接合金屬製品的製作方法

2023-05-22 08:35:11

本發明涉及通過接合第一金屬工件和第二金屬工件獲得的接合金屬製品(產品)。

背景技術：

日本專利4255652號記載的固相擴散接合方法是將金屬工件接合在一起的方法之一。這種方法將簡述於下。準備要接合的兩個金屬工件，將如金、銀或鉑等金屬微粒以島狀沉積到要接合的金屬工件的至少一個的接合面上。然後，使金屬工件的接合面相互接觸並進行加壓和熱處理。金屬微粒的量減少至痕量或微量，在接合處理中使用較低壓力和溫度，從而在接合界面中防止金屬間化合物的產生。

如日本專利4255652號所述，在此接合方法的加壓和熱處理中，將金屬工件中的金屬原子用金屬微粒中的金屬原子替代，或作為另選將金屬微粒中的金屬原子設置在金屬工件中的金屬原子之間，從而開始接合。

在此接合方法中，通過雷射燒蝕、高頻加熱熔化、阻抗加熱熔化或電弧熔化等將如金、銀或鉑等貴金屬氣化從而製備金屬微粒。於是，進行所謂的氣體中蒸發法。因此，在該接合方法中，需要氣體中蒸發法用設備，使得需要大型裝置，設施成本增加。

此外，在接合方法中，還需要用於在接合面上沉積金屬微粒的真空裝置，如真空室或泵。這也導致大型設備和設施成本增加。

鑑於上述問題，已知有國際公布WO 2009/131193號記載的方法(利用銀納米顆粒來接合金屬工件)作為低成本和操作簡單的接合方法。在此接合方法中，首先將粒徑為1～40nm的銀納米顆粒和反應促進劑與粘合劑混合。添加有反應促進劑以促進銀納米顆粒之間的反應(粘著或接合)，並含有碳酸銀或氧化銀以及包括其結晶體在內的羧酸。

接下來，將接合漿塗布到金屬工件的接合面，將兩個金屬工件以接合面隔著其間設置的接合漿相互接觸的方式層疊。然後，在沿著使接合面相互更近的方向施加負載的情況下將金屬工件加熱到例如250℃以上的溫度。在向金屬工件施加負載的情況下將接合溫度保持10分鐘以上。結果，粘合劑分解，銀納米顆粒相互附著，將金屬工件焙燒，使得接合面接合在一起。

技術實現要素：

在國際公布WO 2009/131193號記載的接合方法中，碳酸銀或氧化銀被還原而形成較大的銀顆粒。因此，在此方法中，在接合界面處同時存在銀納米顆粒和較大的銀顆粒。當存在這些具有顯著不同的直徑的顆粒時，難以實現高接合強度。

本發明的一般目的是提供包含彼此接合的第一金屬工件和第二金屬工件的接合金屬製品。

本發明的主要目的是提供具有優異的接合強度的接合金屬製品。

本發明的另一目的是提供可以低成本製造的接合金屬製品。

根據本發明的一個方面，提供了一種接合金屬製品，其包含接合在一起的第一金屬工件和第二金屬工件，其中，

各自含有具有比H2更正的氧化還原電位的金屬的金屬微粒分散在第一金屬工件和第二金屬工件中至少一個的晶粒界面中，

在第一金屬工件和第二金屬工件之間的接合界面處在第一金屬工件中的金屬和第二金屬工件中的金屬之間形成金屬鍵，並且

在所述接合界面中不存在所述金屬微粒和氧。

因此，在本發明中，在接合界面中不存在氧。換言之，從金屬工件的接合面除去鈍化膜，露出活性的下方金屬材料，在下方金屬材料之間形成強金屬鍵。氧可以起到導致脆性破裂的作用。因此，金屬鍵的存在和氧的不存在導致優異的接合強度。

結果，在本發明的接合金屬製品中，第一和第二金屬工件難以彼此分離。而且，接合金屬製品可以通過塗布金屬微粒然後接合第一和第二金屬工件的簡單程序以低成本製造。

此外，由於金屬微粒分散在第一和第二金屬工件中的至少一個中，因此第一或第二金屬工件的強度因金屬微粒而改善。於是，不僅接合界面而且基材本身也顯示出優異的強度。

順便說，金屬微粒可以例如含有金屬微粒的金屬漿的形式塗布。

通常，接合界面具有較高的硬度，而各個金屬工件具有較低的硬度。當高硬度層和低硬度層排列為相互更近時，通常產生殘留應力(內應力)。因此，接合金屬製品優選具有下述梯度組成：金屬微粒的量通常在更接近接合界面的晶粒界面中較大並隨著與接合界面的距離增大而減小。在具有此梯度組成的部分中，接合金屬製品的硬度逐漸變化。結果，由於該梯度組成，內應力被弛豫。

