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1、10申请公布号CN104245282A43申请公布日20141224CN104245282A21申请号201380018183322申请日20130327201207686520120329JPB29C65/02200601B32B15/0820060171申请人帝人株式会社地址日本大阪府72发明人竹内正基平田滋己加藤卓巳佐野弘树74专利代理机构北京泛诚知识产权代理有限公司11298代理人吴立文琦54发明名称接合构件的制造方法和接合构件57摘要提供一种接合构件的制造方法，在该接合构件中，包含热塑性树脂作为基质的碳纤维复合材料与金属坚固地接合。一种接合构件的制造方法，该接合构件通过将包含热塑性树。
2、脂作为基质的碳纤维复合材料与金属相接合而获得，该方法包括在接合部处的金属表面上形成深度为002至06MM的凹凸形状的步骤I；在金属表面与复合材料表面之间的接合部处设置厚度在5M以上且5MM以下的范围内的热塑性树脂层的步骤II；以及通过加热接合部来熔化热塑性树脂层从而将金属与复合材料合并为一体的步骤III。30优先权数据85PCT国际申请进入国家阶段日2014092986PCT国际申请的申请数据PCT/JP2013/0590392013032787PCT国际申请的公布数据WO2013/146900JA2013100351INTCL权利要求书2页说明书20页附图2页19中华人民共和国国家知识产权局。
3、12发明专利申请权利要求书2页说明书20页附图2页10申请公布号CN104245282ACN104245282A1/2页21一种接合构件的制造方法，在该接合构件中，包含热塑性树脂作为基质的碳纤维复合材料与金属相接合，该方法包括步骤I，在接合部处的所述金属的表面上形成深度为002至06MM的凹凸形状；步骤II，在所述金属的所述表面与所述复合材料的表面之间的接合部处设置厚度在5M以上且5MM以下的范围内的热塑性树脂层；以及步骤III，通过加热所述接合部来熔化所述热塑性树脂层，以将所述金属与所述复合材料合并为一体。2根据权利要求1所述的接合构件的制造方法，其中，形成在所述金属的所述表面上的所述凹凸形。
4、状为凹槽间隔为002至06MM的格子状凹槽。3根据权利要求2所述的接合构件的制造方法，其中，通过激光在所述金属的所述表面上形成所述凹凸形状。4根据权利要求1所述的接合构件的制造方法，其中，形成在所述金属的所述表面上的所述凹凸形状为直径为002至06MM的凹痕。5根据权利要求4所述的接合构件的制造方法，其中，通过喷射在所述金属的所述表面上形成所述凹凸。6根据权利要求1所述的接合构件的制造方法，该方法包括步骤IA，在已经形成所述凹凸的所述金属的所述表面上设置有机被覆层。7根据权利要求6所述的接合构件的制造方法，其中，所述有机被覆层为包含三嗪硫醇衍生物的层。8根据权利要求1所述的接合构件的制造方法，。
5、其中，所述热塑性树脂层的树脂与所述碳纤维复合材料的基质是相同种类的树脂。9根据权利要求1所述的接合构件的制造方法，其中，所述热塑性树脂层由至少一片薄膜、片材或无纺布形成，所述薄膜、所述片材和所述无纺布实质上由热塑性树脂构成。10根据权利要求9所述的接合构件的制造方法，其中，实质上构成所述薄膜、所述片材或所述无纺布的所述热塑性树脂与所述碳纤维复合材料的所述基质是相同种类的树脂。11根据权利要求1所述的接合构件的制造方法，其中，在所述步骤II中，所述热塑性树脂层融合在作为所述接合部的所述金属的所述表面上，并且将所得物重叠至所述碳纤维复合材料，使得所述热塑性树脂层与所述碳纤维复合材料的所述表面进行接。
6、触。12根据权利要求1所述的接合构件的制造方法，其中，所述金属包括选自由铁、铝以及它们的合金所组成的组中的至少一种。13根据权利要求1所述的接合构件的制造方法，其中，所述金属是在所述接合部中具有平面或曲面的构件。14根据权利要求1所述的接合构件的制造方法，其中，以100重量份所述碳纤维计，所述碳纤维复合材料中的作为所述基质的所述热塑性树脂的含量为50至1,000重量份。权利要求书CN104245282A2/2页315根据权利要求14所述的接合构件的制造方法，其中，所述碳纤维复合材料中的碳纤维平均纤维长度为3至100MM。16根据权利要求15所述的接合构件的制造方法，其中，所述碳纤维复合材料包含。
