CN108588589A - 一种非晶合金薄膜及其制备方法和一种高强度液态金属手机机身及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种非晶合金薄膜及其制备方法和一种高强度液态金属手机机身及其制备方法,所述的非晶合金薄膜由下述重量份的原料制备而成:Zr 48‑62份、Cu 22‑28份、Ni 1‑5份、Co 5‑10份、Al 8‑12份、M 0.5‑4.5份、N 0.2‑2份;所述高强度液态金属手机机身,包括中间层,所述中间层为非晶合金薄膜。本发明提供的高强度液态金属手机机身,强度高、弹性高、耐磨性好、抗菌性能优异、使用寿命长。
Description
本申请是申请号为2016109193935,申请日为2016年10月21日,发明创造名称为“高强度液态金属手机机身及其制备方法”的专利的分案申请。
技术领域
本发明涉及非晶合金的应用技术领域,尤其涉及一种高强度液态金属手机机身及其制备方法。
背景技术
非晶合金出现于上个世纪六十年代。非晶合金由于具有长程无序而短程有序的特殊结构,因而具有高强度、高硬度、耐磨性、耐蚀性、较大的弹性极限和高电阻性等优越的性能,而且还表现出优良的超导性和低磁损耗等特点,因此非晶合金材料被认为是最具有潜力的新型结构材料,从而广泛应用到机械、医疗、IT、电子、军工等领域。通常的非晶态合金制备方法是以一定的冷却速度将合金熔体快速冷却至玻璃转变温度(Tg)以下,由于冷速过快,避免了晶体的形核与长大,最后得到完全非晶态的结构。材料形成非晶态结构所需的冷速越慢,越容易形成尺寸更大的非晶态结构材料。锆基、钯基、镁基、铁基、铜基、镧基等合金体系中的特定合金的临界冷却速率在数量级上小于10K/秒,可以通过铜模铸造的方法制备厘米量级厚度的块体非晶态合金。
一般采用可形成完全非晶态结构的铸态圆棒的临界直径作为合金的非晶形成能力(GFA)。合金的非晶态结构形成能力主要依赖于合金的化学成分,合金成分的复杂化或多元化可以降低非晶态结构形成的临界冷却速率,提高合金的非晶形成能力。其中多组元锆基非晶合金为目前发现的同时具备非晶形成能力好,又具有优良的力学及机械加工性能的非晶合金,最具有工程结构材料应用前景。
发明内容
针对现有技术中存在的上述不足,本发明所要解决的技术问题之一是提供一种高强度液态金属手机机身。
本发明所要解决的技术问题之二是提供一种高强度液态金属手机机身的制备方法。
本发明目的是通过如下技术方案实现的:
一种高强度液态金属手机机身(又称液态金属手机外壳),包括中间层,所述中间层为非晶合金薄膜。
优选地,所述的非晶合金薄膜由下述重量份的原料制备而成:Zr48-62份、Cu22-28份、Ni1-5份、Co5-10份、Al8-12份、M0.5-4.5份、N0.2-2份。
优选地,所述的M为Ag、Mn、Sn中一种或多种的混合物。
更优选地,所述的M由Ag、Mn、Sn混合而成,所述Ag、Mn、Sn的质量比为(1-3):(1-3):(1-3)。
优选地,所述的N为Ho、Eu、Pr中一种或多种的混合物。
更优选地,所述的N由Ho、Eu、Pr混合而成,所述Ho、Eu、Pr的质量比为(1-3):(1-3):(1-3)。
优选地,所述非晶合金薄膜的厚度为20-200微米。
优选地,所述非晶合金薄膜的制备方法,在真空度为10-1~10-3torr的真空状态或惰性气体的保护下制备非晶合金薄膜,包括以下步骤:
(1)投料:将各原料放入卧式压铸机的供料装置,并由所述供料装置投入到卧式压铸机的熔融装置中,卧式压铸机的真空度为10-1~10-3torr;
(2)熔融:利用感应加热或电阻丝加热的方式将各原料熔融并形成熔汤,所述熔汤的温度为900-2500℃;
(3)倒汤:将步骤(2)得到的熔汤倒入非晶合金薄膜模具(非晶合金薄膜的形状与手机机身的形状相同)的浇口套中,然后以冲头将熔汤注入非晶合金薄膜模具中,其中,冲头的速度为0.1-5m/s,非晶合金薄膜模具的温度为200-250℃;
(4)冷却:对步骤(3)中注入了熔汤的非晶合金薄膜模具进行冷却成型,冷却速度为100-106K/s,冷却时间为15-30秒;
(5)产品取出:利用产品取出装置接住由非晶合金薄膜模具顶出的非晶合金薄膜后再输送到产品出口。
优选地,所述步骤(3)的倒汤过程中,利用喷枪向所述非晶合金薄膜模具表面喷射惰性气体以达到清洁所述非晶合金薄膜模具表面的熔汤碎屑的目的。
优选地,所述的高强度液态金属手机机身依次包括塑料层、中间层和热熔胶层。
本发明还提供了上述高强度液态金属手机机身的制备方法,包括以下步骤:
(1)将非晶合金薄膜的外表面涂上热熔胶,热熔胶的厚度为5-50微米,在80-120摄氏度烤箱温度下烘烤5-10分钟;
