本發(fā)明是有關(guān)于一種鈦材保溫杯及其制造方法，尤指一種選用鈦金屬材質(zhì)且經(jīng)特殊鍍層加工制成的優(yōu)質(zhì)保溫杯及其應(yīng)用。

背景技術(shù)：

保持承裝的水等飲料在它們?cè)瓉淼臏囟冗_(dá)數(shù)小時(shí)的容器是屬于熟知物品，此飲料容器稱為保溫杯。而一般業(yè)內(nèi)者采用不銹鋼材質(zhì)(適用耐蝕容器、餐具、家具、欄桿、醫(yī)療器材的型號(hào)304不銹鋼)來制作保溫杯、瓶、罐等商品，當(dāng)然，于業(yè)界也有采用sus316不銹鋼制成，號(hào)稱業(yè)界最高的耐酸堿、耐腐蝕、抗氧化能力又有負(fù)離子設(shè)計(jì)，具保溫、保冷、防燙、防溢出設(shè)計(jì)的真空保溫瓶、保溫杯，此也是所有不銹鋼材料中最優(yōu)良的鋼材。

然而，在金屬材料中可被使用于保溫杯、瓶制作的除了不銹鋼之外，亦有其他優(yōu)質(zhì)特性的金屬材質(zhì)，如鈦，在金屬元素中，鈦的比強(qiáng)度很高，它是一種高強(qiáng)度但低質(zhì)量的金屬，而且具有相當(dāng)好的延展性(尤其是在無氧的環(huán)境)，它的熔點(diǎn)相當(dāng)?shù)馗?超過1,649℃)，所以是良好的耐火金屬材料，同時(shí)鈦具有順磁性，其電導(dǎo)率及熱導(dǎo)率低。由于鈦材具有穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)，良好的耐高溫、耐低溫、抗強(qiáng)酸、抗強(qiáng)堿，以及高強(qiáng)度、低密度、可微波加熱等等功效，且于醫(yī)療業(yè)界也被運(yùn)用在制作外科用具及植入物，故鈦被視為優(yōu)于不銹鋼的保溫用品基材。

鈦是一種稀有金屬，由于在自然界中其存在分散并難于提取，故鈦金非常昂貴，也因鈦熔點(diǎn)相當(dāng)高(超過1,649℃)，以致運(yùn)用于制作保溫杯、瓶上的工藝設(shè)備繁雜且工藝難度高極為耗費(fèi)工時(shí)。鈦材保溫杯真空封口的釬焊加工過程需在高溫爐內(nèi)制作，請(qǐng)參閱圖9所示，于250～600℃之間分別進(jìn)行吸氫、吸氧、吸氮的真空抽取，再于800～930℃間使釬料融熔，此時(shí)停止抽取真空，且隨爐內(nèi)溫度冷卻讓釬料封口，再輸入氮?dú)鈔2冷卻，而由上述加工過程極其耗費(fèi)時(shí)間。另外，尤于同素異形體的雙型鈦，在高溫時(shí)(882℃)就會(huì)從六邊形的α型轉(zhuǎn)變成體心立方(晶格)的β型。在到達(dá)臨界溫度前，α型的比熱會(huì)隨著升溫而暴增，但到達(dá)后會(huì)下降，然后在β型下不論溫度地保持 基本恒定。跟鋯和鉿類似，鈦還存在一種ω態(tài)，在高壓時(shí)熱力學(xué)穩(wěn)定，但也可能在常壓下以介穩(wěn)態(tài)存在。此態(tài)一般是六邊形(理想)或三角形(扭曲)，在軟性縱波聲頻光子導(dǎo)致β型(111)原子平面倒塌時(shí)能被觀測(cè)到。綜合整個(gè)升溫的過程，鈦的后續(xù)二次熱處理溫度皆于700℃左右，甚至一般的pvd程序也于200℃內(nèi)完成，當(dāng)鈦升溫至體心立方(晶格)的β型時(shí)，爐溫隨工作曲線冷卻，已成針狀組織的較高硬度的鈦材，將無法再度成型加工。

另外，上述所采的高溫爐設(shè)備昂貴，也非一般業(yè)內(nèi)人會(huì)購入的加工設(shè)備，相對(duì)地，在材料稀有、制作設(shè)備昂貴及工藝繁瑣的情況下，鈦金屬所制成的保溫用品非普通消費(fèi)者可接受購買，因此，針對(duì)優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品價(jià)格居高不下，且不易制作等缺點(diǎn)，此為急需研究突破的課題之一。