7、所述碳纤维的各向同性的无序毡和热塑性树脂，所述无序毡中包含临界单纤维数以上的所述碳纤维的碳纤维束A与所述无序毡中所述碳纤维的总体积的比率为20VOL以上且小于99VOL，所述临界单纤维数由下式A定义，并且所述碳纤维束A中的平均纤维数量N满足下式B临界单纤维数600/DA07104/D2N1105/D2B其中，D为单碳纤维的平均纤维直径M。17一种接合构件的制造方法，该接合构件通过将包含热塑性树脂作为基质的碳纤维复合材料与金属相接合而获得，该方法包括在接合部处的所述金属的表面上形成深度为002至06MM的多个凹凸部分的步骤，在所述金属的所述表面上形成三嗪硫醇衍生物的有机被覆层的步骤，在所述金属的。
8、所述表面上的所述三嗪硫醇衍生物的有机被覆层上融合热塑性树脂，以形成厚度在5M以上且5MM以下的热塑性树脂层的步骤，在所述热塑性树脂层上层叠热塑性碳纤维复合材料，从而形成包括所述金属/所述三嗪硫醇衍生物的有机被覆层/所述热塑性树脂层/所述热塑性碳纤维复合材料的层积体的步骤，以及通过与在厚度方向上加压一起对所获得的层积体进行加热，从而将所述金属与所述复合材料合并为一体的步骤。18一种接合构件，在该接合构件中，通过热塑性树脂层使碳纤维复合材料与金属相接合，该接合构件通过权利要求1或权利要求17所述的方法而获得，其中，当以1MM/秒的拉伸速度执行拉伸测试时，接合强度为5MPA以上。权利要求书CN104。
9、245282A1/20页4接合构件的制造方法和接合构件技术领域0001本发明涉及热塑性碳纤维复合材料与金属的接合构件的制造方法，以及利用该方法获得的接合构件。背景技术0002具有高比强度和比刚度的碳纤维复合材料是轻量的，使得作为各种领域中的极其优异的材料，一直受到人们的重视。迄今为止，在将使用热固性树脂作为基质的热固性碳纤维复合材料接合到不同种类的材料、尤其是金属的接合中，已经采用了作为机械接合的使用螺栓和螺母、或铆钉等的接合，或使用粘合剂的接合。利用螺栓或螺母等的机械接合一般会导致重量增加，而且特别是，存在以下顾虑在复合材料中，应力在接合点集中，并且在最坏的情况下，破裂从最初的应力集中点开始。
10、连续进行。在使用粘合剂的接合中，为确保强度，一般需要确保粘合剂层具有一定的厚度。特别是，在接合大尺寸构件的情况下，需要相当大的量的粘合剂。结果，存在获得的构件的重量大幅增加的情况。此外，还存在仅利用粘合剂无法使其接合强度总是足够的问题。另外，在利用粘合剂的接合中，由于直到由接合获得实际接合强度一般需要很长时间，所以必需考虑接合之后的老化步骤。0003另一方面，在使用热塑性树脂作为基质的碳纤维复合材料以下有时称作“热塑性碳纤维复合材料”或简称为“复合材料”中，通过在热塑性树脂相容的范围内进行焊接而将材料相互接合，并且能够预期可与基质树脂的接合体相比的接合强度。然而，即使在热塑性碳纤维复合材料的情。
11、况下也存在许多难以通过焊接融合将基质树脂接合到金属的情况。0004为了将热塑性碳纤维复合材料焊接到金属，需要被用作基质的热塑性树脂自身能够被焊接到金属。专利文献1描述了通过焊接来接合金属和树脂。具体而言，描述了二者由于通过将树脂注塑成型至表面形成为细微孔隙的铝材料的锚效应而能够被接合。此外，专利文献2至6描述了通过对金属表面施加一定的处理而将树脂与金属接合。0005此外，关于包含热固性树脂作为基质的热固性碳纤维复合材料，专利文献7描述了利用布置与金属和复合材料二者具有亲和性的中间树脂层的接合方法。0006引用列表0007专利文献0008专利文献1JPA20031035630009专利文献2JP。
12、B5516710010专利文献3WO2009/1574450011专利文献4WO2007/0726030012专利文献5JPA20112355700013专利文献6WO2012/0740830014专利文献7JPA2006297927说明书CN104245282A2/20页5发明内容0015本发明要解决的问题0016包含热塑性树脂作为基质的热塑性碳纤维复合材料的优势在于当施加热量时其形状易于改变。因此，与包含热固性树脂作为基质的热固性碳纤维复合材料相比，能够在极短的时间内执行注塑成型或压制成型。因此，如果能够将作为基质的热塑性树脂用于在热塑性碳纤维复合材料进行接合，据认为通过在模具中热压焊接能。
