CN106041026A - 一种非晶合金件内螺纹加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种非晶合金件内螺纹加工方法，包括模内植入铝制螺丝、非晶构件铸造、碱液溶解铝制螺丝、清洗烘干四个步骤。本发明中的加工方法在非晶合金件的铸造模具中预先植入铝制螺丝，直接压铸成型，最后去除铝制螺丝从而使非晶合金件获得内螺纹，应用该方法不必通过机加工的方式即可在非晶合金件上获得任意尺寸的内螺纹，拓宽了非晶合金材料在微型轻薄结构件中的应用。本发明中提供的非晶合金件内螺纹制备方法，解决了非晶合金件攻牙难、内螺纹制备过程成本高、稳定性差的问题，且工艺简单易行，制备过程耗费时间少、效率高，对非晶合金件本体无影响。

Description

一种非晶合金件内螺纹加工方法

技术领域

本发明涉及一种非晶合金件的加工方法，具体涉及一种在非晶合金件上加工内螺纹的方法。

背景技术

非晶合金材料是近年来研究最多的新型金属材料之一，非晶合金因其微观结构短程有序长程无序的特点，具备高硬度、高强度、好的成型能力等优点。非晶合金因其本身优良特性，在许多行业中逐渐取代传统金属材料。

在手机、平板电脑等电子电器制造领域中，随着电子产品逐渐轻薄化、穿戴式电子产品的兴起，电子产品的结构设计越来越薄，结构也越来越复杂。相比起传统材料，如不锈钢在成型能力上的局限，又如铝合金在强度上的缺陷，非晶合金材料能够直接利用现有技术中的压铸工艺进行复杂结构的成型，在制备出超薄结构件的同时又能够保证结构件的强度。

尽管非晶合金能够制备出轻薄且强度高的结构件，但是电子产品中的结构件通常需要通过螺丝进行装配，即要求非晶合金件上具备内螺纹结构。

现有技术中常用的内螺纹加工方法主要有以下三种：

1、非晶合金结构件成型后，进行二次加工，钻孔攻牙直接形成内螺纹。这种加工方法由于非晶合金具备高硬度的特质，其构件进行攻牙的难度非常高，攻牙用的丝锥损耗率高，从而导致使用这种方法的成本居高不下。

2、在非晶合金结构件压铸时，同时植入压面压花螺母，用螺母的内螺纹作为非晶件的内螺纹。这种方法工艺简单且成本低，但是这种工艺在薄壁结构上对结构设计形成一个非常大的障碍。移植入M1.2压花螺母为例，由于压花螺母本身外径至少需要2.4mm，且压铸包裹材料的厚度不低于0.3mm，所以相适配的螺丝柱的直径需要达到3.0mm以上，这一尺寸对于大多数较薄的结构件及紧凑结构的穿戴式电子设备来说，完全没有实用价值。

3、在非晶合金结构件上焊接螺母，利用螺母的螺纹。这种工艺由于非晶合金材料的熔点高，且非晶合金在空气中遇高温易氧化导致非晶件与螺母之间的焊接强度低，没有实用价值。

发明内容

本发明提供了一种在非晶合金件上加工内螺纹的方法，不仅工艺简单易、操作、成本低，同时利用本发明中的方法，能够在非晶合金件上加工出任意尺寸的内螺纹，而且对非晶合金件本身没有任何影响。

本发明所要解决的技术问题通过以下技术方案予以实现：

本发明中提供的非晶合金件内螺纹加工方法包括如下步骤：

步骤一，模内植入铝制螺丝：非晶合金件成型前，在模腔内需要内螺纹的位置预先植入相对应尺寸的铝制螺丝；

步骤二，非晶构件铸造：在模具内进行非晶合金件的铸造成型；

步骤三，碱液溶解铝制螺丝：将步骤二中制备的非晶合金件浸入碱性化学溶解液中，直至铝制螺丝完全溶解；

步骤四，清洗烘干：将步骤三中制备的非晶合金件进行清洗、烘干。

本发明利用带内嵌件的压铸工艺在非晶合金件内植入螺丝，植入的螺丝被去除后，非晶合金件即可获得与螺丝规格对应的内螺纹。在实际使用的过程中，只要选择了非晶合金件装配中使用的螺丝大小，即可使用本发明中提供的方法，在对应的非晶合金件内部制备出相匹配的内螺纹。