優選的是，金屬微粒中含有的金屬具有氧吸收性。在此情況下，塗布至接合面的金屬微粒擴散，同時捕獲氧，從而可以從接合界面容易地除去氧。

第一金屬工件中的金屬和第二金屬工件中的金屬可以具有不同熔點。在此情況下，金屬微粒分散在第一金屬工件或第二金屬工件中具有較低熔點的工件中的晶粒界面中。而且，由於第一金屬工件和第二金屬工件中的金屬之間的接合界面處的金屬鍵所致，由第一金屬工件中的金屬和第二金屬工件中的金屬產生金屬間化合物。

在此情況下，低熔點金屬工件的強度因擴散的金屬微粒而增加。而且，通過金屬間化合物可以實現令人滿意的接合強度。

由上述說明可知，第一和第二金屬工件中的金屬可以是相同金屬或不同金屬。例如，按照日本工業標準(JIS)的SCM的鉻鉬鋼是相同金屬。於是，例如，SCM430和SCM440是相同金屬。

同時，在第一金屬工件中具有最高組成比的金屬元素不同於第二金屬工件中具有最高組成比的金屬元素的情況下，第一和第二金屬工件中的金屬被認為是不同金屬。例如，在第一金屬工件含有Fe作為具有最高組成比的金屬元素而第二金屬工件含有Al作為具有最高組成比的金屬元素的情況下，第一和第二金屬工件中的金屬是不同金屬。

當接合界面的厚度在適當範圍時，第一和第二金屬工件顯示出令人滿意的接合強度。優選的是，接合界面的厚度為0.1μm～1.8μm。在此情況下，在接合金屬製品的斷裂試驗中，不是在接合界面中而是在金屬工件本身中引起斷裂。接合界面的厚度更優選為0.3μm～1.6μm，再優選0.5μm～1.3μm。

金屬微粒用材料的優選實例包括銀。銀顯示出優異的氧吸收性。而且，銀的有利之處在於較廉價的銀漿容易獲得，並顯示出低環境負荷。

附圖說明

圖1是本發明的第一實施方式的接合金屬製品的縱斷面側視圖。

圖2是顯示使用鎳漿製造的接合金屬製品、不使用金屬漿製造的接合金屬製品和使用銀漿製造的接合金屬製品的彎曲應力試驗結果的圖。

圖3是顯示賤金屬到貴金屬的氧化還原電位的列表。

圖4是顯示接合強度與塗布至接合面的銀漿的露出面積之間的關係的圖。

圖5是第一實施方式的接合金屬製品中接合界面附近的部分的掃描電子顯微鏡(SEM)照片。

圖6是從上面的第二薄鋼板到下面的第一薄鋼板的能量色散X射線光譜分析(EDX)測得的銀的深度方向分布圖。

圖7是本發明的第二實施方式的接合金屬製品的縱斷面側視圖。

圖8是第二實施方式的接合金屬製品中接合界面附近的部分的SEM照片。

圖9是從薄鋁合金板到薄鋼板的EDX測得的銀的深度方向分布圖。

圖10是在不使用銀漿接合薄鋁合金板和薄鋼板時通過微光譜分析測得的氧的深度方向分布圖。

圖11是在使用銀漿接合薄鋁合金板和薄鋼板時通過微光譜分析測得的氧的深度方向分布圖。

圖12是顯示通過不使用銀漿接合薄鋁合金板和薄鋼板製造的接合金屬製品和通過使用銀漿接合薄鋁合金板和薄鋼板製造的接合金屬製品中的薄鋁合金板的硬度測量結果的圖。

圖13是顯示接合強度與接合界面(金屬間化合物)的厚度之間的關係的圖。

圖14是顯示第一和第二金屬工件的組合的矩陣圖。

圖15是通過接合具有近似截錐形狀的第一金屬工件和具有近似柱狀的第二金屬工件製造的發動機閥(接合金屬製品)的整體示意側視圖。

具體實施方式

下面將參照附圖詳細說明本發明的接合金屬製品的若干優選實施方式。

在第一實施方式中，使用含有相同金屬(鋼板)的第一和第二金屬工件。下面將說明第一實施方式。

圖1是第一實施方式的接合金屬製品10的縱斷面側視圖。接合金屬製品10通過將第一薄鋼板12(第一金屬工件)和第二薄鋼板14(第二金屬工件)在如超聲接合方法或摩擦壓接方法等方法中接合在一起而得到。

