(57)【要約】【課題】非酸化性雰囲気で加熱されても、樹脂との優れた接合性及び密着耐久性を有するアルカリ交流電解処理されたアルミニウムム合金基材を用いたアルミニウム合金／樹脂接合体を提供する。【解決手段】Ｚｎ：０．１〜８．０ｍａｓｓ％、Ｍｇ：０．１〜４．０ｍａｓｓ％を含有し、残部Ａｌ及び不可避的不純物からなるアルミニウム合金基材と、その表面の少なくとも一部に形成された厚さ３０〜１５００ｎｍのアルカリ交流電解酸化皮膜と、当該アルカリ交流電解酸化皮膜上に接合された熱可塑性樹脂成形体を備えることを特徴とするアルミニウム合金／樹脂接合体、ならびに、その製造方法。【選択図】図１
2018070940.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｚｎ：０．１〜８．０ｍａｓｓ％、Ｍｇ：０．１〜４．０ｍａｓｓ％を含有し、残部Ａｌ及び不可避的不純物からなるアルミニウム合金基材と、その表面の少なくとも一部に形成された厚さ３０〜１５００ｎｍのアルカリ交流電解酸化皮膜と、当該アルカリ交流電解酸化皮膜上に接合された熱可塑性樹脂成形体を備えることを特徴とするアルミニウム合金／樹脂接合体。
【請求項２】
前記熱可塑性樹脂成形体が接合されていないアルミニウム合金基材の表面にろう付けされたアルミニウム材を更に備える、請求項１に記載のアルミニウム合金／樹脂接合体。
【請求項３】
Ｚｎ：０．１〜８．０ｍａｓｓ％、Ｍｇ：０．１〜４．０ｍａｓｓ％を含有し、残部Ａｌ及び不可避的不純物からなるアルミニウム合金基材を、５〜６００秒間アルカリ交流電解処理することにより、前記アルミニウム合金基材の表面の少なくとも一部にアルカリ交流電解酸化皮膜を形成するアルカリ交流電解処理工程と、前記アルカリ交流電解酸化皮膜が表面の少なくとも一部に形成されたアルミニウム合金基材を非酸化性雰囲気中で加熱処理する加熱処理工程と、熱可塑性樹脂を射出成形することにより熱可塑性樹脂成形体を形成する樹脂成形工程と、前記加熱処理したアルミニウム合金基材のアルカリ交流電解酸化皮膜上に前記熱可塑性樹脂成形体を熱圧着することにより接合する接合工程と、を備えることを特徴とするアルミニウム合金／樹脂接合体の製造方法。
【請求項４】
Ｚｎ：０．１〜８．０ｍａｓｓ％、Ｍｇ：０．１〜４．０ｍａｓｓ％を含有し、残部Ａｌ及び不可避的不純物からなるアルミニウム合金基材を、５〜６００秒間アルカリ交流電解処理することにより、前記アルミニウム合金基材の表面の少なくとも一部にアルカリ交流電解酸化皮膜を形成するアルカリ交流電解処理工程と、前記アルカリ交流電解酸化皮膜が表面の少なくとも一部に形成されたアルミニウム合金基材を非酸化性雰囲気中で加熱処理する加熱処理工程と、当該加熱処理したアルミニウム合金基材のアルカリ交流電解酸化皮膜上に熱可塑性樹脂を射出成形することにより熱可塑性樹脂成形体を接合する接合工程と、を備えることを特徴とするアルミニウム合金／樹脂接合体の製造方法。
【請求項５】
前記接合工程において、前記アルカリ交流電解酸化皮膜が形成されたアルミニウム合金基材の温度を２０〜２６５℃に制御する、請求項３又は４に記載のアルミニウム合金／樹脂接合体の製造方法。
【請求項６】
前記加熱処理工程において、前記熱可塑性樹脂成形体が接合されないアルミニウム合金基材の表面にアルミニウム材をろう付する、請求項３〜５のいずれか一項に記載のアルミニウム合金／樹脂接合体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面処理を施したアルミニウム合金基材に熱可塑性樹脂成形体を接合したアルミニウム合金／樹脂接合体及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
アルミニウム材は軽量で、かつ適度な機械的特性を有するので、様々な構造部材に広く適用されている。このようなアルミニウム材の一部又は全部に表面処理を施すことで、耐食性、密着性、絶縁性、抗菌性、耐摩耗性等の性質を付与したり向上させたりした上で使用されることも多い。また、アルミニウム材はろう付による接合が可能であることから、熱交換器用材料として広く用いられている。
【０００３】
近年になってアルミニウム材を用いた構造部材は、輸送機器の部材を中心に、更なる軽量化のためにアルミニウム材と樹脂とを組み合わせた構造も用いられている。例えば、特許文献１には、アルミニウム材と樹脂材料とを接合した中空容器が記載されている。
【０００４】
このようなアルミニウム材を樹脂と接合した部材を製造する場合には、アルミニウム材の樹脂密着性を向上させるために表面処理が必要となる。例えば特許文献２には、アクリル化合物濃度が０．１〜１０重量％で３５〜８５℃のアルカリ性溶液を用いて、電流密度４〜５０Ａ／ｄｍ２にてアルミニウム基材を交流電解処理することにより、膜厚５０〜５００ｎｍの酸化皮膜が形成されたアルミニウム材を得ることが記載されている。
【０００５】
また、アルミニウム基材のアルカリ交流電解処理によって、アルミニウム基材と熱可塑性発泡樹脂等を直接接合する場合には、特許文献３のようなアルカリ交流電解後にアルカリ溶液に浸漬する方法も提案されている。すなわち、ｐＨ９〜１３で液温３５〜８０℃のアルカリ性水溶液を電解溶液とし、周波数２０〜１００Ｈｚ、電流密度４〜５０Ａ／ｄｍ２及び電解時間５〜６０秒間の条件で交流電解処理し、交流電解処理工程後に前記アルミニウム基材を電解溶液中において引き続き３〜６０秒間浸漬し、浸漬工程後に前記アルミニウム基材と熱可塑性発泡樹脂層とを接合部の温度がベース樹脂の融点以上である時間を０．１〜３０秒間として加熱圧着するものである。
【０００６】
これにより表面側に形成された厚さ２０〜５００ｎｍの多孔性アルミニウム酸化皮膜層と素地側に形成された厚さ３〜３０ｎｍのバリア型アルミニウム酸化皮膜層とが設けられ、更に、前記多孔性アルミニウム酸化皮膜層に直径２５〜１２０ｎｍの小孔が形成される。そして、前記アルミニウム基材と熱可塑性発泡樹脂層との接合部において、当該熱可塑性発泡樹脂層と同一成分の非発泡樹脂層が、前記多孔性アルミニウム酸化皮膜層上に１〜５０μｍの厚さで、かつ、当該多孔性アルミニウム酸化皮膜層の表面から小孔内部に向かって０．５ｎｍ以上の深さまで形成したアルミニウム材が得られるとしている。
