特許 6685645 表層部に多孔構造を有する金属成形体の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6685645

(24)【登録日】2020年4月3日

(45)【発行日】2020年4月22日

(54)【発明の名称】表層部に多孔構造を有する金属成形体の製造方法

(51)【国際特許分類】

   B23K 26/354 20140101AFI20200413BHJP

   B32B 5/18 20060101ALI20200413BHJP

   B32B 15/06 20060101ALI20200413BHJP

   B32B 15/08 20060101ALI20200413BHJP

   B32B 15/01 20060101ALI20200413BHJP

【ＦＩ】

   B23K26/354

   B32B5/18

   B32B15/06 Z

   B32B15/08 A

   B32B15/01 Z

【請求項の数】6

【全頁数】26

(21)【出願番号】特願2015-2144(P2015-2144)

(22)【出願日】2015年1月8日

(65)【公開番号】特開2016-124024(P2016-124024A)

(43)【公開日】2016年7月11日

【審査請求日】2017年9月8日

(73)【特許権者】

【識別番号】501041528

【氏名又は名称】ダイセルポリマー株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000002901

【氏名又は名称】株式会社ダイセル

(74)【代理人】

【識別番号】100087642

【弁理士】

【氏名又は名称】古谷 聡

(74)【代理人】

【識別番号】100098408

【弁理士】

【氏名又は名称】義経 和昌

(72)【発明者】

【氏名】池田 大次

(72)【発明者】

【氏名】吉岡 修二

(72)【発明者】

【氏名】板倉 雅彦

【審査官】 奥隅 隆

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１４／１５６９８９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００１−１１９１２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１１／１１４５９２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０００−０５２０９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−０１１５９０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２３Ｋ ２６／００−２６／７０

Ｂ２９Ｃ ６５／１６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

表層部に多孔構造を有する金属成形体の製造方法であって、
前記金属成形体が、純銅、ベリリウム銅、黄銅、洋白と、チタンから選ばれる成形体であり、
前記金属成形体が平板であるときは厚さが１〜１０ｍｍのもので、前記金属成形体が丸棒であるときは直径が１〜１０ｍｍのものであり、
前記金属成形体を作業台の上に置き、前記金属成形体の表面に対して連続波レーザーを連続照射するとき、照射速度が２０００〜１５０００mm／secで、かつ前記照射速度の範囲で、純銅、ベリリウム銅、黄銅、洋白の順に照射速度が高くなるようにして、洋白とチタンが同じ照射速度になるようにして、前記金属成形体の表面から５０〜５００μmの深さの表層部を粗面化して多孔構造を形成する工程を有しており、
前記工程において、前記作業台と前記金属成形体の間に置いたガラス板を前記金属成形体に接触させた状態で、かつ前記ガラス板と前記金属成形体が接触していない面は空気と接触させた状態でレーザー光を連続照射する、表層部に多孔構造を有する金属成形体の製造方法。

【請求項2】

表層部に多孔構造を有する金属成形体の製造方法であって、
前記金属成形体が、純銅、ベリリウム銅、黄銅、洋白と、チタンから選ばれる成形体であり、
前記金属成形体が平板であるときは厚さが１〜１０ｍｍのもので、前記金属成形体が丸棒であるときは直径が１〜１０ｍｍのものであり、
前記金属成形体を作業台の上に置き、前記金属成形体の表面に対して連続波レーザーを連続照射するとき、照射速度が２０００〜１５０００mm／secで、かつ前記照射速度の範囲で、純銅、ベリリウム銅、黄銅、洋白の順に照射速度が高くなるようにして、洋白とチタンが同じ照射速度になるようにして、前記金属成形体の表面から５０〜５００μmの深さの表層部を粗面化して多孔構造を形成する工程を有しており、
前記工程において、前記作業台と前記金属成形体の間に置いた凹凸部を有するガラス板の凸部の上に前記金属成形体を接触させた状態で、かつ前記ガラス板の凸部と前記金属成形体が接触していない面は空気と接触させた状態でレーザー光を連続照射する、表層部に多孔構造を有する金属成形体の製造方法。

【請求項3】

連続波レーザーを使用してレーザー光を連続照射するとき、照射速度が４０００〜１００００mm／secである、請求項１または２記載の表層部に多孔構造を有する金属成形体の製造方法。

【請求項4】

前記金属成形体の表面に対してレーザー光を連続照射する工程が、
連続波レーザーの照射速度が２，０００〜１５，０００mm／secであり、
レーザー出力が２５０〜２０００Ｗ、レーザービーム径（スポット径）が１０〜１００μmであり、
前記レーザー出力とスポット面積（π×〔スポット径／２〕²）から求められるエネルギー密度（Ｗ／μm²）が０．２〜１０Ｗ／μm²の範囲になるようにレーザー光を連続照射する工程である、請求項１〜３のいずれか１項記載の製造方法。

【請求項5】

第一成形体である金属成形体と、第一成形体である金属成形体とは異なる構成材料からなる第２成形体が接合された複合成形体の製造方法であって、
請求項１〜４のいずれか１項記載の製造方法により前記金属成形体のレーザー光の照射面に対して連続波レーザーを連続照射する工程、
前工程においてレーザー光が照射された金属成形体のレーザー光の照射面を含む部分と前記第２成形体となる構成材料を接触させて一体化させる工程を有している、複合成形体の製造方法。

【請求項6】

前記第２成形体となる構成材料が、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、熱可塑性エラストマー、ゴム、第１の成形体の金属成形体で使用している金属よりも融点の低い金属から選ばれるものである、請求項５記載の複合成形体の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、表層部に多孔構造を有する金属成形体の製造方法と、前記製造方法を使用した金属成形体と樹脂成形体からなる複合成形体の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

各種部品の軽量化の観点から、金属代替品として樹脂成形体が使用されているが、全ての金属部品を樹脂で代替することは難しい場合も多い。そのような場合には、金属成形体と樹脂成形体を接合一体化することで新たな複合部品を製造することが考えられる。
しかしながら、金属成形体と樹脂成形体を工業的に有利な方法で、かつ高い接合強度で接合一体化できる技術は実用化されていない。

【0003】

特許文献１には、金属表面に対して、一つの走査方向にレーザースキャニングする工程と、それにクロスする走査方向にレーザースキャニングする工程を含む、異種材料（樹脂）と接合するための金属表面のレーザー加工方法の発明が記載されている。
特許文献２には、特許文献１の発明において、さらに複数回重畳的にレーザースキャニングするレーザー加工方法の発明が開示されている。

【0004】

しかしながら、特許文献１、２の発明は、必ずクロスする２つの方向に対してレーザースキャンする必要があるため、加工時間が長く掛かりすぎるという点で改善の余地がある。
さらにクロス方向へのレーザースキャンにより十分な表面粗し処理ができることから、接合強度は高くできることが考えられるが、表面粗さ状態が均一にならず、金属と樹脂との接合部分の強度の方向性が安定しないおそれがあるという問題がある。
例えば、１つの接合体はＸ軸方向への剪断力や引張強度が最も高いが、他の接合体は、Ｘ軸方向とは異なるＹ軸方向への剪断力や引張強度が最も高く、さらに別の接合体は、Ｘ軸およびＹ軸方向とは異なるＺ軸方向への剪断力や引張強度が最も高くなるという問題が発生するおそれがある。
製品によっては（例えば、一方向への回転体部品や一方向への往復運動部品）、特定方向への高い接合強度を有する金属と樹脂の複合体が求められる場合があるが、特許文献１、２の発明では前記の要望には十分に応えることができない。

【0005】

また接合面が複雑な形状や幅の細い部分を含む形状のものである場合（例えば星形、三角形、ダンベル型）には、クロス方向にレーザースキャンする方法では、部分的に表面粗し処理が不均一になる結果、充分な接合強度が得られないことも考えられる。

【0006】

特許文献３には、金属表面にレーザー光を照射して凹凸を形成し、凹凸形成部位に樹脂、ゴム等を射出成形する電気電子部品の製造方法が記載されている。
実施形態１〜３では、金属長尺コイル表面にレーザー照射して凹凸を形成することが記載されている。そして、段落番号１０では、金属長尺コイル表面をストライプ状や梨地状に荒らすこと、段落番号１９では、金属長尺コイル表面をストライプ状、点線状、波線状、ローレット状、梨地状に荒らすることが記載されている。
しかし、段落番号２１、２２の発明の効果に記載されているとおり、レーザー照射をする目的は、金属表面に微細で不規則な凹凸を形成し、それによりアンカー効果を高めるためである。特に処理対象が金属長尺コイルであることから、どのような凹凸を形成した場合でも、必然的に微細で不規則な凹凸になるものと考えられる。
よって、特許文献３の発明は、特許文献１、２の発明のようにクロス方向にレーザー照射して表面に微細な凹凸を形成する発明と同じ技術的思想を開示しているものである。

【0007】

特許文献４は、金属成形体と樹脂成形体からなる複合成形体の製造方法の発明である。金属成形体の接合面に対して、一方向又は異なる方向に直線及び／又は曲線からなるマーキングを形成するようにレーザースキャンする工程であり、各直線及び／又は各曲線からなるマーキングが互いに交差しないようにレーザースキャンする工程を有している。図６から図９には、四角形、円形、楕円形、三角形のマーキングパターンが示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】特許第４０２０９５７号公報

【特許文献2】特開２０１０−１６７４７５号公報

【特許文献3】特開平１０−２９４０２４号公報

【特許文献4】国際公開２０１２／０９０６７１号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

従来技術の方法は、いずれもレーザーをパルス波（非連続波）で照射する方法であることから、加工速度が遅くなるという課題があった。
本発明は、加工速度と加工精度の両方を高めることができる、表層部に多孔構造を有する金属成形体の製造方法と、前記製造方法を使用した複合成形体の製造方法を提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明は、表層部に多孔構造を有する金属成形体の製造方法であって、
前記金属成形体の表面に対して連続波レーザーを使用して２０００mm／sec以上の照射速度でレーザー光を連続照射する工程を有しており、
前記工程において、前記金属成形体のレーザー光の非照射面と照射面の少なくとも一部と、前記金属成形体を構成する金属よりも熱伝導率の小さい材料からなる成形体を接触させた状態でレーザー光を連続照射する、製造方法を提供する。

【0011】

また本発明は、表層部に多孔構造を有する金属成形体の製造方法であって、
前記金属成形体の表面に対して連続波レーザーを使用して２０００mm／sec以上の照射速度でレーザー光を連続照射する工程を有しており、
前記工程において、凹凸部を有する成形体の凸部の上に前記金属成形体を置いた状態でレーザー光を連続照射する、表層部に多孔構造を有する金属成形体の製造方法を提供する。

【0012】

また本発明は、第一成形体である金属成形体と、第一成形体である金属成形体とは異なる構成材料からなる第２成形体が接合された複合成形体の製造方法であって、
請求項１〜７のいずれか１項記載の製造方法により前記金属成形体のレーザー光の照射面に対して連続波レーザーを連続照射する工程、
前工程においてレーザー光が照射された金属成形体のレーザー光の照射面を含む部分と前記第２成形体となる構成材料を接触させて一体化させる工程を有している、複合成形体の製造方法を提供する。

【発明の効果】

【0013】

本発明の製造方法によれば、金属成形体に対して連続波レーザー光を照射するとき、前記金属成形体から熱が逃げることを抑制できることから、連続波レーザー光の照射時におけるエネルギー効率が良くなるため、加工時間を短縮することができる。
また本発明の複合成形体の製造方法によれば、金属成形体と接合対象との接合強度を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】レーザー光の連続照射工程における照射パターンを示す図。

【図2】別実施形態のレーザー光の連続照射工程における照射パターンを示す図。

【図3】さらに別実施形態のレーザー光の連続照射工程における照射パターンを示す図。

【図4】レーザー光の連続照射工程における放熱抑制手段による金属成形体（平板）の放熱抑制方法（第１の方法）の説明図。

【図5】図４とは別実施形態であるレーザー光の連続照射工程における放熱抑制手段による金属成形体（平板）の放熱抑制方法の説明図。

【図6】図４とはさらに別実施形態であるレーザー光の連続照射工程における放熱抑制手段による金属成形体（平板）の放熱抑制方法の説明図。但し、説明のため、一部が切り取られて内部が見えるようになっている。

【図7】レーザー光の連続照射工程における放熱抑制手段による金属成形体（棒）の放熱抑制方法の説明図。

【図8】図７とは別実施形態であるレーザー光の連続照射工程における放熱抑制手段による金属成形体（棒）の放熱抑制方法の説明図。

【図9】図７とはさらに別実施形態であるレーザー光の連続照射工程における放熱抑制手段による金属成形体（棒）の放熱抑制方法の説明図。但し、説明のため、一部が切り取られて内部が見えるようになっている。

【図10】図４〜図９とは別実施形態であるレーザー光の連続照射工程における放熱抑制手段による長尺状金属成形体の放熱抑制方法の説明図。

【図11】（ａ）は、レーザー光の連続照射工程における放熱抑制手段による金属成形体（平板）の放熱抑制方法（第２の方法）で使用する放熱抑制手段の斜視図、（ｂ）は、（ａ）とは別実施形態の放熱抑制手段の斜視図、（ｃ）は（ｂ）の放熱抑制手段を使用した放熱抑制方法の説明図。

【図12】レーザー光の連続照射パターンの説明図。

【図13】（ａ）は図１２に示すＤ−Ｄ間の矢印方向から見たときの断面図、（ｂ）は図１２に示すＤ−Ｄ間の矢印方向から見たときの別実施形態の断面図。

【図14】（ａ）は図１２に示すＡ−Ａ間の矢印方向から見たときの断面図、（ｂ）は図１２に示すＢ−Ｂ間の矢印方向から見たときの断面図、（ｃ）は図１２に示すＣ−Ｃ間の矢印方向から見たときの断面図。

【図15】複合成形体の製造方法を説明するための厚さ方向の断面図（部分拡大図を含む）。

【図16】実施例および比較例で使用した金属板の平面図。

【図17】実施例および比較例で実施した連続波レーザー光の照射パターンの説明図。

【図18】（ａ）は実施例１において金属成形体に連続波レーザーを照射した後の表面のＳＥＭ写真、（ｂ）は比較例１において金属成形体に連続波レーザーを照射した後の表面のＳＥＭ写真。

【図19】実施例および比較例で製造した複合成形体の斜視図。

【図20】実施例および比較例で製造した複合成形体の接合強度の測定試験の説明図。

【図21】（ａ）は実施例２において金属成形体に連続波レーザーを照射した後の表面のＳＥＭ写真（200倍）、（ｂ）は比較例２において金属成形体に連続波レーザーを照射した後の表面のＳＥＭ写真（200倍）。

【図22】（ａ）は実施例３において金属成形体に連続波レーザーを照射した後の表面のＳＥＭ写真（200倍）、（ｂ）は比較例３において金属成形体に連続波レーザーを照射した後の表面のＳＥＭ写真（200倍）。

【図23】（ａ）は実施例４において金属成形体に連続波レーザーを照射した後の表面のＳＥＭ写真（200倍）、（ｂ）は比較例５において金属成形体に連続波レーザーを照射した後の表面のＳＥＭ写真（200倍）。

【図24】（ａ）は実施例５において金属成形体に連続波レーザーを照射した後の表面のＳＥＭ写真（200倍）、（ｂ）は比較例５において金属成形体に連続波レーザーを照射した後の表面のＳＥＭ写真（200倍）。

【発明を実施するための形態】

【0015】

（１）表層部に多孔構造を有する金属成形体の製造方法
本発明の製造方法は、
金属成形体の表面に対して連続波レーザーを連続照射するとき、前記金属成形体のレーザー光の非照射面と照射面の少なくとも一部と、前記金属成形体を構成する金属よりも熱伝導率の小さい材料からなる成形体を接触させる第１の方法と、
金属成形体の表面に対して連続波レーザーを連続照射するとき、凹凸部を有する成形体の凸部の上に前記金属成形体を置いた状態でレーザー光を連続照射する第２の方法のいずれかを適用する。