例如，第一薄鋼板12和第二薄鋼板14含有鉻鉬鋼。該鋼材的具體實例包括按照日本工業標準(JIS)的SCM420相當材料。

下面將說明第一薄鋼板12和第二薄鋼板14的接合。首先，通過將金屬微粒分散在分散介質中製得金屬漿，並塗布到第一薄鋼板12的接合面和第二薄鋼板14的接合面中的至少一個。

圖2是顯示接合金屬製品的彎曲應力試驗結果的圖。測試製品包括：使用含有鎳微粒(Ni具有比H2更負的氧化還原電位)的鎳漿作為金屬漿、將鎳漿塗布到接合面並在摩擦壓接法中接合第一薄鋼板12和第二薄鋼板14製造的接合金屬製品；在摩擦壓接法中不使用金屬漿接合第一薄鋼板12和第二薄鋼板14製造的接合金屬製品；和使用含有銀微粒(Ag具有比H2更正的氧化還原電位)的銀漿、將銀漿塗布到接合面並在摩擦壓接法中接合第一薄鋼板12和第二薄鋼板14製造的接合金屬製品。將使用鎳漿或不使用金屬漿製造的接合金屬製品在接合界面處分離(斷裂)。不使用金屬漿製造的接合金屬製品顯示出更高的斷裂應力。

使用銀漿製造的接合金屬製品顯示出比不使用金屬漿製造的接合金屬製品更高的斷裂應力。在使用銀漿製造的接合金屬製品中，不是接合界面而是賤金屬材料(第一薄鋼板12)斷裂。

在第一和第二金屬工件中使用不同金屬製造的接合金屬製品、在金屬漿用金屬微粒中使用鎳以外的賤金屬製造的接合金屬製品和在金屬漿用金屬微粒中使用銀以外的貴金屬製造的接合金屬製品顯示出相同趨勢。

於是，選擇具有比H2更正的氧化還原電位的金屬作為金屬微粒的成分以實現比不使用金屬漿製造的接合金屬製品更高的接合強度。該金屬的具體實例包括Cu(銅)、Ag(銀)、鉑(Pd)和鉑(Pt)等，由顯示賤/貴金屬的氧化還原電位的圖3可知。從成本和接合強度角度優選含有銀微粒的銀漿。在以下實施例中使用銀漿。

優選的是，銀漿含有平均粒徑小於1μm(例如，1nm～100nm)的銀微粒，即，所謂的銀納米顆粒。銀漿可以含有具有更大的平均粒徑(例如，1μm～5μm)銀微米顆粒。含有這樣的微米顆粒的銀漿有利地能夠降低接合費用，因為其與含有納米顆粒的銀漿相比可以更低價獲得。應理解，銀漿可以含有平均粒徑大於100nm但小於1μm、例如500nm(0.5μm)的銀微粒。

銀漿可以通過將上述銀微粒分散在分散介質中而製得。分散介質的優選實例包括極性溶劑，如芳香醇(例如，苯甲醇)、丙二醇單甲基醚乙酸酯(PEGMEA)、聚乙二醇單甲基丙烯酸酯(PEGMA)和松油醇。可以向極性溶劑中加入不飽和脂肪酸酯的分散劑。

可以通過如絲網印刷、移印、刮塗和刷塗等已知塗布方法將銀漿塗布到第一薄鋼板12的接合面和第二薄鋼板14的接合面中的至少一個。

在銀漿中銀微粒的含量或塗布的銀漿量過小的情況中，不能實現足夠的接合強度。因此，優選的是，通過控制銀顆粒的粒徑、含量和塗布量將每單位重量的銀的露出面積增大到一定值以上。

圖4是顯示接合強度與塗布至接合面的銀漿的露出面積之間的關係的圖。由圖4可見，當露出面積為5.8×1012m2/g以上時，可以實現優異的接合強度，與基材(第一薄鋼板12或第二薄鋼板14)的強度相當。而在其他金屬部件用作第一和第二金屬工件的情況中，顯示出相同趨勢。

