• Search Research Projects
  • Search Researchers
  • How to Use
  1. Back to previous page

Development of high bonding for plastic/aluminum alloys

Research Project

Project/Area Number 20K04217
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 18020:Manufacturing and production engineering-related
Research InstitutionHiroshima Institute of Technology

Principal Investigator

Kuwano Ryoichi  広島工業大学, 工学部, 准教授 (30709134)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 日野 実  広島工業大学, 工学部, 教授 (70510486)
Project Period (FY) 2020-04-01 – 2023-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2022: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
Fiscal Year 2020: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000)
Keywordsマルチマテリアル / 異種材料接合 / 陽極酸化 / UVパルスレーザ加工 / 大気圧プラズマジェット / 熱可塑性エラストマーインサートシート / A5052 / ポリアミド樹脂 / 表面改質 / アルミニウム合金 / 紫外パルスレーザ / A5052アルミニウム合金 / 酸化アルミニウム / 半導体レーザ / 樹脂-金属異種材料接合 / レーザアブレーション / 表面処理
Outline of Research at the Start

構造体のマルチマテリアル化に伴い異種材料の接合は、次世代の構造体作製の基盤技術とされる。しかし、異種材料の接合には、界面相互作用の解明、結合力、継手特性の耐久保証等の課題が多い。本研究では、樹脂とアルミニウム合金の間に熱可塑性エラストマインサート材を用いるレーザ接合プロセスを提案する。併せて接合面に耐食層と接合密着層の二つの機能層を創製する周辺技術も開発し、樹脂とアルミニウム合金の高結合プロセス技術の確立をはかる。

Outline of Final Research Achievements

This paper proposes a process for bonding between plastic and aluminum alloy using a thermoplastic elastomer insert. Also reported are related techniques to improve alloy adhesion and achieve high bonding of other dissimilar materials. In this approach, the aluminum surface is treated for production of nano-to-micrometer size irregularities, removal of contaminants and oxides, and chemical activation. Tensile shear testing showed that such joints were strong enough to transfer stress to the aluminum alloy base metal and avoid plastic-related deformation. The nanoscale properties of the aluminum surface were found to significantly influence joint strength.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

マルチマテリアルの結合では,機械的や熱的などの特性が顕著に異なるため,界面相互作用の解明,高結合化,継手特性の耐久保証などの課題が多く,高結合は困難とされてきた.本研究では,そのような課題を緩和させる異種材料間に熱可塑性エラストマインサート材を用いる異種材料接合技術とアルミニウム合金の表面改質に関する周辺技術を構築できた.特にナノスケールでの表面性状が結合力に及ぼす作用に関する理解を深める点に学術的な意義が高い.
本研究成果は,環境とエネルギに配慮した高強度で軽量な次世代の輸送機器に応用し,さらに結合部を有する工業製品をはじめ,幅広い分野や用途への適用と拡大が期待できる.

Report

(4 results)
  • 2022 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2021 Research-status Report
  • 2020 Research-status Report
  • Research Products

    (14 results)

All 2023 2022 2021 2020

All Journal Article (7 results) (of which Peer Reviewed: 5 results) Presentation (6 results) Book (1 results)

  • [Journal Article] Nano-application for structural color generation2023

    • Author(s)
      Ryoichi Kuwano, Mizue Ebisawa, Makoto Hino, Tsuyoshi Tokunaga,Michiru Yamashita, Norihito Nagata, Nathan Hagen, Yukitoshi Otani
    • Journal Title

      OPIC OPTICS & PHOTONICS International Congress 2023

      Volume: OPTM Pages: 1-3

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Journal Article] UV laser texturing of aluminum alloys and related effects on surface treatment2022

    • Author(s)
      Ryoichi Kuwano; Makoto Hino; Norihito Nagata; Kazuya Nagata; Tsuyoshi Tokunaga; Toshihiko Koga; Nathan Hagen; Yukitoshi Otani
    • Journal Title

      Proc. SPIE 12480, Optical Technology and Measurement for Industrial Applications Conference 2022, 124800F (8 December 2022)

      Volume: 12480 Pages: 1-3

    • DOI

      10.1117/12.2660178

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Journal Article] Anodizing with Excellent Adhesion and Corrosion Resistance for A5052 Aluminum Alloy2021

    • Author(s)
      日野 実, 桑野 亮一, 永田 教人, 山下 満, 福室 直樹, 松本 歩, 八重 真治, 永田 員也, 園田 司, 金谷 輝人
    • Journal Title

      Journal of The Surface Finishing Society of Japan

      Volume: 72 Issue: 12 Pages: 713-715

    • DOI

      10.4139/sfj.72.713

    • NAID

      130008124225

    • ISSN
      0915-1869, 1884-3409
    • Year and Date
      2021-12-01
    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Surface Processing of A5052 Aluminum Alloy by Short Pulse Laser and its Adhesive Property2021

    • Author(s)
      日野 実, 城戸 竜太, 橋本 尊幸, 窪田 竜成, 桑野 亮一, 永田 教人, 金谷 輝人
    • Journal Title

      Journal of The Surface Finishing Society of Japan

      Volume: 72 Issue: 12 Pages: 695-700

    • DOI

      10.4139/sfj.72.695

    • NAID

      130008124226

    • ISSN
      0915-1869, 1884-3409
    • Year and Date
      2021-12-01
    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Effects of phosphate anodization and laser irradiation on adhesive property of AZ91D magnesium alloy2021

    • Author(s)
      日野 実, 橋本 尊幸, 藤野 勇希, 桑野 亮一, 金谷 輝人
    • Journal Title

      Journal of Japan Institute of Light Metals

      Volume: 71 Issue: 6 Pages: 241-245

    • DOI

      10.2464/jilm.71.241

    • NAID

      130008064998

    • ISSN
      0451-5994, 1880-8018
    • Year and Date
      2021-06-15
    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Effects of Phosphate Anodizing and Post-Treatment on Adhesive Property of AZ91D Magnesium Alloy2020

    • Author(s)
      日野 実, 今井田 至世, 桑野 亮一, 西條 充司, 金谷 輝人
    • Journal Title

      Journal of The Surface Finishing Society of Japan

      Volume: 71 Issue: 4 Pages: 298-302

    • DOI

      10.4139/sfj.71.298

    • NAID

      130007827162

    • ISSN
      0915-1869, 1884-3409
    • Year and Date
      2020-04-01
    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Effects of Surface Treatment on Fatigue Property of A5052-H14 and A2017-T4 Aluminum Alloys2020

    • Author(s)
      城戸竜太, 桑野亮一, 日野 実, 村山敬祐, 黒坂成吾, 小田幸典, 堀川敬太郎, 金谷輝人
    • Journal Title

      Journal of the Japan Institute of Metals and Materials

      Volume: 84 Issue: 3 Pages: 74-79

    • DOI

      10.2320/jinstmet.JB201904

    • NAID

      130007801711

    • ISSN
      0021-4876, 1880-6880, 2433-7501
    • Year and Date
      2020-03-01
    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] UVレーザによるA5052アルミニウム合金の表面加工とその接合性2022

    • Author(s)
      桑野亮一,日野 実,永田教人,永田員也,徳永 剛,古賀俊彦
    • Organizer
      精密工学会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] A5052アルミニウム合金とポリアミド樹脂の異種材料接合における 大気圧プラズマジェット照射の表面処理効果2021

    • Author(s)
      桑野亮一,日野 実,永田教人,永田員也,徳永 剛
    • Organizer
      精密工学会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] ポリアミド樹脂とA5052アルミニウム合金の異種材料接合における低電力駆動の大気圧プラズマジェットによる表面処理の効果2021

    • Author(s)
      桑野亮一,日野 実,永田教人,永田員也,徳永 剛
    • Organizer
      スマートプロセス学会第27回「エレクトロニクスにおけるマイクロ接合・実装技術」シンポジウム
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] アルミニウム合金-樹脂異材接合に及ぼすレーザ照射の影響2021

    • Author(s)
      日野 実,進野諒平,桑野亮一
    • Organizer
      スマートプロセス学会第27回「エレクトロニクスにおけるマイクロ接合・実装技術」シンポジウム
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] アルミニウム合金とポリアミド系樹脂の異種材料のレーザ接合2020

    • Author(s)
      桑野亮一,日野 実,永田教人,永田員也,徳永 剛
    • Organizer
      精密工学2020年度秋季大会学術講演会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] レーザビームシェイピングの方法とレーザ加工への展開2020

    • Author(s)
      桑野亮一,徳永 剛,森田 翔
    • Organizer
      精密工学2020年度秋季大会学術講演会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Book] 光アライアンス2021

    • Author(s)
      桑野亮一,日野 実,徳永 剛,森田 翔
    • Total Pages
      4
    • Publisher
      日本工業出版
    • Related Report
      2021 Research-status Report

URL: 

Published: 2020-04-28   Modified: 2024-01-30  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi