JP5816763B1 - Heterogeneous material bonded metal material with airtightness at the interface between different materials and metal material, Heterogeneous material bonded material with airtightness at the interface between different materials - Google Patents

Abstract

【課題】金属（又は樹脂）と樹脂といった、異種材料と金属材料（又は異種材料）との接合技術において、接合後に異種材料と金属材料（又は異種材料）との界面に高度な気密性を当該界面に付与する手段の提供。【解決手段】異種材料と接合した際に当該異種材料と金属材料との界面において、レーザースキャニング加工時に相互に略平行となる複数の溝部を有する接合部が形成された気密性を有する異種材料接合金属材料であって、前記接合部は、前記金属材料の表面に形成された前記溝部に対して垂直方向に切断した断面視において、前記溝部における溝幅をＷ、溝深さをＨ、レーザースキャニング加工時に形成される前記溝部面積をＡ、及び、レーザースキャニング加工時に前記溝部の両側辺の面上に形成されるバリからなる凸部面積をＢ、Ｃとした場合、面積比が、（Ａ＋Ｂ＋Ｃ）／（Ｗ?Ｈ）≧１．００となる関係を有する異種材料接合金属材料。【選択図】図１Kind Code: A1 In a joining technique between a different material and a metal material (or different material) such as a metal (or resin) and a resin, a high degree of airtightness is applied to the interface between the different material and the metal material (or different material) after joining. Providing means to apply to the interface. A heterogeneous material joint having airtightness in which joints having a plurality of grooves that are substantially parallel to each other during laser scanning are formed at the interface between the heterogeneous material and the metal material when the heterogeneous material is joined. In the cross-sectional view of the metal material, wherein the joint portion is cut in a direction perpendicular to the groove portion formed on the surface of the metal material, the groove width in the groove portion is W, the groove depth is H, and laser scanning is performed. The area ratio is (A + B + C), where A is the groove area formed during processing, and B and C are convex areas formed of burrs formed on both sides of the groove during laser scanning. / (W? H). Dissimilar material bonded metal material having a relationship of 1.00. [Selection] Figure 1

Description

本発明は、異種材料と金属材料（異種材料）の表面とを気密に接合する技術に関し、特に、当該異種材料と当該金属材料（異種材料）との界面からの水分や湿気の侵入を防止できる技術に関する。   The present invention relates to a technique for airtightly bonding a dissimilar material and a surface of a metal material (dissimilar material), and in particular, can prevent moisture and moisture from entering from the interface between the dissimilar material and the metal material (dissimilar material). Regarding technology.

近年、レーザー光を用いて金属材料と樹脂材料との間を接合する技術が提案されている。   In recent years, a technique for joining a metal material and a resin material using laser light has been proposed.

例えば、特許文献１には、金属成形体と樹脂成形体とが接合された複合成形体であって、金属成形体が、レーザー光の照射により接合面に形成された独立した細孔の組み合わせからなる細孔群を有しており、細孔群が、それぞれの開口部の周囲の面上に形成された突起群を有しているものであり、複合成形体が、金属成形体が有している細孔群内に樹脂が入り込み、さらに突起群が樹脂に埋設された状態で接合されている複合成形体に関する技術が開示されている。   For example, Patent Document 1 discloses a composite molded body in which a metal molded body and a resin molded body are bonded, and the metal molded body is formed from a combination of independent pores formed on a bonded surface by laser light irradiation. The pore group has a projection group formed on the surface around each opening, and the composite molded body has a metal molded body. There is disclosed a technique related to a composite molded body in which a resin enters a pore group and the projection group is bonded in a state of being embedded in the resin.

特開２０１４−６５２８８号公報JP 2014-65288 A

しかしながら、上記従来技術に記載の金属・樹脂成形体においては、金属成形体が、レーザー光の照射により接合面に形成された独立した細孔群を有しているが、当該細孔群については、金属成形体の表面（未処理面を基準）からの溝深さが深く、また、金属成形体の表面からの溝幅が、金属成形体の表面から深くなっていくに従って細く（極細）なっている。従って、当該接合面に形成された細孔群においては、異種材料の充填の際に不利となることが考えられるため、金属と樹脂の界面での気密性が必ずしも十分ではないという問題がある。   However, in the metal / resin molded body described in the above prior art, the metal molded body has independent pore groups formed on the joint surface by laser light irradiation. The depth of the groove from the surface of the metal molded body (based on the untreated surface) is deeper, and the width of the groove from the surface of the metal molded body becomes thinner (extremely fine) as it deepens from the surface of the metal molded body. ing. Accordingly, there is a problem in that the pore group formed on the joint surface is disadvantageous when filling different kinds of materials, so that the airtightness at the interface between the metal and the resin is not always sufficient.

そこで、本発明は、金属と樹脂といった、異種材料と金属材料との接合技術において、接合後に高度な気密性を当該界面に付与する手段を提供することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide a means for imparting high airtightness to the interface after joining in a joining technique between different materials such as metal and resin and a metal material.

上記課題を解決するために、本発明（１）の異種材料接合金属材料は、異種材料と接合した際に当該異種材料と金属材料との界面において、レーザースキャニング加工時に複数の周状の溝部を有する接合部が形成された気密性を有する異種材料接合金属材料であって、前記接合部は、前記金属材料の表面に形成された前記溝部に対して垂直方向に切断した断面視において、前記溝部における溝幅をＷ、溝深さをＨ、レーザースキャニング加工時に形成される前記溝部面積をＡ、及び、レーザースキャニング加工時に前記溝部の両側辺の面上に形成されるバリからなる凸部面積をＢ、Ｃとした場合、面積比が、
１．０２１≦（Ａ＋Ｂ＋Ｃ）／（Ｗ×Ｈ）≦１．６０７
となる関係を有する異種材料接合金属材料である。
また、本発明（２）は、前記金属材料の表面に形成された前記溝部に対して上方から見た上面視において、前記複数の周状の溝部の各々は、前記周状に形成された前記溝部の始点と終点とが重なり合う閉じた形状であることを特徴とする、前記発明（１）に記載の異種材料接合金属材料である。
また、本発明（３）は、前記異種材料が、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、エラストマー又はプラスチックアロイである、前記発明（１）又は（２）に記載の異種材料接合金属材料である。
また、本発明（４）は、前記金属材料が、鉄、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金、マグネシウム、マグネシウム合金又はステンレス鋼である、前記発明（１）〜（３）のいずれか一項記載の異種材料接合金属材料である。
また、本発明（５）は、異種材料同士を接合した際に当該異種材料同士の界面において、レーザースキャニング加工時に複数の周状の溝部を有する接合部が形成された気密性を有する異種材料接合材料であって、前記接合部は、前記異種材料の表面に形成された前記溝部に対して垂直方向に切断した断面視において、前記溝部における溝幅をＷ、溝深さをＨ、レーザースキャニング加工時に形成される前記溝部面積をＡ、及び、レーザースキャニング加工時に前記溝部の両側辺の面上に形成されるバリからなる凸部面積をＢ、Ｃとした場合、面積比が、
１．０２１≦（Ａ＋Ｂ＋Ｃ）／（Ｗ×Ｈ）≦１．６０７
となる関係を有する異種材料接合材料である。
また、本発明（６）は、前記発明（１）〜（４）のいずれか一項記載の異種材料接合金属材料又は前記発明（５）記載の異種材料接合材料と、前記接合部を介して前記異種材料接合金属材料又は前記異種材料と接合した異種材料と、を有する複合成形体である。 In order to solve the above-described problem, the dissimilar material bonded metal material of the present invention (1) has a plurality of circumferential grooves at the interface between the dissimilar material and the metal material at the time of laser scanning processing when bonded to the dissimilar material. An airtight gas-bonded metallic material having a joint portion formed thereon, wherein the joint portion is cut in a direction perpendicular to the groove portion formed on the surface of the metal material. The groove width is W, the groove depth is H, the groove area formed at the time of laser scanning is A, and the convex area of burrs formed on both sides of the groove at the time of laser scanning is In the case of B and C, the area ratio is
1.021 ≦ (A + B + C) / (W × H) ≦ 1.607
It is a dissimilar material joining metal material which has the relationship which becomes.
Further, the present invention (2), in a top view seen from above the grooves formed on the surface of the metallic material, each of said plurality of circumferential grooves, the said formed circumferentially The dissimilar material bonded metal material according to the invention (1), wherein the groove portion has a closed shape in which a start point and an end point overlap each other.
Moreover, this invention ( 3 ) is a dissimilar-material joining metal material as described in the said invention (1) or (2) whose said different material is a thermoplastic resin, a thermosetting resin, an elastomer, or a plastic alloy.
Moreover, this invention ( 4 ) is any one of said invention (1)-( 3 ) whose said metal material is iron, copper, a copper alloy, aluminum, an aluminum alloy, magnesium, a magnesium alloy, or stainless steel. It is a dissimilar-material joining metal material of description.
In addition, the present invention ( 5 ) is characterized in that when dissimilar materials are bonded to each other, at the interface between the dissimilar materials, the dissimilar material bonding having airtightness in which the bonding portions having a plurality of circumferential grooves are formed at the time of laser scanning processing. In the cross-sectional view of the material, the joint portion cut in a direction perpendicular to the groove portion formed on the surface of the different material, the groove width in the groove portion is W, the groove depth is H, and laser scanning processing is performed. When the groove area formed at the time is A, and the convex area formed by burrs formed on both sides of the groove at the time of laser scanning processing is B, C, the area ratio is
1.021 ≦ (A + B + C) / (W × H) ≦ 1.607
It is a dissimilar material bonding material having the following relationship.
In addition, the present invention ( 6 ) includes the dissimilar material bonding metal material according to any one of the inventions (1) to ( 4 ) or the dissimilar material bonding material according to the invention ( 5 ) and the bonding portion. A composite molded body having the dissimilar material bonded metal material or the dissimilar material bonded to the dissimilar material.