【0016】

金属成形体に対して連続波レーザーを照射するとき、金属成形体を台（金属などからなる作業台）上に置いた状態で照射する。
このとき、金属成形体自体も昇温するが、その熱は作業台を介して周囲環境（室温であり、２０〜３０℃程度）に放出される。なお、周囲環境（空気）の熱伝導率は非常に小さいため、金属成形体から直接空気中に放熱される量は非常に小さくなる。
金属成形体からの熱の放出が生じると、熱の放出がないとした場合と同程度にまで粗面化する場合には、より大きな照射エネルギー（より長い照射時間）が必要となるため、単位時間当たりのエネルギー量が大きくなることから、エネルギー効率が低下する。

【0017】

上記の第１の方法では、金属成形体を構成する金属よりも熱伝導率の小さい材料からなる成形体を放熱抑制手段として使用し、金属成形体と成形体（放熱抑制手段）を接触させた状態（即ち、金属成形体と作業台が接触していない状態）でレーザー光を連続照射する。
この第１方法により前記金属成形体からの熱の放出を抑制して、エネルギー効率を高める（連続波レーザーの出力を小さくして、単位時間当たりのレーザー照射によるエネルギー量を小さくする）ようにするものであり、これによりレーザー照射時間（加工時間）を短くすることができる。
また連続波レーザーの出力を含む照射条件が同じであれば、熱の放出が抑制されることから、単位時間当たりのレーザー照射によるエネルギー量を大きくすることができる。

【0018】

また上記の第２の方法では、作業台の上に凹凸部を有する成形体を置き、前記凹凸部を有する成形体の凸部の上に前記金属成形体を置いた状態でレーザー光を連続照射する。
この第２の方法によれば、金属成形体と作業台が接触されず、かつ金属成形体と周囲環境の空気との接触面積が増大された状態でレーザー光が連続照射される。
このため、第１方法と同様に、前記金属成形体からの熱の放出を抑制して、エネルギー効率を高める（連続波レーザーの出力を小さくして、単位時間当たりのレーザー照射によるエネルギー量を小さくする）ようにすることができ、これによりレーザー照射時間（加工時間）を短くすることができる。
また連続波レーザーの出力を含む照射条件が同じであれば、熱の放出が抑制されることから、単位時間当たりのレーザー照射によるエネルギー量を大きくすることができる。
なお、本発明の製造方法（上記の第１の方法および第２の方法）では、レーザー照射時における熱の放出を抑制する補助的手段として、金属成形体を予備加熱した後、レーザー照射する方法を実施することもできる。

【0019】

上記第１の方法と第２の方法によれば、連続波レーザー照射時のエネルギー効率を高めることができるため、特に融点の高い金属からなる金属成形体や、熱伝導率の良い金属からなる金属成形体に対して有効であり、表層部に好ましい多孔構造を形成することができる。
金属成形体の金属は、チタン、銅などの単体からなる金属、またはそれらを含む合金などが好ましい。
チタン合金としては、α合金、α−β合金、β合金などを挙げることができる。
銅合金としては、ベリリウム銅、黄銅、洋白、青銅、白銅、ノルディック・ゴールドなどを挙げることができる。

【0020】

金属成形体の形状は特に制限されず、用途に応じた形状にすることができる。
例えば、平板、直方体、立方体、円錐、角錐、円柱のほか、リング、筒、管、箱、半球、球、立体格子や木の枝のような複雑な形状のもの、針、ワイヤのような細いものでもよい。

【0021】

金属成形体の寸法は特に制限されず、用途に応じて調整することができるものであるが、例えば、平板であれば厚さが薄いほど放熱量が大きくなり、丸棒であれば直径が小さいほど放熱量が大きくなる。
このため、本発明の製造方法は、平板の金属成形体であれば厚さが１〜１０ｍｍ程度のものを使用するときに特に効果が大きく、丸棒の金属成形体であれば直径が１〜１０ｍｍのものを使用するときに特に効果が大きい。

【0022】

連続波レーザーは公知のものを使用することができ、例えば、YVO4レーザー、ファイバーレーザー（好ましくはシングルモードファイバーレーザー）、エキシマレーザー、炭酸ガスレーザー、紫外線レーザー、ＹＡＧレーザー、半導体レーザー、ガラスレーザー、ルビーレーザー、Ｈｅ−Ｎｅレーザー、窒素レーザー、キレートレーザー、色素レーザーを使用することができる。これらの中でもエネルギー密度が高められることから、ファイバーレーザーが好ましく、特にシングルモードファイバーレーザーが好ましい。

【0023】

連続波レーザーは、２０００mm／sec以上の照射速度で連続照射する。
連続波レーザーの照射速度は、２０００〜２０，０００mm／secが好ましく、２，０００〜１８，０００mm／secがより好ましく、２，０００〜１５，０００mm／secがさらに好ましい。
連続波レーザーの照射速度が前記範囲であると、加工速度を高めることができ（即ち、加工時間を短縮することができ）、接合強度も高いレベルに維持することができる。

【0024】

レーザー光の連続照射は、例えば次のような方法を適用することができるが、特に制限されるものではない。
（I）図１、図２に示すように、レーザー照射面（例えば長方形とする）の一辺（短辺または長辺）側から反対側の辺に向かって１本の直線または曲線が形成されるように連続照射し、これを繰り返して複数本の直線または曲線を形成する方法。
（II）レーザー照射面の一辺側から反対側の辺に向かって連続的に直線または曲線が形成されるように連続照射し、今度は逆方向に間隔をおいての直線または曲線が形成されるように連続照射することを繰り返す方法（図１７）。
（III）レーザー照射面の一辺側から反対側の辺に向かって連続照射し、今度は直交する方向に対して連続照射する方法。
（IV）レーザー照射面に対してランダムに連続照射する方法。

【0025】

（I）〜（IV）の方法を実施するとき、レーザー光を複数回連続照射して１本の直線または１本の曲線を形成することもできる。
同じ連続照射条件であれば、１本の直線または１本の曲線を形成するための照射回数（繰り返し回数）が増加するほどレーザー照射面に対する粗面化（多孔構造）の程度が大きくなる。なお、照射回数が過度になると、返って粗面化の程度が小さくなる場合がある。

【0026】

（I）、（II）の方法において、複数本の直線または複数本の曲線を形成するとき、それぞれの直線または曲線が０．００５〜１ｍｍの範囲（図１に示すｂ１の間隔）で等間隔に形成されるようにレーザー光を連続照射することができる。
このときの間隔は、レーザー光のビーム径（スポット径）よりも大きくなるようにする。また、このときの直線または曲線の本数は、金属成形体のレーザー照射面の面積に応じて調整することができる。

【0027】

（I）、（II）の方法において、複数本の直線または複数本の曲線を形成するとき、それぞれの直線または曲線が０．００５〜１ｍｍの範囲（図１、図２に示すｂ１の間隔）で等間隔に形成されるようにレーザー光を連続照射することができる。
そして、これらの複数本の直線または複数本の曲線を１群として、これを複数群形成することができる。
このときの各群の間隔は０．０１〜１ｍｍの範囲（図２に示すｂ２の間隔）で等間隔になるようにすることができる。
なお、図１、図２に示す連続照射方法に代えて、図３に示すように、連続照射開始から連続照射終了までの間、中断することなく連続照射する方法も実施することができる。