【０００７】
ここで、特許文献１のようなアルミニウム材と樹脂材料とを接合した構造部材を製造する際には、表面に複数の微細な凹部を形成する表面処理工程と、少なくとも表面処理工程を行った部位に熱可塑性樹脂を予め塗布する必要があり、ろう付を行なう前に熱可塑性樹脂を塗布してしまうと、ろう付加熱時に熱可塑性樹脂が溶融してしまい、樹脂接合下地として使用することができないという問題があった。
【０００８】
更に、アルミニウム材のろう付構造部材と樹脂材料とを接合する場合には、特許文献４のような方法も提案されている。すなわち、一方のアルミニウム材と他方のアルミニウム材とを非酸化性雰囲気中でフラックスろう付するろう付構造体の製造方法で、アルミニウム材が表面の少なくとも一部に厚さ５０〜４００ｎｍの接着性酸化処理皮膜を有し、この酸化処理皮膜は表面側のポア構造層と、素地側の厚さ３〜３０ｎｍのバリア層とを備え、ポア構造層に５〜３０ｎｍの小孔が表面から見て１０００〜１００００個／μｍ２存在する。そして、ろう付加熱された易接着性酸化処理皮膜の少なくとも一部を樹脂組成物に対する接着下地として用いることで、ろう付構造体、アルミニウム／樹脂複合構造体及びこれらを製造するためのアルミニウム材が得られるとしている。
【０００９】
このように、ろう付け構造部材と樹脂部材とを接合した構造を得る場合においては、接合部のろう付け構造部材側における樹脂密着性を向上させるための表面処理が必要となる。しかしながら、ろう付け構造部材の形状によっては表面処理を実施し難い場合がある。このような場合には、アルミニウム材に表面処理を行なった後にアルミニウム材を成形してからろう付を実施して樹脂接合を行なう工程が必要であり、工程数が多くなる問題があった。
【００１０】
このように、特許文献４では、アルミニウム材表面に多孔性アルミニウム酸化皮膜層を形成してから、ろう付によって構造部材を製造し樹脂を接合させているが、ろう付される部分にのみフラックスを塗布することで、多孔性アルミニウム酸化皮膜層を部分的に破壊している。しかしながら、多孔性アルミニウム酸化皮膜層を形成させるアルミニウム材の合金組成によっては、非酸化性雰囲気中における加熱により樹脂部材を接合させた部位において、アルミニウム合金基材と多孔性アルミニウム酸化皮膜層との界面に合金元素が拡散し、界面が脆弱になるために多孔性アルミニウム酸化皮膜層とアルミニウム素地との界面で剥離が生じる問題があった。
【００１１】
また、樹脂と接合する部分の多孔性アルミニウム酸化皮膜層には塗布されないが、加熱炉の雰囲気中に存在するフラックスによって多孔性アルミニウム酸化皮膜層の表層の一部が破壊され、樹脂部材との密着強度が低下する問題もあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２０１５−１９３２６３号
【特許文献２】特開２００９−２２８０６４号
【特許文献３】特開２０１２−２５１４５号
【特許文献４】特開２０１５−２０２５０３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は、Ｚｎ及びＭｇを含有するアルミニウム合金基材にアルカリ交流電解酸化皮膜を形成する表面処理を施すことで、接合した熱可塑性樹脂成形体との優れた密着性を付与し、かつ、接合後の密着耐久性に優れたアルミニウム合金／樹脂接合体を提供することを目的とする。更に本発明は、上記アルカリ交流電解酸化皮膜の作用が、熱可塑性樹脂成形体の接合前に行われるアルカリ交流電解処理後のアルミニウム合金基材へのアルミニウム材のろう付後にも維持され、かつ、このろう付を阻害することがないアルミニウム合金／樹脂接合体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】
【００１４】
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、アルカリ交流電解酸化皮膜を形成させるアルミニウム基材の合金組成としてＺｎ：０．１〜８．０ｍａｓｓ％を含有させることで、アルカリ交流電解酸化皮膜とアルミニウム素地との界面における密着耐久性を向上させたアルミニウム合金／樹脂接合体が得られることを見出した。また、アルミニウム基材の合金組成としてＭｇ：０．１〜４．０ｍａｓｓ％を含有させることで、加熱炉の雰囲気中に存在するフラックスによる上記界面における密着性低下を抑制し、アルカリ交流電解酸化皮膜と樹脂部材との界面の密着耐久性も向上するアルミニウム合金／樹脂接合体が得られることを見出した。
【００１５】
また、アルミニウム合金基材上に形成されたアルカリ交流電解酸化皮膜を用い、前記酸化皮膜が曝される加熱雰囲気と、樹脂接合体を接合する際のアルミニウム合金基材の温度を適切な範囲に制御することで、樹脂接合体の接合強度を向上させる製造方法を見出した。
【００１６】
すなわち、本発明は請求項１において、Ｚｎ：０．１〜８．０ｍａｓｓ％、Ｍｇ：０．１〜４．０ｍａｓｓ％を含有し、残部Ａｌ及び不可避的不純物からなるアルミニウム合金基材と、その表面の少なくとも一部に形成された厚さ３０〜１５００ｎｍのアルカリ交流電解酸化皮膜と、当該アルカリ交流電解酸化皮膜上に接合された熱可塑性樹脂成形体を備えることを特徴とするアルミニウム合金／樹脂接合体とした。
【００１７】
本発明は請求項２では請求項１において、前記熱可塑性樹脂成形体が接合されていないアルミニウム合金基材の表面にろう付けされたアルミニウム材を更に備えるものとした。
【００１８】
本発明は請求項３において、Ｚｎ：０．１〜８．０ｍａｓｓ％、Ｍｇ：０．１〜４．０ｍａｓｓ％を含有し、残部Ａｌ及び不可避的不純物からなるアルミニウム合金基材を、５〜６００秒間アルカリ交流電解処理することにより、前記アルミニウム合金基材の表面の少なくとも一部にアルカリ交流電解酸化皮膜を形成するアルカリ交流電解処理工程と、前記アルカリ交流電解酸化皮膜が表面の少なくとも一部に形成されたアルミニウム合金基材を非酸化性雰囲気中で加熱処理する加熱処理工程と、熱可塑性樹脂を射出成形することにより熱可塑性樹脂成形体を形成する樹脂成形工程と、前記加熱処理したアルミニウム合金基材のアルカリ交流電解酸化皮膜上に前記熱可塑性樹脂成形体を熱圧着することにより接合する接合工程と、を備えることを特徴とするアルミニウム合金／樹脂接合体の製造方法とした。