發(fā)明人秉持多年該相關(guān)行業(yè)的豐富設(shè)計(jì)開發(fā)及實(shí)際制作經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)再予以研究改良，提供一種鈦材保溫杯及其制造方法，以期達(dá)到更佳實(shí)用價(jià)值的目的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的主要目的在于提供一種鈦材保溫杯及其制造方法，尤其是指一種選用鈦金屬材質(zhì)且經(jīng)特殊鍍層加工而制成一種優(yōu)質(zhì)保溫杯。

本發(fā)明的鈦材保溫杯及其制造方法由以下具體技術(shù)手段所達(dá)成：

其主要選用鈦金屬材質(zhì)經(jīng)初步制作出一體成型的內(nèi)、外杯身及一封蓋，且讓外杯身底部具有與封蓋對(duì)應(yīng)的開放端，再于封蓋表面濺鍍有不銹鋼金屬介質(zhì)層，再利用封底保護(hù)焊加工將封蓋結(jié)合于外杯身開放端處，之后，再將內(nèi)、外杯身之間抽取真空同時(shí)進(jìn)行釬焊，以釬焊加工將抽取真空處封口，最后于內(nèi)、外杯身底部壓合一底蓋，而制備成鈦材保溫杯。通過上述步驟，達(dá)到節(jié)省加工過程所使用的設(shè)備，且可提高成品率。

在本發(fā)明的鈦材保溫杯及其制造方法的較佳實(shí)施例中，其中，該介質(zhì)層選用鎳、鉻、鋅或鋯。

在本發(fā)明的鈦材保溫杯及其制造方法的較佳實(shí)施例中，其中，所濺鍍的介質(zhì)層厚度為30nm(納米)～2μm(微米)且以1.6～2.0微米為最佳。

在本發(fā)明的鈦材保溫杯及其制造方法的較佳實(shí)施例中，其中，氬焊加工溫度設(shè)定在1000～1200℃。

在本發(fā)明的鈦材保溫杯及其制造方法的較佳實(shí)施例中，其中，釬焊加工溫度為 500～600℃。

在本發(fā)明的鈦材保溫杯及其制造方法的較佳實(shí)施例中，其中，該釬焊加工程序用來封口的釬料為固態(tài)氧化物玻璃封孔料。

由上述的內(nèi)容與實(shí)施例可知，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相較之下，本發(fā)明具有以下的優(yōu)點(diǎn)：

1.本發(fā)明的鈦材保溫杯及其制造方法，選用鈦金屬作為保溫杯，通過鈦材本身的特性，而達(dá)到保溫杯質(zhì)輕、剛性好、熱傳導(dǎo)低、耐熱性高、耐低溫性能及耐腐蝕等功效，而最重要的是與人體具有親合性“生物兼容性、無毒及不被人體排斥”的優(yōu)點(diǎn)。

2.本發(fā)明的鈦材保溫杯及其制造方法，利用濺鍍介質(zhì)層于封蓋表面，讓該介質(zhì)層于真空后的封口加工可采用簡便的釬焊，而無須如背景技術(shù)需通過鈦基或銀基釬料等釬料，并須于高溫爐內(nèi)進(jìn)行抽真空封口，節(jié)省了工藝設(shè)備的成本；同時(shí)大幅簡化釬焊等工藝程序，并避免高溫鈦材轉(zhuǎn)化再結(jié)晶或影響產(chǎn)品強(qiáng)度等優(yōu)點(diǎn)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的制作流程方塊圖。

圖2為本發(fā)明的杯身、封蓋成型示意圖。

圖3為本發(fā)明封蓋放置于外杯身開口端示意圖。

圖4為本發(fā)明封底保護(hù)焊步驟端示意圖。

圖5為本發(fā)明真空釬焊步驟示意圖。

圖6為本發(fā)明釬焊完成示意圖。

圖7為本發(fā)明釬焊溫度示意圖。

圖8為本發(fā)明壓合底蓋步驟示意圖。

圖9為現(xiàn)有技術(shù)的釬焊溫度示意圖。

符號(hào)說明：

1內(nèi)杯身2外杯身

21開放端3封蓋

31透孔32接合環(huán)緣

4介質(zhì)層5釬料

6底蓋a空間

s1杯身成型步驟

s2封蓋制作步驟

s3濺鍍介質(zhì)步驟

s4封底保護(hù)焊步驟

s5真空釬焊步驟

s6壓合底蓋步驟

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容、發(fā)明目的及其技術(shù)效果有更完整且清楚的表示，以下詳細(xì)說明，并請(qǐng)參閱相關(guān)圖式及圖號(hào)。

