CN101450382A

CN101450382A - 金属结合制程及其制品

Info

Publication number: CN101450382A
Application number: CNA2007101947403A
Authority: CN
Inventors: 李宗隆
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-11-29
Filing date: 2007-11-29
Publication date: 2009-06-10

Abstract

一种金属结合制程，在10^－3～10^－6陶尔(Torr)的真空环境或以惰性气体保护的环境下，包括步骤如下：提供一个或是复数个金属的基材；提供一个或是复数个烧结体，该烧结体是由粉末冶金或金属射出方式成型，并仅烧结至约60％－90％的程度；将该烧结体放置于该基材上；以及对该基材及该烧结体加热，将温度提高至该烧结体的熔点以下10－300摄氏温度，使得该烧结体烧结结合于该基材上；藉此，该基材与该烧结体的结合，十分地省时省力，且施工过程不会产生金属废料，也不需用到焊料就能将金属结合在一起进而减少成本的浪费，本发明另提供一种金属结合制程的制品。

Description

金属结合制程及其制品

技术领域

本发明关于一种金属结合制程及其制品，尤指一种金属结合制程的改良及其制品。

背景技术

如图1及图2所示，为一种习知的金属制程及其制品，该金属制品为高尔夫球杆的击球面，乃是根据金属制品的大小，先选取一块适当的钛质的基材1a，再使用工具车削去除不需要的部分区块2a而产生最终的制品3a，然而此制程相当费时与费力，且当制品3a的结构只要较为复杂，在车削上就十分不易。且那些被车削掉的部分区块2a成为了废料，这对于目前金属价格不断飙涨的情形而言，十分地浪费。

因此，本发明人有感于上述缺失的可改善，乃特潜心研究并配合学理的运用，终于提出一种设计合理且有效改善上述缺失的本发明。

发明内容

鉴于以上的问题，本发明的主要目的为提供一种金属结合制程及其制品，其具有省时省力以及减少成本浪费的功效，其使得该金属制品免除因焊料而有热传导、电传导与结合强度的降低和腐蚀的出现。

为了达到上述的目的，本发明提供一种金属结合制程，在10^-3～10^-6陶尔的真空环境下，包括步骤如下：

提供一个或是复数个金属的基材；可使用材质为石墨或是陶瓷的治具，提供一个或是复数个烧结体，该烧结体是由粉末冶金或金属射出方式成型，并仅烧结至约60％-90％的程度；将该烧结体放置于该基材上；以及对该基材及该烧结体加热，将温度提高至该烧结体的熔点以下10-300摄氏温度，使得该烧结体烧结结合于该基材上。

本发明另提供一种金属结合制程的制品，包括：一金属的基材；以及一个或复数个金属的烧结体，该烧结体烧结结合于该基材上。

本发明具有以下有益的效果：即使该烧结体的结构复杂，将其烧结结合于该基材上，也十分省时省力，且过程中都不会产生金属废料，进而减少成本的浪费。此外，由于该基材与该烧结体不需使用焊料作结合，因一般焊料的热传导系数、电传导系数与强度均比原材质差，且因焊料与原材质不同，容易产生电位差而导致腐蚀现象，所以本发明能大幅改善此类缺点，让不同制程的材料相结合而不需焊料，达成复合的功能，所以本发明制程的金属制品为一良好的热导体。

附图说明

图1为一种习知的金属制程的示意图。

图2为使用图1的制程所产生的制品的平面图。

图3为本发明金属结合制程的流程图。

图4为本发明金属结合制程第二实施例的流程图。

图5为本发明金属结合制程第三实施例的流程图。

图6为本发明金属结合制程第四实施例的流程图。

图7为本发明金属结合制程第五实施例的流程图。

图8为本发明金属结合制程第六实施例的流程图。

图9为本发明金属结合制程的一种制品的平面图。

图10为本发明金属结合制程的另一种制品的平面图。

主要组件符号说明

一、习知

基材1a

部分区块2a

制品3a

二、本发明

基材1

烧结体2

具体实施方式

如图3及图9所示，本发明提供一种金属结合制程，在10^-3～10^-6陶尔(Torr)的真空环境下，包括步骤如下：

(一)提供一个或是复数个金属的基材1；

(二)可使用材质为石墨或是陶瓷的治具，提供一个或是复数个烧结体，该烧结体是由粉末冶金或金属射出方式成型，并仅烧结至约60％-90％的程度，该基材1与该烧结体2可为同一种金属或不同金属；

