CN102560304A - 非晶合金表面处理方法及采用该方法制得的非晶合金件 - Google Patents
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Abstract
一种非晶合金表面处理方法，其包括以下步骤：一种非晶合金表面处理方法，其包括以下步骤：提供一种非晶合金件；将所述非晶合金件固定于喷砂机上；对该非晶合金件进行喷砂处理，该喷砂机的压缩空气压力为1.5-6.0kgf/cm2，喷砂时间为1-60s，喷砂磨料选自100-250μm粒度的氧化铝、三氧化二锆和二氧化硅之一。本发明还包括一种由所述非晶合金表面处理方法制得的非晶合金件。所述非晶合金件表面具有多个微裂痕，增加了非晶合金的剪切带，避免了因微裂痕过少造成的应力集中，从而增加非晶合金的屈服强度及增强非晶合金的塑性变形能力。
Description
技术领域
本发明涉及一种非晶合金表面处理方法及采用该方法制得的非晶合金件，尤其涉及一种锆基非晶合金表面处理方法及采用该方法制得的锆基非晶合金件。
背景技术
非晶合金以其优异的物理、化学、力学性能，在精密机械、航空航天、国防工业、数码件、体育用品上均得到了日益广泛的应用。虽然非晶合金件具有高硬度的特性，但是非晶合金作为结构件，其在超临界冲击力作用时容易发生脆性断裂，此将较大影响非晶合金件的使用寿命。
发明内容
鉴于上述内容，有必要提供一种通过对非晶合金件表面改性以提高其屈服强度、增强其塑性变形能力的表面处理方法。
还有必要提供一种采用该方法制得的非晶合金件。
一种非晶合金表面处理方法，其包括以下步骤：
提供一种非晶合金件；
将所述非晶合金件固定于喷砂机上，该喷砂机的压缩空气压力为1.5-6.0kgf/cm2，喷砂磨料选自100-250μm粒度的氧化铝、三氧化二锆和二氧化硅之一；
对该非晶合金件进行喷砂处理，喷砂时间为1-60s。
一种经上述非晶合金表面处理方法制得的非晶合金件，该非晶合金件表面形成有微裂痕。
所述非晶合金表面处理方法，于非晶合金表面形成微裂痕，增加了非晶合金表面的剪切带，避免了因微裂痕过少造成的应力集中，从而增加非晶合金的屈服强度及增强非晶合金的塑性变形能力。
附图说明
图1是本发明实施方式非晶合金表面处理方法流程图。
图2是本发明实施方式非晶合金件喷砂处理前后的压缩应力应变曲线图。
图3是本发明实施方式提供的非晶合金件的扫瞄式电子显微镜(scanning electron microscope，SEM)照片。
图4是本发明实施方式经所述非晶合金表面处理方法制得的非晶合金件的扫瞄式电子显微镜(SEM)照片。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施方式对本发明的非晶合金表面处理方法及采用该方法制得的非晶合金件做进一步的详细说明。
请参阅图1，本发明非晶合金表面处理方法主要包括如下步骤：
S201：提供一种非晶合金件。本发明实施方式中，采用压铸法制得锆基非晶合金件，其组分为：锆50～70(原子)％、铜10～15(原子)％、镍5～10(原子)％、铌5～20(原子)％及铝5～10(原子)％；
S202：将所述非晶合金件固定于喷砂机上。本发明实施方式中，所用喷砂机为吸入式干喷砂机，其以压缩空气为动力，通过气流的高速运动在喷枪内形成的负压将磨料吸入喷枪并经喷枪的喷嘴喷射到非晶合金件的表面；
S203：对该非晶合金件进行喷砂处理，该喷砂机的压缩空气压力为1.5-6.0kgf/cm2，喷砂时间为1-60s，喷砂磨料选自100-250μm粒度的氧化铝、三氧化二锆和二氧化硅之一，该喷嘴与待喷砂部位的距离为10-50cm，喷射角度为10-90°。
以下为采用上述非晶合金表面处理方法加工非晶合金件的具体实施例：
