[发明专利]将金属结合到基底的方法

说明书

交叉引用的相关申请

本申请要求2011年5月23日申请的美国临时专利申请系列号61/488995的权益。

技术领域

本发明通常涉及将金属结合（bonding）到基底的方法。

发明背景

许多汽车零件例如是由铝或者钢来制成的。在一些情况中，令人期望的是用较轻重量（lighter-weight）材料例如镁来代替至少一部分的铝或者钢零件。较轻重量材料的存在在一些情况中会降低汽车零件的总重量。

发明内容

这里公开了将金属结合到基底的方法。该方法包括：在该基底表面上形成氧化物层，和将处于熔融态的该金属溢流浇注（overcasting）到该基底表面上。该溢流浇注驱动（drive）了在该溢流浇注金属和该氧化物层之间的界面处的反应，来形成另外的氧化物，这里该另外氧化物通过凝固该溢流浇注金属来将该金属结合到该基底表面。

本发明包含以下方面：

1. 将金属结合到基底的方法，其包含：

在该基底表面上形成氧化物层；和

将处于熔融态的该金属溢流浇注到该基底表面上，该溢流浇注驱动了在该溢流浇注金属和该氧化物层之间的界面处的反应来形成另外氧化物，其中该另外氧化物通过该溢流浇注金属的凝固来将该金属结合到该基底表面上。

2. 方面1所述的方法，其中该氧化物层包括多个限定在其中的纳米孔。

3. 方面2所述的方法，其中在形成该氧化物层之后，该方法进一步包括：通过将作为氧源的材料引入到该多个纳米孔中，来提供用于所述界面处的反应的氧源。

4. 方面3所述的方法，其中该材料是经由化学气相沉积，电化学沉积，溶胶-凝胶方法或者浸渍中任意一种而引入到该多个纳米孔中的。

5. 方面3所述的方法，其中该材料选自可还原金属氧化物。

6. 方面1所述的方法，其中该金属选自镁，铝，钛及其合金，和其中该基底选自铝，锌，镁，钛，铜，钢及其合金。

7. 方面1所述的方法，其中在形成该氧化物层之后，该方法进一步包括：通过从i)在该基底表面上所形成的该氧化物层中，或者从ii)周围环境中的空气中提取氧来提供氧源。

8. 方面1所述的方法，其中该氧化物层的形成是通过如下来自然完成的：将该氧化物层沉积到该基底上，或者在电解质存在下，经由阳极氧化从该基底生长该氧化物层。

9. 方面1所述的方法，其中在形成该另外氧化物之前，该方法进一步包含图案化该基底表面。

10. 方面1所述的方法，其中该另外氧化物是二元氧化物，三元氧化物，高于三元的等级的氧化物，尖晶石，或者其组合。

11. 方面1所述的方法，其进一步包括至少将热施加到该溢流浇注金属和该氧化物层之间的该界面处，来进一步进行该另外氧化物形成反应。

12. 将镁结合到铝基底上的方法，其包括：

在该铝基底表面上形成氧化铝层；和

将处于熔融态的镁溢流浇注到该铝基底上，该溢流浇注在氧存在下驱动了镁和氧化铝层之间的界面处的反应以形成尖晶石，其中该尖晶石通过凝固镁来将镁结合到该铝基底上。

13. 方面12所述的方法，其中该镁是与来自以下的氧分子反应以形成尖晶石：i)在该基底表面上所形成的金属氧化物，或者ii)气体。

14. 方面12所述的方法，其中该镁是与仅该基底表面的金属氧化物反应来形成尖晶的。

15. 方面12所述的方法，其中该镁是与来自引入到所述的多个纳米孔中的材料的氧分子反应，所述材料选自可还原金属氧化物。

16. 汽车零件，其包含：

包括表面的基底，该表面具有在其上形成的氧化物层；和

溢流浇注金属，该金属是经由在该溢流浇注金属和该金属氧化物层之间的界面处形成的另外氧化物而结合到该基底表面的，该另外氧化物在该溢流浇注金属和该基底之间产生化学结合。

17. 方面16所述的汽车零件，其中该溢流浇注金属选自镁，铝，钛及其合金，和其中该基底选自铝，钛，铜，钢及其合金。

18. 方面16所述的汽车零件，其中该另外氧化物是二元氧化物，三元氧化物，具有高于三元的等级的氧化物，尖晶石，或者其组合。

19. 方面16所述的汽车零件，其中该氧化物层包含多个纳米孔，和其中通过形成另外氧化物，该另外氧化物在该溢流浇注金属和该基底之间进一步产生化学结合。