【００１９】
また、本発明は請求項４において、Ｚｎ：０．１〜８．０ｍａｓｓ％、Ｍｇ：０．１〜４．０ｍａｓｓ％を含有し、残部Ａｌ及び不可避的不純物からなるアルミニウム合金基材を、５〜６００秒間アルカリ交流電解処理することにより、前記アルミニウム合金基材の表面の少なくとも一部にアルカリ交流電解酸化皮膜を形成するアルカリ交流電解処理工程と、前記アルカリ交流電解酸化皮膜が表面の少なくとも一部に形成されたアルミニウム合金基材を非酸化性雰囲気中で加熱処理する加熱処理工程と、当該加熱処理したアルミニウム合金基材のアルカリ交流電解酸化皮膜上に熱可塑性樹脂を射出成形することにより熱可塑性樹脂成形体を接合する接合工程と、を備えることを特徴とするアルミニウム合金／樹脂接合体の製造方法とした。
【００２０】
更に、本発明は請求項５では請求項３又は４において、前記接合工程において、前記アルカリ交流電解酸化皮膜が形成されたアルミニウム合金基材の温度を２０〜２６５℃に制御するものとした。
【００２１】
また、本発明は請求項６では請求項３〜５のいずれか一項において、前記加熱処理工程において、前記熱可塑性樹脂成形体が接合されないアルミニウム合金基材の表面にアルミニウム材をろう付するものとした。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によって、熱可塑性樹脂成形体の密着耐久性を有するアルミニウム合金／樹脂接合体、ならびに、非酸化性雰囲気中における加熱後であっても、熱可塑性樹脂の接合性に優れたアルミニウム合金／樹脂接合体の製造方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明に係るアルミニウム合金／樹脂接合体における接合界面の模式図である。
【図２】本発明に係るアルミニウム合金／樹脂接合体の製造方法に用いる交流電解装置を示す正面図である。
【図３】本発明に用いる、アルカリ交流電解酸化皮膜が形成されたアルミニウム合金基材におけるノコロックフラックス塗布部を示す上面図である。
【図４】本発明に係るアルミニウム合金／樹脂接合体アルミニウム−樹脂接合試験片の正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下に、本発明を詳細に説明する。
【００２５】
１．アルミニウム合金／樹脂接合体
本発明に係るアルミニウム合金／樹脂接合体は、Ｚｎ：０．１〜８．０ｍａｓｓ％、Ｍｇ：０．１〜４．０ｍａｓｓ％を含有し、残部Ａｌ及び不可避的不純物からなるアルミニウム合金基材と、その表面の少なくとも一部に形成された厚さ３０〜１５００ｎｍのアルカリ交流電解酸化皮膜と、当該アルカリ交流電解酸化皮膜上に接合された熱可塑性樹脂成形体を備える。
【００２６】
１−１．アルミニウム合金基材
本発明に用いるアルミニウム合金基材は、所定含有量のＺｎ及びＭｇを含有するアルミニウム合金が用いられる。具体的には、Ｚｎ：０．１〜８．０ｍａｓｓ％（以下、単に「％」と記す）及びＭｇ：０．１〜４．０ｍａｓｓ％を必須元素として含有し、残部Ａｌ及び不可避的不純物からなるアルミニウム合金が用いられる。これら必須元素は、Ｚｎ：０．２〜６．０％、Ｍｇ：０．２〜３．０％とするのが好ましい。なお、アルミニウム材料強度の調整のために、選択的添加元素として、Ｃｒ：０．０５〜０．２％、Ｖ：０．０５〜０．２％、Ｔｉ：０．０５〜０．２％、Ｚｒ：０．０５〜０．２％、Ｍｎ：０．５〜２．０％、Ｓｉ：０．２〜１．０％を含有させてもよい。また、不可避的不純物としては、各々０．０５％以下のＮｉ、Ｓｎ、Ｃａ等を全体で０．１５％以下含有していても、本発明の特性を損なうことはない。
【００２７】
Ｚｎ含有量が０．１％未満の場合は、アルミニウム合金基材とアルカリ交流電解酸化皮膜との界面における耐食性が低下し、接合後における熱可塑性樹脂成形体のアルミニウム合金基材への密着耐久性が低下する。一方、Ｚｎ含有量が８．０％を超える場合は、アルミニウム合金基材とアルカリ交流電解酸化皮膜との界面においてＺｎが溜まり過ぎ、界面で割れが起こる場合がある。その結果、熱可塑性樹脂成形体の接合性が悪化し、耐久性も低下する。
【００２８】
なお、上記合金組成を有するアルミニウム合金基材は、アルカリ交流電解酸化皮膜が形成される部分に存在していればよい。従って、アルカリ交流電解酸化皮膜が形成されない側の上記組成のアルミニウム合金基材に別の組成のアルミニウム合金材や純アルミニウム材がクラッドされていてもよく、或いは、同一面において、上記組成のアルミニウム合金基材の上にアルカリ交流電解酸化皮膜が形成されており、別の組成のアルミニウム合金材や純アルミニウム材の上にアルカリ交流電解酸化皮膜が形成されていない構造としてもよい。
【００２９】
また、Ｍｇ含有量が０．１％未満の場合は、非酸化性雰囲気で加熱した際にアルミニウム合金基材とアルカリ交流電解酸化皮膜との界面強度が低下し、熱可塑性樹脂成形体のアルミニウム合金基材に対する接合性が低下する。一方、Ｍｇ含有量が４．０％を超える場合は、非酸化性雰囲気において交流電解処理を施したアルミニウム合金基材を加熱することでアルカリ交流電解酸化皮膜中にＭｇが溜まり始め、熱可塑性樹脂成形体のアルミニウム合金基材に対する接合性を阻害する。
【００３０】
１−２．アルカリ交流電解酸化皮膜
図１に示すように、本発明におけるアルミニウム合金基材３の表面には、厚さ３０〜１５００ｎｍ、好ましくは５０〜１０００ｎｍのアルカリ交流電解酸化皮膜２が形成される。なお、アルカリ交流電解酸化皮膜２は、アルミニウム合金基材３の表面の少なくとも一部に形成されていればよい。例えば、アルミニウム合金基材３が板材の場合には、その両面に形成されていてもよく、或いは、一方の表面にのみ形成されていてもよく、或いは、両面又は一方の面において、それぞれ一部分に形成されていてもよい。このアルカリ交流電解酸化皮膜２によって、アルミニウム合金基材３と熱可塑性樹脂成形体１との密着性を向上させることができる。なお、本発明においては、アルカリ交流電解酸化皮膜２を形成したアルミニウム合金基材３を非酸化性雰囲気において加熱処理を行なってから熱可塑性樹脂成形体を接合するので、加熱処理工程におけるアルカリ交流電解酸化皮膜の劣化を抑制するために、アルカリ交流電解酸化皮膜の厚さを上記範囲に制御する必要がある。