13、够极其容易且极其有效地获得碳纤维复合材料与金属的接合，并且还能够同时执行接合构件的成型。0017然而，即使当通过如专利文献2和3所述的热塑性树脂与金属的接合方法来尝试获得热塑性碳纤维复合材料的接合时，在热塑性碳纤维复合材料中，作为基质的热塑性树脂也处于“渗透入”碳纤维束的状态下。因此，树脂并非总是均匀地存在于材料的表面上，并且在某些情况下，在热塑性树脂中存在“缺陷”部分，使得存在无法展现出足够的接合强度且结合强度表现出极大变化的顾虑。此外，碳纤维导致所谓的对金属的电解腐蚀。因此，当碳纤维与金属在基质树脂中缺陷部分中产生接触时，该接触导致金属的腐蚀。0018本发明的主要目的是提供一种热塑性碳纤维。
14、复合材料与金属坚固地接合的接合构件的制造方法。0019解决问题的技术方案0020作为对用于获得热塑性碳纤维复合材料与金属之间的坚固接合的方法进行广泛研究的结果，本发明人已经发现，通过在复合材料待接合于其上的金属表面部分上形成具有特定深度的凹凸形状、以特定厚度在这样的金属表面部与复合材料之间设置热塑性树脂层、并且通过加热包含热塑性树脂层的接合部来熔化构成热塑性树脂层和热塑性碳纤维复合材料的热塑性树脂的一部分从而使金属紧密地粘附并接合到复合材料，能够将金属与复合材料紧密地粘附并坚固且稳定地接合，并由此完成了本发明。0021即，本发明涉及一种接合构件的制造方法，该接合构件通过将包含热塑性树脂作为基质。
15、的碳纤维复合材料与金属接合而获得，该方法包括0022在接合部处的金属表面上形成深度为002至06MM的凹凸形状的步骤I；0023在金属与复合材料之间的接合部处设置厚度在5M以上且5MM以下的范围内的热塑性树脂层的步骤II；以及0024通过加热接合部来熔化热塑性树脂层从而坚固地接合金属与复合材料的步骤III。0025本发明的优点0026根据本发明，通过简单的方法能够使热塑性碳纤维复合材料与金属坚固且稳定地接合。此外，通过碳纤维复合材料与金属通过热塑性树脂相接合，能够同时防止由碳纤维所导致的电解腐蚀。因此，在短时间内能够获得碳纤维复合材料与金属的接合构件。0027此外，能够在相同的模具中同时或连续。
16、地执行接合和成型。因此，当接合与成型同时或连续地执行时，变得能够在短时间内以更少的步骤获得具有被成型为所期望的形状的碳纤维复合材料与金属的接合体金属复合成型体。附图说明0028图1是示出本发明的接合构件的一个实施方式的示意图截面图。说明书CN104245282A3/20页60029图2是本发明的实施例6中的帽的示意图。0030图3是本发明的实施例6中获得的盘接合帽材料的示意图。0031参考标记列表00321热塑性碳纤维复合材料00332热塑性树脂层00343金属表面凹凸部00354金属具体实施方式0036本发明涉及一种用于通过将包含热塑性树脂作为基质的碳纤维复合材料热塑性碳纤维复合材料与金属进。
17、行接合而获得的接合构件的制造方法，该方法包括0037在接合部处的金属表面上形成深度为002至06MM的凹凸形状的步骤I；0038在金属与碳纤维复合材料之间的接合部处设置厚度在5M以上且5MM以下的范围内的热塑性树脂层的步骤II；以及0039通过加热接合部来熔化热塑性树脂层从而坚固地接合金属与复合材料的步骤III。0040热塑性碳纤维复合材料0041本发明的用于接合金属的热塑性碳纤维复合材料是使用热塑性树脂作为基质并且在这样的基质中包含碳纤维作为增强纤维的复合材料。0042此处，以100重量份碳纤维计，热塑性碳纤维复合材料优选地包含50至1,000重量份的量的热塑性树脂。更优选地，以100重量份。
18、碳纤维计，热塑性树脂的量为50至400重量份。还更优选地，以100重量份碳纤维计，热塑性树脂的量为50至100重量份。当以100重量份碳纤维计，热塑性树脂的量为50重量份以上时，从基质树脂露出的干燥碳纤维不易于增加，所以该情况是优选的。此外，当以100重量份碳纤维计，所包含的热塑性树脂的量为1,000重量份以下时，所包含的碳纤维的量是适当的并且作为结构材料是适合的，所以该情况是优选的。0043热塑性树脂的实例包括聚酰胺、聚碳酸酯、聚甲醛、聚苯硫醚、聚苯醚、改性聚苯醚、聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丁二酯、聚萘二甲酸乙二酯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、AS树脂和ABS树脂。尤其。
19、是，从成本与性能之间的平衡的角度，优选的是选自由聚酰胺、聚丙烯、聚碳酸酯和聚苯硫醚所组成的组中的至少一种。0044此外，作为聚酰胺有时简称为“PA”，有时也被称作作为别名的“尼龙”，优选的是选自由下列所组成的组中的至少一种PA6被称作聚己酰胺或聚己内酰胺，更准确地，被称作聚己内酰胺、PA26聚乙二酰乙二胺、PA46聚己二酰丁二胺、PA66聚己二酰己二胺、PA69聚壬二酰已二胺、PA610聚癸二酰已二胺、PA611聚十一烷二酰己二胺、PA612聚十二烷二酰己二胺、PA11聚十一酰胺、PA12十二酰胺、PA1212聚十二烷二酰十二烷二胺、PA6T聚亚己基对苯二甲酰胺、PA6I聚亚己基间苯二甲酰胺、。