本発明によれば、従来、問題となっていた接合界面の気密性確保を解消することができ、接合界面に高度な気密性を有するという効果を奏する。   According to the present invention, it is possible to eliminate the problem of ensuring airtightness at the bonding interface, which has been a problem in the past, and to achieve an effect that the bonding interface has high airtightness.

気密性を有する接合部の形成方法を示す図である。It is a figure which shows the formation method of the junction part which has airtightness. レーザー光を照射することによって形成された凹凸部を示す図（写真）である。It is a figure (photograph) which shows the uneven | corrugated | grooved part formed by irradiating a laser beam. レーザー光を照射することによって形成される接合部の形状を示す図である。It is a figure which shows the shape of the junction part formed by irradiating a laser beam. 接合部における気密性試験の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the airtightness test in a junction part. 溝部周辺の面積測定方法を説明する図である。It is a figure explaining the area measurement method of a groove part periphery. レーザースキャニング加工時における「処理深さ」と気密性との関連を示す図（写真）である。It is a figure (photograph) which shows the relationship between the "processing depth" at the time of a laser scanning process, and airtightness. レーザースキャニング加工時における「溝幅」と気密性との関連を示す図（写真）である。It is a figure (photograph) which shows the relationship between the "groove width" at the time of a laser scanning process, and airtightness. レーザースキャニング加工時における「バリ形状」と気密性との関連を示す図（写真）である。It is a figure (photograph) which shows the relationship between the "burr shape" at the time of a laser scanning process, and airtightness. レーザースキャニング加工時における「溝部形状」と気密性との関連を示す図（写真）である。It is a figure (photograph) which shows the relationship between the "groove part shape" at the time of a laser scanning process, and airtightness. 「他の金属材料」であるＡＤＣ（ダイカスト材料）とＳＵＳ（ステンレス合金）を使用した時のレーザースキャニング加工時における「処理深さ」と気密性との関連を示す図（写真）である。It is a figure (photograph) which shows the relationship between "processing depth" at the time of the laser scanning process at the time of using ADC (die-cast material) and SUS (stainless alloy) which are "other metal materials", and airtightness. 「他の金属材料」である銅（Ｃ１１００）を使用した時のレーザースキャニング加工時における「処理深さ」と気密性との関連を示す図（写真）である。It is a figure (photograph) which shows the relationship between "processing depth" at the time of the laser scanning process at the time of using copper (C1100) which is "another metal material", and airtightness. 機械加工時における気密性を説明する図である。It is a figure explaining the airtightness at the time of machining. 従来技術の類似形状における気密性を説明する図（写真）である。It is a figure (photograph) explaining the airtightness in the similar shape of a prior art. レーザースキャニング加工時において、バリ高さを固定、「溝深さを可変」、ピッチ間隔を固定にした場合と気密性との関連を示す図（写真）である。It is a figure (photograph) showing the relationship between the case where the burr height is fixed, the “groove depth is variable”, and the pitch interval is fixed during laser scanning. レーザースキャニング加工時において、バリ高さを固定、溝深さを固定、「ピッチ間隔を可変」にした場合と気密性との関連を示す図（写真）である。It is a figure (photograph) which shows the relationship between the case where the burr height is fixed, the groove depth is fixed, and the “pitch interval is variable” at the time of laser scanning. レーザースキャニング加工時において、「バリ高さを可変」、溝深さを固定、ピッチ間隔を固定にした場合と気密性との関連を示す図（写真）である。It is a figure (photograph) which shows the relationship between the case where "variable burr height", groove depth is fixed, and pitch interval is fixed at the time of laser scanning.

図１及び図２を参照しながら、本実施形態における気密性を有する接合部の形成方法を説明する。尚、本発明の技術的範囲は当該実施形態には限定されない。本発明のおける接合部は、異種材料と金属材料とが接合されることによって形成される接合部に限らず、異種材料同士（例えば、樹脂と樹脂）が接合されることによって形成される接合部でもよい。但し、以下の形態では、異種材料と金属材料とが接合されることによって形成される接合部を用いた形態を例示する。   With reference to FIG. 1 and FIG. 2, a method of forming an airtight joint in the present embodiment will be described. The technical scope of the present invention is not limited to this embodiment. The joint part in the present invention is not limited to a joint part formed by joining different materials and metal materials, but a joint part formed by joining different materials (for example, resin and resin). But you can. However, in the following form, the form using the junction part formed by joining a dissimilar material and a metal material is illustrated.

図１は、金属材料を縦方向（上下の矢印）に切断した縦断面で見た図である（より詳しくは、金属材料は、レーザー光を照射して加工することで金属表面に相互に略平行となる複数の溝部を有する接合部が形成される。図１は、金属材料の表面に形成された溝部に対して垂直方向に切断した断面図である）。図１（ａ）は、金属材料の未処理面を示した縦断面図である。図１（ｂ）は、レーザー光を照射して金属表面を加工した後の縦断面図である。図１（ｃ）は、溝幅、溝深さ、バリ高さを示す縦断面図である。なお、図１（ａ）〜（ｃ）は、複数の溝部のうち、一つの溝部における接合部を示している。   FIG. 1 is a view of a metal material viewed in a longitudinal section cut in the vertical direction (up and down arrows) (more specifically, the metal material is mutually abbreviated on the metal surface by processing by irradiating laser light. A joint having a plurality of parallel grooves is formed (FIG. 1 is a cross-sectional view cut in a direction perpendicular to the grooves formed on the surface of the metal material). FIG. 1A is a longitudinal sectional view showing an untreated surface of a metal material. FIG. 1B is a longitudinal sectional view after processing the metal surface by irradiating laser light. FIG. 1C is a longitudinal sectional view showing the groove width, groove depth, and burr height. 1A to 1C show a joint portion in one groove portion among the plurality of groove portions.

まず、「気密性」とは、一般的に理解される「気密性」と同義であり、密閉した気体が外部に洩れない、または減圧した内部に気体が流入しない性質を意味するが、多少気体が通過することを排除するものではなく、ＪＩＳの防水性規格での保護等級が等級７以上であればよい。   First, “airtightness” is synonymous with “airtightness” that is generally understood, and means a property that sealed gas does not leak to the outside or gas does not flow into the decompressed interior, However, it is sufficient that the protection class according to the JIS waterproof standard is grade 7 or higher.

