金属结合制程及其制品的制作方法

专利名称：金属结合制程及其制品的制作方法
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la，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。


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IO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la 部分区块2a 制品3a
二、 本发明
基材1 烧结体具体实施例方式
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l;
(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l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l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l 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l与烧结体2结合的时间，可于加热烧结的过程中，对该基材l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l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l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l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l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l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l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l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l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IO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l
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己，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。
权利要求
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；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，该烧结体烧结结合于该基材上。
12、 如权利要求ll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ll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ll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ll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ll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。
全文摘要
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。
文档编号B22F7/04GK101450382SQ200710194740
公开日2009年6月10日 申请日期2007年11月29日 优先权日2007年11月29日
发明者李宗隆 申请人:李宗隆