(57)【要約】【課題】金属材と樹脂材の接合強度を向上させることができる金属材と樹脂材の接合技術を提供する。【解決手段】金属材と樹脂材の接合方法は、第１級アミン、第２級アミン、エポキシ基、水酸基のうちの少なくともいずれか１つの極性部位を有するシラン誘導体を、金属材の表面に結合させて被膜を形成する被膜ステップと、第１級アミン化合物、第２級アミン化合物、アミド結合の化合物のうちの少なくともいずれか１つの化合物により形成される樹脂材を、金属材における被膜が形成された部分に接触させる接触ステップと、接触させた部分を接合させる所定処理を行う接合ステップと、を含む。【選択図】  図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１級アミン、第２級アミン、エポキシ基、水酸基のうちの少なくともいずれか１つの極性部位を有するシラン誘導体を、金属材の表面に結合させて被膜を形成する被膜ステップと、
第１級アミン化合物、第２級アミン化合物、アミド結合の化合物のうちの少なくともいずれか１つの化合物により形成される樹脂材を、前記金属材における前記被膜が形成された部分に接触させる接触ステップと、
前記接触させた部分を接合させる所定処理を行う接合ステップと、
を含むことを特徴とする金属材と樹脂材の接合方法。
【請求項２】
前記被膜ステップ前に、前記シラン誘導体を極性溶媒に溶かし、前記シラン誘導体の濃度が、０．５ｗｔ％以上、２．０ｗｔ％以下の溶液を生成する溶液ステップを含み、
前記被膜ステップにて、前記金属材の表面に前記溶液を接触させた状態で加熱して前記被膜を形成する請求項１に記載の金属材と樹脂材の接合方法。
【請求項３】
前記樹脂材が有する前記化合物を構成する繰り返し単位の分子は、−ＮＨまたは−ＮＨ２である特定単位の分子を含み、前記繰り返し単位の分子量において前記特定単位の分子量が１３ｍｏｌ％以上である請求項１または請求項２に記載の金属材と樹脂材の接合方法。
【請求項４】
前記樹脂材は、加熱により軟化される熱可塑性樹脂材であって、
前記接合ステップにて、前記樹脂材を前記金属材に押し当てた状態で加熱し、前記樹脂材の一部を溶融させて接合する請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の金属材と樹脂材の接合方法。
【請求項５】
前記樹脂材の融点は、１５０℃以上である請求項４に記載の金属材と樹脂材の接合方法。
【請求項６】
前記接合ステップにて、前記樹脂材の融点以上、前記樹脂材の分解開始温度よりも３０℃低い所定温度以下の温度で前記樹脂材を加熱する請求項４または請求項５に記載の金属材と樹脂材の接合方法。
【請求項７】
前記樹脂材は、主剤と硬化剤とを混ぜ合わせることで硬化される熱硬化性樹脂材であって、
前記接触ステップにて、前記主剤と前記硬化剤の混合物を硬化前に前記金属材に接触させて、
前記接合ステップにて、前記樹脂材を前記金属材に接触させた状態を、この樹脂材が硬化されるまで所定時間継続する請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の金属材と樹脂材の接合方法。
【請求項８】
前記樹脂材は、主剤と硬化剤とを混ぜ合わせることで硬化される熱硬化性樹脂材であって、
前記接触ステップ前に、前記主剤と前記硬化剤の混合物を繊維状補強材に浸み込ませて半硬化状態にしたプリプレグを形成する半硬化ステップを含み、
前記接合ステップにて、前記プリプレグを前記金属材に接触させた状態で加熱して硬化させる請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の金属材と樹脂材の接合方法。
【請求項９】
前記樹脂材は、繊維強化複合材の母材を成す請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の金属材と樹脂材の接合方法。
【請求項１０】
前記樹脂材は、外部から加わる荷重を支持可能な剛性を有する構造材の一部を成す請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の金属材と樹脂材の接合方法。
