一種表面高光非晶合金件及其制備方法

一種表面高光非晶合金件及其制備方法
【專利摘要】本發明公開了一種表面高光非晶合金件，包括非晶合金件與非晶合金件表面的金屬鍍層，其中所述金屬鍍層厚度為8?22μm，非晶合金件表面粗糙度Ra＜0.1μm。所述金屬鍍層為鍍銅層、鍍鎳層、鍍錫層、鍍鉻層、鍍鋅層中的一種或幾種。本發明還提供制備上述表面高光非晶合金件的工藝方法，包括噴砂、電鍍/化學鍍、表面拋光及后處理工藝。本發明中的表面高光非晶合金件良率高、成本低、表面粗糙度Ra＜0.1μm。
【專利說明】
一種表面高光非晶合金件及其制備方法
技術領域
[0001]本發明涉及非晶合金件的制造領域，具體涉及一種具有表面高光效果的非晶合金件及其制備方法。
【背景技術】
[0002]非晶合金材料是近年來研究最多的新型金屬材料之一，非晶合金因其微觀結構短程有序長程無序的特點，具備高硬度、高強度、好的成型能力等優點。隨著大塊非晶合金的生產過程日益成熟化，非晶合金制品已大量應用于消費類電子產品、醫療、體育用品、航空航天以及軍工等領域。
[0003]在作為結構制件使用時，非晶合金制品能夠徹底解決傳統金屬材料易變性、易彎折等問題，但是在作為外觀制件使用時，非晶合金制件受到了很大的限制。究其原因在于大塊非晶合金制品往往采用壓鑄的工藝制備，壓鑄過程雖然可以通過成型設計制備出結構復雜的合金產品，然而由于(I)壓鑄件的組織致密度低；(2)非晶合金制件在壓鑄后是通過急速冷卻的方式成型，冷卻過程中不可避免的會產生縮孔的缺陷；(3)，一旦通過現有表面處理技術對非晶合金鑄件進行表面處理，如機械拋光，非晶合金鑄件表面就會出現許多麻點、氣孔和砂眼，完全無法作為外觀件使用。本發明的發明人在實際非晶合金加工處理過程中發現，將非晶合金制件利用壓鑄的方式制備出來后，直接使用現有的拋光方法進行表面高光處理，若按照出現可視缺陷(麻點、氣孔和砂眼等缺陷)即判定為不合格的標準進行判定，制備出的非晶合金高光制件的合格率不到20%，外觀合格率非常低。
[0004]同時，非晶合金材料由于具備高硬度、高耐磨耐蝕性，拋光性能非常差，采用現有技術中的拋光技術對非晶合金進行高光加工非常困難。近年來，針對硬質合金的拋光方法有了很大的發展，出現了許多精密拋光技術，如彈性發射拋光技術、磁流體拋光技術、浮動研磨拋光技術、離子束拋光技術等等，這些新型拋光方法可以使產品表面粗糙度和產品精度控制方面達到更高的標準，但是這些方法目前就使用上來講，成本較高，目前仍多適用于附加值更高的光學產品領域等，而且上述方法也不能解決非晶合金制品本身的氣眼和沙孔等缺陷。
目前非晶合金的制造廠商針對非晶合金制件的表面高光處理仍舊以采用傳統的機械拋光或者點化學拋光為主，加工出的非晶合金制件無法達到高光(粗糙度Ra<0.Ιμπι)的效果，而且良率低，成本高。

【發明內容】

[0005]
本發明根據非晶合金壓鑄制件的特性，提供了一種良率高、成本低的表面高光的非晶合金件，所述非晶合金件表面粗糙度Ra<0.Ιμπι。同時，本發明中還提供一種制備上述表面高光非晶合金件的方法。
[0006]本發明中的發明目的通過下述技術方案來達到: 本發明提供一種表面高光非晶合金件，包括非晶合金件與非晶合金件表面的金屬鍍層，其中所述金屬鍍層厚度為8-22μπι，非晶合金件表面粗糙度Ra<0.Ιμπι。所述金屬鍍層為鍍銅層、鍍鎳層、鍍錫層、鍍鉻層、鍍鋅層中的一種或幾種。