首先，本發(fā)明實(shí)際運(yùn)用的技術(shù)與手段，請(qǐng)參閱圖1所示，本發(fā)明提供的鈦材保溫杯及其制造方法的制作流程方塊示意圖，其步驟如下：

(s1)杯身成型-選用鈦金屬作為基材，將基材經(jīng)加工制成一體成型的內(nèi)杯身1、外杯身2，且該內(nèi)杯身1、外杯身2間形成空間a，該外杯身2底部為開放端21，且連通空間a；

(s2)封蓋制作-選用鈦金屬作為基材，將基材經(jīng)加工制成符合外杯身2底部的開放端21的封蓋3，該封蓋3中央具有透孔31，外側(cè)形成接合環(huán)緣32；

(s3)濺鍍介質(zhì)-于封蓋3內(nèi)外表面濺鍍介質(zhì)層4，該介質(zhì)層4為可濺鍍的不銹鋼金屬材或其金屬化合物；

(s4)封底保護(hù)焊-經(jīng)真空或惰性氣體下的焊接加工，將封蓋3結(jié)合于外杯身2底部，且于保護(hù)焊施工過程該封蓋3接合環(huán)緣32處的介質(zhì)層4汽化消失，而與開放端21緣結(jié)合一起；

(s5)真空釬焊-讓結(jié)合封蓋的內(nèi)杯身1、外杯身2放置于真空環(huán)境下進(jìn)行真空抽取，將空間a抽取真空同時(shí)釬焊加工，于封蓋3透孔31處放置熔點(diǎn)比介質(zhì)層4低的釬料5而進(jìn)行釬焊封口；

(s6)壓合底蓋-將釬焊加工后的內(nèi)杯身1、外杯身2底部覆合一底蓋6，經(jīng)壓合加工制備成鈦材保溫杯。

當(dāng)實(shí)際制作時(shí)，請(qǐng)參閱圖2-7所示，首先執(zhí)行(s1)杯身成型步驟，先選用鈦金屬作為基材，將鈦基材經(jīng)加工制成一體成型的內(nèi)杯身1、外杯身2，且讓該內(nèi)杯身1、外杯身2之間形成空間a，而該外杯身2底部具有開放端21，該開放端21連通至空間a；之后，進(jìn)行(s2)封蓋制作步驟，其該封蓋3同樣選用鈦金屬作為基材，將基材 經(jīng)加工制成符合外杯身底部的開放端21口大小的封蓋3，同時(shí)，于該封蓋3中央設(shè)有透孔31，而其外側(cè)對(duì)應(yīng)開放端21口形成接合環(huán)緣32(如圖2所示)。

請(qǐng)參閱圖2所示，當(dāng)封蓋3制作完成后，實(shí)施(s3)濺鍍介質(zhì)步驟，將封蓋3內(nèi)、外表面包含透孔31處濺鍍介質(zhì)層4，該介質(zhì)層4主要讓真空后的封口加工，可采用簡便的釬焊，而無須在特殊鈦材用高溫爐內(nèi)進(jìn)行封口，達(dá)到便利加工的優(yōu)點(diǎn)，因此，該封蓋3所濺鍍的介質(zhì)層4需選擇慣用的技術(shù)手段的結(jié)合材料，因此選用不銹鋼金屬材或其金屬化合物，進(jìn)一步所述的不銹鋼金屬材或其金屬化合物包含有鎳、鉻、鋅、鋯等金屬材質(zhì)的其中一種，而所濺鍍的介質(zhì)層厚度為30nm(納米)～2μm(微米)且以1.6～2.0微米為最佳。進(jìn)一步說明本發(fā)明所采用的濺鍍技術(shù)，當(dāng)薄膜沉積的鍍膜處理為起弧處理時(shí)，以原子或分子的層次控制離子化粒子使其形成被膜，因此得到以熱平衡狀態(tài)無法得到的具有特殊構(gòu)造及功能的覆膜。且薄膜沉積依據(jù)沉積過程中，沒有化學(xué)反應(yīng)(食品級(jí)不適)的機(jī)制的物理氣相沉積；以真空、測(cè)射、離子化、或離子束等法在惰性氣體中使純金屬及合金靶材金屬揮發(fā)，在加熱至200～250℃(1～2小時(shí))的工件表面上，鍍膜碳化物、氮化物、氧化物、硼化物等微細(xì)粒狀晶薄膜。其也不同于蒸鍍，蒸鍍的溫度較低，結(jié)合性稍差(無擴(kuò)散結(jié)合作用)，且背對(duì)金屬蒸發(fā)源的工件陰部會(huì)產(chǎn)生蒸鍍等不良現(xiàn)象。合金原子通過表面毛細(xì)孔滲入后，雖經(jīng)中高溫回火(500-700℃)，仍可維持其高附著力。

