(57)【要約】【課題】物性値が大きく異なる２つの基材の組み合わせであっても、基材の材料の組み合わせや、基材の大きさや形状の組み合わせに拘わらず、安価な原料を用い、簡単な処理によって、２つの基材を強固に嵌合部で接合する接合方法を見出す。【解決策】異なる材料からなる２つの基材の双方に、隙間バメないしは中間バメで嵌合する嵌合部を形成し、さらに、２つの基材の嵌合部を強磁性金属の微粒子の集まりで覆う、この後、押し込む基材からの反発力が急激に増えるまで、押し込む基材を押し込まれる基材に押し込む、これによって、強磁性金属の微粒子が、双方の嵌合部の表面の凹部に入り込むとともに、嵌合部の間隙を埋め尽し、強磁性金属の微粒子の集まりを介して嵌合部同士が接合される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
異なる材料からなる２つの基材を嵌合部で接合する接合方法は、熱分解で強磁性金属を析出する金属化合物をアルコールに分散してアルコール分散液を作成し、前記アルコールに溶解ないしは混和する第一の性質と、粘度が前記アルコールの粘度より高い第二の性質と、沸点が前記金属化合物の熱分解温度より低い第三の性質とを兼備する有機化合物を、前記アルコール分散液に混合して混合液を作成する、さらに、異なる材料からなる２つの基材に対し、隙間バメないしは中間バメで嵌合する嵌合部を、押し込まれる基材の嵌合部の長さが、押し込む基材の嵌合部の長さより長い嵌合部として形成する、この後、前記押し込む基材の嵌合部を、前記混合液に浸漬し、前記押し込まれる基材の嵌合部に、前記混合液を塗布する、さらに、前記２つの基材を昇温して前記金属化合物を熱分解し、強磁性金属の微粒子の集まりで前記双方の嵌合部を覆う、この後、前記押し込む基材からの反発力が急激に増えるまで、前記押し込む基材を前記押し込まれる基材に押し込む、これによって、前記強磁性金属の微粒子が、前記双方の嵌合部の表面の凹部に入り込むとともに、前記嵌合部の間隙を埋め尽し、該強磁性金属の微粒子の集まりを介して前記嵌合部同士が接合される、異なる材料からなる２つの基材を嵌合部で接合する接合方法。
【請求項２】
請求項１に記載した異なる材料からなる２つの基材を嵌合部で接合する接合方法において、前記２つの基材の少なくとも一つの基材が、円筒ないしは円柱の形状からなる基材であり、該２つ基材を嵌合部で接合する接合方法は、隙間バメないしは中間バメで嵌合する嵌合部を、円筒ないしは円柱の形状からなる一方の基材の嵌合部の長さが、他方の基材の嵌合部の長さより短い嵌合部として形成し、さらに、前記円筒ないしは円柱の形状からなる一方の基材の嵌合部を、請求項１に記載した混合液に浸漬し、前記他方の基材の嵌合部に、請求項１に記載した混合液を塗布する、さらに、前記２つの基材を昇温し、請求項１に記載した金属化合物を熱分解し、強磁性金属の微粒子の集まりで前記双方の嵌合部を覆う、この後、前記円筒ないしは円柱の形状からなる一方の基材からの反発力が急激に増えるまで、該円筒ないしは円柱の形状からなる一方の基材を、回転させながら前記他方の基材に押し込む、これによって、前記強磁性金属の微粒子が、前記双方の嵌合部の表面の凹部に入り込むとともに、前記嵌合部の間隙を埋め尽し、該強磁性金属の微粒子の集まりを介して前記嵌合部同士が接合される、２つの基材の少なくとも一つの基材が円筒ないしは円柱の形状からなる該２つの基材を嵌合部で接合する接合方法。
【請求項３】
請求項１及び請求項２に記載した異なる材料からなる２つの基材を嵌合部で接合する接合方法において、前記２つの基材の少なくとも一つの基材が、合成樹脂の材質からなる基材であり、該２つ基材を嵌合部で接合する接合方法は、隙間バメないしは中間バメで嵌合する嵌合部を、一方の基材の嵌合部の長さが、他方の基材の嵌合部の長さより短い嵌合部として形成し、さらに、前記一方の基材の嵌合部を、請求項１及び請求項２に記載した混合液に浸漬し、前記他方の基材の嵌合部に、請求項１及び請求項２に記載した混合液を塗布する、さらに、前記２つの基材を窒素雰囲気で昇温し、請求項１及び請求項２に記載した金属化合物を熱分解し、強磁性金属の微粒子の集まりで前記双方の嵌合部を覆う、この後、前記一方の基材からの反発力が急激に増えるまで、該一方の基材を前記他方の基材に押し込む、これによって、前記強磁性金属の微粒子が、前記双方の嵌合部の表面の凹部に入り込むとともに、前記嵌合部同士の間隙を埋め尽し、該強磁性金属の微粒子の集まりを介して前記嵌合部同士が接合される、２つの基材の少なくとも一つの基材が合成樹脂の材質からなる該２つの基材を嵌合部で接合する接合方法。
【請求項４】
請求項１−３に記載した異なる材料からなる２つの基材を嵌合部で接合する接合方法において、前記混合液を作成する際に用いる原料は、前記金属化合物が、無機物の分子ないしはイオンからなる配位子が、強磁性金属の金属イオンに配位結合した金属錯イオンを有する無機金属化合物からなる錯体であり、前記アルコールがメタノールであり、前記有機化合物が、カルボン酸ビニルエステル類、アクリル酸エステル類、メタクリル酸エステル類、グリコール類、グリコールエーテル類、ないしはスチレンモノマーからなるいずれか１種類の有機化合物であり、前記錯体と前記メタノールと前記1種類の有機化合物とを、前記混合液を作成する際の原料として用い、請求項１−３に記載した異なる材料からなる２つの基材を嵌合部で接合する接合方法に従って２つの基材を嵌合部で接合する、請求項１−３に記載した異なる材料からなる２つの基材を嵌合部で接合する接合方法。
【請求項５】
請求項１−３に記載した異なる材料からなる２つの基材を嵌合部で接合する接合方法において、前記混合液を作成する際に用いる原料は、前記金属化合物が強磁性金属で構成されるオクチル酸金属化合物であり、前記アルコールがメタノールであり、前記有機化合物が、カルボン酸ビニルエステル類、アクリル酸エステル類、メタクリル酸エステル類、グリコール類、グリコールエーテル類、ないしはスチレンモノマーからなるいずれか1種類の有機化合物であり、前記オクチル酸金属化合物と前記メタノールと前記1種類の有機化合物とを、前記混合液を作成する際の原料として用い、請求項１−３に記載した異なる材料からなる２つの基材を嵌合部で接合する接合方法に従って２つの基材を嵌合部で接合する、請求項１−３に記載した異なる材料からなる２つの基材を嵌合部で接合する接合方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の基材の接合方法は、異なる材料からなる２つの基材の双方に、従来の隙間バメないしは中間バメで嵌合する嵌合部を、押し込まれる基材の嵌合部の長さが、押し込む基材の嵌合部の長さより長い嵌合部として形成する。さらに、双方の嵌合部に、強磁性金属の微粒子の集まりを析出させ、嵌合部の表面の凹部とともに、嵌合部を強磁性金属の微粒子で覆う。この後、一方の基材を、押し込む際の反発力が急激に増えるまで、他方の基材に押し込む。この際、双方の嵌合部に形成された強磁性金属の微粒子の集まりの表層において、微粒子同士が互いに接触し、微粒子が摩擦力によって嵌合部の空隙を埋めるように移動する。こうした微粒子の移動が、一方の基材の押し込みにと共に継続し、微粒子が嵌合部の全体を埋め尽し、強磁性金属の微粒子の集まりを介して嵌合部同士が接合される。これによって、従来の締まりバメに近い接合強度が嵌合部に形成される。なお、強磁性金属は自発磁化を持つ金属であり、鉄、コバルトないしはニッケルが該当する。また、本発明では材料と材質とは同義語であるとし、材料として記述する。
【背景技術】
【０００２】
異なる材料からなる２つの基材を嵌合部で接合することが困難である事例として、鉄とアルミニウムとを、溶接で接合することが知られている。この理由は、両者の物性が次のように乖離しているためである。すなわち、アルミニウムの融点が６６０℃であるのに対し、軟鋼の融点は１５４０℃で、アルミニウムより８８０℃も高い。また、アルミニウムの熱伝導度が２４７Ｗ／ｍＫであるのに対し、軟鋼の熱伝導度は８１．５Ｗ／ｍＫで、アルミニウムの１／３に過ぎない。さらに、熱膨張係数は、アルミニウムが２４×１０−６／℃であるのに対し、軟鋼の熱膨張係数は１２×１０−６／℃であり、アルミニウムの１／２である。また、ヤング率は、アルミニウムが７０．３ＧＰａであるのに対し、軟鋼は２０５．９ＧＰａであり、アルミニウムの３倍に近い。このように、物性値が大きく異なる基材同士を接合することは、溶接による接合に限らず困難な場合が多い。なお、アルミニウムは酸化されやすく、酸化膜の酸化アルミニウムによって優れた耐食性を持つが、溶接の場合は、酸化膜が接合の障害になる。
【０００３】
いっぽう、最近、摩擦攪拌接合ＦＳＷ（Ｆｒｉｃｔｉｏｎ  Ｓｔｉｒ  Ｗｅｌｄｉｎｇの略で、１９９１年にイギリスの溶接研究所が考案した技術）によって、異なる材料からなる２つの基材を嵌合部で接合する試みがなされている。ＦＳＷは、ショルダーとプローブとからなる円筒状の回転ツールを、高速回転させながら接合部にプローブを挿入し、さらに、回転ツールを突き合わせ面に沿って移動させ、その際に発生する摩擦熱と材料の攪拌とを利用し、元々の界面を完全に焼失させて接合する。この接合方法は、材料を溶かさずに接合する、固相接合の一種である。ＦＳＷは、欠陥や割れが発生しにくく、接合前の処理が不要で、シールドガスが不要で、ヒュームやスパッタなどが発生しない利点はあるが、接合時に基材を強固に拘束する必要があり、また、複雑な形状の接合には、回転ツールの位置制御が困難になり、基材の形状の制約がある。さらに、鉄鋼材料や高融点金属の接合には、回転ツールに、高い高温強度、耐摩耗性、被反応性が求められ、現在までに実用化された接合は、アルミニウム合金に留まる。なお、我国においては、２０１１年以降ＦＳＷに関する多数の特許が出願されている。例えば、最近の特許として特許文献１−３がある。しかし、ＦＳＷの接合原理が、高速回転させた回転ツールによって発生する摩擦熱と、摩擦熱による材料の攪拌であるため、接合できる材料は金属と合金に制約される。
【０００４】
また、特許文献４に、異なる材料からなる合成樹脂の２つの円筒基材を、接着剤で接合する方法が記載されている。しかし、接着剤による合成樹脂同士の円筒基材の接合では、接合強度を得るためには、接着剤と合成樹脂の材質との組み合せが制限される。さらに、特許文献５に、異なる材料からなる金属の板材に金属の円筒基材を挿入した後に、挿入した円筒基材の先端の内径を塑性変形して拡大させ、金属の板材の一方の表面に金属の円筒基材の先端を密着させ、さらに、金属の板材のもう一方の表面が、円筒基材の外周面と接触する部位を、ロウ付けによって接合する方法が記載されている。しかし、挿入した円筒基材の先端を塑性変形するため、円筒基材の金属の材質が制限される。さらに、ロウ付けで２つの金属基材を接合させるため、ロウと２つの金属の材質の組み合わせが制限される。このように、特許文献４および５の接合方法は、同じ種類の材料からなる異なる材料の２つの基材を接合させる事例であるが、接合方法に汎用性がない。
【０００５】
これに対し、物性値が大きく異なる２つの基材を嵌合部で接合する技術は、鉄とアルミニウムとのように、同種の材料からなる異なる材料の基材の接合のみならず、例えば、金属と合成樹脂との接合、金属とガラスとの接合、金属とセラミックスとの接合、合成樹脂とガラスとの接合、合成樹脂とセラミックスとの接合、ガラスとセラミックスとの接合のように、異なる種類の材料からなる２つの基材を嵌合部で接合する技術は、自動車のみならず電気製品でも、製品の軽量化や多機能化や低価格化のために、強く求められている。
しかし、物性値が大きく異なる２つの基材を嵌合部で接合する際に様々な困難が伴うため、２つの基材を嵌合部で接合する試みは少ない。いっぽう、接着によって、異なる材料からなる２つの基材を嵌合部で接合する事例があるが、一方の材料に対しては接着力を持つが、他方の材料に対しは接着力が劣る問題点を持つ。また、接合部の異物除去が必須になり、基材が大型になるほど接着力は小さい。さらに、嵌め合いによって、異なる材料からなる２つの基材を嵌合部で接合する事例があるが、接合強度が大きい締まりバメは、双方の嵌合部の弾性変形ないしは嵌合部に加わる過大な応力に基づくため、セラミックス、ガラス、合成樹脂などの弾性変形しにくい材料では、嵌合部が破壊し、締まりバメができない。これに対し、隙間バメと中間バメでは、溝の寸法から軸の寸法を引いた隙間が存在するため、接合強度は小さい。
以上に説明したように、２つの基材の材料の組み合わせに拘わらず、また、大きさや形状の組み合わせに拘わらず、異なる材料からなる２つの基材を強固に接合できる汎用的な技術が強く求められているが、こうした技術の実現には多くの課題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１８−０８３２１７号公報
【特許文献２】特開２０１８−０７９７７９号公報
【特許文献３】特許６３０９１８３
【特許文献４】特許６２１１１５３号公報
【特許文献５】特開２０１７−１３０３４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明が解決しようとする課題は、異なる材料からなる２つの基材を嵌合部で接合する接合方法を見出すことであり、鉄とアルミニウムとのように、異なる金属材料からなる基材の接合や、熱可塑性樹脂と熱硬化性樹脂とのように、異なる合成樹脂材料からなる基材の接合や、機械的強度が異なるセラミックスやガラスのように、異なるセラミックス材料や異なるガラス材料からなる２つの基材の接合のみならず、例えば、金属と合成樹脂との接合、金属とガラスとの接合、金属とセラミックスとの接合、合成樹脂とガラスとの接合、合成樹脂とセラミックスとの接合、ガラスとセラミックスとの接合のように、異なる種類の材料からなる２つの基材の組み合わせであっても、２つの基材の材料の組み合わせや、２つの基材の大きさや形状の組み合わせに拘わらず、安価な原料を用い、簡単な処理によって、２つの基材の嵌合部を強固に接合する接合方法を見出すことにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
異なる材料からなる２つの基材を嵌合部で接合する接合方法は、熱分解で強磁性金属を析出する金属化合物をアルコールに分散してアルコール分散液を作成し、前記アルコールに溶解ないしは混和する第一の性質と、粘度が前記アルコールの粘度より高い第二の性質と、沸点が前記金属化合物の熱分解温度より低い第三の性質とを兼備する有機化合物を、前記アルコール分散液に混合して混合液を作成する、さらに、異なる材料からなる２つの基材に対し、隙間バメないしは中間バメで嵌合する嵌合部を、押し込まれる基材の嵌合部の長さが、押し込む基材の嵌合部の長さより長い嵌合部として形成する、この後、前記押し込む基材の嵌合部を前記混合液に浸漬し、前記押し込まれる基材の嵌合部に前記混合液を塗布する、さらに、前記２つの基材を昇温して前記金属化合物を熱分解し、強磁性金属の微粒子の集まりで前記双方の嵌合部を覆う、この後、前記押し込む基材からの反発力が急激に増えるまで、前記押し込む基材を前記押し込まれる基材に押し込む、これによって、前記強磁性金属の微粒子が、前記双方の嵌合部の表面の凹部に入り込むとともに、前記嵌合部同士の間隙を埋め尽し、該強磁性金属の微粒子の集まりを介して前記嵌合部同士が接合される、異なる材料からなる２つの基材を嵌合部で接合する接合方法である。
【０００９】
最初に、熱分解で強磁性金属を析出する金属化合物をアルコールに分散する。これによって、金属化合物が分子状態でアルコールに分散し、強磁性金属の微粒子になる原料が液相化される。なお、強磁性金属は自発磁化を持つ金属であり、鉄、コバルトないしはニッケルが該当する。飽和磁化は、鉄が２．２テスラで、コバルトが１．８テスラで、ニッケルが０．６テスラである。このため、熱分解で強磁性金属を析出する金属化合物として、鉄、コバルトないしはニッケルからなる金属イオンを有する金属化合物を用いる。次に、有機化合物をアルコール分散液に混合する。有機化合物がアルコールに溶解ないしは混和するため、有機化合物がアルコール分散液と均一に混ざり合った混合液になる。さらに、異なる材料からなる２つの基材の双方に、隙間バメないしは中間バメで嵌合する嵌合部を、押し込まれる基材の嵌合部の長さが、押し込む基材の嵌合部の長さより長い嵌合部として形成する。こののち、押し込む基材の嵌合部を前記混合液に浸漬し、混合液を嵌合部に付着させる。また、押し込まれる基材の嵌合部に前記混合液を塗布し、混合液を嵌合部に付着させる。この際、隙間バメで基材を嵌合する場合は、中間バメで基材を嵌合する場合より、粘度が高い混合液を用い、嵌合部に付着する混合液の厚みを増やす。さらに、２つの基材を前記金属化合物が熱分解する温度に昇温する。アルコールと有機化合物とが気化した後に、双方の嵌合部に４０−６０ｎｍの大きさからなる粒状の強磁性金属の微粒子の集まりが一斉に析出し、微粒子が嵌合部の表面の凹部を埋めるとともに、磁気吸着した微粒子の集まりが嵌合部を覆う。また、析出した強磁性金属の微粒子は、不純物を持たない活性状態にあるため、粒状の微粒子同士は、互いに接触する局所的な部位で金属結合する。なお、隙間バメで基材を嵌合する場合は、中間バメで基材を嵌合する場合より、より多くの強磁性金属の微粒子が析出し、より多くの微粒子の集まりが嵌合部を覆う。この後、押し込む基材からの反発力が急激に増えるまで、押し込む基材を押し込まれる基材に押し込む。この際、双方の嵌合部に形成された強磁性金属の微粒子の集まりにおいて、表層の微粒子同士が互いに接触し、微粒子同士の局所的な金属結合力と、微粒子に作用する磁気吸引力との双方より大きな摩擦力が微粒子に作用し、微粒子が嵌合部の空隙を埋めるように移動する。なお、強磁性金属の微粒子は硬度が高い微粒子であり、微粒子同士の接触において微粒子は破壊されない。すなわち、コバルトのモース硬度は５．０で、鉄のモース硬度は４．５で、ニッケルのモース硬度は４．０である。この微粒子の移動は、押し込む基材の移動に伴って継続し、微粒子が嵌合部の空隙を埋め尽すと、微粒子の移動が困難になり、微粒子同士の接触が急激に増える。この際、押し込む基材からの反発力が、微粒子同士の摩擦によって急激に増え、基材を押し込む処理を終了する。この結果、強磁性金属の微粒子が、双方の嵌合部の表面の凹部に入り込むとともに、嵌合部の全体を埋め尽くし、微粒子集まりを介して嵌合部同士が接合される。なお、２つの基材の嵌合においては、嵌合部を確保するため、押し込まれる基材の嵌合部の長さを、押し込む基材の嵌合部の長さより長くするのが一般的で、本発明では、微粒子同士の摩擦が嵌合部で確実に行われ、嵌合部同士が接合できる。また、強磁性金属の融点は高く、微粒子同士が接触する局所的な部位は、短時間高温に昇温されるが、微粒子は融解しない。すなわち、強磁性金属の融点は、鉄が１５３９℃で、コバルトが１４７８℃で、ニッケルが１４５５℃と高い。
ここで、一方の基材を他方に基材に押し込む際に、嵌合部同士の間隙で起こる現象を時系列的に説明する。一方の基材を他方の基材に押し込むと、双方の嵌合部を覆う強磁性金属の微粒子の集まりにおいて、表層の微粒子同士が接触し、微粒子同士の局所的な金属結合力と、微粒子に作用する磁気吸引力との双方より、微粒子に作用する摩擦力が大きいため、微粒子が移動して嵌合部の空隙を徐々に埋める。なお、微粒子の大きさが、嵌合部の表面粗さより１桁以上小さく、双方の嵌合部の表面の凹部を微粒子がすでに埋めている。いっぽう、摩擦力を受ける微粒子は極僅かで、殆どの微粒子は摩擦力を受けず、微粒子の集まりが嵌合部を覆う。つまり、嵌合部表面の凹部に発生するアンカー効果と、微粒子同士の局所的な金属結合力と、微粒子に作用する磁気吸引力とによって、多くの微粒子は、嵌合の際に嵌合部から脱落しない。さらに、一方の基材を押し込み続けると、微粒子が移動できる嵌合部の空隙が徐々になくなり、微粒子が移動しにくくなり、押し込む基材の反発力が徐々に増える。嵌合部同士の空隙が微粒子の集まりで埋め尽くされると、微粒子の移動が困難になり、微粒子同士の局所的な接触が急激に増え、微粒子同士が局所的な接触部で接合する。この際、微粒子同士の摩擦力が急激に増加し、押し込む基材の反発力が急激に増える。この時点で基材の押し込みを終了する。この結果、嵌合部の間隙を埋め尽くす微粒子の集まりに、微粒子同士の局所的な金属結合力と、摩擦熱による微粒子同士の局所的な接合力と、微粒子に作用する磁気吸引力と、嵌合部の凹部に発生するアンカー効果とからなる４種類の結合力が作用する。このため、従来の隙間バメないしは中間バメによる嵌合部の接合力に、微粒子の４種類の結合力が加算され、締まりバメに近い接合力で、嵌合部同士が接合される。なお、隙間バメでは、中間バメより多くの微粒子の集まりが、中間バメより広い嵌合部の間隙を埋め尽くし、４種類の結合力が中間バメより大きくなり、この結果、隙間バメで加工した嵌合部同士に、締まりバメに近い接合力が得られる。
いっぽう、従来の締まりバメによる接合は、嵌合部の弾性変形ないしは嵌合部に加わる過大な応力に基づくため、セラミックス、ガラス、合成樹脂などの弾性変形しにくい材料は、嵌合時に嵌合部が破壊し、締まりバメができない。本接合方法では、嵌合部が変形する以前に、ないしは、嵌合部に過大な応力が発生する以前に、微粒子同士の摩擦が発生し、この時点で基材同士の嵌合を終了するため、セラミックス、ガラス、合成樹脂からなる基材は勿論のこと、２つの基材の材料の組み合わせの如何に拘わらず、締まりバメに近い接合力で２つの基材が接合できる。
以上に説明した本発明の接合方法は次の作用効果をもたらす。
第一に、隙間バメないしは中間バメで２つの基材を嵌合部で接合するため、２つの基材の材料の組み合わせと、２つの基材の大きさや形状の組み合わせに拘わらず、２つの基材に溝と軸とからなる嵌合部が形成でき、嵌合させる基材として用いることができる。また基材の材質や大きさや形状に拘わらず、嵌合部に混合液が付着する。
