发明名称 具有复合材料厚膜之金属表面处理方法
摘要 一种具有复合材料厚膜之金属表面处理方法,是对一金属基材进行摩擦搅拌焊覆(Friction Stir Cladding,FSC),包含有一备制含有第一、二材质之复合膜层覆板的备制复合膜层步骤、一备焊步骤,及一摩擦搅拌焊覆步骤,该备焊步骤是将该复合膜层覆板舖置于该金属基材表面,让一起焊区域受热软化而使一摩擦圆杆可穿入该复合膜层覆板内,该摩擦搅拌焊覆步骤是令该摩擦圆杆旋转移动,以摩擦生热使该复合膜层覆板软化而逐步熔焊于该金属基材表面,藉由重合(Overlap)技术制作出大面积且具有较佳机械性质的复合材料,因能于大气下进行,毋需购买昂贵设备,可以节省制造成本。
申请公布号 TWI289087 申请公布日期 2007.11.01
申请号 TW095103496 申请日期 2006.01.27
申请人 国立中山大学 发明人 何扭今;胡哲明;陈禹龙
分类号 B23K20/10(2006.01) 主分类号 B23K20/10(2006.01)
代理机构 代理人 恽轶群 台北市松山区南京东路3段248号7楼;陈文郎 台北市松山区南京东路3段248号7楼
主权项 1.一种具有复合材料厚膜之金属表面处理方法,适 用于一金属基材,包含下列步骤: 一备制复合膜层步骤,备制一含有第一材质与第二 材质的复合膜层覆板; 一备焊步骤,将该复合膜层覆板舖置于该金属基材 的表面上,并使该复合膜层覆板之一起焊区域受热 而软化,让一摩擦圆杆可部分穿入该起焊区域中; 及 一摩擦搅拌焊覆步骤,令该摩擦圆杆绕自身轴线旋 转并沿着该金属基材表面作往复移动,藉此使该复 合膜层覆板因摩擦生热而产生软化现象,并可被该 摩擦圆杆转动搅拌,逐步地使该复合膜层覆板与该 金属基材接合。 2.依据申请专利范围第1项所述具有复合材料厚膜 之金属表面处理方法,其中,该摩擦圆杆具有一杆 体、一自该杆体向外延且直径小于该杆体的凸销, 及一界定于该杆体与凸销之间的肩部面,于该备焊 步骤中,是使该凸销穿入该起焊区域中,且该肩部 面贴附于其表面。 3.依据申请专利范围第2项所述具有复合材料厚膜 之金属表面处理方法,其中,在该备焊步骤中,是令 该摩擦圆杆之凸销转动地抵触该起焊区域,利用摩 擦生热使该起焊区域受热而软化,让该凸销可穿入 该复合膜层覆板中。 4.依据申请专利范围第3项所述具有复合材料厚膜 之金属表面处理方法,其中,该摩擦圆杆之凸销表 面上形成有复数螺纹,可在转动时使软化的复合膜 层覆板材料向下流动搅拌,该肩部面则是呈远离该 凸销方向凹陷的凹面状。 5.依据申请专利范围第1项所述具有复合材料厚膜 之金属表面处理方法,其中,在该备制复合膜层步 骤中,该复合膜层覆板是取粉末状的第一、二材质 ,将两者混合再压制而成一板块,接着,再对该板块 施以热处理,使之硬化。 6.依据申请专利范围第1项所述具有复合材料厚膜 之金属表面处理方法,其中,在该备制复合膜层步 骤中,该复合膜层覆板是取粉末状的第一、二材质 ,将两者混合再压制而成一板块,接着,再利用一无 销圆杆的端面贴附该板块的表面,以进行摩擦旋转 ,藉由摩擦生热而使该第一、二材质相互键结而硬 化。 7.依据申请专利范围第5或6项所述具有复合材料厚 膜之金属表面处理方法,其中,在该备制复合膜层 步骤中,该第二材质是选自下列所构成的群组:铝 、镁、钛、镍、钴、铜、铁、锆粉及此等之一组 合,使该复合膜层覆板含有该第一、二材质相互化 合的介金属化合物。 8.依据申请专利范围第1项所述具有复合材料厚膜 之金属表面处理方法,其中,在该备制复合膜层步 骤中,该第一材质是金属粉末,第二材质是热稳定 性良好的氧化物并与该第一材质压制成一板块,第 二材质与第一材质不反应纯粹进行散布强化进而 强化复材,而后再对该板块施以热处理增加其强度 。 9.依据申请专利范围第8项所述具有复合材料厚膜 之金属表面处理方法,其中,在该备制复合膜层步 骤中,该第二材质是选自下列材质之一:氧化铝、 氧化矽。 10.依据申请专利范围第9项所述具有复合材料厚膜 之金属表面处理方法,其中,在该备制复合膜层步 骤中,该第一材质是选自下列其中之一材质:铝粉 、镁粉,及钛粉。 11.依据申请专利范围第1项所述具有复合材料厚膜 之金属表面处理方法,其中,在该备制复合膜层步 骤中,该第一材质是铝粉,该第二材质是奈米碳管 。 12.依据申请专利范围第1项所述具有复合材料厚膜 之金属表面处理方法,其中,在摩擦搅拌焊覆步骤 中,该摩擦圆杆的直径为20公厘,并以每分钟不低于 500转的转速,且行进速度不大于每秒10公厘,对该复 合膜层覆板进行摩擦搅拌焊覆。 13.一种具有复合材料厚膜之金属表面处理方法,适 用于一金属基材,该金属基材是选自下列其中之一 金属材质:铝合金、镁合金,及钛合金,该具有复合 材料厚膜之金属表面处理方法包含下列步骤: 一备制复合膜层步骤,备制一含有第一材质与第二 材质的复合膜层覆板; 一备焊步骤,将该复合膜层覆板舖置于该金属基材 的表面上,并使该复合膜层覆板之一起焊区域受热 而软化,让一摩擦圆杆可部分穿入该起焊区域中; 及 一摩擦搅拌焊覆步骤,令该摩擦圆杆绕自身轴线旋 转并沿着该金属基材表面作往复移动,藉此使该复 合膜层覆板因摩擦生热而产生软化现象,并可被该 摩擦圆杆转动搅拌,逐步地使该复合膜层覆板与该 金属基材接合。 图式简单说明: 图1是一流程图,说明本发明具有复合材料厚膜之 金属表面处理方法之较佳实施例; 图2是一流程示意图,用以辅助说明图1; 图3是一作动示意图,说明一摩擦圆杆正对一复合 膜层覆板进行搅拌焊合;及 图4是一侧视示意图,说明该摩擦圆杆可形成搅拌 作用。
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