次に、「接合部」は、図１（ａ）の金属表面に対して、レーザー光を照射して、金属表面を溝掘加工及び溶融させ再凝固させる条件にて加工することにより形成される。例えば、ある走査方向（一方向）についてレーザースキャニング加工された後、同じ走査方向のレーザースキャニング操作が複数回（２回以上）繰り返されることにより形成される。或いは、ある走査方向についてレーザースキャニング加工された後、前記走査方向とクロスする別の走査方向についてレーザースキャニング加工されるというクロスハッチング操作が複数回（２回以上）繰り返されることにより形成される。但し、一セットとして実行される必要は必ずしも無く、一方向での回数と別方向での回数が異なっていてもよい。   Next, the “joint portion” is formed by irradiating the metal surface of FIG. 1A with laser light and processing the metal surface under conditions for grooving, melting, and re-solidifying. . For example, after laser scanning is performed in a certain scanning direction (one direction), the laser scanning operation in the same scanning direction is repeated a plurality of times (two times or more). Alternatively, a cross-hatching operation in which laser scanning is performed in a certain scanning direction and then laser scanning is performed in another scanning direction that crosses the scanning direction is repeated a plurality of times (two or more times). However, it is not always necessary to be executed as one set, and the number of times in one direction may be different from the number of times in another direction.

レーザースキャニングの処理条件のパラメータには、出力、スキャン速度、スキャン周波数、スキャン回数、ハッチング幅（処理ピッチ）、パターニング形状等があり、これらの組み合わせで条件を設定することになる。   The parameters of the laser scanning process conditions include output, scan speed, scan frequency, number of scans, hatch width (process pitch), patterning shape, etc., and the conditions are set by a combination of these.

レーザースキャニング加工後は、図１（ｂ）に示されるように「接合部」（凹凸部）が形成される。「接合部」は、凹部と凸部から成る。凹部は、「溝部」ともいい、凸部は、「バリ」ともいう。好適には、マクロ的に見た場合に凸部（バリ）及び溝部の少なくとも一部がブリッジ形状又はオーバーハング形状をなしているとよい。ここで、「ブリッジ形状」とは、生成された凸部の頂上同士が溶融してつながりアーチ状になり下部に孔があいている形状のものを指す。尚、凸部の全てがブリッジ形状をなしておらず、一部の凸部がオーバーハングしてきのこ状・杉の木状になっていても、或いは、オーバーハングしていない単なる凸状であってもよい。   After the laser scanning process, as shown in FIG. 1B, a “joint portion” (uneven portion) is formed. The “joining portion” includes a concave portion and a convex portion. The concave portion is also referred to as “groove portion”, and the convex portion is also referred to as “burr”. Preferably, when viewed macroscopically, at least a part of the convex portion (burr) and the groove portion may have a bridge shape or an overhang shape. Here, the “bridge shape” refers to a shape in which the tops of the generated convex portions are melted and connected to form an arch shape with a hole in the lower portion. Note that not all of the protrusions have a bridge shape, and some of the protrusions are overhanging to form a mushroom-like or cedar tree-like shape, or are simply convex without overhanging. May be.

＜溝幅、バリ高さ、溝深さ、処理深さ、ピッチ間隔＞
次に、図１（ｃ）に示されるように、レーザースキャニング加工後に形成される「溝幅（Ｗ）」とは、金属材料の未処理面を基準として、レーザースキャニング加工時に形成される溝部の両側辺の面上に形成される凸部（バリ）と凸部（バリ）との間の距離をいう。「バリ高さ」とは、金属材料の未処理面を基準として、レーザースキャニング加工時に溝部から排出されて形成される凸部（バリ）の頂点までの距離をいう。「溝深さ（Ｈ）」とは、金属材料の未処理面を基準として、凹部（溝部）底辺までの距離をいう。「処理深さ」とは、溝深さ＋バリ高さを言う。溝部面積Ａは、レーザースキャニング加工時に形成される溝部の面積である。また、レーザースキャニング加工時に形成される溝部の両側辺の面上に形成される一方の凸部（バリ）面積をＢ、他方の凸部（バリ）面積をＣとする。「ピッチ間隔」とは、隣り合う凹部（溝部）同士の距離をいう。 <Groove width, burr height, groove depth, processing depth, pitch interval>
Next, as shown in FIG. 1C, the “groove width (W)” formed after laser scanning processing refers to the groove portion formed at the time of laser scanning processing on the basis of the untreated surface of the metal material. The distance between the convex part (burr) and convex part (burr) formed on the surface of both sides is said. “Burr height” refers to the distance to the apex of a convex portion (burr) formed by being discharged from the groove during laser scanning, with the untreated surface of the metal material as a reference. “Groove depth (H)” refers to the distance to the bottom of the recess (groove) with reference to the untreated surface of the metal material. “Processing depth” refers to groove depth + burr height. The groove area A is an area of a groove formed at the time of laser scanning. Also, let B be the area of one protrusion (burr) formed on both sides of the groove formed during laser scanning, and C be the area of the other protrusion (burr). “Pitch interval” refers to the distance between adjacent recesses (grooves).

上記のようなレーザー光を複数回照射することにより、前記接合部（凹凸部）は、微細三次元網目形状を形成することになる。このような表面構造の接合部に異種材料を接合（例えば、樹脂を射出成形で接合）させると、前記微細三次元網目形状の凸部（バリ）・凹部空孔に異種材料が入り込む結果、接合面が異種材料と接する表面積が増大すると同時に極めて高いアンカー効果が発揮される。これにより、接合後に異種材料と金属材料との界面を後加工しなくとも、安定した高度な気密性が当該界面に付与される。なお、レーザー光を「複数回」照射するとは、あるパターンを加工する際に何度もスキャンすることは勿論のこと、あるスキャン速度である周波数（周波数とはパルス波形でレーザーを照射する時間当たりの回数）で加工すると１パルスと次のパルスの重なり具合が定まるが、この際に（１）スキャン速度が低速かつ高い周波数設定で加工することによって１パルスの重なり密度が向上すること、（２）スキャン速度が高速かつ低い周波数設定することによって１パルスの重なり密度が低下すること、の双方（いわゆる１回スキャン）も広義の意味として複数回に含まれる。   By irradiating the laser beam as described above a plurality of times, the joint (uneven portion) forms a fine three-dimensional mesh shape. When dissimilar materials are joined to the joint portion of such a surface structure (for example, resin is joined by injection molding), the dissimilar material enters into the fine three-dimensional mesh-shaped convex portions (burrs) and concave pores. An extremely high anchoring effect is exhibited at the same time as the surface area where the surface is in contact with a different material increases. Thereby, even if it does not post-process the interface of a dissimilar material and a metal material after joining, the stable high airtightness is provided to the said interface. Note that “multiple times” irradiation of laser light means that a certain pattern is scanned many times when processing a certain pattern (frequency is a pulse waveform per unit time of laser irradiation). (1) the overlap density of one pulse and the next pulse is determined, but at this time, (1) the overlap density of one pulse is improved by processing at a low scan speed and a high frequency setting, (2 ) Both the fact that the overlap density of one pulse is lowered by setting a high scan speed and a low frequency (so-called one-time scan) are included in a plurality of times in a broad sense.

レーザー光を複数回照射することによって形成された凹凸部を図２に示す。図２は、図１と同様に、前記金属材料を縦方向に切断した縦断面視において、レーザー光を照射することによって形成された接合部（凹凸部）を示す図（写真）である。図２（ａ）は、接合部（凹凸部）を示す図（写真）である。図２（ｂ）は、凸部の拡大図（写真）である。図２（ｃ）は、凹部の拡大図（写真）である。図２（ｂ）、（ｃ）から微細な網目形状になっていることが理解できる。   FIG. 2 shows an uneven portion formed by irradiating a laser beam a plurality of times. FIG. 2 is a view (photograph) showing a joint (uneven portion) formed by irradiating a laser beam in a longitudinal sectional view in which the metal material is cut in the longitudinal direction, similarly to FIG. 1. Fig.2 (a) is a figure (photograph) which shows a junction part (uneven part). FIG.2 (b) is an enlarged view (photograph) of a convex part. FIG.2 (c) is an enlarged view (photograph) of a recessed part. It can be understood from FIGS. 2 (b) and 2 (c) that it has a fine mesh shape.