【００３１】
アルカリ交流電解酸化皮膜２は、以下のような構造を有するのが好ましい。すなわち、アルカリ交流電解酸化皮膜２は、表面側に形成されたポア構造層２１と、素地側に形成されたバリア層２２とを備え、ポア構造層２１には、表面側から見て１０００〜１００００個／μｍ２の密度で小孔２３が形成されており、バリア層２２の厚さが３〜３０ｎｍである。小孔の密度が１０００個／μｍ２未満の場合は、アルカリ交流電解酸化皮膜と熱可塑性樹脂成形体との界面における密着性が低下する場合があり、１００００個／μｍ２を超える場合は、アルカリ交流電解酸化皮膜自体が疎になり、皮膜内部が脆弱になる場合がある。また、バリア層の厚さが３ｎｍ未満の場合は、アルミニウム合金基材とアルカリ交流電解酸化皮膜との界面において剥離が生じる場合があり、３０ｎｍを超える場合は、加熱処理を行なった際に皮膜に亀裂が生じる場合がある。なお、小孔の直径は、２〜５０ｎｍであるのが好ましく、５〜３０ｎｍであるのがより好ましい。小孔の直径が２ｎｍ未満の場合は、熱可塑性樹脂成形体との密着性が不十分となる場合があり、５０ｎｍを超える場合は、樹脂接合時にアルカリ交流電解酸化皮膜と樹脂との界面にすき間が生じる場合があり、樹脂密着性が経時的に低減する場合がある。
【００３２】
アルカリ交流電解酸化皮膜の厚さが３０ｎｍ未満の場合は、ポア構造層への熱可塑性樹脂の流入が不足して所望の密着性が得られないことがある。一方、この厚さが１５００ｎｍを超える場合は、ポア構造層の表層部が不均一になるため、アルカリ交流電解酸化皮膜と熱可塑性樹脂成形体との界面における密着性が低下することがある。
【００３３】
本発明におけるポア構造層の小孔密度の測定には、電界放出形電子顕微鏡（ＦＥ−ＳＥＭ）による表面観察が好適に用いられる。具体的には、加速電圧２ｋＶ、観察視野１μｍ×０．７μｍで撮影した二次電子像を撮影し、単位面積当たりの小孔数を数えることで測定することが出来る。
【００３４】
本発明におけるアルカリ交流電解酸化皮膜層の厚さ（すなわち、ポア構造層及びバリア層の厚さの合計）の測定には、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）による断面観察が好適に用いられる。具体的には、ウルトラミクロトーム等によりアルカリ交流電解酸化皮膜部分を薄片に加工し、ＴＥＭ観察することによって測定される。なお、ポア構造層及びバリア層の厚さは、上記ＴＥＭ画像からそれぞれ求めることができる。
【００３５】
１−３．熱可塑性樹脂成形体
本発明における熱可塑性樹脂成形体は、アルカリ交流電解酸化皮膜を形成したアルミニウム合金基材を非酸化性雰囲気中で加熱処理した後に、これに接合される。熱可塑性樹脂の種類は特に限定されるものではなく、例えば、汎用プラスチックであるポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ＡＢＳ樹脂（アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合合成樹脂）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）樹脂等が好適に用いられる。アルミニウム合金／樹脂接合体を熱交換器部材に用いられる場合には、耐熱性を有するエンジニアリングプラスチックである、ナイロン６、ナイロン６６などのポリアミド（ＰＡ）樹脂、ポリフタルアミド（ＰＰＡ）樹脂、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）樹脂、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂等を用いるのが好ましい。また、これらの樹脂は、単独又は２種以上を組み合わせて用いてもよい。なお、２種以上を組み合わせて用いる場合は、２種以上を単に混合したものを用いてもよく、２種以上の全て又は一部を分子的に結合したものを用いてもよい。
【００３６】
２．アルミニウム合金／樹脂接合体の製造方法
以下に、本発明に係るアルミニウム合金／樹脂接合体の製造方法について説明する。
【００３７】
２−１．アルカリ交流電解酸化皮膜の製造方法
上記条件を満たしたアルカリ交流電解酸化皮膜を表面に備える表面処理されたアルミニウム合金基材を製造するための一つの方法として、表面処理されるアルミニウム合金基材を電極として、ｐＨ８．８〜１３．２で液温２５〜９５℃であるアルカリ性水溶液を電解溶液として用い、周波数８〜１１０Ｈｚ、電流密度４〜５０Ａ／ｄｍ２及び電解時間５〜６００秒の条件でアルカリ交流電解処理する方法を挙げることができる。
【００３８】
本発明において、アルカリ交流電解処理されるアルミニウム合金基材と対電極の形状は特に限定されるものではないが、アルミニウム合金基材と対電極との距離を均一にし、安定してアルカリ交流電解酸化皮膜を形成するには、アルミニウム合金基材と対電極は板形状のものが好適に用いられる。
【００３９】
図２に、本発明におけるアルカリ交流電解酸化皮膜を形成するための交流電解装置の正面図を示す。図２に示すように、交流電源７と結線された対電極板４、５を用意し、これら２枚の対電極板４、５の間に表面処理されるアルミニウム合金基材であるアルミニウム合金基板６を電極として配置する。電極となるアルミニウム合金基板６の両方の表面をそれぞれ、対電極板４、５の表面と平行になるように設置するのが好ましい。電極となるアルミニウム合金基板６の両表面と対電極４、５のそれぞれ対向する面同士の寸法はほぼ同一として、これら電極４、５、６を静止状態で電解操作を行なうのが好ましい。また、表面処理されるアルミニウム合金基板６の一方の表面のみを処理する場合には、アルミニウム合金基板６に接続された電源スイッチ９を切ることによってアルミニウム合金基板６の一方の表面のみ（アルミニウム合金基板６の図中における左側の表面）を処理することもできる。なお、アルミニウム合金基板６と、交流電源７を介して接続された対電極板４、５は、電解溶液８を収容した電解槽１０内に配置される。
【００４０】
交流電解処理に使用する一対の電極のうち一方の電極は、交流電解処理によって表面処理されるべきアルミニウム合金基板６である。他方の対電極としては、例えば、黒鉛、アルミニウム、チタン電極等の公知の電極を用いることができるが、電解溶液のアルカリ成分や温度に対して劣化せず、導電性に優れ、更に、それ自身が電気化学的反応を起こさない材質のものを使用する必要がある。このような点から、対電極としては黒鉛電極が好適に用いられる。これは、黒鉛電極が化学的に安定であり、かつ、安価で入手が容易であることに加え、黒鉛電極に存在する多くの気孔の作用により交流電解処理工程において電気力線が適度に拡散するため、ポア構造層とバリア層を共により均一に形成し易いためである。
【００４１】
本発明において、電解溶液として用いるアルカリ水溶液は、水酸化ナトリウム及び水酸化カリウム等のアルカリ金属水酸化物；りん酸ナトリウム、りん酸水素ナトリウム、ピロりん酸ナトリウム、ピロりん酸カリウム及びメタりん酸ナトリウム等のりん酸塩；炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸カリウム等の炭酸塩；水酸化アンモニウム；或いは、これらの混合物を含む水溶液を用いることができる。後述するように電解溶液のｐＨを特定の範囲に保つ必要があることから、バッファー効果の期待できるりん酸塩系物質を含有するアルカリ水溶液を用いるのが好ましい。このようなアルカリ水溶液に含まれるアルカリ成分の濃度は、電解溶液のｐＨが所望の値になるように適宜調整されるが、通常、１×１０−４〜１モル／リットルで、好ましくは１×１０−３〜０．８モル／リットルである。なお、これらのアルカリ性水溶液には、アルミニウム材表面の清浄度を上げるために界面活性剤やキレート剤等を添加してもよい。
【００４２】
本発明で使用する電解溶液には、アルカリ水溶液を用いる。アルカリ水溶液のｐＨは８．８〜１３．２が好ましく、より好ましくは９．５〜１２．５である。ｐＨが８．８未満の場合は電解溶液のアルカリエッチング力が不足するため、ポア構造層の成長速度が遅くなる。その結果、ポア構造層厚さが薄くなり、熱可塑性樹脂成形体のアルミニウム合金基材への密着耐久性が低下する場合がある。一方、ｐＨが１３．２を超える場合は、アルカリエッチング力が過剰になるためポア構造層が溶解してしまい、熱可塑性樹脂成形体のアルミニウム合金基材への接合性が低下する場合がある。
【００４３】
本発明で使用する電解溶液の温度は好ましくは２５〜９５℃であり、より好ましくは３５〜８５℃である。電解溶液の温度が２５℃未満の場合はアルカリエッチング力が不足するため、ポア構造層の形成が不定形となる。その結果、ポア構造層厚さが薄くなり、熱可塑性樹脂成形体のアルミニウム合金基材への密着耐久性が低下する場合がある。一方、電解溶液の温度が９５℃を超える場合は、アルカリエッチング力が過剰になる。その結果、ポア構造層の小孔密度が小さくなり、熱可塑性樹脂成形体の密着性に必要なアンカー効果が得られ難くなり、熱可塑性樹脂成形体のアルミニウム合金基材への密着耐久性が低下する場合がある。
【００４４】
本発明におけるアルカリ交流電解時間は５〜６００秒間であり、好ましくは１０〜３００秒である。交流電解時間が５秒未満の場合はポア構造層の形成が不足し、熱可塑性樹脂成形体のアルミニウム合金基材への密着性が低下する場合がある。一方、交流電解時間が６００秒を超える場合は、ポア構造層が再溶解したりする虞があり、生産性も低下するため好ましくない。
【００４５】
本発明における交流周波数は８〜１１０Ｈｚが好ましく、より好ましくは２０〜８０Ｈｚである。周波数が８Ｈｚ未満の場合は、電気分解としては直流的要素が高まる結果、ポア構造層の形成が進行せず、熱可塑性樹脂成形体のアルミニウム合金基材への密着性が低下する場合がある。一方、周波数が１１０Ｈｚを超える場合は、陽極と陰極の反転が速過ぎるため、アルカリ交流電解酸化皮膜全体の形成が極端に遅くなり、ポア構造層及びバリア層の所定の厚さを得るには極めて長時間を要することになる。なお、交流電解における電解波形は、特に限定されず、正弦波、矩形波、台形波、三角波等の波形を用いることが出来る。
【００４６】
電流密度は４〜５０Ａ／ｄｍ２が好ましく、より好ましくは５〜４５Ａ／ｄｍ２である。電流密度が４Ａ／ｄｍ２未満では、バリア層のみが優先的に形成されるためにポア構造層が得られない場合がある。一方、５０Ａ／ｄｍ２を超えると、電流密度が過大になるためポア構造層及びバリア層の厚さ制御が困難となり処理ムラが起こり易い場合がある。
【００４７】
２−２．非酸化性雰囲気での加熱処理工程
本発明において、アルカリ交流電解酸化皮膜層は非酸化性雰囲気で加熱されてから、熱可塑性樹脂成形体と接合されることを特徴とする。Ｚｎ及びＭｇを含有するアルミニウム合金基材上に形成されたアルカリ交流電解酸化皮膜層を非酸化性雰囲気で加熱することによって、アルミニウム合金基材と、後に接合される熱可塑性樹脂成形体との接合部が腐食環境に晒されても、アルミニウム合金基材とアルカリ交流電解酸化皮膜との界面における耐剥離性が向上するからである。加熱処理温度は、好ましくは５００〜６６０℃であり、
５５０〜６４０℃とするのがより好ましい。加熱処理温度が５００℃未満の場合は耐剥離性の向上が不十分とあり、６６０℃を超える場合は、アルミニウム合金基材が溶融してしまう虞がある。
【００４８】
アルミニウム合金基材の熱可塑性樹脂成形体が接合されない表面に、Ａｌ−Ｓｉ合金材などのアルミニウム材を、非酸化性雰囲気中での加熱時において同時にフラックスろう付接合することができる。このようなフラックスろう付接合を行なう場合には、フラックスによってアルカリ交流電解酸化皮膜層が破壊されてしまうため、熱可塑性樹脂成形体との接合部にはフラックスを塗布しないことが必要となる。なお、アルミニウム合金基材におけるフラックスろう付の部位は、アルカリ交流電解酸化皮膜が形成されている部位でも、形成されていない部位でもよい。