【請求項１１】
前記被膜が形成された前記金属材の表面は、水が接触した場合の接触角が７５度以下となる親水性を有する請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の金属材と樹脂材の接合方法。
【請求項１２】
前記被膜ステップ前に、ブラスト処理、エッチング処理、陽極酸化処理のうちの少なくともいずれか１つの表面処理を前記金属材の表面に施す表面ステップを含む請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の金属材と樹脂材の接合方法。
【請求項１３】
前記表面ステップにて、平均穴径が５００μｍ以下の大きさの多数の凹部が前記金属材の表面に形成され、前記表面処理が施された部分における前記凹部が占める平均面積が５％以上である請求項１２に記載の金属材と樹脂材の接合方法。
【請求項１４】
請求項１から請求項１３のいずれか１項に記載の金属材と樹脂材の接合方法を用いて接合された金属材と樹脂材とを備えることを特徴とする構造材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、構造材を構成する金属材と樹脂材の接合技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、構造材の一部を金属材とし、他を樹脂材とすることで、互いの材質の利点を活かす試みがなされている。このような種類の異なる部材同士を接合する技術として、接着剤組成物などを用いて部材同士を接合するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭６１−６１８２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前述の技術にあっては、接着剤組成物と部材との接触部分が機械的にかみ合うことで結合しているが、互いを構成している分子同士が結合しているものではない。そのため、分子レベルの結合を用いて金属材と樹脂材を接合させることで、その接合強度を向上させたいという要望がある。
【０００５】
本発明の実施形態はこのような事情を考慮してなされたもので、金属材と樹脂材の接合強度を向上させることができる金属材と樹脂材の接合技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の実施形態に係る金属材と樹脂材の接合方法は、第１級アミン、第２級アミン、エポキシ基、水酸基のうちの少なくともいずれか１つの極性部位を有するシラン誘導体を、金属材の表面に結合させて被膜を形成する被膜ステップと、第１級アミン化合物、第２級アミン化合物、アミド結合の化合物のうちの少なくともいずれか１つの化合物により形成される樹脂材を、前記金属材における前記被膜が形成された部分に接触させる接触ステップと、前記接触させた部分を接合させる所定処理を行う接合ステップと、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の実施形態により、金属材と樹脂材の接合強度を向上させることができる金属材と樹脂材の接合技術が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１実施形態の金属材と樹脂材を示す斜視図。
【図２】第１実施形態の金属材と接触前の樹脂材を示す断面図。
【図３】第１実施形態の金属材と接触時の樹脂材を示す断面図。
【図４】金属材の表面の凹部を示す断面図。
【図５】繰り返し単位の化学式を示す図。
【図６】第１実施形態の接合方法を示すフローチャート。
【図７】第２実施形態の金属材と硬化前の樹脂材を示す断面図。
【図８】第２実施形態の金属材と硬化後の樹脂材を示す断面図。
【図９】第２実施形態の接合方法を示すフローチャート。
【図１０】第３実施形態の金属材と接触前の繊維強化複合材を示す断面図。