また、高度な気密性を付与するためには、図３に示すように、レーザー光を照射する際に、例えば金属表面上で周状に溝部を形成するとよい。より具体的には、金属材料を上方から見た（上面視）場合に、複数の溝部の一つ一つは、金属材料の表面上で周状に形成されており、周状に形成された溝部の始点と終点とが重なり合う閉じた溝形状であるとよい（図３（ｃ））。周の形状が金属表面上で始点と終点とが重なり合あっていない場合（図３（ｄ））には、漏れが生じてしまい気密性を確保することができなくなってしまう。従って、周の形状が、液体や気体が流動する方向を遮断する方向で、金属表面上で始点と終点とが重なり合う閉じた溝形状とすることで、漏れを防ぐことができ、高度な気密性を当該界面に付与することができる。閉じた溝形状とは、図３（ｃ）だけでなく、図３（ｅ）のように例えば始点からスキャンし時計回りに照射し、終点部は始点を超えてさらに軌跡上を半周移動し軌跡上で重なっている場合、つまり始点と終点とが連続線上に存在する形状も閉じた溝形状である。また図３（ｆ）のように、渦巻き状の軌跡で始点と終点が一致しない場合も、シールしたい方向での沿面距離拡大となることから擬似的には閉じた溝形状と言える。なお、周の形状は、特に限定されず、円や楕円、方形状等を挙げることができる。   Moreover, in order to provide a high degree of airtightness, as shown in FIG. 3, when irradiating laser light, for example, a groove portion may be formed in a circumferential shape on the metal surface. More specifically, when the metal material is viewed from above (as viewed from above), each of the plurality of grooves is formed on the surface of the metal material in a circumferential shape, and is formed in a circumferential shape. It is preferable that the groove has a closed groove shape in which the start point and the end point of the groove overlap (FIG. 3C). If the circumference of the metal surface is such that the start point and the end point do not overlap (FIG. 3D), leakage occurs and airtightness cannot be ensured. Therefore, the shape of the circumference is a direction that blocks the direction in which the liquid or gas flows, and a closed groove shape in which the start point and end point overlap on the metal surface can prevent leakage, and high airtightness Can be imparted to the interface. The closed groove shape is not only in FIG. 3 (c) but also in FIG. 3 (e), for example, scanning from the start point and irradiating clockwise, and the end point part further moves beyond the start point and moves half a circle on the track. In the case where they overlap each other, that is, the shape in which the start point and the end point exist on the continuous line is also a closed groove shape. In addition, as shown in FIG. 3 (f), even when the start point and the end point do not coincide with each other in a spiral trajectory, the creepage distance increases in the direction to be sealed, so that it can be said to be a pseudo closed groove shape. The shape of the circumference is not particularly limited, and examples thereof include a circle, an ellipse, and a square shape.

＜金属材料＞
次に、本発明に係る「金属材料」は、特に限定されないが、例えば、鉄、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金、マグネシウム、マグネシウム合金又はステンレス鋼を挙げることができる。尚、携帯電話やノートパソコン等の電気・電子機器の筐体に用いる場合には、軽量化の観点から、アルミニウムやマグネシウム等の密度５ｇ／ｃｍ^３以下の軽金属の単体又はこれら軽金属を主成分とする合金を用いることが好適である。また、金属材料は、レーザー加工を阻害しない範囲において、陽極酸化処理等の表面処理、塗装或いはめっきがされていてもよい。例えば、端子表面へ金、銀、スズ、ニッケル等のめっき・表面処理がされていても、気密性向上の加工を行うことができる。 <Metal material>
Next, the “metal material” according to the present invention is not particularly limited, and examples thereof include iron, copper, copper alloy, aluminum, aluminum alloy, magnesium, magnesium alloy, and stainless steel. In the case of use in a casing of an electric / electronic device such as a mobile phone or a notebook personal computer, from the viewpoint of weight reduction, a light metal alone such as aluminum or magnesium having a density of 5 g / cm ³ or less or these light metals as a main component. It is preferable to use an alloy to be used. In addition, the metal material may be subjected to surface treatment such as anodizing treatment, coating, or plating as long as laser processing is not hindered. For example, even if the terminal surface is plated or surface-treated with gold, silver, tin, nickel or the like, it is possible to perform a process for improving airtightness.

＜異種材料＞
次に、本発明に係る「異種材料」は、金属材料の融点よりも低い温度で接合可能な材料であれば特に限定されず、例えば、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、エラストマー又はプラスチックアロイを挙げることができる。更には、光硬化型樹脂のような熱以外のエネルギで硬化するものや、複数の成分を混合することにより化学的に固化させる等、熱以外で硬化する材料であってもよい。より詳細には、熱可塑性樹脂（汎用樹脂）としては、例えば、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリスチレン（ＰＳ）、アクリロニトリル/スチレン樹脂（ＡＳ）、アクリロニトリル／ブタジエン／スチレン樹脂（ＡＢＳ）、メタクリル樹脂（ＰＭＭＡ）、塩化ビニル（ＰＶＣ）、熱可塑性樹脂（汎用エンジニアリング樹脂）としては、例えば、ポリアミド（ＰＡ）、ポリアセタール（ＰＯＭ）、超高分子量ポリエチレン（ＵＨＰＥ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ＧＦ強化ポリエチレンテレフタレート（ＧＦ―ＰＥＴ）、ポリメチルペンテン（ＴＰＸ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、変性ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）、熱可塑性樹脂（スーパーエンジニアリング樹脂）としては、例えば、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ポリテトラフロロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリアリレート（ＰＡＲ）、ポリサルフォン（ＰＳＦ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、熱硬化性樹脂としては、例えば、フェノ-ル樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル、アルキッド樹脂、エポキシ樹脂、ジアリルフタレート、エラストマーとしては、熱可塑性エラストマーやゴム、例えば、スチレン・ブタジエン系、ポリオレフィン系、ウレタン系、ポリエステル系、ポリアミド系、１,２−ポリブタジエン、ポリ塩化ビニル系、アイオノマーを挙げることができる。更には、熱可塑性樹脂にガラスファイバーを添加したものや、ポリマーアロイ等も挙げることができる。尚、気密性を悪化させない範囲において、従来公知の各種無機・有機充填剤、難燃剤、紫外線吸収剤、熱安定剤、光安定剤、着色剤、カーボンブラック、離型剤、可塑剤等の添加剤を含有せしめたものであっても構わない。 <Different materials>
Next, the “foreign material” according to the present invention is not particularly limited as long as it is a material that can be bonded at a temperature lower than the melting point of the metal material. For example, a thermoplastic resin, a thermosetting resin, an elastomer, or a plastic alloy is used. Can be mentioned. Furthermore, it may be a material that cures by heat other than heat, such as a material that is cured by energy other than heat, such as a photo-curing resin, or a material that is chemically solidified by mixing a plurality of components. More specifically, as the thermoplastic resin (general purpose resin), for example, polyethylene (PE), polypropylene (PP), polystyrene (PS), acrylonitrile / styrene resin (AS), acrylonitrile / butadiene / styrene resin (ABS), Examples of methacrylic resin (PMMA), vinyl chloride (PVC), and thermoplastic resin (general-purpose engineering resin) include polyamide (PA), polyacetal (POM), ultrahigh molecular weight polyethylene (UHPE), polybutylene terephthalate (PBT), Examples of GF-reinforced polyethylene terephthalate (GF-PET), polymethylpentene (TPX), polycarbonate (PC), modified polyphenylene ether (PPE), and thermoplastic resin (super engineering resin) include polyphenylene. Sulfide (PPS), polyetheretherketone (PEEK), liquid crystal polymer (LCP), polytetrafluoroethylene (PTFE), polyetherimide (PEI), polyarylate (PAR), polysulfone (PSF), polyethersulfone ( PES), polyamideimide (PAI), and thermosetting resin include, for example, phenol resin, urea resin, melamine resin, unsaturated polyester, alkyd resin, epoxy resin, diallyl phthalate, and elastomer as thermoplastic elastomer and Examples of the rubber include styrene / butadiene, polyolefin, urethane, polyester, polyamide, 1,2-polybutadiene, polyvinyl chloride, and ionomer. Furthermore, what added the glass fiber to the thermoplastic resin, a polymer alloy, etc. can be mentioned. Addition of various conventionally known inorganic and organic fillers, flame retardants, ultraviolet absorbers, heat stabilizers, light stabilizers, colorants, carbon black, mold release agents, plasticizers, etc., within a range that does not deteriorate the airtightness It may be one containing an agent.