20、PA912聚十二烷二酰壬二胺、PA1012聚十二烷二酰癸二胺、PA9T聚亚壬基对苯二酰胺、PA9I聚亚壬基间苯二甲酰胺、PA10T聚亚癸基对苯二甲酰胺、PA10I聚亚癸基间苯二甲酰胺、PA11T聚亚十一烷基对苯二甲酰胺、PA11I聚亚十一烷基间苯二甲酰说明书CN104245282A4/20页7胺、PA12T聚亚十二烷基对苯二甲酰胺、PA12I聚亚十二烷基间苯二甲酰胺以及聚酰胺MXD6聚己二酰间苯二胺。0045根据需要，这些热塑性树脂可以包含诸如稳定剂、阻燃剂、颜料和填充剂的添加剂。0046碳纤维0047对热塑性碳纤维复合材料中的碳纤维的形式没有特别限制，并且碳纤维可以是不连续非连续纤维或连续纤。
21、维。在连续纤维的情况下，碳纤维可以是机织物的形式，并且可以是碳纤维单向排列的片材的形式，例如，连续纤维的线股在其中层叠的所谓的“UD片”。在层叠那些纤维单向排列的片材的情况下，可以在改变每层的纤维布置方向的同时执行层叠。例如，可以在相互垂直的方向上交替地层叠这些层。此外，可以在厚度方向上对称地布置层叠表面。0048碳纤维可以以复合材料中的碳纤维束的状态、或者以与单纤维相混合的碳纤维束的状态存在。实质上，仅单纤维可以以分散状态存在。在使用不连续纤维的情况下，纤维可以形成为通过对这样的碳纤维进行造纸而获得的片材、或者可以形成为碳纤维可以被布置成在平面内随机分散并重叠的无序毡。在不连续碳纤维中，优选。
22、的是，其中大量碳单纤维结束的碳纤维束与单纤维或类似于单纤维状态的纤维相混合，并且它们以特定比率存在。当不连续碳纤维在复合材料中在平面内无序地、即二维地随机地布置时，片状成型件的可成型性和使用模具的情况下的可成形性变得良好，所以该情况是优选的。0049在使用不连续碳纤维的情况下，从接合强度和制造具有期望形状的成型体的容易性的角度，其平均纤维长度优选为在3MM以上且100MM以下的范围内，更优选在5MM以上且50MM以下的范围内。当碳纤维的平均纤维长度为3MM以上时，接合后复合材料的热收缩小。当平均纤维长度为100MM以下时，抑制了露出到复合材料的表面的碳纤维的比例，并且能够充分地确保与金属的接触。
23、面积，使得能够获得足够的接合强度。0050在本发明中，特别优选的是，热塑性碳纤维复合材料由各向同性的无序毡和热塑性树脂构成，在该无序毡中，不连续碳纤维二维地随机地布置，并且毡中的包含临界单纤维数以上的碳纤维的碳纤维束A与毡中碳纤维的总体积的比率优选为20VOL以上且99VOL以下，更优选为20VOL以上且小于99VOL，进一步优选为30VOL以上且小于90VOL，特别优选为35TO80VOL，该临界单纤维数由下式A定义，并且碳纤维束A中的平均纤维数量N满足下式B0051临界单纤维数600/DA005207104/D20074本发明的接合构件的制造方法可以包括在已经形成凹凸的金属表面上设置有机被。
24、覆层的步骤IA。步骤IA优选地是在已经形成凹凸的金属表面与热塑性树脂层之间设置有机被覆层的步骤，并优选地在步骤I与步骤II之间执行步骤IA。在步骤IA中，利用通过涂覆或浸渍等、将强化金属与热塑性树脂层之间的接合力的有机化合物赋予到已经形成凹凸的金属表面、然后执行干燥处理的方法，或者通过电化学方法，能够预先在待接合的金属的表面上形成有机化合物的薄层以下有时称作“有机被覆层”。由此，能够对表面执行接合，并且从而能够更进一步增强金属与热塑性树脂层之间的接合部处的粘附性。作为有机被覆层，包含三嗪硫醇衍生物的层是优选的。0075不必在待接合的金属的整个表面上形成有机被覆层，且对其厚度没有特别限制，只要能。
25、够确保粘附性即可。有机被覆层的平均厚度优选为0005至10M。0076作为适于形成有机被覆层的三嗪硫醇衍生物，优选提及能够期望与金属化学键合的含脱氢硅醇的三嗪硫醇衍生物，以及含烷氧基硅烷的三嗪硫醇衍生物。含烷氧基硅烷的三嗪硫醇衍生物优选为选自由以下通式1、2和3表示的化合物所组成的组中的至少一种00770078在上述通式1和2中，R1为H、CH3、C2H5、CH2CHCH2、C4H9、C6H5和C6H13中的任意一种；R2为CH2CH2、CH2CH2CH2、CH2CH2CH2CH2CH2CH2、CH2CH2SCH2CH2和CH2CH2NHCH2CH2CH2中的任意一种；R3为CH2CH22CH。
