CN108927503A - 非晶合金的成型方法、压铸模具及压铸非晶合金的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种非晶合金的成型方法、压铸模具及压铸非晶合金的方法，所述非晶合金的成型方法包括：非晶熔体具有相对的第一表面和第二表面，所述第一表面的第一冷却温度与所述第二表面的第二冷却温度不相同。根据本发明的非晶合金的成型方法，可以兼顾非晶成型过程中既保证较好的熔体流动性，同时保证较高的冷却速度，使非晶合金的冷却温度低的一侧具有较厚的致密层且减少该侧的缺陷，提高非晶合金在该侧的品质。

Description

非晶合金的成型方法、压铸模具及压铸非晶合金的方法

技术领域

本发明涉及压铸非晶合金技术领域，尤其涉及一种非晶合金的成型方法、压铸模具压铸非晶合金的方法和压铸模具。

背景技术

非晶合金自1960年被首次发现以来，一直是新材料研究的热点。自20世纪90年代采用多元合金化配方制备非晶合金，提升了非晶合金的临界尺寸，降低了非晶合金成型的临界冷速，实现了块体非晶的制备，使该类材料的工程应用成为可能。

非晶合金具有断程有序、长程无序的结构，使其具有高强度、高硬度、高弹性极限、抗磨损等优异力学性能。高强高硬的力学性能导致该材料的后加工困难，近净成形的压铸方式成为非晶材料重要的成型方式，但是经过压铸成型的非晶合金铸件表面及内表面，存在流痕、气孔、夹杂等缺陷，抛光后达不到高质量外观件的要求。

相关技术中，为给模具加热，增加了非晶合金熔体的流动性，非晶铸件表面留痕减少，然而非晶铸件表面致密层降低，在后续抛光过程中容易暴露内部缺陷。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明第一方面在于提出一种非晶合金的成型方法，所述非晶合金的成型方法可以兼顾非晶成型过程中既保证较好的熔体流动性，同时保证较高的冷却速度。

本发明第二方面在于提出一种压铸模具压铸非晶合金的方法。

本发明第三方面在于提出一种压铸模具。

根据本发明第一方面的非晶合金的成型方法，非晶熔体具有相对的第一表面和第二表面，所述第一表面的第一冷却温度与所述第二表面的第二冷却温度不相同。

根据本发明的非晶合金的成型方法，可以兼顾非晶成型过程中既保证较好的熔体流动性，同时保证较高的冷却速度，使非晶合金的冷却温度低的一侧具有较厚的致密层且减少该侧的缺陷，提高非晶合金在该侧的品质。

在一些实施例中，所述第一冷却温度和所述第二冷却温度之间的温度梯度在1℃/cm到100℃/cm的范围内。

在一些实施例中，所述第一冷却温度和所述第二冷却温度之间的温度梯度在5℃/cm到50℃/cm的范围内。

在一些实施例中，所述第一冷却温度和所述第二冷却温度均不大于所述非晶合金的玻璃转变温度。

在一些实施例中，所述第一冷却温度和所述第二冷却温度均不大于所述非晶合金的玻璃转变温度的三分之二。

根据本发明第二方面的压铸模具压铸非晶合金的方法，所述压铸模具具有型腔，所述型腔的第一型腔壁和第二型腔壁的冷却温度不相同。

根据本发明的压铸模具压铸非晶合金的方法，通过使第一型腔壁和第二型腔壁的冷却温度不同，可以在压铸模具的型腔壁上形成温度梯度，使得型腔内的非晶合金定向凝固，从而使非晶合金与较低温度的型腔壁相连的一侧具有较厚的致密层且减少缺陷，提高非晶合金与较低温度的型腔壁相连的一侧的品质。

在一些实施例中，所述第一型腔壁和所述第二型腔壁为所述型腔的相对两壁。

在一些实施例中，所述第一型腔壁和所述第二型腔壁之间的温度梯度在1℃/cm到100℃/cm的范围内。

在一些实施例中，所述第一型腔壁和所述第二型腔壁之间的温度梯度在5℃/cm到50℃/cm的范围内。

在一些实施例中，所述第一型腔壁和所述第二型腔壁的冷却温度均不大于所述非晶合金的玻璃转变温度。

在一些实施例中，所述第一型腔壁和所述第二型腔壁的冷却温度均不大于所述非晶合金的玻璃转变温度的三分之二。

在一些实施例中，所述第一型腔壁和所述第二型腔壁的导热系数不同，且所述第一型腔壁和所述第二型腔壁中冷却温度高的一个的导热系数低于另一个冷却温度低的导热系数。

在一些实施例中，所述第一型腔壁上设有一个或多个第一散热件，所述第二型腔壁上设有一个或多个第二散热件，其中，所述第一散热件和所述第二散热件均位于所述型腔的外侧，所述第一散热件和所述第二散热件相互独立。