また、この金属材料に異種材料（例えば樹脂）を接合するに際しては、周知の射出成形で接合を行うことが好適である。尚、射出成形としては、アウトサート成形・インサート成形のいずれでもよい。ここで、レーザブリッジ加工面をしっかり転写させる必要性の観点からは、型温・樹脂温は高めに設定し射出圧力も高めのほうが転写性に優れているため、より好適である。但し、レーザブリッジ加工面の表面粗さは、最大高さ（Ｒｍａｘ）で０．０５〜０．１位のため、無理に樹脂温度を高めに設定しなくとも、十分加工面に流すことができる。   Further, when bonding different materials (for example, resin) to the metal material, it is preferable to perform bonding by a well-known injection molding. The injection molding may be either outsert molding or insert molding. Here, from the viewpoint of the necessity of firmly transferring the laser bridge processed surface, it is more preferable that the mold temperature and the resin temperature are set higher and the injection pressure is higher because transferability is better. However, since the surface roughness of the laser bridge processing surface is 0.05 to 0.1 in terms of the maximum height (Rmax), it can be sufficiently flowed to the processing surface without forcibly setting the resin temperature high. .

＜用途＞
次に、このような接合部を有する金属材料の用途について説明する。この金属材料は、接合部で異種材料と強固に接合し、接合後に当該金属材料と当該異種材料との界面を後工程なくとも高度な気密性を達成できる。したがって、当該金属材料は、高レベルで防水性が求められる分野、例えば、川、プール、スキー場、風呂等での使用が想定される。水分や湿気の侵入が故障に繋がる電気又は電子機器用の部品として用いることが好適である。例えば、内部に樹脂製のボスや保持部材等を備えた、電気・電子機器用筐体として有用である。ここで、電気・電子機器用筐体としては、携帯電話の他に、カメラ、ビデオ一体型カメラ、デジタルカメラ等の携帯用映像電子機器の筐体、ノート型パソコン、ポケットコンピュータ、電卓、電子手帳、ＰＤＣ、ＰＨＳ、携帯電話等の携帯用情報あるいは通信端末の筐体、モＭＤ、カセットヘッドホンステレオ、ラジオ等の携帯用音響電子機器の筐体、液晶ＴＶ・モニター、電話、ファクシミリ、ハンドスキャナー等の家庭用電化機器の筐体、自動車に適用されるようなモータ・インバータ内の半導体装置を格納する筐体等を挙げることができる。今後は、防水コネクタ等、端子部分から内部への液体・気体を遮断することが必要なニーズが増大することが考えられる。端子部分から水や油が回路内に浸入すると機器が破損するだけでなく、車載部品などの場合は更に大きな影響となる恐れもあるからである。また、バッテリーなどの容器の液漏れ防止や、車載用センサなど過酷な環境で使用される防水部品が最も狙いとなる分野と考えられる。つまり、これまではОリングやポッテイング(樹脂埋めで防水性を確保)などで対応していた用途に、介在部品を使用せずに直接異種材料を強固に接合する分野（コストダウンも含め）がターゲットとされる。気密性確保が必要な用途の難易度としては、ＩＰ等級で規定される防水規格から、封止する液体・気体に圧力がかかる用途で使用されるもの（エアバルブ・水道関連のバルブやオイルポンプ）、さらに加圧減圧が繰り返される環境で再利用される圧力容器（ガスボンベ等）という順にニーズが拡大していくと考えられる。 <Application>
Next, the use of the metal material having such a joint will be described. This metal material can be strongly bonded to a dissimilar material at a bonding portion, and a high degree of airtightness can be achieved without a post-process at the interface between the metal material and the dissimilar material after bonding. Therefore, the metal material is assumed to be used in fields requiring high level waterproofing, for example, rivers, pools, ski resorts, baths, and the like. It is preferable to use it as a component for electrical or electronic equipment in which intrusion of moisture or moisture leads to failure. For example, it is useful as a housing for electric / electronic devices having a resin boss, a holding member and the like inside. Here, as a case for electric / electronic devices, in addition to mobile phones, cases for portable video electronic devices such as cameras, video integrated cameras, digital cameras, notebook computers, pocket computers, calculators, electronic notebooks , Portable information such as PDC, PHS, mobile phone or the like, housing of communication terminals, mobile MD, cassette headphone stereo, housing of portable acoustic electronic devices such as radio, LCD TV / monitor, telephone, facsimile, hand scanner, etc. And a housing for storing a semiconductor device in a motor / inverter as applied to an automobile. In the future, it is considered that the need for blocking liquid / gas from the terminal portion to the inside, such as waterproof connectors, will increase. This is because if water or oil enters the circuit from the terminal portion, not only will the equipment be damaged, but in the case of an in-vehicle component, etc., there may be a greater impact. In addition, it is thought that waterproof parts used in harsh environments such as in-vehicle sensors and the prevention of liquid leakage from containers such as batteries are the most targeted fields. In other words, there is a field (including cost reduction) in which dissimilar materials are directly joined directly without using intervening parts for applications that have been supported by О rings and potting (to ensure waterproofness by embedding resin). Be targeted. Difficulty for applications that require airtightness, such as those used in applications where pressure is applied to the liquid or gas to be sealed from the waterproof standard specified by IP rating (air valves, water supply valves and oil pumps) Further, it is considered that the needs will expand in the order of pressure vessels (gas cylinders, etc.) that are reused in an environment where pressurization and depressurization are repeated.

＜接合部の気密性試験の構成＞
図４に、接合部の気密性試験の構成を示す。レーザー処理を行った試験片を射出成形機の金型にインサートし、溶融樹脂をレーザー処理面に充填・固化させて複合成形品（異種材料接合金属材料）を得る。図４（a）は、複合成形品（金属材料・樹脂材料）の試験片を示す。図４（ｂ）は、複合成形品（金属材料・樹脂材料）の断面を示す。図４（ｃ）は、金属材料のレーザー処理面を示す。図４（ｄ）は、漏れを生じる際に圧縮空気の流動する方向を示した図である。なお、図４（ｃ）のレーザー処理面の処理形状は図３（ｂ）のようになり、内径φ１０ｍｍ、外形φ１１．５ｍｍ、処理本数６、ハッチング間隔は０．１５ｍｍの同心円形状となっている。また後述する図１５のように可変とした事例では、本数を変えずに外形の寸法を変更して条件を合わせている。 <Composition of airtightness test of joint part>
FIG. 4 shows the configuration of the airtightness test of the joint. The laser-treated test piece is inserted into a mold of an injection molding machine, and a molten resin is filled and solidified on the laser-treated surface to obtain a composite molded product (dissimilar material bonded metal material). FIG. 4A shows a test piece of a composite molded product (metal material / resin material). FIG. 4B shows a cross section of the composite molded product (metal material / resin material). FIG. 4C shows the laser-treated surface of the metal material. FIG. 4D is a diagram showing a direction in which compressed air flows when leakage occurs. The processing shape of the laser treated surface of FIG. 4 (c) is as in FIG. 3 (b), the inner diameter .phi.10 m m, outer φ11.5 m m, the process number 6, hatching spacing 0.15mm of concentric circles It has become. Further, in the case of being variable as shown in FIG. 15 to be described later, the conditions are adjusted by changing the dimensions of the outer shape without changing the number.

＜金属材料と異種材料＞
金属材料としては、アルミＡ５０５６と使用し、異種材料としては、樹脂ＰＰＳ ＧＦ４０ ポリプラスチックス（株）製 ＦＯＲＴＲＯＮ１１４０を使用した。 <Metal materials and different materials>
As the metal material, aluminum A5056 was used, and as the dissimilar material, resin PPS GF40 Polytrons FORTRON 1140 was used.

＜試験方法＞
試験片中央孔より圧縮空気を投入し、保持した状態で金属・樹脂接合部からの漏れ量を測定した。漏れ量のデータは、３個の試験片をそれぞれ３回測定した際の平均値とする。 <Test method>
Compressed air was introduced from the center hole of the test piece, and the amount of leakage from the metal / resin joint was measured while being held. The leak amount data is an average value when three test pieces are measured three times.

＜試験設備＞
コスモ計器（株） エアリークテスタＬＳ―１８１３を使い。加圧力設定は０．５ＭＰａとし、加圧保持時間を１０seｃにて単位時間あたりの漏れ量を測定した。計測単位はｍｌ／ｍiｎである。 <Test equipment>
Cosmo Keiki Co., Ltd. Air Leak Tester LS-1813 was used. The pressure setting was 0.5 MPa, and the amount of leakage per unit time was measured at a pressure holding time of 10 sec. The unit of measurement is ml / min.