26、OCONHCH2CH2CH2或CH2CH22NCH2CH2CH2，并且在此情况下，N和R3形成环状结构；通式中的X为CH3、C2H5、NC3H7、IC3H7、NC4H9、IC4H9、TC4H9和C6H5中的任意一种；Y为CH3O、C2H5O、NC3H7O、IC3H7O、NC4H9O、IC4H9O、TC4H9O和C6H5O中的任意一种，通式中的N为1至3的整数，并且M为H或碱金属。0079说明书CN104245282A108/20页110080在上述通式3中，R4为S、O、NHCH2C6H4O、NHC6H4O、NHC6H3CLO、NHCH2C6H3NO2O、NHC6H3NO2O、NHC6H3CN。
27、O、NHC6H2NO22O、NHC6H3COOCH3O、NHC10H6O、NHC10H5NO2O、NHC10H4NO22O、NHC6H4S、NHC6H3CLS、NHCH2C6H3NO2S、NHC6H3NO2S、NHC6H3CNS、NHC6H2NO22S、NHC6H3COOCH3S、NHC10H6S、NHC10H5NO2S和NHC10H4NO22S，M为H或碱金属，Z为烷氧基，并且J为1至6的整数。0081在上述通式1至3中，碱金属优选为选自由锂、钠、钾、铷和铯所组成的组中的至少一种。0082本发明所使用的三嗪硫醇衍生物具体包括表现出优异效果的作为含烷氧基硅烷的三嗪硫醇衍生物的丙基氨基三乙氧基硅。
28、烷三嗪硫醇单钠MONOSODIUMTRIETHOXYSILYLPROPYLAMINOTRIAZINETHIOL，其化学式由下式4表示。00830084作为形成包含三嗪硫醇衍生物的层的方法，优选提及WO2009/157445中描述的方法。具体而言，可以提及将待接合的金属浸渍到含烷氧基硅烷的三嗪硫醇的水和乙醇的溶液中、随后将金属拉出、进行热处理、完成反应并干燥的方法。此外，能够采用利用辊、喷雾器或毛刷等将含烷氧基硅烷的三嗪硫醇的水和乙醇的溶液涂覆在金属表面上并随后执行热处理的方法。该包含三嗪硫醇衍生物的层还可以在不损害本发明的目的范围内包含除三嗪硫醇衍生物以外的物质。0085在本发明中，有机被覆层。
29、优选为上述包含三嗪硫醇衍生物的层，但也可以是具有与上述同等的功能的其它有机化合物，例如，硅烷偶联剂或具有诸如羟基或羧基的极性官能团的化合物等的层。00860087由于能够期望进一步增强接合强度，所以优选地在包含三嗪硫醇衍生物的层与金属之间包含诸如氢氧化物、碳酸酯、磷酸酯或硫酸酯的金属化合物层。作为制备金属化合物层的方法，可以优选提及WO2009/157445中描述的方法。具体而言，可以提及在于待接合的说明书CN104245282A119/20页12金属的表面上形成包含三嗪硫醇衍生物的层之前，在诸如盐酸、硫酸或磷酸的酸中浸渍金属的方法。0088步骤II热塑性树脂层的形成0089在本发明中，在包含。
30、热塑性树脂作为基质的碳纤维复合材料与已经形成深度为002至06MM的凹凸形状的金属的表面之间设置厚度范围为5M至5MM、优选为20M至4MM，进一步优选为40M至3MM的热塑性树脂层，并且对接合部进行加热以熔化热塑性树脂层，从而将金属与热塑性碳纤维复合材料接合。00900091上述热塑性树脂层优选地由至少一片实质上由热塑性树脂构成的层形成，该层包含热熔膜、片材、纺织物、无纺布或粉末。其中，更优选地由包含薄膜、片材或无纺布的层形成热塑性树脂层。此处，“实质上”是指除了热塑性树脂之外，该层还可以根据需要以整体的20重量以下的比率含有，例如，诸如稳定剂、阻燃剂、颜料、填充剂、塑化剂和熔融粘度调节剂的。
31、添加剂。热塑性树脂层以薄膜、片材、纺织物、无纺布或粉末的形式使用，并且能够以以下方式布置通过热压焊接在金属或热塑性碳纤维复合材料的表面上、或者通过注塑成型或熔融热塑性树脂的熔融挤出薄薄地粘附到或层叠在金属或热塑性碳纤维复合材料的表面上。0092关于构成热塑性树脂层的热塑性树脂的种类，该树脂优选为与热塑性碳纤维复合材料的基质树脂相容的树脂，并且可以优选提及与构成热塑性碳纤维复合材料的基质树脂相同的树脂。从接合强度的观点，更优选的是，构成热塑性树脂层的热塑性树脂和构成热塑性碳纤维复合材料的基质树脂的热塑性树脂是相同种类的树脂。0093与热塑性碳纤维复合材料的基质树脂相同，构成热塑性树脂层的热塑性树。