例如，當銀顆粒具有平均粒徑2r時，近似球的表面積Sr通過下式(1)計算：

Sr＝4×π×r2…(1)

每單位體積的Ag的重量為10.49×10-6g/m3。因此，一個銀顆粒的體積V和重量w分別通過下式(2)和(3)計算：

V＝(4/3)×π×r3…(2)

w＝V×10.49×10-6…(3)

銀漿中銀顆粒的量由銀漿的重量和銀含量的乘積得到。例如，當銀漿中銀顆粒的含量為77.5％並且銀漿的塗布量為0.16μg/mm2時，銀顆粒的數量N通過下式(4)計算：

N＝(0.16×0.775)/w…(4)

於是，銀顆粒的露出面積A通過下式(5)計算：

A＝(N×Sr)/銀漿塗布量…(5)

由式(5)可知，通過將銀微粒的平均粒徑控制為小於77nm，銀微粒的露出面積可以增大到5.8×1012m2/g以上。應理解，即使平均粒徑為77nm以上，通過增加接合面的每單位面積塗布的銀漿量也可以實現優選的露出面積。

在摩擦壓接法中，將第一薄鋼板12固定到第一旋轉支架，同時將第二薄鋼板14固定到第二旋轉支架，並旋轉致動第一和第二旋轉支架。然後，可以使第一薄鋼板12和第二薄鋼板14相互更接近成為相互滑動接觸。

在超聲接合法中，將第一薄鋼板12和第二薄鋼板14以接合面設置為隔著位於其間的銀漿彼此相對的方式重合形成重疊部。例如，將第一薄鋼板12固定在預定位置，使超聲變幅杆與第一薄鋼板12和第二薄鋼板14的重疊部接觸。然後，由來自超聲變幅杆的超聲波產生的振動經第二薄鋼板14傳遞到接合面和銀漿，同時沿使接合面相互更接近的方向向第一薄鋼板12和第二薄鋼板14施加負載。

在該接合方法中，銀漿的分散介質氣化，銀微粒擴散到第一薄鋼板12或第二薄鋼板14中。而且，在第一薄鋼板12和第二薄鋼板14之間引起固相擴散接合。結果，在第一薄鋼板12和第二薄鋼板14之間形成接合界面。

圖5是接合界面附近的部分的掃描電子顯微鏡(SEM)照片。如圖5所示，銀微粒近似均勻地擴散在第一薄鋼板12和第二薄鋼板14中，並分散在第一薄鋼板12和第二薄鋼板14的晶界中。第一薄鋼板12和第二薄鋼板14的強度和硬度等因銀擴散而改善。儘管在圖5中銀微粒被圓圈包圍以有利於識別該顆粒，然而在金屬結構中當然不存在圓圈。這樣的圓圈還示於圖8。

圖6是從上面的第二薄鋼板14到下面的第一薄鋼板12的能量色散X射線光譜分析(EDX)測得的銀的深度方向分布圖。圖6所示的豎實線表示接合界面。如圖6所示，接合界面處的峰強度近似等於背景強度，在接合界面周圍觀察到具有足夠強度的峰。因此，可知在接合界面中不存在銀微粒，銀微粒分散在第一薄鋼板12和第二薄鋼板14中。基於此結果，推定銀漿中的銀微粒不直接參與接合。

由圖6還可知，銀峰強度隨著與接合界面的距離增大而減小。這意味著，擴散的銀微粒的密度隨著與接合界面的距離增大而逐漸減小。於是，含有擴散的銀微粒的部分具有梯度組成。含有擴散的銀微粒的部分(具有梯度組成的部分)是在第一薄鋼板12和第二薄鋼板14各自中從接合界面起在深度方向上具有約10μm的長度(即，具有約20μm的總長度)的區域。

在除了不使用銀漿以外以相同方式接合第一薄鋼板12和第二薄鋼板14的情況中，在使用電子束微分析儀(EPMA)的元素分析中在接合界面檢測到氧。相反，在使用銀漿的情況中，在使用EPMA的元素分析中在接合界面未檢測到氧。由分析結果可見，銀微粒擴散在第一薄鋼板12和第二薄鋼板14中，同時捕獲氧，使得接合界面中不存在氧。

在以上述方式通過銀微粒捕獲氧的情況中，鈍化膜減少和從接合界面除去，並在接合界面露出下面的活性金屬材料。此外，在下面的金屬材料的表面上也不會再次形成鈍化膜，因為氣氛中的氧也被銀微粒捕獲。因此，在下面的金屬材料之間可以容易地形成金屬鍵。