【図１１】第３実施形態の金属材と接触時の繊維強化複合材を示す断面図。
【図１２】第３実施形態の接合方法を示すフローチャート。
【図１３】金属材に被膜を形成した場合のせん断接着力を示すグラフ。
【図１４】金属材の表面の凹部の穴径に対応するせん断接着力を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
（第１実施形態）
以下、本実施形態を添付図面に基づいて説明する。まず、第１実施形態の金属材と樹脂材の接合方法について図１から図６を用いて説明する。図１の符号１は、金属材１である。本実施形態では、金属材１の表面に樹脂材２が接合されることで、所定の構造材３が製造される。このように、構造材３の一部を金属材１とし、他を樹脂材２とすることで、互いの材質の利点を活かすようにしている。特に、金属材１で構成されていた部分を、樹脂材２に代替させることで、構造材３の軽量化や耐久性の強化を図るようにしている。
【００１０】
また、樹脂材２では耐えられないような機械的特性が要求されている部分には、金属材１を用いる。例えば、蒸気などが繰り返し衝突することで減肉してしまうエロージョンが生じる部分や、プロペラなどの高速回転する部材において発生するキャビテーションが生じる部分や、耐衝撃特性が要求される部分などには、金属材１を用いる。
【００１１】
本実施形態は、１の構造材３において一部を金属材１と他部を樹脂材２とするための接合技術である。特に、これら金属材１と樹脂材２とを効率よく接合し、かつ接合強度（せん断接着力）を高めることができる。なお、金属材１および樹脂材２は、所定の厚みを有し、外部から加わる荷重を支持可能な剛性を有する構造材３の一部を成す部材である。このようにすれば、金属材１と樹脂材２を接合して互いの材質の利点を活かす構造材を製造することができる。
【００１２】
図１に示すように、第１実施形態の樹脂材２は、加熱により軟化される熱可塑性樹脂材である。この熱可塑性樹脂材２は、第１級アミン化合物、第２級アミン化合物、アミド結合の化合物のうちの少なくともいずれか１つの化合物を含む。つまり、熱可塑性樹脂材２は、−ＮＨまたは−ＮＨ２の極性部位を有する化合物を含む。
【００１３】
例えば、熱可塑性樹脂材２は、ナイロン６、ナイロン１１、ウンデカンラクタム、ナイロン１２、ラウリルラクタム、ナイロン６６、ナイロン６１０、ナイロン６Ｔ、ナイロン６Ｉ、ナイロン９Ｔ、ナイロンＭ５Ｔなどのポリアミド合成樹脂を含む。
【００１４】
また、第１実施形態の金属材１は、例えば、アルミニウム、鉄、ステンレス鋼（ＳＵＳ）、銅、ステライト（登録商標）などで構成される。さらに、金属材１の上面側において樹脂材２が接合される部分には、被膜４が形成される。この被膜４は、第１級アミン、第２級アミン、エポキシ基、水酸基のうちの少なくともいずれか１つの極性部位を有するシラン誘導体を、金属材１の表面に結合させて形成される。なお、このシラン誘導体の被膜４は、金属材１の表面において樹脂材２と接合される部分のみに形成しても良いし、金属材１の表面全体に形成しても良い。
【００１５】
また、金属材１の表面に被膜４を形成する前に、シラン誘導体を極性溶媒に溶かし、シラン誘導体の濃度が２．０ｗｔ％の溶液を生成する。そして、このシラン誘導体の溶液を金属材１の表面に塗布して加熱することで被膜４が形成される。なお、このシラン誘導体の溶液に金属材１を浸漬して加熱することで被膜４を形成しても良い。つまり、金属材１の表面に溶液を接触させた状態で加熱して被膜４を形成する。さらに、被膜４の形成後に、溶液を除去した状態で金属材１を加熱し、その表面を乾燥させる。
【００１６】
なお、シラン誘導体には、エポキシシクロヘキシルエチルトリメトキシシラン、３−グリシドキシアルキルトリメトキシシラン、３−グリシドキシアルキルトリエトキシシラン、３−アミノアルキルメトキシシランなどの化合物を用いることができる。そして、エタノール、メタノール、アセトン、水、または、これらを組み合わせた極性溶媒に対して、シラン誘導体を溶かすことで溶液を生成する。なお、この溶液におけるシラン誘導体の濃度は、０．５ｗｔ％以上、２．０ｗｔ％以下の範囲が好ましい。