32、脂包括聚酰胺、聚碳酸酯、聚甲醛、聚苯硫醚、聚苯醚、改性聚苯醚、聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丁二酯、聚萘二甲酸乙二酯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、AS树脂和ABS树脂等。尤其是，从成本与物理性质之间的平衡的观点，优选的是选自由聚酰胺、聚丙烯、聚碳酸酯和聚苯硫醚所组成的组中的至少一种。作为构成热塑性树脂层的聚酰胺，特别优选的是与那些作为热塑性碳纤维复合材料的基质树脂被例举的聚酰胺相同的聚酰胺。0094根据需要，这些热塑性树脂可以包含诸如稳定剂、阻燃剂、颜料、填充剂、塑化剂和熔融粘度调节剂的添加剂。0095热塑性树脂层的厚度为5M以上且5MM以下，优选为20M以上且4MM优选，更。
33、优选为40M以上且3MM以下。当树脂层的为5M以上时，获得足够的强度。当树脂层的厚度超过5MM时，当剪切负荷施加至金属和碳纤维复合材料中的一个或两个时，力矩作用在接合表面上，并且整体的强度可能降低。通过设置厚度为5M以上的热塑性树脂层，在步骤III中融合时能够提供充足的树脂，并且能够防止碳纤维与金属进行接触，使得能够期望防止电腐蚀。0096此处，关于热塑性树脂层的厚度，在热塑性树脂层实质上由薄膜、片材或无纺布等构成的情况下，该厚度表示其熔化前的厚度。如果层叠多个层，则该厚度表示层叠后的总厚度。0097不必在待接合的金属的整个表面和待接合的复合材料的整个表面上设置热塑性树脂层，而是可以在其一部分。
34、上设置，只要能够确保粘附性即可。热塑性树脂层以薄膜、片说明书CN104245282A1210/20页13材、纺织物、无纺布和/或粉末的形式布置在接合部上，并且施加热和压力以将热塑性树脂熔化至能够以树脂浸渍热塑性碳纤维复合材料的纤维的程度，最后将金属接合到碳纤维复合材料。0098在与金属的凹凸表面和复合材料的表面中的至少一个、优选地预先与金属的凹凸表面进行接触的状态下通过加热并熔化作为热塑性树脂层的薄膜、片材或无纺布等，然后冷却以固化，也能够在表面上形成均匀的热塑性树脂层。在待接合的金属或复合材料的表面上形成热塑性树脂层的步骤中的温度优选为在热塑性树脂的熔化温度15以上且其分解温度30以下的范围。
35、内，更优选在热塑性树脂的熔化温度20以上且其分解温度20以下的温度范围内。例如，在热塑性树脂为PA6熔点220的情况下，优选的温度为235至300。同时，此处使用的“熔化温度”为构成热塑性树脂层的树脂的熔化温度并且当不存在熔点时为充分地流动性启动的温度。在通过使所述薄膜、片材或无纺布等与金属的凹凸表面相接触并且加热并熔化其来形成热塑性树脂层的情况下，优选地使用在预先被加热至上述温度的金属上层堆并融合薄膜、片材或无纺布等的方法、在金属上层堆热塑性树脂层后加热该金属以融合该层的方法或类似的方法。0099在此情况下，当金属的表面温度低于上述范围时，存在热塑性树脂难以适应表面的情况，当温度超过上述范围。
36、时，可能发生热塑性树脂的分解。此外，维持这样的温度的时间优选尽可能地短，只要时间能够确保将热塑性碳纤维复合材料本质上接合到金属即可，例如，时间优选为10秒至10分钟。0100而且，通过以熔融的热塑性树脂直接被覆金属的凹凸表面和复合材料的表面中的至少一个，可以在接合表面上形成热塑性树脂层。0101热塑性碳纤维复合材料与金属之间的接合表面不限于平坦表面，并且可以是曲面或凹凸表面。在本发明中，当将由挠性热塑性树脂制成的无纺布放置在两个接合表面上并且将树脂熔化以形成热塑性树脂层时，即使在待接合的复合材料与金属之间稍稍存在间隙也能够毫无问题地执行接合。01020103在本发明中，热塑性树脂层可以实质上由。
37、无纺布形成。在此情况下，优选地通过在热塑性碳纤维复合材料与具有凹凸形状的金属构件的表面之间放置有热塑性树脂制成的无纺布、并且加热并熔化构成无纺布的热塑性树脂来接合金属表面与热塑性碳纤维复合材料。此处使用的无纺布由通过加热而熔化并粘附到金属的热塑性树脂构成。例如，在上述热塑性树脂中，优选的是热熔性的聚酰胺尼龙、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丁二酯、聚萘二甲酸乙二酯、聚乙烯和聚丙烯等。在这些热塑性树脂中，从成本与物理性质的平衡的角度，聚酰胺和聚丙烯是更优选的。作为聚酰胺有时简称为PA，特别优选的是PA6、PA66、包含这些作为主要成分的共聚物和掺混物。根据需要，这些构成无纺布的树脂可以。
