特開 2021-151746 複合部材の製造方法、及び複合部材

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2021-151746(P2021-151746A)

(43)【公開日】2021年9月30日

(54)【発明の名称】複合部材の製造方法、及び複合部材

(51)【国際特許分類】

   B29C 45/14 20060101AFI20210903BHJP

   B24C 1/06 20060101ALI20210903BHJP

   B32B 15/08 20060101ALI20210903BHJP

【ＦＩ】

   B29C45/14

   B24C1/06

   B32B15/08 N

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】25

(21)【出願番号】特願2020-53199(P2020-53199)

(22)【出願日】2020年3月24日

(71)【出願人】

【識別番号】000191009

【氏名又は名称】新東工業株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】599016431

【氏名又は名称】学校法人 芝浦工業大学

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100113435

【弁理士】

【氏名又は名称】黒木 義樹

(74)【代理人】

【識別番号】100161425

【弁理士】

【氏名又は名称】大森 鉄平

(72)【発明者】

【氏名】山口 英二

(72)【発明者】

【氏名】堀江 永有太

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 由華

(72)【発明者】

【氏名】芹澤 愛

(72)【発明者】

【氏名】石崎 貴裕

【テーマコード（参考）】

4F100

4F206

【Ｆターム（参考）】

4F100AA19A

4F100AB10A

4F100AK01B

4F100AK57B

4F100BA02

4F100BA41A

4F100CA23B

4F100DD07A

4F100EH36

4F100EJ42

4F100EJ64

4F100JG01B

4F206AB11

4F206AD03

4F206AD27

4F206AD28

4F206AD33

4F206AG03

4F206JA07

4F206JB11

4F206JB12

4F206JF05

(57)【要約】

【課題】優れた接合強度を有する複合部材の製造方法を提供する。
【解決手段】アルミ部材と樹脂部材とを接合した複合部材の製造方法は、アルミ部材の表面をブラスト加工するブラスト加工工程と、ブラスト加工されたアルミ部材の表面と水蒸気とを、大気圧を超える圧力を加えて反応させて、アルミ部材の表面をアルミニウム水酸化物に改質する表面水酸化工程と、アルミニウム水酸化物に改質されたアルミ部材の表面に樹脂部材を直接接合する接合工程と、を含む。
【選択図】図８

【特許請求の範囲】

【請求項1】

アルミ部材と樹脂部材とを接合した複合部材の製造方法であって、
前記アルミ部材の表面をブラスト加工するブラスト加工工程と、
前記ブラスト加工された前記アルミ部材の表面と水蒸気とを、大気圧を超える圧力を加えて反応させて、前記アルミ部材の表面をアルミニウム水酸化物に改質する表面水酸化工程と、
前記アルミニウム水酸化物に改質された前記アルミ部材の表面に前記樹脂部材を直接接合する接合工程と、
を含む、複合部材の製造方法。

【請求項2】

前記表面水酸化工程は、前記ブラスト加工された前記アルミ部材の表面と水蒸気とを、１４０℃以上の熱を加えて反応させる、請求項１に記載の複合部材の製造方法。

【請求項3】

前記表面水酸化工程は、前記ブラスト加工された前記アルミ部材の表面と水蒸気とを、２時間以上２４時間以下の処理時間で反応させる、請求項１又は２に記載の複合部材の製造方法。

【請求項4】

前記アルミニウム水酸化物は、ダイアスポア、ベーマイト、擬ベーマイト、バイヤライト、ノルストランダイト、ギブサイト及びドイライトの少なくとも１つを含む、請求項１〜３の何れか一項に記載の複合部材の製造方法。

【請求項5】

前記ブラスト加工工程で用いられる砥粒の粒子径は、３０μｍ〜７１０ μｍである、請求項１〜４の何れか一項に記載の複合部材の製造方法。

【請求項6】

前記樹脂部材は、導電性フィラーを含み、導電性を有する、請求項１〜５の何れか一項に記載の複合部材の製造方法。

【請求項7】

凹凸が形成された表面を有するアルミ部材と、
前記アルミ部材の表面に直接接触する樹脂部材と、
を備え、
前記アルミ部材の表面は、
アルミニウムの母材上に配置され、前記母材から析出した合金元素を含む析出層と、
前記析出層上に配置され、アルミニウム原子及び酸素原子を含むアモルファス層と、
前記アモルファス層上に配置され、アルミニウム水酸化物を含み、前記樹脂部材と直接接触する接触層と、
を有する、複合部材。

【請求項8】

前記アルミニウム水酸化物は、ダイアスポア、ベーマイト、擬ベーマイト、バイヤライト、ノルストランダイト、ギブサイト及びドイライトの少なくとも１つを含む、請求項７に記載の複合部材。

【請求項9】

前記樹脂部材は、導電性フィラーを含み、導電性を有する、請求項７又は８に記載の複合部材。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、複合部材の製造方法、及び複合部材に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１は、複合部材の製造方法を開示する。この方法では、母材と樹脂部材とを接合した複合部材が製造される。母材の表面には、マイクロオーダー又はナノオーダーの凹凸が形成される。樹脂部材がマイクロオーダー又はナノオーダーの凹凸に入り込んで硬化することにより、ミリオーダーの凹凸の場合と比べて強いアンカー効果が生じる。このため、この方法で製造された複合部材は、優れた接合強度を有する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】国際公開第２０１７／１４１３８１号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

アルミニウムは、鉄と比べて軽量であって強度も高い。このため、種々の部品として採用されており、複合部材の母材としても有力である。特許文献１記載の製造方法は、アルミニウムを母材とする複合部材の接合強度をさらに向上させるという観点から、改善の余地がある。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明の一側面によれば、アルミ部材と樹脂部材とを接合した複合部材の製造方法が提供される。製造方法は、ブラスト加工工程と、表面水酸化工程と、接合工程とを含む。ブラスト加工工程では、アルミ部材の表面をブラスト加工する。表面水酸化工程では、ブラスト加工されたアルミ部材の表面と水蒸気とを、大気圧を超える圧力を加えて反応させて、アルミ部材の表面をアルミニウム水酸化物に改質する。接合工程では、アルミニウム水酸化物に改質されたアルミ部材の表面に樹脂部材を直接接合する。

【0006】

この製造方法によれば、アルミ部材の表面がブラスト加工される。ブラスト加工後のアルミ部材の表面には、凹凸が形成される。この凹凸はアンカー効果に寄与する。しかし、凹凸は噴射材の衝突によって形成されるため、鋭角な突起となる。鋭角な突起は、樹脂部材の破断の起点となるおそれがある。この製造方法によれば、ブラスト加工後のアルミ部材の表面がアルミニウム水酸化物に改質される。これにより、鋭角な突起は丸み付けされる。そして、アルミニウム水酸化物に改質されたアルミ部材の表面に樹脂部材が直接接合される。樹脂部材は、丸み付けされた凹凸に入り込んで硬化する。このように、この製造方法によれば、表面水酸化工程によって樹脂部材の破断の起点となり得る鋭角な突起を除去できるため、複合部材の接合強度を向上させることができる。さらに、アルミ部材の表面において、アルミニウム水酸化物のヒドロキシル基の酸素原子と、樹脂に含まれる水素原子とは水素結合する。このため、アルミ部材の表面と樹脂部材との間で化学的な結合が生じることから、この製造方法は、接合強度を向上させることができる。さらに、アルミニウム水酸化物からなるアルミ部材の表面は、数十〜数百ｎｍの細孔を有する。このため、この製造方法は、アンカー効果を増強できる。さらに、アルミ部材は、大気圧を超える圧力により水蒸気と反応するため、アルミ部材の表面の一部が例えばアルミニウム原子及び酸素原子を含むアモルファス層に変質する。アモルファス層が形成されることでアルミ部材と樹脂部材との材料同士の固有の電位差が抑えられ、電気化学作用によるアルミ部材の腐食が抑制されるため、この製造方法は、複合部材の接合強度を安定して維持できる。

【0007】

一実施形態においては、表面水酸化工程は、ブラスト加工されたアルミ部材の表面と水蒸気とを、１４０℃以上の熱を加えて反応させてもよい。この場合、この製造方法は、アルミ部材の表面をアルミニウム水酸化物に容易に改質できる。さらに、アルミ部材の表面が熱処理されるため、析出硬化が生じる。よって、この製造方法は、複合部材の硬さを向上させることができる。

【0008】

一実施形態においては、表面水酸化工程は、ブラスト加工されたアルミ部材の表面と水蒸気とを、２時間以上２４時間以下の処理時間で反応させてもよい。この場合、この製造方法は、アルミ部材の表面に適切な密度のアルミニウム水酸化物の層を形成できる。

【0009】

一実施形態においては、アルミニウム水酸化物は、ダイアスポア、ベーマイト、擬ベーマイト、バイヤライト、ノルストランダイト、ギブサイト及びドイライトの少なくとも１つを含んでもよい。

【0010】

一実施形態においては、ブラスト加工工程で用いられる砥粒の粒子径は、３０μｍ〜７１０ μｍとしてもよい。この場合、この製造方法は、アルミ部材の表面に形成された酸化膜を適切に除去できるため、アルミ部材の表面に均一なアルミニウム水酸化物の層を形成できる。