本发明中，为了实现植入的螺丝能够从非晶合金件中完全去除，植入的螺丝的材料需与非晶合金件本体具有较为明显的区别特征，同时大规模的工业化应用也要求该螺丝具有成本低廉、易加工等特点。为了满足上述要求，本发明中选择铝制螺丝，进一步地，选用纯铝制或者铝合金螺丝，最优选的，可采用7系铝合金制成的螺丝。7系铝合金硬度高、熔点高，在非晶合金件压铸的过程中几乎不会发生形变，而且极易溶解于碱液中，是本发明中植入铝制螺丝的最佳选择。

非晶合金件微观结构为非晶态，对温度非常敏感，所以对植入的螺丝如果采用高温熔解的方式进行去除，会引起非晶合金件的微观形态发生变化，从而严重影响到非晶合金件的力学性能。同时，由于压铸过程的包紧力非常大，也难以通过机械方法直接卸除植入的铝制螺丝，同样也很难通过机加工钻孔攻牙完全去除植入的螺丝而不影响到非晶合金件。为解决去除植入的螺丝的问题，本发明的发明人利用铝制螺丝与非晶合金材料化学性质上的差异选择利用碱性化学溶解液来解决。非晶合金和铝在碱性溶液中表现出明显的差异，铝是典型的两性金属，纯铝或者铝合金与强碱接触会发生强烈的化学反应，从而溶解于碱液中，而非晶合金由于其成分已合金化，微观结构稳定，具备非常好的抗腐蚀性，在碱液中不会发生溶解或者腐蚀等不良反应。

本发明提供的方法步骤三中使用的碱性化学溶解液为饱和氢氧化钠或者氢氧化钾溶液，氢氧化钠或者氢氧化钾为常用工业原料，成本低，溶解铝制螺丝后产生的废水也相对容易处理。进一步地，为了加快溶解去除铝制螺丝的速度用以减少整体加工工艺的时间，碱液溶解铝制螺丝的温度可提升至85℃以上，在实际从左过程中选用85-95℃最佳。

铝制螺丝溶解取出后，还需将非晶合金件清洗烘干，去除表面的碱液残留，可使用体积百分比为5%的硝酸溶液进行清洗，中和非晶合金件的表面残留碱液，然后再用清水将非晶合金件的表面冲洗干净，最后烘干即得成品。

可使用本发明中方法进行加工内螺纹的非晶合金为锆基非晶合金、铁基非晶合金、铜基非晶合金、钴基非晶合金、镍基非晶合金、钛基非晶合金、稀土基非晶合金中的一种。加工的非晶合金体系中即使含有铝成分，并不会影响该工艺方法的使用，因为非晶合金中，铝作为合金成分已合金化，与其他金属原子形成了稳定的非晶态结构，不会与碱液发生反应。同时，由于植入的螺丝可以控制在非常短的时间内溶解殆尽，所以对含铝成分的非晶合金件不产生影响。本发明的发明人在实际工作中发现，除了铝基非晶合金件在本发明中的工艺方法进行处理时会被碱液少量腐蚀，其他体系的非晶合金件没有任何影响，所以实际使用过程中，避开铝基非晶合金件即可。

本发明还提供一种带有内螺纹的非晶合金件，其中所述内螺纹由本发明中提供的非晶合金件内螺纹加工方法制成。

上述本发明中提供的带有内螺纹的非晶合金件为非晶合金眼镜框。

本发明具有如下有益效果：

1、本发明提供了一种在非晶合金件的铸造模具中预先植入铝制螺丝，直接压铸成型，最后去除铝制螺丝从而使非晶合金件获得内螺纹的工艺方法，不必通过机加工的方式即可在非晶合金件上获得任意尺寸的内螺纹，拓宽了非晶合金材料在微型轻薄结构件中的应用。

2、本发明中提供的非晶合金件内螺纹制备方法，工艺简单易行，制备过程耗费时间少、效率高，对非晶合金件本体无影响。

3、本发明中提供的非晶合金件内螺纹制备方法，解决了非晶合金件攻牙难、内螺纹制备过程成本高、稳定性差的问题。

附图说明

图1为应用本发明中的内螺纹加工方法制备出的非晶合金眼镜框的示意图；

图2为图1中标记为1处的放大图。

具体实施方式

本实施例中提供一种包含有内螺纹的非晶合金眼镜框，结合对该非晶合金眼镜框的制备方法的描述进行对本发明中内螺纹加工方法进行进一步的说明。

眼镜框侧边桩头处往往通过螺丝进行固定连接，本实施例中提供的非晶合金眼镜框如附图1所示，其侧边放大图如附图2所示。实施例中的非晶合金眼镜框镜圈与桩头为一体成型结构，见附图1中的侧边部1，其镜圈侧边夹口处上部101与下部102通过螺丝进行连接，这就要求夹口处上部101与102内部设有与螺丝相匹配的内螺纹。