[0007]本發明中還提供一種上述表面高光非晶合金件的制備方法，其特征在于包括如下步驟:
Α、對非晶合金件表面進行噴砂處理，使非晶合金件表面粗糙度Ra為1.6-12.5μπι;
B、將經過步驟A處理的非晶合金件進行金屬電鍍或者化學鍍，使非晶合金件表面金屬鍍層厚度達到20-60μπι;
C、將經過步驟B處理的非晶合金件進行拋光處理，經拋光處理后的金屬鍍層厚度為8-22μπι，拋光后非晶合金件表面粗糙度Ra<0.1ym。
[0008]考慮到非晶合金制件直接進行拋光后不僅表面效果不佳，而且易將制件內部的缺陷顯露出來，故本發明中并不直接對非晶合金制件進行拋光。首先，采用噴砂的方式，將壓鑄好的非晶合金制件表面的粗糙度提升，實踐中證明，非晶合金件表面粗糙度在1.6-12.5μm范圍內最佳。增加非晶合金之間表面的粗糙度是為了步驟B做準備，增加步驟B中金屬電鍍或者化學鍍過程中鍍層的附著力。該步驟中，粗糙度的控制至關重要，粗糙度過小，則對增加鍍層附著力無實質性的影響，而粗糙度過大，則會使制件表面凹凸起伏過大，明顯影響非晶合金制件的表面外觀狀態，該步驟中粗糙度Ra大于12.5μπι后，即使后續經過電鍍/化學鍍和拋光，表面效果也不佳，而且在步驟C中進行拋光時，也容易在微觀表面的凸起處顯露出非晶合金制件的本體，造成不良品。
[0009]步驟A中噴砂料可選用白剛玉、棕剛玉、鋼砂、鋼丸、石英砂、莫來石顆粒、碳化硅顆粒中的一種。白剛玉、棕剛玉、石英砂、鋼砂和鋼丸是常用噴砂材料，便宜易得。莫來石和碳化硅顆粒價格較貴，但是噴砂效果好，噴砂后的非晶合金制件表面粗糙度均勻，更加適合用于大型制件的處理。
[0010]進一步地，步驟B中的金屬電鍍或者化學鍍為鍍銅、鍍鎳、鍍錫、鍍鉻、鍍鋅中的一種或幾種。再進一步優選，步驟B中金屬鍍層為化學鍍銅層，鍍銅層表面光滑細膩，外觀效果極佳，由于電鍍對能源消耗大，而且廢水多難以處理，考慮到經濟效益和環境效益，本發明中優選采用更加環保的化學鍍工藝。選擇化學鍍銅層，除了考慮到銅鍍層的美觀效果，同時，化學鍍銅層也能夠達到本發明中所需要的鍍層厚度。
[0011]本發明步驟B中的金屬鍍層厚度為25-50μπι。在實際電鍍或者化學鍍的實施過程中，可以根據實際需要選擇鍍層種類。在非晶合金制件的電鍍或者化學鍍工藝中，只有鍍銅、鍍鎳、鍍錫、鍍鉻、鍍鋅工藝中的一種或多種可以達到上述鍍層厚度，貴合金鍍層雖然外觀效果更好，如鍍銀、鍍鉑等，但是一方面貴金屬鍍層加工過程復雜成本高，第二貴金屬鍍層的厚度一般低于ΙΟμπι，無法完成步驟C中的拋光步驟。
[0012]利用步驟B在非晶合金制件表面添加了一層緊密的金屬鍍層以后，非晶合金制件表面的麻點、孔洞等外觀不良也能夠被遮蓋。步驟C中的拋光工藝是針對步驟B中產生的鍍層進行的拋光，與非晶合金制件本體相比，步驟B中的金屬鍍層硬度略低，而且鍍層致密、夕卜型美觀，拋光加工幾乎沒有任何技術上的難度，采用化學拋光、電解拋光、磁力拋光、機械拋光或者混合拋光工藝中的一種進行加工即可，控制經拋光處理后剩余的金屬鍍層厚度為8-22μπι，拋光后非晶合金件表面粗糙度Ra<0.Ιμπι。進一步優選，步驟C中經拋光處理后的金屬鍍層厚度為10-20μηι最佳。
