发明名称 接合之金属构件及接合该构件之方法
摘要 提供一种藉加压及电流通过二构件2、3产生之热而接合汽缸盖2与阀座3之方法,俾便达成满意的接合且供电时内侧产生的热量减至最低,同时免除浸渗步骤的需求及降低生产成本,抑制阀座3导热系数的增高及改良其耐磨性。阀座3系由烧结材料制造,该材料系由粉状材料有高导电性元素如铜分散于其中组成。施加电流及压力之同时,阀座3之第一接合面3a与汽缸盖本体2之接合面2a事先彼此作表面接触。
申请公布号 TW438641 申请公布日期 2001.06.07
申请号 TW088104571 申请日期 1999.03.23
申请人 马自达股份有限公司 发明人 野村诚治;南场智
分类号 B23K11/00 主分类号 B23K11/00
代理机构 代理人 陈长文 台北巿敦化北路二○一号七楼
主权项 1.一种接合二金属构件之方法,系藉加压及对流经金属构件之电流产生之加热接合,其中该第一金属构件为藉烧结含有高导电系数粒子分散于其中之粉状材料形成的烧结材料。2.如申请专利范围第1项之方法,其中该等具有高导电系数之粒子为铜粒子。3.如申请专利范围第1项之方法,其中该二事先彼此作面接触之金属构件被供给电流及同时加压。4.如申请专利范围第1项之方法,其中该第一金属构件于第二金属构件反侧部分具有比接近第二金属构件该侧其他部分更高的导电效率。5.如申请专利范围第1项之方法,其中该方法包含下列步骤:事先形成硬焊材料属于第一金属构件经由第二金属构件及硬焊材料形成的扩散属之接合面上,其中该硬焊材料具有共熔组合物含有第二金属构件之主要成份且熔点比两种金属构件更低;及藉加压及加热接合第一及第二金属构件,由于于高于硬焊材料熔点之温度通电流跨越二金属构件产生之热,因此形成硬焊材料之第二金属构件之另一扩散层,同时将熔融硬焊材料挤压出二金属构件之匹配面外,藉此二金属构件经由二扩散属之液相扩散接合而接合。6.如申请专利范围第5项之方法,其中该第一金属构件系由基于铁之材料形成,第二金属构件系由基于铝之材料形成,及硬焊材料为基于锌之材料。7.如申请专利范围第5或6项之方法,其中该硬焊材料系由锌-铝共熔金属制成。8.如申请专利范围第5项之方法,其中于形成硬焊材料属之步骤中,超音波振荡施加于第一金属构件浸没于硬焊材料浴表面因而对该表面涂布以硬焊材料层。9.如申请专利范围第5项之方法,其中第一金属构件与第二金属构件之接合系于加压下藉塑性变形第二金属构件之接合面进行。10.一种接合之金属构件,包含二金属构件其系藉加压及通电流通过二构件加热接合,其中该第一金属构件为经由烧结含有高导电系数粒子分散于其中之粉状材料制造的烧结材料。11.如申请专利范围第10项之接合之金属构件,其中该等具有高导电系数之粒子为铜粒子。12.如申请专利范围第10项之接合之金属构件,其中该第一金属构件于其与第二金属构件反侧部分具有比接近第二金属构件该侧部分更高的导电系数。13.如申请专利范围第10项之接合之金属构件,其中该等二金属构件系透过一扩散属及另一扩散属之液相扩散状态接合,该一扩散层为于第一金属构件上由第一金属构件及硬焊填充剂材料制成,该硬焊填充剂材料具有与第二金属构件之共熔组合及熔点低于二金属构件:及该另一扩散层系由扩散材料与第二金属构件形成于第二金属构件之接合面上。14.如申请专利范围第13项之接合之金属构件,其中该第一金属构件系由氟材料制成,第二金属构件系由铝材料制成,及硬焊材料系由基于锌之材料制成。15.如申请专利范围第13项之接合之金属构件,其中该硬焊材料为锌-铝共熔合金。图式简单说明:第一图为根据本发明之具体例1作为待接合金属构件之引擎汽缸盖之剖面图。第二图为剖面图示意显示阀座与汽缸盖本体之接合状态。第三图为剖面图显示阀座于接合前之形状。第四图A-第四图C为阀座及汽缸盖本体之剖面图,显示阀座接合至汽缸盖本体之程序。第五图A-第五图C为剖面图示意显示使用硬焊材料接合第一接合构件至第二接合构件之过程。第六图为剖面图显示涂布阀座用之硬焊容器,阀座浸没于硬焊材料浴中,被涂布以硬焊材料同时施加超音波振荡。第七图为根据本发明用于接合二金属构件之熔接装置之侧视图。第八图A显示于第七图箭头VIII方向之凸焊机器之上电极视图,及第八图B显示上电极之底视图。第九图为之时程图显示于本发明之接合方法之接合过程中供给二金属构件之压力及电流之变化图。第十图为类似第九图之时程图,显示本发明之接合方法之接合过程中控制压力及电流之另一实例。第十一图为铝-锌二元系统合金之平衡相位图。第十二图为类似第九图之时程图,显示控制压力及脉波电流之另一方面。第十三图为之时程图显示于本发明之接合方法之接合过程中待供给二接合金属构件之压力及脉波电流变化以及构件温度之变化。第十四图A-第十四图C显示本发明之接合方法之接合过程中电流控制与压力之三种类型之时程图。第十五图为于凸焊机器中接触接合构件之上电极之剖面图,显示喷洒冷却水于阀座内侧面状态。第十六图为类似第九图之时程图,显示于本发明之接合方形之接合过程中控制压力及电流之另一方面。第十七图A及第十七图B显示本发明之接合方法之接合过程中电流控制与压力变化之两种类型之时程图。第十八图为于凸焊机器接触二接合金属构件之上电极之剖面图,显示于作为第一金属构件之阀片直径缩小方向施加压力的状态。第十九图为类似第三图之剖面图,显示本发明之另一侧之阀片。第二十图为视图显示二电极压缩对应阀座于汽缸盖上,及一串联电路待藉熔接机器施加至二接合电极。第二十一图为根据另一方面作为待接合之金属构件之引擎活塞之剖面图。第二十二图为根据具体例6作为待接合金属构件之引擎汽缸组之剖面图。第二十三图为于凸焊机器接触二接合之金属构件之上电极之剖面图,显示于另一具体例待接合之阀座及汽缸盖本体状态。第二十四图为类似第二十三图之剖面图,显示待彼此作面接触之阀度之第二接合面与汽缸盖本体之接合面状态。第二十五图为类似第二十三图之剖面图,显示待彼此作面接触之阀座之第三接合面与汽缸盖本体之接合面状态。第二十六图为类似第二十三图之剖面图,显示待彼此作面接触之阀座第二接合面其中形成第三接合面之状态及汽缸盖本体之接合面状态。第二十七图为类似第二十三图之剖面图,特别显示冷却熔接机器上电极之另一机制。第二十八图为剖面图显示实例中用于接合之试件。第二十九图为具有细环之阀座之剖面图。第三十图为具有粗环之阀座之剖面图。第三十一图为接合件之试件之示意剖面图,显示中止负载测量试验之测量过程。第三十二图为线图显示于实例1至5之阀座及习知接头测量中止负载所得资料。第三十三图为显微相片显示恰于施加超音波镀敷后之阀座表面。第三十四图为显微相片显示于基本例2待接合之阀座及试件之剖面。第三十五图为显微相片显示恰于中止负载测量试验后之阀座表面。第三十六图为显微相片显示于基本例5待接合之阀座及试件剖面。第三十七图为线圈显示于接合与中止负载施加压力间之关系。第三十八图为线圈显示硬度与距试件接合面之距离之变化。第三十九图为线圈显示阀座接合连续供给电流及脉波电流之前及之后之硬度变化。第四十图为线圈显示连续供给电流及脉波电流时硬度与距试件接合面距离之变化。第四十一图为线圈显示连续供给电流及脉波电流进行中止负载测量试验之结果。第四十二图为略图显示于沉降测量试验埋置之深度y。第四十三图为线圈显示开始施加压力后埋置之深度y随时间之变化。第四十四图为线圈显示硬度随距试件与锻造烧结阀座及浸渗烧结阀座之接合面距离之变化图。第四十五图为显微相片显示由锻造烧结制成的阀座与待接合试件之剖面图。第四十六图为显微相片显示由锻造烧结制成的阀座与待接合试件状态之进一步放大视图。第四十七图为剖面图显示实例1使用之阀座。第四十八图为剖面图显示实例2使用之阀座。第四十九图为部分剖面图显示实例中用于接合之试件之开口一角隅。第五十图为线圈显示实例1及比较例1.2及4之温度与阀座硬度间之关系。第五十一图为线圈显示于实例1及比较例1至4之阀座进行中止负载测量试验结果。第五十二图为显微相片显示实例1中阀座于接合后之剖面图。第五十三图为线圈显示于实例1及2之线接触例及面接触例之中止负载测量试验结果。第五十四图为线圈显示于实例1及2之线接触例及面接触例对阀座进行硬度测量试验结果。第五十五图为线圈显示硬度与实例1及2之线接触例及面接触例中距试件接合面距离之变化图。第五十六图为显微相片显示实例2中已经作面接触之阀座于试件之接合状态。第五十七图为显微相片显示实例2中已经作线接触之阀座于试件之接合剖面状态。第五十八图为显微相片显示实例2中已经作线接触之阀座于试件(不含去角部分)之接合状态。
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