液態金屬復合材料及其制造方法
【專利摘要】本發明是有關于一種液態金屬復合材料，包括：一基材；一液態金屬層，是設置于該基材的一側或兩側；以及一結合層，是設置于該基材與該液態金屬層之間，使該液態金屬層結合于該基材的一側或兩側，其中，該液態金屬層是將一熔融金屬于一低溫環境下急速冷卻成型。
【專利說明】液態金屬復合材料及其制造方法
【技術領域】
[0001]本發明是關于一種液態金屬復合材料,尤指一種以液態金屬貼合于基材的復合材料，適用于制造電器產品的外殼。
【背景技術】
[0002]近年來，因電子技術突飛猛進，如移動電話和筆記本電腦等的電器產品得以日漸朝輕薄短巧的薄型化邁進，而除了微型化電器產品內部的電子零元件外，所述電器的框體亦是決定電器是否微型化的關鍵之一。電器的框體除了提供收容零元件的空間外，亦可作為結合通訊功能、提供足夠強度以保護電器產品核心零件及美觀之用。
[0003]已知制作電器產品的外殼時，若考慮強度時，通常可使用金屬基板做為外殼的材料，然而金屬基板較難塑型為外殼所需的形狀且重量上亦較不符合輕量化的需求，因此亦有已知技術以塑料基板作為外殼的材料。雖塑料基板較易于制作成各種外殼的形狀，但若要能達到合適的強度時，則需至少1_的厚度，并不利于薄型化電器的發展，且樹脂基板的抗刮性亦較金屬板差，其產生刮痕后，該外殼的美觀性便大打折扣。此外，樹脂基板亦無法抗電磁輻射。
[0004]為了解決上述已知的問題，現階段雖有嘗試應用可于低溫下加工的液態金屬制作電器的外殼。雖然使用此類液態金屬可降低加工成本且相較于一般金屬更亦于加工塑型，但其原物料成本仍為其發展的一大阻礙。另外，已知亦有以電鍍、蒸鍍或濺鍍等方式于塑料基板表面覆上一層金屬膜以提高該樹脂基板的抗刮性以及提供抗電磁輻射的特性。然而，以上述的蒸鍍或濺鍍方式于塑料基板上設置金屬膜需造價昂貴的真空設備，并不利于大量生產制造。此外，以此方式生產的金屬膜并無法有效提高該生產外殼的強度，對于保護電器產品的核心零件并無實質上的幫助。
[0005]據此，提供簡單的方式制造一同時具有抗刮性、高強度、抗電磁輻射并能兼具美觀的外殼所需的基板為現今薄型化電器產品所必要的技術。
【發明內容】
[0006]本發明的主要目的是在提供一種液態金屬復合材料，其中包括至少一具有可撓曲性、抗刮、高強度、抗電磁輻射，以及易于加工制作的特征的液態金屬層；其結合基材所制得的液態金屬復合材料，以便能使該液態金屬復合材料可作為一同時具有抗刮性、高強度、抗電磁輻射并能兼具美觀的外殼所需的基板，有助于實現電器產品薄型化的需求。
[0007]為達成上述目的，本發明的一態樣提供一種液態金屬復合材料，包括:一基材；一設置于該基材的一側或兩側的液態金屬層；以及一設置于該基材與該液態金屬層之間，使該液態金屬層結合于該基材的一側或兩側的結合層，其中，該液態金屬層是將一熔融金屬于一低溫環境下急速冷卻成型。
[0008]本發明上述液態金屬復合材料中，基于不同電器的需求以及成本考慮，所選用的基材的組成可為塑料、金屬、陶瓷、玻璃、或其組合。如本發明一較佳實施例中，除考慮除薄型化電器產品外，更進一步需降低產品重量，因而選用塑料作為基材；本發明的另一較佳實施例則選擇以金屬作為基材，以提供產品外殼較佳的強度，但本發明并不局限于此。