【0011】

一実施形態においては、樹脂部材は、導電性フィラーを含み、導電性を有してもよい。この構成によれば、導電性を有する樹脂部材とアルミ部材とを接合した複合部材が得られる。アルミ部材と樹脂部材との接合部分には、アルミニウム原子及び酸素原子を含むアモルファス層が形成される。これにより、アルミ部材と樹脂部材との材料同士の固有の電位差が抑えられ、電気化学作用によるアルミ部材の腐食が抑制される。このため、この製造方法は、樹脂部材が導電性を有する部材であっても、複合部材の接合強度を安定して維持できる。よって、この製造方法は、樹脂部材の材料の選択の自由度を向上させることができる。

【0012】

本開示の他の形態によれば、複合部材が提供される。複合部材は、凹凸が形成された表面を有するアルミ部材と、アルミ部材の表面に直接接触する樹脂部材と、を備える。アルミ部材の表面は、アルミニウムの母材上に配置され、母材から析出した合金元素を含む析出層と、析出層上に配置され、アルミニウム原子及び酸素原子を含むアモルファス層と、アモルファス層上に配置され、アルミニウム水酸化物を含み、樹脂部材と直接接触する接触層と、を有する。なお、アルミニウムの母材は、母材中に含まれる合金元素を含む析出層を含んでいてもよい。

【0013】

この複合部材では、樹脂部材と直接接触するアルミ部材の表面に凹凸があるため、アンカー効果を奏する。さらに、アルミ部材の表面にアルミニウム水酸化物を含む接触層が形成されている。接触層に含まれるアルミニウム水酸化物のヒドロキシル基の酸素原子と、樹脂に含まれる水素原子とは水素結合する。このため、アルミ部材の表面と樹脂部材との間で化学的な結合が生じることから、この複合部材は、接合強度を向上させることができる。さらに、アルミ部材の表面における接触層は、数十〜数百ｎｍの細孔を有する。このため、この複合部材は、アンカー効果を増強できる。また、アルミ部材の表面においてアルミニウム原子及び酸素原子を含むアモルファス層が形成される。このため、アルミ部材と樹脂部材との材料同士の固有の電位差が抑えられ、電気化学作用によるアルミ部材の腐食が抑制され、この複合部材は接合強度を安定して維持できる。さらに、アルミ部材の表面において析出層が形成されている。析出層ではアルミニウムの母材から合金元素が析出することによって析出硬化が生じているため、この複合部材は、硬さを向上させることができる。

【0014】

一実施形態においては、アルミニウム水酸化物は、ダイアスポア、ベーマイト、擬ベーマイト、バイヤライト、ノルストランダイト、ギブサイト及びドイライトの少なくとも１つを含んでもよい。

【0015】

一実施形態においては、樹脂部材は、導電性フィラーを含み、導電性を有してもよい。この構成によれば、導電性を有する樹脂部材とアルミ部材とを接合した複合部材が得られる。アルミ部材と樹脂部材との接合部分には、アルミニウム原子及び酸素原子を含むアモルファス層が形成される。これにより、アルミ部材と樹脂部材との材料同士の固有の電位差が抑えられ、電気化学作用によるアルミ部材の腐食が抑制される。このため、この製造方法は、樹脂部材が導電性を有する部材であっても、複合部材の接合強度を安定して維持できる。よって、この製造方法は、樹脂部材の材料の選択の自由度を向上させることができる。

【発明の効果】

【0016】

本開示の一側面および実施形態によれば、優れた接合強度を有する複合部材の製造方法、及び、優れた接合強度を有する複合部材が提供される。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】実施形態に係る複合部材を示す斜視図である。

【図2】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った複合部材の断面図である。

【図3】実施形態に係る複合部材の製造方法に用いるブラスト加工装置の概念図である。

【図4】実施形態に係る複合部材の製造方法に用いるブラスト加工装置の構成を説明する図である。

【図5】図４の噴射ノズルの断面図である。

【図6】プレス成形に用いられる金型の上面図である。

【図7】図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿った金型の断面図である。

【図8】実施形態に係る複合部材の製造方法のフローチャートである。

【図9】ブラスト加工の概念図である。

【図10】ブラスト加工の走査を説明する図である。

【図11】複合部材の製造工程を説明する図である。

【図12】アルミ部材の表面観察結果である。

【図13】アルミ部材の表面の結晶構造解析結果である。

【図14】アルミ部材の表面観察結果である。

【図15】アルミ部材の表面の結晶構造解析結果である。

【図16】実施例に係る加工条件及びせん断強度の結果である。

【図17】アルミ部材のビッカース硬さの測定結果である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、図面を参照して、実施形態について説明する。なお、以下の説明において、同一又は相当要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。また、本実施形態における「接合強度」は「せん断強度」として説明する。

【0019】

［複合部材］
図１は、実施形態に係る複合部材１を示す斜視図である。図１に示されるように、複合部材１は、複数の部材が接合により一体化された部材である。例えば、複合部材１は、樹脂部材と、樹脂部材に対する異種部材とを接合させた部材である。樹脂部材に対する異種部材とは、熱膨張率、熱伝達率、強度などが樹脂部材に対して異なる性質を有する材料で形成された部材である。

【0020】

複合部材１は、アルミ部材２及び樹脂部材３を備える。アルミ部材２は、一例として板状の部材である。樹脂部材３は、アルミ部材２の表面に直接接触している。図１では、樹脂部材３は、アルミ部材２の表面の一部（アルミ部材２の接触面４）に直接接触しており、重ね継手構造を有する。アルミ部材２の材料は、アルミニウムの合金である。

【0021】

樹脂部材３は、導電性フィラーを含み、導電性を有する樹脂であってもよい。樹脂部材３は、導電性フィラーとして、例えば、ケッチェンブラックなどの導電性カーボンブラックの粉末、グラファイト及びグラフェンプレートレットの少なくとも１つを含むプレート、カーボンナノチューブの超短繊維、並びに、炭素繊維強化熱可塑性樹脂（CFRTP：Carbon Fiber Reinforced Thermo Plastics）の繊維のうち、少なくとも１つを含むカーボン系の材料を有する。樹脂部材３は、導電性フィラーとして、例えば、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）、アルミニウム（Ａｌ）及びステンレスの少なくとも１つを含む粉末、銀（Ａｇ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）、アルミニウム（Ａｌ）及びステンレスの少なくとも１つを含むフレーク、並びに、銅（Ｃｕ）、ステンレス及び黄銅の少なくとも１つを含む繊維のうち、少なくとも１つを含む金属系の材料を有してもよい。

【0022】

樹脂部材３は、導電性フィラーとして、例えば、アンチモン（Ｓｂ）がドープされた酸化スズ（ＳｎＯ_２）、スズがドープされた酸化インジウム（Ｉｎ_２Ｏ_３）、及びアルミニウムがドープされた酸化亜鉛（ＺｎＯ）のうち、少なくとも１つを含む金属酸化物系の材料を有していてもよい。樹脂部材３は、導電性フィラーとして、例えば、ニッケル（Ｎｉ）及びアルミニウム（Ａｌ）の少なくとも１つを被覆材とし、マイカ、ガラスビーズ、ガラス繊維、炭素繊維、炭酸カルシウム、酸化亜鉛及び酸化チタンの少なくとも１つをベースフィラーとした粉末並びに繊維の少なくとも１つを含む金属被覆系の材料を有していてもよい。樹脂部材３は、上述のカーボン系の材料、金属系の材料、金属酸化物系の材料、及び金属被覆系の材料の少なくとも１つを含んでもよい。

【0023】

樹脂部材３は、導電性フィラーを含み、導電性を有する樹脂でなくてもよい。この場合、例えば、樹脂部材３の材料は、ポリブチレンテレフタレート、ポリフェニレンサルファイド、ポリアミド、液晶ポリマー、ポリプロピレン、アクリルニトリルブタジエンスチレンなどの樹脂であってもよい。

【0024】

図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った複合部材１の断面図である。図２に示されるように、アルミ部材２は、その表面２ａの一部（接触面４）に凹凸２ｂを有する。凹凸２ｂは、マイクロオーダー又はナノオーダーの凹凸である。マイクロオーダーの凹凸とは、１μｍ以上１０００μｍ未満の高低差を有する凹凸である。ナノオーダーの凹凸とは、１ｎｍ以上１０００ｎｍ未満の高低差を有する凹凸である。凹凸２ｂは、端部が面取りされている。そのため、凹凸２ｂは丸みを帯びており、鋭角となる箇所を有しない。樹脂部材３は凹凸２ｂの中に入り込んで固着されているため、アンカー効果を奏する。

【0025】

さらに、アルミ部材２の表面２ａは、アルミニウムの母材２ｃ上に配置された析出層２ｄと、析出層２ｄ上に配置されたアモルファス層２ｅと、及びアモルファス層２ｅ上に配置された接触層２ｆとを有する。母材２ｃは、主にアルミニウム原子で構成され、その一部の上部に析出層２ｄが形成される。