38、包含诸如稳定剂、阻燃剂、颜料和填充剂等的添加剂。0104无纺布的构成纤维可以是连续和/或不连续纤维，但易于通过加热而熔化的纤维是优选的。从这一观点，既没有进行拉伸也没有进行热处理的纤维是适合的。当包含与作为热塑性碳纤维复合材料的基质的热塑性树脂相同种类的无纺布被用作无纺布时，热塑性树脂与热塑性碳纤维复合材料的基质树脂在以下所述的加热并熔化后相容，并且整个树脂层变得完全均匀一体化，因此该情况是优选的。说明书CN104245282A1311/20页140105通过诸如AIRRAID法或针织法的干法或者诸如造纸法的湿法制造的无纺布可以被用作无纺布。然而，使用在成本、生产率和热熔性方面优异的包含连续纤。
39、维的利用纺粘法包括熔喷法，但不限于熔喷法制造的无纺布是特别优选的。作为无纺布，可以单独使用一种无纺布，或者可以使用多种无纺布的层积制品。在后者的情况下，可以组合并层积不同种类的无纺布。0106优选地将该无纺布设置在热塑性碳纤维复合材料与金属待接合的整个表面上。然而，在能够确保必需的接合强度粘附性的情况下，也可以局部地设置无纺布。此外，根据需要，出于使无纺布易于通过加热而熔化的目的，无纺布可以包含适当的量的水或塑化剂等。0107优选的是，无纺布的总单位面积纤维重量为10至500G/M2，总体积密度为001至08G/CM3。总单位面积纤维重量和总体积密度落入上述范围内的无纺布在其厚度方向上具有适当。
40、的透气性和弹性。因此，当热塑性碳纤维复合材料与金属构件在使无纺布插入其间的状态下层叠并在加热下加压时，无纺布几乎在均一的压力下熔化。因此，渗透到热塑性碳纤维复合材料的表面部分和/或金属表面上存在的细小凹凸内变得容易，结果，能够确保接合面积。从而，变得能够增强接合强度。此外，与薄膜相比，无纺布具有适当的柔性，因此，即使在接合表面为曲面的情况下，形状追随性也变得良好。结果，在成型时的材料设定是容易的，并且变得能够增强目标位点的接合强度。因此，通过使用上述无纺布，能够获得极其优异的接合状态。0108此处使用的“总单位面积纤维重量”和“总体积密度”分别表示无纺布整体的单位面积纤维重量和体积密度。当热塑。
41、性树脂层由一片无纺布构成时，“总单位面积纤维重量”和“总体积密度”为无纺布的单位面积纤维重量和体积密度，而在层积多个无纺布以构成热塑性树脂层的情况下，“总单位面积纤维重量”和“总体积密度”为层积的各个无纺布的单位面积纤维重量总和和体积密度总和。0109步骤III通过焊接接合0110在本发明的接合构件的制造方法中，通过在于已经形成凹凸的金属表面与碳纤维复合材料之间设置热塑性树脂层的状态下加热，通过加热并优选地对整体同时进行加压来熔化热塑性树脂层，从而将金属与热塑性碳纤维复合材料接合。0111如已经描述的那样，本发明的制造方法包括在接合部处在金属的表面上形成深度为002至06MM的凹凸形状的步骤I。
42、；在金属的表面与复合材料的表面之间的接合部处设置厚度在5M以上且5MM以下的范围内热塑性树脂层的步骤II；以及通过加热接合部而熔化热塑性树脂层的步骤III。0112在本发明中，可以顺序地执行上述步骤I、II和III，也可以在步骤I之后作为一个步骤执行步骤II和III。由于制造过程简化，所以后者在生产率方面是优异的。此外，可以在上述步骤I之后添加形成有机被覆层的步骤，并且可以顺序地执行步骤I、IA、II和III。0113上述步骤III中的加热方法优选为利用外部加热器的热交换和辐射等。此外，也能够采用通过电磁感应来加热待接合金属的方法、通过超声波或激光对其进行加热的方法以及类似的方法。利用电磁感应。
43、加热的方法是极其优选的，原因在于能够直接加热金属的接合表面A与热塑性树脂层。说明书CN104245282A1412/20页150114加热温度优选为构成热塑性树脂层的热塑性树脂的熔点以上且其分解温度以下，更优选为熔化温度15以上且分解温度30以下。例如，在上述热塑性树脂全部为PA6的情况下，适合的温度为235至300。0115熔融的热塑性树脂层通过与热塑性碳纤维复合材料进行接触、随后进行压结合能够提供具有更好的强度的接合体。0116在本发明中，在步骤III中将热塑性树脂层与热塑性碳纤维复合材料压结合，但在结合它们之后，可以根据需要进一步执行在加热下加压和压结合的步骤IV。0117在上述步骤II。
44、I和IV中，压结合时的加压条件为将优选001至2MPA，更优选为002至15MPA，并且还更优选为005至1MPA的压力施加到焊接表面。当压力为001MPA以上时，容易获得良好的接合强度，由于在加热期间热塑性碳纤维复合材料难以回弹所以容易维持形状，并且材料强度增强，因此该情况是优选的。当压力为2MPA以下时，加压部分难以粉碎，从而容易维持形状，并且材料强度增强，因此该情况是优选的。0118关于布置在金属与热塑性碳纤维复合材料之间的热塑性树脂层，可以通过将热塑性树脂层预先粘附至金属或热塑性碳纤维复合材料的任意一侧来形成热塑性树脂层。例如，可以采用通过加热并压结合在具有凹凸的金属的表面上设置热塑性。
