非晶态合金密封件和结合件的制作方法_5

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第一部件和第二部件二者上,之后使两个部件放在一起并由此接合在一起,而 在其上放置有经加热的组合物的表面彼此面对。在其中只涉及一个部件的替代实施方案 中,放置步骤可以意指将已经存在于部件的表面上的至少一些组合物移动到指定区域(例 如凹进表面),以便在那里形成界面层/密封件。
[0154] 放置步骤还可以包括在表面上将组合物成形为期望的形状,和/或其它另外的加 工步骤。放置时间可以取决于合金的化学组成和/或所采用的放置技术。例如,放置时间可 以是小于或等于250秒,例如小于或等于200秒、例如小于或等于150秒、例如小于或等于100 秒、例如小于或等于50秒。在一个实施方案中,放置步骤和另外的加工(例如成形)可以同时 进行。或者,它们可以顺序地进行,例如,在将组合物放置在表面上之后进行另外的加工。
[0155] 在一个实施方案中,放置,包括成形和/或成型,可以用(机械)成形压力进行。所述 压力可以由用于加工和放置组合物的不同技术来产生,如下所述。取决于应用,所述压力可 以以多种方式施加,例如剪切压力、拉伸压力、压缩压力。例如,压力可以帮助将软化的合金 组合物推进部件的凹进表面或腔室中,使得组合物可以随着其硬化(或凝固)形成模具的形 状。在一个实施方案中,非晶态合金在超冷液态区中的粘度可以为Tg时的10 12Pa · s到Tx时 (其通常被认为是超冷区的高温极限)的l〇5Pa · s。超冷区中的非晶态合金具有抵抗结晶的 高稳定性并且可以作为高粘性液体存在。具有这种粘度的液体可以在外加压力下经历显著 的塑性应变。与固体相反,液体非晶态合金可以局部变形,这可以显著降低切削和成型所需 的能量。因此,在一个实施方案中,放置步骤可以包括热塑成型。热塑成型可以允许对放置 的界面层施加大的变形,以促进成形。切削和成型的容易程度可取决于合金、模具、和切削 工具的温度。粘度随温度的升高而降低,允许更容易的成型。
[0156] 可以使用若干技术在放置步骤期间或之后提供另外的加工。例如,放置步骤包括 将非晶态合金成形或成型为期望的构造。成形或成型可以意指在液体/软化的组合物凝固 之前或在其凝固时使其成为期望的形状。在一个实施方案中,模制的步骤可以在至少一个 操作中包括整形、剪切、挤压、二次成型、二次铸造、或它们的组合。在一个实施方案中,另外 的加工步骤可以包括将模制的制品从模具分离和/或抛光模制制品的表面。在另外的加工 过程中,这些技术的任何组合可以在一个步骤中同时进行或分为多个连续的步骤进行。
[0157] 例如,整形可以通过施加压力进行,使得非晶态合金组合物在凝固/硬化之后的形 状可以成型为所需要的形状,例如部件的一部分的形状。换句话说,如果非晶态合金组合物 具有第一形状,且模具合金组合物具有第二形状(第二形状可以不同于第一形状),整形可 以允许成形前的合金组合物的第一形状改变且变成(模具的)第二形状。此外,在部件是模 具的情况中,整形可以包括将液体/软化的组合物推入到模具的腔室空间(或部件的腔室) 中,使得在冷却之后得到的模制制品可以呈现模具腔室的形状。
[0158] 剪切可以通过在界面层之间施加剪切力来进行。可施加剪切以促进界面层的移动 和成形和/或促进所得到的界面层(凝固之后)从模具的分离。可以施加挤压以便例如进一 步将凝固/冷却的密封件/界面层成形为预定的形状或尺寸。或者,挤压可以在放置步骤过 程中进行,使得组合物可以呈现挤出模子(或模具)的形状,因为其被放置在模子中并在后 来凝固。可以进行二次成型或二次铸造以便例如从部件的表面除去界面层的多余部分或促 进软化组合物转移到部件的凹进表面(例如,腔室、底切等)中。
[0159] 然后,可以使放置在部件上的软化组合物冷却以硬化或凝固。冷却时间可以取决 于合金的化学组成。在冷却步骤过程中,可以保持放置步骤过程中施加的压力。可以相对于 放置步骤中使用的压力将压力降低、保持相同、或提高。因此,在一个实施方案中,在外加压 力的帮助下,界面层可以继续在冷却步骤中成形。例如,冷却时间可以是小于或等于250秒, 例如小于或等于200秒、例如小于或等于150秒、例如小于或等于100秒、例如小于或等于50 秒。冷却步骤的速率可以与加热步骤中的加热速率不同或与之相似。冷却速率与加热步骤 的加热速率相比可以更高、更低或相同。