＜溝部周辺の面積測定方法＞
図５を参照しながら、溝部周辺の面積測定方法を説明する。図５（a）は、レーザー光を照射して金属表面を加工した後の凹凸部を示す断面画像図（写真）である。図５（ｂ）は、輪郭データ化を示す図（写真）である。図５（ｃ）は、図５（ｂ）のＣＡＤデータ化を示す図（写真）である。 <Area measuring method around the groove>
A method for measuring the area around the groove will be described with reference to FIG. FIG. 5A is a cross-sectional image diagram (photograph) showing the concavo-convex portion after processing the metal surface by irradiating laser light. FIG. 5B is a diagram (photograph) showing the conversion into contour data. FIG.5 (c) is a figure (photograph) which shows the CAD data conversion of FIG.5 (b).

溝部周辺の面積測定の手順としては、図５（ａ）のように、レーザー光を照射して金属表面を加工した後の凹凸部の断面画像を撮影し、図５（ｂ）のように撮影した断面画像の輪郭のデータ化を行い、図５（ｃ）のように輪郭についてＣＡＤデータ化とする。そして、ＣＡＤデータによって面積Ｗ×Ｈ、面積Ａ、Ｂ、Ｃの測定を行った。   As a procedure for measuring the area around the groove, as shown in FIG. 5A, a cross-sectional image of the concavo-convex portion after the metal surface is processed by irradiating the laser beam is photographed as shown in FIG. 5B. The contour of the cross-sectional image is converted into data, and the contour is converted into CAD data as shown in FIG. Then, the area W × H and the areas A, B, and C were measured by CAD data.

＜漏れ量の判定方法＞
漏れ量の判定については、装置の検出限界である０．０１０ｍｌ／ｍｉｎ以下を良品と判断して○、それ以外のものは界面から空気が漏れだしているためリーク不良と判断して×とした。 <Judgment method of leakage amount>
Regarding the determination of the leakage amount, the device detection limit of 0.010 ml / min or less was judged as a non-defective product, and the others were judged as poor because air leaked from the interface, and x was judged. .

（実施例１）
図６は、レーザースキャニング加工時における「処理深さ」と気密性との関連を示す図（写真）である。ピッチ間隔を０．１５ｍｍと固定し、処理深さを５０μｍ、１００μｍ、１５０μｍと変化させた。 Example 1
FIG. 6 is a diagram (photograph) showing the relationship between “processing depth” and airtightness during laser scanning. The pitch interval was fixed at 0.15 mm, and the processing depth was changed to 50 μm, 100 μm, and 150 μm.

＜レーザー処理条件＞
レーザー装置名称 ミヤチテクノス(株)製 ＭＬ−７３５０ＣＬ
<Laser processing conditions>
Laser equipment name ML-7350CL made by Miyachi Technos Co., Ltd.

スキャン回数を増加するに従い、溝深さが深くなり、気密性が向上していくことが分かった。また、図６から、処理深さは、１００μｍよりも深いと気密性を満たすことが確認できた。   It was found that as the number of scans increased, the groove depth increased and the airtightness improved. Further, from FIG. 6, it was confirmed that the airtightness was satisfied when the treatment depth was deeper than 100 μm.

（実施例２）
図７は、レーザースキャニング加工時における「溝幅」と気密性との関連を示す図（写真）である。ピッチ間隔を０．１５ｍｍと固定し、処理深さを１００μｍと固定し、溝幅を２０μｍ、４０μｍ、６０μｍと変化させた。 (Example 2)
FIG. 7 is a diagram (photograph) showing the relationship between “groove width” and airtightness during laser scanning. The pitch interval was fixed at 0.15 mm, the processing depth was fixed at 100 μm, and the groove width was changed to 20 μm, 40 μm, and 60 μm.

図７から、溝幅は気密性に影響を与えないことが確認できた。   From FIG. 7, it was confirmed that the groove width does not affect the airtightness.

（実施例３）
図８は、レーザースキャニング加工時における「バリ形状」と気密性との関連を示す図（写真）である。ピッチ間隔を０．１５ｍｍと固定し、処理深さを３０μｍと固定した上で、バリ高さが高い、低いと変化させた。また、ピッチ間隔を０．１５ｍｍと固定し、処理深さを７０μｍと固定した上で、バリ高さが高い、低いと変化させた。 (Example 3)
FIG. 8 is a diagram (photograph) showing the relationship between the “burr shape” and the airtightness during laser scanning. The pitch interval was fixed at 0.15 mm, the processing depth was fixed at 30 μm, and the burr height was changed as high or low. In addition, the pitch interval was fixed at 0.15 mm, the processing depth was fixed at 70 μm, and the burr height was changed as high or low.

図８から、バリの高さは高く、溝深さは深い方が気密性を満たすことが確認できた。   From FIG. 8, it was confirmed that the height of the burr was high and the groove depth was deeper to satisfy the airtightness.

（実施例４）
図９は、レーザースキャニング加工時における「溝部形状」と気密性との関連を示す図（写真）である。ピッチ間隔を０．１５ｍｍと固定し、処理深さを５０μｍと固定した上で、溝部側壁を開いた状態と閉じた状態とした。 Example 4
FIG. 9 is a diagram (photograph) showing the relationship between the “groove shape” and the airtightness during laser scanning. The pitch interval was fixed at 0.15 mm, the processing depth was fixed at 50 μm, and the groove side wall was opened and closed.

＜レーザー処理条件＞
レーザー装置名称 (株)キーエンス製 MD-Y9700
レーザー装置名称 (株)キーエンス製 MD-F3000
<Laser processing conditions>
Name of laser device MD-Y9700 manufactured by Keyence Corporation
Laser equipment name MD-F3000 manufactured by Keyence Corporation

図９からは、溝部の側壁が開いた状態では、気密性を満たすことが出来ず、溝部の側壁が閉じた状態では、気密性を満たすことが確認できた。言い換えると、金属成形体の表面（未処理面を基準）からの溝幅が、金属成形体の表面から深くなっていくに従って細くなっている形状は、気密性を満たすことが出来ず、金属成形体の表面（未処理面を基準）からの溝幅が、金属成形体の表面から深くなっていくに従ってほぼ同じ幅（距離）の場合には気密性を満たしている、と言える。   From FIG. 9, it was confirmed that the airtightness could not be satisfied when the side wall of the groove portion was open, and the airtightness was satisfied when the side wall of the groove portion was closed. In other words, the shape in which the groove width from the surface of the metal molded body (based on the untreated surface) becomes narrower as it becomes deeper from the surface of the metal molded body cannot satisfy the hermeticity. It can be said that the airtightness is satisfied when the groove width from the surface of the body (based on the untreated surface) is substantially the same width (distance) as it becomes deeper from the surface of the metal molded body.

（実施例５）
図１０は、金属材料がアルミではなく、「他の金属材料」であるＡＤＣ（ダイカスト材料）とＳＵＳ（ステンレス合金）を使用した時のレーザースキャニング加工時における「処理深さ」と気密性との関連を示す図（写真）である。ＡＤＣについては、ピッチ間隔を０．１５ｍｍと固定し、処理深さを４０μ、７０μ、１００μと変化させた。ＳＵＳについてもＡＤＣと同様の条件とした。 (Example 5)
FIG. 10 shows that the “processing depth” and the airtightness at the time of laser scanning processing using ADC (die casting material) and SUS (stainless alloy) which are not “aluminum” but a metal material. It is a figure (photograph) which shows a relationship. For the ADC, the pitch interval was fixed at 0.15 mm, and the processing depth was changed to 40 μ, 70 μ, and 100 μ. The conditions for SUS were the same as those for ADC.

＜レーザー処理条件＞
レーザー装置名称 (株)キーエンス製 MD-Y9700
レーザー装置名称 (株)キーエンス製 MD-F3000
<Laser processing conditions>
Name of laser device MD-Y9700 manufactured by Keyence Corporation
Laser equipment name MD-F3000 manufactured by Keyence Corporation

図１０からは、ＡＤＣやＳＵＳを使用した場合でも、気密性を満たすためには、一定以上の処理深さが必要である（ＡＤＣは１００μｍ、ＳＵＳは６０μｍ）ことが確認できた。   From FIG. 10, it was confirmed that even when ADC or SUS was used, a treatment depth of a certain level or more was required to satisfy hermeticity (ADC is 100 μm, SUS is 60 μm).

（実施例６）
図１１は、「他の金属材料」である銅（Ｃ１１００）を使用した時のレーザースキャニング加工時における「処理深さ」と気密性との関連を示す図（写真）である。銅については、ピッチ間隔を０．１５ｍｍとし、処理深さを１６０μｍとした。銅（新）については、ピッチ間隔を０．１５ｍｍとし、処理深さを８０μｍとした。 (Example 6)
FIG. 11 is a diagram (photograph) showing the relationship between “processing depth” and hermeticity at the time of laser scanning when using “other metal material” copper (C1100). For copper, the pitch interval was 0.15 mm and the treatment depth was 160 μm. For copper (new), the pitch interval was 0.15 mm, and the treatment depth was 80 μm.