[0013]在步驟C結束后，還可添加對步驟C處理后的非晶合金件進行PVD/噴涂/微弧氧化等表面處理工藝，對拋光后的金屬鍍層表面進行保護，避免拋光后的非晶產品出現刮花等問題。
[0014]本發明具有如下有益效果:
1、本發明提供了一種良率高、成本低的表面高光的非晶合金件，該非晶合金件的表面粗糙度Ra<0.Ιμπι。
[0015]2、本發明中通過在非晶合金鑄造制件表面鍍上一層金屬鍍層，然后對該金屬鍍層進行拋光獲取得到高光面的非晶合金制件，該方法工藝簡單易行，適合工業化推廣應用。
【具體實施方式】
[0016]下面通過實施例對本發明中的技術方案進行進一步的詳細說明。
[0017]實施例1
(I)制備非晶合金制件
實施例中使用的非晶合金組成為Zr58.5A110.3Cul5.6Nil2.8Nb2.8，將該非晶合金經過壓鑄成型制成非晶合金制件。
[0018](2)噴砂處理
將(I)中制得的非晶合金制件進行噴砂處理，噴砂料為莫來石顆粒，控制非晶合金制件表面粗糙度Ra為12.5μπι。
[0019](3)化學鍍
將經過噴砂處理的非晶合金制件進行化學鍍銅，銅鍍層厚度為45μπι。該步驟中使用的化學鍍銅液為市售產品，并不限制其生產廠家，只要能夠在非晶合金表面形成鍍層即可。在實際使用過程中也可以選擇采用多層鍍層的方式，如先在非晶合金制件表面鍍一層錫，然后再鍍銅，采用多層次鍍層的方式可有效快速達到所需鍍層厚度，如錫、銅相類似的復合鍍層還可增加鍍層整體的致密程度。
[0020]⑷拋光
將上一步中制備的有銅鍍層的非晶合金制件在環保型金屬銅化學拋光液中進行化學拋光，直至獲得高光面，同時非晶合金制件基體不暴露，經測試，該銅鍍層厚度為15μπι，非晶合金制件表面粗糙度Ra為0.063μπι。
[0021](5)后續處理
將拋光后的非晶合金制件進行PVD處理，在拋光后的銅鍍層表面增加一層PVD鍍膜予以保護非晶合金制件表面。本步驟中使用的PVD工藝為現有技術中適用于金屬件表面的PVD工藝即可。
[0022]經過上述步驟得到一種表面高光的非晶合金件，包括鋯基非晶合金件與非晶合金件表面的金屬銅鍍層，銅鍍層厚度為15μπι，非晶合金制件表面粗糙度Ra為0.063μπι。
[0023]實施例2
使用與實施例1中相同的非晶合金制件，噴砂過程中使用的是白剛玉噴砂料，得到噴砂后的非晶合金制件表面粗糙度Ra為6.4μπι。
[0024]與實施例1一樣，使用相同的化學鍍銅工藝，銅鍍層厚度為42μπι。
[0025]采用機械拋光的工藝進行精細拋光，直至獲得高光面，同時非晶合金制件基體不暴露，經測試，該銅鍍層厚度為ΙΟμπι，非晶合金制件表面粗糙度Ra為0.089μπι。
[0026]經過上述步驟得到一種表面高光的非晶合金件，包括鋯基非晶合金件與非晶合金件表面的金屬銅鍍層，銅鍍層厚度為ΙΟμπι，非晶合金制件表面粗糙度Ra為0.089μπι。
[0027]實施例3
本實施例中采用的非晶合金制件與實施例1 一致，采用碳化硅顆粒進行噴砂，得到噴砂后的非晶合金制件表面粗糙度Ra為1.6μπι。
[0028]本實施例中采用化學鍍錫工藝，在非晶合金制件表面得到鍍錫層，厚度為60μπι。