【0028】

レーザー光の連続照射は、例えば次のような条件で実施することができる。
出力は４〜４０００Ｗが好ましく、５０〜２５００Ｗがより好ましく、１００〜２０００Ｗがさらに好ましく、２５０〜２０００Ｗがさらに好ましい。
ビーム径（スポット径）は５〜２００μmが好ましく、５〜１００μmがより好ましく、１０〜１００μmがさらに好ましく、１１〜８０μmがさらに好ましい。
さらに出力とスポット径の組み合わせの好ましい範囲は、レーザー出力とレーザー照射スポット面積（π・〔スポット径／２〕²）から求められるエネルギー密度（Ｗ／μm²）より選択することができる。
エネルギー密度（Ｗ／μm²）は、０．１Ｗ／μm²以上が好ましく、０．２〜１０Ｗ／μm²がより好ましく、０．２〜６．０Ｗ／μm²がさらに好ましい。
エネルギー密度（Ｗ／μm²）が同じであるとき、出力（Ｗ）が大きい方がより大きなスポット面積（μm²）に対してレーザー照射できることになるため、処理速度（１秒当たりのレーザー照射面積；mm²／sec）が大きくなり、加工時間も短くすることができる。
波長は３００〜１２００nmが好ましく、５００〜１２００nmがより好ましい。
焦点位置は-１０〜+１０mmが好ましく、−６〜＋６mmがより好ましい。

【0029】

連続波レーザーの照射速度、レーザー出力、レーザービーム径（スポット径）およびエネルギー密度との好ましい関係は、連続波レーザーの照射速度が２，０００〜１５，０００mm／secであり、レーザー出力が２５０〜２０００Ｗ、レーザービーム径（スポット径）が１０〜１００μmであり、前記レーザー出力とスポット面積（π・〔スポット径／２〕²）から求められるエネルギー密度（Ｗ／μm²）が０．２〜１０Ｗ／μm²の範囲である。

【0030】

金属成形体を構成する金属よりも熱伝導率の小さい材料からなる成形体（放熱抑制手段）は、次の材料から選ばれる材料からなるものを使用することができる。
放熱抑制手段となるものは、熱伝導率が５０W/m・k以下の材料が好ましく、例えば、
フロート板ガラス（通常の窓用ガラス）（20℃，1W/m・k）、型板ガラス、スリ板ガラス、強化ガラス、複層ガラス（２枚のフロート板ガラスの間に中空空気層が形成されたもの）などのガラス、
コンクリート（20℃，1.6W/m・k））、普通レンガ（20℃，0.62W/m・k）、耐火レンガ（20℃，0.99W/m・k）、
アルミナ（20℃，32W/m・k）、窒化ケイ素（Si₃N₄）（20℃，27W/m・k）、サーメット（TｉC−TiN）（20℃，17W/m・k）、イットリア（Y₂O₃）（20℃，14W/m・k）、ムライト（3Al₂O₃・2SiO₂）（20℃，5W/m・k）、フォルステライト（2MgO・SiO₂）（20℃，5W/m・k）、コージライト（2MgO・2Al₂O₃・5SiO₂）（20℃，4W/m・k）、ジルコニア（ZrO₂）（20℃，3W/m・k）、ステアタイト（MgO・SiO₂）（20℃，2W/m・k）などのセラミックスを使用することができる。

【0031】

＜第１の方法＞
図４に示す平板形状の金属成形体１０は、第１面１１とその反対面の第２面１２を有しており、第１面１１側にレーザー光照射面（レーザー光照射領域）１３を有している。
平板形状の金属成形体１０の厚みは、特に制限されるものではない。
放熱抑制手段として、１枚の放熱抑制板２０が使用されている。
金属成形体１０の第２面１２の全面は、放熱抑制板２０の第１面２１の全面と当接されている。
放熱抑制板２０の大きさや形状は特に制限されず、放熱抑制効果を高めるため、金属成形体１０よりも大きなものを使用することもできる。
放熱抑制板２０は、金属成形体１０と放熱抑制板２０との接触面積を減少させて放熱抑制効果を高めるため、第１面２１が波形や独立した多数の凹凸などを有するものにすることもできる。
このように金属成形体１０と放熱抑制板２０との接触面積を小さくすると、金属成形体１０から放熱抑制板２０に移行する熱量を減少させることができるため、より放熱抑制効果が高められる。

【0032】

図４に示す状態において、レーザー光照射面１３に対して図１〜図３に示すようにして連続的にレーザーを照射すると、金属成形体１０の温度が上昇する。
第２面１２と放熱抑制板２０の第１面２１が接触していることから、金属成形体１０の熱は、第２面１２から放熱抑制板２０に移行し難くなっており、放熱が抑制される。なお、第１面１１から空気中へは、より放熱し難くなっている。
このため、金属成形体１０自体の温度低下が抑制され、エネルギー効率が高められ、加工時間（レーザー照射時間）を短縮することができる。

【0033】

図５に示す平板形状の金属成形体１０は、図４に示すものと同じものである。
放熱抑制手段として、大きな第１放熱抑制板２０と２枚の小さな第２放熱抑制板３０が使用されている。
金属成形体１０の第１面１１は、２枚の第２放熱抑制板３０の第２面３２と当接され、金属成形体１０の第２面１２は、第１放熱抑制板２０の第１面２１と当接されており、レーザー光照射面１３が２枚の第２放熱抑制板３０で挟まれている。
第１放熱抑制板２０は、金属成形体１０と第１放熱抑制板２０との接触面積を減少させて放熱抑制効果を高めるため、第１面２１が波形や独立した多数の凹凸を有するものにすることもできる。
第２放熱抑制板３０は、金属成形体１０と第２放熱抑制板３０との接触面積を減少させて放熱抑制効果を高めるため、第２面３２が波形や独立した多数の凹凸を有するものにすることもできる。

【0034】

図５に示す状態において、レーザー光照射面１３に対して例えば、図１〜図３に示すようにして連続的にレーザーを照射すると、金属成形体１０の温度が上昇する。
第１面１１の一部と第２放熱抑制板３０の第２面３２が接触し、第２面１２の全部と第１放熱抑制板２０の第１面２１が接触していることから、金属成形体１０の熱は第１面１１から第２放熱抑制板３０に移行し難くなり、さらに第２面１２から第１放熱抑制板２０に移行し難くなっているため、放熱が抑制される。なお、第１面１１から空気中へは、より放熱し難くなっている。
このため、金属成形体１０自体の温度低下が抑制され、エネルギー効率が高められ、加工時間（レーザー照射時間）を短縮することができる。

【0035】

図６に示す平板形状の金属成形体１０は、図４に示すものと同じものである。
図６では、放熱抑制手段として、開口部４２を有する上型４０と下型４１の組み合わせが使用されており、上型４０と下型４１の組み合わせにより内部に金属成形体１０を嵌め込むことができる空間が形成されるようになっている。
図６では、上型４０と下型４１の内部空間に金属成形体１０が嵌め込まれており、第１面１１は上型４０の内側面と当接され、第２面１２は下型４１の内側面と当接された状態が図示されている。さらに金属成形体１０の４つの側面は、上型４０と下型４１の側面の内側面と当接されている。
金属成形体１０のレーザー光照射面１３は、上型４０の開口部４２に面しており、上型４０と下型４１で包囲された状態になっている。レーザー光照射面１３と開口部４２の面積は同じでもよいが、開口部４２の面積の方が少し大きくなるようにすることもできる。
上型４０および下型４１は、金属成形体１０との接触面積を減少させて放熱抑制効果を高めるため、内側面が波形や多数の独立した凹凸を有するものにすることもできる。

【0036】

図６に示す状態において、開口部４２から露出しているレーザー光照射面１３に対して図１〜図３に示すようにして連続的にレーザーを照射すると、金属成形体１０の温度が上昇する。
金属成形体１０の第１面１１の全部と上型４０が接触し、第２面１２の全部と下型４１が接触しており、さらに金属成形体１０の４つの側面の全部が上型４０と下型４１の内側面と接触していることから、金属成形体１０の熱は上型４０および下型４１に移行し難くなっており、放熱が抑制される。
このため、金属成形体１０自体の温度低下が抑制され、エネルギー効率が高められ、加工時間（レーザー照射時間）を短縮することができる。