＜レーザー処理条件＞
レーザー装置名称 ミヤチテクノス(株)製 ML-7350CL
レーザー装置名称 ミヤチテクノス(株)製 ML-7350CL
主な変更点としては、設備的な構成を変えて照射するビーム形状を変更している。ビームスポット径として（ａ）φ１００μｍ、（ｂ）φ６０μｍである。 <Laser processing conditions>
Name of laser device ML-7350CL manufactured by Miyachi Technos Co., Ltd.
Name of laser device ML-7350CL manufactured by Miyachi Technos Co., Ltd.
The main change is that the shape of the irradiated beam is changed by changing the equipment configuration. The beam spot diameter is (a) φ100 μm and (b) φ60 μm.

図１１からは、銅（新）であり、溝深さが６０μｍ（処理深さで８０μｍ）以上であれば、気密性を満たすことが確認できた。   From FIG. 11, it was confirmed that the material was copper (new) and the airtightness was satisfied when the groove depth was 60 μm or more (the processing depth was 80 μm).

（比較例１）
図１２は、機械加工時における気密性を説明する図である。溝深さは１００μｍとした。図１２では、機械加工のため、バリ上の***物はないが、溝部面積の比率が大きいため、面積比率が「０．９３５」と、１．０００に近い数値となった。しかしながら、気密性の評価としては、０．２３ｍｌ／ｍｉｎと十分な結果は得られなかった。 (Comparative Example 1)
FIG. 12 is a diagram for explaining airtightness during machining. The groove depth was 100 μm. In FIG. 12, there is no bulge on the burr due to machining, but the ratio of the groove area is large, so the area ratio is “0.935”, which is a numerical value close to 1.000. However, as an evaluation of the airtightness, a sufficient result of 0.23 ml / min was not obtained.

機械加工の場合、単純に面積比率を上げることを想定した加工を行っても、レーザー処理とは違って、溝部の側壁やバリ部のアンカー構造が生成できていないため、接合強度も得られず、結果として気密性の評価を満たすことができなかったと考えられる。   In the case of machining, even if processing is performed with the assumption that the area ratio is simply increased, unlike the laser processing, the anchor side structure of the groove and burrs cannot be generated, so the bonding strength cannot be obtained. As a result, it is considered that the evaluation of airtightness could not be satisfied.

（比較例２）
図１３は、従来技術の類似形状における気密性を説明する図（写真）である。ピッチ間隔を０．１５ｍｍ、溝深さを１１１μｍ、溝幅を３０μｍとした。 (Comparative Example 2)
FIG. 13 is a diagram (photograph) for explaining airtightness in a similar shape of the prior art. The pitch interval was 0.15 mm, the groove depth was 111 μm, and the groove width was 30 μm.

従来技術における溝部形状では、面積比率が「０．８０７」であり、気密性の評価としては０．０１４ｍｌ／ｍｉｎと十分な結果が得られなかった。これは、溝部面積が少ないのと、金属成形体の表面（未処理面を基準）からの溝深さが深く、また、金属成形体の表面からの溝幅が、金属成形体の表面から深くなっていくに従って極細くなっている。このため、異種材料の充填の際に不利となり、金属と樹脂の界面での気密性の評価を満たすことができなかったと考えられる。   In the groove shape in the prior art, the area ratio was “0.807”, and as a result of evaluation of airtightness, 0.014 ml / min was not sufficient. This is because the groove area is small, the groove depth from the surface of the metal molded body (based on the untreated surface) is deep, and the groove width from the surface of the metal molded body is deep from the surface of the metal molded body. It becomes very thin as it gets. For this reason, it is disadvantageous when filling with different materials, and it is considered that the evaluation of the airtightness at the interface between the metal and the resin could not be satisfied.

（実施例７）
図１４は、レーザースキャニング加工時において、バリ高さを固定、「溝深さを可変」、ピッチ間隔を固定にした場合と気密性との関連を示す図（写真）である。バリ高さは、２０μｍで固定し、ピッチ間隔は、０．１５μｍで固定した。その上で、溝深さを４４μｍ、７０μｍ、８６μｍと変化させた。 (Example 7)
FIG. 14 is a diagram (photograph) showing the relationship between the case where the burr height is fixed, the “groove depth is variable”, and the pitch interval is fixed during laser scanning processing, and the airtightness. The burr height was fixed at 20 μm, and the pitch interval was fixed at 0.15 μm. After that, the groove depth was changed to 44 μm, 70 μm, and 86 μm.

図１４からは、バリ高さを固定、ピッチ間隔を固定にした場合でも、溝深さが７０μｍ以上であれば、気密性を満たすことが確認できた。   From FIG. 14, even when the burr height was fixed and the pitch interval was fixed, it was confirmed that the airtightness was satisfied if the groove depth was 70 μm or more.

（実施例８）
図１５は、レーザースキャニング加工時において、バリ高さを固定、溝深さを固定、「ピッチ間隔を可変」にした場合と気密性との関連を示す図（写真）である。バリ高さは、２０μｍで固定し、溝深さは、６０μｍで固定した。その上で、ピッチ間隔を０．２０ｍｍ、０．１５ｍｍ、０．１３ｍｍ、０．１１ｍｍと変化させた。 (Example 8)
FIG. 15 is a diagram (photograph) showing the relationship between airtightness and the case where the burr height is fixed, the groove depth is fixed, and the “pitch interval is variable” during laser scanning. The burr height was fixed at 20 μm, and the groove depth was fixed at 60 μm. In addition, the pitch interval was changed to 0.20 mm, 0.15 mm, 0.13 mm, and 0.11 mm.

図１５からは、バリ高さを固定、溝深さを固定にした場合でも、ハッチング幅（ピッチ）は気密性に影響を与えないことが確認できた。   From FIG. 15, it was confirmed that the hatching width (pitch) does not affect the airtightness even when the burr height is fixed and the groove depth is fixed.

（実施例９）
図１６は、レーザースキャニング加工時において、「バリ高さを可変」、溝深さを固定、ピッチ間隔を固定にした場合と気密性との関連を示す図（写真）である。溝深さは、６５μｍで固定し、ピッチ間隔は、０．１５μｍで固定した。その上で、バリ高さを１７μｍ、３１μｍ、４４μｍと変化させた。 Example 9
FIG. 16 is a diagram (photograph) showing the relationship between airtightness and “variable burr height”, groove depth fixed, and pitch interval fixed during laser scanning. The groove depth was fixed at 65 μm, and the pitch interval was fixed at 0.15 μm. Then, the burr height was changed to 17 μm, 31 μm, and 44 μm.

図１６からは、溝深さを固定、ピッチ間隔を固定に押した場合でも、バリの高さによって気密性が変化することが分かった。また、気密性を満たすためには、バリ高さがある一定の高さ以上必要（例えば、２０μｍ以上）であることが確認できた。   From FIG. 16, it was found that even when the groove depth was fixed and the pitch interval was fixed, the airtightness changed depending on the height of the burr. Moreover, in order to satisfy | fill airtightness, it has confirmed that the burr | flash height required more than a fixed height (for example, 20 micrometers or more).

≪評価結果≫
表１と表２に処理条件と評価結果を示す。なお、表１と表２には、接合部を可視化するために、対応図として、図面の番号を付している。ここで注目すべきは、いずれの処理条件（溝幅、バリ高さ、溝深さ、処理深さ、溝部形状、金属材料の材質）においても、評価結果が○となったものは、金属材料を縦方向に切断した縦断面視において、レーザースキャニング加工時に形成される溝部における溝幅をＷ、溝深さをＨ、レーザースキャニング加工時に形成される溝部面積をＡ、及び、レーザースキャニング加工時に前記溝部の両側辺の面上に形成されるバリからなる凸部面積をＢ、Ｃとした場合、面積比が、（Ａ＋Ｂ＋Ｃ）／（Ｗ×Ｈ）≧１．００であることが確認できた。 ≪Evaluation results≫
Tables 1 and 2 show processing conditions and evaluation results. In addition, in order to visualize a junction part in Table 1 and Table 2, the number of drawing is attached | subjected as a corresponding figure. What should be noted here is that for any processing conditions (groove width, burr height, groove depth, processing depth, groove shape, material of metal material), the evaluation results are ○ In the longitudinal sectional view cut in the vertical direction, the groove width formed in the laser scanning process is W, the groove depth is H, the groove area formed in the laser scanning process is A, and the laser scanning process It was confirmed that the area ratio was (A + B + C) / (W × H) ≧ 1.00, where B and C are convex areas formed of burrs formed on both sides of the groove.