【0026】

析出層２ｄは、熱処理によりアルミ部材２の母材２ｃからケイ素（Ｓｉ）又はマグネシウム（Ｍｇ）などのアルミニウム合金元素が析出したことにより形成された層である。析出層２ｄは、母材２ｃ上に配置される。析出層２ｄは、析出層２ｄ、アモルファス層２ｅ及び接触層２ｆの三層構造のうち最も母材２ｃ側に位置する。なお、アルミニウムの母材２ｃは、母材２ｃ中に含まれるアルミニウム合金元素を含む析出層を含んでいてもよい。例えば熱処理により、析出層２ｄの近くに存在する母材２ｃが析出層２ｄと同程度アルミニウム合金元素を含んでいてもよい。

【0027】

アモルファス層２ｅは、アルミニウム原子及び酸素原子を含むアモルファス状態の層である。アモルファス層２ｅは、例えば、緻密なアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）で構成されている。アモルファス層２ｅは、析出層２ｄの上層（析出層２ｄより樹脂部材３側）に位置し、厚みは、例えば、数十ｎｍ〜数μｍである。

【0028】

接触層２ｆは、アルミニウム水酸化物を含み、樹脂部材３と直接接触する。接触層２ｆは、アモルファス層２ｅの上層（アモルファス層２ｅより樹脂部材３側）に位置する。接触層２ｆは、表面に露出しており、その表面に数十〜数百ｎｍの細孔を有する。アルミニウム水酸化物は、ヒドロキシル基を有するアルミニウムの化合物である。アルミニウム水酸化物は、ダイアスポア、ベーマイト、擬ベーマイト、バイヤライト、ノルストランダイト、ギブサイト及びドイライトの少なくとも１つを含む。アルミニウム水酸化物は、ダイアスポア、ベーマイト、擬ベーマイト、バイヤライト、ノルストランダイト、ギブサイト及びドイライトの何れか１つを含んでよい。アルミニウム水酸化物は、ダイアスポア、ベーマイト、擬ベーマイト、バイヤライト、ノルストランダイト、ギブサイト及びドイライトの中から選択された複数の種類のアルミニウム水酸化物を含んでよい。

【0029】

樹脂部材３は、その一部が凹凸２ｂに入り込んだ状態で、アルミ部材２に接合される。このような構造は、後述する金型２０を用いた射出成形により形成される。なお、複合部材１は、射出成形以外の手法、例えば、超音波接合、プレス成形、又は振動接合などにより接合されてもよい。

【0030】

以上、本実施形態に係る複合部材１は、樹脂部材３と直接接触するアルミ部材２の表面２ａに凹凸２ｂがあるため、アンカー効果を奏する。さらに、アルミ部材２の表面２ａは、析出層２ｄ、アモルファス層２ｅ、及び接触層２ｆを有する。接触層２ｆに含まれるアルミニウム水酸化物のヒドロキシル基の酸素原子と、樹脂に含まれる水素原子とは水素結合する。このため、アルミ部材２の表面２ａと樹脂部材３との間で化学的な結合が生じることから、接合強度を向上させることができる。さらに、アルミ部材２の表面２ａにおける接触層２ｆは、数十〜数百ｎｍの細孔を有するため、アンカー効果を増強できる。このため、この複合部材１は、優れた接合強度を有する。また、アルミ部材２の表面２ａにおいてアルミニウム原子及び酸素原子を含むアモルファス層２ｅが形成される。このため、アルミ部材２と樹脂部材３との材料同士の固有の電位差が抑えられ、電気化学作用によるアルミ部材２の腐食が抑制されるので、複合部材１は接合強度を安定して維持できる。さらに、アルミ部材２の表面２ａにおいて析出層２ｄが形成される。析出層２ｄではアルミニウムの母材２ｃから合金元素が析出することによって析出硬化が生じているため、この複合部材１は、硬さを向上させることができる。

【0031】

［複合部材の製造方法］
複合部材１の製造方法に用いる装置概要を説明する。最初に、アルミ部材２の表面にブラスト加工を行う装置を説明する。ブラスト加工装置は、重力式（吸引式）のエアブラスト装置、直圧式（加圧式）のエアブラスト装置、遠心式のブラスト装置、等何れのタイプを用いてもよい。本実施形態に係る製造方法は、一例として、いわゆる直圧式（加圧式）のエアブラスト装置を用いる。図３は、複合部材１の製造方法に用いるブラスト加工装置１０の概念図である。ブラスト加工装置１０は、処理室１１、噴射ノズル１２、貯留タンク１３、加圧室１４、圧縮気体供給機１５及び集塵機（不図示）を備える。

【0032】

処理室１１の内部には、噴射ノズル１２が収容されており、処理室１１にてワーク（ここではアルミ部材２）に対してブラスト加工が行われる。噴射ノズル１２にて噴射された噴射材は、粉塵とともに処理室１１の下部に落下する。落下した噴射材は、貯留タンク１３に供給され、粉塵は集塵機へ供給される。貯留タンク１３に貯留された噴射材は加圧室１４に供給され、圧縮気体供給機１５により加圧室１４が加圧される。加圧室１４に貯留された噴射材は、圧縮気体ととともに噴射ノズル１２に供給される。このように、噴射材を循環させながらワークがブラスト加工される。

【0033】

図４は、実施形態に係る複合部材１の製造方法に用いるブラスト加工装置１０の構成を説明する図である。図４に示されるブラスト加工装置１０は、図３に示された直圧式のブラスト装置である。図４では、処理室１１の壁面を一部省略して示している。

【0034】

図４に示されるように、ブラスト加工装置１０は、圧縮気体供給機１５が接続され密閉構造に形成された噴射材の貯留タンク１３及び加圧室１４と、加圧室１４内に貯留タンク１３と連通する定量供給部１６と、定量供給部１６に連接管１７を介して連通する噴射ノズル１２と、噴射ノズル１２の下方にワークを保持しながら可動する加工テーブル１８と、制御部１９とを備える。

【0035】

制御部１９は、ブラスト加工装置１０の構成要素を制御する。制御部１９は、一例として表示部及び処理部を含む。処理部は、ＣＰＵ及び記憶部などを有する一般的なコンピュータである。制御部１９は、設定された噴射圧力及び噴射速度に基づいて貯留タンク１３及び加圧室１４へ圧縮気体を供給する圧縮気体供給機１５のそれぞれの供給量を制御する。また、制御部１９は、設定されたワークとノズルとの間の距離、及び、ワークの走査条件（速度、送りピッチ、走査回数など）に基づいて、噴射ノズル１２の噴射位置の制御をする。具体的な一例として、制御部１９は、ブラスト加工処理前に設定された走査速度（Ｘ方向）と送りピッチ（Ｙ方向）とを用いて噴射ノズル１２の位置を制御する。制御部１９は、ワークを保持する加工テーブル１８を移動させることにより、噴射ノズル１２の位置を制御する。

【0036】

図５は、図４の噴射ノズル１２の断面図である。噴射ノズル１２は、本体部である噴射管ホルダー１２０を有する。噴射管ホルダー１２０は、内部に噴射材及び圧縮気体を通過させる空間を有する筒状部材である。噴射管ホルダー１２０の一端は、噴射材導入口１２３であり、その他端は噴射材吐出口１２２である。噴射管ホルダー１２０の内部には、噴射材導入口１２３側から噴射材吐出口１２２に向けて先細りした内壁面が形成されており、傾斜角度を有する円錐形状の収束加速部１２１が構成されている。噴射管ホルダー１２０の噴射材吐出口１２２側には、円筒形状の噴射管１２４が連通して設けられている。収束加速部１２１は、噴射管ホルダー１２０の円筒形部の中間から噴射管１２４に向けて先細りしている。これにより、圧縮気体流１１５が形成される。

【0037】

噴射ノズル１２の噴射材導入口１２３には、ブラスト加工装置１０の連接管１７が接続されている。これにより、貯留タンク１３、加圧室１４内の定量供給部１６、連接管１７、及び、噴射ノズル１２が順次連接された噴射材経路を形成している。

【0038】

このように構成されたブラスト加工装置１０は、制御部１９により制御された供給量の圧縮気体が圧縮気体供給機１５から貯留タンク１３及び加圧室１４に供給される。そして、一定の圧流力によって、貯留タンク１３内の噴射材は、加圧室１４内の定量供給部１６で定量され、連接管１７を介して噴射ノズル１２に供給され、噴射ノズル１２の噴射管よりワークの加工面に噴射される。これにより、常に一定の噴射材がワークの加工面に噴射される。そして、噴射ノズル１２のワークの加工面への噴射位置が制御部１９により制御され、ワークがブラスト加工される。

【0039】

また、噴射された噴射材とブラスト加工で生じた切削粉は、図示しない集塵機により吸引される。処理室１１から集塵機に向かう経路には図示しない分級機が配置されており、再使用可能な噴射材とその他微粉（再使用できないサイズとなった噴射材やブラスト加工で生じた切削粉）とに分離される。再利用可能な噴射材は貯留タンク１３に収容され、再び噴射ノズル１２に供給される。微粉は集塵機にて回収される。