在一些实施例中，所述第一散热件和所述第二散热件均为内嵌于所述压铸模具内的换热管或换热通道。

根据本发明第三方面的压铸模具，所述压铸模具内具有型腔，所述型腔的第一型腔壁具有第一散热件，所述型腔的第二型腔壁具有第二散热件，所述第一散热件和所述第二散热件相互独立，用于所述第一型腔壁和所述第二型腔壁具有不同的散热温度。

根据本发明的压铸模具，通过使第一型腔壁和第二型腔壁具有不同的散热温度，可以在非晶合金成型过程中既保证较好的熔体流动性，同时保证对非晶合金具有较高的冷却速度。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

图1是根据本发明实施例的压铸模具的示意图；

图2是图1中所示的非晶合金产品的示意图。

附图标记：

压铸模具100，第一型腔壁11，第一散热件111，第二型腔壁12，第二散热件121，

非晶合金200，一级面201，非一级面202。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参考图1和图2描述根据本发明第一方面实施例的非晶合金的成型方法。

如图1所示，根据本发明第二方面实施例的非晶合金的成型方法，非晶熔体具有相对的第一表面和第二表面，所述第一表面的第一冷却温度与所述第二表面的第二冷却温度不相同。也就是说，第一表面和第二表面中的其中一个的冷却温度相对交底，且另一个的冷却温度相对较高。此时，非晶熔体的冷却温度较低的一侧表面的冷却固化速度快，而冷却温度较高的另一侧表面的冷却固化速度更慢、但其流动性和充型性更好。

这样，可以实现非晶熔体的定向凝固(冷却温度低的表面先于冷却温度高的表面凝固)，从而提高非晶合金200在冷却温度低的一侧的致密层厚度，减少非晶合金200在该侧表面的缩松等缺陷，保证非晶合金200在该侧的表面质量。

根据本发明实施例的非晶合金的成型方法，可以实现非晶熔体的定向凝固，使非晶合金的冷却温度低的一侧具有较厚的致密层且减少该侧的缺陷，提高非晶合金在该侧的品质。

在本发明的一些实施例中，所述第一冷却温度和所述第二冷却温度之间的温度梯度在1℃/cm到100℃/cm的范围内。优选地，所述第一冷却温度和所述第二冷却温度之间的温度梯度在5℃/cm到50℃/cm的范围内。这里，需要说明的是，当第一冷却温度和第二冷却温度之间的温度差过小，由于非晶合金200的熔体在凝固过程中短时间大量放热，会掩盖了第一冷却温度和第二冷却温度之间的温度梯度，由此，则不能保证非晶合金200熔体的顺序凝固，达不到理想效果；若一冷却温度和第二冷却温度之间的温度梯度(温度差)过大，则会导致冷却温度较高的一侧的非晶合金200缩松过多、过大，影响非晶合金200产品尺寸和结构性能。

另外，若第一冷却温度和第二冷却温度超过其非晶合金200的玻璃转变温度时，非晶合金200的熔体凝固后得到晶化产品，则失去了非晶产品的一系列优异性能。

因此，在本发明的一些实施例中，第一冷却温度和第二冷却温度均不大于非晶合金200的玻璃转变温度。也就是说，第一冷却温度和第二冷却温度中的最高冷却温度不大于非晶合金200的玻璃转变温度。由此，可以保证非晶合金200冷却固化后具有非晶产品的优异性能。