[0160] 在一个实施方案中,可以在冷却步骤完成之后或在冷却过程中对界面层进行另外 的加工步骤。例如,可以进行二次成型以刮削掉或修整所得到的界面层的多余材料;例如所 述多余部分可以是从部件的腔室或底切中突出出来的部分。可以进行另外的步骤,例如通 过机械力例如剪切力分离密封件和/或部件,以便从模具或某些部件分离产品(包括界面 层/密封件)。在一个实施方案中,可以进行将界面层和/或与之接触的部件切削为期望的尺 寸和几何结构的另外步骤。切削步骤可以例如使用经加热的刮刀进行。在一个实施方案中, 在切削过程中,通过任何前述方法只将刮刀加热,或者将刮刀和要切削的界面层都加热。
[0161] 图2提供了制造两个部件之间的密封件/界面层的方法的示例性实施方案的示意 图。图2(a)示出了第一部件1。图2(b)示出了界面层2,其包括放置在部件1的表面的一部分 上的至少部分为非晶态的合金。也可以将界面层2放置第二部件3的表面上,如图2(c)所示。 第二部件3上的放置可以通过将组合物直接放置在第二部件3上实现,或者通过使第二部件 3接触已经被放置在第一部件1上的组合物来实现。如图2(c)中所示,界面层/密封件具有多 余部分21,其可以通过另外的加工步骤除去,例如通过二次成型机械刮除界面层2的多余部 分21和使界面层2与两个部件1和3对准。最终产品如图2(d)中所示。需要指出的是,本申请 中提供的附图是说明性的,且任一个图都可以90度旋转。具体地,尽管部件和界面层是以水 平构造放置的,但可以将它们以垂直构造放置,使第二部件3在界面层2上方,而界面层在第 一部件1上方,或与此方向相反。
[0162] 需要指出的是,因为在大多数实施方案中非晶态组合物不应获得任何晶态相,所 以冷却不需要像制造非晶态合金所需要的速率那样快。可以将组合物冷却到低于组合物的 Tg,例如最终冷却到环境温度。得到的经冷却的组合物至少部分为非晶态的,例如至少为基 本上非晶态的,例如为完全非晶态的。在其中有两个金属部件的一个实施方案中,非晶态合 金界面层可以在两个金属部件之间建立机械互锁,很少有金属物质从部件相互扩散到界面 层中。
[0163] 在一些实施方案中,非晶态合金的热历程可以是累积的。因此,加热、放置、和冷却 的步骤可以重复多次,只要热历程的总加热时间低于引起晶体形成的时间。这可以提供能 够进行界面层和部件的再成形、重塑、和/或再结合的出乎意料的益处。
[0164] 形成界面层或密封件
[0165] 通过前述方法得到的包括非晶态合金的界面层或密封件可以具有若干所需的特 性。最初,如前所述,经冷却的界面层/密封件在加热步骤之前保持合金组合物至少部分为 非晶态相。在一个实施方案中,密封件/界面层至少为基本上非晶态的,例如为完全非晶态 的。
[0166] 在一个实施方案中,界面层或密封件可以起到两个(或更多个)部件之间的结合件 的作用。例如,它可以表现出相对于非晶态合金的前述任何性质(例如,机械、化学性质等)。 在一个实施方案中,界面层/密封件具有与用于形成界面层/密封件的部件或工具基本上相 同的显微结构。例如,在该方法过程中使用的模具或任何工具可以具有与界面层/密封件相 同的显微结构。在一个实施方案中,界面层/密封件和工具和部件是基本上非晶态的,例如 完全非晶态的。因此,在一个实施方案中,经冷却的界面层/密封件的至少一个尺寸大于合 金组合物的临界(铸造)厚度。界面层/密封件的厚度可以是任何前述值。如果形成超过一个 界面层,则厚度可以增加。例如,可以在该密封件/界面层的上方或下面形成第二或第三层, 或者可以在其侧面上形成这些另外的层,如图5(d)_5(e)中所示的。
[0167] 界面层也可以具有"近最终形状"。"近最终形状"在本文中是指与最终产品的最终 几何形状基本上相似的几何形状。在一个实施方案中,这一近最终形状特性可以提供需要 最少后加工的出乎意料的优点。
[0168] 本文中描述的方法允许在比常规方法诸如钎焊或慢加热(braising)更低的温度 下将由非晶态的合金组合物制成的结合件进行成型。此外,本文中描述的方法令人惊讶地 可以允许制造界面层或密封件,而在冷却步骤过程中只有非常小的体积收缩;这与例如慢 加热的常规结合方法完全相反。在一个实施方案中,(所形成的界面层/密封件相对于放置 在部件表面上的复合材料的)体积收缩可以低于约1 %,例如低于约0.8%、例如低于约 0.6%、例如低于约0.5%、例如低于约0.3%、例如低于约0.2%、例如低于约0.1%、例如低 于约0.09%。这么小的体积收缩可以允许界面层或密封件与部件之间的紧密接触;结果,密 封件对于液体是不能渗透的,如上所述。
[0169] 与常规密封件相比,本文中描述的界面层/密封件还可以改善密封件、结合件、以 及界面层-部件组装件的固定的品质,所述常规密封件经常表现出一定量渗漏,无论是通过 密封件或密封件和与其所结合的结构组件之间的界面层处。例如,界面层可以与其所接触 的每个部件(和它们的每个表面)的表面紧密接触。如前所述,本文中所述的界面层/密封件 的接触可以是基本接触或是完全接触。在其中有两个部件的一个实施方案中,界面层在两 个部件之间形成有效的密封。与常规的慢加热或钎焊工艺相比,使用非晶态合金作为密封 件的一个另外优点在于:非晶态合金在成形时不会化学侵蚀或腐蚀部件的表面。换句话说, 在部件和界面层之间的化学物质或元素具有最小的相互扩散。在一个实施方案中,本文中 所述的方法和所形成的界面层/密封件不允许部件的元素溶解和/或扩散到所形成的界面 层/密封件中。结果,所得到界面层/密封件基本上不含来自与之接触的部件的元素,除非该 元素是在放置步骤之前已经存在于界面层的合金组合物中的共有元素。
[0170] 密封件-部件组装件可以采取多种形式。例如,一个实施方案提供一种制品,所述 制品包括具有第一表面的第一部件和放置在该第一表面的一部分上的密封件例如封闭式 密封件,其中密封件包括至少部分为非晶态的组合物。如前所述,部件可以是实心的或中空 的,并由此第一表面可以处于第一部件的内部或可以处于第一部件的外部。组合物可以是 具有所需特性的任何前述组合物。在一个实施方案中,密封件可具有大于非晶态合金组合 物的临界铸造厚度的至少一个尺寸。
[0171] 所述组装件可以采取例如图3(a)_3(b)中所说明的形式。如图3(a)中所说明的,形 成界面层2作为部件1和3之间的结合元件。所述部件可以是例如电子装置的外壳的两个部 分。两个部件不必须对准。例如如图3(b)中所示,第一部件可以具有凹进表面(即腔室)11, 且界面层2被引入到腔室11中并与配合到第一部件的腔室中的第二部件3结合。界面层2可 以沉积在腔室底的表面12上,或可以在腔室侧面的表面12或14上。因此,第二部件3可以通 过界面层2结合于第一部件1的任一表面12、13和14或其组合。在其中腔室是圆形形状(即没 有多个明显的侧面)的情况中,可以将界面层放置在部件1中腔室11的底部的表面上方或放 置在部件3周围(在将部件3插入到部件1的腔室11中时,包括底部在内),提供围绕在腔室11 中的部件3的一部分的圆周密封。
[0172] 或者,界面层用于只在部件上方形成密封件或界面层,而不是用于结合两个部件。 如图4(a)_4(b)中所示,界面层2可以形成在凹进表面(或腔室或底切,取决于具体情况)上。 界面层可以形成为部分填充腔室、基本上填充整个腔室、或填充整个腔室。在图4(a)和4(b) 的三维图中,取决于凹进表面的腔室的构造,密封件可以例如包围第一部件1的整个圆周或 包围第一部件1的圆周的一部分。
[0173] 如前所述,形成界面层的工艺可以重复多次。这可以允许对在部件之间或部件上 的界面层进行再成形和再成型。在一个实施方案中,重复工艺可用于形成超过一个界面层。 图5(a)_5(d)说明了这种工艺。如上所述,可以将界面层2放置在第一部件1的表面上,或形 成在第一部件1的表面上方,如图图5(a)_5(b)中所示的。在使界面层接触第二部件3之前, 可以形成第二界面层/密封件4层,所述第二界面层/密封件4与第一界面层2的至少一部分 接触;参见图5(c)_5(d)。这个第二、另外界面层4可以具有与第一界面层2相同的化学组成 和显微结构,或者它可以具有与界面层2不同的化学组成和/或显微结构。在一个实施方案 中,第二界面层4可以包括至少部分为非晶态的组合物,例如基本上非晶态
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