[0029]采用機械拋光的工藝進行精細拋光，直至獲得高光面，同時非晶合金制件基體不暴露，經測試，該鍍錫層厚度為22μπι，非晶合金制件表面粗糙度Ra為0.098μπι。
[0030]鍍錫層硬度較低，利用機械拋光的方式很快就能得到高光面，而且能夠保證鍍層厚度。由于硬度低，在獲得高光鍍錫層以后，還需通過PVD或者噴涂的方式在非晶合金制件外表面增加一層防護層。
[0031]經過上述步驟得到一種表面高光的非晶合金件，包括鋯基非晶合金件與非晶合金件表面的金屬鍍錫層，鍍錫層厚度為22μπι，非晶合金制件表面粗糙度Ra為0.098μπι。
[0032]實施例4
本實施例中采用的非晶合金制件與實施例1 一致，采用石英砂顆粒進行噴砂，得到噴砂后的非晶合金制件表面粗糙度Ra為4.5μπι。
[0033]本實施例中采用化學鍍鎳工藝，在非晶合金制件表面得到鍍鎳層，厚度為20μπι。
[0034]采用化學拋光的工藝進行精細拋光，直至獲得高光面，同時非晶合金制件基體不暴露，經測試，該鎳鍍層厚度為8μπι，非晶合金制件表面粗糙度Ra為0.032μπι。
[0035]化學鍍鎳層厚度較鍍銅、鍍錫薄，但是化學鍍鎳層硬度高，致密性良好，化學拋光效果尤其好，能夠得到表面光亮程度非常高的產品，而且制備出的非晶合金制件表面不易劃傷。
[0036]經過上述步驟得到一種表面高光的非晶合金件，包括鋯基非晶合金件與非晶合金件表面的金屬鍍鎳層，鍍鎳層厚度為8μπι，非晶合金制件表面粗糙度Ra為0.032μπι。
[0037]實施例5
本實施例中采用的非晶合金制件與實施例1 一致，采用鋼砂噴砂料進行噴砂，得到噴砂后的非晶合金制件表面粗糙度Ra為8.8μπι。
[0038]本實施例中采用化學鍍鉻工藝，在非晶合金制件表面得到鍍鉻層，厚度為33μπι。
[0039]采用機械拋光的工藝進行精細拋光，直至獲得高光面，同時非晶合金制件基體不暴露，經測試，該鍍鉻層厚度為12μπι，非晶合金制件表面粗糙度Ra為0.045μπι。
[0040]化學鍍鉻層厚度與化學鍍鎳層大，硬度及致密性比化學鍍鎳層略低，但是拋光效果也非常好，表面也不易劃傷。
[0041]經過上述步驟得到一種表面高光的非晶合金件，包括鋯基非晶合金件與非晶合金件表面的金屬鍍鉻層，鍍鉻層厚度為12μπι，非晶合金制件表面粗糙度Ra為0.045μπι。
[0042]實施例6
本實施例中采用的非晶合金制件與實施例1 一致，采用棕剛玉噴砂料進行噴砂，得到噴砂后的非晶合金制件表面粗糙度Ra為111.?。
[0043]本實施例中采用化學鍍鋅工藝，在非晶合金制件表面得到鍍鋅層，厚度為35μπι。
[0044]采用機械拋光的工藝進行精細拋光，直至獲得高光面，同時非晶合金制件基體不暴露，經測試，該鍍鋅層厚度為18μπι，非晶合金制件表面粗糙度Ra為0.065μπι。化學鍍鋅層硬度與性質與化學鍍銅層相似。
[0045]經過上述步驟得到一種表面高光的非晶合金件，包括鋯基非晶合金件與非晶合金件表面的金屬鍍鋅層，鍍鋅層厚度為18μπι，非晶合金制件表面粗糙度Ra為0.065μπι。