【0037】

図７に示す丸棒形状の金属成形体１００は、周面１０１、第１端面１０２、反対側の第２端面を有しており、周面１０１にレーザー光照射面（レーザー光照射領域）１０５を有している。
放熱抑制手段として、１つの第１放熱抑制カップ１１０が使用されている。第１放熱抑制カップ１１０は、第１周面１１１、第１閉塞端面１１２、第１開口部１１３を有している。
図７は、金属成形体１００が第１放熱抑制カップ１１１の第１開口部１１３から嵌め込まれた状態が示されており、金属成形体１００の周面１０１は第１放熱抑制カップ１１０の第１周面１１１の内側面と接触し、金属成形体１００の第２端面は第１放熱抑制カップ１１０の第１閉塞端面１１２の内側面と接触している。
第１放熱抑制カップ１１０は、金属成形体１００と第１放熱抑制カップ１１０との接触面積を減少させて放熱抑制効果を高めるため、内周面が波形や独立した多数の凹凸を有するものにすることもできる。
なお、第１放熱抑制カップ１１０に代えて、金属成形体１００の周面１０１だけに接触できる筒を使用することもできる。

【0038】

図７に示す状態において、レーザー光照射面１０５に対して図１〜図３に示すようにして連続的にレーザーを照射すると、金属成形体１００の温度が上昇する。
第１放熱抑制カップ１１０と金属成形体１００の一部が接触していることから、金属成形体１００の熱は周面１０１および第２端面から第１放熱抑制カップ１１０に移行し難くなっており、放熱が抑制される。
このため、金属成形体１００自体の温度低下が抑制され、エネルギー効率が高められ、加工時間（レーザー照射時間）を短縮することができる。

【0039】

図８に示す丸棒形状の金属成形体１００は、図７に示すものと同じものである。
放熱抑制手段として、第１放熱抑制カップ１１０と第２放熱抑制カップ１２０が使用されている。
第１放熱抑制カップ１１０は、第１周面１１１、第１閉塞端面１１２、第１開口部１１３を有している。
第２放熱抑制カップ１２０は、第２周面１２１、第２閉塞端面１２２、第２開口部１２３を有している。
図８は、金属成形体１００の両端面側から第１放熱抑制カップ１１０と第２放熱抑制カップ１２０が嵌め込まれた状態が示されている。
金属成形体１００の周面１０１は、第１放熱抑制カップ１１０の第１周面１１１の内側面および第２放熱抑制カップ１２０の第２周面１２１の内側面と接触している。
金属成形体１００の周面１０１は、第１放熱抑制カップ１１０の第１閉塞面１１２の内側面および第２放熱抑制カップ１２０の第２閉塞面１２２の内側面と接触している。
第１放熱抑制カップ１１０および第２放熱抑制カップ１２０は、金属成形体１００と第１放熱抑制カップ１１０および第２放熱抑制カップ１２０との接触面積を減少させて放熱抑制効果を高めるため、それぞれ内周面が波形や独立した多数の凹凸を有するものにすることもできる。
なお、第１放熱抑制カップ１１０と第２放熱抑制カップ１２０の一方または両方に代えて、金属成形体１００の周面１０１だけに接触できる１つまたは２つの筒を使用することもできる。

【0040】

図８に示す状態において、レーザー光照射面１０５に対して図１〜図３に示すようにして連続的にレーザー光を照射すると、金属成形体１００の温度が上昇する。
第１放熱抑制カップ１１０および第２放熱抑制カップ１２０と金属成形体１００の一部が接触していることから、金属成形体１００の熱は周面１０１および両端面から第１放熱抑制カップ１１０および第２放熱抑制カップ１２０に移行し難くなっており、放熱が抑制される。
このため、金属成形体１００自体の温度低下が抑制され、エネルギー効率が高められ、加工時間（レーザー照射時間）を短縮することができる。

【0041】

図９に示す丸棒形状の金属成形体１００は、図７に示すものと同じものである。
放熱抑制手段として、縦方向または横方向に分割できる放熱抑制容器１３０が使用されている。
放熱抑制容器１３０は、周面１３１、第１端面１３２、第２端面１３３を有し、周面１３１には開口部１３４が形成されている。
図９は、放熱抑制容器１３０内に金属成形体１００が収容され、レーザー光照射面１０５が開口部１３１に面しており、放熱抑制容器１３０で包囲された状態になっている。レーザー光照射面１０５と開口部１３４の面積は同じでもよいが、開口部１３４の面積の方が少し大きくなるようにすることもできる。
金属成形体１００は、金属成形体１００の外表面と放熱抑制容器１３０の内表面が接触した状態で収容されている。
放熱抑制容器１３０は、金属成形体１００と放熱抑制容器１３０との接触面積を減少させて放熱抑制効果を高めるため、内周面が波形や独立した多数の凹凸を有するものにすることもできる。

【0042】

図９に示す状態において、レーザー光照射面１０５に対して図１〜図３に示すようにして連続的にレーザー光を照射すると、金属成形体１００の温度が上昇する。
金属成形体１００の外表面と放熱抑制容器１３０の内表面が接触していることから、金属成形体１００の熱は周面および両端面から放熱抑制容器１３０に移行し難くなっており、放熱が抑制される。
このため、金属成形体１００自体の温度低下が抑制され、エネルギー効率が高められ、加工時間（レーザー照射時間）を短縮することができる。

【0043】

また本発明の製造方法は、図４〜図６で使用した平板、図７〜図９で使用した丸棒のほか、管や箱のような立体的な金属成形体に対しても有効である。
管の外表面に対して連続波レーザーを連続照射するときには、次の方法で放熱を抑制することができる
（i）前記管の外表面のレーザー光の非照射面（第１非照射面）のみに放熱抑制手段となる成形体を接触させる方法。
（ii）前記管の外表面の厚さ方向反対面となる内表面（第２非照射面）のみに放熱抑制手段となる成形体を接触させる方法。
（iii）前記管の第１非照射面と第２非照射面の両方に放熱抑制手段となる成形体を接触させる方法。
（i）の放熱抑制方法を実施するときは、管の外表面の第１非照射面に放熱抑制手段となる管（管形状の放熱抑制ジャケット）を嵌め込む方法を適用することができる。このとき、放熱抑制対象となる管の外径と、放熱抑制手段となる管の内径を調節して、互いに接触するようにする。
（ii）の放熱抑制方法を実施するときは、管の内側に放熱抑制手段となる棒（または管）を嵌め込む方法を適用することができる。このとき、放熱抑制対象となる管の内径と放熱抑制手段となる棒（または管）の外径が同じになるか、放熱抑制手段となる棒（または管）の外径が僅かに小さくなるように調節する。
（iii）の放熱抑制方法を実施するときは、（i）と（ii）の方法を組み合わせることができる。

【0044】

また、放熱抑制対象が、一面が開口している箱形状の金属成形体であり、前記開口部に対向する底面や側面の外表面に対して連続波レーザーを連続照射するときには、次の方法で放熱抑制方法を実施することができる。以下、底面に連続波レーザーを連続照射する実施形態として説明する。
（iv）前記箱底面の外表面のレーザー光の非照射面（第１非照射面）のみに放熱抑制手段となる成形体を接触させる方法。
（v）前記箱底面の外表面の厚さ方向反対面となる内表面（第２非照射面）のみに放熱抑制手段となる成形体を接触させる方法。
（vi）前記箱底面の第１非照射面と第２非照射面の両方に放熱抑制手段となる成形体を接触させる方法。
（iv）の放熱抑制方法を実施するときは、箱底面の外表面の第１非照射面に放熱抑制手段となる成形体を接触させる方法を適用することができる。
（v）の放熱抑制方法を実施するときは、箱底面の内表面に放熱抑制手段となる成形体を接触させる方法を適用することができる。
（vi）の放熱抑制方法を実施するときは、（iv）と（v）の方法を組み合わせることができる。

【0045】

図１０（ａ）、（ｂ）により別の実施形態を説明する。
図１０（ａ）は、長尺状の金属成形体１５０に対して、所定間隔をおいてレーザー光を連続照射するときに放熱抑制手段１６０により放熱を抑制する工程を示している。
例えば、板材やワイヤなどの長尺状の金属成形体１５０に対して１０ｃｍの間隔でレーザー光を連続照射するとき、放熱抑制手段１６０は固定した状態で、放熱抑制手段１６０の開口部１６１からレーザー光照射面１５１に対して図１〜図３のようにレーザー光を連続照射する。
このとき、レーザー光照射面１５１の周囲の金属成形体１５０は、放熱抑制手段１６０により放熱が抑制される。
その後、長尺状の金属成形体１５０を１０ｃｍだけ移動させた後、同様の操作を実施して、これらの操作を繰り返す。