第二に、物性値が大きく異なる基材の組み合わせ、例えば、一方の基材が高い脆性を持つ金属で、他方の基材が脆性の低いガラスやセラミックスでも、また、一方の基材が高い引張強度を持つ金属で、他方の基材が引張り強度の低い合成樹脂でも、隙間バメないしは中間バメの寸法公差で２つの基材を嵌合するため、溝の寸法から軸の寸法を引いた隙間が嵌合部に存在し、相対的に強度が低い、あるいは、弾性変形しにくい、ガラスやセラミックスや合成樹脂からなる基材でも、嵌合させる基材として用いることができる。
第三に、嵌合部を嵌合する際に、双方の嵌合部に強磁性金属の微粒子の集まりが既に存在するため、嵌合の際に発生する応力は微粒子が直接受ける。このため、微粒子が直接摩擦力を受けて移動し、摩擦力を緩和させる。従って、嵌合の際に、基材の嵌合部同士が直接接触せず、また、嵌合部が過大な応力を直接受けず、相対的に強度が低い、あるいは、弾性変形しにくい基材であっても、嵌合時に嵌合部が破壊しない。
第四に、嵌合の際に、嵌合部が弾性変形する、ないしは、嵌合部に過大な応力が発生する以前に、微粒子同士の接触が急激に増大し、微粒子同士の摩擦が急激に増えた時点で嵌合を終了するため、嵌合部は弾性変形せず、また、嵌合部に過大な応力は発生しない。このため、セラミックス、ガラス、合成樹脂からなる基材は勿論のこと、２つの基材の材料の組み合わせの如何に拘わらず、２つの基材を締まりバメに近い接合強度で嵌合部同士が接合できる。
第五に、強磁性金属は、前記した融点に近い耐熱性と、磁気キュリー点以下の温度で磁気吸引力を発生する。なお、磁気キュリー点は、コバルトが１１２０℃で、鉄が７７０℃で、ニッケルが３５４℃である。このため、嵌合部の耐熱性が高く、嵌合部された基材が高温で使用できる。なお、嵌合された基材を磁気キュリー点より高い温度に晒しても、磁気キュリー点より低い温度に戻せば、強磁性金属の自発磁化は元に戻り、微粒子に磁気吸引力が復活する。
第六に、金属化合物の熱分解温度が、合成樹脂の熱分解の開始温度より低く、耐熱性が低い合成樹脂の基材でも、基材の材料の組み合わせに拘わらず嵌合部が接合できる。また、厚みが薄い基材および外径が小さい円筒ないしは円柱の基材は押し込みにくいが、基材の側面を冶具によって保持し、基材を押し込めば、厚みが１ｍｍ程度の基材でも、外径が５ｍｍ程度の円筒ないしは円柱の基材であっても、中間バメで押し込める。この結果、２つの基材の材料の組み合わせや、基材の大きさや形状の組み合わせの如何に拘わらず、２つの基材を嵌合部で接合できる。
第七に、原料となるアルコール、有機化合物、金属化合物はいずれも汎用的な工業用薬品である。さらに、２つの基材を嵌合部で接合する処理は、いずれも簡単な処理からなる。このため、安価な費用で、異なる材料からなる２つの基材が嵌合部で接合できる。
このため、本接合方法は７段落に記載した全ての課題を解決する。
【００１０】
８段落に記載した異なる材料からなる２つの基材を嵌合部で接合する接合方法において、前記２つの基材の少なくとも一つの基材が、円筒ないしは円柱の形状からなる基材であり、該２つ基材を嵌合部で接合する接合方法は、隙間バメないしは中間バメで嵌合する嵌合部を、円筒ないしは円柱の形状からなる一方の基材の嵌合部の長さが、他方の基材の嵌合部の長さより短い嵌合部として形成し、さらに、前記円筒ないしは円柱の形状からなる基材の嵌合部を、８段落に記載した混合液に浸漬し、前記他方の基材の嵌合部に、８段落に記載した混合液を塗布する、さらに、前記２つの基材を昇温し、８段落に記載した金属化合物を熱分解し、強磁性金属の微粒子の集まりで前記双方の嵌合部を覆う、この後、前記円筒ないしは円柱の形状からなる基材からの反発力が急激に増えるまで、該円筒ないしは円柱の形状からなる一方の基材を回転させながら前記他の基材に押し込む、これによって、前記強磁性金属の微粒子が、前記双方の嵌合部の表面の凹部に入り込むとともに、前記嵌合部同士の間隙を埋め尽し、該強磁性金属の微粒子の集まりを介して前記嵌合部同士が接合される、２つの基材の少なくとも一つの基材が円筒ないしは円柱の形状からなる該２つの基材を嵌合部で接合する接合方法である。
【００１１】
本接合方法は、８段落に記載した異なる材料からなる２つの基材の少なくとも一つが、円筒ないしは円柱の形状からなる基材を用いる。このため、２つの基材の双方に、隙間バメないしは中間バメで嵌合する嵌合部を、円筒ないしは円柱の形状からなる一方の基材の嵌合部の長さが、他方の基材の嵌合部の長さより短い嵌合部として形成する。さらに、円筒ないしは円柱の形状からなる一方の基材の嵌合部を、８段落に記載した混合液に浸漬し、混合液を嵌合部に付着させる。また、他方の基材の嵌合部に前記混合液を塗布し、混合液を嵌合部に付着させる。さらに、２つの基材を金属化合物が熱分解する温度に昇温する。この際、双方の嵌合部に、４０−６０ｎｍの大きさの粒状の強磁性金属の微粒子の集まりが、混合液の粘度に応じた量として一斉に析出し、磁気吸着した強磁性金属の微粒子の集まりが嵌合部を覆う。また、析出した強磁性金属の微粒子は、不純物を持たない活性状態にあり、粒状の微粒子同士は、互いに接触する局所的な部位で金属結合する。この後、円筒ないしは円柱の形状からなる一方の基材の反発力が急激に増えるまで、円筒ないしは円柱の形状からなる一方の基材を、回転させながら他方の基材に押し込む。この際、双方の嵌合部に形成された強磁性金属の微粒子の集まりにおいて、表層の微粒子同士が互いに接触し、微粒子同士の局所的な金属結合力と、微粒子に作用する磁気吸引力との双方より大きな摩擦力が微粒子に作用し、微粒子が嵌合部の空隙を埋めるように移動する。この微粒子の移動は、押し込む基材の移動とともに継続し、微粒子が嵌合部の空隙を埋め尽すと、微粒子の移動が困難になり、微粒子同士の接触が急激に増える。この際、押し込む基材からの反発力が、微粒子同士の摩擦によって急激に増え、一方の基材を押し込む処理を終了する。この結果、磁気吸着した強磁性金属の微粒子が、双方の嵌合部の表面の凹部に入り込むとともに、嵌合部の全体を埋め尽くし、強磁性金属の微粒子の集まりを介して嵌合部同士が接合される。
つまり、円筒ないしは円柱の形状からなる一方の基材を、回転させながら他方の基材に押し込むため、円筒ないしは円柱の形状からなる一方の基材を、他方の基材に鉛直方向に押し込む場合より、嵌合部において微粒子同士が接触する時間が増え、嵌合部の長さが短くても、強磁性金属の微粒子集まりを介して嵌合部同士が接合される。この結果、嵌合部の間隙を埋め尽くす微粒子の集まりに、微粒子同士の局所的な金属結合力と、摩擦熱による微粒子同士の局所的な接合力と、微粒子に作用する磁気吸引力と、嵌合部の凹部に発生するアンカー効果とからなる４種類の結合力が作用する。さらに、微粒子の集まりに作用する４種類の結合力が、従来の隙間バメないしは中間バメによる嵌合部の接合力に加算されるため、締まりバメに近い接合力で、嵌合部同士が接合される。
いっぽう、締まりバメによる接合は、基材の嵌合部の弾性変形ないしは嵌合部に加える過大な応力に基づくため、セラミックス、ガラス、合成樹脂などの弾性変形しにくい材料は、締まりバメができない。しかしながら、本接合方法に依れば、セラミックス、ガラス、合成樹脂からなる基材は勿論のこと、２つの基材の材料の組み合わせの如何に拘わらず、２つの基材の各々に溝と軸とからなる嵌合部が形成できるため、２つの基材を締まりバメに近い接合強度で接合できる。
また、本接合方法は、９段落に説明した７つの作用効果と同様の作用効果をもたらす。このため、本接合方法は７段落に記載した課題を全て解決する。
なお、外径が小さい円筒ないしは円柱の形状からなる基材は押し込みにくいが、基材の側面を冶具によって保持し、基材を回転させながら押し込めば、外径が５ｍｍ程度の基材でも、隙間バメはもちろんのこと、中間バメでも押し込むことができる。従って、２つの基材の材料の組み合わせや、基材の大きさや形状の組み合わせの如何に拘わらず、２つの基材を接合できる。
【００１２】
８段落および１０段落に記載した異なる材料からなる２つの基材を嵌合部で接合する接合方法において、前記２つの基材の少なくとも一つの基材が、合成樹脂の材質からなる基材であり、該２つ基材を嵌合部で接合する接合方法は、隙間バメないしは中間バメで嵌合する嵌合部を、一方の基材の嵌合部の長さが、他方の基材の嵌合部の長さより短い嵌合部として形成し、さらに、前記一方の基材の嵌合部を８段落に記載した混合液に浸漬し、前記他方の基材の嵌合部に８段落に記載した混合液を塗布する、さらに、前記２つの基材を窒素雰囲気で昇温し、８段落に記載した金属化合物を熱分解し、強磁性金属の微粒子の集まりで前記双方の嵌合部を覆う、この後、前記一方の基材からの反発力が急激に増えるまで、該一方の基材を前記他方の基材に押し込む、これによって、前記強磁性金属の微粒子が、前記双方の嵌合部の表面の凹部に入り込むとともに、前記嵌合部同士の間隙を埋め尽し、該強磁性金属の微粒子の集まりを介して前記嵌合部同士が接合される、２つの基材の少なくとも一つの基材が合成樹脂の材質からなる該２つの基材を嵌合部で接合する接合方法である。
【００１３】
つまり、合成樹脂の材質からなる基材は、他の材質からなる基材に比べて耐熱性が低い。いっぽう、８段落および１０段落に記載した２つの基材を嵌合部で接合する接合方法において、混合液が付着した基材を昇温し、金属化合物を熱分解させる過程で、基材が昇温される。ところで、合成樹脂が昇温され、合成樹脂の熱分解反応が開始する温度は、窒素雰囲気と大気雰囲気とでは大きく異なり、窒素雰囲気では発熱反応が起こらず吸熱反応が起こるため、窒素雰囲気で熱分解が開始する温度は、大気雰囲気に比べて、大きく高温側にシフトする。従って、混合液が付着した合成樹脂からなる基材を窒素雰囲気で昇温すると、合成樹脂の熱分解反応の開始が遅れ、合成樹脂の性質は不可逆変化しない。
ここで、耐熱性が低く安価な合成樹脂の熱分解について説明する。合成樹脂を昇温すると、所定の温度から合成樹脂の熱分解が始まり、高分子材料である合成樹脂の分子が徐々に断ち切られ、次第に低分子量となって重量が軽減する熱分解反応が進む。従って、合成樹脂の熱分解が始まると分子構造が変わるため、合成樹脂の性質は不可逆変化する。この合成樹脂の分子構造に変化が始まる温度は、重量変化が始まる温度であり、熱重量分析（Ｔｈｅｒｍｏｇｒａｖｉｍｅｔｏｒｙ略してＴＧ）で測定される。従って、金属化合物を熱分解させても、合成樹脂の熱分解が始まらなければ、合成樹脂の性質は変わらない。これによって、合成樹脂の性質を変えることなく、合成樹脂からなる基材が接合できる。
ところで、合成樹脂の熱分解反応は、酸素ガスが存在する大気雰囲気と、窒素雰囲気とでは大きく異なる。つまり、酸素ガスが存在する大気雰囲気での熱分解は、酸化反応による熱分解が初期に起こり、燃焼であるため発熱を伴う。この発熱現象が酸化されやすい、つまり、燃えやすい有機物質からなる合成樹脂の熱分解を促進させる。これに対し、窒素雰囲気での初期の熱分解は吸熱反応による熱分解であり、酸化反応による発熱現象が生じない。このため、窒素雰囲気での合成樹脂の熱分解が始まる温度は、酸素ガスが存在する大気雰囲気に比べて大幅に遅れて高温側にシフトする。例えば、高密度ポリエチレン樹脂の熱分解は、大気雰囲気では２５０℃で開始するが、窒素雰囲気では４００℃と１５０℃も高温側にシフトする。従って、窒素雰囲気で合成樹脂の基材を昇温し、金属化合物を熱分解すれば、合成樹脂が熱分解されず、合成樹脂の性質を変えることなく、合成樹脂の基材が嵌合部で接合できる。
以上に説明したように、２つの基材の少なくとも一つの基材の材質が合成樹脂からなる基材の接合では、窒素雰囲気で基材を昇温し、金属化合物を熱分解させると、合成樹脂の熱分解が起こらず、合成樹脂の性質は変わらない。このため、８段落および１０段落に記載した異なる材料からなる２つの基材を嵌合部で接合する接合方法において、窒素雰囲気で２つの基材を昇温し、金属化合物を熱分解させると、合成樹脂の性質が変わることなく、２つの基材が嵌合部で接合できる。
【００１４】
８段落、１０段落及び１２段落に記載した異なる材料からなる２つの基材を嵌合部で接合する接合方法において、前記混合液を作成する際に用いる原料は、前記金属化合物が、無機物の分子ないしはイオンからなる配位子が、強磁性金属の金属イオンに配位結合した金属錯イオンを有する無機金属化合物からなる錯体であり、前記アルコールがメタノールであり、前記有機化合物が、カルボン酸ビニルエステル類、アクリル酸エステル類、メタクリル酸エステル類、グリコール類、グリコールエーテル類、ないしはスチレンモノマーからなるいずれか１種類の有機化合物であり、これら３種類の物質を、前記混合液を作成する際の原料として用い、８段落、１０段落及び１２段落に記載した異なる材料からなる２つの基材を嵌合部で接合する接合方法に従って２つの基材を嵌合部で接合する、８段落、１０段落及び１２段落に記載した異なる材料からなる２つの基材を嵌合部で接合する接合方法である。
【００１５】
つまり、強磁性金属で構成される無機金属化合物からなる錯体は、還元雰囲気の１８０−２２０℃の比較的低い温度で熱分解が完了し、強磁性金属を析出する。また、最も汎用的なアルコールであるメタノールに、１０重量％に近い割合で分散する。このため、無機金属化合物からなる錯体とメタノールとは、８段落、１０段落及び１２段落に記載した混合液を製造する際の原料になる。また、錯体が還元雰囲気で熱分解する温度では、合成樹脂の熱分解が始まらないため、合成樹脂の性質は変わらない。
すなわち、無機物の分子ないしはイオンからなる配位子が、強磁性金属の金属イオンに配位結合した金属錯イオンを有する無機金属化合物からなる錯体を、還元雰囲気で熱処理すると、配位結合部が最初に分断され、無機物と強磁性金属とに分解される。さらに昇温すると、無機物が気化熱を奪って気化し、すべての無機物の気化が完了した後に、強磁性金属が析出する。つまり、錯体を構成するイオンの中で、分子の中央に位置する強磁性金属の金属イオンが最も大きい。このため、金属イオンと配位子との距離が最も長い。従って、錯体を還元雰囲気で熱処理すると、金属イオンが配位子と結合する配位結合部が最初に分断され、金属と無機物とに分解する。さらに温度が上がると、無機物が気化熱を奪って気化し、気化が完了した後に、強磁性金属が析出する。この際、無機物が低分子量であるため、無機物の分子量に応じた１８０−２２０℃の低い温度で無機物の気化が完了する。このような錯体として、アンモニアＮＨ３が配位子となって金属イオンに配位結合するアンミン金属錯イオンを有する無機金属化合物からなる錯体、塩素イオンＣｌ−が、ないしは塩素イオンＣｌ−とアンモニアＮＨ３とが配位子となって金属イオンに配位結合するクロロ金属錯イオンを有する無機金属化合物からなる錯体、シアノ基ＣＮ−が配位子イオンとなって金属イオンに配位結合するシアノ金属錯イオンを有する無機金属化合物からなる錯体、臭素イオンＢｒ−が配位子イオンとなって金属イオンに配位結合するブロモ金属錯イオンを有する無機金属化合物からなる錯体、沃素イオンＩ−が配位子イオンとなって金属イオンに配位結合するヨード金属錯イオンを有する無機金属化合物からなる錯体などがある。このような分子量が小さい無機金属化合物からなる錯体は、合成が容易で最も安価な強磁性金属の金属錯イオンを有する金属錯体である。
また、カルボン酸ビニルエステル類、アクリル酸エステル類、メタクリル酸エステル類、グリコール類、グリコールエーテル類、ないしはスチレンモノマーからなるいずれか１種類の有機化合物に、メタ―ノールに溶解ないしは混和する第一の性質と、粘度がメタ―ノールの粘度より高い第二の性質と、沸点が無機金属化合物からなる錯体の熱分解温度より低い第三の性質を兼備する有機化合物が存在する。このような有機化合物は、いずれも汎用的な工業用薬品である。従って、このような有機化合物は、無機金属化合物からなる錯体のメタノール分散液との混合液を製造する際の安価な原料になる。なお、カルボン酸ビニルエステル類、アクリル酸エステル類、メタクリル酸エステル類やスチレンモノマーは、溶剤として用いるため、重合反応を起こさせない禁止剤ないしは防止剤が添加され、昇温しても重合反応は起こらない。
従って、無機金属化合物からなる錯体のメタノール分散液に、前記した有機化合物のいずれか１種類を混合すると、錯体と有機化合物とが分子状態で均一に混ざり合った混合液が大量に製造される。このため、安価な工業用薬品である無機金属化合物からなる錯体と、最も汎用的なアルコールであるメタノールと、汎用的な工業用薬品である有機化合物とを原料として用いると、前記混合液が安価な費用で大量に製造される。このため、８段落、１０段落及び１２段落に記載した異なる材料からなる２つの基材を嵌合部で接合する接合方法において、８段落、１０段落及び１２段落に記載した混合液が安価に製造できる。
【００１６】
８段落、１０段落及び１２段落に記載した異なる材料からなる２つの基材を嵌合部で接合する接合方法において、前記混合液を作成する際に用いる原料は、前記金属化合物が強磁性金属で構成されるオクチル酸金属化合物であり、前記アルコールがメタノールであり、前記有機化合物が、カルボン酸ビニルエステル類、アクリル酸エステル類、メタクリル酸エステル類、グリコール類、グリコールエーテル類、ないしはスチレンモノマーからなるいずれか1種類の有機化合物であり、これら３種類の物質を、前記混合液を作成する際の原料として用い、８段落、１０段落及び１２段落に記載した異なる材料からなる２つの基材を嵌合部で接合する接合方法に従って２つの基材を嵌合部で接合する、８段落、１０段落及び１２段落に記載した異なる材料からなる２つの基材を嵌合部で接合する接合方法である。
【００１７】
つまり、強磁性金属で構成されるオクチル酸金属化合物は、窒素雰囲気の３４０℃で熱分解が完了し、強磁性金属を析出する。また、最も汎用的なアルコールであるメタノールに対し、１０重量％に近い濃度で分散する。このため、オクチル酸金属化合物は、金属化合物のアルコール分散液を製造する際の原料になる。なお、多くの合成樹脂が窒素雰囲気の３４０℃で熱分解せず、窒素雰囲気でオクチル酸金属化合物を熱分解すると、合成樹脂の性質は変わらない。いっぽう、オクチル酸金属化合物は、大気雰囲気の２９０℃で熱分解が完了し、強磁性金属を析出する。このため、大気雰囲気の２９０℃で合成樹脂が熱分解しなければ、合成樹脂からなる基材を嵌合に用いることができる。
すなわち、オクチル酸Ｃ７Ｈ１５ＣＯＯＨのカルボキシル基を構成する酸素イオンが、強磁性金属の金属イオンに共有結合するオクチル酸金属化合物は、金属イオンが最も大きいイオンであるため、カルボキシル基を構成する酸素イオンと金属イオンとの距離が、他のイオン同士の距離より長い。こうした分子構造上の特徴を持つオクチル酸金属化合物を窒素雰囲気で熱処理すると、オクチル酸の沸点を超える温度で、カルボキシル基を構成する酸素イオンと金属イオンとの結合部が最初に分断され、オクチル酸と強磁性金属とに分離する。さらに昇温すると、オクチル酸が気化熱を奪って気化し、気化が完了すると強磁性金属が析出する。こうしたオクチル酸金属化合物に、ニッケルを析出するオクチル酸ニッケルＮｉ（Ｃ７Ｈ１５ＣＯＯ）２、鉄を析出するオクチル酸鉄Ｆｅ（Ｃ７Ｈ１５ＣＯＯ）３、コバルトを析出するオクチル酸コバルトＣｏ（Ｃ７Ｈ１５ＣＯＯ）２がある。
さらに、オクチル酸金属化合物は、容易に合成できる安価な工業用薬品である。すなわち、最も汎用的な有機酸であるオクチル酸をアルカリ金属と反応させると、オクチル酸アルカリ金属化合物が生成され、オクチル酸アルカリ金属化合物を、強磁性金属の無機金属化合物と反応させると、強磁性金属のオクチル酸金属化合物が合成される。従って、有機金属化合物の中で最も安価な有機金属化合物である。このため、１５段落で説明した無機金属化合物からなる錯体より熱分解温度が高いが、錯体より安価な金属化合物である。
また、カルボン酸ビニルエステル類、アクリル酸エステル類、メタクリル酸エステル類、グリコール類、グリコールエーテル類、ないしはスチレンモノマーからなるいずれか1種類の有機化合物に、メタノールに溶解ないしは混和する第一の性質と、粘度がメタ―ノールの粘度より高い第二の性質と、沸点がオクチル酸金属化合物の熱分解温度より低い第三の性質とを兼備する有機化合物が存在する。このような有機化合物は、汎用的な工業用薬品である。従って、このような有機化合物は、オクチル酸金属化合物のメタノール分散液との混合液を製造する際の安価な原料になる。
従って、オクチル酸金属化合物のメタノール分散液に、前記有機化合物のいずれか１種類を混合すると、オクチル酸金属化合物のメタノール分散液と有機化合物とが分子状態で均一に混ざり合った混合液が大量に製造される。これによって、安価な工業用薬品であるオクチル酸金属化合物と、最も汎用的なアルコールであるメタノールと、汎用的な工業用薬品である有機化合物とを原料として用いると、８段落、１０段落及び１２段落に記載した混合液が安価な費用で大量に製造される。このため、８段落、１０段落及び１２段落に記載した異なる材料からなる２つの基材を嵌合部で接合する接合方法において、８段落、１０段落及び１２段落に記載した混合液が安価に製造できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】アルミニウムの板材とポリプロピレン樹脂の板材とを、ニッケル微粒子の集まりで接合した嵌合部の接合状態を断面の一部によって模式的に説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
実施形態１
本実施形態は、相対的に低い温度で金属化合物が熱分解し、強磁性金属を析出する金属化合物の実施形態である。このような金属化合物として、無機物の分子ないしはイオンからなる配位子が、強磁性金属からなる金属イオンに配位結合した金属錯イオンを有する無機金属化合物からなる金属錯体がある。従って、１５段落で説明したように、金属錯体の熱分解によって、合成樹脂の熱分解が開始されず、合成樹脂の性質は変わらない。ここでは、金属を強磁性金属であるニッケルとし、ニッケル化合物について説明する。