【００４９】
また、フラックス塗布部から加熱炉の雰囲気中に散逸したフラックスによって、アルカリ交流電解酸化皮膜層が破壊されてしまうこともある。このようなアルカリ交流電解酸化皮膜層の破壊については、アルミニウム合金基材中に含まれるＭｇ濃度Ｍ（％）と、熱可塑性樹脂成形体の接合部とフラックス塗布部の最小距離ｄ（ｍ）と、このフラックス塗布部におけるフラックス塗布量ｍ（ｇ／ｍ２）との関係を調整することで抑制することができる。すなわち、これらの関係が、３＜（ｍ−０．０５Ｍ）／ｄ＜２０９００を満たすことが好ましく、より好ましくは１０＜（ｍ−０．０５Ｍ）／ｄ＜１００００を満たすのが好ましい。なお、最小距離ｄ（ｍ）とは、接合部においてフラックス塗布部に最も近接する位置と、フラックス塗布部において接合部に最も近接する位置との距離をいう。
【００５０】
上記関係において、（ｍ−０．０５Ｍ）／ｄが３以下の場合は、フラックス塗布量が少な過ぎろう付が困難になる虞があり、或いは、熱可塑性樹脂成形体の接合部の位置をフラックス塗布部の位置から大きく離間させる必要が生じ、或いは、アルミニウム合金基材中に含まれるＭｇ含有量を多くする必要があることから、いずれの場合も好ましくない。一方、（ｍ−０．０５Ｍ）／ｄが２０９００以上の場合は、フラックス塗布量が多過ぎて熱可塑性樹脂成形体の接合部のフラックス濃度が高くなり過ぎ、アルカリ交流電解酸化皮膜層が部分的に破壊されてしまう場合がある。
【００５１】
前記非酸化性雰囲気としては、窒素ガス、アルゴンガス、ヘリウムガスなどの不活性ガス；水素、アンモニア、一酸化炭素などの還元性ガス；ならびに、これらの混合ガス；が用いられる。コストの観点から、窒素ガスを用いるのが好ましい。非酸化性雰囲気は、ろう付け加熱時には減圧を伴わず、通常は大気圧とされる。また、非酸化性雰囲気中での加熱時において同時にフラックスろう付接合を行なう場合のろう付温度は、好ましくは５８０〜６２０℃、５８０〜６１０℃がより好ましい。
【００５２】
非酸化性雰囲気中での加熱時において同時にフラックスろう付接合を行なう場合に用いるフラックスについては、通常のフラックス機能を得るために用いるフラックスとして、ＫＡｌＦ４、Ｋ２ＡｌＦ５、Ｋ２ＡｌＦ５・Ｈ２Ｏ、Ｋ５ＡｌＦ５、ＡｌＦ３、ＫＺｎＦ３、ＫＳｉＦ６などのフッ化物系フラックス、Ｃｓ３ＡｌＦ６、ＣｓＡｌＦ４・２Ｈ２Ｏ、Ｃｓ２ＡｌＦ５・Ｈ２Ｏなどのセシウム系フラックスなどが挙げられる。
【００５３】
２−３．アルミニウム合金基材と熱可塑性樹脂成形体との接合工程
本発明において、非酸化性雰囲気で加熱されたアルミニウム合金基材と熱可塑性樹脂成形体との接合には熱圧着による接合が好適に用いられる。この場合のアルミニウム合金基材の温度は、２０〜２６５℃が好ましく、４０〜２２０℃がより好ましい。アルミニウム合金基材の温度が２０℃未満の場合は、熱可塑性樹脂がアルカリ交流電解酸化皮膜層と結合し難くなり、熱可塑性樹脂成形体のアルミニウム合金基材への密着性が低下する場合がある。一方、アルミニウム合金基材の温度が２６５℃を超える場合は、接合界面にボイドが発生して、これまた、熱可塑性樹脂成形体のアルミニウム合金基材への密着性が低下する場合がある。
【００５４】
このような熱圧着による方法に代わって、熱可塑性樹脂をアルミニウム合金基材のアルカリ交流電解酸化皮膜が形成されている表面に射出成形することによって、熱可塑性樹脂成形体の成形と同時に、これをアルカリ交流電解酸化皮膜層と接合してもよい。この方法により工程の短縮が可能となる。この方法においても、熱圧着による方法と同じ理由から、アルミニウム合金基材の温度は、２０〜２６５℃が好ましく、４０〜２２０℃がより好ましい。
【実施例】
【００５５】
以下、本発明例及び比較例に基づいて、本発明の実施例を詳細に説明する。
【００５６】
アルカリ交流電解酸化処理されるアルミニウム基材として、縦１００ｍｍ×横５０ｍｍ×板厚１．０ｍｍに圧延、切断加工した、Ｚｎ及びＭｇを含有するアルミニウム合金基材の平板（アルミニウム合金基板）を使用した。なお、本発明例３７〜３９においては、縦６００ｍｍ×横５０ｍｍ×板厚１．０ｍｍに圧延、切断加工した、Ｚｎ及びＭｇを含有するアルミニウム合金基材の平板（アルミニウム合金基板）を用いた。Ｚｎ及びＭｇの含有量を表１〜６に示すが、Ｚｎ及びＭｇ以外に選択的添加元素は添加されておらず、残部はＡｌであり、上述の不可避的不純物についてはいずれも、測定限界以上での存在は確認できなかった。
【００５７】
【表１】
2018070940.tif 000003
【００５８】
【表２】
2018070940.tif 000004
【００５９】
【表３】
2018070940.tif 000005
【００６０】
【表４】
2018070940.tif 000006
【００６１】
【表５】
2018070940.tif 000007
【００６２】
【表６】
2018070940.tif 000008
【００６３】
図２に示すように、互いに結線されて対向する２枚の黒鉛の対電極板４、５間において、電極として交流電解処理されるアルミニウム合金基板６を配置した。アルミニウム合金基板６の両面がそれぞれ、対抗する黒鉛４、５の対電極板面と平行になるように配設してアルカリ交流電解酸化処理を行った。両対電極板の寸法は、縦１５０ｍｍ×横１００ｍｍ×板厚２．０ｍｍとした（図２では、アルミニウム合金基板６と対電極縦４、５の縦が同じに示してあるが、実際には相違する）。なお、本発明例３７〜３９で用いた両対電極の寸法は、縦１０００ｍｍ×横１０００ｍｍ×板厚２．０ｍｍとした（これも、図２では、アルミニウム合金基板６と対電極縦４、５の縦が同じに示してあるが、実際には相違する）。このようにして、表面処理したアルミニウム合金基板の本発明例と比較例の試料を各々２０個ずつ作製した。
【００６４】