[0009]于本發明上述液態金屬復合材料中，該液態金屬層的組成可選自招(Al)、鈦(Ti)、鋯(Zr)、銅(Cu)、鎳(Ni)、鈷(Co)、鉬(Pd)或其合金，而該液態金屬層更可包括一含量占該液態金屬層的0.05至25重量百分比的添加物以調整液態金屬的各個特性，如延展性、抗括性、熔點及沸點等，其中該添加物可選自鉻(Cr)、鐵(Fe)、硅(Si)、碳(C)、硼(B)、磷(P)、鎢(W)、鑰(Mo)或其組合，但本發明并不局限于此。
[0010]于本發明上述液態金屬復合材料中，由于該液態金屬層是于低溫環境下急速冷卻其熔融金屬以成型，因此該液態金屬層具有一非晶質結構使得該液態金屬層具有高硬度、抗刮痕、抗腐蝕、高耐磨、高韌性以及易于加工等特性，其中該低溫環境可為一選自水、甘油、乙二醇或其組合的冷卻液體或可為一選自氮氣、氬氣、氦氣、氬氣或其組合的惰性氣體。此外，該液態金屬層可以已知本【技術領域】的各種制法完成，如甩帶法，但本發明并不以此為限。而考慮到本發明的發明目的，該液態金屬層的厚度可控制于15微米至100微米之間，較佳為25微米至80微米。
[0011]于本發明上述液態金屬復合材料中，該結合層可為一樹脂黏著劑、或一金屬結合劑，其中，樹脂黏著劑可為環氧樹脂、聚氨酯樹脂、壓克力樹脂、或其組合所組成，而金屬結合劑可為青銅粉、錫、鎳、鐵、鋅、銀、鉛、或其組合所組成。本發明的液態金屬復合材料可使用各種方式結合基材以及液態金屬層，如滾壓熱壓、硬焊或燒結法，端視所選用的基材與結合層的組成，但本發明并不以此為限，如本發明的一較佳實施例是選擇一壓克力樹脂作為結合層，通過滾壓熱壓法使其塑料基材以及液態金屬層能較佳地結合；而本發明的另一較佳實施例則以青銅粉作為結合層通過燒結法結合金屬基材以及液態金屬層。
[0012]本發明的另一目的是在提供一種液態金屬復合材料的制備方法，其是于一基材表面形成一結合層以結合一液態金屬層至該基材表面，所制得的液態金屬復合材料可作為一同時具有抗刮性、高強度、抗電磁輻射并能兼具美觀的外殼所需的基板，有助于實現電器產品薄型化的需求。
[0013]為達成上述目的，本發明的另一態樣提供一種液態金屬復合材料的制備方法包括:提供一基材；涂布一結合層于基材的一側或兩側；以及于一結合層的一側或兩側形成一液態金屬層；其中，該液態金屬層是將一熔融金屬于一低溫環境下急速冷卻成型。
[0014]本發明上述液態金屬復合材料的制備方法中，基于不同電器的需求以及成本考慮，所選用的基材的組成可為塑料、金屬、陶瓷、玻璃、或其組合。如本發明一較佳實施例中，為考慮除薄型化電器產品外，更進一步需降低產品重量，因而選用塑料作為基材；本發明的另一較佳實施例則選擇以金屬作為基材，以提供產品較佳的強度，但本發明并不局限于此。
[0015]本發明上述液態金屬復合材料的制備方法中，該液態金屬層的組成可選自鋁(Al)、鈦(Ti)、鋯(Zr)、銅(Cu)、鎳(Ni)、鈷(Co)、鉬(Pd)或其合金，而該液態金屬層更可包括一含量占該液態金屬層的0.05至25重量百分比的添加物以調整液態金屬的各個特性，如延展性、抗括性、熔點及沸點等，其中該添加物可選自鉻(Cr)、鐵(Fe)、硅(Si)、碳(C)、硼(B)、磷(P)、鎢(W)、鑰(Mo)或其組合，但本發明并不局限于此。
[0016]本發明上述液態金屬復合材料的制備方法中，由于該液態金屬層是于-100°C至室溫的低溫環境下急速冷卻一溫度為800°C至1200°C的熔融金屬以成型，因此該液態金屬層具有一非晶質結構使得該液態金屬層具有高硬度、抗刮痕、抗腐蝕、高耐磨、高韌性以及易于加工等特性；在本發明中，該低溫環境可為一冷卻液體或一惰性氣體所形成，其中，冷卻液體可為甘油、乙二醇、或水，而惰性氣體可選自由氮氣、氬氣、氦氣、氬氣或其組合所組成的群組。此外，該液態金屬層可以已知本【技術領域】的各種制法完成，如甩帶法，但本發明并不以此為限。而考慮到本發明的發明目的，該液態金屬層的厚度可控制于15微米至100微米之間，較佳為25微米至80微米。