最初に、アルコールに分散するニッケル化合物を説明する。硫酸ニッケルと塩化ニッケルは水に溶け、ニッケルイオンが溶解し、多くのニッケルイオンがニッケルの析出に参加できない。また、水酸化ニッケルと酸化ニッケルはアルコールに分散しない。このため、これら分子量が低い無機ニッケル化合物は、ニッケルを析出する原料として適切でない。
次に、熱分解でニッケルを析出するニッケル化合物を説明する。ニッケル化合物からニッケルが生成される化学反応の中で、最も簡単な化学反応に熱分解反応がある。つまり、ニッケル化合物を昇温するだけで、ニッケル化合物が熱分解してニッケルが析出する。さらに、ニッケル化合物の熱分解温度が低ければ、耐熱性が低い合成樹脂の嵌合部を、ニッケル微粒子の集まりで接合できる。無機物からなる分子ないしはイオンが配位子となり、分子構造の中央に位置するニッケルイオンに配位結合したニッケル錯イオンを有する無機ニッケル錯体は、無機物の分子量が小さければ、還元雰囲気で熱分解する温度は、分子量がより大きい有機ニッケル化合物が大気雰囲気で熱分解する温度より低い。このため、このような無機ニッケル錯体は、１７段落で説明したオクチル酸ニッケルより相対的に高価な物質ではあるが、より低い温度でニッケルを析出するため、合成樹脂からなる嵌合部を、ニッケル微粒子の集まりで接合することができる。
すなわち、無機ニッケル錯体を構成する分子の中で、ニッケルイオンが最も大きい。ちなみに、ニッケル原子の単結合の共有結合半径は１１０ｐｍで、窒素原子の三重結合の共有結合半径の５４ｐｍで、酸素原子の三重結合の共有結合半径は５３ｐｍである。このため、無機ニッケル錯体の分子構造において、配位子がニッケルイオンに配位結合する配位結合部が最も長い。従って、無機ニッケル錯体を熱処理すると、最初に配位結合部が分断され、ニッケルと無機物とに分解し、分子量が小さい無機物の気化が完了した後に、ニッケルが析出する。
このような無機ニッケル錯体の中で、アンモニアＮＨ３が配位子となってニッケルイオンに配位結合するアンミン錯体は、他の無機ニッケル錯体に比べて合成が容易であり、安価な費用で製造できる。こうした無機ニッケル錯体は、アンモニアガスや水素ガスなどの還元性雰囲気で熱処理すると、配位子の分子量が小さいため、２００℃より低い温度で配位結合部位が最初に分断され、この後、２００℃前後の温度で無機物の気化が完了し、ニッケルが析出する。また、メタノールに１０重量％近くまで分散する。このようなニッケル錯イオンとして、例えば、ヘキサアンミンニッケルイオン［Ｎｉ（ＮＨ３）６］２＋があり、無機ニッケル錯体として、例えば、ヘキサアンミンニッケル硝酸塩［Ｎｉ（ＮＨ３）６］（ＮＯ３）２やヘキサアンミンニッケル塩化物［Ｎｉ（ＮＨ３）６］Ｃｌ２がある。また、合成が容易で、安価なコバルトイオンに配位結合したアンミン錯体として、ペンタアンミンクロロコバルト塩化物［ＣｏＣｌ（ＮＨ３）５］Ｃｌ２と、ヘキサアンミンコバルト塩化物［Ｃｏ（ＮＨ３）６］Ｃｌ３と、ヘキサアンミンコバルト硝酸塩［Ｃｏ（ＮＨ３）６］（ＮＯ３）３がある。
【００２０】
実施形態２
本実施形態は、第一にアルコールに溶解ないしは混和し、第二にアルコールより粘度が高く、第三に強磁性金属からなる金属錯体とオクチル酸金属化合物との少なくともどちらか一方の熱分解温度より沸点が低い、これら３つの性質を兼備する有機化合物の実施形態である。
つまり、有機化合物の沸点が、金属錯体が熱分解する２００℃前後より低ければ、有機化合物は金属錯体のアルコール分散液と共に混合液を構成する。また、有機化合物の沸点が、オクチル酸金属化合物が熱分解する３４０℃ないしは２９０℃より低ければ、オクチル酸金属化合物のアルコール分散液と共に混合液を構成する。従って、有機化合物はこれら混合液の粘度を調整する調整剤になる。これら３つの性質を兼備する有機化合物に、カルボン酸ビニルエステル類、アクリル酸エステル類、メタクリル酸エステル類、グリコール類、グリコールエーテル類に属する有機化合物、ないしはスチレンモノマーがある。
【００２１】
カルボン酸ビニルエステル類には、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニル、カプロン酸ビニル、カプリル酸ビニル、カプリン酸ビニル、ラウリン酸ビニル、ミリスチン酸ビニル、パルミチン酸ビニル、ステアリン酸ビニル、ピパリン酸ビニル、オクチル酸ビニル、モノクロロ酢酸ビニル、アジピン酸ビニル、クロトン酸ビニル、安息香酸ビニルなどがある。
例えば、酢酸ビニルは化学式がＣＨ３ＣＯＯ−ＣＨ＝ＣＨ２で示され、メタノールに溶解し、メタノールより高い粘性を持ち、沸点がメタノールの沸点より高い７２．７℃で、１５段落で説明した金属錯体と、１７段落で説明したオクチル酸金属化合物との熱分解温度より低い。従って、金属錯体ないしはオクチル酸金属化合物をメタノールに分散し、この分散液に酢酸ビニルを添加して撹拌すると、添加した酢酸ビニルの量に応じて分散液の粘度が増大する。このため、酢酸ビニルは前記した３つの性質を兼備する有機化合物である。なお、酢酸ビニルは、酢酸とビニルアルコールとを反応させたエステルで、ポリ酢酸ビニルの合成に用いる原料で、安価な有機化合物である。なお、溶剤として用いる酢酸ビニルは、酢酸ビニルの重合反応を起こさせない禁止剤ないしは防止剤が添加されているため、酢酸ビニルを昇温しても重合反応は起こらない。
また、モノクロロ酢酸ビニルは化学式がＣｌ−ＣＨ２ＣＯＯ−ＣＨ＝ＣＨ２で示され、メタノールに溶解し、メタノールより高い粘性を持ち、さらに、沸点がメタノールの沸点より高い１３６℃で、１５段落で説明した金属錯体と、１７段落で説明したオクチル酸金属化合物との熱分解温度より低い。従って、金属錯体ないしはオクチル酸金属化合物をメタノールに分散し、この分散液にモノクロロ酢酸ビニルを添加して撹拌すると、添加したモノクロロ酢酸ビニルの量に応じて分散液の粘度が増大する。このため、モノクロロ酢酸ビニルは前記した３つの性質を兼備する有機化合物である。なお、モノクロロ酢酸ビニルは、アクリルゴムの架橋サイトとして用いられる安価な有機化合物である。また、溶剤として用いるモノクロロ酢酸ビニルも、重合反応を起こさせない禁止剤ないしは防止剤が添加されているため、酢酸ビニルと同様に、昇温しても重合反応は起こらない。
【００２２】
アクリル酸エステル類は、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸２エチルヘキシルなどがある。
例えば、アクリル酸メチルは化学式がＣＨ２＝ＣＨ−ＣＯＯＣＨ３で示され、メタノールに溶解し、メタノールより高い粘性を持ち、さらに、沸点がメタノールの沸点より高い８０℃で、１５段落で説明した金属錯体と、１７段落で説明したオクチル酸金属化合物との熱分解温度より低い。従って、金属錯体ないしはオクチル酸金属化合物をメタノールに分散し、この分散液にアクリル酸メチルを添加して撹拌すると、添加したアクリル酸メチルの量に応じて分散液の粘度が増大する。このため、アクリル酸メチルは前記した３つの性質を兼備する有機化合物である。なお、アクリル酸メチルはアクリル樹脂の原料であって、安価な有機化合物である。また、溶剤として用いるアクリル酸メチルも、重合反応を起こさせない禁止剤ないしは防止剤が添加されているため、酢酸ビニルと同様に、昇温しても重合反応は起こらない。
また、アクリル酸ブチルは化学式がＣＨ２＝ＣＨ−ＣＯＯＣ４Ｈ９で示され、メタノールに溶解し、メタノールより高い粘性を持ち、さらに、沸点がメタノールの沸点より高い１４８℃で、１５段落で説明した金属錯体と、１７段落で説明したオクチル酸金属化合物との熱分解温度より低い。従って、金属錯体ないしはオクチル酸金属化合物をメタノールに分散し、この分散液にアクリル酸ブチルを添加して撹拌すると、添加したアクリル酸ブチルの量に応じて分散液の粘度が増大する。このため、アクリル酸ブチルは前記した３つの性質を兼備する有機化合物である。なお、アクリル酸ブチルは、アクリル酸とメタノールを反応させたエステルで、繊維処理剤、粘接着剤、塗料、合成樹脂、アクリルゴム、エマルションの原料として使用される安価な有機化合物である。
【００２３】
メタクリル酸エステル類は、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸２−エチルヘキシル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸アルキル、メタクリル酸トリデシル、メタクリル酸ステアリルなどがある。
例えば、メタクリル酸エチルは、化学式がＨ２Ｃ＝Ｃ（ＣＨ３）ＣＯＯＣ２Ｈ５で示され、メタノールに溶解し、メタノールより高い粘性を持ち、さらに、沸点がメタノールの沸点より高い１１７℃で、１５段落で説明した金属錯体と、１７段落で説明したオクチル酸金属化合物との熱分解温度より低い。従って、金属錯体ないしはオクチル酸金属化合物をメタノールに分散し、この分散液にメタクリル酸エチルを添加して撹拌すると、添加したメタクリル酸エチルの量に応じて分散液の粘度が増大する。このため、メタクリル酸エチルは前記した３つの性質を兼備する有機化合物である。なおメタクリル酸エチルは、顔料、塗料、接着剤、繊維処理剤、成形材料、歯科用材料の原料として用いられる安価な有機化合物である。
さらに、メタクリル酸ｎブチルは、化学式がＣＨ２Ｃ（ＣＨ３）ＣＯＯ（ＣＨ２）３ＣＨ３で示され、メタノールに溶解し、メタノールより高い粘性を持ち、沸点がメタノールより高い１６３．５℃で、１５段落で説明した金属錯体と、１７段落で説明したオクチル酸金属化合物との熱分解温度より低い。従って、金属錯体ないしはオクチル酸金属化合物をメタノールに分散し、この分散液にメタクリル酸ｎブチルを添加して撹拌すると、添加したメタクリル酸ｎブチルの量に応じて分散液の粘度が増大する。このため、メタクリル酸ｎブチルは前記した３つの性質を兼備する有機化合物である。なお、メタクリル酸ｎブチルは、塗料、分散剤、繊維処理剤の原料として用いられる安価な有機化合物である。
【００２４】
スチレンモノマーは化学式がＣ６Ｈ５ＣＨ＝ＣＨ２で示され、メタノールと混和し、メタノールより高い粘性を持ち、さらに、沸点がメタノールの沸点より高い１４５℃の液状モノマーで、１５段落で説明した金属錯体と、１７段落で説明したオクチル酸金属化合物との熱分解温度より低い。従って、金属錯体ないしはオクチル酸金属化合物をメタノールに分散し、この分散液にスチレンモノマーを添加して撹拌すると、添加したスチレンモノマーの量に応じて分散液の粘度が増大する。このため、スチレンモノマーは前記した３つの性質を兼備する有機化合物である。なお、スチレンモノマーは、ポリスチレンを始めとして、発泡ポリスチレン、アクリロニトリル・スチレン、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン、不飽和ポリエステルなどの合成樹脂材料の原料となる安価な有機化合物である。また、溶剤として用いるスチレンモノマーも、重合反応を起こさせない禁止剤ないしは防止剤が添加されているため、昇温しても重合反応は起こらない。
【００２５】
グリコール類にエチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコールがある。
エチレングリコールは、メタノールに溶解し、粘度がメタノールの３６倍と高く、沸点が１９７℃である。ジエチレングリコールは、メタノールに溶解し、粘度がメタノールの６１倍と高く、沸点が２４４℃である。プロピレングリコールは、メタノールと混和し、粘度がメタノールの８２倍と高く、沸点が１８８℃である。ジプロピレングリコールは、メタノールと混和し、粘度がメタノールの１２７倍と高く、沸点が２３２℃である。トリプロピレングリコールは、メタノールと混和し、粘度がメタノールの９７倍と高く、沸点が２６５℃である。
【００２６】
グリコールエーテル類は、エチレングリコール系エーテルと、プロピレングリコール系エーテルと、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコールの末端の水素をアルキル基で置換したジアルキルグリコールエーテルがある。
エチレングリコール系エーテルの中で、メタノールに溶解し、無機金属錯体の熱分解温度より沸点が低いグリコールエーテル類に、粘度がメタノールの３倍で沸点が１２５℃のメチルグリコールと、粘度がメタノールの５倍で沸点が１４２℃のイソプロピルグリコールと、粘度がメタノールの６倍で沸点が１７１℃のブチルグリコールと、粘度がメタノールの５倍で沸点が１６１℃のイソブチルグリコールと、粘度がメタノールの４倍で沸点が１５９℃のアリルグリコールと、粘度がメタノールの７倍で沸点が１９４℃のメチルジグリコールと、粘度がメタノールの９倍で沸点が２０８℃のヘキシルグリコールとがある。
エチレングリコール系エーテルの中で、メタノールに溶解し、沸点が３４０℃より低いグリコールエーテル類に、粘度がメタノールの１３倍で沸点が２４９℃のメチルトリグリコールと、粘度がメタノールの８倍で沸点が２０７℃のイソプロピルジグリコールと、粘度がメタノールの１１倍で沸点が２３１℃のブチルジグリコールと、粘度がメタノールの１４倍で沸点が２７１℃のブチルトリグリコールと、粘度がメタノールの９倍で沸点が２２０℃のイソブチルジグリコールと、粘度がメタノールの１５倍で沸点が２５９℃ヘキシルジグリコールと、粘度がメタノールの１３倍で沸点が２２９℃の２−エチルヘキシルグリコールと、粘度がメタノールの１８倍で沸点が２７２℃の２−エチルヘキシルジグリコールと、粘度がメタノールの５２倍で沸点が２４５℃のフェニルグリコールと、粘度がメタノールの２０倍で沸点が２５６℃のベンジルグリコールと、粘度がメタノールの３３倍で沸点が３０２℃のベンジルジグリコールとがある。
次に、プロピレングリコール系エーテルの中で、メタノールに溶解し、銅錯体の熱分解温度より沸点が低いグリコールエーテル類に、粘度がメタノールの３倍で沸点が１２１℃のメチルプロピレングリコールと、粘度がメタノールの２倍で沸点が１４６℃のメチルプロピレングリコールアセテートと、粘度がメタノールの５倍で沸点が１５０℃のプロピルプロピレングリコールと、粘度がメタノールの６倍で沸点が１７０℃のブチルプロピレンジグリコールと、粘度がメタノールの７倍で沸点が１８７℃のメチルプロピレンジグリコールとがある。
プロピレングリコール系エーテルの中で、メタノールに溶解し、沸点が３４０℃より低いグリコールエーテル類に、粘度がメタノールの１８倍で沸点が２１２℃のプロピルプロピレンジグリコールと、粘度がメタノールの１３倍で沸点が２３１℃のブチルプロピレンジグリコールと、粘度がメタノールの３９倍で沸点が２４３℃のフェニルプロピレングリコールと、粘度がメタノールの１４倍で沸点が２７４℃のブチルプロピレントリグリコールとがある。
最後に、ジアルキルグリコールエーテルの中で、メタノールに溶解し、銅錯体の熱分解温度より沸点が低いグリコールエーテル類に、粘度がメタノールの２倍で沸点が８５℃のジメチルグリコールと、粘度がメタノールの３倍で沸点が１６２℃のジメチルジグリコールと、粘度がメタノールの２倍で沸点が１７１℃のジメチルポロピレンジグリコールと、粘度がメタノールの２１倍で沸点が１７６℃のメチルエチルジグリコールと、粘度がメタノールの２倍で沸点が１８９℃のジエチルジグリコールとがある。
【００２７】
スチレンモノマーは化学式がＣ６Ｈ５ＣＨ＝ＣＨ２で示され、メタノールと混和し、メタノールより高い粘性を持ち、さらに、沸点がメタノールの沸点より高い１４５℃の液状モノマーで、１５段落で説明した金属錯体と、１７段落で説明したオクチル酸金属化合物との熱分解温度より低い。従って、金属錯体ないしはオクチル酸金属化合物をメタノールに分散し、この分散液にスチレンモノマーを混合すると、スチレンモノマーの量に応じて分散液の粘度が増大する。このため、スチレンモノマーは前記した３つの性質を兼備する有機化合物である。なお、スチレンモノマーは、ポリスチレンを始めとして、発泡ポリスチレン、アクリロニトリル・スチレン、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン、不飽和ポリエステルなどの合成樹脂材料の原料となる安価な有機化合物である。また、溶剤として用いるスチレンモノマーも、重合反応を起こさせない禁止剤ないしは防止剤が添加されているため、酢酸ビニルと同様に、昇温しても重合反応は起こらない。
以上に説明したように、カルボン酸ビニルエステル類、アクリル酸エステル類、メタクリル酸エステル類、グリコール類、グリコールエーテル類に属する多くの有機化合物と、スチレンモノマーとは、２０段落に記載した３つの性質を兼備する有機化合物である。
【００２８】
実施形態３
本実施形態では、合成樹脂の熱分解温度から、強磁性金属の微粒子の集まりで嵌合できる合成樹脂の材質を説明する。
最初に、窒素雰囲気で合成樹脂が熱分解を開始する温度と終了する温度とを説明する。ポリアセタール樹脂は、２８０℃で始まり４２０℃で終了する。ポリスチレン樹脂は、３９０℃で始まり４６０℃付近で終了する。ポリエチレンテレフタレート樹脂は、４２５℃で始まり４８０℃付近で終了する。ポリプロピレン樹脂は、４２０℃で始まり５００℃付近で終了する。高密度ポリエチレン樹脂は、４００℃で始まり５２０℃付近で終了する。ポリテトラフルオルエチレン樹脂は、４９０℃で始まり６４０℃付近で終了する。ポリフェニレンサルファイド樹脂は、５２０℃で始まり６７０℃で終了する。なお、ポリ塩化ビニル樹脂は、塩化水素ガスＨＣｌの離脱が、吸熱反応を伴って２２０℃付近から始まり２６０℃付近で急激に進行し３６０℃まで続く。この後、４２０℃付近から吸熱を伴う高分子の熱分解が始まり、ベンゼンを生成して５５０℃付近で終了する。ノボラック型フェノール樹脂は、２６０℃付近から可塑剤の脱離が始まり、３６０℃付近まで続き、この後、３９０℃から吸熱を伴う高分子の熱分解が始まり、フェノールやクレゾールなどの液状モノマーを生成し、７００℃付近で終了する。
従って、多くの合成樹脂の窒素雰囲気での熱分解が開始する温度は、オクチル酸金属化合物が熱分解を完了して強磁性金属を析出する３４０℃より高い。
次に、合成樹脂が大気雰囲気で熱分解が始まり、重量変化が始まる温度を説明する。ポリビニルアルコール樹脂が２３０℃で、ポリアセテート樹脂が３００℃で、アクリル樹脂が３２７℃で、ポリブチレンテレフタレート樹脂が３５０℃で、ポリエチレンテレフタレート樹脂が３５５℃で、ポリスチレン樹脂が３６０℃で、ポリプロピレン樹脂が３８０℃で、ポリテトラフルオロエチレン樹脂が４５０℃で、ポリエーテルサルフォン樹脂が４８０℃で、ポリフェニレンサルファイド樹脂は４９０℃で、ポリカーボネート樹脂が５００℃で、ポリイミド樹脂は５００℃を超える。
従って、多くの合成樹脂が大気雰囲気で熱分解を開始する温度は、オクチル酸金属化合物の熱分解が完了して強磁性金属を析出する２９０℃より高い。
従って、多くの合成樹脂からなる基材が、強磁性金属の微粒子の集まりで嵌合できる。
【００２９】
実施例１
本実施例は、アルミニウムの板材とポリプロピレン樹脂の板材とを、中間バメの押し込み公差で嵌合部を加工し、この後、双方の嵌合部にニッケル微粒子の集まりを析出させ、アルミニウムの板材にポリプロピレン樹脂の板材を嵌合させ、ニッケル微粒子の集まりで嵌合部を接合する。従って、アルミニウムの板材の嵌合部は、Ｈ６の寸法公差で加工し、ポリプロピレン樹脂の嵌合部は、ｈ６の寸法公差で加工する。なお、アルミニウムの板材は厚みが５ｍｍで、横幅が５０ｍｍで、縦幅が３ｍｍで、深さが４．５ｍｍの溝を嵌合部として加工した。ポリプロピレン樹脂の板材は厚みが５ｍｍで、横幅が５０ｍｍで、縦幅が４ｍｍで、長さが４ｍｍからなる突起を嵌合部として加工した。また、ヘキサアンミンニッケル塩化物［Ｎｉ（ＮＨ３）６］Ｃｌ２（例えば、三津和化学薬品株式会社の製品）をニッケル微粒子の原料に用いた。さらに、有機化合物として、粘度がメタノールの５倍で沸点が１４２℃のイソプロピルグリコール（化学名はエチレングリコールイソプロピルエーテル）（ＣＨ３）２ＣＨＯ−（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）−Ｈ（例えば、日本乳化剤株式会社の製品）を用いた。
最初に、ヘキサアンミンニッケル塩化物を、メタノールに１０重量％の割合で分散させる。この分散液に、イソプロピルグリコールを３０重量％の割合で混合し、混合液を作成した。さらに、ポリプロピレン樹脂の板材の突起部を混合液に浸漬した。また、アルミニウムの板材の溝に混合液を塗布した。この後、双方を、水素雰囲気の２００℃で２分間熱処理した。熱処理時に気化したメタノールとイソプロピルグリコールとは沸点が異なるため、個別に回収機で回収した。この試料を５個製作した。
次に、アルミニウムの板材の溝に、ポリプロピレン樹脂の板材の突起部を、ポリプロピレン樹脂からの反発力が急激に増えるまで押し込んだ。この後、インストロン社の引張試験機によって、接合面の引張強度を調べた（引張接着強さ試験ＪＩＳ  Ｋ６８４９に基づく）。引張強度は３−３．５ｋｇｆ／ｍｍ２の値を持った。
さらに、試料の嵌合部の中央を横に切断し、その切断面を電子顕微鏡によって観察と分析とを行った。電子顕微鏡は、ＪＦＥテクノリサーチ株式会社の極低加速電圧ＳＥＭを用いた。この装置は、１００Ｖからの極低加速電圧による表面観察が可能で、試料に導電性の被膜を形成せずに直接試料の表面が観察できる特徴を持つ。最初に、反射電子線の９００−１０００Ｖの間にある２次電子線を取り出して画像処理を行った。大きさが４０−６０ｎｍからなる粒状の微粒子の集まりが、嵌合部表面の凹部に食い込み、また、嵌合部に微粒子の集まりが３０層前後で積層し、１μｍ前後の厚みで嵌合部を埋め尽くした。次に、反射電子線の９００−１０００Ｖの間にあるエネルギーを抽出して画像処理を行い、画像の濃淡によって微粒子を構成する材質を観察した。濃淡が認められなかったので、微粒子は同一の物質から形成されている。さらに、特性エックス線のエネルギーとその強度を画像処理し、微粒子を構成する元素を分析した。ニッケル原子のみが存在した。