【0040】

次に、射出成形について説明する。射出成形は、ここではインサート成形が用いられる。インサート成形では、所定の金型にインサートを装着し、樹脂を注入して所定時間保持して硬化させる。その後、熱処理により樹脂の残留応力を取り除く。図６は、射出成形に用いられる金型の上面図である。図７は、図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿った金型の断面図である。図６，図７に示されるように、金型２０は、金型本体２１（上金型２１ａ及び下金型２１ｂ）を備える。上金型２１ａと下金型２１ｂとの間には、インサート（ここではアルミ部材２）を装着するための空間２２及び樹脂が注入される空間２３を備える。上金型２１ａの上面には、樹脂注入口が設けられる。樹脂注入口は、スプルー２４、ランナー２５及びゲート２６を介して空間２３に連通する。空間２３には、圧力センサ２７及び温度センサ２８が設けられており、空間２３の圧力及び温度が検出される。圧力センサ２７及び温度センサ２８の検出結果に基づいて、図示しない成形機のパラメータが調整され成形品が製造される。パラメータには、金型温度、充填時の樹脂温度、充填圧力、射出率、保持時間、保持時の圧力、熱処理温度、熱処理時間などが含まれる。金型２０で成形された成形品は、所定面積で接合する重ね継手構造となる。

【0041】

次に、複合部材１の製造方法の一連の流れを説明する。図８は、実施形態に係る複合部材１の製造方法ＭＴのフローチャートである。図８に示されるように、最初に、準備工程（Ｓ１０）として、所定の噴射材がブラスト加工装置１０に充填される。噴射材（砥粒）の粒子径は、例えば３０μｍ〜７１０ μｍである。噴射材の粒子径が小さくなるほど、質量が小さくなるため、慣性力が低くなる。このため、噴射材の粒子径が３０ μｍより小さい場合には所望の形状の凹凸２ｂを形成することが困難となる。また、工業的に使用されるアルミ部材２は一般的に大気中に保管されており、その表面は厚さ６０ｎｍ〜３００ ｎｍの不均一なアルミニウムの非結晶酸化膜で覆われている。このため、薬剤による表面エッチングや表面レーザ加工は、アルミニウムの非結晶酸化膜の存在によって、不均一な表面処理となるおそれがある。後述する表面水酸化工程（Ｓ１４）においてアルミ部材２の表面２ａを均一に改質するためには、アルミニウムの非結晶酸化膜を厚さ約３０ｎｍ以下の膜とする必要がある。しかし、噴射材の粒子径が７１０ μｍを超える場合には、アルミニウムの非結晶酸化膜を厚さ約３０ ｎｍ以下となるまで削ることが困難となる。このため、アルミ部材２の表面に形成されたアルミニウム酸化物を充分に除去できない。凹凸の形成とアルミニウムの非結晶酸化膜の除去との両方を実現できる砥粒の粒子径は、３０μｍ〜７１０ μｍとなる。

【0042】

ブラスト加工装置１０の制御部１９は、準備工程（Ｓ１０）として、ブラスト加工条件を取得する。制御部１９は、ブラスト加工条件を、オペレータの操作又は記憶部に記憶された情報に基づいて取得する。ブラスト加工条件には、噴射圧力、噴射速度、ノズル間距離、ワークの走査条件（速度、送りピッチ、走査回数）などが含まれる。噴射圧力は、例えば０．５〜２．０ＭＰａである。噴射圧力が小さくなるほど、慣性力が低くなる。このため、噴射圧力が０．５ＭＰａより小さい場合には所望の形状の凹凸２ｂを形成することが困難となる。噴射圧力が大きくなるほど、慣性力が高くなる。このため、アルミ部材２との衝突により噴射材が粉砕され易くなる。その結果、（１）衝突のエネルギーが凹凸２ｂの形成以外に分散されることから加工効率が悪い（２）噴射材の損耗が激しく、経済的でない、等の問題が発生する。このような問題は、噴射圧力が２．０ＭＰａを越えた場合に顕著となる。制御部１９は、ブラスト加工条件を管理することで、アルミ部材２の表面２ａの凹凸２ｂの大きさや深さ、密度などをマイクロオーダー又はナノオーダーで精密にコントロールする。なお、ブラスト加工条件には、ブラスト加工対象領域を特定する条件が含まれていてもよい。この場合、選択的な表面処理が可能となる。また、準備工程（Ｓ１０）において、アルミ部材２に対しエタノールなどで所定の時間、超音波洗浄をおこなってもよい。

【0043】

次に、ブラスト加工装置１０は、ブラスト加工工程（Ｓ１２）として、以下の一連の処理を行う。まず、ブラスト加工対象となるアルミ部材２が処理室１１内の加工テーブル１８上にセットされる。次に、制御部１９は、図示しない集塵機を作動させる。集塵機は、制御部１９の制御信号に基づいて、処理室１１の内部を減圧して負圧状態とする。次に、噴射ノズル１２は、制御部１９の制御信号に基づいて、噴射圧力０．５〜２．０ＭＰａの範囲で、噴射材を圧縮空気の固気二相流として噴射する。次いで、制御部１９は、加工テーブル１８を作動させ、アルミ部材２を固気二相流の噴射流中（図４では噴射ノズルの下方）に移動させる。図９は、ブラスト加工の概念図である。図９に示されるように、噴射ノズル１２からアルミ部材２の表面２ａの一部領域２ｇへ噴射材が噴射される。ここで、制御部１９は、加工テーブル１８の作動を継続させて、アルミ部材２に対して噴射流が予め設定された軌跡を描くように作動させる。図１０は、ブラスト加工の走査を説明する図である。図１０に示されるように、制御部１９は、加工テーブル１８を送りピッチＰで走査する軌跡Ｌに従って動作させる。これにより、アルミ部材２の表面に所望のマイクロオーダー又はナノオーダーの凹凸２ｂが形成される。

【0044】

粒子径３０〜７１０μｍの噴射材を用いて、噴射圧力０．５〜２．０ＭＰａの範囲でブラスト加工をすることにより、アルミ部材２の表面２ａに所望のマイクロオーダー又はナノオーダーの凹凸２ｂ（例えば、ＪＩＳ（Japanese Industrial Standards） Ｂ ０６０１（１９９４）に規定される算術平均傾斜ＲΔａ及び二乗平均平方根傾斜ＲΔｑがそれぞれ０．１７〜０．５０、０．２７〜０．６０に制御された凹凸２ｂ）が形成される。さらに、アルミ部材２の表面の非結晶酸化膜が厚さ約９ｎｍ以下の膜となる。ブラスト加工装置１０の作動を停止した後、アルミ部材２を取り出し、ブラスト加工が完了する。

【0045】

図１１は、複合部材の製造工程を説明する図である。図１１の（Ａ）に示されるように、ブラスト加工後のアルミ部材２の表面２ａの凹凸２ｂは、鋭角な突起を有する。

【0046】

続いて、表面水酸化工程（Ｓ１４）として、ブラスト加工されたアルミ部材２の表面２ａと水蒸気とを、大気圧を超える圧力を加えて反応させて、アルミ部材２の表面２ａをアルミニウム水酸化物に改質する。表面水酸化工程（Ｓ１４）では、水蒸気処理を用いてアルミ部材２の表面２ａと水蒸気とを反応させる。水蒸気処理では、ブラスト加工されたアルミ部材２及び水を圧力容器の内部に入れ、１４０℃以上に加熱し、大気圧を超える圧力をかけることで、圧力容器内に水蒸気を充満させる。圧力容器は、例えば、オートクレーブである。

【0047】

これにより、図１１の（Ｂ）に示されるように、凹凸２ｂは、丸み付けられる。さらに、アルミ部材２の表面２ａには、析出層２ｄ、アモルファス層２ｅ及び接触層２ｆの三層構造が形成される。

【0048】

水蒸気処理において、ブラスト加工されたアルミ部材２を１４０℃以上に加熱された水蒸気に所定の期間曝露させることで、アルミ部材２の表面２ａが加熱されるため、アルミ部材２の母材２ｃ上に析出層２ｄが形成される。析出層２ｄは、母材２ｃからケイ素（Ｓｉ）又はマグネシウム（Ｍｇ）などのアルミニウム合金元素が析出し、硬化している。

【0049】

大気圧を超えた圧力を加えた状態で水蒸気によってアルミ部材２の表面２ａの表面が酸化するため、析出層２ｄの上層（析出層２ｄより樹脂部材３側）にアモルファス層２ｅが形成される。アモルファス層２ｅは、アルミニウム原子及び酸素原子を含むアモルファス状態の層である。アモルファス層２ｅは、例えば、緻密なアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）で構成されている。

【0050】

大気圧を超えた圧力を加えた状態で水蒸気によってアルミ部材２の表面２ａの表面が水酸化するため、アモルファス層２ｅの上層（アモルファス層２ｅより樹脂部材３側）に接触層２ｆが形成される。接触層２ｆはアルミニウム水酸化物を含む。接触層２ｆのアルミニウム水酸化物は主にベーマイトを含む。接触層２ｆのアルミニウム水酸化物は、ベーマイトに限定されず、ダイアスポア、擬ベーマイト、バイヤライト、ノルストランダイト、ギブサイト及びドイライトの何れか１つを含む。接触層２ｆのアルミニウム水酸化物は、ダイアスポア、ベーマイト、擬ベーマイト、バイヤライト、ノルストランダイト、ギブサイト及びドイライトの中から選択された複数の種類のアルミニウム水酸化物を含んでもよい。

【0051】

なお、アルミ部材２及び水に加える圧力は、圧力容器の耐性の観点から大気圧（０．１０１３ＭＰａ）より大きく３．０ＭＰａ以下に設定される。アルミ部材２及び水蒸気は、例えば、所定の１４０℃以上の加熱温度に達した時点から２時間以上２４時間以内の間反応させる。また、表面水酸化工程（Ｓ１４）では、水によりアルミ部材の表面を洗浄してもよい。この場合、水によりアルミ部材の表面が洗浄され、表面炭素濃度を低下させることができる。

【0052】

次に、図示しない成形機は、接合工程（Ｓ１６）として、上述した金型２０を用いて射出成形を行う。まず、金型２０が型開きされ、析出層２ｄ、アモルファス層２ｅ、及び接触層２ｆの三層構造が形成されたアルミ部材２が空間２２に装着されて、金型２０が型閉じされる。そして、成形機は、設定された樹脂温度を有する溶解した樹脂を樹脂注入口から金型２０の内部に注入する。注入された樹脂は、スプルー２４、ランナー２５及びゲート２６を通り、空間２３に充填される。成形機は、圧力センサ２７の検出結果に基づいて樹脂の充填圧力や射出率を制御する。成形機は、温度センサ２８の検出結果に基づいて、金型温度が設定値になるように制御する。また、成形機は、圧力センサ２７の検出結果に基づいて、設定された保持時間の間、圧力が設定値となるように制御する。その後、成形機は、設定された熱処理温度及び熱処理時間に基づいて、熱処理を行う。その後、成形機は、金型２０を型開きして、析出層２ｄ、アモルファス層２ｅ、及び接触層２ｆの三層構造、アルミ部材２、並びに、樹脂部材３が一体化された複合部材１を取り出す。接合工程（Ｓ１８）が終了すると、図８に示されたフローチャートが終了する。これにより、図１１の（Ｃ）に示される複合部材１が製造される。

【0053】

以上説明したように、製造方法ＭＴによれば、アルミ部材２の表面２ａがブラスト加工される。ブラスト加工後のアルミ部材２の表面２ａには、鋭角な突起を有する凹凸２ｂが形成される。その後、ブラスト加工後のアルミ部材２の表面２ａは主にベーマイトであるアルミニウム水酸化物に改質される。これにより、鋭角な突起は丸み付けされる。その後、アルミニウム水酸化物に改質されたアルミ部材２の表面２ａに樹脂部材３が直接接合される。樹脂部材３は、丸み付けされた凹凸２ｂに入り込んで硬化する。このように、製造方法ＭＴによれば、表面水酸化工程（Ｓ１４）によって樹脂部材３の破断の起点となり得る鋭角な突起を除去できるため、複合部材１の接合強度を向上させることができる。

【0054】

さらに、アルミ部材２の表面２ａに形成された接触層２ｆにおいて、主にベーマイトのヒドロキシル基の酸素原子と、樹脂に含まれる水素原子とは水素結合する。このため、アルミ部材２の表面２ａと樹脂部材３との間で化学的な結合が生じることから、接合強度を向上させることができる。さらに、主にベーマイトからなるアルミ部材２の表面２ａにおける接触層２ｆは、数十〜数百ｎｍの細孔を有する。このため、アンカー効果を増強できる。さらに、ブラスト加工によってアルミ部材２の表面２ａに形成されていたアルミ酸化膜が除去される。アルミ酸化膜は接触層２ｆの形成を阻害する要因となる。製造方法ＭＴによれば、アルミニウム水酸化物を形成する前にアルミ酸化膜が除去されるため、アルミ部材２の表面２ａを均質なアルミニウム水酸化物に改質できる。

【0055】

さらに、アルミ部材２は、表面水酸化工程（Ｓ１４）において、大気圧を超える圧力により水蒸気と反応するため、アルミ部材２の表面２ａの一部がアルミニウム原子及び酸素原子を含むアモルファス層２ｅに変質する。このため、アルミ部材２と樹脂部材３との材料同士の固有の電位差が抑えられ、電気化学作用によるアルミ部材２の腐食が抑制され、この複合部材１は接合強度を安定して維持できる。

【0056】

製造方法ＭＴによれば、表面水酸化工程（Ｓ１４）において、アルミ部材２の表面２ａと水蒸気とを１４０℃以上の熱を加えて反応させるため、アルミ部材２の表面２ａを接触層２ｆに容易に改質できる。さらに、アルミ部材２の表面２ａが熱処理されるため、析出層２ｄを形成することができる。析出層２ｄではアルミニウムの母材２ｃから合金元素が析出することによって析出硬化が生じているため、この製造方法において、複合部材１の硬さを向上させることができる。

【0057】

製造方法ＭＴによれば、表面水酸化工程（Ｓ１４）において、アルミ部材２の表面２ａと水蒸気とを２時間以上２４時間以内の間反応させることで、アルミ部材２の表面２ａに適切な密度の接触層２ｆを形成できる。

【0058】

接触層２ｆは、ダイアスポア、ベーマイト、擬ベーマイト、バイヤライト、ノルストランダイト、ギブサイト及びドイライトの少なくとも１つを含む。前述したアルミニウム水酸化物のうち、複数の種類のアルミニウム水酸化物が組み合わさって構成された接触層２ｆは、前述したアルミニウム水酸化物のいずれか１種類のアルミニウム水酸化物で構成された接触層２ｆと比べて、表面水酸化工程（Ｓ１４）においてアルミ部材２及び水を加熱する温度を低く抑えた状態で形成される。

【0059】

製造方法ＭＴによれば、水によってアルミ部材２の表面２ａが洗浄されるため、炭素汚れに起因する接合強度の低下を抑制できる。製造方法ＭＴによれば、ブラスト加工工程で用いられる砥粒の粒子径を３０μｍ〜７１０ μｍとすることによって、アルミ部材２の表面２ａに形成された酸化膜を適切に除去できるため、アルミ部材２の表面２ａに均一な接触層２ｆを形成できる。また、ブラスト加工工程で用いられる砥粒の粒子径を上記の範囲とすることによって、アルミ部材２の表面２ａに適切な算術平均傾斜を有する凹凸２ｂを形成できる。

【0060】

製造方法ＭＴによれば、表面水酸化工程（Ｓ１４）において、アルミ部材２の表面２ａにアモルファス層２ｅを形成する。これにより、アルミ部材２と樹脂部材３との材料同士の固有の電位差が抑えられ、電気化学作用によるアルミ部材２の腐食が抑制される。このため、この製造方法ＭＴは、樹脂部材３が導電性を有する部材であっても、複合部材１の接合強度を安定して維持できる。よって、この製造方法ＭＴは、樹脂部材３の材料の選択の自由度を向上させることができる。

【0061】

以上、本実施形態について説明したが、本発明は、上記本実施形態に限定されるものでなく、本実施形態以外にも、その主旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施可能であることは勿論である。

【0062】

［母材、樹脂部材の変形例］
上記実施形態に係るアルミ部材２及び樹脂部材３として、板状部材を例として示したが、形状に限定されることはなく、互いに接触可能なあらゆる形状を採用できる。上記実施形態に係る樹脂部材３は、アルミ部材２の表面の一部に接触していたが、アルミ部材２の表面全てに接触していてもよい。

【0063】

［接合の変形例］
アルミ部材２と樹脂部材３との接合は、プレス成形であってもよい。プレス成形において、アルミ部材２及び樹脂部材３は金型により固定されるため、他の接合方法に比べて接合後の複合部材１の寸法精度を高くできる。また、アルミ部材２と樹脂部材３との接合は、超音波接合であってもよい。超音波接合では、成形機は、アルミ部材２及び樹脂部材３の少なくとも一方を超音波振動させてアルミ部材２と樹脂部材３とを接合させてもよい。超音波接合では、アルミ部材２と樹脂部材３との接合箇所のみが加熱されるので、アルミ部材２及び樹脂部材３の熱膨張率の差による接合後の複合部材１の反りの発生を抑えることができる。

【実施例】

【0064】

［噴射材の砥粒サイズ］
最初にブラスト加工工程（Ｓ１２）を実行する前のアルミ部材２の酸化被膜の膜厚を計測した。「オージェ電子分光法（ＡＥＳ：Auger electron spectroscopy）」を用いてアルミ酸化皮膜の深さ方向分析を行った。酸化物/金属の界面付近では酸化物と金属成分が同時に検出されるためにこれらをスペクトル合成法によって分離して、酸化被膜の膜厚を求めた。酸化被膜の膜厚は７２ｎｍであった。次に、図３〜図５に示されるブラスト加工装置を用いてブラスト加工工程（Ｓ１２）を実行後、アルミ部材２の酸化被膜の膜厚を計測した。砥粒の中心粒径が６００μｍ〜７１０ μｍの噴射材を用いた場合、酸化被膜の膜厚は１３ ｎｍであった。砥粒の中心粒径が４１ μｍ〜５０ μｍの噴射材（最大粒子径１２７ μｍ以下、平均粒子径５７μｍ ± ３ μｍ）を用いた場合、酸化被膜の膜厚は９ ｎｍであった。このため、少なくとも７１０ μｍ以下の噴射材を用いることで、アルミ部材２の表面２ａの酸化被膜を除去できることが確認された。