优选地，第一冷却温度和第二冷却温度均不大于非晶合金200的玻璃转变温度的三分之二。由此，可以进一步保证非晶合金200冷却固化后具有非晶产品的优异性能。

如图1所示，根据本发明第二方面实施例的压铸模具100压铸非晶合金200的方法，所述压铸模具100具有型腔，所述型腔的第一型腔壁11和第二型腔壁12的冷却温度不相同。也就是说，当熔融的非晶合金200注入型腔内冷却时，第一型腔壁11的温度和第二型腔壁12的温度不相同，即第一型腔壁11和第二型腔壁12中的其中一个的温度大于另一个的温度。这里，冷却温度是指：由于非晶合金200是通过但不限于第一型腔壁11和第二型腔壁12冷却散热，因此，非晶合金200冷却过程中第一型腔壁11和第二型腔壁12本身所保持的温度为其对非晶合金200的冷却温度。

在非晶合金200冷却固化的过程中，由于第一型腔壁11和第二型腔壁12对非晶合金200的冷却温度不同，使得压铸模具100的第一型腔壁11与第二型腔壁12之间形成定向的温度梯度。下面参照图1以第一型腔壁11的温度低于第二型腔壁12的温度为例描述非晶合金200的冷却过程，其中，第一型腔壁11和第二型腔壁12相对设置且沿上下方向间隔开，第一型腔壁11与第二型腔壁12之间为型腔，同时，定义与第一型腔壁11接触的非晶合金200的一侧(例如图1中所示的非晶合金200的上侧)为一级面201，定义与第二型腔壁12接触的非晶合金200的另一侧(例如图1中所示的非晶合金200的下侧)为非一级面202。

具体地，由于第一型腔壁11的温度相对较低，且第二型腔壁12的温度相对较高，因此，非晶合金200与第一型腔壁11接触的一级面201的冷却固化速度更快，非晶合金200与第二型腔壁12接触的非一级面202的冷却固化速度更慢、但其流动性和充型性更好，由此，可以实现非晶合金200定向凝固(一级面201先于非一级面202凝固)，从而提高非晶合金200在一级面201一侧的致密层厚度，减少非晶合金200在一级面201一侧的缩松等缺陷，保证非晶合金200在一级面201一侧的表面质量。

这里，需要说明的是，在压铸非晶合金200产品时，可以根据非晶合金200产品的品质(例如外观质量)要求，将品质要求高的一侧表面定义为一级面201，且品质要求低的另一侧的表面定义为非一级面202，使品质要求高的一侧的型腔壁的冷却温度低于品质要求低的一侧的型腔壁的冷却温度。以使非晶合金200品质要求高的一侧最终获得较厚的致密层且缩松等缺陷少。

根据本发明实施例的压铸模具100压铸非晶合金200的方法，通过使第一型腔壁11和第二型腔壁12的冷却温度不同，可以在压铸模具100的型腔壁上形成温度梯度，使得型腔内的非晶合金200定向凝固，从而使非晶合金200与较低温度的型腔壁相连的一侧具有较厚的致密层且减少缺陷，提高非晶合金200与较低温度的型腔壁相连的一侧的品质。

在本发明的一个实施例中，第一型腔壁11和第二型腔壁12为型腔的相对两壁。由此，可以使压铸模具100的结构更加合理。例如图1中所示，第一型腔壁11和第二型腔壁12为型腔的沿上下方向相对的两壁，当第一型腔壁11和第二型腔壁12之间的冷却温度不同时，可以使型腔中的非晶合金200沿上下方向定向凝固。

在本发明的一些实施例中，第一型腔壁11和第二型腔壁12之间的温度梯度在1℃/cm到100℃/cm的范围内。优选地，第一型腔壁11和第二型腔壁12之间的温度梯度在5℃/cm到50℃/cm的范围内。这里，需要说明的是，若压铸模具100的第一型腔壁11和第二型腔壁12之间的温度梯度过小，由于非晶合金200的熔体在压铸模具100内凝固过程中短时间大量放热，会掩盖了第一型腔壁11和第二型腔壁12之间的温度梯度，由此，则不能保证非晶合金200熔体的顺序凝固，达不到理想效果；若压铸模具100的第一型腔壁11和第二型腔壁12之间的温度梯度过大，则影响压铸模具100使用寿命，同时导致与温度高的一侧型腔壁接触的非晶合金200缩松过多、过大，影响非晶合金200产品尺寸和结构性能。

另外，当第一型腔壁11和/或第二型腔壁12中的冷却温度超过其非晶合金200的玻璃转变温度时，非晶合金200的熔体凝固后得到晶化产品，则失去了非晶产品的一系列优异性能。