前記した嵌合部における接合状態を、嵌合部の断面の一部として図１に模式的に示す。１はアルミニウムの板材で、２はポリプロピレン樹脂の板材で、３は嵌合部の間隙を埋め尽くすニッケル微粒子の集まりである。
以上の分析結果から、ニッケル微粒子の集まりが嵌合部表面の凹部と嵌合部とを埋め尽くし、嵌合部同士を接合した。この結果、一定の接合強度を持ってアルミニウムの板材とポリプロピレン樹脂の板材とが接合された。
【００３０】
実施例２
本実施例は、フロート強化ガラスの板材とアルミニウムの板材とを、隙間バメの転合公差で双方の嵌合部を加工し、この後、双方の嵌合部にニッケル微粒子の集まりを析出し、さらに、ガラスの板材にアルミニウムの板材を嵌合させ、ニッケル微粒子の集まりで嵌合部を接合する。このため、フロート強化ガラスは、厚みが５ｍｍで、横幅が５０ｍｍで、縦幅が３ｍｍで、深さが４．５ｍｍからなる溝を持つ板ガラスとして、溶融した原料を型に流し込んで成形し、この後、超音波スピンドルによってＨ６の公差で溝を加工した。いっぽう、アルミニウムの板材は厚みが５ｍｍで、横幅が５０ｍｍで、縦幅が４ｍｍで、深さが４ｍｍからなる突起をｆ６の寸法公差で加工した。なお、混合液は、ヘキサアンミンニッケル塩化物を、メタノールに１０重量％の割合で分散させ、この分散液に、イソプロピルグリコールを５０重量％の割合で混合し、混合液を作成した。さらに、アルミニウムの板材の突起部を混合液に浸漬した。また、ガラスの板材の溝に混合液を塗布した。この後、ガラスの板材とアルミニウムの板材を、水素雰囲気の２００℃で２分間熱処理した。熱処理時に気化したメタノールとイソプロピルグリコールは、個別に回収機で回収した。この試料を５個製作した。
次に、ガラスの板材の溝にアルミニウムの板材の突起部を、アルミニウムの板材からの反発力が急激に増えるまで押し込んだ。この後、インストロン社の引張試験機によって、接合面の引張強度を調べた（引張接着強さ試験ＪＩＳ  Ｋ６８４９に基づく）。引張強度は２−２．５ｋｇｆ／ｍｍ２の値を持った。
さらに、実施例１と同様に、試料の嵌合部の中央を横に切断し、その断面を電子顕微鏡で観察した。大きさが４０−６０ｎｍからなる粒状のニッケル微粒子の集まりが、嵌合部表面の凹部に食い込み、また、嵌合部に微粒子の集まりが４５層前後で積層し、１．５μｍ前後の厚みで嵌合部を埋め尽くしていた。嵌合部における接合状態は、実施例１の図１に類似しているため図示しない。
以上の分析結果から、ニッケル微粒子の集まりが嵌合部表面の凹部と嵌合部とを埋め尽くし、嵌合部同士を接合した。この結果、一定の接合強度を持ってガラスの板材とアルミニウムの板材とが接合された。
【００３１】
実施例３
本実施例は、実施例２で用いたフロート強化ガラスの板材に、実施例1で用いたポリプロピレン樹脂の板材を、中間バメの押し込み公差で嵌合部を加工し、この後、双方の嵌合部にニッケル微粒子の集まりを析出させ、フロート強化ガラスの板材にポリプロピレン樹脂の板材を嵌合させ、ニッケル微粒子の集まりで嵌合部を接合する。このため、実施例1と同様の寸法からなる突起を、ポリプロピレン樹脂の板材に、ｈ６の寸法公差で形成し、実施例２と同様の寸法からなる溝を、フロート強化ガラスの板材に、H６の寸法公差で形成した。また、実施例１の混合液を用いた。
次に、ポリプロピレン樹脂の板材の突起部を混合液に浸漬した。また、ガラスの板材の溝に混合液を塗布した。この後、ガラスの板材とポリプロピレン樹脂の板材とを、水素雰囲気の２００℃で２分間熱処理した。熱処理時に気化したメタノールとイソプロピルグリコールは、個別に回収機で回収した。この試料を５個製作した。
次に、ガラスの板材の溝にポリプロピレン樹脂の板材の突起部を、ポリプロピレン樹脂の板材からの反発力が急激に増えるまで押し込んだ。この後、インストロン社の引張試験機によって、接合面の引張強度を調べた（引張接着強さ試験ＪＩＳ  Ｋ６８４９に基づく）。引張強度は２．５−３ｋｇｆ／ｍｍ２の値を持った。
さらに、実施例１と同様に、試料の断面を電子顕微鏡で観察した。大きさが４０−６０ｎｍからなる粒状のニッケル微粒子の集まりが、嵌合部表面の凹部に食い込み、また、嵌合部に微粒子の集まりが３０層前後で積層し、１μｍ前後の厚みで嵌合部を埋め尽くしていた。嵌合部における接合状態は、実施例１の図１に類似しているため図示しない。
以上の分析結果から、ニッケル微粒子の集まりが、嵌合部表面の凹部と嵌合部とを埋め尽くし、嵌合部同士を接合した。この結果、一定の接合強度を持ってガラスの板材とポリプロピレン樹脂の板材とが接合された。
【００３２】
実施例４
本実施例は、アルミナの板材とアルミニウムの板材を、中間バメの押し込み公差で嵌合部を加工し、この後、双方の嵌合部にニッケル微粒子の集まりを析出させ、アルミナの板材にアルミニウムの板材を嵌合させ、ニッケル微粒子の集まりで嵌合部同士を接合する。このため、アルミナは、厚みが５ｍｍであり、横幅が５０ｍｍで、縦幅が３ｍｍで、深さが４．５ｍｍからなる溝を持つ形状としてグリーンシートを製作し、グリーンシートを焼結した後に、溝を超音波スピンドルによってＨ６の公差で加工した。いっぽう、アルミニウムの板材は厚みが５ｍｍで、横幅が５０ｍｍで、縦幅が４ｍｍで、長さが４ｍｍからなる突起を、ｈ６の寸法公差で加工した。また、実施例１の混合液を用いた。さらに、アルミニウムの突起部を混合液に浸漬した。また、アルミナの溝に混合液を塗布した。この後、ガラスの板材と銅の板材とを、水素雰囲気の２００℃で２分間熱処理した。熱処理時に気化したメタノールとイソプロピルグリコールとは、沸点が異なるため、個別に回収機で回収した。この試料を５個製作した。
次に、アルミナの嵌合部にアルミニウムの嵌合部を、アルミニウムの板材からの反発力が急激に増えるまで押し込んだ。この後、インストロン社の引張試験機によって、接合面の引張強度を調べた（引張接着強さ試験ＪＩＳ  Ｋ６８４９に基づく）。引張強度は２．５−３ｋｇｆ／ｍｍ２の値を持った。
さらに、実施例１と同様に、試料の断面を電子顕微鏡で観察した。大きさが４０−６０ｎｍからなる粒状のニッケル微粒子の集まりが、嵌合部表面の凹部に食い込み、また、嵌合部に微粒子の集まりが３０層前後で積層し、１μｍ前後の厚みで嵌合部を埋め尽くしていた。嵌合部における接合状態は、実施例１の図１に類似しているため図示しない。
以上の分析結果から、ニッケル微粒子が嵌合部表面の凹部と嵌合部とを埋め尽くし、嵌合部同士を接合した。この結果、一定の接合強度を持ってアルミナの板材とアルミニウムの板材とが接合された。
【００３３】
実施例５
本実施例は、鉄の板材とアルミニウムの板材とを、中間バメの転合公差で嵌合部を加工し、この後、双方の嵌合部に鉄微粒子の集まりを析出させ、鉄の板材にアルミニウムの板材を押し込み、鉄微粒子の集まりで嵌合部を接合する。このため、鉄の板材は厚みが５ｍｍで、横幅が５０ｍｍで、縦幅が３ｍｍで、深さが４．５ｍｍの溝を、Ｈ６の寸法公差で加工した。また、アルミニウムの板材は厚みが５ｍｍで、横幅が５ｃｍで、縦幅が４ｍｍで、長さが４ｍｍからなる突起を、ｈ６の寸法公差で加工した。なお、鉄微粒子の原料は、オクチル酸鉄Ｆｅ（Ｃ７Ｈ１５ＣＯＯ）３（ＣＡＳ番号７３２１−５３−１の輸入品）を用いた。また、有機化合物として、実施例１のイソプロピルグリコールを用いた。
最初に、オクチル酸鉄を、メタノールに１０重量％の割合で分散させる。この分散液に、イソプロピルグリコールを３０重量％の割合で混合し、混合液を作成した。さらに、アルミニウムの板材の突起部を混合液に浸漬した。また、鉄の板材の溝に混合液を塗布した。この後、鉄の板材とアルミニウムの板材を、大気雰囲気の２９０℃で１分間熱処理した。熱処理時に気化したメタノールとイソプロピルグリコールは、個別に回収機で回収した。この試料を５個製作した。
次に、鉄の板材の溝にアルミニウムの板材の突起部を、アルミニウムの板材からの反発力が急激に増えるまで押し込んだ。この後、インストロン社の引張試験機によって、接合面の引張強度を調べた（引張接着強さ試験ＪＩＳ  Ｋ６８４９に基づく）。引張強度は３−３．５ｋｇｆ／ｍｍ２の値を持った。
さらに、実施例１と同様に、試料の断面を電子顕微鏡で観察した。大きさが４０−６０ｎｍからなる粒状の鉄微粒子の集まりが、嵌合部表面の凹部に食い込み、また、嵌合部に微粒子の集まりが３０層前後で積層し、１μｍ前後の厚みで嵌合部を埋め尽くしていた。嵌合部における接合状態は、実施例１の図１に類似しているため図示しない。
以上の分析結果から、鉄微粒子が嵌合部表面の凹部と嵌合部とを埋め尽くし、嵌合部同士を接合した。この結果、一定の接合強度を持って鉄の板材とアルミニウムの板材とが接合された。
【００３４】
実施例６
本実施例は、アルミニウムの板材とポリプロピレン樹脂の円筒基材を、中間バメの押し込み公差で嵌合部を加工し、この後、双方の嵌合部にニッケル微粒子の集まりを析出させ、アルミニウムの板材にポリプロピレン樹脂の円筒基材を嵌合させ、ニッケル微粒子の集まりで嵌合部同士を接合する。このため、厚みが５ｍｍからなるアルミニウムの板材に、外径が４６ｍｍで、内径が４０ｍｍで、深さが４ｍｍの円筒形状の溝を、Ｈ６の寸法公差で加工した。いっぽう、外径が５０ｍｍで内径が４０ｍｍで長さが１０ｃｍからなるポリプロピレン樹脂の円筒基材の先端部に、外径が４６ｍｍで、内径が４０ｍｍで、長さが３．８ｍｍからなる円筒形状の突起を、ｈ６の寸法公差で加工した。また、混合液は、実施例１の混合液を用いた。さらに、ポリプロピレン樹脂の円筒基材の突起部を混合液に浸漬した。また、アルミニウムの板材の溝に混合液を塗布した。この後、双方を水素雰囲気の２００℃で２分間熱処理した。熱処理時に気化したメタノールとイソプロピルグリコールとは、個別に回収機で回収した。この試料を５個製作した。
次に、ポリプロピレン樹脂の円筒基材に、３ｋｇ重の圧縮荷重を加えた状態で、６０ｒｐｍの速度で回転させ、ポリプロピレン樹脂の円筒基材が押し込まれる速度が急激に低下するまで、ポリプロピレン樹脂の円筒基材をアルミニウムの板材に押し込んだ。この後、インストロン社の引張試験機によって、接合面の引張強度を調べた（引張接着強さ試験ＪＩＳ  Ｋ６８４９に基づく）。引張強度は３−３．５ｋｇｆ／ｍｍ２の値を持った。
さらに、実施例１と同様に、試料の嵌合部の中央を横に切断し、その切断面の観察と分析を電子顕微鏡によって行なった。大きさが４０−６０ｎｍからなる粒状のニッケル微粒子の集まりが、嵌合部表面の凹部に食い込み、また、嵌合部に微粒子の集まりが３０層前後で積層し、１μｍ前後の厚みで嵌合部を埋め尽くしていた。嵌合部における接合状態は、実施例１の図１に類似しているため図示しない。
以上の分析結果から、ニッケル微粒子が嵌合部表面の凹部と嵌合部とを埋め尽くし、嵌合部同士を接合した。この結果、一定の接合強度を持ってアルミニウムの板材とポリプロピレン樹脂の円筒基材とが接合された。
【００３５】
実施例７
本実施例は、フロート強化ガラスの板材とアルミニウムの円筒基材とを、隙間バメの押し込み公差で双方の嵌合部を加工し、この後、双方の嵌合部にニッケル微粒子の集まりを析出させ、ガラスの板材にアルミニウムの円筒基材を嵌合させ、ニッケル微粒子の集まりで嵌合部同士を接合する。このため、厚みが５ｍｍからなるフロート強化ガラスに、外径が４６ｍｍで、内径が４０ｍｍで、深さが４ｍｍの円筒形状の溝を、超音波スピンドルによってＨ６の公差として加工した。いっぽう、外径が５０ｍｍで内径が４０ｍｍで長さが１０ｃｍからなるアルミニウムの円筒基材の先端部に、外径が４６ｍｍで、内径が４０ｍｍで、長さが３．８ｍｍからなる円筒形状の突起を、ｆ６の寸法公差で加工した。また、実施例２の混合液を用いた。さらに、アルミニウムの突起部を混合液に浸漬した。また、ガラスの溝に混合液を塗布した。この後、ガラスの板材とアルミニウムの円筒基材とを、水素雰囲気の２００℃で２分間熱処理した。熱処理時に気化したメタノールとイソプロピルグリコールとは、個別に回収機で回収した。この試料を５個製作した。
次に、アルミニウムの円筒基材に、２ｋｇ重の圧縮荷重を加えた状態で、６０ｒｐｍの速度で回転させ、アルミニウムの円筒基材が押し込まれる速度が急激に低下するまで、アルミニウムの円筒基材をガラスの板材に押し込んだ。この後、実施例１と同様に、インストロン社の引張試験機によって、接合面の引張強度を調べた。引張強度は２−２．５ｋｇｆ／ｍｍ２の値を持った。
さらに、実施例１と同様に、試料の嵌合部の中央を横に切断し、その断面を電子顕微鏡で観察した。４０−６０ｎｍからなるニッケル微粒子の集まりが、嵌合部表面の凹部に食い込み、また、嵌合部に微粒子の集まりが４５層前後で積層し、１．５μｍ前後の厚みで嵌合部を埋め尽くしていた。嵌合部における接合状態は、実施例１の図１に類似しているため図示しない。
以上の分析結果から、ニッケル微粒子が、嵌合部表面の凹部と嵌合部とを埋め尽くし、嵌合部同士を接合した。この結果、一定の接合強度を持ってガラスの板材とアルミニウムの円筒基材とが接合された。
【００３６】
実施例８
本実施例は、フロート強化ガラスの板材に、実施例６で製作したポリプロピレン樹脂の円筒基材を、中間バメの押し込み公差で嵌合部を加工し、この後、双方の嵌合部にニッケル微粒子の集まりを析出させ、フロート強化ガラスの板材にポリプロピレン樹脂の円筒基材を嵌合させ、ニッケル微粒子の集まりで嵌合部同士を接合する。このため、フロート強化ガラスは、外径が４６ｍｍで、内径が４０ｍｍで、深さが４ｍｍの円筒形状の溝を持つ板ガラスとして、溶融した原料を型に流し込んで成形し、超音波スピンドルによってＨ６の公差で溝を加工した。また、実施例１の混合液を用いた。
次に、ポリプロピレン樹脂の突起部を混合液に浸漬した。また、ガラスの溝に混合液を塗布した。この後、ガラスの板材とポリプロピレン樹脂の円筒基材とを、水素雰囲気の２００℃で２分間熱処理した。気化したメタノールとイソプロピルグリコールとは、個別に回収機で回収した。この試料を５個製作した。
次に、ポリプロピレン樹脂の円筒基材に、３ｋｇ重の圧縮荷重を加えた状態で、６０ｒｐｍの速度で回転させ、ポリプロピレン樹脂の円筒基材が押し込まれる速度が急激に低下するまで、ポリプロピレン樹脂の円筒基材を、ガラスの嵌合部に押し込んだ。この後、実施例1と同様に、インストロン社の引張試験機で、接合面の引張強度を調べた。引張強度は２．５−３ｋｇｆ／ｍｍ２の値を持った。
さらに、実施例１と同様に、試料の断面を電子顕微鏡で観察した。大きさが４０−６０ｎｍからなる粒状のニッケル微粒子の集まりが、嵌合部表面の凹部に食い込み、また、嵌合部に微粒子の集まりが３０層前後で積層し、１μｍ前後の厚みで嵌合部を埋め尽くしていた。嵌合部における接合状態は、実施例１の図１に類似しているため図示しない。
以上の分析結果から、ニッケル微粒子が嵌合部表面の凹部と嵌合部とを埋め尽くし、嵌合部同士を接合した。この結果、一定の接合強度を持ってガラスの板材とポリプロピレン樹脂の円筒基材とが接合された。
【００３７】
実施例９
本実施例は、アルミナの板材とアルミニウムの円筒基材とを、隙間バメの押し込み公差で嵌合部を加工し、この後、双方の嵌合部にニッケル微粒子の集まりを析出させ、アルミナの板材にアルミニウムの円筒基材を嵌合させ、ニッケル微粒子の集まりで嵌合部同士を接合する。このため、厚みが５ｍｍからなる板材に、外径が４６ｍｍで、内径が４０ｍｍで、深さが４ｍｍの円筒形状の溝を持つ、アルミナのグリーンシートを製作し、グリーンシートを焼結した後に、溝を超音波スピンドルによってＨ６の公差で加工した。いっぽう、外径が５０ｍｍで内径が４０ｍｍで長さが１０ｃｍからなるアルミニウムの円筒基材の先端に、外径が４６ｍｍで、内径が４０ｍｍで、長さが３．８ｍｍからなる円筒形状の突起を、ｆ６の寸法公差で加工した。また、実施例２の混合液を用いた。さらに、アルミニウムの突起部を混合液に浸漬し、アルミナの溝に混合液を塗布した。この後、アルミナの板材とアルミニウムの円筒基材とを、水素雰囲気の２００℃で２分間熱処理した。メタノールとイソプロピルグリコールとは、個別に回収機で回収した。この試料を５個製作した。
次に、アルミニウムの円筒基材に２ｋｇ重の圧縮荷重を加えた状態で、６０ｒｐｍの速度で回転させ、アルミニウムの円筒基材が押し込まれる速度が急激に低下するまで、アルミナの嵌合部に押し込んだ。この後、実施例１と同様に、引張試験機によって、接合面の引張強度を調べた。引張強度は２．５−３ｋｇｆ／ｍｍ２の値を持った。
さらに、実施例１と同様に、試料の断面を電子顕微鏡で観察した。４０−６０ｎｍからなるニッケル微粒子の集まりが、嵌合部表面の凹部に食い込み、また、嵌合部に微粒子の集まりが４５層前後で積層し、１．５μｍ前後の厚みで嵌合部を埋め尽くしていた。嵌合部における接合状態は、実施例１の図１に類似しているため図示しない。
以上の分析結果から、ニッケル微粒子が、嵌合部表面の凹部と嵌合部とを埋め尽くし、嵌合部同士を接合した。この結果、一定の接合強度を持ってアルミナの板材とアルミニウムの円筒基材とが接合された。
【００３８】
実施例１０
本実施例は、鉄の板材と実施例７で製作したアルミニウムの円筒基材とを、中間バメの押し込み公差で嵌合部を加工し、この後、双方の嵌合部に鉄微粒子の集まりを析出させ、鉄の板材にアルミニウムの円筒基材を押し込み、鉄微粒子の集まりで嵌合部同士を接合する。このため、厚みが５ｍｍからなる鉄板に、外径が４６ｍｍで、内径が４０ｍｍで、深さが４ｍｍの円筒形状の溝を、Ｈ６の寸法公差で加工した。また、実施例７と同じ寸法のアルミニウムの板材に、同じ寸法の突起をｈ６の寸法公差で加工した。なお、鉄微粒子の原料は、実施例５で用いたオクチル酸鉄である。また、有機化合物として、実施例１のイソプロピルグリコールを用いた。
最初に、オクチル酸鉄を、メタノールに１０重量％の割合で分散させる。この分散液に、イソプロピルグリコールを３０重量％の割合で混合した。さらに、アルミニウムの嵌合部を混合液に浸漬した。また、鉄の嵌合部に混合液を塗布した。この後、鉄の板材とアルミニウムの板材とを、大気雰囲気の２９０℃で１分間熱処理した。気化したメタノールとイソプロピルグリコールとは、個別に回収機で回収した。この試料を５個製作した。
次に、アルミニウムの円筒基材に３ｋｇ重の圧縮荷重を加えた状態で、６０ｒｐｍの速度で回転させ、アルミニウムの円筒基材が押し込まれる速度が急激に低下するまで、鉄板にアルミニウムの円筒基材を押し込んだ。この後、実施例１と同様に、インストロン社の引張試験機で、接合面の引張強度を調べた。引張強度は３−３．５ｋｇｆ／ｍｍ２の値を持った。
さらに、実施例１と同様に、試料の断面を電子顕微鏡で観察した。大きさが４０−６０ｎｍからなる粒状の鉄微粒子の集まりが、嵌合部表面の凹部に食い込み、また、嵌合部に微粒子の集まりが３０層前後で積層し、１μｍ前後の厚みで嵌合部を埋め尽くしていた。嵌合部における接合状態は、実施例１の図１に類似しているため図示しない。
以上の分析結果から、鉄微粒子が嵌合部表面の凹部と嵌合部とを埋め尽くし、嵌合部同士を接合した。この結果、一定の接合強度を持って鉄の板材とアルミニウムの円筒基材とが接合された。
【００３９】
以上に、異なる材料からなる２つの基材を接合する接合方法を、１０の実施例によって説明したが、本発明の接合方法に依る接合事例は、１０の実施例に限らない。つまり、第一に、隙間バメないしは中間バメで２つの基材を接合するため、２つの基材の材料の組み合わせと、２つの基材の大きさや形状の組み合わせに拘わらず、２つの基材に嵌合のための溝と軸とが形成できる。このため、本発明の接合方法に依る接合事例は、１０の実施例に限らない。第二に、基材の材質や大きさや形状に拘わらず、基材の嵌合部に混合液が付着できる。第三に、２つの基材を嵌合する際に、強磁性金属の微粒子の集まりが嵌合部にすでに存在するため、嵌合時の応力は微粒子が直接を受ける。このため、基材の嵌合部同士が直接接触せず、相対的に強度が低い基材であっても、過大な応力を受けず破壊しない。第四に、嵌合部が過大な応力を受けて変形する以前に、微粒子同士の接触が急激に増大し、微粒子同士の摩擦が急激に増えた時点で嵌合を終了するため、嵌合部に過大な応力による変形は起きない。従って、嵌合させる基材の材質の組み合わせに制約がない。第五に、隙間バメないしは中間バメの寸法公差に応じて、予め２つの基材の嵌合部に析出させる微粒子の量を変えるため、２つの基材の嵌合状態の如何にかかわらず、微粒子の集まりが嵌合部の間隙と表面の凹部とを埋め尽くし、２つの基材を締まりバメに準ずる接合強度で接合する。従って、２つの基材の大きさや形状の組み合わせに拘わらず、基材同士を、締まりバメに準ずる接合強度で接合できる。第六に、厚みが薄い板材ないしは外径が小さい円筒基材は押し込みにくいが、基材の側面を冶具によって保持すれば、厚みが１ｍｍ程度の板材であっても、また、外径が５ｍｍ程度の円筒基材であっても、隙間バメはもちろんのこと中間バメで、他の基材に押し込むことができる。従って、嵌合させる基材の大きさや形状の組み合わせに制約がない。この結果、２つの基材の材料の組み合わせや、大きさや形状の組み合わせに拘わらず、異なる材料からなる２つの基材の嵌合部を、締まりバメに近い強度で汎用的に接合できる。
【符号の説明】
【００４０】
１  アルミニウムの板材    ２  ポリプロピレン樹脂の板材    ３  ニッケル微粒子
【図１】
2020091032.tif 000003
【手続補正書】
【提出日】平成31年2月20日(2019.2.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