【0046】

図１０（ｂ）は、放熱抑制手段１６０の後段にさらに放熱抑制手段１７０を配置することで、２段階で放熱を抑制する工程を示している。
このように２つの放熱抑制手段を使用して２段階で放熱を抑制することで、より放熱抑制効果を高めることができる。

【0047】

＜第２の方法＞
図１１（ａ）は、第２の方法で使用することができる凹凸部を有する成形体４００の斜視図である。
基板４０１の一面に多数の独立突起４０２が分散された状態で形成されている。
独立突起４０２は、凸部であれば特に制限されるものではなく、図１１（ａ）に示す円錐形のもののほか、三角錐、四角錐などでもよい。
独立突起４０２は、頂点４０２ａで金属成形体を支持するものであるため、金属成形体の支持が容易になるように頂点４０２ａ部分が切断されて平坦面となっているもの（円錐台形状のもの）にすることもできる。
成形体４００の材質は特に制限されるものでななく、第１の方法で使用する金属成形体を構成する金属よりも熱伝導率の小さい材料からなる成形体を使用することができるほか、金属成形体を構成する金属よりも熱伝導率の大きい材料からなる成形体も使用することができる。

【0048】

図１１（ｂ）は、第２の方法で使用することができる凹凸部を有する成形体４１０の斜視図である。
基板４１１の一面には、一方向（短辺方向）に連続した凸部４１２と凹部４１３が形成されており、凸部４１２と凹部４１３は直交する方向（長辺方向）に交互に形成されている。
凸部４１２の長辺方向の断面形状は特に制限されるものではなく、図１１（ｂ）に示す三角形のほか、半円形でもよい。
また、先端が切断されて平坦面になったもの（断面形状が三角錐台のもの）でもよい。
成形体４１０の材質は特に制限されるものでななく、第１の方法で使用する金属成形体を構成する金属よりも熱伝導率の小さい材料からなる成形体を使用することができるほか、金属成形体を構成する金属よりも熱伝導率の大きい材料からなる成形体も使用することができる。
その他、凹凸部を有する成形体としては、網形状、格子形状、多数の穴を有する板形状のものなどを使用することでもでき、さらに穴（開口部）がない部分の幅方向の断面形状を三角形、半円形などにして接触面積が小さくなるようにすることもできる。

【0049】

第２の方法を実施するときは、図１１（ｃ）に示すようにする。
図示していない作業台の上に図１１（ｂ）の凹凸部を有する成形体４１０を置き、成形体４１０の凸部４１２のみと接触するように金属成形体１０を置く。
その後、連続波レーザーを照射する。
図１１（ｃ）に示すように、金属成形体１０は成形体４１０との接触面積が非常に小さく、周囲環境の空気との接触面積が大きくなっているため、放熱が抑制される。
このため、金属成形体１０自体の温度低下が抑制され、エネルギー効率が高められ、加工時間（レーザー照射時間）を短縮することができる。
なお、第２の方法では、凹凸部を有する成形体として特に熱伝導率の小さいものを使用する必要はなく、熱伝導率の高い鉄、ステンレス、銅、アルミニウムなどの金属も使用することができる。

【0050】

本発明の製造方法を実施することにより表層部に多孔構造を有する金属成形体を得ることができる。
このときの図４〜図６に示す金属成形体１０のレーザー光照射面１３の状態を図１２〜図１４により説明する。
図１２に示すとおり、レーザー光（例えば、スポット径１１μm）を連続照射して多数の線（図１２では３本の線２６１〜２６３を示している。各線の間隔は５０μm程度。）を形成することで多孔構造にする（即ち、粗面化する）ことができる。１本の直線への照射回数は１〜１０回が好ましい。
このとき、粗面化されたレーザー光の照射面１３を含む金属成形体１０の表層部は、図１３（ａ）、図１４（ａ）〜（ｃ）に示すようになっている。「金属成形体１０の表層部」は、表面から粗面化により形成された開放孔（幹孔または枝孔）の深さ程度までの部分であり、金属成形体の表面から５０〜５００μm程度の深さ部分である。
なお、金属の種類によっても強度が最大となる照射回数は若干異なるが、１本の直線への照射回数が１０回を超える回数である場合には、粗面化のレベルをより高めることができ、複合成形体１において金属成形体１０と樹脂成形体２０の接合強度を高めることができるが、合計照射時間が長くなる。このため、目的とする複合成形体１の接合強度と製造時間との関係を考慮して、１本の直線への照射回数を決めることが好ましい。１本の直線への照射回数が１０回を超える回数であるとき、好ましくは１０回超〜５０回以下、より好ましくは１５〜４０回、さらに好ましくは１５〜３５回である。

【0051】

粗面化されたレーザー光照射面１３を含む金属成形体１０の表層部は、図１３、図１４に示すように、レーザー光の照射面１３側に開口部２３１のある開放孔２３０を有している。
開放孔２３０は、厚さ方向に形成された開口部２３１を有する幹孔２３２と、幹孔２３２の内壁面から幹孔２３２とは異なる方向に形成された枝孔２３３からなる。枝孔２３３は、１本または複数本形成されていてもよい。

【0052】

粗面化されたレーザー光照射面１３を含む金属成形体１０の表層部は、図１３、図１４に示すように、レーザー光照射面１３側に開口部のない内部空間２４０を有している。
内部空間２４０は、トンネル接続路２５０により開放孔２３０と接続されている。

【0053】

粗面化されたレーザー光照射面１３を含む金属成形体１０の表層部は、図１３（ｂ）に示すように、複数の開放孔２３０が一つになった開放空間２４５を有していてもよいし、開放空間２４５は、開放孔２３０と内部空間２４０が一つになって形成されたものでもよい。一つの開放空間２４５は、一つの開放孔２３０よりも内容積の大きなものである。
なお、多数の開放孔２３０が一つになって溝状の開放空間２４５が形成されていてもよい。

【0054】

図示していないが、図１４（ａ）に示すような２つの内部空間２４０同士がトンネル接続路２５０で接続されていてもよいし、図１３（ｂ）に示すような開放空間２４５と、開口孔２３０、内部空間２４０、他の開放空間２４５がトンネル接続路２５０で接続されていてもよい。

【0055】

内部空間２４０は、全てが開放孔２３０および開放空間２４５の一方または両方とトンネル接続路２５０で接続されているものであるが、内部空間２４０のうちの一部が開放孔２３０および開放空間２４５と接続されていない閉塞状態の空間であってもよい。

【0056】

このようにレーザー光を連続照射したときに図１３、図１４で示されるような開放孔２３０、内部空間２４０などが形成される詳細は不明であるが、所定速度以上でレーザー光を連続照射したとき、金属成形体表面に一旦は孔や溝が形成されるが、溶融した金属が盛り上がって蓋をしたり、堰き止めたりする結果、開放孔２３０、内部空間２４０、開放空間２４５が形成されるものと考えられる。
また、同様に開放孔２３０の枝孔２３３やトンネル接続路２５０が形成される詳細も不明であるが、一旦形成された孔や溝の底部付近に滞留した熱によって、孔や溝の側壁部分が溶融する結果、幹孔２３２の内壁面が溶融して枝孔２３３が形成され、さらに枝孔２３３が延ばされてトンネル接続路２５０が形成されるものと考えられる。
なお、連続波レーザーに代えてパルスレーザーを使用したときには、金属成形体の接合面には開放孔や溝が形成されるが、開口部を有していない内部空間と、前記開放孔と前記内部空間を接続する接続通路は形成されない。

【0057】

本発明の製造方法を実施することにより得られる表層部に多孔構造を有する金属成形体は、研磨材、微粒子の担体などとして使用することができるほか、樹脂などの他の材料との複合成形体の製造用としても使用することができる。