(2)将烘烤后的非晶合金薄膜置入模具内,对非晶合金薄膜的内表面进行模内注塑,即得。
优选地,所述的热熔胶选自丙烯酸酯类、聚氨酯类、聚酯类、醇酸树脂类热熔胶;
优选地,所述的注塑用的塑胶材料为尼龙、碳纤维增强尼龙、玻纤增强尼龙、聚碳酸酯、碳纤维增强尼龙、玻纤增强尼龙中的一种或多种的混合物。
通过上述方法制备的高强度液态金属手机机身,其外表面为热熔胶层,中间层为非晶合金薄膜,最里层为塑料层。
本发明提及的惰性气体为氮气、氦气、氖气、氩气、氪气或氙气中的一种。
具体的,在本发明中:
Zr,即锆,CAS号:7440-67-7,纯度为99.9wt%。
Cu,即铜,CAS号:7440-50-8,纯度为99.9wt%。
Ni,即镍,CAS号:7440-02-0,纯度为99.9wt%。
Co,即钴,CAS号:7440-48-4,纯度为99.9wt%。
Al,即铝,CAS号:7429-90-5,纯度为99.9wt%。
Ag,即银,CAS号:7440-22-4,纯度为99.9wt%。
Mn,即锰,CAS号:7439-96-5,纯度为99.9wt%。
Sn,即锡,CAS号:7440-31-5,纯度为99.9wt%。
Ho,即钬,CAS号:7440-60-0,纯度为99wt%。
Eu,即铕,CAS号:7440-53-1,纯度为99wt%。
Pr,即镨,CAS号:7440-10-0,纯度为99wt%。
本发明提供的高强度液态金属手机机身,中间层为锆基非晶合金材质,通过合理的配比,优选出适合高强度液态金属手机机身的金属元素种类及用量,使得所制造的高强度液态金属手机机身具有高强度、高硬度、高弹性、耐磨、耐刮、耐腐蚀、抗菌、使用寿命长且能够避免手机在受力较大时发生弯折现象的优点,从而能够针对手机强度不足的问题起到很好的补强作用。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的说明,以下所述,仅是对本发明的较佳实施例而已,并非对本发明做其他形式的限制,任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更为同等变化的等效实施例。凡是未脱离本发明方案内容,依据本发明的技术实质对以下实施例所做的任何简单修改或等同变化,均落在本发明的保护范围内。
实施例1
非晶合金薄膜原料(重量份):Zr55份、Cu22份、Ni2份、Co8份、Al10份、M2.4份、N0.6份。
所述的M由Ag、Mn、Sn按质量比为1:1:1搅拌混合均匀得到。
所述的N由Ho、Eu、Pr按质量比为1:1:1搅拌混合均匀得到。
在真空度为10-1torr的真空状态保护下制备非晶合金薄膜,具体包括以下步骤:
(1)投料:将各原料放入卧式压铸机的供料装置,并由所述供料装置投入到卧式压铸机的熔融装置中,卧式压铸机的真空度为10-1torr;
(2)熔融:利用感应加热的方式将各原料熔融并形成熔汤,所述熔汤的温度为1700℃;
(3)倒汤:将步骤(2)得到的熔汤倒入非晶合金薄膜模具的浇口套中,然后以冲头将熔汤注入非晶合金薄膜模具中,其中,冲头的速度为0.1m/s,非晶合金薄膜模具的温度为220℃,其中,在倒汤过程中,利用喷枪向非晶合金薄膜模具表面喷射氩气以达到清洁非晶合金薄膜模具表面的熔汤碎屑的目的;
(4)冷却:对步骤(3)中注入了熔汤的非晶合金薄膜模具进行冷却成型,冷却速度为1K/s,冷却时间为30秒;
(5)产品取出:利用产品取出装置接住由非晶合金薄膜模具顶出的非晶合金薄膜后再输送到产品出口。得到非晶合金薄膜,其形状与高强度液态金属手机机身相同,厚度为40微米。
高强度液态金属手机机身的制备,包括以下步骤:
(1)将非晶合金薄膜的外表面均匀喷涂上热熔胶,热熔胶(采用深圳市南林化工有限公司提供的型号为NL-928的热熔背胶,类型为丙烯酸酯胶)的厚度为20微米,在80摄氏度烤箱温度下烘烤6分钟;
(2)将烘烤后的非晶合金薄膜置入模具内,对非晶合金薄膜的内表面进行模内注塑,所述注塑用的塑胶材料为尼龙(采用专利申请号:201410340788.0中实施例1的方法制备),塑料层厚度为2mm。通过上述方法制备的高强度液态金属手机机身,其外表面为热熔胶层,中间层为非晶合金薄膜,最里层为塑料层。得到实施例1的高强度液态金属手机机身。
实施例2
与实施例1基本相同,区别仅在于:所述的M由Mn、Sn按质量比为1:1搅拌混合均匀得到。得到实施例2的高强度液态金属手机机身。
实施例3
与实施例1基本相同,区别仅在于:所述的M由Ag、Sn按质量比为1:1搅拌混合均匀得到。得到实施例3的高强度液态金属手机机身。
实施例4
与实施例1基本相同,区别仅在于:所述的M由Ag、Mn按质量比为1:1搅拌混合均匀得到。得到实施例4的高强度液态金属手机机身。
实施例5
与实施例1基本相同,区别仅在于:所述的N由Eu、Pr按质量比为1:1搅拌混合均匀得到。得到实施例5的高强度液态金属手机机身。
实施例6
与实施例1基本相同,区别仅在于:所述的N由Ho、Pr按质量比为1:1搅拌混合均匀得到。得到实施例6的高强度液态金属手机机身。
实施例7
与实施例1基本相同,区别仅在于:所述的N由Ho、Eu按质量比为1:1搅拌混合均匀得到。得到实施例7的高强度液态金属手机机身。
测试例1
对实施例1-7制备得到的非晶合金薄膜进行常规性能测试,所测试的性能包括维氏硬度、弹性限度、抗腐蚀性能(盐雾测试)、耐刮性和镍释放量,其中,本发明测量维氏硬度是根据ASTME92-82的标准测定的;本发明的盐雾测试是根据ASTMB117-2011的标准测定的。具体测试结果见表1。
表1:常规性能测试结果表
比较实施例1与实施例2-4,实施例1(Ag、Mn、Sn复配)常规性能明显优于实施例2-4(Ag、Mn、Sn中任意二者复配)。比较实施例1与实施例5-7,实施例1(Ho、Eu、Pr复配)常规性能明显优于实施例5-7(Ho、Eu、Pr中任意二者复配)。
测试例2
对实施例1-7制备得到的非晶合金薄膜的抗菌性能进行测试,采用常规微生物杀菌力检测,金黄色葡萄球菌ATCC6538。具体测试结果见表2。
表2:非晶合金薄膜抗菌性能测试数据表
比较实施例1与实施例2-4,实施例1(Ag、Mn、Sn复配)抗菌性能明显优于实施例2-4(Ag、Mn、Sn中任意二者复配)。比较实施例1与实施例5-7,实施例1(Ho、Eu、Pr复配)抗菌性能明显优于实施例5-7(Ho、Eu、Pr中任意二者复配)。
Claims (10)
1.一种非晶合金薄膜,其特征在于,所述非晶合金薄膜由下述重量份的原料制备而成:Zr 48-62份、Cu 22-28份、Ni 1-5份、Co 5-10份、Al 8-12份、M 0.5-4.5份、N 0.2-2份;所述M为Ag、Mn、Sn中的一种或多种的混合物;所述N为Ho、Eu、Pr中的一种或多种的混合物。
2.根据权利要求1所述的非晶合金薄膜,其特征在于,所述M为Ag、Mn、Sn的混合物,所述Ag、Mn、Sn的质量比为(1-3):(1-3):(1-3);所述N为Ho、Eu、Pr的混合物,所述Ho、Eu、Pr的质量比为(1-3):(1-3):(1-3)。
3.根据权利要求1或2所述的非晶合金薄膜的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
S1.投料:将各原料放入卧式压铸机的供料装置,并由所述供料装置投入到卧式压铸机的熔融装置中,卧式压铸机的真空度为10-1~10-3torr;
S2.熔融:将各原料加热熔融并形成熔汤;
S3.倒汤:将熔汤倒入非晶合金薄膜模具的浇口套中,然后以冲头将熔汤注入非晶合金薄膜模具中;
S4.冷却:对注入了熔汤的非晶合金薄膜模具进行冷却成型;
S5.取出产品。
4.根据权利要求3所述的非晶合金薄膜的制备方法,其特征在于,S2中,所述加热的方式为感应加热或电阻丝加热,所述熔汤的温度为900-2500℃。
5.根据权利要求3所述的非晶合金薄膜的制备方法,其特征在于,S3中,冲头的速度为0.1-5m/s,非晶合金薄膜模具的温度为200-250℃。
6.根据权利要求3所述的非晶合金薄膜的制备方法,其特征在于,S4中,冷却速度为100-106K/s,冷却时间为15-30秒。
7.一种高强度液态金属手机机身,其特征在于,包括中间层,所述中间层为权利要求1或2中所述的非晶合金薄膜。
8.如权利要求7所述的高强度液态金属手机机身,其特征在于:所述非晶合金薄膜的厚度为20-200微米。
9.如权利要求7所述的高强度液态金属手机机身,其特征在于:所述的高强度液态金属手机机身依次包括塑料层、中间层和热熔胶层。
10.如权利要求9所述高强度液态金属手机机身的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)将非晶合金薄膜的外表面涂上热熔胶,热熔胶的厚度为5-50微米,在80-120摄氏度烤箱温度下烘烤5-10分钟;
(2)将烘烤后的非晶合金薄膜置入模具内,对非晶合金薄膜的内表面进行模内注塑,即得。
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |
Application publication date: 20180928 |
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