異なる材料からなる２つの基材の嵌合部を強磁性金属の微粒子の集まりを介して接合する接合方法は、熱分解で鉄、コバルトないしはニッケルのいずれかの強磁性金属を析出する金属化合物をアルコールに分散し、該金属化合物が分子状態でアルコールに分散したアルコール分散液を作成し、前記アルコールに溶解ないしは混和する第一の性質と、粘度が前記アルコールの粘度より高い第二の性質と、沸点が前記金属化合物の熱分解温度より低い第三の性質とを兼備する有機化合物を、前記アルコール分散液に混合し、該有機化合物が前記アルコール分散液と均一に混ざり合った混合液を作成する、さらに、異なる材料からなる２つの基材の双方に対し、隙間バメないしは中間バメで嵌合する嵌合部を、押し込まれる基材の嵌合部の長さが、押し込む基材の嵌合部の長さより長い嵌合部として形成する、この後、前記押し込む基材の嵌合部を、前記混合液に浸漬し、前記押し込まれる基材の嵌合部に、前記混合液を塗布する、さらに、前記２つの基材を昇温して前記金属化合物を熱分解し、前記双方の嵌合部に粒状の強磁性金属の微粒子の集まりを析出し、該強磁性金属の微粒子の集まりが磁気吸着し、前記双方の嵌合部を覆う、この後、前記押し込む基材からの反発力が急激に増えるまで、前記押し込む基材を前記押し込まれる基材に押し込む、これによって、前記双方の篏合部の表層の前記強磁性金属の微粒子同士が互いに接触し、該微粒子同士の接触によって、該微粒子に摩擦力が作用し、該摩擦力によって、前記微粒子が前記嵌合部の空隙を埋めるように移動し、該移動した微粒子が、前記双方の嵌合部の表面の凹部に入り込むとともに、前記嵌合部同士の間隙を埋め尽し、該篏合部同士の間隙を埋め尽くした前記強磁性金属の微粒子の集まりを介して前記嵌合部同士が接合される、異なる材料からなる２つの基材の嵌合部を強磁性金属の微粒子の集まりを介して接合する接合方法。
【請求項２】
請求項１に記載した異なる材料からなる２つの基材の嵌合部を強磁性金属の微粒子の集まりを介して接合する接合方法において、前記２つの基材の少なくとも一つの基材が、円筒ないしは円柱の形状からなる基材であり、該２つ基材を接合する接合方法は、隙間バメないしは中間バメで嵌合する嵌合部を、円筒ないしは円柱の形状からなる一方の基材の嵌合部の長さが、他方の基材の嵌合部の長さより短い嵌合部として形成し、さらに、前記円筒ないしは円柱の形状からなる一方の基材の嵌合部を、請求項１に記載した混合液に浸漬し、前記他方の基材の嵌合部に、請求項１に記載した混合液を塗布する、さらに、前記２つの基材を昇温し、請求項１に記載した金属化合物を熱分解し、強磁性金属の微粒子の集まりで前記双方の嵌合部を覆う、この後、前記円筒ないしは円柱の形状からなる一方の基材からの反発力が急激に増えるまで、該円筒ないしは円柱の形状からなる一方の基材を、回転させながら前記他方の基材に押し込む、これによって、前記双方の篏合部の表層の前記強磁性金属の微粒子同士が互いに接触し、該微粒子同士の接触によって、該微粒子に摩擦力が作用し、該摩擦力によって、前記微粒子が前記嵌合部の空隙を埋めるように移動し、該移動した微粒子が、前記双方の嵌合部の表面の凹部に入り込むとともに、前記嵌合部同士の間隙を埋め尽し、該篏合部同士の間隙を埋め尽くした前記強磁性金属の微粒子の集まりを介して前記嵌合部同士が接合される、２つの基材の少なくとも一つの基材が円筒ないしは円柱の形状からなる該２つの基材の嵌合部を強磁性金属の微粒子の集まりを介して接合する接合方法。
【請求項３】
請求項１及び請求項２に記載した異なる材料からなる２つの基材の嵌合部を強磁性金属の微粒子の集まりを介して接合する接合方法において、前記２つの基材の少なくとも一つの基材が、合成樹脂の材質からなる基材であり、該２つ基材の嵌合部を強磁性金属の微粒子の集まりを介して接合する接合方法は、請求項１及び請求項２に記載した２つの基材を接合する接合方法において、前記２つの基材を窒素雰囲気で昇温し、請求項１及び請求項２に記載した金属化合物を熱分解することを特徴とし、請求項１および請求項２に記載した２つの基材を接合する接合方法に従って２つの基材を接合する、２つの基材の少なくとも一つの基材が合成樹脂の材質からなる該２つの基材の嵌合部を強磁性金属の微粒子の集まりを介して接合する接合方法。
【請求項４】
請求項１−３に記載した異なる材料からなる２つの基材の嵌合部を強磁性金属の微粒子の集まりを介して接合する接合方法は、前記金属化合物が、無機物の分子ないしはイオンからなる配位子が、強磁性金属の金属イオンに配位結合した金属錯イオンを有する無機金属化合物からなる錯体であり、前記アルコールがメタノールであり、前記有機化合物が、カルボン酸ビニルエステル類、アクリル酸エステル類、メタクリル酸エステル類、グリコール類、グリコールエーテル類、ないしはスチレンモノマーからなるいずれか１種類の有機化合物であり、これら３種類の物質を、前記混合液を作成する際の原料として用い、請求項１−３に記載した異なる材料からなる２つの基材の嵌合部を強磁性金属の微粒子の集まりを介して接合する接合方法に従って、２つの基材の嵌合部を強磁性金属の微粒子の集まりを介して接合する、請求項１−３に記載した異なる材料からなる２つの基材の嵌合部を強磁性金属の微粒子の集まりを介して接合する接合方法。
【請求項５】
請求項１−３に記載した異なる材料からなる２つの基材の嵌合部を強磁性金属の微粒子の集まりを介して接合する接合方法は、前記金属化合物が強磁性金属で構成されるオクチル酸金属化合物であり、前記アルコールがメタノールであり、前記有機化合物が、カルボン酸ビニルエステル類、アクリル酸エステル類、メタクリル酸エステル類、グリコール類、グリコールエーテル類、ないしはスチレンモノマーからなるいずれか1種類の有機化合物であり、これら３種類の物質を、前記混合液を作成する際の原料として用い、請求項１−３に記載した異なる材料からなる２つの基材の嵌合部を強磁性金属の微粒子の集まりを介して接合する接合方法に従って、２つの基材の嵌合部を強磁性金属の微粒子の集まりを介して接合する、請求項１−３に記載した異なる材料からなる２つの基材の嵌合部を強磁性金属の微粒子の集まりを介して接合する接合方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の基材の接合方法は、異なる材料からなる２つの基材の双方に、従来の隙間バメないしは中間バメで嵌合する嵌合部を、押し込まれる基材の嵌合部の長さが、押し込む基材の嵌合部の長さより長い嵌合部として形成する。さらに、双方の嵌合部に、強磁性金属の微粒子の集まりを析出させ、嵌合部の表面の凹部とともに、嵌合部を強磁性金属の微粒子で覆う。この後、一方の基材を、押し込む際の反発力が急激に増えるまで、他方の基材に押し込む。この際、双方の嵌合部に形成された強磁性金属の微粒子の集まりの表層において、微粒子同士が互いに接触し、微粒子が摩擦力によって嵌合部の空隙を埋めるように移動する。こうした微粒子の移動が、一方の基材の押し込みにと共に継続し、微粒子が嵌合部の全体を埋め尽し、強磁性金属の微粒子の集まりを介して嵌合部同士が接合される。これによって、従来の締まりバメに近い接合強度が嵌合部に形成される。なお、強磁性金属は自発磁化を持つ金属であり、鉄、コバルトないしはニッケルが該当する。また、本発明では材料と材質とは同義語であるとし、材料として記述する。
【背景技術】
【０００２】
異なる材料からなる２つの基材を嵌合部で接合することが困難である事例として、鉄とアルミニウムとを、溶接で接合することが知られている。この理由は、両者の物性が次のように乖離しているためである。すなわち、アルミニウムの融点が６６０℃であるのに対し、軟鋼の融点は１５４０℃で、アルミニウムより８８０℃も高い。また、アルミニウムの熱伝導度が２４７Ｗ／ｍＫであるのに対し、軟鋼の熱伝導度は８１．５Ｗ／ｍＫで、アルミニウムの１／３に過ぎない。さらに、熱膨張係数は、アルミニウムが２４×１０−６／℃であるのに対し、軟鋼の熱膨張係数は１２×１０−６／℃であり、アルミニウムの１／２である。また、ヤング率は、アルミニウムが７０．３ＧＰａであるのに対し、軟鋼は２０５．９ＧＰａであり、アルミニウムの３倍に近い。このように、物性値が大きく異なる基材同士を接合することは、溶接による接合に限らず困難な場合が多い。なお、アルミニウムは酸化されやすく、酸化膜の酸化アルミニウムによって優れた耐食性を持つが、溶接の場合は、酸化膜が接合の障害になる。
【０００３】
いっぽう、最近、摩擦攪拌接合ＦＳＷ（Ｆｒｉｃｔｉｏｎ  Ｓｔｉｒ  Ｗｅｌｄｉｎｇの略で、１９９１年にイギリスの溶接研究所が考案した技術）によって、異なる材料からなる２つの基材を嵌合部で接合する試みがなされている。ＦＳＷは、ショルダーとプローブとからなる円筒状の回転ツールを、高速回転させながら接合部にプローブを挿入し、さらに、回転ツールを突き合わせ面に沿って移動させ、その際に発生する摩擦熱と材料の攪拌とを利用し、元々の界面を完全に焼失させて接合する。この接合方法は、材料を溶かさずに接合する、固相接合の一種である。ＦＳＷは、欠陥や割れが発生しにくく、接合前の処理が不要で、シールドガスが不要で、ヒュームやスパッタなどが発生しない利点はあるが、接合時に基材を強固に拘束する必要があり、また、複雑な形状の接合には、回転ツールの位置制御が困難になり、基材の形状の制約がある。さらに、鉄鋼材料や高融点金属の接合には、回転ツールに、高い高温強度、耐摩耗性、被反応性が求められ、現在までに実用化された接合は、アルミニウム合金に留まる。なお、我国においては、２０１１年以降ＦＳＷに関する多数の特許が出願されている。例えば、最近の特許として特許文献１−３がある。しかし、ＦＳＷの接合原理が、高速回転させた回転ツールによって発生する摩擦熱と、摩擦熱による材料の攪拌であるため、接合できる材料は金属と合金に制約される。
【０００４】
また、特許文献４に、異なる材料からなる合成樹脂の２つの円筒基材を、接着剤で接合する方法が記載されている。しかし、接着剤による合成樹脂同士の円筒基材の接合では、接合強度を得るためには、接着剤と合成樹脂の材質との組み合せが制限される。さらに、特許文献５に、異なる材料からなる金属の板材に金属の円筒基材を挿入した後に、挿入した円筒基材の先端の内径を塑性変形して拡大させ、金属の板材の一方の表面に金属の円筒基材の先端を密着させ、さらに、金属の板材のもう一方の表面が、円筒基材の外周面と接触する部位を、ロウ付けによって接合する方法が記載されている。しかし、挿入した円筒基材の先端を塑性変形するため、円筒基材の金属の材質が制限される。さらに、ロウ付けで２つの金属基材を接合させるため、ロウと２つの金属の材質の組み合わせが制限される。このように、特許文献４および５の接合方法は、同じ種類の材料からなる異なる材料の２つの基材を接合させる事例であるが、接合方法に汎用性がない。
【０００５】
これに対し、物性値が大きく異なる２つの基材を嵌合部で接合する技術は、鉄とアルミニウムとのように、同種の材料からなる異なる材料の基材の接合のみならず、例えば、金属と合成樹脂との接合、金属とガラスとの接合、金属とセラミックスとの接合、合成樹脂とガラスとの接合、合成樹脂とセラミックスとの接合、ガラスとセラミックスとの接合のように、異なる種類の材料からなる２つの基材を嵌合部で接合する技術は、自動車のみならず電気製品でも、製品の軽量化や多機能化や低価格化のために、強く求められている。
しかし、物性値が大きく異なる２つの基材を嵌合部で接合する際に様々な困難が伴うため、２つの基材を嵌合部で接合する試みは少ない。いっぽう、接着によって、異なる材料からなる２つの基材を嵌合部で接合する事例があるが、一方の材料に対しては接着力を持つが、他方の材料に対しは接着力が劣る問題点を持つ。また、接合部の異物除去が必須になり、基材が大型になるほど接着力は小さい。さらに、嵌め合いによって、異なる材料からなる２つの基材を嵌合部で接合する事例があるが、接合強度が大きい締まりバメは、双方の嵌合部の弾性変形ないしは嵌合部に加わる過大な応力に基づくため、セラミックス、ガラス、合成樹脂などの弾性変形しにくい材料では、嵌合部が破壊し、締まりバメができない。これに対し、隙間バメと中間バメでは、溝の寸法から軸の寸法を引いた隙間が存在するため、接合強度は小さい。
以上に説明したように、２つの基材の材料の組み合わせに拘わらず、また、大きさや形状の組み合わせに拘わらず、異なる材料からなる２つの基材を強固に接合できる汎用的な技術が強く求められているが、こうした技術の実現には多くの課題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１８−０８３２１７号公報
【特許文献２】特開２０１８−０７９７７９号公報
【特許文献３】特許６３０９１８３
【特許文献４】特許６２１１１５３号公報
【特許文献５】特開２０１７−１３０３４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明が解決しようとする課題は、異なる材料からなる２つの基材を嵌合部で接合する接合方法を見出すことであり、鉄とアルミニウムとのように、異なる金属材料からなる基材の接合や、熱可塑性樹脂と熱硬化性樹脂とのように、異なる合成樹脂材料からなる基材の接合や、機械的強度が異なるセラミックスやガラスのように、異なるセラミックス材料や異なるガラス材料からなる２つの基材の接合のみならず、例えば、金属と合成樹脂との接合、金属とガラスとの接合、金属とセラミックスとの接合、合成樹脂とガラスとの接合、合成樹脂とセラミックスとの接合、ガラスとセラミックスとの接合のように、異なる種類の材料からなる２つの基材の組み合わせであっても、２つの基材の材料の組み合わせや、２つの基材の大きさや形状の組み合わせに拘わらず、安価な原料を用い、簡単な処理によって、２つの基材の嵌合部を強固に接合する接合方法を見出すことにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
異なる材料からなる２つの基材の嵌合部を強磁性金属の微粒子の集まりを介して接合する接合方法は、熱分解で鉄、コバルトないしはニッケルのいずれかの強磁性金属を析出する金属化合物をアルコールに分散し、該金属化合物が分子状態でアルコールに分散したアルコール分散液を作成し、前記アルコールに溶解ないしは混和する第一の性質と、粘度が前記アルコールの粘度より高い第二の性質と、沸点が前記金属化合物の熱分解温度より低い第三の性質とを兼備する有機化合物を、前記アルコール分散液に混合し、該有機化合物が前記アルコール分散液と均一に混ざり合った混合液を作成する、さらに、異なる材料からなる２つの基材の双方に対し、隙間バメないしは中間バメで嵌合する嵌合部を、押し込まれる基材の嵌合部の長さが、押し込む基材の嵌合部の長さより長い嵌合部として形成する、この後、前記押し込む基材の嵌合部を、前記混合液に浸漬し、前記押し込まれる基材の嵌合部に、前記混合液を塗布する、さらに、前記２つの基材を昇温して前記金属化合物を熱分解し、前記双方の嵌合部に粒状の強磁性金属の微粒子の集まりを析出し、該強磁性金属の微粒子の集まりが磁気吸着し、前記双方の嵌合部を覆う、この後、前記押し込む基材からの反発力が急激に増えるまで、前記押し込む基材を前記押し込まれる基材に押し込む、これによって、前記双方の篏合部の表層の前記強磁性金属の微粒子同士が互いに接触し、該微粒子同士の接触によって、該微粒子に摩擦力が作用し、該摩擦力によって、前記微粒子が前記嵌合部の空隙を埋めるように移動し、該移動した微粒子が、前記双方の嵌合部の表面の凹部に入り込むとともに、前記嵌合部同士の間隙を埋め尽し、該篏合部同士の間隙を埋め尽くした前記強磁性金属の微粒子の集まりを介して前記嵌合部同士が接合される、異なる材料からなる２つの基材の嵌合部を強磁性金属の微粒子の集まりを介して接合する接合方法である。
【０００９】
最初に、熱分解で強磁性金属を析出する金属化合物をアルコールに分散する。これによって、金属化合物が分子状態でアルコールに分散し、強磁性金属の微粒子になる原料が液相化される。なお、強磁性金属は自発磁化を持つ金属であり、鉄、コバルトないしはニッケルが該当する。飽和磁化は、鉄が２．２テスラで、コバルトが１．８テスラで、ニッケルが０．６テスラである。このため、熱分解で強磁性金属を析出する金属化合物として、鉄、コバルトないしはニッケルからなる金属イオンを有する金属化合物を用いる。次に、有機化合物をアルコール分散液に混合する。有機化合物がアルコールに溶解ないしは混和するため、有機化合物がアルコール分散液と均一に混ざり合った混合液になる。さらに、異なる材料からなる２つの基材の双方に、隙間バメないしは中間バメで嵌合する嵌合部を、押し込まれる基材の嵌合部の長さが、押し込む基材の嵌合部の長さより長い嵌合部として形成する。こののち、押し込む基材の嵌合部を前記混合液に浸漬し、混合液を嵌合部に付着させる。また、押し込まれる基材の嵌合部に前記混合液を塗布し、混合液を嵌合部に付着させる。この際、隙間バメで基材を嵌合する場合は、中間バメで基材を嵌合する場合より、粘度が高い混合液を用い、嵌合部に付着する混合液の厚みを増やす。さらに、２つの基材を前記金属化合物が熱分解する温度に昇温する。アルコールと有機化合物とが気化した後に、双方の嵌合部に４０−６０ｎｍの大きさからなる粒状の強磁性金属の微粒子の集まりが一斉に析出し、微粒子が嵌合部の表面の凹部を埋めるとともに、磁気吸着した微粒子の集まりが嵌合部を覆う。また、析出した強磁性金属の微粒子は、不純物を持たない活性状態にあるため、粒状の微粒子同士は、互いに接触する局所的な部位で金属結合する。なお、隙間バメで基材を嵌合する場合は、中間バメで基材を嵌合する場合より、より多くの強磁性金属の微粒子が析出し、より多くの微粒子の集まりが嵌合部を覆う。この後、押し込む基材からの反発力が急激に増えるまで、押し込む基材を押し込まれる基材に押し込む。この際、双方の嵌合部に形成された強磁性金属の微粒子の集まりにおいて、表層の微粒子同士が互いに接触し、微粒子同士の局所的な金属結合力と、微粒子に作用する磁気吸引力との双方より大きな摩擦力が微粒子に作用し、微粒子が嵌合部の空隙を埋めるように移動する。なお、強磁性金属の微粒子は硬度が高い微粒子であり、微粒子同士の接触において微粒子は破壊されない。すなわち、コバルトのモース硬度は５．０で、鉄のモース硬度は４．５で、ニッケルのモース硬度は４．０である。この微粒子の移動は、押し込む基材の移動に伴って継続し、微粒子が嵌合部の空隙を埋め尽すと、微粒子の移動が困難になり、微粒子同士の接触が急激に増える。この際、押し込む基材からの反発力が、微粒子同士の摩擦によって急激に増え、基材を押し込む処理を終了する。この結果、強磁性金属の微粒子が、双方の嵌合部の表面の凹部に入り込むとともに、嵌合部の全体を埋め尽くし、微粒子集まりを介して嵌合部同士が接合される。なお、２つの基材の嵌合においては、嵌合部を確保するため、押し込まれる基材の嵌合部の長さを、押し込む基材の嵌合部の長さより長くするのが一般的で、本発明では、微粒子同士の摩擦が嵌合部で確実に行われ、嵌合部同士が接合できる。また、強磁性金属の融点は高く、微粒子同士が接触する局所的な部位は、短時間高温に昇温されるが、微粒子は融解しない。すなわち、強磁性金属の融点は、鉄が１５３９℃で、コバルトが１４７８℃で、ニッケルが１４５５℃と高い。
ここで、一方の基材を他方に基材に押し込む際に、嵌合部同士の間隙で起こる現象を時系列的に説明する。一方の基材を他方の基材に押し込むと、双方の嵌合部を覆う強磁性金属の微粒子の集まりにおいて、表層の微粒子同士が接触し、微粒子同士の局所的な金属結合力と、微粒子に作用する磁気吸引力との双方より、微粒子に作用する摩擦力が大きいため、微粒子が移動して嵌合部の空隙を徐々に埋める。なお、微粒子の大きさが、嵌合部の表面粗さより１桁以上小さく、双方の嵌合部の表面の凹部を微粒子がすでに埋めている。いっぽう、摩擦力を受ける微粒子は極僅かで、殆どの微粒子は摩擦力を受けず、微粒子の集まりが嵌合部を覆う。つまり、嵌合部表面の凹部に発生するアンカー効果と、微粒子同士の局所的な金属結合力と、微粒子に作用する磁気吸引力とによって、多くの微粒子は、嵌合の際に嵌合部から脱落しない。さらに、一方の基材を押し込み続けると、微粒子が移動できる嵌合部の空隙が徐々になくなり、微粒子が移動しにくくなり、押し込む基材の反発力が徐々に増える。嵌合部同士の空隙が微粒子の集まりで埋め尽くされると、微粒子の移動が困難になり、微粒子同士の局所的な接触が急激に増え、微粒子同士が局所的な接触部で接合する。この際、微粒子同士の摩擦力が急激に増加し、押し込む基材の反発力が急激に増える。この時点で基材の押し込みを終了する。この結果、嵌合部の間隙を埋め尽くす微粒子の集まりに、微粒子同士の局所的な金属結合力と、摩擦熱による微粒子同士の局所的な接合力と、微粒子に作用する磁気吸引力と、嵌合部の凹部に発生するアンカー効果とからなる４種類の結合力が作用する。このため、従来の隙間バメないしは中間バメによる嵌合部の接合力に、微粒子の４種類の結合力が加算され、締まりバメに近い接合力で、嵌合部同士が接合される。なお、隙間バメでは、中間バメより多くの微粒子の集まりが、中間バメより広い嵌合部の間隙を埋め尽くし、４種類の結合力が中間バメより大きくなり、この結果、隙間バメで加工した嵌合部同士に、締まりバメに近い接合力が得られる。
いっぽう、従来の締まりバメによる接合は、嵌合部の弾性変形ないしは嵌合部に加わる過大な応力に基づくため、セラミックス、ガラス、合成樹脂などの弾性変形しにくい材料は、嵌合時に嵌合部が破壊し、締まりバメができない。本接合方法では、嵌合部が変形する以前に、ないしは、嵌合部に過大な応力が発生する以前に、微粒子同士の摩擦が発生し、この時点で基材同士の嵌合を終了するため、セラミックス、ガラス、合成樹脂からなる基材は勿論のこと、２つの基材の材料の組み合わせの如何に拘わらず、締まりバメに近い接合力で２つの基材が接合できる。
以上に説明した本発明の接合方法は次の作用効果をもたらす。