【0058】

（２）複合成形体の製造方法
次に、上記の製造方法により得られる表層部に多孔構造を有する第１成形体である金属成形体と、第１成形体である金属成形体とは異なる第２の成形体となる構成材料を使用した複合成形体の製造工程を説明する。
第２成形体となる構成材料は、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、熱可塑性エラストマー、ゴム、第１の成形体の金属成形体で使用している金属よりも融点の低い金属から選ばれるものを使用することができる。

【0059】

図１５は、表層部に多孔構造を有する平板形状の金属成形体１０のレーザー光照射面（接合面）１３を含む部分と樹脂成形体３００を一体化させる工程が示されている。
この工程では、
レーザー光が照射された金属成形体１０の接合面１３を含む部分を金型内に配置して、樹脂成形体となる樹脂を射出成形する工程、または
レーザー光が照射された金属成形体１０の接合面１３を含む部分を金型内に配置して、少なくとも接合面１３と樹脂成形体となる樹脂を接触させた状態で圧縮成形する工程、
のいずれかの方法を適用することができる。
その他、熱可塑性樹脂および熱硬化性樹脂の成形方法として使用される公知の成形方法も適用することができる。
熱可塑性樹脂を使用した場合には、溶融した樹脂に圧力などをかけることで、金属成形体に形成された孔や溝やトンネル接続路内に樹脂を入り込ませた後、樹脂を冷却固化させることで複合成形体を得られる方法であればよい。射出成形や圧縮成形のほか、射出圧縮成形などの成形方法も使用することができ、さらに溶射法も適用することができる。
熱硬化性樹脂を使用した場合には、液状或いは溶融状態の樹脂に圧力などをかけることで、金属成形体に形成された孔や溝やトンネル接続路内に樹脂を入り込ませた後、樹脂を熱硬化させることで複合成形体を得られる成形方法であればよい。射出成形や圧縮成形のほか、トランスファー成形などの成形方法も使用することができる。
ゴムを使用した場合には、圧縮成形、トランスファー成形などの成形方法を使用することができる。

【0060】

圧縮成形法を適用するときは、例えば、型枠内に接合面１３が露出された状態で（接合面１３が表側になった状態で）金属成形体１０を配置し、そこに熱可塑性樹脂、熱可塑性エラストマー、熱硬化性樹脂（但し、プレポリマー）、ゴム（未硬化のゴム）を入れた後で、圧縮する方法を適用することができる。
なお、射出成形法と圧縮成形法で熱硬化性樹脂（プレポリマー）を使用したときは、後工程において加熱などをすることで熱硬化させる。
また、使用するゴムの種類によっては、主として残留モノマーを除去するため、金型から取り出した後、オーブンなどでさらに二次加熱（二次硬化）する工程を付加することができる。

【0061】

本発明の複合成形体の製造方法は、表層部に多孔構造を有する平板形状の金属成形体１０のレーザー光照射面（接合面）１３に接着剤を塗布して多孔構造内に接着剤が入り込ませ、かつ粗面１３を接着剤で覆う接着剤層を形成した後、前記接着剤層を介して、金属成形体１０と樹脂成形体３００を一体化させる方法を適用することができる。
また、本発明の複合成形体の製造方法は、金属成形体１０の接着剤層が形成された面を金型内に入れ、射出成形法などを適用しても製造することができる。

【0062】

この工程で使用する樹脂成形体の樹脂は、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂のほか、熱可塑性エラストマーも含まれる。
熱可塑性樹脂は、用途に応じて公知の熱可塑性樹脂から適宜選択することができる。例えば、ポリアミド系樹脂（ＰＡ６、ＰＡ６６等の脂肪族ポリアミド、芳香族ポリアミド）、ポリスチレン、ＡＢＳ樹脂、ＡＳ樹脂等のスチレン単位を含む共重合体、ポリエチレン、エチレン単位を含む共重合体、ポリプロピレン、プロピレン単位を含む共重合体、その他のポリオレフィン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリカーボネート系樹脂、アクリル系樹脂、メタクリル系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアセタール系樹脂、ポリフェニレンスルフィド系樹脂を挙げることができる。

【0063】

熱硬化性樹脂は、用途に応じて公知の熱硬化性樹脂から適宜選択することができる。例えば、尿素樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、レソルシノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン、ビニルウレタンを挙げることができる。

【0064】

熱可塑性エラストマーは、用途に応じて公知の熱可塑性エラストマーから適宜選択することができる。例えば、スチレン系エラストマー、塩化ビニル系エラストマー、オレフィン系エラストマー、ウレタン系エラストマー、ポリエステル系エラストマー、ニトリル系エラストマー、ポリアミド系エラストマーを挙げることができる。

【0065】

これらの熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、熱可塑性エラストマーには、公知の繊維状充填材を配合することができる。
公知の繊維状充填材としては、炭素繊維、無機繊維、金属繊維、有機繊維等を挙げることができる。
炭素繊維は周知のものであり、ＰＡＮ系、ピッチ系、レーヨン系、リグニン系等のものを用いることができる。
無機繊維としては、ガラス繊維、玄武岩繊維、シリカ繊維、シリカ・アルミナ繊維、ジルコニア繊維、窒化ホウ素繊維、窒化ケイ素繊維等を挙げることができる。
金属繊維としては、ステンレス、アルミニウム、銅等からなる繊維を挙げることができる。
有機繊維としては、ポリアミド繊維（全芳香族ポリアミド繊維、ジアミンとジカルボン酸のいずれか一方が芳香族化合物である半芳香族ポリアミド繊維、脂肪族ポリアミド繊維）、ポリビニルアルコール繊維、アクリル繊維、ポリオレフィン繊維、ポリオキシメチレン繊維、ポリテトラフルオロエチレン繊維、ポリエステル繊維（全芳香族ポリエステル繊維を含む）、ポリフェニレンスルフィド繊維、ポリイミド繊維、液晶ポリエステル繊維などの合成繊維や天然繊維（セルロース系繊維など）や再生セルロース（レーヨン）繊維などを用いることができる。

【0066】

これらの繊維状充填材は、繊維径が３〜６０μmの範囲のものを使用することができるが、これらの中でも、例えば金属成形体１０の接合面１３が粗面化されて形成される開放孔２３０などの開口径より小さな繊維径のものを使用することが好ましい。繊維径は、より望ましくは５〜３０μm、さらに望ましくは７〜２０μmである。
このような開放孔２３０などの開口径より小さな繊維径の繊維状充填材を使用したときには、金属成形体の開放孔２３０などの内部に繊維状充填材の一部が張り込んだ状態の複合成形体が得られ、金属成形体と樹脂成形体の接合強度が高められるので好ましい。
熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、熱可塑性エラストマー１００質量部に対する繊維状充填材の配合量は５〜２５０質量部が好ましい。より望ましくは、２５〜２００質量部、さらに望ましくは４５〜１５０質量部である。

【0067】

ゴムとしては、エチレン‐プロピレンコポリマー(EPM)、エチレン‐プロピレン‐ジエンターポリマー(EPDM)、エチレン‐オクテンコポリマー(EOM)、エチレン‐ブテンコポリマー(EBM)、エチレン‐オクテンターポリマー(EODM)、エチレン‐ブテンターポリマー(EBDM)などのエチレン‐α‐オレフィンゴム；
エチレン/アクリル酸ゴム(EAM)、ポリクロロプレンゴム(CR)、アクリロニトリル‐ブタジエンゴム(NBR)、水添NBR (HNBR)、スチレン‐ブタジエンゴム(SBR)、アルキル化クロロスルホン化ポリエチレン(ACSM)、エピクロルヒドリン(ECO)、ポリブタジエンゴム(BR)、天然ゴム(合成ポリイソプレンを含む) (NR)、塩素化ポリエチレン(CPE)、ブロム化ポリメチルスチレン‐ブテンコポリマー、スチレン‐ブタジエン‐スチレン(S‐B‐S)およびスチレン‐エチレン‐ブタジエン‐スチレン(S‐E‐B‐S)ブロックコポリマー、アクリルゴム(ACM)、エチレン‐酢酸ビニルエラストマー(EVM)、およびシリコーンゴムなどを使用することができる。