【0065】

［加熱温度を変化させた場合のアルミ部材の表面状態及び表面粗さの確認］
アルミ部材は、アルミニウム板（ＪＩＳ：Ａ５０５２）を用いた。アルミ部材に対し、表面水酸化工程（Ｓ１４）を実行した。表面水酸化工程（Ｓ１４）として、オートクレーブ内に純水を１０ｍｌ投入し、アルミニウム板を配置して、処理時間を２４時間とした水蒸気処理をおこなった。以下、水蒸気処理の処理時間を単に「処理時間」と記載する場合がある。水蒸気処理の加熱温度は、それぞれ１４０℃、１８０ ℃、及び２２０ ℃である。なお、加熱温度が１４０ ℃の場合におけるオートクレーブ内の圧力は０．５ ＭＰａとなり、加熱温度が１８０ ℃の場合におけるオートクレーブ内の圧力は１．０ＭＰａとなり、加熱温度が２２０ ℃の場合におけるオートクレーブ内の圧力は２．３ ＭＰａとなった。そして、電界放出形走査電子顕微鏡（ＦＥ−ＳＥＭ：Field Emission Scanning Electron Microscope）を用いて表面観察し、表面粗さを確認した。

【0066】

図１２は、アルミ部材の表面観察結果である。図１２の（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は、それぞれ１４０℃、１８０ ℃、２２０ ℃の表面水酸化工程（Ｓ１４）後のアルミニウム板の表面観察結果である。図１２の（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）に示されるように、表面水酸化工程（Ｓ１４）における加熱温度が高くなるにしたがって、アルミ部材上の突起が大きく成長していることが確認された。

【0067】

図１３は、アルミ部材の表面の結晶構造解析結果（Ｘ線回折測定）である。図１３において、縦軸は回折Ｘ線強度を示し、横軸は回折角度を示している。図１３に示されるように、アルミ部材に対してＸ線回折測定により結晶構造を解析した結果、アルミニウム（Ａｌ）、水酸化酸化アルミニウム（ＡｌＯ（ＯＨ））、及びシリカマグネシウム（Ｍｇ_２Ｓｉ）の回折ピークが出現した。これにより、アルミ部材の表面は、アルミニウム、水酸化酸化アルミニウム及びシリカマグネシウムを含むことが明らかとなった。また、水酸化酸化アルミニウムの回折ピークは、加熱温度が高くなるほど明瞭に現れた。これにより、加熱温度が高くなるほど水酸化酸化アルミニウムが成長していることが確認された。

【0068】

また、上記のアルミ部材の表面粗さについてはＪＩＳ Ｂ ０６０１（１９９４）に規定される算術平均粗さＲａを測定した。加熱温度が１４０℃の場合におけるアルミ部材の算術平均粗さＲａは０．４２ μｍとなり、加熱温度が１８０ ℃の場合におけるアルミ部材の算術平均粗さＲａは０．５６ μｍとなり、加熱温度が２２０℃の場合におけるアルミ部材の算術平均粗さＲａは０．７８ μｍとなった。表面水酸化工程（Ｓ１４）を実行していないアルミ部材の算術平均粗さＲａは０．３９μｍであった。これにより、水蒸気処理の加熱温度が高くなるにしたがって、アルミ部材の表面粗さ（算術平均粗さＲａ）が大きくなることが確認された。また、水蒸気処理の加熱温度が１４０℃以上のとき、アルミ部材の表面粗さを増大させることが確認された。

【0069】

［処理時間を変化させた場合のアルミ部材の表面状態の確認］
図３〜図５に示されるブラスト加工装置を用いてブラスト加工工程（Ｓ１２）を実行した。アルミ部材は、アルミニウム板（ＪＩＳ：Ａ５０５２）を用いた。ブラスト加工には、材料がアルミナ、砥粒中心粒径が１０６μｍ〜１２５μｍの噴射材を用いた。ブラスト圧は１．０ ＭＰａとした。ブラスト加工工程後に、電界放出形走査電子顕微鏡（ＦＥ−ＳＥＭ）を用いて表面観察した。

【0070】

続いて、表面水酸化工程（Ｓ１４）を実行した。オートクレーブ内に純水を１０ｍｌ投入し、ブラスト加工されたアルミニウム板を配置して、加熱温度を１８０℃とした水蒸気処理をおこなった。処理時間は、３時間、６時間、及び２４時間である。なお、オートクレーブ内の圧力は１．０ＭＰａとなった。そして、電界放出形走査電子顕微鏡（ＦＥ−ＳＥＭ）を用いて表面観察した。

【0071】

図１４は、アルミ部材の表面観察結果である。図１４の（Ａ）はブラスト加工工程（Ｓ１２）後のアルミニウム板の表面観察結果であり、図１４の（Ｂ）は、図１４の（Ａ）を拡大したアルミニウム板の表面観察結果である。図１４の（Ｃ）は表面水酸化工程（Ｓ１４）を３時間実行した後のアルミニウム板の表面観察結果である。図１４の（Ｄ）は、図１４の（Ｃ）を拡大したアルミニウム板の表面観察結果である。図１４の（Ｅ）は表面水酸化工程（Ｓ１４）を６時間実行した後のアルミニウム板の表面観察結果である。図１４の（Ｆ）は、図１４の（Ｅ）を拡大したアルミニウム板の表面観察結果である。図１４の（Ｇ）は表面水酸化工程（Ｓ１４）を２４時間実行した後のアルミニウム板の表面観察結果である。図１４の（Ｈ）は、図１４の（Ｇ）を拡大したアルミニウム板の表面観察結果である。

【0072】

図１４の（Ａ），（Ｂ）に示されるように、ブラスト加工工程（Ｓ１２）後のアルミ部材２の表面２ａは、凹凸が形成されていること、鋭角の突起があることが確認された。これに対して、図１４の（Ｃ）〜（Ｈ）に示されるように、表面水酸化工程（Ｓ１４）後のアルミ部材２の表面２ａは、全体的に丸みを帯びていることが確認された。また、図１４の（Ｃ），（Ｅ），（Ｇ）と（Ｄ），（Ｆ），（Ｈ）とを比較してわかるように、表面水酸化工程（Ｓ１４）後のアルミニウム板の表面には、５０ｎｍ〜１０００ ｎｍの微細な突起が存在することが確認された。

【0073】

図１５は、アルミ部材の表面の結晶構造解析結果（Ｘ線回折測定）である。図１５において、縦軸は回折Ｘ線強度を示し、横軸は回折角度を示している。図１５に示されるように、アルミ部材に対してＸ線回折測定により結晶構造を解析した結果、アルミニウム（Ａｌ）、水酸化酸化アルミニウム（ＡｌＯ（ＯＨ））、及びシリカマグネシウム（Ｍｇ_２Ｓｉ）の回折ピークが出現した。これにより、アルミ部材の表面は、アルミニウム、水酸化酸化アルミニウム及びシリカマグネシウムを含むことが明らかとなった。また、水酸化酸化アルミニウムの回折ピークは、処理時間が長くなるほど明瞭に現れた。これにより、処理時間が長くなるほど水酸化酸化アルミニウムが成長していることが確認された。

【0074】

［処理時間を変化させた場合のアルミ部材の表面粗さの確認］
アルミ部材は、アルミニウム板（ＪＩＳ：Ａ５０５２）を用いた。アルミ部材に対し、表面水酸化工程（Ｓ１４）を実行した。表面水酸化工程（Ｓ１４）として、オートクレーブ内に純水を１０ｍｌ投入し、ブラスト加工されたアルミニウム板を配置して、加熱温度を１８０℃とした水蒸気処理をおこなった。水蒸気処理の処理時間は、それぞれ２時間、２４時間、及び３６時間である。なお、オートクレーブ内の圧力は１．０ＭＰａとなった。

【0075】

この結果、処理時間が２時間の場合におけるアルミ部材の算術平均粗さＲａは０．４０μｍとなり、処理時間が２４時間の場合におけるアルミ部材の算術平均粗さＲａは０．５６ μｍとなり、処理時間が３６時間の場合におけるアルミ部材の算術平均粗さＲａは０．５９μｍとなった。表面水酸化工程（Ｓ１４）を実行していないアルミ部材の算術平均粗さＲａは０．３９μｍであった。

【0076】

これにより、水蒸気処理の処理時間が長くなるにしたがって、アルミ部材の表面粗さ（算術平均粗さＲａ）が大きくなることが確認された。また、水蒸気処理の処理時間が２時間以上のとき、アルミ部材の表面粗さを増大させることが確認された。また、処理時間が２４時間であった場合の結果と処理時間が３６時間であった場合の結果とを比較することで、処理時間が２４時間を超えるとアルミ部材の表面粗さ（算術平均粗さＲａ）の増大割合が鈍化することが確認された。このため、水蒸気処理の処理時間が２４時間以下のとき、アルミ部材の表面粗さを効率良く増大させることが確認された。