(三)将该烧结体2放置于该基材1上；以及

(四)对该基材1及该烧结体2加热，将温度提高至该烧结体2的熔点以下10-300摄氏温度；

(五)该烧结体2烧结结合于该基材1上，其中烧结结合的原理，是由于烧结体2的孔隙能给予原子在温度提升时移动的空间，将温度提高至该烧结体2的熔点以下10-300摄氏温度时，该烧结体2的原子从温度上得到很多能量，其原子的动能增加，得以破坏原子与原子之间原有的键结，由于该烧结体2的原子浓度，在该基材1与该烧结体2的接口较低，使得该烧结体2的原子朝向该基材1与该烧结体2的接口作移动扩散，并进入该基材1的原子区，与该基材1的原子形成介金属化合物达成键结效果。

每一种金属均有其适当的烧结结合温度，针对上述的制程，列举几种金属的烧结结合条件：

1、当该基材1与该烧结体2均为钛，将温度加热至800～1300摄氏温度进行烧结结合。

2、当该基材1与该烧结体2均为铝，将温度加热至300～650摄氏温度进行烧结结合。

3、当该基材1与该烧结体2均为镁，将温度加热至300～650摄氏温度进行烧结结合。

当对两种不同的金属进行烧结结合时，加热温度以烧结温度较低的金属为主，针对上述的制程，列举几种金属的烧结结合条件：

4、当该基材1为钛，该烧结体2为铝或镁，将温度加热至300～650摄氏温度进行烧结结合。

5、当该基材1为铝，该烧结体2为镁，将温度加热至300～650摄氏温度进行烧结结合。

如图4所示，为本发明金属结合制程的第二实施例，为了加速基材1与烧结体2结合的时间，可于加热烧结的过程中，对该基材1与该烧结体2施以5MPa～300MPa的压力。

如图5所示，为本发明金属结合制程的第三实施例，为了加速基材1与烧结体2结合的时间，可于加热烧结的过程中，对该基材1与该烧结体2施以5MPa～300MPa的压力，且于该基材1与该烧结体2之间加入1000伏～30000伏的电压差。

如图6所示，为本发明金属结合制程的第四实施例，操作时加入氢气、氮气或其它惰性气体，以防止加热时，产生金属的氧化现象，其它步骤则与上述实施例相同。

针对本实施例的制程，列举几种金属的烧结结合条件：

1、当该基材1与该烧结体2均为铜，将温度加热至700～1045摄氏温度进行烧结结合。

2、当该基材1与该烧结体2均为不锈钢，将温度加热至1000～1450摄氏温度进行烧结结合。

3、当该基材1与该烧结体2均为碳钢，将温度加热至1000～1450摄氏温度进行烧结结合。

4、当该基材1为不锈钢，该烧结体2为铜，将温度加热至700～1045摄氏温度进行烧结结合。

5、当该基材1为不锈钢，该烧结体2为碳钢，将温度加热至1000～1450摄氏温度进行烧结结合。

值得一提的是，不论是真空环境下的操作或是加入保护气体(氢气或氮气)，其目的均为防止加热过程中的金属氧化现象。所以一些于保护气体环境下操作的金属，如不锈钢及碳钢，其要与真空环境下(10^-3～10^-6陶尔)操作的金属，如钛、铜、铝、镁作烧结结合时，操作环境以真空环境为依归，针对上述情形，以下列举几种金属的烧结结合条件：

1、当该基材1为钛，该烧结体2为铜，在10^-3～10^-6陶尔的真空环境下，将温度加热至700～1045摄氏温度进行烧结结合。

2、当该基材1为铜，该烧结体2为铝或镁，在10^-3～10^-6陶尔的真空环境下，将温度加热至300～650摄氏温度进行烧结结合。

3、当该基材1为不锈钢，该烧结体2为钛，在10^-3～10^-6陶尔的真空环境下，将温度加热至800～1300摄氏温度进行烧结结合。

4、当该基材1为不锈钢，该烧结体2为铝或镁，在10^-3～10^-6陶尔的真空环境下，将温度加热至300～650摄氏温度进行烧结结合。

5、当该基材1为碳钢，该烧结体2为钛，在10^-3～10^-6陶尔的真空环境下，将温度加热至800～1300摄氏温度进行烧结结合。

6、当该基材1为碳钢，该烧结体2为铝或镁，在10^-3～10^-6陶尔的真空环境，将温度加热至300～650摄氏温度进行烧结结合。

如图7所示，为本发明金属结合制程的第五实施例，为了加速该基材1与该烧结体2的结合时间，可于第四实施例的加热烧结的过程中，对该基材1与该烧结体2施以5MPa～300MPa的压力。

如图8所示，为本发明金属结合制程的第六实施例，为了加速该基材1与该烧结体2的结合时间，可于第四实施例的加热烧结的过程中，对该基材1与该烧结体2施以5MPa～300MPa的压力，且于该基材1与该烧结体2之间加入1000伏～30000伏的电压差。

根据本发明金属结合制程，本发明另提供一种金属结合制程的制品，其包括：该金属的基材1以及一个或复数个该金属的烧结体2，该烧结体2烧结结合于该基材1上，该基材1与该烧结体2可为相同金属，也可为不同金属。

如图9及图10所示，为本发明金属结合制程的二种制品，图9为一高尔夫杆的击球面，而图10则为一种水冷散热装置，该烧结体2为利用铜金属粉末射出烧结而成的散热结构，但是该烧结体2有微细孔洞，会有渗水之虞，所以该烧结体2的结构仍不能应用于水冷散热装置，我们必须将该烧结体2的结构与该基材1(铜板)进行烧结结合，因为烧结结合的过程中，并无使用焊料，而焊料是通常不良的热导体，所以该基材1与该烧结体2烧结结合后的制品，为一良好的热导体，而此时的烧结体2底部为一实心铜材，所以该水冷散热装置，无漏水的可能，且因此装置没有焊料的使用所以热传导效能更佳。

本发明金属结合制程及其制品，即使该烧结体2的结构复杂，将其烧结结合于该基材1上，也十分省时省力，且过程中都不会产生金属废料，进而减少成本的浪费。此外，由于该基材1与该烧结体2不需使用焊料作结合，而焊料一般都为不良的热导体，所以该金属制品为一良好的热导体。

以上所述，仅为本发明其中的较佳实施例而已，并非用来限定本发明的实施范围，即凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆为本发明专利范围所涵盖。

Claims

1、一种金属结合制程，其特征在于，在10^-3～10^-6陶尔的真空环境下，包括步骤如下：

提供一个或是复数个金属的基材；

可使用材质为石墨或是陶瓷的治具，提供一个或是复数个烧结体，该烧结体是由粉末冶金或金属射出方式成型，并仅烧结至约60％-90％的程度；

将该烧结体放置于该基材上；以及

对该基材及该烧结体加热，将温度提高至该烧结体的熔点以下10-300摄氏温度，使得该烧结体烧结结合于该基材上。

2、如权利要求1所述的金属结合制程，其特征在于：该基材与该烧结体为相同金属。

3、如权利要求1所述的金属结合制程，其特征在于：该基材与该烧结体为不同金属。

4、如权利要求1所述的金属结合制程，其特征在于：该治具为石墨件或陶瓷件。

5、如权利要求1所述的金属结合制程，其特征在于：更包括于加热烧结的过程中，对该基材及该烧结体施以5MPa～300MPa的压力。

6、如权利要求1所述的金属结合制程，其特征在于：更包括于加热烧结的过程中，对该基材及该烧结体施以5MPa～300MPa的压力，且于该基材与该烧结体之间加入1000伏～30000伏的电压差。

7、如权利要求1所述的金属结合制程，其特征在于：该基材与该烧结体为钛，其烧结温度的范围为800～1300摄氏温度。

8、如权利要求1所述的金属结合制程，其特征在于：该基材与该烧结体为铜，其烧结温度的范围为700～1045摄氏温度。

9、如权利要求1所述的金属结合制程，其特征在于：该基材与该烧结体为铝，其烧结温度的范围为300～650摄氏温度。

10、如权利要求1所述的金属结合制程，其特征在于：该基材与该烧结体为镁，其烧结温度的范围为300～650摄氏温度。

11、一种金属结合制程，其特征在于，操作时加入氢气或氮气或其它惰性气体，以防加热时，产生金属氧化现象，包括步骤如下：

提供一个或是复数个金属的基材；

将该烧结体放置于该基材上；以及

对该基材及该烧结体加热，将温度提高至该烧结体的熔点以下10-300摄氏温度，该烧结体烧结结合于该基材上。

12、如权利要求11所述的金属结合制程，其特征在于：该基材与该烧结体为相同金属。

13、如权利要求11所述的金属结合制程，其特征在于：该基材与该烧结体为不同金属。

14、如权利要求11所述的金属结合制程，其特征在于：该治具为石墨件或陶瓷件。

15、如权利要求11所述的金属结合制程，其特征在于：更包括于加热烧结的过程中，对该基材及该烧结体施以5MPa～300MPa的压力。

16、如权利要求11所述的金属结合制程，其特征在于：更包括于加热烧结的过程中，对该基材及该烧结体施以5MPa～300MPa的压力，且于该基材与该烧结体之间加入1000伏～30000伏的电压差。

17、如权利要求11所述的金属结合制程，其特征在于：该基材与该烧结体为不锈钢，其烧结温度的范围为1000～1450摄氏温度。

18、如权利要求11所述的金属结合制程，其特征在于：该基材与该烧结体为碳刚，其烧结温度的范围为1000～1450摄氏温度。

19、一种金属结合制程的制品，其特征在于，包括：

一金属的基材；以及

一个或复数个金属的烧结体，该烧结体烧结结合于该基材上。

20、如权利要求19所述的金属结合制程的制品，其特征在于：该基材与该烧结体为相同金属。

21、如权利要求19所述的金属结合制程的制品，其特征在于：该基材与该烧结体为不同金属。