第一に、隙間バメないしは中間バメで２つの基材を嵌合部で接合するため、２つの基材の材料の組み合わせと、２つの基材の大きさや形状の組み合わせに拘わらず、２つの基材に溝と軸とからなる嵌合部が形成でき、嵌合させる基材として用いることができる。また基材の材質や大きさや形状に拘わらず、嵌合部に混合液が付着する。
第二に、物性値が大きく異なる基材の組み合わせ、例えば、一方の基材が高い脆性を持つ金属で、他方の基材が脆性の低いガラスやセラミックスでも、また、一方の基材が高い引張強度を持つ金属で、他方の基材が引張り強度の低い合成樹脂でも、隙間バメないしは中間バメの寸法公差で２つの基材を嵌合するため、溝の寸法から軸の寸法を引いた隙間が嵌合部に存在し、相対的に強度が低い、あるいは、弾性変形しにくい、ガラスやセラミックスや合成樹脂からなる基材でも、嵌合させる基材として用いることができる。
第三に、嵌合部を嵌合する際に、双方の嵌合部に強磁性金属の微粒子の集まりが既に存在するため、嵌合の際に発生する応力は微粒子が直接受ける。このため、微粒子が直接摩擦力を受けて移動し、摩擦力を緩和させる。従って、嵌合の際に、基材の嵌合部同士が直接接触せず、また、嵌合部が過大な応力を直接受けず、相対的に強度が低い、あるいは、弾性変形しにくい基材であっても、嵌合時に嵌合部が破壊しない。
第四に、嵌合の際に、嵌合部が弾性変形する、ないしは、嵌合部に過大な応力が発生する以前に、微粒子同士の接触が急激に増大し、微粒子同士の摩擦が急激に増えた時点で嵌合を終了するため、嵌合部は弾性変形せず、また、嵌合部に過大な応力は発生しない。このため、セラミックス、ガラス、合成樹脂からなる基材は勿論のこと、２つの基材の材料の組み合わせの如何に拘わらず、２つの基材を締まりバメに近い接合強度で嵌合部同士が接合できる。
第五に、強磁性金属は、前記した融点に近い耐熱性と、磁気キュリー点以下の温度で磁気吸引力を発生する。なお、磁気キュリー点は、コバルトが１１２０℃で、鉄が７７０℃で、ニッケルが３５４℃である。このため、嵌合部の耐熱性が高く、嵌合部された基材が高温で使用できる。なお、嵌合された基材を磁気キュリー点より高い温度に晒しても、磁気キュリー点より低い温度に戻せば、強磁性金属の自発磁化は元に戻り、微粒子に磁気吸引力が復活する。
第六に、金属化合物の熱分解温度が、合成樹脂の熱分解の開始温度より低く、耐熱性が低い合成樹脂の基材でも、基材の材料の組み合わせに拘わらず嵌合部が接合できる。また、厚みが薄い基材および外径が小さい円筒ないしは円柱の基材は押し込みにくいが、基材の側面を冶具によって保持し、基材を押し込めば、厚みが１ｍｍ程度の基材でも、外径が５ｍｍ程度の円筒ないしは円柱の基材であっても、中間バメで押し込める。この結果、２つの基材の材料の組み合わせや、基材の大きさや形状の組み合わせの如何に拘わらず、２つの基材を嵌合部で接合できる。
第七に、原料となるアルコール、有機化合物、金属化合物はいずれも汎用的な工業用薬品である。さらに、２つの基材を嵌合部で接合する処理は、いずれも簡単な処理からなる。このため、安価な費用で、異なる材料からなる２つの基材が嵌合部で接合できる。
このため、本接合方法は７段落に記載した全ての課題を解決する。
【００１０】
８段落に記載した異なる材料からなる２つの基材の嵌合部を強磁性金属の微粒子の集まりを介して接合する接合方法において、前記２つの基材の少なくとも一つの基材が、円筒ないしは円柱の形状からなる基材であり、該２つ基材を接合する接合方法は、隙間バメないしは中間バメで嵌合する嵌合部を、円筒ないしは円柱の形状からなる一方の基材の嵌合部の長さが、他方の基材の嵌合部の長さより短い嵌合部として形成し、さらに、前記円筒ないしは円柱の形状からなる基材の嵌合部を、８段落に記載した混合液に浸漬し、前記他方の基材の嵌合部に、８段落に記載した混合液を塗布する、さらに、前記２つの基材を昇温し、８段落に記載した金属化合物を熱分解し、強磁性金属の微粒子の集まりで前記双方の嵌合部を覆う、この後、前記円筒ないしは円柱の形状からなる基材からの反発力が急激に増えるまで、該円筒ないしは円柱の形状からなる一方の基材を回転させながら前記他の基材に押し込む、これによって、前記双方の篏合部の表層の前記強磁性金属の微粒子同士が互いに接触し、該微粒子に作用する摩擦力によって、該微粒子が嵌合部の空隙を埋めるように移動し、該移動した微粒子が、前記双方の嵌合部の表面の凹部に入り込むとともに、前記嵌合部同士の間隙を埋め尽し、該篏合部同士の間隙を埋め尽くした前記強磁性金属の微粒子の集まりを介して前記嵌合部同士が接合される、２つの基材の少なくとも一つの基材が円筒ないしは円柱の形状からなる該２つの基材の嵌合部を強磁性金属の微粒子の集まりを介して接合する接合方法である。
【００１１】
本接合方法は、８段落に記載した異なる材料からなる２つの基材の少なくとも一つが、円筒ないしは円柱の形状からなる基材を用いる。このため、２つの基材の双方に、隙間バメないしは中間バメで嵌合する嵌合部を、円筒ないしは円柱の形状からなる一方の基材の嵌合部の長さが、他方の基材の嵌合部の長さより短い嵌合部として形成する。さらに、円筒ないしは円柱の形状からなる一方の基材の嵌合部を、８段落に記載した混合液に浸漬し、混合液を嵌合部に付着させる。また、他方の基材の嵌合部に前記混合液を塗布し、混合液を嵌合部に付着させる。さらに、２つの基材を金属化合物が熱分解する温度に昇温する。この際、双方の嵌合部に、４０−６０ｎｍの大きさの粒状の強磁性金属の微粒子の集まりが、混合液の粘度に応じた量として一斉に析出し、磁気吸着した強磁性金属の微粒子の集まりが嵌合部を覆う。また、析出した強磁性金属の微粒子は、不純物を持たない活性状態にあり、粒状の微粒子同士は、互いに接触する局所的な部位で金属結合する。この後、円筒ないしは円柱の形状からなる一方の基材の反発力が急激に増えるまで、円筒ないしは円柱の形状からなる一方の基材を、回転させながら他方の基材に押し込む。この際、双方の嵌合部に形成された強磁性金属の微粒子の集まりにおいて、表層の微粒子同士が互いに接触し、微粒子同士の局所的な金属結合力と、微粒子に作用する磁気吸引力との双方より大きな摩擦力が微粒子に作用し、微粒子が嵌合部の空隙を埋めるように移動する。この微粒子の移動は、押し込む基材の移動とともに継続し、微粒子が嵌合部の空隙を埋め尽すと、微粒子の移動が困難になり、微粒子同士の接触が急激に増える。この際、押し込む基材からの反発力が、微粒子同士の摩擦によって急激に増え、一方の基材を押し込む処理を終了する。この結果、磁気吸着した強磁性金属の微粒子が、双方の嵌合部の表面の凹部に入り込むとともに、嵌合部の全体を埋め尽くし、強磁性金属の微粒子の集まりを介して嵌合部同士が接合される。
つまり、円筒ないしは円柱の形状からなる一方の基材を、回転させながら他方の基材に押し込むため、円筒ないしは円柱の形状からなる一方の基材を、他方の基材に鉛直方向に押し込む場合より、嵌合部において微粒子同士が接触する時間が増え、嵌合部の長さが短くても、強磁性金属の微粒子集まりを介して嵌合部同士が接合される。この結果、嵌合部の間隙を埋め尽くす微粒子の集まりに、微粒子同士の局所的な金属結合力と、摩擦熱による微粒子同士の局所的な接合力と、微粒子に作用する磁気吸引力と、嵌合部の凹部に発生するアンカー効果とからなる４種類の結合力が作用する。さらに、微粒子の集まりに作用する４種類の結合力が、従来の隙間バメないしは中間バメによる嵌合部の接合力に加算されるため、締まりバメに近い接合力で、嵌合部同士が接合される。
いっぽう、締まりバメによる接合は、基材の嵌合部の弾性変形ないしは嵌合部に加える過大な応力に基づくため、セラミックス、ガラス、合成樹脂などの弾性変形しにくい材料は、締まりバメができない。しかしながら、本接合方法に依れば、セラミックス、ガラス、合成樹脂からなる基材は勿論のこと、２つの基材の材料の組み合わせの如何に拘わらず、２つの基材の各々に溝と軸とからなる嵌合部が形成できるため、２つの基材を締まりバメに近い接合強度で接合できる。
また、本接合方法は、９段落に説明した７つの作用効果と同様の作用効果をもたらす。このため、本接合方法は７段落に記載した課題を全て解決する。
なお、外径が小さい円筒ないしは円柱の形状からなる基材は押し込みにくいが、基材の側面を冶具によって保持し、基材を回転させながら押し込めば、外径が５ｍｍ程度の基材でも、隙間バメはもちろんのこと、中間バメでも押し込むことができる。従って、２つの基材の材料の組み合わせや、基材の大きさや形状の組み合わせの如何に拘わらず、２つの基材を接合できる。
【００１２】
８段落および１０段落に記載した異なる材料からなる２つの基材の嵌合部を強磁性金属の微粒子の集まりを介して接合する接合方法において、前記２つの基材の少なくとも一つの基材が、合成樹脂の材質からなる基材であり、該２つ基材の嵌合部を強磁性金属の微粒子の集まりを介して接合する接合方法は、８段落および１０段落に記載した２つの基材を接合する接合方法において、前記２つの基材を窒素雰囲気で昇温し、８段落に記載した金属化合物を熱分解することを特徴とし、８段落および１０段落に記載した２つの基材を接合する接合方法に従って２つの基材を接合する、２つの基材の少なくとも一つの基材が合成樹脂の材質からなる該２つの基材の嵌合部を強磁性金属の微粒子の集まりを介して接合する接合方法である。
【００１３】
つまり、合成樹脂の材質からなる基材は、他の材質からなる基材に比べて耐熱性が低い。いっぽう、８段落および１０段落に記載した２つの基材を嵌合部で接合する接合方法において、混合液が付着した基材を昇温し、金属化合物を熱分解させる過程で、基材が昇温される。ところで、合成樹脂が昇温され、合成樹脂の熱分解反応が開始する温度は、窒素雰囲気と大気雰囲気とでは大きく異なり、窒素雰囲気では発熱反応が起こらず吸熱反応が起こるため、窒素雰囲気で熱分解が開始する温度は、大気雰囲気に比べて、大きく高温側にシフトする。従って、混合液が付着した合成樹脂からなる基材を窒素雰囲気で昇温すると、合成樹脂の熱分解反応の開始が遅れ、合成樹脂の性質は不可逆変化しない。
ここで、耐熱性が低く安価な合成樹脂の熱分解について説明する。合成樹脂を昇温すると、所定の温度から合成樹脂の熱分解が始まり、高分子材料である合成樹脂の分子が徐々に断ち切られ、次第に低分子量となって重量が軽減する熱分解反応が進む。従って、合成樹脂の熱分解が始まると分子構造が変わるため、合成樹脂の性質は不可逆変化する。この合成樹脂の分子構造に変化が始まる温度は、重量変化が始まる温度であり、熱重量分析（Ｔｈｅｒｍｏｇｒａｖｉｍｅｔｏｒｙ略してＴＧ）で測定される。従って、金属化合物を熱分解させても、合成樹脂の熱分解が始まらなければ、合成樹脂の性質は変わらない。これによって、合成樹脂の性質を変えることなく、合成樹脂からなる基材が接合できる。
ところで、合成樹脂の熱分解反応は、酸素ガスが存在する大気雰囲気と、窒素雰囲気とでは大きく異なる。つまり、酸素ガスが存在する大気雰囲気での熱分解は、酸化反応による熱分解が初期に起こり、燃焼であるため発熱を伴う。この発熱現象が酸化されやすい、つまり、燃えやすい有機物質からなる合成樹脂の熱分解を促進させる。これに対し、窒素雰囲気での初期の熱分解は吸熱反応による熱分解であり、酸化反応による発熱現象が生じない。このため、窒素雰囲気での合成樹脂の熱分解が始まる温度は、酸素ガスが存在する大気雰囲気に比べて大幅に遅れて高温側にシフトする。例えば、高密度ポリエチレン樹脂の熱分解は、大気雰囲気では２５０℃で開始するが、窒素雰囲気では４００℃と１５０℃も高温側にシフトする。従って、窒素雰囲気で合成樹脂の基材を昇温し、金属化合物を熱分解すれば、合成樹脂が熱分解されず、合成樹脂の性質を変えることなく、合成樹脂の基材が嵌合部で接合できる。
以上に説明したように、２つの基材の少なくとも一つの基材の材質が合成樹脂からなる基材の接合では、窒素雰囲気で基材を昇温し、金属化合物を熱分解させると、合成樹脂の熱分解が起こらず、合成樹脂の性質は変わらない。このため、８段落および１０段落に記載した異なる材料からなる２つの基材を嵌合部で接合する接合方法において、窒素雰囲気で２つの基材を昇温し、金属化合物を熱分解させると、合成樹脂の性質が変わることなく、２つの基材が嵌合部で接合できる。
【００１４】
８段落、１０段落及び１２段落に記載した異なる材料からなる２つの基材の嵌合部を強磁性金属の微粒子の集まりを介して接合する接合方法は、前記金属化合物が、無機物の分子ないしはイオンからなる配位子が、強磁性金属の金属イオンに配位結合した金属錯イオンを有する無機金属化合物からなる錯体であり、前記アルコールがメタノールであり、前記有機化合物が、カルボン酸ビニルエステル類、アクリル酸エステル類、メタクリル酸エステル類、グリコール類、グリコールエーテル類、ないしはスチレンモノマーからなるいずれか１種類の有機化合物であり、これら３種類の物質を、前記混合液を作成する際の原料として用い、８段落、１０段落及び１２段落に記載した異なる材料からなる２つの基材の嵌合部を強磁性金属の微粒子の集まりを介して接合する接合方法に従って２つの基材を嵌合部で接合する、８段落、１０段落及び１２段落に記載した異なる材料からなる２つの基材の嵌合部を強磁性金属の微粒子の集まりを介して接合する接合方法である。
【００１５】
つまり、強磁性金属で構成される無機金属化合物からなる錯体は、還元雰囲気の１８０−２２０℃の比較的低い温度で熱分解が完了し、強磁性金属を析出する。また、最も汎用的なアルコールであるメタノールに、１０重量％に近い割合で分散する。このため、無機金属化合物からなる錯体とメタノールとは、８段落、１０段落及び１２段落に記載した混合液を製造する際の原料になる。また、錯体が還元雰囲気で熱分解する温度では、合成樹脂の熱分解が始まらないため、合成樹脂の性質は変わらない。
すなわち、無機物の分子ないしはイオンからなる配位子が、強磁性金属の金属イオンに配位結合した金属錯イオンを有する無機金属化合物からなる錯体を、還元雰囲気で熱処理すると、配位結合部が最初に分断され、無機物と強磁性金属とに分解される。さらに昇温すると、無機物が気化熱を奪って気化し、すべての無機物の気化が完了した後に、強磁性金属が析出する。つまり、錯体を構成するイオンの中で、分子の中央に位置する強磁性金属の金属イオンが最も大きい。このため、金属イオンと配位子との距離が最も長い。従って、錯体を還元雰囲気で熱処理すると、金属イオンが配位子と結合する配位結合部が最初に分断され、金属と無機物とに分解する。さらに温度が上がると、無機物が気化熱を奪って気化し、気化が完了した後に、強磁性金属が析出する。この際、無機物が低分子量であるため、無機物の分子量に応じた１８０−２２０℃の低い温度で無機物の気化が完了する。このような錯体として、アンモニアＮＨ３が配位子となって金属イオンに配位結合するアンミン金属錯イオンを有する無機金属化合物からなる錯体、塩素イオンＣｌ−が、ないしは塩素イオンＣｌ−とアンモニアＮＨ３とが配位子となって金属イオンに配位結合するクロロ金属錯イオンを有する無機金属化合物からなる錯体、シアノ基ＣＮ−が配位子イオンとなって金属イオンに配位結合するシアノ金属錯イオンを有する無機金属化合物からなる錯体、臭素イオンＢｒ−が配位子イオンとなって金属イオンに配位結合するブロモ金属錯イオンを有する無機金属化合物からなる錯体、沃素イオンＩ−が配位子イオンとなって金属イオンに配位結合するヨード金属錯イオンを有する無機金属化合物からなる錯体などがある。このような分子量が小さい無機金属化合物からなる錯体は、合成が容易で最も安価な強磁性金属の金属錯イオンを有する金属錯体である。
また、カルボン酸ビニルエステル類、アクリル酸エステル類、メタクリル酸エステル類、グリコール類、グリコールエーテル類、ないしはスチレンモノマーからなるいずれか１種類の有機化合物に、メタ―ノールに溶解ないしは混和する第一の性質と、粘度がメタ―ノールの粘度より高い第二の性質と、沸点が無機金属化合物からなる錯体の熱分解温度より低い第三の性質を兼備する有機化合物が存在する。このような有機化合物は、いずれも汎用的な工業用薬品である。従って、このような有機化合物は、無機金属化合物からなる錯体のメタノール分散液との混合液を製造する際の安価な原料になる。なお、カルボン酸ビニルエステル類、アクリル酸エステル類、メタクリル酸エステル類やスチレンモノマーは、溶剤として用いるため、重合反応を起こさせない禁止剤ないしは防止剤が添加され、昇温しても重合反応は起こらない。
従って、無機金属化合物からなる錯体のメタノール分散液に、前記した有機化合物のいずれか１種類を混合すると、錯体と有機化合物とが分子状態で均一に混ざり合った混合液が大量に製造される。このため、安価な工業用薬品である無機金属化合物からなる錯体と、最も汎用的なアルコールであるメタノールと、汎用的な工業用薬品である有機化合物とを原料として用いると、前記混合液が安価な費用で大量に製造される。このため、８段落、１０段落及び１２段落に記載した異なる材料からなる２つの基材を嵌合部で接合する接合方法において、８段落、１０段落及び１２段落に記載した混合液が安価に製造できる。
【００１６】
８段落、１０段落及び１２段落に記載した異なる材料からなる２つの基材の嵌合部を強磁性金属の微粒子の集まりを介して接合する接合方法は、前記金属化合物が強磁性金属で構成されるオクチル酸金属化合物であり、前記アルコールがメタノールであり、前記有機化合物が、カルボン酸ビニルエステル類、アクリル酸エステル類、メタクリル酸エステル類、グリコール類、グリコールエーテル類、ないしはスチレンモノマーからなるいずれか1種類の有機化合物であり、これら３種類の物質を、前記混合液を作成する際の原料として用い、８段落、１０段落及び１２段落に記載した異なる材料からなる２つの基材の嵌合部を強磁性金属の微粒子の集まりを介して接合する接合方法に従って２つの基材を嵌合部で接合する、８段落、１０段落及び１２段落に記載した異なる材料からなる２つの基材の嵌合部を強磁性金属の微粒子の集まりを介して接合する接合方法である。
【００１７】
つまり、強磁性金属で構成されるオクチル酸金属化合物は、窒素雰囲気の３４０℃で熱分解が完了し、強磁性金属を析出する。また、最も汎用的なアルコールであるメタノールに対し、１０重量％に近い濃度で分散する。このため、オクチル酸金属化合物は、金属化合物のアルコール分散液を製造する際の原料になる。なお、多くの合成樹脂が窒素雰囲気の３４０℃で熱分解せず、窒素雰囲気でオクチル酸金属化合物を熱分解すると、合成樹脂の性質は変わらない。いっぽう、オクチル酸金属化合物は、大気雰囲気の２９０℃で熱分解が完了し、強磁性金属を析出する。このため、大気雰囲気の２９０℃で合成樹脂が熱分解しなければ、合成樹脂からなる基材を嵌合に用いることができる。
すなわち、オクチル酸Ｃ７Ｈ１５ＣＯＯＨのカルボキシル基を構成する酸素イオンが、強磁性金属の金属イオンに共有結合するオクチル酸金属化合物は、金属イオンが最も大きいイオンであるため、カルボキシル基を構成する酸素イオンと金属イオンとの距離が、他のイオン同士の距離より長い。こうした分子構造上の特徴を持つオクチル酸金属化合物を窒素雰囲気で熱処理すると、オクチル酸の沸点を超える温度で、カルボキシル基を構成する酸素イオンと金属イオンとの結合部が最初に分断され、オクチル酸と強磁性金属とに分離する。さらに昇温すると、オクチル酸が気化熱を奪って気化し、気化が完了すると強磁性金属が析出する。こうしたオクチル酸金属化合物に、ニッケルを析出するオクチル酸ニッケルＮｉ（Ｃ７Ｈ１５ＣＯＯ）２、鉄を析出するオクチル酸鉄Ｆｅ（Ｃ７Ｈ１５ＣＯＯ）３、コバルトを析出するオクチル酸コバルトＣｏ（Ｃ７Ｈ１５ＣＯＯ）２がある。
さらに、オクチル酸金属化合物は、容易に合成できる安価な工業用薬品である。すなわち、最も汎用的な有機酸であるオクチル酸をアルカリ金属と反応させると、オクチル酸アルカリ金属化合物が生成され、オクチル酸アルカリ金属化合物を、強磁性金属の無機金属化合物と反応させると、強磁性金属のオクチル酸金属化合物が合成される。従って、有機金属化合物の中で最も安価な有機金属化合物である。このため、１５段落で説明した無機金属化合物からなる錯体より熱分解温度が高いが、錯体より安価な金属化合物である。
また、カルボン酸ビニルエステル類、アクリル酸エステル類、メタクリル酸エステル類、グリコール類、グリコールエーテル類、ないしはスチレンモノマーからなるいずれか1種類の有機化合物に、メタノールに溶解ないしは混和する第一の性質と、粘度がメタ―ノールの粘度より高い第二の性質と、沸点がオクチル酸金属化合物の熱分解温度より低い第三の性質とを兼備する有機化合物が存在する。このような有機化合物は、汎用的な工業用薬品である。従って、このような有機化合物は、オクチル酸金属化合物のメタノール分散液との混合液を製造する際の安価な原料になる。
従って、オクチル酸金属化合物のメタノール分散液に、前記有機化合物のいずれか１種類を混合すると、オクチル酸金属化合物のメタノール分散液と有機化合物とが分子状態で均一に混ざり合った混合液が大量に製造される。これによって、安価な工業用薬品であるオクチル酸金属化合物と、最も汎用的なアルコールであるメタノールと、汎用的な工業用薬品である有機化合物とを原料として用いると、８段落、１０段落及び１２段落に記載した混合液が安価な費用で大量に製造される。このため、８段落、１０段落及び１２段落に記載した異なる材料からなる２つの基材を嵌合部で接合する接合方法において、８段落、１０段落及び１２段落に記載した混合液が安価に製造できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】アルミニウムの板材とポリプロピレン樹脂の板材とを、ニッケル微粒子の集まりで接合した嵌合部の接合状態を断面の一部によって模式的に説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
実施形態１