面積比（Ａ＋Ｂ＋Ｃ）／（Ｗ×Ｈ）が１．００以上となると、高度な気密性を満たすことになることが確認できたが、この理由としては、まず、レーザースキャニング加工時の場合、面積比率を大きくすることにより、彫り込み量及び彫り込んだ質量部分が、溝部周辺の凸部（バリ）形状として有効活用される比率が増加することになる。これより、沿面距離の拡大、マクロ的なアンカー形状とともにミクロ的なアンカー形状の増大、成形後の樹脂が収縮することによるバリ形状部分の密着性が向上、レーザー照射により有機物等の不純物が取り除かれ、溝部とバリの濡れ性（親和性）が向上することによる、アンカー形状との相乗効果によって密着性が向上することが推察される。   It was confirmed that when the area ratio (A + B + C) / (W × H) was 1.00 or higher, high airtightness was satisfied. The reason for this is that, first, in the case of laser scanning processing, the area By increasing the ratio, the ratio at which the engraving amount and the engraved mass portion are effectively used as the convex portion (burr) shape around the groove portion increases. This increases the creepage distance, increases the macro anchor shape as well as the macro anchor shape, improves the adhesion of the burr-shaped part by shrinking the resin after molding, and removes impurities such as organic matter by laser irradiation It is presumed that the adhesion is improved by a synergistic effect with the anchor shape by improving the wettability (affinity) between the groove and the burr.

なお、面積比の最大値（理論値）は、２．００となるが、最大値が２．００となると、接合部における凸部（バリ）の連続性が保てなくなり、部分的に壊れてしまうことなり、気密性が向上しないことが検証の結果、確認できた。そして、エアリークテスタによれば、接合部における凸部（バリ）の連続性を保つことの出来る面積比の上限値は、１．８０以下であることを確認した。なお、実施例１の１００μm・１５０μm設定（図６の（ｂ）、（ｃ））での面積比はそれぞれ１．１２５、１．０５３となっており、エアリークテスタでの測定では漏れ量が０．００９ｍl/ｍiｎ、０．０１０ｍl/ｍiｎであったが、この条件と同等の処理サンプルについてヘリウムリークテスタにて漏れ量を測定したところ、
ｍl/ｍiｎレベルの気密性が確保できていることがわかった。エアリークテスタレベルでの検出限界を超えてさらに高度な気密性が確保できていたことから、この結果は、例えば、車載部品として要求される、所定の環境試験に対しても満足するものである。 Note that the maximum value (theoretical value) of the area ratio is 2.00, but when the maximum value is 2.00, the continuity of the protrusions (burrs) at the joint cannot be maintained and is partially broken. As a result of the verification, it was confirmed that the airtightness was not improved. And according to the air leak tester, it was confirmed that the upper limit of the area ratio that can maintain the continuity of the protrusions (burrs) at the joint is 1.80 or less. In addition, the area ratios at 100 μm and 150 μm in Example 1 ((b) and (c) in FIG. 6) are 1.125 and 1.053, respectively, and the amount of leakage is 0 in the measurement with the air leak tester. .009 ml / min, 0.010 ml / min, but when the amount of leakage was measured with a helium leak tester for a processed sample equivalent to this condition,
It was found that airtightness at the ml / min level was secured. Since a higher degree of airtightness has been secured beyond the detection limit at the air leak tester level, this result is satisfactory for a predetermined environmental test required as an in-vehicle component, for example.

Claims (6)

異種材料と接合した際に当該異種材料と金属材料との界面において、レーザースキャニング加工時に複数の周状の溝部を有する接合部が形成された気密性を有する異種材料接合金属材料であって、
前記接合部は、前記金属材料の表面に形成された前記溝部に対して垂直方向に切断した断面視において、前記溝部における溝幅をＷ、溝深さをＨ、レーザースキャニング加工時に形成される前記溝部面積をＡ、及び、レーザースキャニング加工時に前記溝部の両側辺の面上に形成されるバリからなる凸部面積をＢ、Ｃとした場合、面積比が、
１．０２１≦（Ａ＋Ｂ＋Ｃ）／（Ｗ×Ｈ）≦１．６０７
となる関係を有することを特徴とする異種材料接合金属材料。 A heterogeneous material bonded metal material having airtightness in which a bonding portion having a plurality of circumferential grooves is formed at the time of laser scanning processing at the interface between the different material and the metal material when bonded to a different material,
The joint portion is formed at the time of laser scanning, in which the groove width in the groove portion is W, the groove depth is H, and the groove portion is formed in a cross-sectional view cut in a direction perpendicular to the groove portion formed on the surface of the metal material. When the groove area is A, and the convex areas made of burrs formed on the surfaces on both sides of the groove during laser scanning are B and C, the area ratio is
1.021 ≦ (A + B + C) / (W × H) ≦ 1.607
A dissimilar material-bonded metal material characterized by 前記金属材料の表面に形成された前記溝部に対して上方から見た上面視において、前記複数の周状の溝部の各々は、前記周状に形成された前記溝部の始点と終点とが重なり合う閉じた形状であることを特徴とする、請求項１に記載の異種材料接合金属材料。 In a top view seen from above the grooves formed on the surface of the metallic material, each of said plurality of circumferential grooves, said closed the start point and the end point of the peripheral shape is formed in the groove overlap The dissimilar material-bonded metal material according to claim 1, wherein the metal material has a shape of 前記異種材料が、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、エラストマー又はプラスチックアロイである、請求項１又は２に記載の異種材料接合金属材料。 The dissimilar-material joining metal material according to claim 1 or 2 , wherein the dissimilar material is a thermoplastic resin, a thermosetting resin, an elastomer, or a plastic alloy. 前記金属材料が、鉄、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金、マグネシウム、マグネシウム合金又はステンレス鋼である、請求項１〜３のいずれか一項記載の異種材料接合金属材料。 The dissimilar-material joining metal material as described in any one of Claims 1-3 whose said metal material is iron, copper, a copper alloy, aluminum, an aluminum alloy, magnesium, a magnesium alloy, or stainless steel. 異種材料同士を接合した際に当該異種材料同士の界面において、レーザースキャニング加工時に複数の周状の溝部を有する接合部が形成された気密性を有する異種材料接合材料であって、
前記接合部は、前記異種材料の表面に形成された前記溝部に対して垂直方向に切断した断面視において、前記溝部における溝幅をＷ、溝深さをＨ、レーザースキャニング加工時に形成される前記溝部面積をＡ、及び、レーザースキャニング加工時に前記溝部の両側辺の面上に形成されるバリからなる凸部面積をＢ、Ｃとした場合、面積比が、
１．０２１≦（Ａ＋Ｂ＋Ｃ）／（Ｗ×Ｈ）≦１．６０７
となる関係を有することを特徴とする異種材料接合材料。 A heterogeneous material bonding material having airtightness in which a bonding portion having a plurality of circumferential grooves is formed at the interface between the different materials at the interface between the different materials when the different materials are bonded,
The joint portion is formed at the time of laser scanning processing in which the groove width in the groove portion is W, the groove depth is H, and the groove portion is cut in a direction perpendicular to the groove portion formed on the surface of the dissimilar material. When the groove area is A, and the convex areas made of burrs formed on the surfaces on both sides of the groove during laser scanning are B and C, the area ratio is
1.021 ≦ (A + B + C) / (W × H) ≦ 1.607
A dissimilar material bonding material characterized by having a relationship of 請求項１〜４のいずれか一項記載の異種材料接合金属材料又は請求項５記載の異種
材料接合材料と、
前記接合部を介して前記異種材料接合金属材料又は前記異種材料と接合した異種材
料と、
を有することを特徴とする複合成形体。 The dissimilar material bonding metal material according to any one of claims 1 to 4 , or the dissimilar material bonding material according to claim 5 ,
The dissimilar material bonded metal material or the dissimilar material bonded to the dissimilar material through the bonding part,
A composite molded article characterized by comprising: