專利名稱：一種非晶合金拋光方法
技術領域：
本發明涉及一種合金的拋光方法，特別涉及一種非晶合金拋光方法。
背景技術：
非晶合金是組成原子呈長程無序、短程有序的一類新型合金材料。由于其獨特的 微觀結構，因而具有比常規晶態金屬材料優異的力學、物理和化學等性能。通常，傳統方法制備的非晶合金的冷速高達IO4-IOfiK/^由于非晶合金為了獲得 如此高的冷卻速率，需將融化的金屬或合金噴射到導熱性好的基底上，獲得的非晶合金也 只能是一些薄帶或細絲，近年來人們通過對低臨界冷卻速率的非晶合金研究，發現了一些 非晶形成臨界速率低至lOOK/s以下的合金系，可通過簡單的熔體水淬法或銅模鑄造法制 備出大塊非晶合金。由于鋯基大塊非晶合金具備良好的非晶形成能力、力學性能以及熱穩 定性而備受人們關注，其中&-Al-CU-Ni體系是迄今為止最好的大塊非晶合金形成體系之
ο拋光處理素有“工業產品美容師”之稱，在科學技術不斷發展的今天，產生發展了 很多精密拋光技術，如彈性發射拋光、磁流體拋光、浮動研磨拋光、水合研磨拋光、離子束拋 光等等，這些拋光方法可以使產品在精度、表面粗糙度方面達到更高的標準，但是這些技術 由于成本太高，還沒有達到量產的要求，因而傳統的機械拋光在拋光領域仍是普遍采用的 拋光技術。而具有強度高、硬度高、耐磨性好等很多優點的非晶材料現已受到廣泛關注，手機 等消費品領域也已開始使用，但是關于其拋光的工藝少有文獻報道。由于非晶合金本身的 高硬度，使得采用現有技術對于非晶合金的鏡面拋光非常困難，而且由于非晶合金大都采 用壓鑄制備，壓鑄可以成型設計極其復雜的合金產品，然而非晶和技能壓鑄產品又普遍存 在致密性不及輥壓的板材，拋光性能不好，容易起麻點的缺點，無法達到鏡面拋光效果，這 也制約了非晶合金壓鑄產品的應用。
發明內容
本發明的目的在于提供一種能夠克服現有技術對非晶合金拋光困難的拋光方法。本發明提供的非晶合金拋光方法具體工藝如下一種非晶合金拋光方法，該方法包括1)對非晶合金進行機械拋光，得到粗糙度為0. 05-0. 2 μ m的非晶合金；2)對步驟⑴所制得的非晶合金除蠟，得到經過除蠟的非晶合金；3)將經過除蠟的非晶合金，在保護氣氛或者真空條件下，用激光將非晶合金表面 熔融，然后冷卻至室溫，獲得經過激光處理的非晶合金；4)對步驟C3)中制備的經過激光處理的非晶合金進行機械拋光，獲得粗糙度Ra為 0.01-0. 025 μ m的非晶合金。通過本發明所提供的非晶合金的表面處理方法，不僅可以得到表面粗糙度為Ra小于0. 02511111的非晶合金，而且可以使得非晶合金的硬度達到浙550-600。
具體實施例方式現有技術中，有關合金的表面拋光方法，在近些年來有了很大的發展，尤其是出現 了很多精密拋光技術，如彈性發射拋光、磁流體拋光、浮動研磨拋光、水合研磨拋光、離子束 拋光等等，這些拋光方法可以使產品在精度、表面粗糙度方面達到更高的標準，但是這些方 法由于成本較高，還沒有大量用于實際生產，而且對于像非晶合金這樣的高硬度的合金來 說，鏡面拋光存在許多技術難點。因此采用上述的方法，難以達到對非晶合金表面進行精細 加工的目的，而如果直接簡單采用傳統的電化學拋光或者機械拋光，由于壓鑄件的組織致 密度不夠，又無法達到鏡面拋光的效果，本發明的發明人通過大量實驗發現，通過對非晶合 金進行表面激光熔融，然后進行機械拋光，可以有效提高非晶合金表滿的光潔度，降低表面 粗糙度，而且由于在對非晶合金表面進行熔融后，再冷卻加工，可以提高非晶合金的表層合 金的密實程度，使得非晶合金表層結構更加密實，從而提高了非晶合金的硬度。下面就具體說明本發明所提供的非晶合金的拋光方法。本發明提供一種非晶合金拋光方法，該方法包括1)將非晶合金進行機械拋光，得到粗糙度Ra為0. 05-0. 2 μ m的非晶合金；2)對步驟1所制得的非晶合金除蠟，得到經過除蠟的非晶合金；3)將經過除蠟的非晶合金，在保護氣氛或者真空條件下，用激光將非晶合金表面 熔融，然后冷卻至室溫，獲得經過激光處理的非晶合金；4)對步驟3中制備的經過激光處理的非晶合金進行機械拋光，獲得粗糙度Ra為 0.01-0. 025 μ m的非晶合金。其中，步驟1中利用東莞鉅鏵機械砂帶機在線速度20-35m/s的情況下，將該產品 拋光至粗糙度RaO. 05-0. 08 μ m，采用恒達五金的除蠟水在超聲波清洗槽中清洗，將該產品 拋光至粗糙度RaO. 15-0. 08 μ m，然后對上述非晶合金進行超聲除蠟清洗，其中本發明中所 采用的除蠟方法為本領域技術人員所公知的除蠟方法，例如可以用配比2-5%的XQS-801 通用除蠟水在70°C的情況下超聲波清洗非晶拋光產品5-lOmin。然后經過漂洗和風干即可 做后續步驟。還可以在除蠟步驟后，將非晶合金樣品依次通過除油、除銹，其中所述的除油 步驟中所采用的除油方法可以為本領域所公知的各種方法，如可以采用磷酸鈉、硅酸鈉和 碳酸鈉組成的除油溶劑，其中磷酸鈉的濃度為30-50%，硅酸鈉的濃度為10-25%，碳酸鈉 的濃度為10-20%，除油時溫度為55-75°C，除油的時間為2-5min，除銹液可以采用本領域 技術人員所公知的各種除銹液，如用磷酸、硫酸、鹽酸、氫氟酸和硫脲組成的除銹液，其中按 體積分，硫酸含量為10% _25%，鹽酸的含量為0. 5-2%，氫氟酸的含量為10-20%，余量為 磷酸，在除銹液中加入的硫脲的量為每升0. 5-3g，除銹時，除銹液的溫度為55-75°C，除銹 時間為2-5min，在除油或除銹后，都應該加入水洗的步驟，所述的水洗的步驟均可以采用蒸 餾水或去離子水，水洗步驟可以對非晶合金樣品淋洗3-5次。經過上述步驟獲得表面粗糙度Ra為0. 05-0. 08的非晶合金樣品。將上述粗糙度Ra為0. 05-0. 08的非晶合金樣品，放入深圳市大族激光科技股份 有限公司生產的PB300中，在保護氣體或真空條件下、操作條件為脈沖寬度Urns，脈沖頻 率40Hz，功率250W，激光表面移動速率7mm/s的條件下，使得非晶合金工件表面熔融，然后冷卻至室溫，然后對經過激光處理的非晶合金進行機械拋光，最終獲得表面粗糙度為 0.01-0. 025 μ m的非晶合金。其中，機械拋光為本領域所公知的各種機械拋光方法，如砂帶機拋光、布輪拋光， 在本發明中，所采用的是機械拋光方法為布輪拋光方法。真空條件的真空度為10_2-100Pa， 保護氣氛氣體選自氦氣、氖氣、氮氣、氬氣中的一種。本發明提供一種優選的具體的非晶合金制備方法1、將尺寸為IOOmmX IOmmX 3mm的非晶合金在LP40雙頭拋光機上拋光3_5min，經 過粗糙度測試，得到表面粗糙度0. 05-0. 13 μ m的非晶合金樣品；2、將步驟1制備的非晶合金樣品，放入除蠟水(恒達五金有限公司的XQS-801)
中在65-80°C的情況下浸泡5-lOmin，然后用去離子水沖洗2_3次，獲得經過處理的非晶合
^^ ；3、在Ar保護條件下，將步驟3制備的非晶合金放入深圳市大族激光科技股份有限 公司的PB300激光焊接機中，使得激光光源沿非晶合金表面以10mm/S的速度移動，將非晶 合金的表面加熱至750°C -950°C，以20-400K/s的冷卻速度冷卻非晶合金至室溫，獲得經過 激光處理的非晶合金；4、將步驟3制備的非晶合金樣品以，獲得本發明所提供的非晶合金，對經過上述 處理的產品進行拋光處理可以得到表面粗糙度為鏡面效果。下面就結合具體的實施例來對本發明所提供的非晶合金的制備方法，以及通過該 方法制備的非晶合金。實施例1本實施例用來說明本發明所提供的非晶合金及其制備方法。將非晶合金鑄錠加工成尺寸為IOOmmX IOmmX 3mm非晶合金工件，將該工件放入 LP40雙頭拋光機上將該產品拋光至粗糙度Ra為0. 08 μ m的非晶合金，然后將經過拋光的非 晶合金工件放入配比5 %的XQS-801通用除蠟水在70 V的情況下超聲波清洗非晶拋光產品 6min，然后經過去離子水漂洗2次、風干，然后將工件放入深圳市大族激光科技股份有限公 司的PB300激光焊接機中，在操作條件為脈沖寬度12ms，脈沖頻率40Hz，功率250W，激光表 面移動速率7mm/s，氬氣保護的條件下，對非晶合金表面進行熔融，激光熔融時間為anins， 然后將工件以的冷卻速度冷卻至室溫，獲得經過激光處理的非晶合金，然后將經過 激光處理的非晶合金，經過將經過處理的非晶合金放入LP40雙頭拋光機上將該產品拋光 至粗糙度Ra為0. 012Ra/y m，得到非晶合金拋光樣品Al。實施例2本實施例用來說明本發明所提供的非晶合金及其制備方法。將非晶合金鑄錠加工成尺寸為IOOmmX IOmmX 3mm非晶合金工件，將該工件放入 LP40雙頭拋光機上將該產品拋光至粗糙度Ra為0. 05 μ m的非晶合金，然后將經過拋光的 非晶合金工件放入配比5%的XQS-801通用除蠟水在70°C的情況下超聲波清洗非晶拋光產 品8min，經過漂洗和風干將工件放入深圳市大族激光科技股份有限公司的PB300激光焊接 機中，在操作條件為脈沖寬度5ms，脈沖頻率80Hz，功率400W，激光表面移動速率7mm/s，真 空度為10-2 的條件下，對非晶合金表面進行熔融，激光熔融時間為anins，然后將工件以 400K/s的冷卻速度冷卻至室溫，獲得經過激光處理的非晶合金，然后將經過激光處理的非晶合金，經過將經過處理的非晶合金放入LP40雙頭拋光機上將該產品拋光至粗糙度Ra為 0. OHRa/μ m，得到非晶合金拋光樣品A2。實施例3本實施例用來說明本發明所提供的非晶合金及其制備方法。將非晶合金鑄錠加工成尺寸為IOOmmX IOmmX 3mm非晶合金工件，將該工件放入 LP40雙頭拋光機上將該產品拋光至粗糙度Ra為0. 2 μ m的非晶合金，然后將經過拋光的非 晶合金工件放入配比5 %的XQS-801通用除蠟水在70 V的情況下超聲波清洗非晶拋光產品 lOmin，經過漂洗和風干，將工件放入深圳市大族激光科技股份有限公司的PB300激光焊接 機中，在操作條件為脈沖寬度30ms，脈沖頻率40Hz，功率250W，激光表面移動速率7mm/s，真 空度為IOOPa的條件下，對非晶合金表面進行熔融，激光熔融時間為anins，然后將工件以 lOOK/s的冷卻速度冷卻至室溫，獲得經過激光處理的非晶合金，然后將經過激光處理的非 晶合金，經過將經過處理的非晶合金放入LP40雙頭拋光機上將該產品拋光至粗糙度Ra為 0. 