結果，在下面的金屬材料之間形成強金屬鍵，並且由於氧的不存在而防止脆性破裂，從而在接合界面附近改善了接合強度。

在金屬漿含有具有比H2更正的氧化還原電位的銀以外的金屬微粒的情況中，觀察到相同行為。通過使用含有具有比H2更正的氧化還原電位的金屬微粒的金屬漿而改善了接合強度。推定如此是因為金屬充當捕獲氧的氧清除劑，因此在下面的金屬材料之間形成金屬鍵。

在第一實施方式中，第一金屬工件和第二金屬工件含有相同的金屬，接合界面被定義為形成上述金屬鍵並且不存在氧的區域(在深度方向分布圖中峰強度近似等於背景強度或可忽略地低)。接合界面的厚度取決於接合過程的負載，隨著負載變得更大而增大。

當接合界面具有過大的厚度時，接合界面和第一薄鋼板12或第二薄鋼板14之間的內應力差增大，由此降低接合強度。從防止該降低的角度，優選的是接合界面的厚度為0.1μm～1.8μm。在超聲接合法中，施加的負載可以為30MPa～50MPa，來自超聲變幅杆的超聲波輸出在2kHz的頻率下可以具有900W～3000W的強度。

接合界面的厚度更優選0.3μm～1.6μm，更優選0.5μm～1.3μm，最優選1μm。

接著，將在下文說明第二實施方式。在第二實施方式中，使用含有不同金屬的第一和第二金屬工件。

圖7是第二實施方式的接合金屬製品20的縱斷面側視圖。接合金屬製品20通過以與第一實施方式相同的方式在如超聲接合法或摩擦壓接法等接合方法中將薄鋁合金板22(第一金屬工件)和薄鋼板24(第二金屬工件)接合在一起而獲得。

薄鋁合金板22的材料的優選實例包括按照JIS的ADC12相當材料。另一方面，薄鋼板24的材料的優選實例包括鉻鉬鋼，如第一薄鋼板12中那樣的SCM420相當材料。在這種組合中，ADC12相當材料具有降低的熔點。

薄鋁合金板22和薄鋼板24使用金屬漿、優選使用銀漿以與第一實施方式相同的方式接合。按照與第一實施方式相同的方式，塗布至接合面的銀漿中的銀微粒優選具有5.8×1012m2/g以上的露出面積。

圖8是接合金屬製品20中接合界面附近的部分的SEM照片。左邊的黑色區域對應於薄鋁合金板22(ADC12相當材料)，右邊的白色區域對應於薄鋼板24(SCM420相當材料)，中間的灰色區域對應於接合界面，虛線表示晶粒界面。由圖8可顯見，在第二實施方式中銀顆粒也沿晶粒界面分散。

銀顆粒優先擴散到具有較低熔點的薄鋁合金板22中，在薄鋼板24的晶粒界面中觀察不到。這也得到圖9的支持，圖9是從薄鋁合金板22到薄鋼板24的EDX測得的銀的深度方向分布圖。於是，在圖9中，在豎實線表示的接合界面中和薄鋼板24中未觀察到峰。相反，在薄鋁合金板22中觀察到具有足夠強度的峰。

銀顆粒擴散在具有較低熔點的薄鋁合金板22的晶粒界面中，由此改善薄鋁合金板22的強度和硬度等。例如，在使用納米壓痕儀的測量中，ADC12材料具有約1700MPa的平均硬度，相反，使用銀漿製造的接合金屬製品20中的薄鋁合金板22具有3200MPa的足夠高的平均硬度。應注意，不使用銀漿製造的接合金屬製品中的薄鋁合金板22的平均硬度近似等於或略高於ADC12材料。

擴散的銀微粒的密度隨著與接合界面的距離增大而逐漸減小。因此，含有擴散的銀微粒的部分具有梯度組成。由圖9可見，含有擴散的銀顆粒的部分(具有梯度組成的部分)是從接合界面至薄鋁合金板22在深度方向上的長度為約100μm以下的區域。