【００１７】
また、被膜４が形成された金属材１の表面は、水が接触した場合の接触角が７５度以下となる親水性（濡れ性）を有する。例えば、被膜４の形成作業の後に、金属材１の表面の親水性を調べることで、シラン誘導体が被膜４として形成されていることが確認できる。この接触角が７５度以下となる親水性があれば、充分な厚みまたは密度のシラン誘導体が被膜４として形成されていることが確認できる。なお、シラン誘導体の厚みが厚くなるに従って接触角が小さくなる。また、シラン誘導体の密度が高くなるに従って接触角が小さくなる。
【００１８】
図４に示すように、金属材１の表面には、被膜４を形成する前に表面処理が施されることで、多数の微細な凹部５が形成される。なお、この表面処理は、金属材１の表面において被膜４を形成する部分のみに施しても良いし、金属材１の表面全体に施しても良い。このようにすれば、これらの微細な凹部５に、樹脂材２が凸状になって入り込むので、金属材１と樹脂材２の接合強度を向上させることができる。つまり、金属材１と樹脂材２との接合面積を大きくすることができる。
【００１９】
また、金属材１の表面処理には、例えば、微小な粒体などを金属材１の表面に衝突させるブラスト処理や、化学薬品などによる腐食作用を利用したエッチング処理などが用いられる。さらに、アルミニウムなどの金属材１を陽極側にして電解液に浸し、電解処理を行うことで金属材１の表面に人工的に酸化皮膜を生成させる陽極酸化処理を用いることができる。この酸化被膜は、多数の微細な凹部５を有する。
【００２０】
また、金属材１の表面の凹部５の平均穴径Ｄ（直径）は、５００μｍとなっている。なお、凹部５の平均穴径Ｄは、５μｍ以上、５００μｍ以下の範囲が好ましい。さらに、金属材１の表面において、表面処理が施された部分における凹部５が占める平均面積が５％となっている。なお、表面処理が施された部分における凹部５が占める平均面積は、５％以上、９５％以下の範囲が好ましい。このようにすれば、樹脂材２が有する化合物の分子サイズに適合した大きさの凹部５となる。さらに、凹部５の密度が、金属材１と樹脂材２の接合強度を向上させるために充分な密度となる。
【００２１】
なお、樹脂材２が有する化合物を構成する繰り返し単位の分子は、−ＮＨまたは−ＮＨ２である特定単位の分子を含む。例えば、図５（ａ）および図５（ｂ）に示すように、樹脂材２を形成する化合物を構成している分子は、１の繰り返し単位の分子が、複数回繰り返されて構成される。つまり、ｎ個の繰り返し単位の分子が連続して繋がることで、化合物の分子が構成される。この繰り返し単位の分子中には、−ＮＨまたは−ＮＨ２である特定単位の分子が含まれる。本実施形態では、繰り返し単位の分子量において特定単位の分子量が１３ｍｏｌ％以上である。このように、特定単位の分子量が所定の濃度（密度）となっていることで、この樹脂材２が、被膜４（金属材１の表面）と接合したときに、その接合部分が高い接合強度を有するようになる。
【００２２】
また、繰り返し単位の構造は、例えば、図５（ｃ）に示す直鎖構造であっても良いし、図５（ｄ）に示す分岐構造であっても良い。なお、これらの構造において、Ｘは、アルキル、イミド、ベンゼン環、エーテル結合、その他結合し得る構造である。また、Ｒは、第１級アミン、第２級アミンなどである。つまり、繰り返し単位において、連なる部分に特定単位があっても良いし、分岐された部分に特定単位があっても良い。なお、図５の構造は、繰り返し単位の一例であって、その他の構造であっても良い。
【００２３】
図２および図３示すように、金属材１の表面に被膜４を形成し、この被膜４が形成された部分に樹脂材２を押し当てる。そして、樹脂材２を金属材１に押し当てた状態で加熱し、樹脂材２の一部を溶融させて接合する。なお、金属材１を下面側から加熱することで、その熱が樹脂材２に伝導され、樹脂材２の接触面が溶融される。このようにすれば、樹脂材２を金属材１に接合させることができる。そして、金属材１と樹脂材２を室温になるまで冷却して接合作業が完了し、構造材３が完成する。