アルカリ交流電解酸化処理に用いる電解溶液には、表１〜６に示すｐＨ及び温度のピロりん酸ナトリウムを主成分とするアルカリ性水溶液を使用した（１モル／リットルのＮａＯＨ水溶液でｐＨを調整）。このアルカリ性水溶液の電解質濃度は、０．１モル／リットルとした。図２に示すように、電解溶液を収容する電解槽１０中に、アルミニウム合金基板６と両対電極４、５を配置し、電流密度６Ａ／ｄｍ２でアルカリ交流電解処理を実施した。詳細な電解条件を、表１〜６に示す。なお、比較例７及び８では、１モル／リットルの硫酸水溶液でｐＨを中性と酸性にそれぞれ調整した。
【００６５】
上記のようにして作製した表面処理アルミニウム合金基板を、表１〜６に示す条件で非酸化性雰囲気中において加熱処理した。加熱処理には、非酸化性ガスとして窒素ガスを導入したろう付炉を使用した。炉中に水平に配置した表面処理したアルミニウム合金基板の到達温度が６００℃に達した後に、これを３分間保持して室温まで冷却した。図３に示すように、加熱処理するアルミニウム合金基板の一方の表面には、アセトンでスラリー状に希釈したノコロックフラックス（主成分はＫＦ及びＡｌＦ３）を基板右端部において縦５０ｍｍ×横５０ｍｍの部分に塗布した。図３において、１１は表面処理アルミニウム合金基板、１２は１１の表面に塗布したノコロックフラックス塗布部を示し、図中のＬ方向が縦方向である。フラックス塗布量を表１〜６に示す。なお、本発明例３では、フラックスを塗布しなかった。
【００６６】
次に、上記の非酸化性雰囲気中で加熱処理した表面処理アルミニウム合金基板を用いて、表１〜６に示す条件で熱可塑性樹脂成形体を接合した。表面処理アルミニウム合金基板は試験片の中央部から縦５０ｍｍ×横２５ｍｍに切り出して接合用試料とした。すなわち、この接合用試料は図３において、縦の半分（２５ｍｍ）はノコロックフラックス塗布部であり、残りの半分（２５ｍｍ）は非塗布部である。なお、本発明例２５、２７、２８、３１、３６、３７、３８で用いた表面処理アルミニウム合金基板では、接合用試料の採取位置を中央部から縦方向に移動した位置とすることで、熱可塑性樹脂成形体の接合部とフラックス塗布部との距離ｄを調整した。この接合部とフラックス塗布部との距離ｄを、表１〜６に示す。
【００６７】
表面処理アルミニウム合金基板と接合される熱可塑性樹脂成形体の熱可塑性樹脂には、ガラス繊維含有ＰＰＳ樹脂（ＤＩＣ社製）を用いた。図４に示すように、一方の表面にアルカリ交流電解酸化皮膜が形成された表面処理アルミニウム合金基板１１のアルカリ交流電解酸化皮膜が形成された表面に、熱可塑性樹脂成形体１３が接合される。熱可塑性樹脂成形体１３は、樹脂接合部とフラックス塗布部との最小距離ｄを調節することにより表面処理アルミニウム合金基板１１のフラックス塗布部１２ではない部分に接合される。
【００６８】
本発明例２、４６〜５１では、予め射出成形機を用いて射出温度３２０℃で射出成形した縦５０ｍｍ×横２５ｍｍ×厚さ５ｍｍのＰＰＳ樹脂成形体を、熱圧着により表面処理アルミニウム合金基板に接合した。熱圧着は、表面処理アルミニウム合金基板をホットプレス機の鉄板上で表１〜６に示すアルミニウム合金基板温度に予め加熱し、その上に別のホットプレートを用いて接合部表面を溶融させたＰＰＳ樹脂を載置し、圧力１．０ＭＰａで３０秒間保持した後に徐冷することで実施した。
【００６９】
本発明例１、３〜４５、５２〜６３及び比較例１〜１０では、射出成形金型に表面処理アルミニウム合金基板をインサートし、閉じた射出成形金型を加熱して表１に示す温度までアルミニウム合金基板板材を加熱後、ＰＰＳ樹脂を射出温度３２０℃で射出することによってアルミニウム合金／樹脂接合体を作製した。
【００７０】
以上のようにして、本発明例及び比較例の各接合体試料をそれぞれ２０個ずつ作製した。なお、比較例９では、熱可塑性樹脂成形体を接合することができず、接合体を得ることができなかった。このようにして作製した接合体試料について、以下の評価及び測定を行った。
【００７１】
［熱可塑性樹脂成形体の接合性評価］
作製した接合体試料のうち１０個について、引張試験機にて５ｍｍ／ｍｉｎの速度で引っ張り試験を行った。接合部分における熱可塑性樹脂成形体の凝集破壊率を測定し、下記の基準で評価した。
◎：凝集破壊率が９５％以上のもの
○：凝集破壊率が８５％以上９５％未満のもの
△：凝集破壊率が７５％以上８５％未満のもの
×：凝集破壊率が７５％未満のもの
結果を、表７〜１２に示す。これらの表には、１０個の接合体試料のうちの上記◎、○、△、×の個数をそれぞれ示すが、全てが◎又は○からなる場合を合格、それ以外を不合格と判定した。
【００７２】
【表７】
2018070940.tif 000009
【００７３】
【表８】
2018070940.tif 000010
【００７４】
【表９】
2018070940.tif 000011
【００７５】
【表１０】
2018070940.tif 000012
【００７６】
【表１１】
2018070940.tif 000013
【００７７】
【表１２】
2018070940.tif 000014
【００７８】
［密着耐久性評価］
作製した接合体試料のうち残りの１０個について、塩水噴霧試験方法（ＪＩＳ  Ｚ  ２３７１）に記載の中性塩水噴霧試験を１０００時間実施した。次いで、接合体試料を引張試験機にて５ｍｍ／ｍｉｎの速度で引っ張り試験を行った。接合部分における熱可塑性樹脂成形体の凝集破壊率を測定し、下記の基準で評価した。
◎：凝集破壊率が８０％以上のもの
○：凝集破壊率が６５％以上８０％未満のもの
△：凝集破壊率が５０％以上６５％未満のもの
×：凝集破壊率が５０％未満のもの
結果を、表７〜１２に示す。これらの表には、１０個の接合体試料のうちの上記◎、○、△、×の個数をそれぞれ示すが、全てが◎又は○からなる場合を合格、それ以外を不合格と判定した。
【００７９】
［酸化皮膜の厚さの測定及び構造の観察］
交流電解処理を施したアルミニウム合金基板を非酸化性雰囲気で加熱した試料に対し、ＴＥＭによりアルカリ交流電解酸化皮膜の断面観察を実施した。具体的には、アルカリ交流電解酸化皮膜の厚さとバリア層の厚さを測定し、更に、アルカリ交流電解酸化皮膜の構造（ポア構造層とバリア層の存在）を観察した。これらの測定及び観察には、ウルトラミクロトームを用いて上記試料から断面観察用薄片サンプルを作製した。次に、この薄片サンプルにおいて、観察視野（１μｍ×１μｍ）中の任意の１００点を選択したＴＥＭ断面観察により、アルカリ交流電解酸化皮膜の厚さとバリア層の厚さの測定、ならびに、アルカリ交流電解酸化皮膜の構造の観察を実施した。結果を、表７〜１２に示す。なお、アルカリ交流電解酸化皮膜の厚さとバリア層の厚さについては、１００点の測定結果の算術平均値とした。