由上述結果可見，在接合界面中不存在銀微粒。基於此結果，推定在第二實施方式中銀漿中的銀微粒也不直接參與接合。

圖10是通過微光譜分析測得的不使用銀漿接合的薄鋁合金板22和薄鋼板24的氧的深度方向分布圖，圖11是通過微光譜分析測得的使用銀漿接合的薄鋁合金板22和薄鋼板24的氧的深度方向分布圖。與圖10相比，在圖11中更多的氧清楚地擴散到薄鋁合金板22中。而且，在如EPMA等儀器分析中，在接合界面檢測不到氧。

由結果可知，在此實施方式中，銀微粒也擴散在薄鋁合金板22中，同時捕獲氧，使得接合界面中不存在氧。

在第二實施方式中，鈍化膜也減少和從接合界面除去，並在接合界面露出下面的活性金屬材料。由露出的下面的金屬材料產生具有金屬鍵的金屬間化合物。金屬間化合物為金屬類型，並具有優異的韌性。

金屬間化合物含有來自薄鋼板24的鐵(Fe)和來自薄鋁合金板22的鋁(Al)。如上所述金屬間化合物不含有氧，由此在化合物中難以引起脆性斷裂。

因為上述原因，產生金屬間化合物，並導致優異的接合強度。

通常，金屬間化合物具有高硬度。因此，在第二實施方式中，接合界面具有較高硬度。同時，在薄鋁合金板22和薄鋼板24中，不含有擴散的銀微粒的內部具有較低硬度。通常，當高硬度層和低硬度層排列為相互接近時，常常產生殘留應力(內應力)。不過，在第二實施方式中，在接合界面和內部之間形成具有梯度組成的部分，其中，擴散的銀顆粒的密度逐漸變化。

圖12是顯示通過不使用銀漿接合薄鋁合金板22和薄鋼板24製造的接合金屬製品中的薄鋁合金板22和通過使用銀漿接合薄鋁合金板22和薄鋼板24製造的接合金屬製品20中的薄鋁合金板22的硬度測量結果的圖。使用納米印痕儀測量硬度，水平軸表示與接合界面的距離(深度)。

由圖12可知，在不使用銀漿製造的接合金屬製品中，隨著與接合界面的距離增加，硬度急劇降低。相反，在使用銀漿製造的接合金屬製品20中，硬度適度地降低。在具有梯度組成的部分中，硬度逐漸變化。因此，內應力在具有梯度組成的部分中得到弛豫從而防止在接合界面處分離。

通常，難以接合由如鋼材等鐵類合金構成的部件和由鋁合金構成的部件。在第二實施方式中，在不使用大型接合設備和複雜程序的情況下可以通過簡單的方法將這樣的部件容易地接合在一起。

在第二實施方式中，接合界面被定義為形成金屬間化合物以及金屬鍵並且不存在氧的區域。接合界面的厚度取決於接合過程的負載，隨著負載變得更大而增加。

圖13是顯示接合強度與接合界面(金屬間化合物)的厚度之間的關係的圖。由圖13可知，通過將接合界面的厚度控制在0.1μm～1.8μm的範圍內可以實現50MPa以上的令人滿意的接合強度。

通過將接合界面的厚度控制在0.3μm～1.6μm的範圍內可以獲得60MPa以上的接合強度，通過將厚度控制在0.5μm～1.3μm的範圍內可以獲得70MPa以上的接合強度。而且，通過將厚度控制在1μm可以獲得約80MPa的接合強度。

由結果可知，接合界面的厚度優選為0.1μm～1.8μm，更優選0.3μm～1.6μm，再優選0.5μm～1.3μm，最優選1μm。

本發明不限於第一和第二實施方式，在脫離本發明的範圍的情況下在其中可以作出各種變化和修改。

例如，第一和第二金屬工件不限於薄鋁合金板22和薄鋼板24，可以選自圖14所示的各種組合。圖14中的術語"OK"指的是金屬工件可以相互接合。圖14中的金屬元素名稱是金屬工件中具有最高組成比的金屬元素。因此，例如，"Ti"包括由純鈦構成的金屬工件和由以最高組成比含有鈦的鈦合金構成的金屬工件。

第一和第二金屬工件的形狀不限於上述板狀。例如，如圖15所示，第一金屬工件可以為具有近似截錐形狀的傘狀部30，第二金屬工件可以為具有長長的小直徑的近似柱狀的軸部32。通過將傘狀部30和軸部32接合在一起，可以製得發動機閥34作為接合金屬製品。

在此情況下，傘狀部可以含有鎳合金，軸部可以含有耐熱馬氏體鋼(如SUH11)。