实施例中的非晶合金眼镜框的制备方法如下：

步骤一，模内植入铝制螺丝：非晶合金眼镜框成型前，在眼镜框的模具腔室内夹口处需要内螺纹的位置预先植入设定尺寸的铝制螺丝；选用螺丝的材质为7系牌号为7025的铝合金。牌号为7025的铝合金硬度和熔点都比较高，尽管非晶合金熔液的温度可达1000℃以上，但是当非晶合金熔液进入模腔内成型时，温度急剧下降，不会高于该铝合金螺丝的熔点，所以铝合金螺丝的形状不会因为压铸过程发生改变。

步骤二，非晶构件铸造：在模具内进行非晶合金眼镜框的铸造成型，利用现有技术中的真空铸造方法将非晶合金原料压铸制成非晶合金眼镜框。

步骤三，碱液溶解铝制螺丝：将步骤二中制备的非晶合金眼镜框浸入90℃的饱和氢氧化钾溶解液中，直至铝制螺丝完全溶解。在高温饱和碱液的作用下，7025铝合金螺丝能够迅速被溶解去除。

步骤四，清洗烘干：将步骤三中制备的非晶合金眼镜框在体积比为5%的硝酸溶液中酸洗，然后用去离子水冲洗至表面无残留，烘干即得所需非晶合金眼镜框。

制备本实施例中非晶合金眼镜框的非晶合金原料可使用锆基非晶合金、铁基非晶合金、铜基非晶合金、钴基非晶合金、镍基非晶合金、钛基非晶合金、稀土基非晶合金中的一种，优选锆基非晶合金、铜基非晶合金和钛基非晶合金。考虑到碱液腐蚀步骤的影响，利用本发明中的方法时，不建议使用铝基非晶合金。

最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明实施例的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本发明实施例进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解依然可以对本发明实施例的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种非晶合金件内螺纹加工方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤一，模内植入铝制螺丝：

非晶合金件成型前，在模腔内需要内螺纹的位置预先植入相对应尺寸的铝制螺丝；

步骤二，非晶构件铸造：

在模具内进行非晶合金件的铸造成型；

步骤三，碱液溶解铝制螺丝：

将步骤二中制备的非晶合金件浸入碱性化学溶解液中，直至铝制螺丝完全溶解；

步骤四，清洗烘干：

将步骤三中制备的非晶合金件进行清洗、烘干。

2.如权利要求1所述非晶合金件内螺纹加工方法，其特征在于：所述非晶合金为锆基非晶合金、铁基非晶合金、铜基非晶合金、钴基非晶合金、镍基非晶合金、钛基非晶合金、稀土基非晶合金。

3.如权利要求1所述非晶合金件内螺纹加工方法，其特征在于：步骤一中植入的铝制螺丝为纯铝制或者铝合金螺丝。

4.如权利要求1所述非晶合金件内螺纹加工方法，其特征在于：步骤一中植入的铝制螺丝为7系铝合金螺丝。

5.如权利要求1所述非晶合金件内螺纹加工方法，其特征在于：步骤三中使用的碱性化学溶解液为饱和氢氧化钠溶液或者氢氧化钾溶液。

6.如权利要求1所述非晶合金件内螺纹加工方法，其特征在于：步骤三中碱液溶解铝制螺丝的温度高于85℃。

7.如权利要求6所述非晶合金件内螺纹加工方法，其特征在于：步骤三中碱液溶解铝制螺丝的温度为85-95℃。

8.如权利要求1所述非晶合金件内螺纹加工方法，其特征在于：步骤四中清洗使用的清洗液为体积百分比为5%的硝酸溶液。

9.一种带有内螺纹的非晶合金件，其特征在于：所述内螺纹由如权利要求1-8所述非晶合金件内螺纹加工方法制成。

10.如权利要求9所述带有内螺纹的非晶合金件，其特征在于：所述非晶合金件为非晶合金眼镜框。