实施例1
(1)提供一种非晶合金件。本发明实施方式中，采用压铸法制得锆基非晶合金件，其组分为：锆50～70(原子)％、铜10～15(原子)％、镍5～10(原子)％、铌5～20(原子)％及铝5～10(原子)％；
(2)将该锆基非晶合金件固定在该喷砂机上对其进行喷砂处理。将该喷砂机的压缩空气的压力设定为2.5kgf/cm2，喷砂时间为20s，喷砂磨料为100μm粒度的氧化铝，喷砂机的喷嘴与待喷砂部位的距离为30cm，喷射角度为90°。
经上述喷砂处理后，该非晶合金件的表面粗糙度为1.162μm，应变量由2.20％增加到2.80％，断裂应力由2000MPa增加到2430MPa。
实施例2
实施例2与实施例1类似，其不同在于压缩空气的压力设定为4.5kgf/cm2。
经上述喷砂处理后，该非晶合金件的表面粗糙度为1.565μm，应变量由2.20％增加到2.92％，断裂应力由2000MPa增加到2392MPa。
实施例3
实施例3与实施例1类似，其不同在于喷砂磨料为150μm粒度的氧化铝。
经上述喷砂处理后，该非晶合金件的表面粗糙度为0.708μm，应变量由2.20％增加到3.20％，断裂应力由2000MPa增加到2420MPa。
实施例4
实施例4与实施例2类似，其不同在于喷砂磨料为150μm粒度的氧化铝。
经上述喷砂处理后，该非晶合金件的表面粗糙度为1.115μm，应变量由2.20％增加到3.10％，断裂应力由2000MPa增加到2423MPa。
实施例5
(1)提供一种非晶合金件。本发明实施方式中，采用压铸法制得该锆基非晶合金件，其组分为：锆(Zr)50～70(原子)％、铜(Cu)10～15(原子)％、镍(Ni)5～10(原子)％、铌(Nb)5～20(原子)％及铝(Al)5～10(原子)％；
(2)提供一种抛光机对该锆基非晶合金件进行机械或化学抛光处理，经抛光后，该非晶合金件的表面粗糙度为0.020μm；
(3)提供一种喷砂机，将该抛光后的锆基非晶合金件固定在喷砂机上对其进行喷砂处理。将喷砂机的压缩空气的压力设定为2.5kgf/cm2，喷砂时间为20s，喷砂磨料为100μm粒度的氧化铝，该喷嘴与待喷砂部位的距离为30cm，喷射角度为90°。
经上述喷砂处理后，该非晶合金件的表面粗糙度为1.148μm，应变量由2.20％增加到3.00％，断裂应力由2000MPa增加到2410MPa。
实施例6
实施例6与实施例5类似，其不同在于喷砂磨料为150μm粒度的氧化铝。
经上述喷砂处理后，该非晶合金件的表面粗糙度为0.804μm，应变量由2.20％增加到2.98％，断裂应力由2000MPa增加到2415MPa。
实施例7
实施例7与实施例5类似，其不同在于压缩空气的压力设定为4.5kgf/cm2。
经上述喷砂处理后，该非晶合金件的表面粗糙度为1.726μm，应变量由2.20％增加到2.95％，断裂应力由2000MPa增加到2380MPa。
实施例8
实施例8与实施例7类似，其不同在于喷砂磨料为150μm粒度的氧化铝。
经上述喷砂处理后，该非晶合金件的表面粗糙度为1.053μm，应变量由2.20％增加到3.15％，断裂应力由2000MPa增加到2416MPa。
实验表明，对锆基非晶合金件进行喷砂处理时，应控制好喷砂压力、喷砂距离、喷砂时间、选择合适粒度及种类的喷砂磨料等。若喷砂磨料及喷砂压力选择不当，则喷砂过程中易产生火花，从而导致非晶合金表面晶化；若喷砂时间过长，则可能导致非晶合金件变形。喷砂工艺参数优选为：喷砂机的压缩空气压力为2.5-4.5kgf/cm2，喷砂时间为2-30s，喷砂磨料选自100-150μm粒度的氧化铝、三氧化二锆和二氧化硅之一，喷嘴与待喷砂部位的距离优选为20-30cm，喷射角度优选为60-90°。