因此，在本发明的一些实施例中，第一型腔壁11和第二型腔壁12的冷却温度均不大于非晶合金200的玻璃转变温度。也就是说，第一型腔壁11和第二型腔壁12中的最高冷却温度不大于非晶合金200的玻璃转变温度。由此，可以保证非晶合金200冷却固化后具有非晶产品的优异性能。

优选地，第一型腔壁11和第二型腔壁12的冷却温度均不大于非晶合金200的玻璃转变温度的三分之二。由此，可以进一步保证非晶合金200冷却固化后具有非晶产品的优异性能。

在本发明的一些实施例中，第一型腔壁11和第二型腔壁12的导热系数不同，且第一型腔壁11和第二型腔壁12中冷却温度高的一个的导热系数低于另一个冷却温度低的导热系数。也就是说，当第一型腔壁11的冷却温度低于第二型腔壁12的冷却温度时，第一型腔壁11的导热系数高于第二型腔壁12的导热系数；当第一型腔壁11的冷却温度高于第二型腔壁12的冷却温度时，第一型腔壁11的导热系数低于第二型腔壁12的导热系数。这样，冷却温度低的一侧的型腔壁可以快速地将非晶合金200的热量导出，从而保证该侧的型腔壁的冷却温度始终低于另一侧，保证压铸模具100型腔壁内的温度梯度。

在本发明的一些实施例中，第一型腔壁11上设有一个第一散热件111，第一型腔壁11也可以设有多个第一散热件111，第二型腔壁12上设有一个第二散热件121，第二型腔壁12上也可以设有多个第二散热件121，其中，第一散热件111和第二散热件121均位于型腔的外侧，第一散热件111和第二散热件121相互独立。由此，可以利用相互独立的第一散热件111和第二散热件121分别对第一型腔壁11和第二型腔壁12进行散热，以保证第一型腔壁11和第二型腔壁12的冷却温度及两者之间的温度梯度。

优选地，第一散热件111和第二散热件121均为内嵌于压铸模具100内的换热管或换热通道。其中，换热管或换热通道内填充有换热介质，且换热介质可以为水，也可以为油。由此，可以利用换热介质对第一型腔壁11以及第二型腔壁12散热，以保持第一型腔壁11和第二型腔壁12的冷却温度。

根据本发明第三方面的压铸模具100，所述压铸模具100内具有型腔，型腔的第一型腔壁11具有第一散热件111，型腔的第二型腔壁12具有第二散热件121，第一散热件111和第二散热件121相互独立，第一散热件111用于第一型腔壁11散热，且第二散热件121用于第二型腔壁12散热，以使第一型腔壁11和第二型腔壁12具有不同的散热温度。

根据本发明的压铸模具100，通过使第一型腔壁11和第二型腔壁12具有不同的散热温度，可以在非晶合金200成型过程中既保证较好的熔体流动性，同时保证对非晶合金200具有较高的冷却速度。

下面将参考图1和图2描述根据本发明一个具体实施例的压铸模具100。

参照图1，所述压铸模具100内具有型腔，型腔的第一型腔壁11具有第一散热件111，型腔的第二型腔壁12具有第二散热件121，第一散热件111和第二散热件121相互独立，第一散热件111和第二散热件121均为填充有油脂的换热管，第一散热件111用于第一型腔壁11散热且第二散热件121用于第二型腔壁12散热，以使第一型腔壁11和第二型腔壁12具有不同的散热温度。且第一型腔壁11的材质为导热系数较高的铍铜，第二型腔壁12的材质为模具钢。

下面描述上述实施例的压铸模具100压铸非晶合金200的方法。

本发明实施例压铸的非晶合金200产品为手机中框件，尺寸为长*宽*高*厚150mm*70mm*6mm*1mm。其中，中框外表面的品质要求较高定义为一级面201，中框内表面的品质要求稍低定义为非一级面202。

所述压铸非晶合金200的方法包括：

加热所述压铸模具100使所述第一型腔壁11的温度升200℃且所述第二型腔壁12的温度升至220℃；

向所述型腔内注入熔融的非晶合金200；

保持所述第一型腔壁11的温度在200℃且所述第二型腔壁12的温度在220℃至所述非晶合金200固化成型。

根据本发明实施例的压铸模具100，可以在非晶合金200成型过程中既保证较好的熔体流动性，同时保证对非晶合金200具有较高的冷却速度，保证非晶合金200产品具有较好的品质。