[0017]本發明上述液態金屬復合材料的制備方法中，該結合層可為一樹脂黏著劑、或一金屬結合劑，其中，樹脂黏著劑可為環氧樹脂、聚氨酯樹脂、壓克力樹脂、或其組合所組成，而金屬結合劑可為青銅粉、錫、鎳、鐵、鋅、銀、鉛、或其組合所組成。本發明的液態金屬復合材料可使用各種方式復合基材以及液態金屬層，如滾壓熱壓、硬焊或燒結法，端視所選用的基材與結合層的組成，本發明并不以此為限，如本發明的一較佳實施例是選擇一壓克力樹脂作為結合層，通過滾壓熱壓法使其塑料基材以及液態金屬層能較佳地結合；本發明的另一較佳實施例則以青銅粉作為結合層以燒結法結合一金屬基材以及液態金屬層。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]為了能夠更進一步了解本發明的特征、特點和技術內容，請參閱以下有關本發明的詳細說明與附圖，惟所附附圖僅提供參考與說明用，非用以限制本發明，其中:
[0019]圖1是本發明一實施例的制作方法流程示意圖。
[0020]圖2是本發明一實施例的液態金屬復合材料的剖面示意圖。
[0021]圖3是本發明一實施例的液態金屬復合材料的立體示意圖。
[0022]圖4是本發明另一實施例的液態金屬復合材料的立體示意圖。
【具體實施方式】
[0023]以下是通過特定的具體實施例說明本發明的實施方式，熟習此技術的人士可由本說明書所揭示的內容輕易地了解本發明的其他優點與功效。本發明亦可通過其他不同的具體實施例加以施行或應用，本說明書中的各項細節亦可基于不同觀點與應用，在不悖離本發明的精神下進行各種修飾與變更。
[0024]本發明的實施例中所述圖式均為簡化的示意圖。惟所述附圖中的圖標僅顯示與本發明有關的元件，其所顯示的元件非為實際實施時的態樣，其實際實施時的元件數目、形狀等比例為選擇性的設計，且其元件布局型態可能更復雜。
[0025]請參考圖1，是為根據本發明的液態金屬復合材料的制作方法流程示意圖。首先，提供一基材(步驟11);接著，形成一結合層于基材上(步驟12)，與此同時，裁切一合適大小的液態金屬層(步驟13);最后，將裁切的液態金屬層貼覆于有結合層的基材的一側或兩側以形成一液態金屬復合材料(步驟14)。
[0026]圖2是本發明一較佳實施例的液態金屬復合材料的剖面示意圖；要說明的是，在本發明所形成的液態金屬復合材料20中，結合層22是設置于基材21與液態金屬層23之間；其中，液態金屬層23可選自鋁(Al)、鈦(Ti)、錯(Zr)、銅(Cu)、鎳(Ni)、鈷(Co)、鉬(Pd)或其合金，且該液態金屬層23更可包括一含量占其0.05至25重量百分比的添加物以調整其各個特性，如延展性、抗括性、熔點及沸點等，其中該添加物可選自鉻(Cr)、鐵(Fe)、硅(Si)、碳(C)、硼(B)、磷(P)、鎢(W)、鑰(Mo)或其組合；在此實施例中，該液態金屬層23是為一鎳基金屬，其包括:含有15重量百分比的鎳、10重量百分比的硅、2重量百分比的硼及73重量百分比的鎳所組成。