【００８０】
［小孔密度の測定］
アルカリ交流電解酸化皮膜のポア構造層中に存在する小孔密度を、ＦＥ−ＳＥＭによる表面観察によって測定した。具体的には、アルカリ交流電解酸化皮膜のポア構造層をその表面側から、ＦＥ−ＳＥＭによる表面二次電子像（加速電圧２ｋＶ）として１μｍ×０．７μｍ観察視野で１０枚撮影した。各撮影像について小孔数を計測し、小孔密度［個／μｍ２］に換算した。結果を、表７〜１２に示す。なお、表に示す小孔密度は、１０枚の測定結果の算術平均値とした。
【００８１】
［総合評価］
接合性評価及び密着耐久性評価のいずれもが合格であったものを総合評価が合格とし、それ以外を総合評価が不合格とした。
【００８２】
表７〜１２に示すように、本発明例１〜６３においては、製造方法が本発明要件を満たすため、本発明に規定するアルミニウム合金／樹脂接合体が得られた。その結果、アルミニウム合金基板と熱可塑性樹脂成形体との接合性及び密着耐久性がいずれも合格となり、総合評価も合格となった。
【００８３】
これに対して比較例１〜１０では、製造方法が本発明要件を満たしていないため、本発明に規定するアルミニウム合金／樹脂接合体が得られなかった。その結果、アルミニウム合金基板と熱可塑性樹脂成形体との接合性及び密着耐久性のすくなくともいずれか一方が不合格となり、総合評価も不合格となった。
【００８４】
具体的には、比較例１では、アルミニウム合金基材のＺｎ含有量が少な過ぎたため、熱可塑性樹脂成形体との接合はできたものの、密着耐久性試験時にアルミニウム合金基板とアルカリ交流電解酸化皮膜との界面で剥離が生じた。そのため、密着耐久性が不合格となり、総合評価が不合格となった。
【００８５】
比較例２では、アルミニウム合金基材のＺｎ含有量が多過ぎたため、アルミニウム合金基板とアルカリ交流電解酸化皮膜との界面にＺｎが溜まり過ぎ、この界面で割れが発生した。そのため、接合性及び密着耐久性が不合格となり、総合評価が不合格となった。
【００８６】
比較例３では、アルミニウム合金基板のＭｇ含有量が少な過ぎたため、非酸化性雰囲気で加熱処理した際に、アルミニウム合金基板とアルカリ交流電解酸化皮膜との界面が脆弱になった。そのため、接合性及び密着耐久性が不合格となり、総合評価が不合格となった。
【００８７】
比較例４では、アルミニウム材合金基板のＭｇが多過ぎたため、非酸化性雰囲気で加熱処理した際に、アルカリ交流電解酸化皮膜中にＭｇが溜まり、熱可塑性樹脂がアルカリ交流電解酸化皮膜に流入することを阻害した。そのため、接合性及び密着耐久性が不合格となり、総合評価が不合格となった。
【００８８】
比較例５では、アルカリ交流電解処理工程において電解時間が短過ぎたため、アルカリ交流電解酸化皮膜が薄くなり過ぎ、熱可塑性樹脂成形体とアルカリ交流電解酸化皮膜との接合面が減少した。また、非酸化性雰囲気で加熱処理した際に、薄いアルカリ交流電解酸化皮膜の全体が脆弱になった。そのため、接合性及び密着耐久性が不合格となり、総合評価が不合格となった。
【００８９】
比較例６では、アルカリ交流電解処理工程において電解時間が長過ぎたため、アルカリ交流電解酸化皮膜が厚くなり過ぎ、非酸化性雰囲気で加熱処理した際に、アルカリ交流電解酸化皮膜の表層において小孔が一部塞がってしまった。これにより、熱可塑性樹脂がアルカリ交流電解酸化皮膜中へほとんど流入できなかった。そのため、接合性及び密着耐久性が不合格となり、総合評価が不合格となった。
【００９０】
比較例７では、電解溶液に弱酸性溶液を用いたため、小孔の大きさが小さ過ぎて熱可塑性樹脂がアルカリ交流電解酸化皮膜へほとんど流入できなかった。そのため、接合性及び密着耐久性が不合格となり、総合評価が不合格となった。
【００９１】
比較例８では、電解溶液に弱酸性溶液を用いたため、小孔の大きさが小さ過ぎて熱可塑性樹脂がアルカリ交流電解酸化皮膜へほとんど流入できなかった。そのため、接合性及び密着耐久性が不合格となり、総合評価が不合格となった。
【００９２】
比較例９では、交流電解処理ではなく直流電解処理を用いたため、バリア層のみが形成され、小孔が形成されたポア構造層が得られなかった。その結果、アルミニウム合金基板に熱可塑性樹脂成形体を接合することができなかった。そのため、接合性及び密着耐久性が不合格となり、総合評価が不合格となった。
【００９３】
比較例１０では、非酸化性雰囲気ではなく大気中において加熱処理工程を実施した。その結果、アルミニウム合金基板中のＭｇがアルカリ交流電解酸化皮膜に取り込まれ、熱可塑性樹脂がアルカリ交流電解酸化皮膜中に流入することを阻害した。そのため、接合性及び密着耐久性が不合格となり、総合評価が不合格となった。
【産業上の利用可能性】
【００９４】
本発明によれば、非雰囲気で加熱を施した表面処理アルミニウム合金基材と熱可塑性樹脂成形体との接合体を得ることができる。これにより、本発明に係るアルミニウム合金／樹脂接合体は、アルミニウム合金基材との樹脂密着性が求められる水冷式のアルミニウム合金／樹脂の複合熱交換器に好適に用いられる。
【符号の説明】
【００９５】
１‥‥‥熱可塑性樹脂成形体
２‥‥‥アルカリ交流電解酸化皮膜
２１‥‥‥ポア構造層
２２‥‥‥バリア層
２３‥‥‥小孔
３‥‥‥アルミニウム合金基材
４‥‥‥対電極
５‥‥‥対電極
６‥‥‥アルミニウム合金基板
７‥‥‥交流電源
８‥‥‥電解溶液
９‥‥‥電源スイッチ
１０‥‥‥電解槽
１１‥‥‥表面処理アルミニウム合金基板
１２‥‥‥ノコロックフラックス塗布部
１３‥‥‥熱可塑性樹脂成形体
ｄ‥‥‥樹脂接合部とフラックス塗布部との最小距離
Ｌ‥‥‥表面処理アルミニウム合金基板の縦方向
【図１】
2018070940.tif 000015
【図２】
2018070940.tif 000016
【図３】
2018070940.tif 000017
【図４】
2018070940.tif 000018