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2014 年度 実績報告書

超音波を利用した高分子材料と金属の直接接合新技術の開発

研究課題

研究課題/領域番号 24760083
研究機関秋田県立大学

研究代表者

境 英一  秋田県立大学, システム科学技術学部, 助教 (70581289)

研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2015-03-31
キーワード材料設計 / プロセス / 物性・評価 / 接合
研究実績の概要

前年度は,提案した新型超音波接合法への応用をねらいとして,表面処理方法の検討を行い,良好な接合性を示すアルミニウム表面の微細構造の特徴を調べた.しかし、十分な接合強度を得ることができていないため,本年度はさらにこの表面処理方法の検討を中心に行った.
本年度の表面処理方法は,ナノサイズの微細孔を設けてアンカー効果を利用する方法(微細孔処理)として,昨年度も検討を少しだけ行ったリン酸陽極酸化処理とした.これにより形成されるポーラスアルミナの微細構造について,昨年度よりも詳細な検討を実施し,良好な接合界面を得る構造の解明を試みた.微細孔の形成は,市販のアルミニウム板(A6063)を8wt%リン酸(30℃)に浸漬し,0.07A,30Vで1~25min電解させることで行った.接合強度については,接合が困難となりやすい提案超音波接合法での検討の前段階として,それよりも容易に接合が可能である射出接合により得られた試験片で評価した.この検討より得られる知見をもとに,超音波接合法への応用を試みることとした.
結果として,アルミニウム表面に形成されたポーラスアルミナは数百nm周期の凹凸に微細孔を形成するグループ性をもつことを明らかとし,累積孔数(孔径)の面密度が最大となるとき,高接合強度となることがわかった.また,微小硬さ試験により力学特性マッピングを行った結果,接合界面近傍でPPSが軟化していることが明らかとなり,それより,射出成形時に発生したせん断熱が樹脂を軟化させ,微細孔への浸入を容易にするという接合メカニズムを推定することができた.しかし,この知見をもとに,得られた最適条件で表面処理したアルミニウムを用いて提案超音波接合を行ったが,十分な強度は得ることができず,課題を残す結果となった.

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2014

すべて 雑誌論文 (3件) (うちオープンアクセス 3件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (7件)

  • [雑誌論文] Microstrucutural Investigation of Aluminum Surface for Joining with Thermoplastic Resin2014

    • 著者名/発表者名
      Eiichi Sakai, Jianhui Qiu, Suguru Murakami
    • 雑誌名

      Proceedings of the 11th China-Japan Joint Conference on Composite Materials

      巻: 11 ページ: 203-206

    • オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Joining of PC and PMMA by Inserting Their Injection Molding Blends into the Interface2014

    • 著者名/発表者名
      Eiichi Sakai, Jianhui Qiu, Genki Watanabe, Kento Sasaki
    • 雑誌名

      Proceedings of the 11th China-Japan Joint Conference on Composite Materials

      巻: 11 ページ: 311-314

    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] Ultrosonic Weld Between Amorphous and Crystalline Polymer with Inserting Interposed Material2014

    • 著者名/発表者名
      Jianhui Qiu, Eiichi Sakai, Guohong Zhang
    • 雑誌名

      Proceedings of the 11th China-Japan Joint Conference on Composite Materials

      巻: 11 ページ: 125-129

    • オープンアクセス
  • [学会発表] Microstrucutural Investigation of Aluminum Surface for Joining with Thermoplastic Resin2014

    • 著者名/発表者名
      Eiichi Sakai, Jianhui Qiu, Suguru Murakami
    • 学会等名
      11th China-Japan Joint Conference on Composite Materials (CJJCC-11)
    • 発表場所
      Chonging, China
    • 年月日
      2014-10-18 – 2014-10-23
  • [学会発表] Joining of PC and PMMA by Inserting Their Injection Molding Blends into the Interface2014

    • 著者名/発表者名
      Eiichi Sakai, Jianhui Qiu, Genki Watanabe, Kento Sasaki
    • 学会等名
      11th China-Japan Joint Conference on Composite Materials (CJJCC-11)
    • 発表場所
      Chonging, China
    • 年月日
      2014-10-18 – 2014-10-23
  • [学会発表] Ultrosonic Weld Between Amorphous and Crystalline Polymer with Inserting Interposed Material2014

    • 著者名/発表者名
      Jianhui Qiu, Eiichi Sakai, Guohong Zhang
    • 学会等名
      11th China-Japan Joint Conference on Composite Materials (CJJCC-11)
    • 発表場所
      Chonging, China
    • 年月日
      2014-10-18 – 2014-10-23
  • [学会発表] Al陽極酸化処理によるPPSとの接合における表面微細構造と接合特性の関係2014

    • 著者名/発表者名
      村上 卓、邱 建輝、境 英一
    • 学会等名
      日本複合材料学会第39回複合材料シンポジウム
    • 発表場所
      秋田大学
    • 年月日
      2014-09-18 – 2014-09-19
  • [学会発表] レーザー直接溶着したポリ乳酸接合体の溶着特性および界面構造2014

    • 著者名/発表者名
      境 英一、邱 建輝、齋藤 史弥、山田 大祐
    • 学会等名
      日本複合材料学会第39回複合材料シンポジウム
    • 発表場所
      秋田大学
    • 年月日
      2014-09-18 – 2014-09-19
  • [学会発表] 射出成形によるPC-PMMAの接合およびその界面構造解析2014

    • 著者名/発表者名
      邱 建輝、佐々木 健人、境 英一、渡邊 元貴
    • 学会等名
      日本複合材料学会第39回複合材料シンポジウム
    • 発表場所
      秋田大学
    • 年月日
      2014-09-18 – 2014-09-19
  • [学会発表] 異種材料の接合強度に及ぼすPOM/PMMA中間層特性の影響2014

    • 著者名/発表者名
      中村 祐太、邱 建輝、境 英一
    • 学会等名
      日本複合材料学会第39回複合材料シンポジウム
    • 発表場所
      秋田大学
    • 年月日
      2014-09-18 – 2014-09-19

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公開日: 2016-06-01  

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