[0027]在此實施例中，該液態金屬層的制備方法是將前述配方所組成的融熔金屬加熱至960°C至1050°C，再將該高溫融熔金屬流動至冷卻槽的滾輪表面，并使融熔金屬在滾輪表面形成一液態金屬薄片(即液態金屬層23)，其中該液態金屬層的厚度為15微米至100微米之間，較佳為25微米至80微米，其厚度可通過滾輪轉速或冷卻槽溫度而控制調整。
[0028]此外，前述的冷卻槽具有一低溫環境，該低溫環境可為一冷卻液體或一,清性氣體所形成，其中，冷卻液體可為甘油、乙二醇、或水，而惰性氣體可選自由氮氣、氬氣、氦氣、氬氣或其組合所組成的群組；在此實施例中，是利用低溫氮氣形成一惰性氣體的低溫環境，相較于冷卻液體的低溫環境，該惰性氣體環境可使融熔金屬在滾輪上形成一平坦度更佳的液態金屬層，且更可以防止融溶金屬在冷卻后與冷卻液體發生氧化反應而破壞其表面強度及光亮程度；在此實施例中，由于融熔金屬(960°C至1050°C )流動至溫度在室溫以下的低溫氮氣環境下急速冷卻成型，因此該液態金屬層具有一非晶質結構，相較于一般金屬的結晶性結構，該液態金屬層可提供更佳的高硬度、抗刮痕、抗腐蝕、高耐磨、高韌性以及易于加工等特性。
[0029]在本發明中，該基材可為塑料、金屬、陶瓷、玻璃、或其組合；該結合層可為一樹脂黏著劑、或一金屬結合劑，其中，樹脂黏著劑可為環氧樹脂、聚氨酯樹脂、壓克力樹脂、或其組合所組成，而金屬結合劑可為青銅粉、錫、鎳、鐵、鋅、銀、鉛、或其組合所組成；在此實施例中，是使用一鎂鋁合金作為基材21，并通過青銅粉作為結合層22，使前述鎳基金屬的液態金屬層23貼覆結合于該基材表面，以形成一液態金屬復合材料20。
[0030]請參考圖3是本發明一實施例的液態金屬復合材料的立體示意圖，本實施例是選擇一行動通訊裝置的外殼作為基材31，由于行動通訊裝置通常需以輕薄為優先考慮，通常選用一塑料作為該外殼材料，因此于本實施例中即選擇一壓克力樹脂作為結合層(圖未顯示)以結合液態金屬層33及基材31，形成一具有液態金屬復合材料30的行動通訊裝置外殼，其中待該液態金屬層33貼覆于該基材31后，是使用滾壓熱壓的方式使該液態金屬層33可與該基材31緊密貼合。
[0031]請參考圖4是本發明另一實施例的液態金屬復合材料的立體示意圖，本實施例是選擇一攜帶型計算機的外殼作為基材41，攜帶型計算機除輕便的考慮外，尚需注意其外殼對于內部元件的防護功能，故可選用金屬基板作為外殼材料，基于此，本實施例是選擇一青銅粉作為結合層材料(圖未顯示)，于該液態金屬層43貼覆于基材41后，通過燒結法結合該基材41及一液態金屬層43以形成一具有液態金屬復合材料40的攜帶型計算機外殼。
[0032]綜上所述，本發明的液態金屬復合材料是通過一結合層結合一基材及一液態金屬層，使該基材可具有液態金屬的抗刮性、高強度、抗電磁輻射等特征。此外，由于液態金屬具易于加工且表面具金屬光澤，容易根據各種電器外型需求而塑造，特別是上述實施例所使用以甩帶法所制的液態金屬，因此，該液態金屬復合材料適合作為薄型化電器的外殼。
[0033]上述實施例僅是為了方便說明而舉例而已，本發明所主張的權利范圍自應以權利要求范圍所述為準，而非僅限于上述實施例。
【權利要求】
1.一種液態金屬復合材料,包括:一基材；一液態金屬層，設置于該基材的一側或兩側；以及一結合層，設置于該基材與該液態金屬層之間，使該液態金屬層結合于該基材的一側或兩側；其中，該液態金屬層將一熔融金屬于一低溫環境下急速冷卻成型。
2.如權利要求1所述的液態金屬復合材料，其中該基材為塑料、金屬、陶瓷、玻璃、或其組合。
