins, making them a promising base material for composite members. The manufacturing method described in Patent Document 1 leaves room for improvement in terms of further improving the bonding strength and airtightness of composite members that use metal members as base materials.

本発明の一側面によれば、金属部材と樹脂部材とを接合した複合部材の製造方法が提供される。製造方法は、金属部材の表面をレーザ加工するレーザ加工工程と、レーザ加工された金属部材の表面に樹脂部材を直接接合する接合工程と、を含む。レーザ加工工程は、表面粗さが20nm以上1000nm以下である内面を有する複数の凹部を金属部材の表面に形成する。 According to one aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a composite member in which a metal member and a resin member are bonded together. The manufacturing method includes a laser processing step of laser processing the surface of the metal member, and a bonding step of directly bonding the resin member to the laser-processed surface of the metal member. The laser processing step forms a plurality of recesses on the surface of the metal member, each having an inner surface with a surface roughness of 20 nm or more and 1000 nm or less.

この製造方法によれば、金属部材の表面がレーザ加工される。レーザ加工後の金属部材の表面には、アンカー効果及び接合部の流路抵抗に寄与する複数の凹部が形成される。複数の凹部は、表面粗さが20nm以上1000nm以下である内面を有する。表面粗さが20nm以上であることにより、金属部材の表面積が増える。これにより、アンカー効果が向上すると共に、接合部の流路抵抗が増す。表面粗さが1000nm以下であることにより、樹脂部材の凹部への充填性が向上する。これにより、アンカー効果が向上すると共に、接合部の流路抵抗が増す。以上のことから、優れた接合強度及び気密性を有する複合部材の製造方法を提供することができる。 According to this manufacturing method, the surface of the metal member is laser processed. After laser processing, a plurality of recesses are formed on the surface of the metal member, which contribute to the anchor effect and the flow resistance of the joint. The plurality of recesses have an inner surface with a surface roughness of 20 nm or more and 1000 nm or less. A surface roughness of 20 nm or more increases the surface area of the metal member. This improves the anchor effect and increases the flow resistance of the joint. A surface roughness of 1000 nm or less improves the filling of the resin member into the recesses. This improves the anchor effect and increases the flow resistance of the joint. From the above, it is possible to provide a manufacturing method for a composite member with excellent joint strength and airtightness.

一実施形態においては、複数の凹部の深さは、15μm以上60μm以下であってもよい。この場合、凹部の深さが15μm以上なので、金属部材の表面積が更に増えると共に、接合部の流路抵抗が更に増す。凹部の深さが60μm以下なので、レーザ加工工程にかかる時間が短縮され、生産性が向上する。 In one embodiment, the depth of the multiple recesses may be 15 μm or more and 60 μm or less. In this case, since the depth of the recesses is 15 μm or more, the surface area of the metal member is further increased and the flow resistance of the joint is further increased. Since the depth of the recesses is 60 μm or less, the time required for the laser processing process is shortened and productivity is improved.

一実施形態においては、レーザ加工工程は、パルスレーザによりドット状の複数の凹部を形成してもよい。この場合、金属部材の表面積が更に増える。 In one embodiment, the laser processing step may form multiple dot-shaped recesses using a pulsed laser. In this case, the surface area of the metal component is further increased.

一実施形態においては、複数の凹部は、平面視で円形状又は矩形状であってもよい。円形状の凹部の場合、接合界面の面積が大きくなり、接合界面の流路の長さを長くすることができるので、流路抵抗を大きくすることができる。矩形状の凹部の場合、円形状の凹部の場合よりも接合界面の面積が更に大きくなる。その上、矩形状の凹部の場合、界面の流通路が直角に曲がっているので、円形状の凹部の場合よりも更に流路抵抗を大きくすることができる。 In one embodiment, the multiple recesses may be circular or rectangular in plan view. In the case of circular recesses, the area of the bonded interface is large and the length of the flow path at the bonded interface can be increased, so the flow path resistance can be increased. In the case of rectangular recesses, the area of the bonded interface is even larger than in the case of circular recesses. Furthermore, in the case of rectangular recesses, the flow path at the interface is bent at a right angle, so the flow path resistance can be even larger than in the case of circular recesses.

一実施形態においては、複数の凹部は、20μm以上150μm以下の幅を有してもよい。剪断力を受ける凹部の数が多いほど、応力集中する箇所の荷重が分散される。しかし、凹部の幅が小さすぎると樹脂部材の良好な充填が阻害される。したがって、凹部の幅を20μm以上150μm以下とすることにより、接合強度が向上する。 In one embodiment, the multiple recesses may have a width of 20 μm or more and 150 μm or less. The more recesses that receive the shear force, the more the load at the point of stress concentration is dispersed. However, if the width of the recesses is too small, good filling of the resin member is hindered. Therefore, by making the width of the recesses 20 μm or more and 150 μm or less, the joining strength is improved.

一実施形態においては、レーザ加工工程は、複数の凹部を40%以上100%以下の密度で形成してもよい。この場合、金属部材の表面積が更に増える。 In one embodiment, the laser processing step may form multiple recesses at a density of 40% or more and 100% or less. In this case, the surface area of the metal component is further increased.

一実施形態においては、レーザ加工工程は、パルスレーザにより連続した溝状の複数の凹部を形成よい。この場合、金属部材のダメージを低減することができる。 In one embodiment, the laser processing step may form multiple continuous groove-like recesses using a pulsed laser. In this case, damage to the metal member can be reduced.

一実施形態においては、レーザ加工工程は、複数の凹部をレーザのスポット径の1倍以上2倍以下のピッチで配列してもよい。実際に形成される凹部は、通常、レーザのスポット径よりも大きくなる。したがって、この構成によれば、複数の凹部を効率的に配列させることができる。 In one embodiment, the laser processing step may arrange multiple recesses at a pitch that is greater than or equal to 1 and less than or equal to 2 times the laser spot diameter. The recesses that are actually formed are usually larger than the laser spot diameter. Therefore, with this configuration, multiple recesses can be arranged efficiently.

一実施形態においては、レーザ加工工程は、複数の凹部を金属部材の表面より低い壁部を介して配列よい。この場合、複数の凹部を高密度で配列することができる。 In one embodiment, the laser processing step may arrange multiple recesses through a wall portion that is lower than the surface of the metal member. In this case, multiple recesses can be arranged at high density.

一実施形態においては、レーザ加工工程は、複数の凹部を金属部材の表面を頂部として有する壁部を介して配列してもよい。この場合、樹脂部材との接合面には、樹脂部材の亀裂の起点となる鋭利な凸部がない。よって、樹脂部材に亀裂が入ることが抑制される。 In one embodiment, the laser processing step may arrange multiple recesses via a wall portion having the surface of the metal member as its apex. In this case, the joint surface with the resin member does not have sharp protrusions that could serve as the starting point for cracks in the resin member. This prevents cracks from occurring in the resin member.

一実施形態においては、レーザ加工工程は、内面の傾斜角が40度以上80度以下となるように、複数の凹部を形成してもよい。この場合、凹部の内面の傾斜角が40度以上なので、接合部の流路抵抗が更に増し、気密性が更に向上する。凹部の内面の傾斜角が80度以下なので、凹部の最頂部を起点とした破壊が生じ難い。 In one embodiment, the laser processing step may form multiple recesses so that the inclination angle of the inner surface is 40 degrees or more and 80 degrees or less. In this case, since the inclination angle of the inner surface of the recess is 40 degrees or more, the flow resistance of the joint is further increased and the airtightness is further improved. Since the inclination angle of the inner surface of the recess is 80 degrees or less, destruction starting from the top of the recess is less likely to occur.

一実施形態においては、レーザ加工工程は、ドロスからなる接合用テクスチャーをレーザ非照射部に形成してもよい。この場合、接合部の流路抵抗が更に増し、気密性が更に向上する。 In one embodiment, the laser processing step may form a joining texture made of dross in the non-laser irradiated portion. In this case, the flow resistance of the joint is further increased, and the airtightness is further improved.

一実施形態においては、レーザ加工工程は、酸化物からなる接合用テクスチャーをレーザ非照射部に形成してもよい。この場合、接合部の流路抵抗が更に増し、気密性が更に向上する。 In one embodiment, the laser processing step may form a bonding texture made of an oxide in the non-laser irradiated portion. In this case, the flow resistance of the joint is further increased, and the airtightness is further improved.

一実施形態においては、金属部材の材料は、鉄、銅、又は、アルミニウムであってもよい。この場合、鉄、銅、及び、アルミニウムは、レーザ加工が容易な材料であるため、接合用のレーザ加工面を効率よく形成することができる。 In one embodiment, the material of the metal member may be iron, copper, or aluminum. In this case, iron, copper, and aluminum are materials that are easy to laser process, so that the laser processing surface for joining can be efficiently formed.

一実施形態においては、樹脂部材の材料は、熱可塑性樹脂であってもよい。この場合、金属部材の表面に熱可塑性樹脂を加熱した状態で接触させることにより、金属部材の表面に形成された凹部内に樹脂を充填させることができる。 In one embodiment, the material of the resin member may be a thermoplastic resin. In this case, the resin can be filled into the recesses formed on the surface of the metal member by contacting the thermoplastic resin in a heated state with the surface of the metal member.

本開示の他の形態によれば、複合部材が提供される。複合部材は、表面粗さが20nm以上1000nm以下である内面を有する複数の凹部がその表面に設けられた金属部材と、複数の凹部が設けられた金属部材の表面に直接接触する樹脂部材と、を備える。 According to another aspect of the present disclosure, a composite member is provided. The composite member includes a metal member having an inner surface with a surface roughness of 20 nm or more and 1000 nm or less, the metal member having a surface on which a plurality of recesses are provided, and a resin member in direct contact with the surface of the metal member having the plurality of recesses.

この複合部材では、金属部材の表面には、アンカー効果及び接合部の流路抵抗に寄与する複数の凹部が設けられている。複数の凹部は、表面粗さが20nm以上1000nm以下である内面を有する。表面粗さが20nm以上であることにより、金属部材の表面積が増える。これにより、アンカー効果が向上すると共に、接合部の流路抵抗が増す。表面粗さが1000nm以下であることにより、樹脂部材の凹部への充填性が向上する。これにより、アンカー効果が向上すると共に、接合部の流路抵抗が増す。以上のことから、優れた接合強度及び気密性を有する接合部材を提供することができる。 In this composite member, the surface of the metal member is provided with multiple recesses that contribute to the anchor effect and the flow resistance of the joint. The multiple recesses have an inner surface with a surface roughness of 20 nm or more and 1000 nm or less. A surface roughness of 20 nm or more increases the surface area of the metal member. This improves the anchor effect and increases the flow resistance of the joint. A surface roughness of 1000 nm or less improves the filling of the resin member into the recesses. This improves the anchor effect and increases the flow resistance of the joint. From the above, a joint member with excellent joint strength and airtightness can be provided.

一実施形態においては、金属部材の表面に直交する断面において、金属部材は、内面から離間し、その周りが樹脂部材により囲まれた球状金属を4個/mm以上50個/mm以下の密度で有していてもよい。この場合、4個/mm以上とすることにより、接合強度及び気密性が更に向上する。50個/mm以下とすることにより、樹脂部材の凹部への充填性が向上する。 In one embodiment, in a cross section perpendicular to the surface of the metal member, the metal member may have metal spheres spaced from the inner surface and surrounded by the resin member at a density of 4 pieces/mm or more and 50 pieces/mm or less. In this case, by making the density 4 pieces/mm or more, the bonding strength and airtightness are further improved. By making the density 50 pieces/mm or less, the filling ability of the resin member into the recesses is improved.

本開示の一側面および実施形態によれば、優れた接合強度及び気密性を有する複合部材の製造方法及び複合部材が提供される。 According to one aspect and embodiment of the present disclosure, a manufacturing method for a composite member and a composite member having excellent bonding strength and airtightness are provided.

実施形態に係る複合部材を示す斜視図である。FIG. 1 is a perspective view showing a composite member according to an embodiment. 図1のII-II線に沿った複合部材の断面図である。2 is a cross-sectional view of the composite member taken along line II-II in FIG. 1. 複合部材の断面の一例を示す写真図である。FIG. 2 is a photograph showing an example of a cross section of a composite member. 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。4 is a flowchart of a method for manufacturing a composite member according to an embodiment. 実施形態に係るレーザ加工工程でレーザ加工された金属部材の断面図である。1 is a cross-sectional view of a metal member laser-processed in a laser processing step according to an embodiment. FIG. 金属部材の表面の一例を示す写真図である。FIG. 2 is a photograph showing an example of a surface of a metal member. 金属部材の表面の一例を示す写真図である。FIG. 2 is a photograph showing an example of a surface of a metal member. 金属部材の表面の一例を示す写真図である。FIG. 2 is a photograph showing an example of a surface of a metal member. 金属部材の表面の一例を示す写真図である。FIG. 2 is a photograph showing an example of a surface of a metal member. 単独で形成された凹部の直径と、ピッチとの関係を説明するための図である。11 is a diagram for explaining the relationship between the diameter of a recess formed independently and the pitch. FIG. 矩形状の凹部が形成された金属部材の平面図の一例である。FIG. 2 is a plan view of an example of a metal member in which a rectangular recess is formed. 単独の凹部の直径がピッチよりも小さい場合の断面図である。FIG. 13 is a cross-sectional view showing a case where the diameter of a single recess is smaller than the pitch. 凹部の内面の傾斜角について説明するための断面図である。11 is a cross-sectional view for explaining an inclination angle of an inner surface of a recess. FIG. 凹部の内面の傾斜角が80度よりも大きい場合の断面図である。13 is a cross-sectional view showing a case where the inclination angle of the inner surface of the recess is greater than 80 degrees. FIG. 射出成形に用いられる金型の上面図である。FIG. 2 is a top view of a mold used for injection molding. 図15のXVI-XVI線に沿った金型の断面図である。16 is a cross-sectional view of the mold taken along line XVI-XVI in FIG. 15. 凹部の幅と剪断力を受ける領域の面積との関係について説明するための図である。11 is a diagram for explaining the relationship between the width of a recess and the area of a region subjected to a shear force. FIG.

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。 The following describes the embodiment with reference to the drawings. In the following description, the same or equivalent elements are given the same reference numerals, and duplicate explanations are omitted. In the present embodiment, "bonding strength" is described as "shear strength."

[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、金属部材2及び樹脂部材3を備える。複合部材1は、金属部材2及び樹脂部材3が接合により一体化された部材である。金属部材2及び樹脂部材3は、一例として、それぞれ板状の部材である。樹脂部材3は、金属部材2の表面2aに直接接触している。図1では、樹脂部材3は、金属部材2の表面の一部(金属部材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。
[Composite material]
Fig. 1 is a perspective view showing a composite member 1 according to an embodiment. As shown in Fig. 1, the composite member 1 includes a metal member 2 and a resin member 3. The composite member 1 is a member in which the metal member 2 and the resin member 3 are integrated by bonding. As an example, the metal member 2 and the resin member 3 are each a plate-shaped member. The resin member 3 is in direct contact with a surface 2a of the metal member 2. In Fig. 1, the resin member 3 is in direct contact with a portion of the surface of the metal member 2 (the contact surface 4 of the metal member 2), and has a lap joint structure.

金属部材2の材料は、例えば、鉄、銅、又は、アルミニウムである。樹脂部材3の材料は、例えば、ポリフェニレンサルファイド(PPS)、ポリプロピレン(PP)、ポリフタルアミド(PPA)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリアミド(PA)、アクリロ二トリル・ブタジエン・スチレン(ABS)、又は、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)などの熱可塑性樹脂である。 The material of the metal member 2 is, for example, iron, copper, or aluminum. The material of the resin member 3 is, for example, a thermoplastic resin such as polyphenylene sulfide (PPS), polypropylene (PP), polyphthalamide (PPA), polybutylene terephthalate (PBT), polyamide (PA), acrylonitrile butadiene styrene (ABS), or polyether ether ketone (PEEK).

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、金属部材2は、その表面2aの一部(接触面4)に複数の凹部5が設けられている。凹部5は、表面粗さ(Ra)が20nm以上1000nm以下、より好ましくは、20nm以上500nm以下である内面5aを有する。内面5aの表面粗さは、JIS B0601:1994/2001に準拠した線粗さである。内面5aの表面粗さは、表面2aにおいて凹部5が設けられていない部分の表面粗さよりも粗い。 Figure 2 is a cross-sectional view of the composite member 1 taken along line II-II in Figure 1. As shown in Figure 2, the metal member 2 has a plurality of recesses 5 provided in a portion (contact surface 4) of its surface 2a. The recesses 5 have an inner surface 5a with a surface roughness (Ra) of 20 nm or more and 1000 nm or less, more preferably 20 nm or more and 500 nm or less. The surface roughness of the inner surface 5a is a linear roughness in accordance with JIS B0601:1994/2001. The surface roughness of the inner surface 5a is coarser than the surface roughness of the portion of the surface 2a where the recesses 5 are not provided.

内面5aの表面粗さは、例えば、複合部材1の断面の顕微鏡写真を画像解析することにより測定される。複合部材1の断面は、例えば、イオンミリング装置により作成される。砥石による切断やレーザによる断面加工は、複合部材1に熱影響や機械的なダメージを与える。イオンミリングによれば、複合部材1に与える熱影響や機械的なダメージを抑制できる。イオンミリング装置としては、例えば、JEOL社製のIB-19500CPを用いることができる。内面5aの表面粗さは、樹脂部材3を除去後に、例えば、白色干渉顕微鏡により測定してもよい。 The surface roughness of the inner surface 5a is measured, for example, by image analysis of a micrograph of the cross section of the composite member 1. The cross section of the composite member 1 is created, for example, by an ion milling device. Cutting with a grindstone or processing the cross section with a laser causes thermal effects and mechanical damage to the composite member 1. Ion milling can suppress the thermal effects and mechanical damage to the composite member 1. An example of an ion milling device that can be used is the IB-19500CP manufactured by JEOL. The surface roughness of the inner surface 5a may be measured, for example, by a white light interference microscope after the resin member 3 is removed.

白色干渉顕微鏡として、例えば、新東Sプレシジョン株式会社製のIS-R100を用いることができる。樹脂部材3の除去方法として、例えば、溶媒により溶かす方法を用いることができる。例えば、樹脂部材3の材料がポリアミドの場合、アニリン(Aniline)、又は、エチレンクロルヒドリン(Ethylenechlorohydrin)等の溶媒が用いられる。樹脂部材3の除去方法として、他にも大気圧プラズマにより分解除去する方法等を用いることができる。 As a white light interference microscope, for example, the IS-R100 manufactured by Shinto S Precision Co., Ltd. can be used. As a method for removing the resin member 3, for example, a method of dissolving it with a solvent can be used. For example, if the material of the resin member 3 is polyamide, a solvent such as aniline or ethylene chlorohydrin can be used. As a method for removing the resin member 3, a method of decomposing and removing it using atmospheric pressure plasma can also be used.

凹部5の深さは、15μm以上60μm以下、より好ましくは、20μm以上55μm以下である。凹部5の深さは、表面2aを基準面とした各凹部5の最も深い位置における深さ、すなわち、最大深さの平均値として求められる。凹部5の深さは、複合部材1の断面の顕微鏡写真を画像解析することによって求めることもできる。凹部5の深さは、樹脂部材3を除去後に、例えば、白色干渉顕微鏡により測定してもよい。 The depth of the recesses 5 is 15 μm or more and 60 μm or less, more preferably 20 μm or more and 55 μm or less. The depth of the recesses 5 is determined as the depth at the deepest position of each recess 5 with the surface 2a as the reference plane, that is, the average value of the maximum depth. The depth of the recesses 5 can also be determined by image analysis of a micrograph of the cross section of the composite member 1. The depth of the recesses 5 may be measured, for example, by a white light interference microscope after removing the resin member 3.

複数の凹部5は、ピッチAで配列している。複数の凹部5は、壁部6を介して配列している。この例では、壁部6の高さは、表面2aの高さと同等である。壁部6は、表面2aを頂部として有する。ピッチAは、例えば20μm以上150μm以下である。ピッチAは、隣り合う一対の凹部5の中心間距離である。 The multiple recesses 5 are arranged at pitch A. The multiple recesses 5 are arranged via wall portions 6. In this example, the height of the wall portions 6 is equal to the height of the surface 2a. The wall portions 6 have the surface 2a as their top. The pitch A is, for example, 20 μm or more and 150 μm or less. The pitch A is the center-to-center distance between a pair of adjacent recesses 5.

樹脂部材3は、その一部が凹部5に入り込んだ状態で、金属部材2に接合されている。このような構造は、例えば、射出成形により形成される。複合部材1は、射出成形以外の手法、例えば、プレス成形、振動接合、又は、超音波接合により接合されてもよい。 The resin member 3 is joined to the metal member 2 with a portion of the resin member 3 inserted into the recess 5. Such a structure is formed, for example, by injection molding. The composite member 1 may also be joined by a method other than injection molding, for example, press molding, vibration joining, or ultrasonic joining.

図3は、複合部材1の断面の一例(後述の試験例21)を示す写真図である。図3に示されるように、表面2a(図1参照)に直交する断面において、金属部材2は、凹部5の内面5aから離間し、その周りが樹脂部材3により囲まれた球状金属2bを有している。球状金属2bは、断面では樹脂部材3により完全に囲まれているように見えるが、実際は内面5aと接続されており、金属部材2の一部である。金属部材2は、表面2aに直交する断面において、球状金属2bを4個/mm以上50個/mm以下の密度で有している。球状金属2bの密度は、表面2aに直交する断面において、表面2aと平行な方向における単位長さ(1mm)当たりの球状金属2bの個数として定義される。 Figure 3 is a photograph showing an example of a cross section of a composite member 1 (Test Example 21 described later). As shown in Figure 3, in a cross section perpendicular to the surface 2a (see Figure 1), the metal member 2 has spherical metal 2b spaced from the inner surface 5a of the recess 5 and surrounded by the resin member 3. Although the spherical metal 2b appears to be completely surrounded by the resin member 3 in the cross section, it is actually connected to the inner surface 5a and is part of the metal member 2. In a cross section perpendicular to the surface 2a, the metal member 2 has spherical metal 2b at a density of 4 pieces/mm or more and 50 pieces/mm or less. The density of the spherical metal 2b is defined as the number of spherical metal 2b per unit length (1 mm) in a direction parallel to the surface 2a in a cross section perpendicular to the surface 2a.

以上説明したように、本実施形態に係る複合部材1では、樹脂部材3と直接接触する金属部材2の表面2aにアンカー効果及び接合部の流路抵抗に寄与する複数の凹部5が設けられている。複数の凹部5は、表面粗さが20nm以上1000nm以下である内面5aを有する。表面粗さが20μm以上であることにより、金属部材2の接合部の表面積が増す。これにより、溶融した樹脂部材3が凹部5に流れ込み、金属部材2と溶着した際に、アンカー効果が向上すると共に、接合部の流路抵抗が増す。表面粗さが1000μm以下であることにより、樹脂部材3の凹部5への充填性が向上する。これにより、アンカー効果が向上すると共に、接合部の流路抵抗が増す。以上のことから、優れた接合強度及び気密性を有する複合部材1を提供することができる。 As described above, in the composite member 1 according to this embodiment, the surface 2a of the metal member 2 that is in direct contact with the resin member 3 is provided with a plurality of recesses 5 that contribute to the anchor effect and the flow resistance of the joint. The plurality of recesses 5 have an inner surface 5a with a surface roughness of 20 nm or more and 1000 nm or less. The surface roughness of 20 μm or more increases the surface area of the joint of the metal member 2. As a result, when the molten resin member 3 flows into the recesses 5 and is welded to the metal member 2, the anchor effect is improved and the flow resistance of the joint is increased. The surface roughness of 1000 μm or less improves the filling of the recesses 5 with the resin member 3. As a result, the anchor effect is improved and the flow resistance of the joint is increased. From the above, a composite member 1 having excellent joint strength and airtightness can be provided.

金属部材2は、表面2aに直交する断面において、球状金属2bを4個/mm以上の密度で有している。球状金属2bは凹部5の内面5aと接続されているので、アンカー効果が奏される。よって、接合強度及び気密性が更に向上する。50個/mm以下の密度とすることで、樹脂部材3の凹部5への充填性が向上する。 The metal member 2 has metal spheres 2b at a density of 4 pieces/mm or more in a cross section perpendicular to the surface 2a. The metal spheres 2b are connected to the inner surface 5a of the recess 5, providing an anchor effect. This further improves the bonding strength and airtightness. By setting the density to 50 pieces/mm or less, the filling of the resin member 3 into the recess 5 is improved.

金属部材2の材料は、例えば、鉄、銅、又は、アルミニウムである。鉄、銅、及び、アルミニウムは、レーザ加工が容易な材料であるため、接合用のレーザ加工面を効率よく形成することができる。樹脂部材3の材料は、熱可塑性樹脂である。熱可塑性樹脂を加熱した状態で金属部材2のレーザ加工面に接触させることにより、金属部材2の表面2aに形成された凹部5内に樹脂を充填させることができる。凹部5の内面5aにおける表面粗さの中に樹脂が転写されることによって形成された接合界面によれば、アンカー効果が発揮され、高い剪断強度を得ることができる。樹脂の転写方法として、射出成形、又は、加熱した金型によるプレス成形等の方法がある。 The material of the metal member 2 is, for example, iron, copper, or aluminum. Iron, copper, and aluminum are materials that are easy to laser process, so that the laser-processed surface for joining can be efficiently formed. The material of the resin member 3 is a thermoplastic resin. By contacting the heated thermoplastic resin with the laser-processed surface of the metal member 2, the resin can be filled into the recess 5 formed on the surface 2a of the metal member 2. The joining interface formed by transferring the resin into the surface roughness of the inner surface 5a of the recess 5 exerts an anchor effect, and high shear strength can be obtained. Methods for transferring the resin include injection molding and press molding using a heated mold.

[複合部材の製造方法]
図4は、実施形態に係る複合部材1の製造方法MTのフローチャートである。図4に示されるように、製造方法MTは、準備工程S10と、レーザ加工工程S12と、接合工程S14とを含む。最初に、準備工程S10として金属部材2が準備される。続いて、準備された金属部材2の表面2aをレーザ加工するレーザ加工工程S12が行われる。最後に、レーザ加工された金属部材2の表面2aに樹脂部材3を直接接合する接合工程S14が行われる。以下、レーザ加工工程S12及び接合工程S14の詳細について説明する。
[Method of manufacturing composite member]
4 is a flowchart of the manufacturing method MT of the composite member 1 according to the embodiment. As shown in FIG. 4, the manufacturing method MT includes a preparation step S10, a laser processing step S12, and a joining step S14. First, a metal member 2 is prepared in the preparation step S10. Then, a laser processing step S12 is performed to laser-process the surface 2a of the prepared metal member 2. Finally, a joining step S14 is performed to directly join the resin member 3 to the laser-processed surface 2a of the metal member 2. Details of the laser processing step S12 and the joining step S14 will be described below.

[レーザ加工工程]
レーザ加工工程S12では、例えば、パルスレーザが用いられる。図5は、実施形態に係るレーザ加工工程S12でレーザ加工された金属部材2の断面図である。図6~図9は、金属部材2の表面2aの一例を示す写真図である。図6の写真図は、銅(JIS:C1020)を材料とする金属部材の表面の一例(後述の試験例1)である。図7及び図8の写真図は、それぞれ鉄(JIS:SPCC)を材料とする金属部材の表面の一例(後述の試験例9及び試験例13)である。図9の写真図は、アルミニウム(JIS:A5052)を材料とする金属部材の表面の一例(後述の試験例23)である。
[Laser processing process]
In the laser processing step S12, for example, a pulsed laser is used. FIG. 5 is a cross-sectional view of the metal member 2 laser-processed in the laser processing step S12 according to the embodiment. FIGS. 6 to 9 are photographs showing an example of the surface 2a of the metal member 2. The photograph in FIG. 6 is an example of the surface of a metal member made of copper (JIS: C1020) (Test Example 1 described later). The photographs in FIG. 7 and FIG. 8 are examples of the surface of a metal member made of iron (JIS: SPCC) (Test Examples 9 and 13 described later). The photograph in FIG. 9 is an example of the surface of a metal member made of aluminum (JIS: A5052) (Test Example 23 described later).

レーザ加工工程S12は、図5~図9に示されるような複数の凹部5を金属部材2の表面2aに形成する。上述のように、凹部5の内面5aの表面粗さは、20nm以上1000nm以下、より好ましくは、20nm以上500nm以下である。内面5aの表面粗さは、レーザの照射条件によって調節される。内面5aの表面粗さは、複合部材1における場合と同様に、例えば、白色干渉顕微鏡、又は、断面顕微鏡写真の画像解析によって測定することができる。金属部材2の断面は、複合部材1の断面と同様の手法で作成される。 In the laser processing step S12, a plurality of recesses 5 as shown in Figures 5 to 9 are formed on the surface 2a of the metal member 2. As described above, the surface roughness of the inner surface 5a of the recesses 5 is 20 nm or more and 1000 nm or less, more preferably 20 nm or more and 500 nm or less. The surface roughness of the inner surface 5a is adjusted by the laser irradiation conditions. As in the case of the composite member 1, the surface roughness of the inner surface 5a can be measured, for example, by a white light interference microscope or image analysis of a cross-sectional micrograph. The cross section of the metal member 2 is created in the same manner as the cross section of the composite member 1.

凹部5の深さは、上述のように、15μm以上60μm以下、より好ましくは、20μm以上55μm以下である。凹部5の深さは、レーザの照射条件によって調節される。凹部5の深さは、複合部材1における場合と同様に、例えば、白色干渉顕微鏡、又は、断面顕微鏡写真の画像解析によって測定することができる。 As described above, the depth of the recess 5 is 15 μm or more and 60 μm or less, and more preferably 20 μm or more and 55 μm or less. The depth of the recess 5 is adjusted by the laser irradiation conditions. As in the case of the composite member 1, the depth of the recess 5 can be measured, for example, by a white light interference microscope or image analysis of a cross-sectional micrograph.

レーザ加工工程S12は、パルスレーザによりドット状の複数の凹部5を形成する。レーザ加工工程S2は、複数の凹部5を40%以上100%以下の密度で形成する。複数の凹部5は、平面視で(表面2aに直交する方向から見て)、例えば円形状(図6、図7及び図9参照)、又は矩形状(図8参照)である。凹部5の幅A1は、例えば、20μm以上150μm以下である。凹部5の幅A1は、円形状の凹部5においては、凹部5の直径であり、矩形状の凹部5においては、凹部5の一辺の長さである。 In the laser processing step S12, a plurality of dot-shaped recesses 5 are formed by a pulsed laser. In the laser processing step S2, a plurality of recesses 5 are formed at a density of 40% or more and 100% or less. In a plan view (seen from a direction perpendicular to the surface 2a), the plurality of recesses 5 are, for example, circular (see Figures 6, 7, and 9) or rectangular (see Figure 8). The width A1 of the recesses 5 is, for example, 20 μm or more and 150 μm or less. In the case of a circular recess 5, the width A1 of the recess 5 is the diameter of the recess 5, and in the case of a rectangular recess 5, the width A1 of the recess 5 is the length of one side of the recess 5.

レーザ加工工程S12は、複数の凹部5をレーザのスポット径の1倍以上2倍以下のピッチAで配列させる。例えば、レーザのスポット径が50μmの場合、ピッチAは50μm以上100μm以下である。図6~図9に示される例では、複数の凹部5は、格子状又はマトリックス状に配列されており、ピッチAは縦方向及び横方向で互いに同等であるが、ピッチAは縦方向及び横方向で互いに異なっていてもよい。複数の凹部5は、千鳥状に配置されていてもよいし、ランダムに配置されていてもよい。 In the laser processing step S12, the multiple recesses 5 are arranged at a pitch A that is 1 to 2 times the laser spot diameter. For example, when the laser spot diameter is 50 μm, the pitch A is 50 to 100 μm. In the examples shown in FIGS. 6 to 9, the multiple recesses 5 are arranged in a lattice or matrix, and the pitch A is equal to each other in the vertical and horizontal directions, but the pitch A may be different from each other in the vertical and horizontal directions. The multiple recesses 5 may be arranged in a staggered pattern or randomly.

図10及び図11を参照して、矩形状の凹部5の形成方法について説明する。図10は、単独で形成された円形状の凹部の直径Bと、ピッチAとの関係を説明するための図である。直径Bは、通常レーザのスポット径よりも大きくなる。図11は、矩形状の凹部5が形成された金属部材2の平面図の一例である。図10に示されるように、破線で示される単独の凹部の直径BがピッチAよりも大きいため(B>A)、単独の凹部とは異なる形状を有する凹部5が形成される。隣り合う凹部5間には、非照射部である表面2aよりも低い壁部6が形成される。この例では、レーザ加工工程S12は、複数の凹部5を表面2aより低い壁部6を介して配列させると言える。壁部6の深さCは、表面2aを基準とした深さである。壁部6は、表面2aより深さCだけ低い。この例では、複数の凹部5を隙間なく高密度で配列させることができる。 A method for forming a rectangular recess 5 will be described with reference to Figs. 10 and 11. Fig. 10 is a diagram for explaining the relationship between the diameter B of a circular recess formed alone and the pitch A. The diameter B is usually larger than the spot diameter of the laser. Fig. 11 is an example of a plan view of a metal member 2 in which a rectangular recess 5 is formed. As shown in Fig. 10, the diameter B of the single recess shown by the dashed line is larger than the pitch A (B>A), so that a recess 5 having a shape different from that of the single recess is formed. Between adjacent recesses 5, a wall portion 6 that is lower than the surface 2a, which is a non-irradiated portion, is formed. In this example, the laser processing step S12 can be said to arrange a plurality of recesses 5 via a wall portion 6 that is lower than the surface 2a. The depth C of the wall portion 6 is a depth based on the surface 2a. The wall portion 6 is lower than the surface 2a by the depth C. In this example, a plurality of recesses 5 can be arranged at high density without gaps.

図11に示されるように、矩形状の複数の凹部5は、ピッチAで格子状に配列されている。単独の凹部は、破線で示されるように円形状である。単独の凹部の直径BがピッチAよりも大きいため(B>A)、矩形状の凹部5が形成される。ここでは、ピッチAが縦方向及び横方向で互いに等しいため、凹部5は正方形状となっている。ピッチAが縦方向及び横方向で互いに異なる場合、凹部5は長方形状となる。平面視で壁部6は直線状であり、凹部5の四辺を構成している。凹部5の幅A1は、隣り合う一対の壁部6間の距離と等しい。B>Aのとき、幅A1はピッチAに限りなく近くなる(A1≒A)。 As shown in FIG. 11, a plurality of rectangular recesses 5 are arranged in a lattice pattern with a pitch A. A single recess is circular as shown by the dashed line. A rectangular recess 5 is formed because the diameter B of a single recess is larger than the pitch A (B>A). Here, the pitch A is equal in the vertical and horizontal directions, so the recess 5 is square. If the pitch A is different in the vertical and horizontal directions, the recess 5 will be rectangular. In a plan view, the wall 6 is linear, constituting the four sides of the recess 5. The width A1 of the recess 5 is equal to the distance between a pair of adjacent wall portions 6. When B>A, the width A1 becomes infinitesimally close to the pitch A (A1≒A).

図12は、単独の凹部の直径BがピッチAよりも小さい場合の断面図である。このとき直径Bは、凹部5の幅A1と等しい(B=A1)。図12に示されるように、隣り合う凹部5間には、非照射部である表面2aを頂部として有する壁部6が形成される。この例では、レーザ加工工程S12は、複数の凹部5を金属部材2の表面2aを頂部として有する壁部6を介して配列させると言える。この構成では、樹脂部材3との接合面には、樹脂部材3の亀裂の起点となる鋭利な凸部がない。よって、樹脂部材3に亀裂が入ることが抑制される。特に、亀裂が進展し易い、硬くて脆い種類の樹脂に対して有効である。直径BがピッチA以下の場合(B≦A)、ピッチAが小さいほど、金属部材2の表面積が増えるので、接続強度及び密着性が向上すると共に、気密性が向上する。 12 is a cross-sectional view of a single recess in which the diameter B is smaller than the pitch A. In this case, the diameter B is equal to the width A1 of the recess 5 (B=A1). As shown in FIG. 12, a wall 6 having the surface 2a, which is a non-irradiated portion, as its apex is formed between adjacent recesses 5. In this example, the laser processing step S12 can be said to arrange multiple recesses 5 via wall 6 having the surface 2a of the metal member 2 as its apex. In this configuration, the joint surface with the resin member 3 does not have a sharp protrusion that can be the starting point of a crack in the resin member 3. Therefore, cracks are suppressed from occurring in the resin member 3. This is particularly effective for hard and brittle types of resin that are prone to crack propagation. When the diameter B is equal to or smaller than the pitch A (B≦A), the smaller the pitch A, the greater the surface area of the metal member 2, improving the connection strength and adhesion as well as the airtightness.

図13は、凹部5の内面5aの傾斜角θについて説明するための断面図である。傾斜角θは、金属部材2の表面2aに直交する断面において、凹部5の50%深さを示す仮想線L1と直線L2とがなす角度として定義される。直線L2は、内面5aと仮想線L1との交点Pと、凹部5の最頂部5tとを結ぶ直線である。凹部5の50%深さは、以下に定義される100%深さ及び0%深さに基づき、相対値として求められる。仮想線L1は、表面2aに平行な直線であり、凹部5ごとに設定される。 Figure 13 is a cross-sectional view for explaining the inclination angle θ of the inner surface 5a of the recess 5. The inclination angle θ is defined as the angle between a virtual line L1 indicating the 50% depth of the recess 5 and a straight line L2 in a cross section perpendicular to the surface 2a of the metal member 2. The straight line L2 is a straight line connecting the intersection P of the inner surface 5a and the virtual line L1 to the apex 5t of the recess 5. The 50% depth of the recess 5 is calculated as a relative value based on the 100% depth and 0% depth defined below. The virtual line L1 is a straight line parallel to the surface 2a, and is set for each recess 5.

凹部5の100%深さは、表面2aに直交する断面における凹部5の最底部5bの深さである。凹部5の最底部5bは、表面2aに直交する断面において、表面2aからの深さが最も深い位置となる部分である。凹部5の0%深さは、表面2aに直交する断面における凹部5の最頂部5tの深さである。凹部5の最頂部5tは、表面2aに直交する断面において、最底部5bからの高さが最も高い位置となる部分である。すなわち、表面2aに直交する断面において、凹部5を形成する左右の壁面の頂部のうち、高い方が最頂部5tである。最頂部5tの高さは、表面2aと同等か、それよりも低くなる。 The 100% depth of the recess 5 is the depth of the bottommost part 5b of the recess 5 in a cross section perpendicular to the surface 2a. The bottommost part 5b of the recess 5 is the part that is deepest from the surface 2a in a cross section perpendicular to the surface 2a. The 0% depth of the recess 5 is the depth of the topmost part 5t of the recess 5 in a cross section perpendicular to the surface 2a. The topmost part 5t of the recess 5 is the part that is highest from the bottommost part 5b in a cross section perpendicular to the surface 2a. In other words, in a cross section perpendicular to the surface 2a, the topmost part 5t is the higher of the tops of the left and right wall surfaces that form the recess 5. The height of the topmost part 5t is equal to or lower than the surface 2a.

図14は、凹部5の内面5aの傾斜角θが80度よりも大きい場合の断面図である。このように、傾斜角θが80度よりも大きい場合は、傾斜角θが80度以下の場合よりも、最頂部5tが破壊の起点となり易い。なお、図14では、単独の凹部5のみが示されているが、傾斜角θによる最頂部5tの脆さの違いを比較する際は、最頂部5tの幅等の傾斜角θ以外の条件を揃える必要がある。 Figure 14 is a cross-sectional view of the recess 5 when the inclination angle θ of the inner surface 5a is greater than 80 degrees. Thus, when the inclination angle θ is greater than 80 degrees, the apex 5t is more likely to be the starting point of fracture than when the inclination angle θ is 80 degrees or less. Note that while Figure 14 only shows a single recess 5, when comparing the difference in the brittleness of the apex 5t depending on the inclination angle θ, it is necessary to match conditions other than the inclination angle θ, such as the width of the apex 5t.

レーザ加工工程S12は、レーザ照射により、ドロス(図7参照)又は酸化物(図8参照)からなる接合用テクスチャーをレーザ非照射部に形成してもよい。ドロスは、レーザ照射により飛散した金属の粒である。ドロスによれば、金属部材2の表面積が増えるので、金属部材2及び樹脂部材3の接合強度が向上すると共に、接合部の流路抵抗が増し、気密性が向上する。酸化物は、レーザ照射により飛散した金属の粒が高熱により酸化したものである。酸化物によれば、ドロスよりも金属部材2の表面積が増えるので、接合強度が更に向上する共に、接合部の流路抵抗が更に増し、気密性が更に向上する。これらの接合用テクスチャーは、レーザ加工条件を調節することにより形成できる。 In the laser processing step S12, a joining texture consisting of dross (see FIG. 7) or oxide (see FIG. 8) may be formed in the non-laser irradiated portion by laser irradiation. Dross is metal particles scattered by laser irradiation. Dross increases the surface area of the metal member 2, improving the joining strength between the metal member 2 and the resin member 3, and increasing the flow resistance of the joint, thereby improving airtightness. Oxides are metal particles scattered by laser irradiation that are oxidized by high heat. Oxides increase the surface area of the metal member 2 more than dross, further improving the joining strength, further increasing the flow resistance of the joint, and further improving airtightness. These joining textures can be formed by adjusting the laser processing conditions.

[接合工程]
接合工程S14として、例えば、射出成形が行われる。ここではインサート成形が行われる。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。接合工程S14として射出成形以外に、例えば、プレス成形、振動接合、又は、超音波接合が行われてもよい。
[Joining process]
For example, injection molding is performed as the joining step S14. Here, insert molding is performed. In insert molding, an insert is attached to a predetermined mold, resin is injected, and the resin is held for a predetermined time to harden. Thereafter, residual stress in the resin is removed by heat treatment. In addition to injection molding, for example, press molding, vibration bonding, or ultrasonic bonding may be performed as the joining step S14.

図15は、射出成形に用いられる金型の上面図である。図16は、図15のXVI-XVI線に沿った金型の断面図である。図15及び図16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(ここでは金属部材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。 Figure 15 is a top view of a mold used for injection molding. Figure 16 is a cross-sectional view of the mold taken along line XVI-XVI in Figure 15. As shown in Figures 15 and 16, the mold 20 has a mold body 21 (upper mold 21a and lower mold 21b). Between the upper mold 21a and the lower mold 21b, there is a space 22 for mounting an insert (here, the metal member 2) and a space 23 into which resin is injected. A resin injection port is provided on the upper surface of the upper mold 21a. The resin injection port is connected to the space 23 via the sprue 24, the runner 25, and the gate 26. A pressure sensor 27 and a temperature sensor 28 are provided in the space 23, and detect the pressure and temperature of the space 23. Based on the detection results of the pressure sensor 27 and the temperature sensor 28, the parameters of a molding machine (not shown) are adjusted to manufacture a molded product. The parameters include the mold temperature, resin temperature during filling, filling pressure, injection rate, holding time, pressure during holding, heat treatment temperature, heat treatment time, etc. The molded product formed by the mold 20 has a lap joint structure that is joined over a specified area.

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、金属部材2が空間22に装着されて、金型20が型閉じされる。そして、成形機は、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。成形機は、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。成形機は、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、成形機は、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、成形機は、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、成形機は、金型20を型開きして、金属部材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4に示されたフローチャートが終了する。これにより、図1に示される複合部材1が製造される。 A molding machine (not shown) performs molding using the above-mentioned mold 20 as the joining step S14. First, the mold 20 is opened, the metal member 2 is attached to the space 22, and the mold 20 is closed. Then, the molding machine injects molten resin having a set resin temperature into the inside of 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 molding machine controls the filling pressure and injection rate of the resin based on the detection result of the pressure sensor 27. The molding machine controls the mold temperature to be a set value based on the detection result of the temperature sensor 28. Also, the molding machine controls the pressure to be a set value for a set retention time based on the detection result of the pressure sensor 27. Then, the molding machine performs heat treatment based on the set heat treatment temperature and heat treatment time. Then, the molding machine opens the mold 20 and takes out the composite member 1 in which the metal member 2 and the resin member 3 are integrated. When the joining step S14 is completed, the flowchart shown in FIG. 4 is completed. This produces the composite member 1 shown in Figure 1.

以上説明したように、製造方法MTによれば、金属部材2の表面2aがレーザ加工される。レーザ加工後の金属部材2の表面2aには、アンカー効果及び接合部の流路抵抗に寄与する複数の凹部5が形成される。複数の凹部5は、表面粗さが20nm以上1000nm以下である内面5aを有する。表面粗さが20μm以上であることにより、金属部材2の表面積が増える。これにより、アンカー効果が向上すると共に、接合部の流路が複雑となり、流路抵抗が増す。表面粗さが1000μm以下であることにより、樹脂部材3の凹部5への充填性が向上する。これにより、アンカー効果が向上すると共に、接合部の流路抵抗が増す。以上のことから、優れた接合強度及び気密性を有する複合部材1の製造方法を提供することができる。 As described above, according to the manufacturing method MT, the surface 2a of the metal member 2 is laser processed. After the laser processing, the surface 2a of the metal member 2 is formed with a plurality of recesses 5 that contribute to the anchor effect and the flow resistance of the joint. The plurality of recesses 5 have an inner surface 5a with a surface roughness of 20 nm or more and 1000 nm or less. The surface roughness of 20 μm or more increases the surface area of the metal member 2. This improves the anchor effect, and the flow path of the joint becomes complex, increasing the flow resistance. The surface roughness of 1000 μm or less improves the filling of the resin member 3 into the recesses 5. This improves the anchor effect and increases the flow resistance of the joint. From the above, it is possible to provide a manufacturing method for a composite member 1 with excellent joint strength and airtightness.

複数の凹部5の深さは、15μm以上60μm以下である。凹部5の深さが15μm以上なので、金属部材2の表面積が更に増えると共に、接合部の流路抵抗が更に増す。凹部5の深さが60μm以下なのでレーザ加工工程L2にかかる時間が短縮され、生産性が向上する。また、樹脂部材3の凹部5への充填性が更に向上する。 The depth of the multiple recesses 5 is 15 μm or more and 60 μm or less. Because the depth of the recesses 5 is 15 μm or more, the surface area of the metal member 2 is further increased and the flow resistance of the joint is further increased. Because the depth of the recesses 5 is 60 μm or less, the time required for the laser processing step L2 is shortened and productivity is improved. In addition, the filling ability of the resin member 3 into the recesses 5 is further improved.

レーザ加工工程L2は、パルスレーザによりドット状の複数の凹部5を形成する。このため、金属部材2の表面積が更に増える。凹部5は平面視で円形状又は矩形状である。円形状の凹部5の場合、接合界面の面積が大きくなり、接合界面の流路の長さを長くすることができるので、流路抵抗を大きくすることができる。矩形状の凹部5の場合、円形状の凹部5の場合よりも接合界面の面積が更に大きくなる。その上、矩形状の凹部5の場合、界面の流通路が直角に曲がっているので、界面の流通路が円に沿って緩やかに曲がる円形状の凹部の場合よりも更に流路抵抗を大きくすることができる。 In the laser processing step L2, a pulsed laser is used to form multiple dot-shaped recesses 5. This further increases the surface area of the metal member 2. The recesses 5 are circular or rectangular in plan view. In the case of a circular recess 5, the area of the bonding interface is larger and the length of the flow path at the bonding interface can be increased, so the flow path resistance can be increased. In the case of a rectangular recess 5, the area of the bonding interface is even larger than in the case of a circular recess 5. Furthermore, in the case of a rectangular recess 5, the flow path at the interface is bent at a right angle, so the flow path resistance can be further increased compared to the case of a circular recess in which the flow path at the interface is bent gently along a circle.

凹部5の幅A1は、20μm以上150μm以下である。図17は、凹部の幅と剪断力を受ける領域の面積との関係について説明するための図である。図17(a)に示される凹部5の幅A1は、図17(b)に示される凹部5の幅A1よりも大きい。矢印Fは、剪断力の方向を示す。凹部5の内面5aのうち剪断力を受けるのは、ハッチングを付した領域である。図17(a)及び図17(b)から理解されるように、幅A1が小さいほど、剪断力を受ける領域の面積の合計値を大きくすることができる。これにより、接合強度を向上させることができる。一方、幅A1が小さ過ぎると、樹脂部材の良好な充填が阻害される。 The width A1 of the recess 5 is 20 μm or more and 150 μm or less. FIG. 17 is a diagram for explaining the relationship between the width of the recess and the area of the region receiving the shear force. The width A1 of the recess 5 shown in FIG. 17(a) is larger than the width A1 of the recess 5 shown in FIG. 17(b). The arrow F indicates the direction of the shear force. The hatched region of the inner surface 5a of the recess 5 receives the shear force. As can be seen from FIG. 17(a) and FIG. 17(b), the smaller the width A1, the larger the total area of the region receiving the shear force can be. This can improve the bonding strength. On the other hand, if the width A1 is too small, good filling of the resin member is hindered.

レーザ加工工程L2は、複数の凹部5を40%以上100%以下の密度で形成する。凹部5の密度が40%以上なので、金属部材2の表面積が更に増える。凹部5の密度は、60%以下であってもよい。凹部5の密度を60%以下とすることで、レーザ加工工程にかかる時間が短縮され、生産性が向上する。 In the laser processing step L2, multiple recesses 5 are formed at a density of 40% or more and 100% or less. Since the density of the recesses 5 is 40% or more, the surface area of the metal member 2 is further increased. The density of the recesses 5 may be 60% or less. By setting the density of the recesses 5 to 60% or less, the time required for the laser processing step is shortened and productivity is improved.

レーザ加工工程L2は、複数の凹部5をレーザのスポット径の1倍以上2倍以下のピッチで配列する。実際に形成される凹部5の直径は、通常、レーザのスポット径よりも大きくなる。したがって、この構成によれば、複数の凹部5を効率的に配列させることができる。 In the laser processing step L2, multiple recesses 5 are arranged at a pitch between 1 and 2 times the laser spot diameter. The diameter of the recesses 5 that are actually formed is usually larger than the laser spot diameter. Therefore, with this configuration, multiple recesses 5 can be arranged efficiently.

レーザ加工工程L2は、内面5aの傾斜角θが40度以上80度以下となるように、複数の凹部5を形成する。傾斜角θが40度以上なので、流体の圧力損失が発生するように接合部の流路抵抗が更に増し、気密性が更に向上する。傾斜角θが80度以下なので、凹部5の最頂部5tを起点とした破壊が生じ難い。 In the laser processing step L2, multiple recesses 5 are formed so that the inclination angle θ of the inner surface 5a is 40 degrees or more and 80 degrees or less. Because the inclination angle θ is 40 degrees or more, the flow resistance of the joint is further increased so that pressure loss of the fluid occurs, and the airtightness is further improved. Because the inclination angle θ is 80 degrees or less, destruction starting from the apex 5t of the recess 5 is unlikely to occur.

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。 Although the present embodiment has been described above, the present invention is not limited to the above embodiment, and it goes without saying that various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.

[レーザ加工工程の変形例]
レーザ加工工程S12は、連続した溝状の凹部5を形成してもよい。この場合も、凹部5の内面5aの表面粗さは、20nm以上1000nm以下である。連続した溝状の凹部5は、パルスレーザにより形成されてもよい。この場合、金属部材2のダメージを低減することができる。また、加工深さ(凹部5の深さ)及び凹部5の内面5aの表面粗さを制御し易い。更に、金属部材2の加工後の表面に金属酸化膜が形成されることにより、表面の酸素原子と樹脂材料とが水素結合する。レーザ加工では、機械加工及びブラスト処理のような金属加工に比べて、金属表面が高温になるため酸化され易いものの、パルスレーザを用いることにより、金属表面の酸化を抑制できる。レーザ加工工程S12は、溝状の複数の凹部5をレーザのスポット径の1倍以上2倍以下のピッチで配列させてもよい。
[Modification of the laser processing process]
In the laser processing step S12, a continuous groove-shaped recess 5 may be formed. In this case, the surface roughness of the inner surface 5a of the recess 5 is 20 nm or more and 1000 nm or less. The continuous groove-shaped recess 5 may be formed by a pulse laser. In this case, damage to the metal member 2 can be reduced. In addition, the processing depth (depth of the recess 5) and the surface roughness of the inner surface 5a of the recess 5 are easily controlled. Furthermore, a metal oxide film is formed on the processed surface of the metal member 2, and oxygen atoms on the surface and the resin material are hydrogen-bonded. In laser processing, the metal surface is more likely to be oxidized because it becomes hotter than metal processing such as mechanical processing and blasting, but the oxidation of the metal surface can be suppressed by using a pulse laser. In the laser processing step S12, a plurality of groove-shaped recesses 5 may be arranged at a pitch of 1 to 2 times the spot diameter of the laser.

[母材及び樹脂部材の変形例]
上記実施形態に係る金属部材2及び樹脂部材3として、板状部材を例として示したが、この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、金属部材2の表面の一部に接触していたが、金属部材2の表面全てに接触していてもよい。
[Modifications of the base material and resin member]
Although the metal member 2 and the resin member 3 according to the above embodiment are shown as plate-shaped members, the shape is not limited thereto, and any shape that allows them to come into contact with each other can be adopted. The resin member 3 according to the above embodiment is in contact with a part of the surface of the metal member 2, but may be in contact with the entire surface of the metal member 2.

[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。
[Modifications of injection molding]
The injection molding is not limited to insert molding, but may be outsert molding.

以下、実施形態の効果を説明するために実施例及び比較例を説明する。なお、本開示はこれら実施例に限定されない。 Below, examples and comparative examples are described to explain the effects of the embodiments. Note that the present disclosure is not limited to these examples.

ISO19095-2:2015に準拠する重ね合わせ試験片を以下のように作成した。まず、銅(JIS:C1020)、鉄(JIS:SPCC)、及び、アルミニウム(JIS:A5052)を材料とする複数の金属部材を準備した。金属部材のサイズは、10mm×45mm×1.5mmとした。 An overlapping test piece conforming to ISO19095-2:2015 was created as follows. First, multiple metal members made of copper (JIS: C1020), iron (JIS: SPCC), and aluminum (JIS: A5052) were prepared. The size of the metal members was 10 mm x 45 mm x 1.5 mm.

続いて、パルスレーザを用いたレーザ加工により、各金属部材の表面にドット状の複数の凹部を形成した。レーザ加工には、新東Sプレシジョン株式会社製のレーザ洗浄機を用いた。レーザの出力は200W、波長は1065nm、レーザのスポット径は50μmとした。加工時間は、いずれも30秒/cm以下とした。ここでは、レーザの走査ピッチ、パルス数、及び加工時間等の条件を変更することにより、銅、鉄、及びアルミニウムの各材料について、表面形状が互いに異なる複数種類の金属部材を作成した。 Next, a plurality of dot-shaped recesses were formed on the surface of each metal member by laser processing using a pulsed laser. A laser cleaner manufactured by Shinto S Precision Co., Ltd. was used for the laser processing. The laser output was 200 W, the wavelength was 1065 nm, and the laser spot diameter was 50 μm. The processing time was 30 seconds/cm2 or less in each case. Here, by changing the conditions such as the laser scanning pitch, the number of pulses, and the processing time, multiple types of metal members having different surface shapes were created for each material of copper, iron, and aluminum.

レーザ加工した金属部材の表面形状を接合工程の前に測定した。測定には、新東Sプレシジョン株式会社製の白色干渉顕微鏡IS-R100を用いた。金属部材の表面形状は、具体的には、凹部の深さ、凹部の幅、凹部の密度、凹部のピッチ、凹部の内面の表面粗さ、及び、凹部の傾斜角である。凹部の傾斜角は、試験片の断面の顕微鏡写真を画像解析することにより測定した。試験片の断面は、JEOL社製のイオンミリング装置IB-19500CPを用いて作成した。凹部の深さ、凹部の幅、凹部のピッチ、凹部の内面の表面粗さ、及び凹部の傾斜角は、接合部に形成された凹部の少なくとも5%以上を測定して得られた値の平均値として求めた。ここでは、5%~10%の数の凹部を測定した。つまり、接合部に形成された凹部の数が20000個の場合は、1000個~2000個の凹部を測定して平均値を求めた。 The surface shape of the laser-processed metal parts was measured before the joining process. For the measurement, a white light interference microscope IS-R100 manufactured by Shinto S Precision Co., Ltd. was used. The surface shape of the metal parts specifically includes the depth of the recesses, the width of the recesses, the density of the recesses, the pitch of the recesses, the surface roughness of the inner surface of the recesses, and the inclination angle of the recesses. The inclination angle of the recesses was measured by image analysis of a micrograph of the cross section of the test piece. The cross section of the test piece was created using an ion milling device IB-19500CP manufactured by JEOL. The depth of the recesses, the width of the recesses, the pitch of the recesses, the surface roughness of the inner surface of the recesses, and the inclination angle of the recesses were calculated as the average value of the values obtained by measuring at least 5% or more of the recesses formed in the joint. Here, 5% to 10% of the number of recesses were measured. In other words, when the number of recesses formed in the joint was 20,000, the average value was calculated by measuring 1,000 to 2,000 recesses.

続いて、図15及び図16に示される接合装置を用いて、各金属部材のレーザ加工面に樹脂部材を接合した。樹脂部材の材料は、ポリフェニレンサルファイド(PPS)とした。金型温度は140℃、樹脂温度は270℃、充填圧力は60MPa、射出率は64.2cm/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。この工程により、各金属部材に樹脂部材が接合され、複合部材の試験片1~29が得られた。試験片1~6では、金属部材が銅からなる。試験片7~19では、金属部材が鉄からなる。試験片20~29では、金属部材がアルミニウムからなる。 Next, a resin member was bonded to the laser-machined surface of each metal member using the bonding device shown in Figures 15 and 16. The material of the resin member was polyphenylene sulfide (PPS). The mold temperature was 140°C, the resin temperature was 270°C, the filling pressure was 60 MPa, and the injection rate was 64.2 cm 3 /s. During holding, the holding pressure was 40 MPa, and the holding time was 8 s. During heat treatment, the heat treatment temperature was 130°C, and the heat treatment time was 2 h. Through this process, the resin member was bonded to each metal member, and test pieces 1 to 29 of the composite member were obtained. In test pieces 1 to 6, the metal member was made of copper. In test pieces 7 to 19, the metal member was made of iron. In test pieces 20 to 29, the metal member was made of aluminum.

次に、得られた複合部材の気密性及び剪断強度の評価を行った。気密性の評価は、ISO19095-3:2015に準拠するヘリウムリーク試験により行った。剪断強度の評価は、ISO19095-2:2015に準拠する方法により行った。 Next, the airtightness and shear strength of the resulting composite members were evaluated. The airtightness was evaluated using a helium leak test conforming to ISO19095-3:2015. The shear strength was evaluated using a method conforming to ISO19095-2:2015.

表1は、試験片1~29における金属部材の表面形状の測定結果、気密性の評価結果、及び、剪断強度の評価結果を示す表である。表1では、金属部材の表面形状として、凹部の深さ、凹部の幅、凹部の密度、凹部のピッチ、凹部の内面の表面粗さ、及び、凹部の傾斜角がそれぞれ示されている。気密性の評価結果は、ヘリウムリーク試験の漏れ量が5×10-7Pa・m/s未満の場合が「A」、漏れ量が5×10-7Pa・m/s以上の場合が「B」で示されている。剪断強度の評価結果は、剪断強度が30MPa以上の場合が「A」、剪断強度が20MPa以上30MPa未満の場合が「B」、剪断強度が20MPa未満の場合が「C」、未接合の場合が「D」で示されている。 Table 1 shows the measurement results of the surface shape of the metal member in test pieces 1 to 29, the evaluation results of the airtightness, and the evaluation results of the shear strength. In Table 1, the surface shape of the metal member is shown as the depth of the recess, the width of the recess, the density of the recess, the pitch of the recess, the surface roughness of the inner surface of the recess, and the inclination angle of the recess. The evaluation results of the airtightness are shown as "A" when the leakage amount in the helium leak test is less than 5×10 −7 Pa·m 3 /s, and "B" when the leakage amount is 5×10 −7 Pa·m 3 /s or more. The evaluation results of the shear strength are shown as "A" when the shear strength is 30 MPa or more, "B" when the shear strength is 20 MPa or more and less than 30 MPa, "C" when the shear strength is less than 20 MPa, and "D" when not joined.

Figure 0007553305000001
Figure 0007553305000001

金属部材が銅(JIS:C1020)からなる試験例1~6のうち、試験片1,2では気密性及び剪断強度が高くなった。試験片6では、樹脂部材が接合しなかった。試験片6では、凹部の密度が2.8%しかなく、金属部材の表面積が小さ過ぎるため、樹脂部材が接合しなかったと考えられる。試験片3~5では、漏れ量が5×10-7Pa・m/s以上、剪断強度が20MPa未満であった。試験片3~5では、凹部の密度が40%未満であり、やはり金属部材の表面積が不十分であったと考えられる。 Among test examples 1 to 6 in which the metal member was made of copper (JIS: C1020), test pieces 1 and 2 had high airtightness and shear strength. In test piece 6, the resin member was not bonded. In test piece 6, the density of the recesses was only 2.8%, and it is believed that the surface area of the metal member was too small, so the resin member was not bonded. In test pieces 3 to 5, the leakage amount was 5×10 −7 Pa·m 3 /s or more, and the shear strength was less than 20 MPa. In test pieces 3 to 5, the density of the recesses was less than 40%, and it is believed that the surface area of the metal member was also insufficient.

金属部材が鉄(JIS:SPCC)からなる試験例7~19のうち、試験片8~14では、気密性及び剪断強度が高くなった。試験片18,19では、樹脂部材が接合しなかった。試験片18では、凹部の内面の表面粗さが1200nmを超えているため、樹脂部材の凹部への充填性が悪化し、樹脂部材が接合しなかったと考えられる。試験片19では、凹部の密度が5.2%しかなく、金属部材の表面積が小さ過ぎるため、樹脂部材が接合しなかったと考えられる。 Of test examples 7 to 19 in which the metal member was made of iron (JIS: SPCC), test pieces 8 to 14 had high airtightness and shear strength. The resin member did not bond to test pieces 18 and 19. It is believed that in test piece 18, the surface roughness of the inner surface of the recess exceeded 1200 nm, which deteriorated the filling of the resin member into the recess and prevented the resin member from bonding. In test piece 19, the density of the recess was only 5.2%, and the surface area of the metal member was too small, which is why the resin member did not bond.

試験片15,17では、漏れ量が5×10-7Pa・m/s以上、剪断強度が20MPa未満であった。試験片15,17では、凹部の密度は40%未満であり、金属部材の表面積が不十分であったと考えられる。試験片7では、漏れ量が5×10-7Pa・m/s以上、剪断強度が30MPa未満であった。試験片7では、凹部の深さが15μm未満であるため、接続部の流路抵抗が低く、その結果、気密性が低くなったと考えられる。試験片16では、漏れ量が5×10-7Pa・m/s以上であった。試験片16では、凹部の深さが60μmを超えているので、樹脂部材の凹部への充填性が不十分となり、気密性が低くなったと考えられる。 In the test pieces 15 and 17, the leakage amount was 5×10 −7 Pa·m 3 /s or more, and the shear strength was less than 20 MPa. In the test pieces 15 and 17, the density of the recesses was less than 40%, and it is considered that the surface area of the metal member was insufficient. In the test piece 7, the leakage amount was 5×10 −7 Pa·m 3 /s or more, and the shear strength was less than 30 MPa. In the test piece 7, the depth of the recesses was less than 15 μm, so the flow resistance of the connection part was low, and as a result, it is considered that the airtightness was low. In the test piece 16, the leakage amount was 5×10 −7 Pa·m 3 /s or more. In the test piece 16, the depth of the recesses exceeded 60 μm, so it is considered that the filling of the resin member into the recesses was insufficient, and the airtightness was low.

金属部材がアルミニウム(JIS:A5052)からなる試験例20~29のうち、試験片20~24では、気密性及び剪断強度が高くなった。試験片28,29では、樹脂部材が接合しなかった。試験片28では、凹部の内面の表面粗さが1600nmを超えているため、樹脂部材の凹部への充填性が悪化したと考えられる。その上、試験片28では、凹部の密度が6.1%しかなく、金属部材の表面積が小さ過ぎたと考えられる。試験片29では、凹部の内面の表面粗さが2000nmを超えているため、樹脂部材の凹部への充填性が悪化したと考えられる。その上、試験片29では、凹部の深さが15μm未満であるため、樹脂部材が十分に接合しなかったと考えられる。 Of test examples 20 to 29 in which the metal member was made of aluminum (JIS: A5052), test pieces 20 to 24 had high airtightness and shear strength. In test pieces 28 and 29, the resin member was not bonded. In test piece 28, the surface roughness of the inner surface of the recess exceeded 1600 nm, which is thought to have deteriorated the filling of the resin member into the recess. Furthermore, in test piece 28, the density of the recess was only 6.1%, which is thought to have made the surface area of the metal member too small. In test piece 29, the surface roughness of the inner surface of the recess exceeded 2000 nm, which is thought to have deteriorated the filling of the resin member into the recess. Furthermore, in test piece 29, the depth of the recess was less than 15 μm, which is thought to have made the resin member not bonded sufficiently.

試験片25~27では、漏れ量が5×10-7Pa・m/s以上であった。試験片26,27では、剪断強度が20MPa未満であった。試験片26,27では、凹部の密度が40%未満であり、金属部材の表面積が不十分であったと考えられる。その上、試験片26では、凹部の内面の表面粗さが1000nmを超えているため、樹脂部材の凹部への充填性が悪化したと考えられる。試験片25では、凹部の深さが60μmを超えているので、試験例20~24に比べて、樹脂部材の凹部への充填性が不十分となり、気密性及び剪断強度が低くなったと考えられる。 In the test pieces 25 to 27, the leakage amount was 5×10 −7 Pa·m 3 /s or more. In the test pieces 26 and 27, the shear strength was less than 20 MPa. In the test pieces 26 and 27, the density of the recesses was less than 40%, and it is considered that the surface area of the metal member was insufficient. Furthermore, in the test piece 26, the surface roughness of the inner surface of the recesses exceeded 1000 nm, and it is considered that the filling of the resin member into the recesses was deteriorated. In the test piece 25, the depth of the recesses exceeded 60 μm, and it is considered that the filling of the resin member into the recesses was insufficient compared to the test examples 20 to 24, and the airtightness and shear strength were lower.

凹部の内面の表面粗さが1000nmを超えている試験例18,26,28,29では、気密性及び剪断強度が十分に確保されないことが確認できた。凹部の密度が40%未満である試験例3~6,15,17~19,26~28でも、気密性及び剪断強度が十分に確保されないことが確認できた。 In test examples 18, 26, 28, and 29, where the surface roughness of the inner surface of the recess exceeds 1000 nm, it was confirmed that airtightness and shear strength were not sufficiently ensured. It was also confirmed that in test examples 3 to 6, 15, 17 to 19, and 26 to 28, where the density of the recess is less than 40%, airtightness and shear strength were not sufficiently ensured.

1…複合部材、2…金属部材、2a…表面、2b…球状金属、5…凹部、5a…内面、6…壁部、A…ピッチ、θ…傾斜角。 1...composite member, 2...metal member, 2a...surface, 2b...spherical metal, 5...recess, 5a...inner surface, 6...wall, A...pitch, θ...tilt angle.

Claims (14)

金属部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、
前記金属部材の表面をレーザ加工するレーザ加工工程と、
前記レーザ加工された前記金属部材の表面に前記樹脂部材を直接接合する接合工程と、
を含み、
前記レーザ加工工程は、表面粗さが20nm以上1000nm以下である内面を有し、深さが15μm以上60μm以下である複数の凹部を40%以上100%以下の密度で前記金属部材の表面に形成し、
前記金属部材の材料は、鉄である、複合部材の製造方法。
A method for manufacturing a composite member in which a metal member and a resin member are joined, comprising the steps of:
a laser processing step of laser processing a surface of the metal member;
a joining step of directly joining the resin member to the surface of the metal member that has been laser-processed;
Including,
The laser processing step includes forming a plurality of recesses having an inner surface with a surface roughness of 20 nm to 1000 nm and a depth of 15 μm to 60 μm at a density of 40% to 100% on the surface of the metal member ,
A method for manufacturing a composite member, wherein the material of the metal member is iron .
前記レーザ加工工程は、パルスレーザによりドット状の前記複数の凹部を形成する、請求項1に記載の複合部材の製造方法。 The method for manufacturing a composite member according to claim 1 , wherein the laser processing step forms the plurality of dot-shaped recesses with a pulsed laser. 前記複数の凹部は、平面視で円形状又は矩形状である、請求項に記載の複合部材の製造方法。 The method for manufacturing a composite member according to claim 2 , wherein the plurality of recesses are circular or rectangular in plan view. 前記複数の凹部は、20μm以上150μm以下の幅を有する、請求項2又は3に記載の複合部材の製造方法。 The method for manufacturing a composite member according to claim 2 or 3 , wherein the plurality of recesses have a width of 20 μm or more and 150 μm or less. 前記レーザ加工工程は、パルスレーザにより連続した溝状の前記複数の凹部を形成する、請求項1に記載に記載の複合部材の製造方法。 The method for manufacturing a composite member according to claim 1, wherein the laser processing step forms the multiple recesses in the form of continuous grooves using a pulsed laser. 前記レーザ加工工程は、前記複数の凹部をレーザのスポット径の1倍以上2倍以下のピッチで配列させる、請求項1~の何れか一項に記載の複合部材の製造方法。 The method for manufacturing a composite member according to any one of claims 1 to 5 , wherein in the laser processing step, the plurality of recesses are arranged at a pitch that is equal to or greater than 1 time and equal to or less than 2 times a laser spot diameter. 前記レーザ加工工程は、前記複数の凹部を前記金属部材の表面より低い壁部を介して配列させる、請求項1~の何れか一項に記載の複合部材の製造方法。 The method for manufacturing a composite member according to claim 1 , wherein the laser processing step arranges the plurality of recesses via a wall portion that is lower than a surface of the metal member. 前記レーザ加工工程は、前記複数の凹部を前記金属部材の表面を頂部として有する壁部を介して配列させる、請求項1~の何れか一項に記載の複合部材の製造方法。 The method for manufacturing a composite member according to any one of claims 1 to 6 , wherein the laser processing step arranges the plurality of recesses via a wall portion having a top portion on the surface of the metal member. 前記レーザ加工工程は、内面の傾斜角が40度以上80度以下となるように、前記複数の凹部を形成する、請求項1~の何れか一項に記載の複合部材の製造方法。 The method for manufacturing a composite member according to any one of claims 1 to 8 , wherein the laser processing step forms the plurality of recesses so that an inclination angle of the inner surface is between 40 degrees and 80 degrees. 前記レーザ加工工程は、ドロスからなる接合用テクスチャーをレーザ非照射部に形成する、請求項1~の何れか一項に記載の複合部材の製造方法。 The method for manufacturing a composite member according to any one of claims 1 to 9 , wherein the laser processing step forms a joining texture made of dross in the non-laser irradiated portion. 前記レーザ加工工程は、酸化物からなる接合用テクスチャーをレーザ非照射部に形成する、請求項1~の何れか一項に記載の複合部材の製造方法。 The method for producing a composite member according to any one of claims 1 to 9 , wherein the laser processing step forms a joining texture made of an oxide in the non-laser irradiated portion. 前記樹脂部材の材料は、熱可塑性樹脂である、請求項1~11の何れか一項に記載の複合部材の製造方法。 The method for manufacturing a composite member according to any one of claims 1 to 11 , wherein the material of the resin member is a thermoplastic resin. 表面粗さが20nm以上1000nm以下である内面を有し、深さが15μm以上60μm以下である複数の凹部が40%以上100%以下の密度でその表面に設けられた金属部材と、
前記複数の凹部が設けられた前記金属部材の表面に直接接触する樹脂部材と、を備え
前記金属部材の材料は、鉄である、複合部材。
A metal member having an inner surface with a surface roughness of 20 nm to 1000 nm and having a plurality of recesses with a depth of 15 μm to 60 μm provided on the surface at a density of 40% to 100% ;
a resin member in direct contact with a surface of the metal member on which the plurality of recesses are provided ,
A composite member, wherein the material of the metal member is iron .
前記金属部材の表面に直交する断面において、前記金属部材は、前記内面から離間し、その周りが前記樹脂部材により囲まれた球状金属を、4個/mm以上50個/mm以下の密度で有している、請求項13に記載の複合部材。 14. The composite material according to claim 13, wherein in a cross section perpendicular to the surface of the metal member, the metal member has spherical metal particles spaced from the inner surface and surrounded by the resin member at a density of 4 particles/mm or more and 50 particles/ mm or less.
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