本実施形態は、相対的に低い温度で金属化合物が熱分解し、強磁性金属を析出する金属化合物の実施形態である。このような金属化合物として、無機物の分子ないしはイオンからなる配位子が、強磁性金属からなる金属イオンに配位結合した金属錯イオンを有する無機金属化合物からなる金属錯体がある。従って、１５段落で説明したように、金属錯体の熱分解によって、合成樹脂の熱分解が開始されず、合成樹脂の性質は変わらない。ここでは、金属を強磁性金属であるニッケルとし、ニッケル化合物について説明する。
最初に、アルコールに分散するニッケル化合物を説明する。硫酸ニッケルと塩化ニッケルは水に溶け、ニッケルイオンが溶解し、多くのニッケルイオンがニッケルの析出に参加できない。また、水酸化ニッケルと酸化ニッケルはアルコールに分散しない。このため、これら分子量が低い無機ニッケル化合物は、ニッケルを析出する原料として適切でない。
次に、熱分解でニッケルを析出するニッケル化合物を説明する。ニッケル化合物からニッケルが生成される化学反応の中で、最も簡単な化学反応に熱分解反応がある。つまり、ニッケル化合物を昇温するだけで、ニッケル化合物が熱分解してニッケルが析出する。さらに、ニッケル化合物の熱分解温度が低ければ、耐熱性が低い合成樹脂の嵌合部を、ニッケル微粒子の集まりで接合できる。無機物からなる分子ないしはイオンが配位子となり、分子構造の中央に位置するニッケルイオンに配位結合したニッケル錯イオンを有する無機ニッケル錯体は、無機物の分子量が小さければ、還元雰囲気で熱分解する温度は、分子量がより大きい有機ニッケル化合物が大気雰囲気で熱分解する温度より低い。このため、このような無機ニッケル錯体は、１７段落で説明したオクチル酸ニッケルより相対的に高価な物質ではあるが、より低い温度でニッケルを析出するため、合成樹脂からなる嵌合部を、ニッケル微粒子の集まりで接合することができる。
すなわち、無機ニッケル錯体を構成する分子の中で、ニッケルイオンが最も大きい。ちなみに、ニッケル原子の単結合の共有結合半径は１１０ｐｍで、窒素原子の三重結合の共有結合半径の５４ｐｍで、酸素原子の三重結合の共有結合半径は５３ｐｍである。このため、無機ニッケル錯体の分子構造において、配位子がニッケルイオンに配位結合する配位結合部が最も長い。従って、無機ニッケル錯体を熱処理すると、最初に配位結合部が分断され、ニッケルと無機物とに分解し、分子量が小さい無機物の気化が完了した後に、ニッケルが析出する。
このような無機ニッケル錯体の中で、アンモニアＮＨ３が配位子となってニッケルイオンに配位結合するアンミン錯体は、他の無機ニッケル錯体に比べて合成が容易であり、安価な費用で製造できる。こうした無機ニッケル錯体は、アンモニアガスや水素ガスなどの還元性雰囲気で熱処理すると、配位子の分子量が小さいため、２００℃より低い温度で配位結合部位が最初に分断され、この後、２００℃前後の温度で無機物の気化が完了し、ニッケルが析出する。また、メタノールに１０重量％近くまで分散する。このようなニッケル錯イオンとして、例えば、ヘキサアンミンニッケルイオン［Ｎｉ（ＮＨ３）６］２＋があり、無機ニッケル錯体として、例えば、ヘキサアンミンニッケル硝酸塩［Ｎｉ（ＮＨ３）６］（ＮＯ３）２やヘキサアンミンニッケル塩化物［Ｎｉ（ＮＨ３）６］Ｃｌ２がある。また、合成が容易で、安価なコバルトイオンに配位結合したアンミン錯体として、ペンタアンミンクロロコバルト塩化物［ＣｏＣｌ（ＮＨ３）５］Ｃｌ２と、ヘキサアンミンコバルト塩化物［Ｃｏ（ＮＨ３）６］Ｃｌ３と、ヘキサアンミンコバルト硝酸塩［Ｃｏ（ＮＨ３）６］（ＮＯ３）３がある。
【００２０】
実施形態２
本実施形態は、第一にアルコールに溶解ないしは混和し、第二にアルコールより粘度が高く、第三に強磁性金属からなる金属錯体とオクチル酸金属化合物との少なくともどちらか一方の熱分解温度より沸点が低い、これら３つの性質を兼備する有機化合物の実施形態である。
つまり、有機化合物の沸点が、金属錯体が熱分解する２００℃前後より低ければ、有機化合物は金属錯体のアルコール分散液と共に混合液を構成する。また、有機化合物の沸点が、オクチル酸金属化合物が熱分解する３４０℃ないしは２９０℃より低ければ、オクチル酸金属化合物のアルコール分散液と共に混合液を構成する。従って、有機化合物はこれら混合液の粘度を調整する調整剤になる。これら３つの性質を兼備する有機化合物に、カルボン酸ビニルエステル類、アクリル酸エステル類、メタクリル酸エステル類、グリコール類、グリコールエーテル類に属する有機化合物、ないしはスチレンモノマーがある。
【００２１】
カルボン酸ビニルエステル類には、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニル、カプロン酸ビニル、カプリル酸ビニル、カプリン酸ビニル、ラウリン酸ビニル、ミリスチン酸ビニル、パルミチン酸ビニル、ステアリン酸ビニル、ピパリン酸ビニル、オクチル酸ビニル、モノクロロ酢酸ビニル、アジピン酸ビニル、クロトン酸ビニル、安息香酸ビニルなどがある。
例えば、酢酸ビニルは化学式がＣＨ３ＣＯＯ−ＣＨ＝ＣＨ２で示され、メタノールに溶解し、メタノールより高い粘性を持ち、沸点がメタノールの沸点より高い７２．７℃で、１５段落で説明した金属錯体と、１７段落で説明したオクチル酸金属化合物との熱分解温度より低い。従って、金属錯体ないしはオクチル酸金属化合物をメタノールに分散し、この分散液に酢酸ビニルを添加して撹拌すると、添加した酢酸ビニルの量に応じて分散液の粘度が増大する。このため、酢酸ビニルは前記した３つの性質を兼備する有機化合物である。なお、酢酸ビニルは、酢酸とビニルアルコールとを反応させたエステルで、ポリ酢酸ビニルの合成に用いる原料で、安価な有機化合物である。なお、溶剤として用いる酢酸ビニルは、酢酸ビニルの重合反応を起こさせない禁止剤ないしは防止剤が添加されているため、酢酸ビニルを昇温しても重合反応は起こらない。
また、モノクロロ酢酸ビニルは化学式がＣｌ−ＣＨ２ＣＯＯ−ＣＨ＝ＣＨ２で示され、メタノールに溶解し、メタノールより高い粘性を持ち、さらに、沸点がメタノールの沸点より高い１３６℃で、１５段落で説明した金属錯体と、１７段落で説明したオクチル酸金属化合物との熱分解温度より低い。従って、金属錯体ないしはオクチル酸金属化合物をメタノールに分散し、この分散液にモノクロロ酢酸ビニルを添加して撹拌すると、添加したモノクロロ酢酸ビニルの量に応じて分散液の粘度が増大する。このため、モノクロロ酢酸ビニルは前記した３つの性質を兼備する有機化合物である。なお、モノクロロ酢酸ビニルは、アクリルゴムの架橋サイトとして用いられる安価な有機化合物である。また、溶剤として用いるモノクロロ酢酸ビニルも、重合反応を起こさせない禁止剤ないしは防止剤が添加されているため、酢酸ビニルと同様に、昇温しても重合反応は起こらない。
【００２２】
アクリル酸エステル類は、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸２エチルヘキシルなどがある。
例えば、アクリル酸メチルは化学式がＣＨ２＝ＣＨ−ＣＯＯＣＨ３で示され、メタノールに溶解し、メタノールより高い粘性を持ち、さらに、沸点がメタノールの沸点より高い８０℃で、１５段落で説明した金属錯体と、１７段落で説明したオクチル酸金属化合物との熱分解温度より低い。従って、金属錯体ないしはオクチル酸金属化合物をメタノールに分散し、この分散液にアクリル酸メチルを添加して撹拌すると、添加したアクリル酸メチルの量に応じて分散液の粘度が増大する。このため、アクリル酸メチルは前記した３つの性質を兼備する有機化合物である。なお、アクリル酸メチルはアクリル樹脂の原料であって、安価な有機化合物である。また、溶剤として用いるアクリル酸メチルも、重合反応を起こさせない禁止剤ないしは防止剤が添加されているため、酢酸ビニルと同様に、昇温しても重合反応は起こらない。
また、アクリル酸ブチルは化学式がＣＨ２＝ＣＨ−ＣＯＯＣ４Ｈ９で示され、メタノールに溶解し、メタノールより高い粘性を持ち、さらに、沸点がメタノールの沸点より高い１４８℃で、１５段落で説明した金属錯体と、１７段落で説明したオクチル酸金属化合物との熱分解温度より低い。従って、金属錯体ないしはオクチル酸金属化合物をメタノールに分散し、この分散液にアクリル酸ブチルを添加して撹拌すると、添加したアクリル酸ブチルの量に応じて分散液の粘度が増大する。このため、アクリル酸ブチルは前記した３つの性質を兼備する有機化合物である。なお、アクリル酸ブチルは、アクリル酸とメタノールを反応させたエステルで、繊維処理剤、粘接着剤、塗料、合成樹脂、アクリルゴム、エマルションの原料として使用される安価な有機化合物である。
【００２３】
メタクリル酸エステル類は、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸２−エチルヘキシル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸アルキル、メタクリル酸トリデシル、メタクリル酸ステアリルなどがある。
例えば、メタクリル酸エチルは、化学式がＨ２Ｃ＝Ｃ（ＣＨ３）ＣＯＯＣ２Ｈ５で示され、メタノールに溶解し、メタノールより高い粘性を持ち、さらに、沸点がメタノールの沸点より高い１１７℃で、１５段落で説明した金属錯体と、１７段落で説明したオクチル酸金属化合物との熱分解温度より低い。従って、金属錯体ないしはオクチル酸金属化合物をメタノールに分散し、この分散液にメタクリル酸エチルを添加して撹拌すると、添加したメタクリル酸エチルの量に応じて分散液の粘度が増大する。このため、メタクリル酸エチルは前記した３つの性質を兼備する有機化合物である。なおメタクリル酸エチルは、顔料、塗料、接着剤、繊維処理剤、成形材料、歯科用材料の原料として用いられる安価な有機化合物である。
さらに、メタクリル酸ｎブチルは、化学式がＣＨ２Ｃ（ＣＨ３）ＣＯＯ（ＣＨ２）３ＣＨ３で示され、メタノールに溶解し、メタノールより高い粘性を持ち、沸点がメタノールより高い１６３．５℃で、１５段落で説明した金属錯体と、１７段落で説明したオクチル酸金属化合物との熱分解温度より低い。従って、金属錯体ないしはオクチル酸金属化合物をメタノールに分散し、この分散液にメタクリル酸ｎブチルを添加して撹拌すると、添加したメタクリル酸ｎブチルの量に応じて分散液の粘度が増大する。このため、メタクリル酸ｎブチルは前記した３つの性質を兼備する有機化合物である。なお、メタクリル酸ｎブチルは、塗料、分散剤、繊維処理剤の原料として用いられる安価な有機化合物である。
【００２４】
スチレンモノマーは化学式がＣ６Ｈ５ＣＨ＝ＣＨ２で示され、メタノールと混和し、メタノールより高い粘性を持ち、さらに、沸点がメタノールの沸点より高い１４５℃の液状モノマーで、１５段落で説明した金属錯体と、１７段落で説明したオクチル酸金属化合物との熱分解温度より低い。従って、金属錯体ないしはオクチル酸金属化合物をメタノールに分散し、この分散液にスチレンモノマーを添加して撹拌すると、添加したスチレンモノマーの量に応じて分散液の粘度が増大する。このため、スチレンモノマーは前記した３つの性質を兼備する有機化合物である。なお、スチレンモノマーは、ポリスチレンを始めとして、発泡ポリスチレン、アクリロニトリル・スチレン、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン、不飽和ポリエステルなどの合成樹脂材料の原料となる安価な有機化合物である。また、溶剤として用いるスチレンモノマーも、重合反応を起こさせない禁止剤ないしは防止剤が添加されているため、昇温しても重合反応は起こらない。
【００２５】
グリコール類にエチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコールがある。
エチレングリコールは、メタノールに溶解し、粘度がメタノールの３６倍と高く、沸点が１９７℃である。ジエチレングリコールは、メタノールに溶解し、粘度がメタノールの６１倍と高く、沸点が２４４℃である。プロピレングリコールは、メタノールと混和し、粘度がメタノールの８２倍と高く、沸点が１８８℃である。ジプロピレングリコールは、メタノールと混和し、粘度がメタノールの１２７倍と高く、沸点が２３２℃である。トリプロピレングリコールは、メタノールと混和し、粘度がメタノールの９７倍と高く、沸点が２６５℃である。
【００２６】
グリコールエーテル類は、エチレングリコール系エーテルと、プロピレングリコール系エーテルと、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコールの末端の水素をアルキル基で置換したジアルキルグリコールエーテルがある。
エチレングリコール系エーテルの中で、メタノールに溶解し、無機金属錯体の熱分解温度より沸点が低いグリコールエーテル類に、粘度がメタノールの３倍で沸点が１２５℃のメチルグリコールと、粘度がメタノールの５倍で沸点が１４２℃のイソプロピルグリコールと、粘度がメタノールの６倍で沸点が１７１℃のブチルグリコールと、粘度がメタノールの５倍で沸点が１６１℃のイソブチルグリコールと、粘度がメタノールの４倍で沸点が１５９℃のアリルグリコールと、粘度がメタノールの７倍で沸点が１９４℃のメチルジグリコールと、粘度がメタノールの９倍で沸点が２０８℃のヘキシルグリコールとがある。
エチレングリコール系エーテルの中で、メタノールに溶解し、沸点が３４０℃より低いグリコールエーテル類に、粘度がメタノールの１３倍で沸点が２４９℃のメチルトリグリコールと、粘度がメタノールの８倍で沸点が２０７℃のイソプロピルジグリコールと、粘度がメタノールの１１倍で沸点が２３１℃のブチルジグリコールと、粘度がメタノールの１４倍で沸点が２７１℃のブチルトリグリコールと、粘度がメタノールの９倍で沸点が２２０℃のイソブチルジグリコールと、粘度がメタノールの１５倍で沸点が２５９℃ヘキシルジグリコールと、粘度がメタノールの１３倍で沸点が２２９℃の２−エチルヘキシルグリコールと、粘度がメタノールの１８倍で沸点が２７２℃の２−エチルヘキシルジグリコールと、粘度がメタノールの５２倍で沸点が２４５℃のフェニルグリコールと、粘度がメタノールの２０倍で沸点が２５６℃のベンジルグリコールと、粘度がメタノールの３３倍で沸点が３０２℃のベンジルジグリコールとがある。
次に、プロピレングリコール系エーテルの中で、メタノールに溶解し、銅錯体の熱分解温度より沸点が低いグリコールエーテル類に、粘度がメタノールの３倍で沸点が１２１℃のメチルプロピレングリコールと、粘度がメタノールの２倍で沸点が１４６℃のメチルプロピレングリコールアセテートと、粘度がメタノールの５倍で沸点が１５０℃のプロピルプロピレングリコールと、粘度がメタノールの６倍で沸点が１７０℃のブチルプロピレンジグリコールと、粘度がメタノールの７倍で沸点が１８７℃のメチルプロピレンジグリコールとがある。
プロピレングリコール系エーテルの中で、メタノールに溶解し、沸点が３４０℃より低いグリコールエーテル類に、粘度がメタノールの１８倍で沸点が２１２℃のプロピルプロピレンジグリコールと、粘度がメタノールの１３倍で沸点が２３１℃のブチルプロピレンジグリコールと、粘度がメタノールの３９倍で沸点が２４３℃のフェニルプロピレングリコールと、粘度がメタノールの１４倍で沸点が２７４℃のブチルプロピレントリグリコールとがある。
最後に、ジアルキルグリコールエーテルの中で、メタノールに溶解し、銅錯体の熱分解温度より沸点が低いグリコールエーテル類に、粘度がメタノールの２倍で沸点が８５℃のジメチルグリコールと、粘度がメタノールの３倍で沸点が１６２℃のジメチルジグリコールと、粘度がメタノールの２倍で沸点が１７１℃のジメチルポロピレンジグリコールと、粘度がメタノールの２１倍で沸点が１７６℃のメチルエチルジグリコールと、粘度がメタノールの２倍で沸点が１８９℃のジエチルジグリコールとがある。
【００２７】
スチレンモノマーは化学式がＣ６Ｈ５ＣＨ＝ＣＨ２で示され、メタノールと混和し、メタノールより高い粘性を持ち、さらに、沸点がメタノールの沸点より高い１４５℃の液状モノマーで、１５段落で説明した金属錯体と、１７段落で説明したオクチル酸金属化合物との熱分解温度より低い。従って、金属錯体ないしはオクチル酸金属化合物をメタノールに分散し、この分散液にスチレンモノマーを混合すると、スチレンモノマーの量に応じて分散液の粘度が増大する。このため、スチレンモノマーは前記した３つの性質を兼備する有機化合物である。なお、スチレンモノマーは、ポリスチレンを始めとして、発泡ポリスチレン、アクリロニトリル・スチレン、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン、不飽和ポリエステルなどの合成樹脂材料の原料となる安価な有機化合物である。また、溶剤として用いるスチレンモノマーも、重合反応を起こさせない禁止剤ないしは防止剤が添加されているため、酢酸ビニルと同様に、昇温しても重合反応は起こらない。
以上に説明したように、カルボン酸ビニルエステル類、アクリル酸エステル類、メタクリル酸エステル類、グリコール類、グリコールエーテル類に属する多くの有機化合物と、スチレンモノマーとは、２０段落に記載した３つの性質を兼備する有機化合物である。
【００２８】
実施形態３
本実施形態では、合成樹脂の熱分解温度から、強磁性金属の微粒子の集まりで嵌合できる合成樹脂の材質を説明する。
最初に、窒素雰囲気で合成樹脂が熱分解を開始する温度と終了する温度とを説明する。ポリアセタール樹脂は、２８０℃で始まり４２０℃で終了する。ポリスチレン樹脂は、３９０℃で始まり４６０℃付近で終了する。ポリエチレンテレフタレート樹脂は、４２５℃で始まり４８０℃付近で終了する。ポリプロピレン樹脂は、４２０℃で始まり５００℃付近で終了する。高密度ポリエチレン樹脂は、４００℃で始まり５２０℃付近で終了する。ポリテトラフルオルエチレン樹脂は、４９０℃で始まり６４０℃付近で終了する。ポリフェニレンサルファイド樹脂は、５２０℃で始まり６７０℃で終了する。なお、ポリ塩化ビニル樹脂は、塩化水素ガスＨＣｌの離脱が、吸熱反応を伴って２２０℃付近から始まり２６０℃付近で急激に進行し３６０℃まで続く。この後、４２０℃付近から吸熱を伴う高分子の熱分解が始まり、ベンゼンを生成して５５０℃付近で終了する。ノボラック型フェノール樹脂は、２６０℃付近から可塑剤の脱離が始まり、３６０℃付近まで続き、この後、３９０℃から吸熱を伴う高分子の熱分解が始まり、フェノールやクレゾールなどの液状モノマーを生成し、７００℃付近で終了する。
従って、多くの合成樹脂の窒素雰囲気での熱分解が開始する温度は、オクチル酸金属化合物が熱分解を完了して強磁性金属を析出する３４０℃より高い。
次に、合成樹脂が大気雰囲気で熱分解が始まり、重量変化が始まる温度を説明する。ポリビニルアルコール樹脂が２３０℃で、ポリアセテート樹脂が３００℃で、アクリル樹脂が３２７℃で、ポリブチレンテレフタレート樹脂が３５０℃で、ポリエチレンテレフタレート樹脂が３５５℃で、ポリスチレン樹脂が３６０℃で、ポリプロピレン樹脂が３８０℃で、ポリテトラフルオロエチレン樹脂が４５０℃で、ポリエーテルサルフォン樹脂が４８０℃で、ポリフェニレンサルファイド樹脂は４９０℃で、ポリカーボネート樹脂が５００℃で、ポリイミド樹脂は５００℃を超える。
従って、多くの合成樹脂が大気雰囲気で熱分解を開始する温度は、オクチル酸金属化合物の熱分解が完了して強磁性金属を析出する２９０℃より高い。
従って、多くの合成樹脂からなる基材が、強磁性金属の微粒子の集まりで嵌合できる。
【００２９】
実施例１
本実施例は、アルミニウムの板材とポリプロピレン樹脂の板材とを、中間バメの押し込み公差で嵌合部を加工し、この後、双方の嵌合部にニッケル微粒子の集まりを析出させ、アルミニウムの板材にポリプロピレン樹脂の板材を嵌合させ、ニッケル微粒子の集まりで嵌合部を接合する。従って、アルミニウムの板材の嵌合部は、Ｈ６の寸法公差で加工し、ポリプロピレン樹脂の嵌合部は、ｈ６の寸法公差で加工する。なお、アルミニウムの板材は厚みが５ｍｍで、横幅が５０ｍｍで、縦幅が３ｍｍで、深さが４．５ｍｍの溝を嵌合部として加工した。ポリプロピレン樹脂の板材は厚みが５ｍｍで、横幅が５０ｍｍで、縦幅が４ｍｍで、長さが４ｍｍからなる突起を嵌合部として加工した。また、ヘキサアンミンニッケル塩化物［Ｎｉ（ＮＨ３）６］Ｃｌ２（例えば、三津和化学薬品株式会社の製品）をニッケル微粒子の原料に用いた。さらに、有機化合物として、粘度がメタノールの５倍で沸点が１４２℃のイソプロピルグリコール（化学名はエチレングリコールイソプロピルエーテル）（ＣＨ３）２ＣＨＯ−（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）−Ｈ（例えば、日本乳化剤株式会社の製品）を用いた。
最初に、ヘキサアンミンニッケル塩化物を、メタノールに１０重量％の割合で分散させる。この分散液に、イソプロピルグリコールを３０重量％の割合で混合し、混合液を作成した。さらに、ポリプロピレン樹脂の板材の突起部を混合液に浸漬した。また、アルミニウムの板材の溝に混合液を塗布した。この後、双方を、水素雰囲気の２００℃で２分間熱処理した。熱処理時に気化したメタノールとイソプロピルグリコールとは沸点が異なるため、個別に回収機で回収した。この試料を５個製作した。
次に、アルミニウムの板材の溝に、ポリプロピレン樹脂の板材の突起部を、ポリプロピレン樹脂からの反発力が急激に増えるまで押し込んだ。この後、インストロン社の引張試験機によって、接合面の引張強度を調べた（引張接着強さ試験ＪＩＳ  Ｋ６８４９に基づく）。引張強度は３−３．５ｋｇｆ／ｍｍ２の値を持った。