3.如權利要求1所述的液態金屬復合材料，其中該液態金屬層選自由鋁、鈦、鋯、銅、鎳、鈷、鉬及其合金所組成的群組。
4.如權利要求4所述的液態金屬復合材料，其中該液態金屬層還包括一添加物，該添加物選自由鉻、鐵、硅、碳、硼、磷、鎢、鑰或其組合所組成。
5.如權利要求5所述的液態金屬復合材料，其中該添加物的含量占該液態金屬層的0.05至25重量百分比。
6.如權利要求1所述的液態金屬復合材料，其中該液態金屬層為一非晶質結構。
7.如權利要求1所述的液態金屬復合材料，其中該液態金屬層的厚度為25微米至80微米。`
8.如權利要求1所述的液態金屬復合材料，其中該低溫環境為一冷卻液體或一,清性氣體。
9.如權利要求9所述的液態金屬復合材料,其中該惰性氣體選自由氮氣、気氣、氦氣、氬氣或其組合所組成的群組。
10.如權利要求1所述的液態金屬復合材料，其中該結合層為一樹脂黏著劑、或一金屬結合劑。
11.如權利要求11所述的液態金屬復合材料，其中該樹脂黏著劑為環氧樹脂、聚氨酯樹脂、壓克力樹脂、或其組合。
12.如權利要求11所述的液態金屬復合材料，其中該金屬結合劑為青銅粉、錫、鎳、鐵、鋅、銀、鉛、或其組合。
13.—種液態金屬復合材料的制備方法,包括:提供一基材；涂布一結合層于基材的一側或兩側；以及于一結合層的一側或兩側形成一液態金屬層；其中，該液態金屬層將一熔融金屬于一低溫環境下急速冷卻成型。
14.如權利要求13所述的液態金屬復合材料的制備方法，其中該基材為塑料、金屬、陶瓷、玻璃、或及其組合。
15.如權利要求13所述的液態金屬復合材料的制備方法，其中該熔融金屬的溫度是為800。。至 1200。。。
16.如權利要求13所述的液態金屬復合材料的制備方法,其中該液態金屬層選自由鋁、鈦、鋯、銅、鎳、鈷、鉬及其合金所組成的群組。
17.如權利要求16所述的液態金屬復合材料的制備方法,其中該液態金屬層還包括一添加物，該添加物選自由鉻、鐵、硅、碳、硼、磷、鎢、鑰或其組合所組成。
18.如權利要求17所述的液態金屬復合材料的制備方法，其中該添加物的含量占該液態金屬層的0.05至25重量百分比。
19.如權利要求13所述的液態金屬復合材料的制備方法，其中該液態金屬層為一非晶質結構。
20.如權利要求13所述的液態金屬復合材料的制備方法，其中該液態金屬層的厚度為25微米至80微米。
21.如權利要求13所述的液態金屬復合材料的制備方法,其中該低溫環境為一冷卻液體或一,清性氣體。
22.如權利要求13所述的液態金屬復合材料的制備方法，其中該低溫環境的溫度為-100°C至室溫。
23.如權利要求21所述的液態金屬復合材料的制備方法，其中該惰性氣體選自由氮氣、IS氣、氦氣、IS氣或其組合所組成的群組。
24.如權利要求13所述的液態金屬復合材料的制備方法，其中該結合層為一樹脂黏著劑、或一金屬結合劑。
25.如權利要求24所述的液態金屬復合材料的制備方法，其中該樹脂黏著為環氧樹脂、聚氨酯樹脂、壓克力樹脂、或其組合。
26.如權利要求24所述的液態金屬復合材料的制備方法，其中該金屬結合劑為青銅粉、錫、鎳、鐵、鋅、銀、鉛、或`其組合。
【文檔編號】B32B37/08GK103507329SQ201210399157
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2012年10月19日 優先權日:2012年6月22日
【發明者】宋健民, 林逸樵, 林弘正 申請人:錸鉆科技股份有限公司