【0068】

ゴムには、必要によりゴムの種類に応じた硬化剤を含有させるが、その他、公知の各種ゴム用添加剤を配合することができる。ゴム用添加剤としては、硬化剤、硬化促進剤、老化防止剤、シランカップリング剤、補強剤、難燃剤、オゾン劣化防止剤、充填剤、プロセスオイル、可塑剤、粘着付与剤、加工助剤などを使用することができる。

【0069】

本発明の製造方法により得られた複合成形体１は、図１３および図１４に示すような金属成形体１０が有している開放孔２３０、内部空間２４０、トンネル接続路２５０、開放空間２４５内に、樹脂成形体３００を形成する樹脂が入り込んだ状態で一体にされている。
開放孔２３０と（幹孔２３２と枝孔２３３）開放空間２４５の内部には、それぞれの開口部分から樹脂が入り込んでおり、内部空間２４０の内部には、開放孔２３０や開放空間２４５の開口部から入り込んだ樹脂がトンネル接続路２５０を通って入り込んでいる。
このため、本発明の製造方法により得られた複合成形体１は、開放孔２３０や開放空間２４５内のみに樹脂が入り込んだ複合成形体と比べると、図１５において金属成形体１０と樹脂成形体３００の接合面１３に対して、金属成形体１０の端部を固定した状態で樹脂成形体３００を平行方向（図１５のＸ方向）に引っ張ったときのせん断接合強度（Ｓ１）と、金属成形体１０と樹脂成形体３００の接合面１３に対して垂直方向（図１５のＹ方向）に引っ張ったときの引張り接合強度（Ｓ２）の両方が高くなる。

【0070】

次に、融点の高い第１金属成形体と融点の低い第２金属成形体の複合成形体の製造方法について説明する。
金型内に、接合面が粗面化された融点の高い第１金属成形体を接合面が上になるように配置する。
その後、例えば周知のダイカスト法を適用して、溶融状態の融点の低い金属（例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、マグネシウムおよびそれらを含む合金）を金型内に流し込む。
このようにすることで、第１金属成形体の図１３、図１４に示すような開放孔２３０、内部空間２４０、開放空間２４５、開放孔２３０の枝孔２３３やトンネル接続路２５０内に、第２金属成形体を構成する溶融金属が侵入する。

【0071】

その後、冷却することで、融点の高い第１金属成形体と融点の低い第２金属成形体の複合成形体を得ることができる。
前工程の処理のとおり、溶融金属（第２金属成形体を構成する融点の低い金属）は、開放孔２３０、内部空間２４０、開放空間２４５、開放孔２３０の枝孔２３３やトンネル接続路２５０内に侵入しているため、前記開放孔２３０などに侵入した金属によるアンカー効果がより強く発揮されることになる。
このため、このようにして得られた第１金属成形体と第２金属成形体からなる金属成形体同士の複合成形体の接合強度は、第１金属成形体の表面に対して、エッチング処理などの化学的処理またはサンドブラスト処理などの物理的処理をした後で、公知のダイカスト法を適用して得た金属成形体同士の複合成形体の接合強度よりも高くすることができる。

【実施例】

【0072】

実施例１および比較例１
表１に示す材質で、図１６に示す形状の金属板１０（３０mm×３０mm）の２０mm×６mmの領域１３（接合面１３）に対して、表１に示す条件で、図１７に示す照射パターンにて連続波レーザーを照射した。
連続波レーザーの照射時には、実施例１では放熱抑制手段として、作業台（厚さ１２ｍｍの鋼板）の上にガラス板（厚さ１．１ｍｍ）を図４のように配置して、金属板１０からの放熱を抑制した。
比較例１では、作業台（厚さ１２ｍｍの鋼板）上に直接金属板１０を置いた。
図１８（ａ）、（ｂ）に実施例１と比較例１の連続波レーザーの照射面（領域１３）のＳＥＭ写真を示す。
図１８（ａ）、（ｂ）から、ガラス板を使用した実施例１の方が、粗面化状態がより均一状態で、きれいな状態であることが確認できた。

【0073】

実施例１と比較例１の金属板１０を使用して、下記の方法で射出成形して、図１９に示すような複合成形体を得た。
＜射出成形＞
樹脂：GF60%強化PA66樹脂（プラストロンPA66−GF60−01（L７）：ダイセルポリマー（株）製），ガラス繊維の繊維長：１１ｍｍ
樹脂温度：３２０℃
金型温度：１００℃
射出成形機：ファナック製ROBOSHOT S2000i100B）

【0074】

得られた複合成形体について、図２０で示すＹ方向に相当する引張り接合強度を次の方法にて測定した。
引張試験は、図２０に示すように、金属成形体１０側の治具７０により固定した状態で、金属成形体１０と樹脂成形体３００が破断するまで図２１のＹ方向（図１５のＹ方向であり、接合面１３に対して垂直方向）に引っ張った場合の接合面１３が破壊されるまでの最大荷重を測定した。結果を表１に示す。

【0075】

＜引張試験条件＞
試験機：オリエンテック社製テンシロン（UCT−1T）
引張速度：５mm／min
チャック間距離：５０mm

【0076】

【表1】

【0077】

表１から確認できるとおり、実施例１では、レーザー照射時に放熱を抑制することでエネルギー効率が良くなったため、加工条件（加工時間など）が同一であるときには、比較例１よりも接合強度を高くすることができた。
この結果からは、実施例１を比較例１と同じ接合強度にするときには、加工時間をより短くできることが分かった。
また、比較例１を実施例１と同じ接合強度にするためには、加工時間を長くすればよいことになるが、その場合には粗面化が過度になるおそれもある。

【0078】

実施例２〜５および比較例２〜５
表１に示す材質で、図１６に示す形状の金属板１０（３０mm×３０mm）の２０mm×６mmの領域１３（接合面１３）に対して、表２に示す条件で、図１７に示す照射パターンにて連続波レーザーを照射した。
連続波レーザーの照射時には、実施例２〜５では放熱抑制手段としてガラス板を図４のように配置して、金属板１０からの放熱を抑制し、比較例２〜５では鋼板を図４のように配置した。
図２１〜図２４に実施例２〜５と比較例２〜５の連続波レーザーの照射面（領域１３）のＳＥＭ写真を示す。図２１〜図２４から、領域１３に多孔構造が形成されたことが確認できた。

【0079】

実施例１と同様にして射出成形して、図１９に示すような複合成形体を得た。
さらに得られた複合成形体について、実施例１と同様にして、接合強度を測定した。結果を表２に示す。

【0080】

【表2】

【0081】

表２の実施例と比較例から確認できるとおり、実施例２〜５では、レーザー照射時に放熱を抑制することでエネルギー効率が良くなったため、加工条件（加工時間など）が同一であるときには、比較例２〜５よりも接合強度を高くすることができた。
この結果からは、実施例２〜５を比較例２〜５と同じ接合強度にするときには、加工時間をより短くできることが分かった。
また、比較例２〜５を実施例２〜５と同じ接合強度にするためには、加工時間を長くすればよいことになるが、その場合には粗面化が過度になるおそれもある。

【産業上の利用可能性】

【0082】

本発明の製造方法は、連続波レーザーを使用してレーザー光を連続照射することで、表層部に多孔構造を有する金属成形体を製造するときに好適である。
本発明の製造方法で得られた金属成形体は、研磨材、触媒粒子などの微粒子の担体として使用することができるほか、樹脂成形体との複合成形体の製造用としても使用することができる。

【符号の説明】

【0083】

１０ 金属成形体
１１ 第１面
１２ 第２面
１３ レーザー光の照射面
２０ 第１放熱抑制板
２１ 第１面
２２ 第２面
３０ 第２放熱抑制板
３１ 第１面
３２ 第２面
４０ 上型
４１ 下型
４２ 開口部

【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】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】