さらに、試料の嵌合部の中央を横に切断し、その切断面を電子顕微鏡によって観察と分析とを行った。電子顕微鏡は、ＪＦＥテクノリサーチ株式会社の極低加速電圧ＳＥＭを用いた。この装置は、１００Ｖからの極低加速電圧による表面観察が可能で、試料に導電性の被膜を形成せずに直接試料の表面が観察できる特徴を持つ。最初に、反射電子線の９００−１０００Ｖの間にある２次電子線を取り出して画像処理を行った。大きさが４０−６０ｎｍからなる粒状の微粒子の集まりが、嵌合部表面の凹部に食い込み、また、嵌合部に微粒子の集まりが３０層前後で積層し、１μｍ前後の厚みで嵌合部を埋め尽くした。次に、反射電子線の９００−１０００Ｖの間にあるエネルギーを抽出して画像処理を行い、画像の濃淡によって微粒子を構成する材質を観察した。濃淡が認められなかったので、微粒子は同一の物質から形成されている。さらに、特性エックス線のエネルギーとその強度を画像処理し、微粒子を構成する元素を分析した。ニッケル原子のみが存在した。
前記した嵌合部における接合状態を、嵌合部の断面の一部として図１に模式的に示す。１はアルミニウムの板材で、２はポリプロピレン樹脂の板材で、３は嵌合部の間隙を埋め尽くすニッケル微粒子の集まりである。
以上の分析結果から、ニッケル微粒子の集まりが嵌合部表面の凹部と嵌合部とを埋め尽くし、嵌合部同士を接合した。この結果、一定の接合強度を持ってアルミニウムの板材とポリプロピレン樹脂の板材とが接合された。
【００３０】
実施例２
本実施例は、フロート強化ガラスの板材とアルミニウムの板材とを、隙間バメの転合公差で双方の嵌合部を加工し、この後、双方の嵌合部にニッケル微粒子の集まりを析出し、さらに、ガラスの板材にアルミニウムの板材を嵌合させ、ニッケル微粒子の集まりで嵌合部を接合する。このため、フロート強化ガラスは、厚みが５ｍｍで、横幅が５０ｍｍで、縦幅が３ｍｍで、深さが４．５ｍｍからなる溝を持つ板ガラスとして、溶融した原料を型に流し込んで成形し、この後、超音波スピンドルによってＨ６の公差で溝を加工した。いっぽう、アルミニウムの板材は厚みが５ｍｍで、横幅が５０ｍｍで、縦幅が４ｍｍで、深さが４ｍｍからなる突起をｆ６の寸法公差で加工した。なお、混合液は、ヘキサアンミンニッケル塩化物を、メタノールに１０重量％の割合で分散させ、この分散液に、イソプロピルグリコールを５０重量％の割合で混合し、混合液を作成した。さらに、アルミニウムの板材の突起部を混合液に浸漬した。また、ガラスの板材の溝に混合液を塗布した。この後、ガラスの板材とアルミニウムの板材を、水素雰囲気の２００℃で２分間熱処理した。熱処理時に気化したメタノールとイソプロピルグリコールは、個別に回収機で回収した。この試料を５個製作した。
次に、ガラスの板材の溝にアルミニウムの板材の突起部を、アルミニウムの板材からの反発力が急激に増えるまで押し込んだ。この後、インストロン社の引張試験機によって、接合面の引張強度を調べた（引張接着強さ試験ＪＩＳ  Ｋ６８４９に基づく）。引張強度は２−２．５ｋｇｆ／ｍｍ２の値を持った。
さらに、実施例１と同様に、試料の嵌合部の中央を横に切断し、その断面を電子顕微鏡で観察した。大きさが４０−６０ｎｍからなる粒状のニッケル微粒子の集まりが、嵌合部表面の凹部に食い込み、また、嵌合部に微粒子の集まりが４５層前後で積層し、１．５μｍ前後の厚みで嵌合部を埋め尽くしていた。嵌合部における接合状態は、実施例１の図１に類似しているため図示しない。
以上の分析結果から、ニッケル微粒子の集まりが嵌合部表面の凹部と嵌合部とを埋め尽くし、嵌合部同士を接合した。この結果、一定の接合強度を持ってガラスの板材とアルミニウムの板材とが接合された。
【００３１】
実施例３
本実施例は、実施例２で用いたフロート強化ガラスの板材に、実施例1で用いたポリプロピレン樹脂の板材を、中間バメの押し込み公差で嵌合部を加工し、この後、双方の嵌合部にニッケル微粒子の集まりを析出させ、フロート強化ガラスの板材にポリプロピレン樹脂の板材を嵌合させ、ニッケル微粒子の集まりで嵌合部を接合する。このため、実施例1と同様の寸法からなる突起を、ポリプロピレン樹脂の板材に、ｈ６の寸法公差で形成し、実施例２と同様の寸法からなる溝を、フロート強化ガラスの板材に、H６の寸法公差で形成した。また、実施例１の混合液を用いた。
次に、ポリプロピレン樹脂の板材の突起部を混合液に浸漬した。また、ガラスの板材の溝に混合液を塗布した。この後、ガラスの板材とポリプロピレン樹脂の板材とを、水素雰囲気の２００℃で２分間熱処理した。熱処理時に気化したメタノールとイソプロピルグリコールは、個別に回収機で回収した。この試料を５個製作した。
次に、ガラスの板材の溝にポリプロピレン樹脂の板材の突起部を、ポリプロピレン樹脂の板材からの反発力が急激に増えるまで押し込んだ。この後、インストロン社の引張試験機によって、接合面の引張強度を調べた（引張接着強さ試験ＪＩＳ  Ｋ６８４９に基づく）。引張強度は２．５−３ｋｇｆ／ｍｍ２の値を持った。
さらに、実施例１と同様に、試料の断面を電子顕微鏡で観察した。大きさが４０−６０ｎｍからなる粒状のニッケル微粒子の集まりが、嵌合部表面の凹部に食い込み、また、嵌合部に微粒子の集まりが３０層前後で積層し、１μｍ前後の厚みで嵌合部を埋め尽くしていた。嵌合部における接合状態は、実施例１の図１に類似しているため図示しない。
以上の分析結果から、ニッケル微粒子の集まりが、嵌合部表面の凹部と嵌合部とを埋め尽くし、嵌合部同士を接合した。この結果、一定の接合強度を持ってガラスの板材とポリプロピレン樹脂の板材とが接合された。
【００３２】
実施例４
本実施例は、アルミナの板材とアルミニウムの板材を、中間バメの押し込み公差で嵌合部を加工し、この後、双方の嵌合部にニッケル微粒子の集まりを析出させ、アルミナの板材にアルミニウムの板材を嵌合させ、ニッケル微粒子の集まりで嵌合部同士を接合する。このため、アルミナは、厚みが５ｍｍであり、横幅が５０ｍｍで、縦幅が３ｍｍで、深さが４．５ｍｍからなる溝を持つ形状としてグリーンシートを製作し、グリーンシートを焼結した後に、溝を超音波スピンドルによってＨ６の公差で加工した。いっぽう、アルミニウムの板材は厚みが５ｍｍで、横幅が５０ｍｍで、縦幅が４ｍｍで、長さが４ｍｍからなる突起を、ｈ６の寸法公差で加工した。また、実施例１の混合液を用いた。さらに、アルミニウムの突起部を混合液に浸漬した。また、アルミナの溝に混合液を塗布した。この後、ガラスの板材と銅の板材とを、水素雰囲気の２００℃で２分間熱処理した。熱処理時に気化したメタノールとイソプロピルグリコールとは、沸点が異なるため、個別に回収機で回収した。この試料を５個製作した。
次に、アルミナの嵌合部にアルミニウムの嵌合部を、アルミニウムの板材からの反発力が急激に増えるまで押し込んだ。この後、インストロン社の引張試験機によって、接合面の引張強度を調べた（引張接着強さ試験ＪＩＳ  Ｋ６８４９に基づく）。引張強度は２．５−３ｋｇｆ／ｍｍ２の値を持った。
さらに、実施例１と同様に、試料の断面を電子顕微鏡で観察した。大きさが４０−６０ｎｍからなる粒状のニッケル微粒子の集まりが、嵌合部表面の凹部に食い込み、また、嵌合部に微粒子の集まりが３０層前後で積層し、１μｍ前後の厚みで嵌合部を埋め尽くしていた。嵌合部における接合状態は、実施例１の図１に類似しているため図示しない。
以上の分析結果から、ニッケル微粒子が嵌合部表面の凹部と嵌合部とを埋め尽くし、嵌合部同士を接合した。この結果、一定の接合強度を持ってアルミナの板材とアルミニウムの板材とが接合された。
【００３３】
実施例５
本実施例は、鉄の板材とアルミニウムの板材とを、中間バメの転合公差で嵌合部を加工し、この後、双方の嵌合部に鉄微粒子の集まりを析出させ、鉄の板材にアルミニウムの板材を押し込み、鉄微粒子の集まりで嵌合部を接合する。このため、鉄の板材は厚みが５ｍｍで、横幅が５０ｍｍで、縦幅が３ｍｍで、深さが４．５ｍｍの溝を、Ｈ６の寸法公差で加工した。また、アルミニウムの板材は厚みが５ｍｍで、横幅が５ｃｍで、縦幅が４ｍｍで、長さが４ｍｍからなる突起を、ｈ６の寸法公差で加工した。なお、鉄微粒子の原料は、オクチル酸鉄Ｆｅ（Ｃ７Ｈ１５ＣＯＯ）３（ＣＡＳ番号７３２１−５３−１の輸入品）を用いた。また、有機化合物として、実施例１のイソプロピルグリコールを用いた。
最初に、オクチル酸鉄を、メタノールに１０重量％の割合で分散させる。この分散液に、イソプロピルグリコールを３０重量％の割合で混合し、混合液を作成した。さらに、アルミニウムの板材の突起部を混合液に浸漬した。また、鉄の板材の溝に混合液を塗布した。この後、鉄の板材とアルミニウムの板材を、大気雰囲気の２９０℃で１分間熱処理した。熱処理時に気化したメタノールとイソプロピルグリコールは、個別に回収機で回収した。この試料を５個製作した。
次に、鉄の板材の溝にアルミニウムの板材の突起部を、アルミニウムの板材からの反発力が急激に増えるまで押し込んだ。この後、インストロン社の引張試験機によって、接合面の引張強度を調べた（引張接着強さ試験ＪＩＳ  Ｋ６８４９に基づく）。引張強度は３−３．５ｋｇｆ／ｍｍ２の値を持った。
さらに、実施例１と同様に、試料の断面を電子顕微鏡で観察した。大きさが４０−６０ｎｍからなる粒状の鉄微粒子の集まりが、嵌合部表面の凹部に食い込み、また、嵌合部に微粒子の集まりが３０層前後で積層し、１μｍ前後の厚みで嵌合部を埋め尽くしていた。嵌合部における接合状態は、実施例１の図１に類似しているため図示しない。
以上の分析結果から、鉄微粒子が嵌合部表面の凹部と嵌合部とを埋め尽くし、嵌合部同士を接合した。この結果、一定の接合強度を持って鉄の板材とアルミニウムの板材とが接合された。
【００３４】
実施例６
本実施例は、アルミニウムの板材とポリプロピレン樹脂の円筒基材を、中間バメの押し込み公差で嵌合部を加工し、この後、双方の嵌合部にニッケル微粒子の集まりを析出させ、アルミニウムの板材にポリプロピレン樹脂の円筒基材を嵌合させ、ニッケル微粒子の集まりで嵌合部同士を接合する。このため、厚みが５ｍｍからなるアルミニウムの板材に、外径が４６ｍｍで、内径が４０ｍｍで、深さが４ｍｍの円筒形状の溝を、Ｈ６の寸法公差で加工した。いっぽう、外径が５０ｍｍで内径が４０ｍｍで長さが１０ｃｍからなるポリプロピレン樹脂の円筒基材の先端部に、外径が４６ｍｍで、内径が４０ｍｍで、長さが３．８ｍｍからなる円筒形状の突起を、ｈ６の寸法公差で加工した。また、混合液は、実施例１の混合液を用いた。さらに、ポリプロピレン樹脂の円筒基材の突起部を混合液に浸漬した。また、アルミニウムの板材の溝に混合液を塗布した。この後、双方を水素雰囲気の２００℃で２分間熱処理した。熱処理時に気化したメタノールとイソプロピルグリコールとは、個別に回収機で回収した。この試料を５個製作した。
次に、ポリプロピレン樹脂の円筒基材に、３ｋｇ重の圧縮荷重を加えた状態で、６０ｒｐｍの速度で回転させ、ポリプロピレン樹脂の円筒基材が押し込まれる速度が急激に低下するまで、ポリプロピレン樹脂の円筒基材をアルミニウムの板材に押し込んだ。この後、インストロン社の引張試験機によって、接合面の引張強度を調べた（引張接着強さ試験ＪＩＳ  Ｋ６８４９に基づく）。引張強度は３−３．５ｋｇｆ／ｍｍ２の値を持った。
さらに、実施例１と同様に、試料の嵌合部の中央を横に切断し、その切断面の観察と分析を電子顕微鏡によって行なった。大きさが４０−６０ｎｍからなる粒状のニッケル微粒子の集まりが、嵌合部表面の凹部に食い込み、また、嵌合部に微粒子の集まりが３０層前後で積層し、１μｍ前後の厚みで嵌合部を埋め尽くしていた。嵌合部における接合状態は、実施例１の図１に類似しているため図示しない。
以上の分析結果から、ニッケル微粒子が嵌合部表面の凹部と嵌合部とを埋め尽くし、嵌合部同士を接合した。この結果、一定の接合強度を持ってアルミニウムの板材とポリプロピレン樹脂の円筒基材とが接合された。
【００３５】
実施例７
本実施例は、フロート強化ガラスの板材とアルミニウムの円筒基材とを、隙間バメの押し込み公差で双方の嵌合部を加工し、この後、双方の嵌合部にニッケル微粒子の集まりを析出させ、ガラスの板材にアルミニウムの円筒基材を嵌合させ、ニッケル微粒子の集まりで嵌合部同士を接合する。このため、厚みが５ｍｍからなるフロート強化ガラスに、外径が４６ｍｍで、内径が４０ｍｍで、深さが４ｍｍの円筒形状の溝を、超音波スピンドルによってＨ６の公差として加工した。いっぽう、外径が５０ｍｍで内径が４０ｍｍで長さが１０ｃｍからなるアルミニウムの円筒基材の先端部に、外径が４６ｍｍで、内径が４０ｍｍで、長さが３．８ｍｍからなる円筒形状の突起を、ｆ６の寸法公差で加工した。また、実施例２の混合液を用いた。さらに、アルミニウムの突起部を混合液に浸漬した。また、ガラスの溝に混合液を塗布した。この後、ガラスの板材とアルミニウムの円筒基材とを、水素雰囲気の２００℃で２分間熱処理した。熱処理時に気化したメタノールとイソプロピルグリコールとは、個別に回収機で回収した。この試料を５個製作した。
次に、アルミニウムの円筒基材に、２ｋｇ重の圧縮荷重を加えた状態で、６０ｒｐｍの速度で回転させ、アルミニウムの円筒基材が押し込まれる速度が急激に低下するまで、アルミニウムの円筒基材をガラスの板材に押し込んだ。この後、実施例１と同様に、インストロン社の引張試験機によって、接合面の引張強度を調べた。引張強度は２−２．５ｋｇｆ／ｍｍ２の値を持った。
さらに、実施例１と同様に、試料の嵌合部の中央を横に切断し、その断面を電子顕微鏡で観察した。４０−６０ｎｍからなるニッケル微粒子の集まりが、嵌合部表面の凹部に食い込み、また、嵌合部に微粒子の集まりが４５層前後で積層し、１．５μｍ前後の厚みで嵌合部を埋め尽くしていた。嵌合部における接合状態は、実施例１の図１に類似しているため図示しない。
以上の分析結果から、ニッケル微粒子が、嵌合部表面の凹部と嵌合部とを埋め尽くし、嵌合部同士を接合した。この結果、一定の接合強度を持ってガラスの板材とアルミニウムの円筒基材とが接合された。
【００３６】
実施例８
本実施例は、フロート強化ガラスの板材に、実施例６で製作したポリプロピレン樹脂の円筒基材を、中間バメの押し込み公差で嵌合部を加工し、この後、双方の嵌合部にニッケル微粒子の集まりを析出させ、フロート強化ガラスの板材にポリプロピレン樹脂の円筒基材を嵌合させ、ニッケル微粒子の集まりで嵌合部同士を接合する。このため、フロート強化ガラスは、外径が４６ｍｍで、内径が４０ｍｍで、深さが４ｍｍの円筒形状の溝を持つ板ガラスとして、溶融した原料を型に流し込んで成形し、超音波スピンドルによってＨ６の公差で溝を加工した。また、実施例１の混合液を用いた。
次に、ポリプロピレン樹脂の突起部を混合液に浸漬した。また、ガラスの溝に混合液を塗布した。この後、ガラスの板材とポリプロピレン樹脂の円筒基材とを、水素雰囲気の２００℃で２分間熱処理した。気化したメタノールとイソプロピルグリコールとは、個別に回収機で回収した。この試料を５個製作した。
次に、ポリプロピレン樹脂の円筒基材に、３ｋｇ重の圧縮荷重を加えた状態で、６０ｒｐｍの速度で回転させ、ポリプロピレン樹脂の円筒基材が押し込まれる速度が急激に低下するまで、ポリプロピレン樹脂の円筒基材を、ガラスの嵌合部に押し込んだ。この後、実施例1と同様に、インストロン社の引張試験機で、接合面の引張強度を調べた。引張強度は２．５−３ｋｇｆ／ｍｍ２の値を持った。
さらに、実施例１と同様に、試料の断面を電子顕微鏡で観察した。大きさが４０−６０ｎｍからなる粒状のニッケル微粒子の集まりが、嵌合部表面の凹部に食い込み、また、嵌合部に微粒子の集まりが３０層前後で積層し、１μｍ前後の厚みで嵌合部を埋め尽くしていた。嵌合部における接合状態は、実施例１の図１に類似しているため図示しない。
以上の分析結果から、ニッケル微粒子が嵌合部表面の凹部と嵌合部とを埋め尽くし、嵌合部同士を接合した。この結果、一定の接合強度を持ってガラスの板材とポリプロピレン樹脂の円筒基材とが接合された。
【００３７】
実施例９
本実施例は、アルミナの板材とアルミニウムの円筒基材とを、隙間バメの押し込み公差で嵌合部を加工し、この後、双方の嵌合部にニッケル微粒子の集まりを析出させ、アルミナの板材にアルミニウムの円筒基材を嵌合させ、ニッケル微粒子の集まりで嵌合部同士を接合する。このため、厚みが５ｍｍからなる板材に、外径が４６ｍｍで、内径が４０ｍｍで、深さが４ｍｍの円筒形状の溝を持つ、アルミナのグリーンシートを製作し、グリーンシートを焼結した後に、溝を超音波スピンドルによってＨ６の公差で加工した。いっぽう、外径が５０ｍｍで内径が４０ｍｍで長さが１０ｃｍからなるアルミニウムの円筒基材の先端に、外径が４６ｍｍで、内径が４０ｍｍで、長さが３．８ｍｍからなる円筒形状の突起を、ｆ６の寸法公差で加工した。また、実施例２の混合液を用いた。さらに、アルミニウムの突起部を混合液に浸漬し、アルミナの溝に混合液を塗布した。この後、アルミナの板材とアルミニウムの円筒基材とを、水素雰囲気の２００℃で２分間熱処理した。メタノールとイソプロピルグリコールとは、個別に回収機で回収した。この試料を５個製作した。
次に、アルミニウムの円筒基材に２ｋｇ重の圧縮荷重を加えた状態で、６０ｒｐｍの速度で回転させ、アルミニウムの円筒基材が押し込まれる速度が急激に低下するまで、アルミナの嵌合部に押し込んだ。この後、実施例１と同様に、引張試験機によって、接合面の引張強度を調べた。引張強度は２．５−３ｋｇｆ／ｍｍ２の値を持った。
さらに、実施例１と同様に、試料の断面を電子顕微鏡で観察した。４０−６０ｎｍからなるニッケル微粒子の集まりが、嵌合部表面の凹部に食い込み、また、嵌合部に微粒子の集まりが４５層前後で積層し、１．５μｍ前後の厚みで嵌合部を埋め尽くしていた。嵌合部における接合状態は、実施例１の図１に類似しているため図示しない。
以上の分析結果から、ニッケル微粒子が、嵌合部表面の凹部と嵌合部とを埋め尽くし、嵌合部同士を接合した。この結果、一定の接合強度を持ってアルミナの板材とアルミニウムの円筒基材とが接合された。
【００３８】
実施例１０
本実施例は、鉄の板材と実施例７で製作したアルミニウムの円筒基材とを、中間バメの押し込み公差で嵌合部を加工し、この後、双方の嵌合部に鉄微粒子の集まりを析出させ、鉄の板材にアルミニウムの円筒基材を押し込み、鉄微粒子の集まりで嵌合部同士を接合する。このため、厚みが５ｍｍからなる鉄板に、外径が４６ｍｍで、内径が４０ｍｍで、深さが４ｍｍの円筒形状の溝を、Ｈ６の寸法公差で加工した。また、実施例７と同じ寸法のアルミニウムの板材に、同じ寸法の突起をｈ６の寸法公差で加工した。なお、鉄微粒子の原料は、実施例５で用いたオクチル酸鉄である。また、有機化合物として、実施例１のイソプロピルグリコールを用いた。
最初に、オクチル酸鉄を、メタノールに１０重量％の割合で分散させる。この分散液に、イソプロピルグリコールを３０重量％の割合で混合した。さらに、アルミニウムの嵌合部を混合液に浸漬した。また、鉄の嵌合部に混合液を塗布した。この後、鉄の板材とアルミニウムの板材とを、大気雰囲気の２９０℃で１分間熱処理した。気化したメタノールとイソプロピルグリコールとは、個別に回収機で回収した。この試料を５個製作した。
次に、アルミニウムの円筒基材に３ｋｇ重の圧縮荷重を加えた状態で、６０ｒｐｍの速度で回転させ、アルミニウムの円筒基材が押し込まれる速度が急激に低下するまで、鉄板にアルミニウムの円筒基材を押し込んだ。この後、実施例１と同様に、インストロン社の引張試験機で、接合面の引張強度を調べた。引張強度は３−３．５ｋｇｆ／ｍｍ２の値を持った。
さらに、実施例１と同様に、試料の断面を電子顕微鏡で観察した。大きさが４０−６０ｎｍからなる粒状の鉄微粒子の集まりが、嵌合部表面の凹部に食い込み、また、嵌合部に微粒子の集まりが３０層前後で積層し、１μｍ前後の厚みで嵌合部を埋め尽くしていた。嵌合部における接合状態は、実施例１の図１に類似しているため図示しない。
以上の分析結果から、鉄微粒子が嵌合部表面の凹部と嵌合部とを埋め尽くし、嵌合部同士を接合した。この結果、一定の接合強度を持って鉄の板材とアルミニウムの円筒基材とが接合された。
【００３９】
以上に、異なる材料からなる２つの基材を接合する接合方法を、１０の実施例によって説明したが、本発明の接合方法に依る接合事例は、１０の実施例に限らない。つまり、第一に、隙間バメないしは中間バメで２つの基材を接合するため、２つの基材の材料の組み合わせと、２つの基材の大きさや形状の組み合わせに拘わらず、２つの基材に嵌合のための溝と軸とが形成できる。このため、本発明の接合方法に依る接合事例は、１０の実施例に限らない。第二に、基材の材質や大きさや形状に拘わらず、基材の嵌合部に混合液が付着できる。第三に、２つの基材を嵌合する際に、強磁性金属の微粒子の集まりが嵌合部にすでに存在するため、嵌合時の応力は微粒子が直接を受ける。このため、基材の嵌合部同士が直接接触せず、相対的に強度が低い基材であっても、過大な応力を受けず破壊しない。第四に、嵌合部が過大な応力を受けて変形する以前に、微粒子同士の接触が急激に増大し、微粒子同士の摩擦が急激に増えた時点で嵌合を終了するため、嵌合部に過大な応力による変形は起きない。従って、嵌合させる基材の材質の組み合わせに制約がない。第五に、隙間バメないしは中間バメの寸法公差に応じて、予め２つの基材の嵌合部に析出させる微粒子の量を変えるため、２つの基材の嵌合状態の如何にかかわらず、微粒子の集まりが嵌合部の間隙と表面の凹部とを埋め尽くし、２つの基材を締まりバメに準ずる接合強度で接合する。従って、２つの基材の大きさや形状の組み合わせに拘わらず、基材同士を、締まりバメに準ずる接合強度で接合できる。第六に、厚みが薄い板材ないしは外径が小さい円筒基材は押し込みにくいが、基材の側面を冶具によって保持すれば、厚みが１ｍｍ程度の板材であっても、また、外径が５ｍｍ程度の円筒基材であっても、隙間バメはもちろんのこと中間バメで、他の基材に押し込むことができる。従って、嵌合させる基材の大きさや形状の組み合わせに制約がない。この結果、２つの基材の材料の組み合わせや、大きさや形状の組み合わせに拘わらず、異なる材料からなる２つの基材の嵌合部を、締まりバメに近い強度で汎用的に接合できる。
【符号の説明】
【００４０】
１  アルミニウムの板材    ２  ポリプロピレン樹脂の板材    ３  ニッケル微粒子