接著，請(qǐng)參閱圖3-4所示，將內(nèi)杯身1、外杯身2與封蓋3進(jìn)行(s4)封底保護(hù)焊步驟，于此，該封底保護(hù)焊可采用氬焊、鎢極氣體保護(hù)電弧焊(gastungstenarcwelding，簡稱gtaw焊)、鎢極惰性氣體保護(hù)焊(tungsteninertgaswelding，簡稱tig焊)等，且加工溫度設(shè)定在1000℃～1200℃，經(jīng)保護(hù)焊加工將封蓋3結(jié)合于外杯身2底部，而再保護(hù)焊施工過程，因高溫故讓封蓋3接合環(huán)緣32處的介質(zhì)層4汽化消失，因此，同屬鈦基材的接合環(huán)緣32與開放端21緣可結(jié)合在一起，經(jīng)由此步驟將外杯身2與封蓋3結(jié)合固定。之后，請(qǐng)參閱圖6所示，在(s5)真空釬焊步驟中將上述步驟的半成品放置于真空環(huán)境下進(jìn)行空間真空抽取，此處在釬焊爐內(nèi)進(jìn)行抽取真空，同時(shí)，也一并實(shí)施釬焊加工，其主要于封蓋3透孔31處嵌入熔點(diǎn)比介質(zhì)層4低的釬料5，進(jìn)一步釬料5選用固態(tài)氧化物玻璃封孔料，請(qǐng)一并參閱圖7所示，將釬焊溫度設(shè)定在500～600℃，將焊件和釬料5加熱到高于釬料5的熔點(diǎn)，低于介質(zhì)層4的熔化溫度，利用液態(tài)釬料5潤濕介質(zhì)層填充透孔31的間隙，并與介質(zhì)層4相互擴(kuò)散實(shí)現(xiàn)連接封 口的(s5)真空釬焊步驟。

最后，請(qǐng)參閱圖8所示，于(s6)壓合底蓋步驟中，將釬焊加工后的內(nèi)杯身1、外杯身2底部覆合底蓋6，經(jīng)壓合加工制備成鈦材保溫杯。

然而前述的實(shí)施例或圖式并非限定本發(fā)明的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)或使用方式，任何所屬技術(shù)領(lǐng)域中的技術(shù)人員的適當(dāng)變化或修飾，皆應(yīng)視為不脫離本發(fā)明的保護(hù)范圍。

由上述的內(nèi)容和實(shí)施例可知，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相較之下，本發(fā)明具有以下的優(yōu)點(diǎn)：

1.本發(fā)明的鈦材保溫杯及其制造方法，選用鈦金屬作為保溫杯，通過鈦材本身的特性，而達(dá)到保溫杯質(zhì)輕、剛性好、熱傳導(dǎo)低、耐熱性高、耐低溫性能及耐腐蝕等功效，而最重要的是與人體具有親合性“生物兼容性、無毒及不被人體排斥”的優(yōu)點(diǎn)。

2.本發(fā)明的鈦材保溫杯及其制造方法，利用濺鍍介質(zhì)層于封蓋表面，讓該介質(zhì)層于真空后的封口加工可采用簡便的釬焊，而無須在特殊鈦材用高溫爐內(nèi)進(jìn)行封口，節(jié)省了工藝設(shè)備和材料的成本，同時(shí)具有加工便利的優(yōu)點(diǎn)。