013Ra/l·! m，得到非晶合金拋光樣品A3。對比例1將非晶合金鑄錠加工成尺寸為IOOmmX IOmmX 3mm非晶合金工件，將將該工件放 入LP40雙頭拋光機上將該產品拋光至粗糙度Ra為的情況下將該產品拋光至粗糙度Ra為 0. 09 μ m的非晶合金，然后再將該工件放入LP40雙頭拋光機上將該產品拋光，得到非晶合 金拋光樣品Bi。實施例4-6本實施例用來測試實施例1-3所制備的非晶合金樣品A1-A3的各項性能，其中包 括表面粗糙度測試按照GB1031-83的標準中所述的測試方法可以測得實施例1_3所制備的非晶合金 樣品A1-A3的表面粗糙度，粗糙度的數值越小，表示零件表面越平整、光滑，這是目前國家 標準和國際標準的表示方法，測試結果見表1。表面硬度測試按照ASTM E384-08材料顯微硬度測試方法的標準中所述的測試方法可以測得實 施例1-3所制備的非晶合金樣品A1-A3的表面硬度，測試結果見表1。對比例2本對比例用來測試對比例1所制備的樣品Bl的各項性能，所述的各項性能與實施 例4-6中所述的各項測試性能相同，測試結果見表1。表 權利要求
1.一種非晶合金拋光方法，該方法包括1)對非晶合金進行機械拋光，得到粗糙度為0.05-0. 2 μ m的非晶合金；2)對步驟(1)所制得的非晶合金除蠟，得到經過除蠟的非晶合金；3)將經過除蠟的非晶合金，在保護氣氛或者真空條件下，用激光將非晶合金表面熔融， 然后冷卻至室溫，獲得經過激光處理的非晶合金；4)對步驟(3)中制備的經過激光處理的非晶合金進行機械拋光，獲得粗糙度為 0.01-0. 025 μ m的非晶合金。
2.根據權利要求1所述的非晶合金拋光方法，其中步驟(3)中所述激光的脈沖寬度為 5-40ms，脈沖頻率 20-100Hz，功率 200-800W。
3.根據權利要求1所述的非晶合金拋光方法，其中步驟(3)中所述的激光將非晶合金 表面熔融的過程中，激光在非晶合金表面移動速率3-12mm/s。
4.根據權利要求1所述的非晶合金拋光方法，其中步驟(3)中所述的真空條件的真空 度為 l(T2-100Pa。
5.根據權利要求1所述的非晶合金拋光方法，其中步驟(3)中所述的冷卻的速度為 20-400K/s。
6.根據權利要求1所述的非晶合金拋光方法，其中步驟(3)中所述的保護氣氛氣體選 自氦氣、氖氣、氮氣、氬氣中的一種。
全文摘要
本發明提供一種非晶合金拋光方法，該方法包括1)將非晶合金進行機械拋光，得到粗糙度Ra為0.05-0.2μm的非晶合金；2)對步驟(1)所制得的非晶合金除蠟，得到經過除蠟的非晶合金；3)將經過除蠟的非晶合金，在保護氣氛或者真空條件下，用激光將非晶合金表面熔融，然后冷卻至室溫，獲得經過激光處理的非晶合金；4)對步驟(3)中制備的經過激光處理的非晶合金進行機械拋光，獲得粗糙度Ra為0.01-0.025μm的非晶合金，經過本發明所提供的非晶合金拋光方法所獲得的非晶合金不僅具有較低的表面粗糙度，還具有較高的表面硬度。
文檔編號C22C45/00GK102107389SQ20091018944
公開日2011年6月29日 申請日期2009年12月25日 優先權日2009年12月25日
發明者趙軍 申請人:比亞迪股份有限公司