【００２４】
なお、本実施形態の樹脂材２の融点は、１５０℃以上であることが好ましい。例えば、ナイロン６の融点は、２２５℃である。そのため、樹脂材２としてナイロン６を用いた場合は、金属材１との接触面を２４０℃に加熱して溶融させることにより、樹脂材２と金属材１とを接合させる。このようにすれば、強度を有しつつ、金属材１と接合させ易い樹脂材２となる。
【００２５】
また、接合を行う際には、樹脂材２の融点以上、樹脂材２の分解開始温度よりも３０℃低い所定温度以下の温度で樹脂材２を加熱する。例えば、ナイロン６は、融点が２２５℃で、その分解開始温度が３１０℃である。このナイロン６を樹脂材２に用いた場合には、２２５℃以上、２８０℃以下の温度範囲で加熱を行う。このようにすれば、接合作業がし易く、かつ接合後の樹脂材２の強度を維持することができる。また、接合作業時の熱で樹脂材２が劣化してしまうことも無い。
【００２６】
本実施形態では、シラン誘導体の被膜４を金属材１の表面に形成し、この被膜４が形成された部分に樹脂材２を接合させることで、金属材１と樹脂材２の接合強度を向上させることができる。例えば、金属材１の表面の水酸基とシラン誘導体が結合され、このシラン誘導体の極性部位と樹脂材２の−ＮＨとが水素結合を形成する。また、シラン誘導体のエポキシ基と樹脂材２のアミンとが反応し、共有結合を形成する。そのため、分子レベルの結合を用いて金属材１と樹脂材２を接合させることができる。
【００２７】
次に、第１実施形態の接合方法について図６を用いて説明する。なお、フローチャートの各ステップの説明にて、例えば「ステップＳ１１」と記載する箇所を「Ｓ１１」と略記する。
【００２８】
まず、ブラスト処理、エッチング処理、陽極酸化処理のうちの少なくともいずれか１つの表面処理を金属材１の表面に施すことで、金属材１の表面に、多数の微細な凹部５を形成する（Ｓ１１：表面ステップ）。次に、第１級アミン、第２級アミン、エポキシ基、水酸基のうちの少なくともいずれか１つの極性部位を有するシラン誘導体を極性溶媒に溶かし、シラン誘導体の溶液を生成する（Ｓ１２：溶液ステップ）。
【００２９】
次に、金属材１の表面に溶液を接触させた状態で加熱を行うことで、金属材１の表面に被膜４を形成する（Ｓ１３：被膜ステップ）。次に、熱可塑性樹脂材２を金属材１における被膜４が形成された部分に押し当てる（Ｓ１４：接触ステップ）。
【００３０】
次に、熱可塑性樹脂材２を金属材１に押し当てた状態を維持しつつ、金属材１を下面側から加熱する。この金属材１の熱が樹脂材２に伝導され、樹脂材２の接触面が溶融される（Ｓ１５：接合ステップ）。次に、加熱を停止し、金属材１と樹脂材２が室温まで冷却される冷却時間が経過すると接合作業が完了する（Ｓ１６：冷却ステップ）。
【００３１】
（第２実施形態）
次に、第２実施形態の金属材と樹脂材の接合方法について図７から図９を用いて説明する。なお、前述した実施形態に示される構成部分と同一構成部分については同一符号を付して重複する説明を省略する。
【００３２】
第２実施形態の樹脂材２ａは、主剤６と硬化剤７とを混ぜ合わせることで硬化される熱硬化性樹脂材２ａである。なお、主剤６と硬化剤７の少なくともいずれか一方は、第１級アミン化合物、第２級アミン化合物、アミド結合の化合物のうちの少なくともいずれか１つの化合物を含む。つまり、熱硬化性樹脂材２ａは、−ＮＨまたは−ＮＨ２の極性部位を有する化合物を含む。
【００３３】
例えば、主剤６は、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂などのエポキシ合成樹脂を含む。また、硬化剤７は、アミン系硬化剤などを含む。
【００３４】
なお、金属材１は、第１実施形態と同様に表面処理が施されている。そして、この金属材１の表面に、シラン誘導体の溶液を塗布して加熱することで被膜４が形成される。図７に示すように、接合作業を行う際は、まず、金属材１の表面に型枠８を取り付ける。この型枠８に、主剤６と硬化剤７の混合物を流し込む。この熱硬化性樹脂材２ａ（混合物）は、金属材１の表面の被膜４が形成された部分に接触される。