【0077】

［せん断強度の確認］
実施例１〜７及び比較例１〜６を用意してせん断強度を確認した。

【0078】

［実施例１〜７］
実施例１は、図３〜図５に示されるブラスト加工装置を用いてブラスト加工工程（Ｓ１２）を実行した。アルミ部材は、アルミニウム板（ＪＩＳ：Ａ５０５２）を用いた。表面水酸化工程（Ｓ１４）を実行した。オートクレーブ内に純水を１０ｍｌ投入し、ブラスト加工されたアルミニウム板を配置して、加熱温度を１８０ ℃とし、処理時間を２時間とした水蒸気処理をおこなった。続いて、接合工程（Ｓ１６）を実行した。図６及び図７に示される金型２０を用いて、アルミ部材２に樹脂部材３を接合させた。樹脂部材３は、ＰＰＳ（Polyphenylenesulfide）樹脂を用いた。樹脂部材３は、縦、横、厚さが１０ ｍｍ×４５ ｍｍ×３．０ ｍｍとなるように設定した。射出成形の保持時（型閉じ時）において、金型温度は２２０℃、保持圧力は５ＭＰａ、保持時間は３００ ｓとした。アルミ部材２と樹脂部材３との重なりは５ ｍｍとした。

【0079】

実施例２は、ブラスト加工工程（Ｓ１２）及び接合工程（Ｓ１６）は実施例１と同一とした。実施例３の表面水酸化工程（Ｓ１４）では、処理時間を３時間とし、他の条件を実施例１と同一とした水蒸気処理をおこなった。

【0080】

実施例３は、ブラスト加工工程（Ｓ１２）及び接合工程（Ｓ１６）は実施例１と同一とした。実施例３の表面水酸化工程（Ｓ１４）では、処理時間を６時間とし、他の条件を実施例１と同一とした水蒸気処理をおこなった。

【0081】

実施例４は、ブラスト加工工程（Ｓ１２）及び接合工程（Ｓ１６）は実施例１と同一とした。実施例４の表面水酸化工程（Ｓ１４）では、処理時間を２４時間とし、他の条件を実施例１と同一とした水蒸気処理をおこなった。

【0082】

実施例５は、アルミ部材として、ブラスト加工工程（Ｓ１２）を実行し、実施例３と同一の表面水酸化工程（Ｓ１４）を実行したアルミニウム板（ＪＩＳ：Ａ５０５２）を用いた。ブラスト加工には、材料がアルミナ、砥粒中心粒径が１０６μｍ〜１２５μｍの噴射材を用いた。ブラスト圧は０．４ ＭＰａとした。このとき、アルミ部材の表面の算術平均傾斜は、０．１７未満となった。接合工程（Ｓ１６）は実施例１と同一とした。

【0083】

実施例６は、ブラスト加工工程（Ｓ１２）及び接合工程（Ｓ１６）は実施例１と同一とした。実施例６の表面水酸化工程（Ｓ１４）では、加熱温度を１４０℃とし、他の条件を実施例３と同一とした水蒸気処理をおこなった。

【0084】

実施例７は、ブラスト加工工程（Ｓ１２）及び接合工程（Ｓ１６）は実施例１と同一とした。実施例７の表面水酸化工程（Ｓ１４）では、加熱温度を２２０℃とし、他の条件を実施例３と同一とした水蒸気処理をおこなった。

【0085】

［比較例１〜６］
比較例１は、アルミ部材として、ブラスト加工工程（Ｓ１２）、表面水酸化工程（Ｓ１４）を実行していないアルミニウム板（ＪＩＳ：Ａ５０５２）を用いた。このアルミ部材とＰＰＳ樹脂とを接合させた部材を比較例１とした。

【0086】

比較例２は、アルミ部材として、実施例１と同一のブラスト加工工程（Ｓ１２）を実行し、表面水酸化工程（Ｓ１４）を実行していないアルミニウム板（ＪＩＳ：Ａ５０５２）を用いた。接合工程（Ｓ１６）は実施例１と同一とした。

【0087】

比較例３は、アルミ部材として、実施例５と同一のブラスト加工工程（Ｓ１２）を実行し、表面水酸化工程（Ｓ１４）を実行していないアルミニウム板（ＪＩＳ：Ａ５０５２）を用いた。接合工程（Ｓ１６）は実施例１と同一とした。

【0088】

比較例４は、アルミ部材として、ブラスト加工工程（Ｓ１２）を実行せず、表面水酸化工程（Ｓ１４）を実行したアルミニウム板（ＪＩＳ：Ａ５０５２）を用いた。表面水酸化工程（Ｓ１４）では、加熱温度を１４０℃とし、他の条件を実施例４と同一とした水蒸気処理をおこなった。接合工程（Ｓ１６）は実施例１と同一とした。

【0089】

比較例５は、アルミ部材として、ブラスト加工工程（Ｓ１２）を実行せず、実施例４と同一の表面水酸化工程（Ｓ１４）を実行したアルミニウム板（ＪＩＳ：Ａ５０５２）を用いた。接合工程（Ｓ１６）は実施例１と同一とした。

【0090】

比較例６は、アルミ部材として、ブラスト加工工程（Ｓ１２）を実行せず、表面水酸化工程（Ｓ１４）を実行したアルミニウム板（ＪＩＳ：Ａ５０５２）を用いた。表面水酸化工程（Ｓ１４）では、加熱温度を２２０℃とし、他の条件を実施例４と同一とした水蒸気処理をおこなった。接合工程（Ｓ１６）は実施例１と同一とした。

【0091】

［接合強度評価］
上記条件で作成された実施例１〜７及び比較例１〜６のせん断強度を測定した。評価装置は、ＩＳＯ １９０９５に準拠する試験方法で測定した。図１６は、実施例に係る加工条件及びせん断強度の結果である。図１６に示されるように、実施例１のせん断強度は、２１ＭＰａであり、実施例２のせん断強度は、３０ ＭＰａであり、実施例３のせん断強度は、３８ ＭＰａであり、実施例４のせん断強度は、２６ ＭＰａであり、実施例５のせん断強度は、１３ＭＰａであり、実施例６のせん断強度は、３０ ＭＰａであり、実施例７のせん断強度は、３５ ＭＰａであった。比較例１のせん断強度は、１ ＭＰａであり、比較例２のせん断強度は、１５ＭＰａであり、比較例３のせん断強度は、１１ ＭＰａであり、比較例４のせん断強度は、７．２ ＭＰａであり、比較例５のせん断強度は、９．９ ＭＰａであり、比較例６のせん断強度は、３．９ＭＰａであった。

【0092】

実施例１〜４と比較例２，３とを比較すると、ブラスト加工工程（Ｓ１２）及び表面水酸化工程（Ｓ１４）を実行することによって、ブラスト加工工程（Ｓ１２）のみを実行する場合と比べてせん断強度が大きく向上することが確認された。また、実施例４と比較例４〜６とを比較すると、ブラスト加工工程（Ｓ１２）及び表面水酸化工程（Ｓ１４）を実行することによって、表面水酸化工程（Ｓ１４）のみを実行する場合とに比べてせん断強度が大きく向上することが確認された。

【0093】

なお、比較例１と比較例２，３とを比較すると、ブラスト加工工程（Ｓ１２）のみを実行することによって、ブラスト加工工程（Ｓ１２）及び表面水酸化工程（Ｓ１４）の双方を実行していない場合と比べてせん断強度が多少は向上することが確認された。また、比較例１と比較例４〜６とを比較すると、表面水酸化工程（Ｓ１４）のみを実行することによって、ブラスト加工工程（Ｓ１２）及び表面水酸化工程（Ｓ１４）の双方を実行していない場合と比べてせん断強度が多少は向上することが確認された。

【0094】

これらにより、ブラスト加工工程（Ｓ１２）及び表面水酸化工程（Ｓ１４）を組み合わせて実行することで、ブラスト加工工程（Ｓ１２）のみを実行した場合及び表面水酸化工程（Ｓ１４）のみを実行した場合の双方におけるせん断強度の向上という効果を活かすことができることが確認された。また、ブラスト加工工程（Ｓ１２）及び表面水酸化工程（Ｓ１４）を組み合わせて実行すること（実施例４）による相乗効果として、単にブラスト加工工程（Ｓ１２）のみを実行した場合（比較例２）のせん断強度と表面水酸化工程（Ｓ１４）のみを実行した場合（比較例５）のせん断強度とを足し合わせた値より大きなせん断強度が得られることが確認された。

【0095】

また、実施例３と実施例５とを比較、又は比較例２と比較例３とを比較すると、ブラスト加工工程（Ｓ１２）においてアルミ部材の表面の算術平均傾斜が０．１７以上０．５０以下の範囲になるようにブラスト加工することによって、せん断強度は大きく向上することが確認された。

【0096】

実施例３と実施例６，７とを比較、又は比較例５と比較例４，６とを比較すると、表面水酸化工程（Ｓ１４）における加熱温度を１４０℃以上２２０ ℃以下の範囲に設定することによってせん断強度が向上することが確認された。さらに、表面水酸化工程（Ｓ１４）における加熱温度を１８０ ℃前後に設定することによってせん断強度が大きく向上することが確認された。

【0097】

実施例３と実施例１，２，４とを比較すると、表面水酸化工程（Ｓ１４）における処理時間を２時間以上２４時間以下の範囲に設定することにより、せん断強度が向上することが確認された。さらに表面水酸化工程（Ｓ１４）における処理時間を６時間前後に設定することにより、せん断強度が大きく向上することが確認された。

【0098】

上述の通り、表面水酸化工程（Ｓ１４）の加熱温度が１４０℃以上２２０ ℃以下となる範囲において、表面水酸化工程（Ｓ１４）の加熱温度が１８０ ℃のときに、せん断強度は最も大きい値となり、ピーク値となった。さらに、表面水酸化工程（Ｓ１４）の処理時間が２時間以上２４時間以下となる範囲において、表面水酸化工程（Ｓ１４）の処理時間が６時間のときに、せん断強度は最も大きい値となり、ピーク値となった。

【0099】

表面水酸化工程（Ｓ１４）における加熱温度が１４０℃以上１８０ ℃以下の場合、表面粗さが増大する傾向であることと同様、せん断強度も増大する。これは、一定の処理時間が経過したときに、アルミ部材の表面（接触層）にアルミニウム水酸化物が多く形成されているため、アルミ部材の表面における凹凸の数が増加していると考えられる。アルミ部材の表面に形成された凹凸の数が増加することでアルミ部材と樹脂部材との間で生じるアンカー効果への寄与が増大するため、加熱温度が１４０℃以上１８０ ℃以下の範囲において上昇するにしたがってせん断強度が増大すると考えられる。

【0100】

表面水酸化工程（Ｓ１４）における加熱温度が１８０℃以上２２０ ℃以下の場合、表面粗さが増大する傾向であることに対して、せん断強度は減少する。これは、一定の処理時間が経過したときに、アルミ部材の表面に形成されたアルミニウム水酸化物同士が重なり合って大きくなっているため、アルミ部材の表面における凹凸の数が減少していると考えられる。アルミ部材の表面に形成された凹凸の数が減少することでアルミ部材と樹脂部材との間で生じるアンカー効果への寄与が減少するため、加熱温度が１８０℃以上２２０ ℃以下の範囲において上昇するにしたがってせん断強度が減少すると考えられる。このため、１４０ ℃以上２２０ ℃以下の加熱温度の範囲において１８０ ℃前後でせん断強度のピークが現れると考えられる。

【0101】

表面水酸化工程（Ｓ１４）における処理時間が２時間以上６時間以下の場合、表面粗さが増大する傾向であることと同様、せん断強度も増大する。これは、処理時間の経過に伴い、アルミ部材の表面（接触層）にアルミニウム水酸化物が多く形成されるため、アルミ部材の表面における凹凸の数が増加すると考えられる。アルミ部材の表面に形成された凹凸の数が増加することでアルミ部材と樹脂部材との間で生じるアンカー効果への寄与が増大するため、処理時間が２時間以上６時間以下の範囲において長くなるにしたがってせん断強度が増大すると考えられる。

【0102】

表面水酸化工程（Ｓ１４）における処理時間が６時間以上２４時間以下の場合、表面粗さが増大する傾向であることに対して、せん断強度は減少する。これは、一定の処理時間（ここでは６時間）経過後、アルミ部材の表面に形成されたアルミニウム水酸化物同士が重なり合って大きくなるため、アルミ部材の表面における凹凸の数が減少すると考えられる。アルミ部材の表面に形成された凹凸の数が減少することでアルミ部材と樹脂部材との間で生じるアンカー効果への寄与が減少するため、処理時間が６時間以上２４時間以下の範囲において長くなるにしたがってせん断強度が減少すると考えられる。このため、６時間以上２４時間以下の処理時間の範囲において６時間前後でせん断強度のピークが現れると考えられる。

【0103】

［耐食性の確認］
実施例８及び比較例７を用意して耐食性を確認した。

【0104】

［実施例８］
実施例８は、実施例４と同一のブラスト加工工程（Ｓ１２）、表面水酸化工程（Ｓ１４）、及び接合工程（Ｓ１６）を実行し、複合部材を形成した。

【0105】

［比較例７］
比較例７は、アルミ部材として、ブラスト加工工程（Ｓ１２）、表面水酸化工程（Ｓ１４）を実行していないアルミニウム板（ＪＩＳ：Ａ５０５２）を用いた。このアルミ部材とＰＰＳ樹脂とを接合させた複合部材を比較例７とした。

【0106】

［耐食性評価］
上記条件で作成された実施例８及び比較例７の耐食性として、ＮａＣｌ水溶液中を用いて電流密度を測定した。実施例８の複合部材及び比較例７の複合部材を、室温中の５ｗｔ％（重量パーセント）濃度のＮａＣｌ水溶液に浸漬させ、分極抵抗法により腐食電流密度を算出する。この結果、実施例８の複合部材の腐食電流密度は、比較例７の複合部材の腐食電流密度と比較して約１／１００になった。表面水酸化工程（Ｓ１４）における水蒸気処理において、アルミ部材の表面に不動態の機能を有するアモルファス層が形成されたことで、アルミ部材の表面における電流密度の低下につながったと考えられる。

【0107】

［硬さの確認］
実施例９，１０及び比較例８を用意して硬さを確認した。

【0108】

［実施例９，１０］
実施例９は、図３〜図５に示されるブラスト加工装置を用いてブラスト加工工程（Ｓ１２）を実行した。アルミ部材は、アルミニウム板（ＪＩＳ：Ａ５０５２）を用いた。ブラスト加工には、材料がアルミナ、砥粒中心粒径が１０６μｍ〜１２５μｍの噴射材を用いた。ブラスト圧は１．０ ＭＰａとした。このとき、アルミ部材の表面の算術平均傾斜は、０．１７以上０．５０以下となった。続いて、表面水酸化工程（Ｓ１４）を実行した。オートクレーブ内に純水を１０ｍｌ投入し、ブラスト加工されたアルミニウム板を配置して、加熱温度を１８０℃とし、処理時間を３０分とした水蒸気処理をおこなった。続いて、接合工程（Ｓ１６）を実行した。図６及び図７に示される金型２０を用いて、アルミ部材２に樹脂部材３を接合させ、複合部材を形成した。樹脂部材３は、ＰＰＳ（Polyphenylenesulfide）樹脂を用いた。樹脂部材３は、縦、横、厚さが１０ ｍｍ×４５ ｍｍ×３．０ ｍｍとなるように設定した。射出成形の保持時（型閉じ時）において、金型温度は２２０℃、保持圧力は５ＭＰａ、保持時間は３００ ｓとした。アルミ部材２と樹脂部材３との重なりは５ ｍｍとした。

【0109】

実施例１０は、ブラスト加工工程（Ｓ１２）及び接合工程（Ｓ１６）は実施例９と同一とした。実施例１０の表面水酸化工程（Ｓ１４）では、処理時間を６０分とし、他の条件を実施例９と同一とした水蒸気処理をおこなった。

【0110】

［比較例８］
比較例８は、アルミ部材として、ブラスト加工工程（Ｓ１２）、表面水酸化工程（Ｓ１４）を実行していないアルミニウム板（ＪＩＳ：Ａ５０５２）を用いた。このアルミ部材とＰＰＳ樹脂とを接合させた複合部材を比較例８とした。

【0111】

［硬さ評価］
上記条件で作成された実施例９，１０の複合部材及び比較例８の複合部材の硬さとして、ビッカース硬さ試験（ＪＩＳ Ｚ ２２４４／ＩＳＯ ６５０７−１）に準拠した硬さ試験を実行してビッカース硬さを測定した。このとき、試験力は０．０５ｋｇｆ／ｍｍ^２である。図１７は、アルミ部材のビッカース硬さの測定結果である。図１７に示されるように、実施例９のビッカース硬さは１６５ＨＶ０．０５となり、実施例１０のビッカース硬さは１７８ＨＶ０．０５となり、比較例８のビッカース硬さは８０ＨＶ０．０５となった。この結果から、実施例９，１０の各複合部材のビッカース硬さは、比較例８の複合部材のビッカース硬さと比較して約２倍以上になることが確認された。表面水酸化工程（Ｓ１４）における水蒸気処理において、アルミ部材の表面に析出層が形成されたことで、アルミ部材の表面におけるビッカース硬さの向上につながったと考えられる。

【符号の説明】

【0112】

１…複合部材、２…アルミ部材、２ａ…表面、２ｂ…凹凸、２ｃ…母材、２ｄ…析出層、２ｅ…アモルファス層、２ｆ…接触層、３…樹脂部材、１０…ブラスト加工装置、１１…処理室、１２…噴射ノズル、１３…貯留タンク、１４…加圧室、１５…圧縮気体供給機、１６…定量供給部、１７…連接管、１８…加工テーブル、１９…制御部、２０…金型、２１…金型本体。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】