為什麽異金屬接合受到矚目？ 讓我們從其背景到接合種類以及材料接合方法的選擇方式進行解說
在高功能、重量輕，且價格低的商品大量投入市場的今天，在產品開發時，產品生產策略必須採取以低成本導入更強、更輕的材料。目前，以開發部門在內的各承辦人都必須思考各種方法，如替換目前使用在產品的部材，或加入新的材料等。因此本專欄將針對目前受矚目的異金屬接合相關，包含受矚目的背景，到異金屬接合的種類、特徵和用途等的回顧，並說明如何選擇異金屬接合。
異金屬接合受矚目的背景？
目前，在科技業界異金屬接合方面的技術越來越受到矚目。那是因為高性能容易操作的產品，使用了各種金屬材料所組合而成的材料，並且許多產品使用了異金屬接合技術。
那麼，為什麽要組合各種金屬？是因為有輕量化、低成本化和省能源化的考量。當然，以低成本並且重量輕的材料重新製作產品的方法也可以，但也有些產品必須要使用這種金屬才行。
例如，EV汽車（電動車）等，利用在電池和馬達的材料，雖然能做到輕量化，但是無法全面改用樹脂材料。為達到車體輕量化之目標，可以使用鋁合金和鎂合金、樹脂及碳纖維強化複合材料的方法，但是考量到材料成本和製造成本時，就不具有實用性了。
那麼，在必要的部分維持強度下達到輕量化，應該如何做呢？其中的一個方法，是把必要的部分使用與原來相同的合適金屬，其他部分替換為其他的部材。在實現輕量化和降低成本等的方法中，異金屬接合備受矚目。另外，異金屬接合等不同材料的接合也稱為「多材料 （multi-material）」。
異金屬接合的種類、特徵、用途
「異金屬接合」一言以蔽之，大致可分成「化學性接合」「機械性接合」「材料性接合」3種類型。在此介紹各自的特徵和用途。
化學性接合
化學性接合，指利用原子、離子或分子之間的作用力之凡得瓦力(Van der waals force)或錨定效應等，使不同材質的部材強力結合的一種化學性接合方法。黏著劑的歷史悠久，至今仍應用於異金屬接合。
使用在化學性接合的黏著劑，主要的種類列舉如下：
- 厭氧膠
- 紫外線硬化型黏著劑
- 瞬間黏著劑
- 彈性黏著劑
此外，薄膜狀的熱熔系列黏著劑，有如下特徵及用途。
1) 特徵
- 不同原料的接合：利用在金屬和陶瓷薄膜等的接合
- 黏著、接合均勻：只要是薄膜狀的黏著劑，厚度變化小，能夠均一地黏著、接合
- 打孔：可根據需要對薄膜狀接合劑進行打孔
2）用途
- 電氣、電子機器等的黏著
- 玻璃的黏著
- 包含家庭用品在內的黏著
此外，還可黏著、結合各種異質材料，具體被黏著體的部材列舉如下:
- 金屬：SUS、鋁、鎳、鈦 等
- 陶瓷：玻璃、石膏、精密陶瓷 等
- 薄膜：PP膜、PET膜、尼龍膜、氟膜 等
也可用於鋁袋型鋰離子電池的電極片黏著和燃料電池的隔離片等的黏著，以及其他電子部材黏著、接合的用途上。
機械性接合
機械性接合，是一種以螺絲或壓力等接合的方法。
這是將螺栓或螺絲這兩種零件鎖緊接合，或以沖床將軸壓入的方式來接合部材。其他在機械性接合方面，還有熱縮套和與填隙（cauking）等方法。
1) 特徵
- 螺絲固定：接合成本低，在維修時容易分解。
- 壓力固定：以黏著劑和壓力將具有不同強度的不同材質黏合的方式，能夠確保堅固的接合。
- 熱縮套合固定：這是一種接合機械的軸等所使用的方法，以高溫加熱利用熱膨脹原理接合。
- 填隙固定：板狀的2張零件，利用塑性變形原理來接合。不適用於接合後需要分解的產品。
2）用途
以下，我們來看看上述接合方法的用途。
- 螺絲固定：所有機器、輸電線用鐵塔、氣密機械、家電製品的外殼等
- 壓力固定：使用軸的圓盤狀零件、在底部上銷等
- 熱縮套合固定：鐵道車輪等，在車輪與軸、車床機械的熱縮套合等
- 填隙固定：布或紙的接合、橋樑等結構物體、鈑金的接合等
材料性接合
材料性接合，指溶解部材後接合的熔融接合、基板的錫焊等，液相接合類的方法。熱熔接合主要有，弧焊或氣體焊接，液相接合有錫焊和銅銲、固相接合有FSW等。
1) 特徵
材料性接合，具有以下特徵。
- 熔融接合：這是一種熔融後接合的方法。在熔接物與電極之間產生電弧方式的電弧焊接，雖然容易自動化，但是也容易變形。氣體焊接，是燃燒氧氣和乙炔氣體的方式來進行金屬的溶解接合。此外，還有流通大電力產生熱來溶解金屬的電阻焊接，以及照射鐳射光進行精細焊接的雷射焊接法。
- 液相接合：以銅銲或錫焊方式接合的方法。溶解熔點低的銅或使用板狀的銅，不需要溶解部材即可接合。這是一種利用在銅和鋁板、配管或汽車的熱交換零件等接合的接合方法。此外，熔點低的焊錫，可在濕潤性和表面張力下維持其形狀地接合。
- 固相接合：這是一種不需熔融部材，以固相狀態加熱、加壓的接合方法。摩擦攪拌焊接(Friction Stir Welding, FSW)是一種比較新的技術，在施加壓力的同時旋轉並接合部材與部材之間的圓棒狀部材的方法。
2）用途
材料性接合，有以下的用途。
- 汽車車架
- 電子機器的外殼框架
- 不銹鋼、鐵、鈦的接合
- 汽車車身或小型精密機械零件的接合
異金屬接合方法的選擇方式
如以上所確認的，異金屬接合方法有多種種類。選用方法的不同，依產品的性質有極大的差異。此外，應從均勻接合和追求有效生產性的觀點，來選擇接合方法。
異金屬接合方法選用的重點，可以參考下列各點。
- 耐久性
- 黏著強度
- 黏著劑的種類
- 用途的適合性
總結
異金屬接合，是一個製作高性能且易於處理的產品所必需的接合方法。能夠組合各種部材，達到輕量化和低成本化的好處。
異金屬接合，有「材料性接合」、「化學性接合」、「機械性接合」3種方法，選擇適合部材的接合方法極為重要。
選擇異金屬接合方法時需要考慮的重點，必須從耐久性、黏著強度、黏著劑的種類等，配合部材來選擇。異金屬接合，諮詢具有豐富產品和專業知識的企業也不失為一個好的方法。
台灣賽諾世，能夠提供薄膜狀熱熔方面的黏著片「Meta Seal Film」、鋰離子電池電極節點用的黏著膜「Tab Seal」。