[0046]通過上述實施例可以看出，本發明中提供的工藝方法可以提供一種表面高光的非晶合金制件，且工藝流程簡單易操作。在實施例中雖然只提到利用的非晶合金制件為鋯基非晶合金制件，在實際操作過程中，本發明中的工藝方法對其他體系的非晶合金制件也同樣適用，如銅基非晶合金、鎳基非晶合金、鐵基非晶合金、鎂基非晶合金等，只不過在具體使用的過程中，制備金屬鍍層的方法和鍍液根據需求進行變換。
[0047]最后需要說明的是，以上實施例僅用以說明本發明實施例的技術方案而非對其進行限制，盡管參照較佳實施例對本發明實施例進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解依然可以對本發明實施例的技術方案進行修改或者等同替換，而這些修改或者等同替換亦不能使修改后的技術方案脫離本發明實施例技術方案的范圍。
【主權項】
1.一種表面高光非晶合金件，包括非晶合金件與非晶合金件表面的金屬鍍層，其特征在于:所述金屬鍍層厚度為8-22μπι，非晶合金件表面粗糙度Ra<0.1ym。2.如權利要求1所述表面高光非晶合金件，其特征在于:所述金屬鍍層為鍍銅層、鍍鎳層、鍍錫層、鍍鉻層、鍍鋅層中的一種或幾種。3.—種制備如權利要求1-2任一所述表面高光非晶合金件的制備方法，其特征在于包括如下步驟: A、對非晶合金件表面進行噴砂處理，使非晶合金件表面粗糙度Ra為1.6-12.5μπι; B、將經過步驟A處理的非晶合金件進行金屬電鍍或者化學鍍，使非晶合金件表面金屬鍍層厚度達到20-60μπι; C、將經過步驟B處理的非晶合金件進行拋光處理，經拋光處理后的金屬鍍層厚度為8-22μπι，拋光后非晶合金件表面粗糙度Ra<0.1ym。4.如權利要求3所述表面高光非晶合金件的制備方法，其特征在于:還包括對步驟C處理后的非晶合金件進行PVD/噴涂/微弧氧化表面處理工藝。5.如權利要求3所述表面高光非晶合金件的制備方法，其特征在于:步驟A中噴砂料為白剛玉、棕剛玉、鋼砂、鋼丸、石英砂、莫來石顆粒、碳化硅顆粒中的一種。6.如權利要求3所述表面高光非晶合金件的制備方法，其特征在于:步驟B中的金屬電鍍或者化學鍍為鍍銅、鍍鎳、鍍錫、鍍鉻、鍍鋅中的一種或幾種。7.如權利要求6所述表面高光非晶合金件的制備方法，其特征在于:步驟B中金屬鍍層為化學鍍銅層。8.如權利要求3所述表面高光非晶合金件的制備方法，其特征在于:步驟B中的金屬鍍層厚度為25-50μπι。9.如權利要求3所述表面高光非晶合金件的制備方法，其特征在于:步驟C中經拋光處理后的金屬鍍層厚度為10_20μπι。10.如權利要求3所述表面高光非晶合金件的制備方法，其特征在于:步驟C中的拋光工藝米用化學拋光、電解拋光、磁力拋光、機械拋光或者混合拋光工藝中的一種。
【文檔編號】C23C18/32GK106086826SQ201610588726
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年7月25日 公開號201610588726.0, CN 106086826 A, CN 106086826A, CN 201610588726, CN-A-106086826, CN106086826 A, CN106086826A, CN201610588726, CN201610588726.0
【發明人】朱旭光
【申請人】東莞市逸昊金屬材料科技有限公司