【００３５】
図８に示すように、熱硬化性樹脂材２ａを金属材１に接触させた状態で、所定の硬化温度で加熱を行う。そして、樹脂材２ａが硬化されるまで所定時間加熱を継続する。例えば、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂とジシアンジアミドの組み合わせであれば、１５０℃の硬化温度で１時間継続すると、熱硬化性樹脂材２ａと金属材１とを接合させることができる。そして、金属材１と樹脂材２ａを室温になるまで冷却して型枠８を取り外すと、構造材３ａが完成する。
【００３６】
次に、第２実施形態の接合方法について図９を用いて説明する。まず、ブラスト処理、エッチング処理、陽極酸化処理のうちの少なくともいずれか１つの表面処理を金属材１の表面に施すことで、金属材１の表面に、多数の微細な凹部５を形成する（Ｓ２１：表面ステップ）。次に、第１級アミン、第２級アミン、エポキシ基、水酸基のうちの少なくともいずれか１つの極性部位を有するシラン誘導体を極性溶媒に溶かし、シラン誘導体の溶液を生成する（Ｓ２２：溶液ステップ）。
【００３７】
次に、金属材１の表面に溶液を接触させた状態で加熱を行うことで、金属材１の表面に被膜４を形成する（Ｓ２３：被膜ステップ）。次に、熱硬化性樹脂材２ａを構成する主剤６と硬化剤７とを混合する（Ｓ２４：混合ステップ）。次に、金属材１の表面に型枠８を取り付ける。この型枠８に、主剤６と硬化剤７の混合物を流し込む。この熱硬化性樹脂材２ａ（混合物）は、金属材１の表面の被膜４が形成された部分に接触される（Ｓ２５：接触ステップ）。
【００３８】
次に、熱硬化性樹脂材２ａを金属材１に接触させた状態で、所定の硬化温度で加熱を行う。そして、樹脂材２ａが硬化されるまで所定時間加熱を継続する（Ｓ２６：接合ステップ）。次に、加熱を停止し、金属材１と樹脂材２ａが室温まで冷却される冷却時間が経過すると接合作業が完了する（Ｓ２７：冷却ステップ）。
【００３９】
（第３実施形態）
次に、第３実施形態の金属材と樹脂材の接合方法について図１０から図１２を用いて説明する。なお、前述した実施形態に示される構成部分と同一構成部分については同一符号を付して重複する説明を省略する。
【００４０】
第３実施形態の樹脂材２ｂは、前述の第２実施形態（図７参照）と同様に主剤６と硬化剤７とを混ぜ合わせることで硬化される熱硬化性樹脂材２ｂである。この熱硬化性樹脂材２ｂを繊維状補強材９に浸み込ませて形成した繊維強化複合材１０（ＦＲＰ：Fiber-Reinforced Plastics）を、金属材１の表面に接合する。つまり、第３実施形態の熱硬化性樹脂材２ｂは、繊維強化複合材１０の母材を成す。なお、繊維状補強材９には、ガラス繊維や炭素繊維などを用いる。
【００４１】
図１０に示すように、金属材１と繊維強化複合材１０とを接合する際には、まず、主剤６と硬化剤７の混合物を繊維状補強材９に浸み込ませて半硬化状態にしたプリプレグ１１を形成する。なお、金属材１は、第１実施形態と同様に表面処理が施されている。そして、この金属材１の表面に、シラン誘導体の溶液を塗布して加熱することで被膜４が形成される。
【００４２】
次に、金属材１の表面の被膜４が形成された部分にプリプレグ１１を押し当てる。そして、プリプレグ１１を金属材１に押し当てた状態で加熱し、半硬化状態の樹脂材２ｂを硬化させて金属材１に接合する。なお、プリプレグ１１を加熱する際には、金属材１との接触面のみならず、プリプレグ１１の全体を加熱して硬化させる。硬化後には、軽量で耐久性を有する繊維状補強材９となる。このようにすれば、繊維状補強材９を金属材１に接合させることができる。そして、金属材１と繊維状補強材９を室温になるまで冷却して接合作業が完了し、構造材３ｂが完成する。
【００４３】
このように、金属材１と繊維強化複合材１０とを接合することで、構造材３ｂの軽量化や耐久性の強化を図ることができる。つまり、繊維強化複合材１０と金属材１の互いの材質の利点を活かす構造材３ｂを製造することができる。
【００４４】
次に、第３実施形態の接合方法について図１２を用いて説明する。まず、ブラスト処理、エッチング処理、陽極酸化処理のうちの少なくともいずれか１つの表面処理を金属材１の表面に施すことで、金属材１の表面に、多数の微細な凹部５を形成する（Ｓ３１：表面ステップ）。次に、第１級アミン、第２級アミン、エポキシ基、水酸基のうちの少なくともいずれか１つの極性部位を有するシラン誘導体を極性溶媒に溶かし、シラン誘導体の溶液を生成する（Ｓ３２：溶液ステップ）。
【００４５】
次に、金属材１の表面に溶液を接触させた状態で加熱を行うことで、金属材１の表面に被膜４を形成する（Ｓ３３：被膜ステップ）。次に、主剤６と硬化剤７の混合物を繊維状補強材９に浸み込ませて半硬化状態にしたプリプレグ１１を形成する。（Ｓ３４：半硬化ステップ）。次に、プリプレグ１１を金属材１における被膜４が形成された部分に押し当てる（Ｓ３５：接触ステップ）。
【００４６】
次に、プリプレグ１１を金属材１に押し当てた状態で、所定の硬化温度で加熱を行う（Ｓ３６：加熱ステップ）。次に、プリプレグ１１が硬化されるまで所定時間加熱を継続する（Ｓ３７：接合ステップ）。次に、加熱を停止し、金属材１と硬化された繊維強化複合材１０とが室温まで冷却される冷却時間が経過すると接合作業が完了する（Ｓ３８：冷却ステップ）。
【００４７】
次に、本実施形態の接合方法を用いて接合した金属材１と樹脂材２のせん断接着力を計測した結果の一例について図１３から図１４を用いて説明する。説明する。
【００４８】
図１３のグラフでは、被膜４を形成した金属材１と樹脂材２とを接合した場合のせん断接着力と、被膜４を形成しない金属材１と樹脂材２とを接合した場合のせん断接着力とを比較している。このグラフに示すように、金属材１に被膜４を形成した場合の方が、せん断接着力が増加していることが分かる。
【００４９】
図１４のグラフでは、金属材１の表面に形成した凹部５の平均穴径Ｄに対応したせん断接着力を比較している。なお、このグラフでは、凹部５の平均穴径Ｄが５μｍから５００μｍまでの範囲、および凹部５が無い場合を比較している。このグラフに示すように、凹部５が無い場合よりも凹部５が有る場合の方が、せん断接着力が増加していることが分かる。さらに、凹部５の平均穴径Ｄが小さくなるに従って、せん断接着力が増加していることが分かる。
【００５０】
本実施形態に係る金属材と樹脂材の接合方法を第１実施形態から第３実施形態に基づいて説明したが、いずれか１の実施形態において適用された構成を他の実施形態に適用しても良いし、各実施形態において適用された構成を組み合わせても良い。
【００５１】
なお、本実施形態の金属材１や樹脂材２は、シート、紙、フィルムなど薄い部材以外の部材であって、所定の厚みを有し、外部から加わる荷重を支持可能な剛性を有する構造材３の一部を成す部材である。また、本実施形態では、金属材１や樹脂材２として、所定厚みを有する板状を成す部材を例示しているが、金属材１や樹脂材２の形状は、板状の部材に限らず、その他の形状であっても良い。例えば、立方体や直方体であっても良いし、曲面や屈曲部を有する形状であっても良い。
【００５２】
以上説明した実施形態によれば、金属材１の表面に結合させたシラン誘導体の被膜４を持つことにより、金属材１と樹脂材２の接合強度を向上させることができる。
【００５３】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更、組み合わせを行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００５４】
１…金属材、２（２ａ，２ｂ）…樹脂材、３（３ａ，３ｂ）…構造材、４…被膜、５…凹部、６…主剤、７…硬化剤、８…型枠、９…繊維状補強材、１０…繊維強化複合材、１１…プリプレグ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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