请同时参阅图2，图2中曲线a为喷砂处理前的锆基非晶合金件的压缩应力应变曲线，曲线b为经由实施例3的非晶合金表面处理方法制得的锆基非晶合金件的压缩应力应变曲线。比较得出，经由实施例3的非晶合金表面处理方法后，锆基非晶合金件的塑性变形能力(应变量由2.2％增加到3.2％)增强、屈服强度(断裂应力由2000MPa增加到2420MPa)明显增加。
请同时参阅图3-图4，图3是本发明实施方式提供的锆基非晶合金件的扫瞄式电子显微镜(SEM)照片；图4是本发明实施方式提供的锆基非晶合金件经由实施例3的非晶合金表面处理方法处理后，并经33vol.％HNO3甲醇溶液清洗后的扫瞄式电子显微镜(SEM)照片。对比两张照片可以发现，图4的表面分布有许多微裂痕，微裂痕的存在使得非晶合金表面的剪切带增多，从而避免了应力集中，使得锆基非晶合金件的塑性变形能力(应变量由2.2％增加到3.2％)增强、屈服强度(断裂应力由2000MPa增加到2420MPa)明显增加。
采用上述非晶合金表面处理方法制得的非晶合金件，由于喷砂磨料对非晶合金表面的冲击和切削作用，使非晶合金表面获得一定的清洁度和不同的粗糙度，不但展现出非晶合金不同的外观效果，同时也提高了非晶合金的机械性能，如耐磨性、硬度等；通过上述非晶合金表面处理方法制得的非晶合金件，于非晶合金件表面形成微裂痕，增加了非晶合金件表面的剪切带，避免了因微裂痕过少造成的应力集中，从而增加非晶合金件的屈服强度及增强非晶合金件的塑性变形能力。
经上述非晶合金表面处理方法制得的非晶合金件，还可以再经激光打标处理，于该非经合金件表面形成具有不同光泽的标识。
另外，本领域技术人员还可在本发明精神内做其它变化。当然，这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围内。
Claims (10)
1.一种非晶合金表面处理方法，其包括以下步骤：
提供一种非晶合金件；
将所述非晶合金件固定于喷砂机上，该喷砂机的压缩空气压力为1.5-6.0kgf/cm2，喷砂磨料选自100-250μm粒度的氧化铝、三氧化二锆和二氧化硅之一；
对该非晶合金件进行喷砂处理，喷砂时间为1-60s。
2.如权利要求1所述的非晶合金表面处理方法，其特征在于：所述喷砂时间为2-30s。
3.如权利要求1所述的非晶合金表面处理方法，其特征在于：所述喷砂磨料选自100-150μm粒度的氧化铝、三氧化二锆和二氧化硅之一。
4.如权利要求1所述的非晶合金表面处理方法，其特征在于：喷砂机的压缩空气压力为2.5-4.5kgf/cm2。
5.如权利要求1所述的非晶合金表面处理方法，其特征在于：该非晶合金为锆基非晶合金，其组分为：锆50～70(原子)％、铜10～15(原子)％、镍5～10(原子)％、铌5～20(原子)％及铝5～10(原子)％。
6.如权利要求1所述的非晶合金表面处理方法，其特征在于：将所述非晶合金件固定于喷砂机前，预先经机械或化学抛光处理。
7.如权利要求1所述的非晶合金表面处理方法，其特征在于：该非晶合金件经喷砂处理后，在其表面进行镭射打标。
8.一种经上述非晶合金表面处理方法制得的非晶合金件，其特征在于：该非晶合金表面形成多个剪切带。
9.如权利要求8所述的非晶合金件，其特征在于：所述非晶合金件的表面粗糙度为0.783μm至1.865μm。
10.如权利要求8或9所述的非晶合金件，其特征在于：所述非晶合金为锆基非晶合金，其成分为：锆(Zr)50～70(原子)％、铜(Cu)10～15(原子)％、镍(Ni)5～10(原子)％、铌(Nb)5～20(原子)％及铝(Al)5～10(原子)％。
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