45、树脂层、随后加热并压结合该热塑性树脂层和热塑性碳纤维复合材料的接合部的方法，即顺序地执行以上步骤I至III的方法。此外，可以使用在执行步骤I之后，以层叠状态加热金属表面、诸如薄膜或无纺布的热塑性树脂层以及热塑性碳纤维复合材料以将它们全部一次性接合的方法，即将步骤II和III作为一个步骤执行的方法。例如，作为同时执行步骤II和III的情况的其它具体实例，可以提及将热塑性树脂的熔融薄膜直接涂覆在金属上并将热塑性碳纤维复合材料层叠在其上的方法。此外，当同时或连续地执行步骤II至IV时，能够缩短成型时间并能够有效地制造接合构件。0119如前所述，在本发明中，优选地预先在待接合的金属表面上形成有机被覆层。
46、。在此情况下，还可以将布置在有机被覆层与热塑性碳纤维复合材料之间的热塑性树脂层预先粘附到具有有机被覆层的金属和热塑性碳纤维复合材料中的任意一侧或两侧，以在表面上形成热塑性树脂层。在热塑性树脂层仅粘附并形成在任意一侧上的情况下，优选地在具有形成在表面上的有机被覆层的金属表面层上形成热塑性树脂层。在热塑性树脂层粘附并布置在具有预先形成的有机被覆层的金属表面上或热塑性碳纤维复合材料的表面上的情况下，温度更优选为热塑性树脂的熔化温度15以上且其分解温度30以下。热塑性树脂层以薄膜、片材或无纺布形式使用，并且可以通过热压结合为所期望的形状，或者通过利用注塑成型或挤出等薄薄地粘附到熔融树脂来布置热塑性树脂。
47、层。0120与不存在有机被覆层的情况相同，当使热熔融的热塑性树脂层与具有有机被覆层的金属产生接触时的金属表面的温度优选为高于热塑性树脂的熔化温度15且小于其分解温度30。当金属的表面温度低于上述范围时，存在热塑性树脂难以适应表面的情况，而当温度超过上述范围时，可能发生热塑性树脂的分解。此外，维持这样的温度的时间优选尽可能地短，只要能够确保将热塑性碳纤维复合材料本质上接合到金属即可，例如，适合的时间优选为10秒至10分钟。关于热塑性树脂层与金属之间的接合强度，与金属表面上的包含三嗪硫醇衍生物的有机被覆层的亲和性是重要的，并且一般存在有机被覆层由于高温而劣化的顾虑。因此，在高温下长时间的处理是不优。
48、选的。作为一个实例，在275说明书CN104245282A1513/20页16下的接合时间优选为约10分钟以下。0121此外，通过将一层或多层具有诸如薄膜、片材或无纺布形式的热塑性树脂层插入具有有机被覆层的金属的接合表面与复合材料之间、并通过在热塑性树脂的熔化温度15以上且热塑性树脂的分解温度30以下的温度下对其加热并加压来热压结合整体，也能够一次性制造接合体。在层叠多个热塑性树脂层的情况下，能够组合并使用包括不同种类的热塑性树脂的层。此外，可以同时或连续地执行接合和成型。0122根据本发明，通过执行如上所述的各个步骤，获得了形成有凹凸形状的金属表面与热塑性树脂层坚固地紧密地粘附的接合体。即，。
49、由于通过在接合时加热使热塑性树脂层中的熔融的热塑性树脂与金属表面上的凹凸部分进行接触并且由其渗透到凹部中并固化，据认为与金属的接合强度由于所谓的锚效应而增强。此外，由于至少接合部上的复合材料的表面接触表面上的热塑性树脂也通过加热并熔融在接合时熔化，所以其也与上述热塑性树脂层的树脂进行紧密接触。利用在加热的同时通过上述金属与复合材料的加压对整体进行压结合，使金属与复合材料通过熔融的热塑性树脂层完全紧密地粘附。在加热完成后，通过冷却，使热塑性树脂层固化并使整体一体化。据推测，由于加压促进复合材料中的碳纤维的一部分渗透到凹部中，所以接合时的加压有助于粘附强度的提高。0123同时，具有形成在接合部上的凹凸形状的金属能够被用于在热处理之后立刻进行接合。在许多情况下，通过热处理进一步提高了接合强度。在此情况下，热处理的条件优选为250至500的温度和10秒至10分钟的时间。0124接合构件0125在将包含热固性树脂作为基质的热固性碳纤维复合材料接合到金属的情况下，不得不使用粘合剂或在将金属插入预浸坯料之后在压热釜内长时间成型。然而，本发明使用包含热塑性树脂作为基质的热塑性碳纤维复合材料，因此，通过压制成型等能够制造具有期望的形状的成型体。因此，能够在将碳纤维复合材料接合到金属的同时、或连续地进行。