下表1为不同压铸模具100压铸非晶合金200的多个不同的技术方案，其中，方案1到方案5的第一型腔壁11和第二型腔壁12采用相同的材质，方案6和方案7的第一型腔壁11和第二型腔壁12采用不同导热系数的材质。且方案7采用的是本发明上述实施例的压铸模具100压铸非晶合金200的方法。

表2为采用表1中不同方案得到的非晶合金200产品的测试结果。其中，流动性评价标准：同等条件下，产品流动距离越长越好；致密层厚度：产品截面金相观察；抛光良率：产品抛光良品(无缩孔等缺陷)/抛光产品总数。

表1压铸非晶合金的技术方案

方案	第一型腔壁/度	第二型腔壁/度	温度差/度
				1	25	25	0
2	200	200	0
				3	200	205	5
4	200	220	20
				5	200	250	50
6	200(铍铜)	200(模具钢)	0
				7	200(铍铜)	220(模具钢)	20

表2压铸非晶合金的不同技术方案的测试结果

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”、等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (15)

1.一种非晶合金的成型方法，其特征在于，非晶熔体具有相对的第一表面和第二表面，所述第一表面的第一冷却温度与所述第二表面的第二冷却温度不相同。

2.根据权利要求1所述的非晶合金的成型方法，其特征在于，所述第一冷却温度和所述第二冷却温度之间的温度梯度在1℃/cm到100℃/cm的范围内。

3.根据权利要求2所述的非晶合金的成型方法，其特征在于，所述第一冷却温度和所述第二冷却温度之间的温度梯度在5℃/cm到50℃/cm的范围内。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的非晶合金的成型方法，其特征在于，所述第一冷却温度和所述第二冷却温度均不大于所述非晶合金的玻璃转变温度。

5.根据权利要求4所述的非晶合金的成型方法，其特征在于，所述第一冷却温度和所述第二冷却温度均不大于所述非晶合金的玻璃转变温度的三分之二。

6.一种压铸模具压铸非晶合金的方法，其特征在于，所述压铸模具具有型腔，所述型腔的第一型腔壁和第二型腔壁的冷却温度不相同。

7.根据权利要求6所述的压铸模具压铸非晶合金的方法，其特征在于，所述第一型腔壁和所述第二型腔壁为所述型腔的相对两壁。

8.根据权利要求6所述的压铸模具压铸非晶合金的方法，其特征在于，所述第一型腔壁和所述第二型腔壁之间的温度梯度在1℃/cm到100℃/cm的范围内。

9.根据权利要求8所述的压铸模具压铸非晶合金的方法，其特征在于，所述第一型腔壁和所述第二型腔壁之间的温度梯度在5℃/cm到50℃/cm的范围内。

10.根据权利要求6所述的压铸模具压铸非晶合金的方法，其特征在于，所述第一型腔壁和所述第二型腔壁的冷却温度均不大于所述非晶合金的玻璃转变温度。

11.根据权利要求10所述的压铸模具压铸非晶合金的方法，其特征在于，所述第一型腔壁和所述第二型腔壁的冷却温度均不大于所述非晶合金的玻璃转变温度的三分之二。

12.根据权利要求6所述的压铸模具压铸非晶合金的方法，其特征在于，所述第一型腔壁和所述第二型腔壁的导热系数不同，且所述第一型腔壁和所述第二型腔壁中冷却温度高的一个的导热系数低于另一个冷却温度低的导热系数。

13.根据权利要求6所述的压铸模具压铸非晶合金的方法，其特征在于，所述第一型腔壁上设有一个或多个第一散热件，所述第二型腔壁上设有一个或多个第二散热件，其中，所述第一散热件和所述第二散热件均位于所述型腔的外侧，所述第一散热件和所述第二散热件相互独立。

14.根据权利要求13所述的压铸模具压铸非晶合金的方法，其特征在于，所述第一散热件和所述第二散热件均为内嵌于所述压铸模具内的换热管或换热通道。

15.一种压铸模具，其特征在于，所述压铸模具内具有型腔，所述型腔的第一型腔壁具有第一散热件，所述型腔的第二型腔壁具有第二散热件，所述第一散热件和所述第二散热件相互独立，用于所述第一型腔壁和所述第二型腔壁具有不同的散热温度。