專利名稱：：一種鋯基非晶合金復(fù)合材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種鋯基非晶合金復(fù)合材料，還涉及該鋯基非晶合金復(fù)合材料的制備方法。
背景技術(shù)：
：大塊非晶合金因其獨特的微觀結(jié)構(gòu)，具有晶態(tài)合金所無法比擬的機械性能，如強度和硬度高、彈性好、耐腐蝕、耐磨等，在航空、航天領(lǐng)域、IT電子、機械、化工等行業(yè)有著廣泛的應(yīng)用。鋯基非晶合金以其非晶形成能力高，且強度和硬度高、耐沖擊性好、耐腐蝕性好等優(yōu)異的性能，己成功的應(yīng)用于制備高爾夫球頭、網(wǎng)球拍和航天用太陽風(fēng)收集器等產(chǎn)品上；目前還有將鋯基非晶合材料應(yīng)用于手機外殼、MP3外殼和其它電子產(chǎn)品的外殼的，這在一定程度上更為拓展了鋯基非晶合金材料的應(yīng)用范圍，從而更加廣泛地發(fā)揮鋯基非晶合金材料的優(yōu)勢。然而，現(xiàn)有的鋯基非晶合金材料的表面外觀單一，還沒有使鋯基非晶合金材料的表面獲得美觀的外觀裝飾效果的表面具有金屬鍍層的鋯基非晶合金復(fù)合材料，也沒有在鋯基非晶合金基體表面形成金屬鍍層的工藝。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種采用電鍍方法而制備的鋯基非晶合金復(fù)合材料，還提供一種該鋯基非晶合金的制備方法。本發(fā)明提供了一種鋯基非晶合金復(fù)合材料，該復(fù)合材料包括鋯基非晶合金基體，其中，所述復(fù)合材料還包括附著在所述鋯基非晶合金基體表面上的金屬電鍍層。本發(fā)明還提供了一種鋯基非晶合金復(fù)合材料的制備方法，該方法包括在鋯基非晶合金基體表面形成金屬鍍層。根據(jù)本發(fā)明提供的鋯基非晶合金復(fù)合材料以及該鋯基非晶合金的制備方法，可以使該材料表面獲得光亮的、美觀的外觀裝飾效果，同時該復(fù)合材料表面的金屬鍍層的耐腐蝕性和耐磨性仍很好，并且該金屬鍍層與鋯基非晶合金基體表面的附著力很好。具體實施例方式本發(fā)明提供的鋯基非晶合金復(fù)合材料包括鋯基非晶合金基體，其中，所述復(fù)合材料還包括附著在所述鋯基非晶合金基體表面上的金屬鍍層。根據(jù)本發(fā)明提供的復(fù)合材料，在優(yōu)選情況下，為了使鋯基非晶合金基體與金屬鍍層的附著力很好，并且可以充分達到金屬鍍層的裝飾效果，所述金屬鍍層的厚度為0.5-100微米，更優(yōu)選為10-30微米。根據(jù)本發(fā)明提供的復(fù)合材料，所述金屬鍍層的材料可以為任何金屬或金屬合金，例如所述金屬鍍層為鈦、銅、鎳、鈀、銀、金、錫、鈷、鉻或它們中至少2種的合金。優(yōu)選鈦、銅、鎳或它們中至少2種金屬的合金。本發(fā)明還提供了一種鋯基非晶合金復(fù)合材料的制備方法，該方法包括在鋯基非晶合金基體表面形成金屬鍍層。在優(yōu)選情況下，本發(fā)明所述金屬鍍層的形成方法包括形成裝飾鍍層，該裝飾鍍?yōu)殇喕蔷Ш辖鸹w的外表面提供具有裝飾效果的鍍層。所述裝飾鍍層的制備方法包括，將鋯基合金基體浸入電解質(zhì)溶液中，將所述基體作為陰極，將要電鍍的金屬作為陽極，在電流密度為0.5-5A/dm2，電解質(zhì)溶液的溫度為20-8(TC的條件下電鍍l-30分鐘；所述電解質(zhì)溶液為鈦、銅、鎳、鈀、銀、金、錫、鈷和鉻中的一種或幾種的硫酸鹽、氯化物、磷酸鹽或硝酸鹽的水溶液，鈦、銅、鎳中至少2種的硫酸鹽、氯化物、磷酸鹽或硝酸鹽的水溶液；所述要電鍍的金屬選自鈦、銅、鎳、鈀、銀、金、錫、鈷、鉻或它們中的至少2種的合金，優(yōu)選鈦、銅、鎳中至少2種金屬的合金。根據(jù)本發(fā)明提供的制備方法，在優(yōu)選情況下，對鋯基非晶合金基體進行裝飾鍍前，先對該基體表面進行前處理，將該基體表面拋光使該基體表面變得光滑、平整，并去除該基體表面的油脂、污垢和氧化皮，所述前處理過程包括拋光、除蠟、除油和浸蝕。采用拋光步驟可以對鋯基非晶合金基體有一定的磨削作用，能去除該基體表面的毛刺、氧化皮、劃傷的缺陷以及經(jīng)過機械加工而產(chǎn)生的加工殘余應(yīng)力層，以降低鋯基非晶合金表面的粗糙度，使該表面光滑、平整。拋光的方法為本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的可以用于對各種金屬進行拋光的方法，例如采用機械拋光、化學(xué)拋光或電化學(xué)拋光。采用除蠟步驟是為了去除拋光后的鋯基非晶合金基體表面的拋光蠟，從而使裝飾鍍層與鋯基非晶合金基體表面產(chǎn)生良好的附著力。除蠟的方法為本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的可以用于對各種金屬進行除蠟的各種方法，在此不再贅述。采用除油步驟可以除去鋯基非晶合金基體表面的油脂、污垢和未除干凈的拋光蠟，使裝飾鍍層具有良好的外觀效果并使該裝飾鍍層與鋯基非晶合金基體表面的附著力更好。除油的方法可采用本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的可以用于對各種金屬進行除油的各種方法，例如可采用有機溶劑除油、化學(xué)除油、電解除油或超聲波除油。在本發(fā)明中優(yōu)選采用化學(xué)除油。采用浸蝕步驟可以除去鋯基非晶合金基體表面的氧化膜、氧化皮及銹蝕產(chǎn)物。一般情況下，對于其它金屬的浸蝕，通常釆用硫酸、鹽酸、磷酸、硝酸或氫氟酸來進行。而對于本發(fā)明中的鋯基非晶合金基體，使用這些酸都無法去除表面的氧化膜、氧化皮及銹蝕產(chǎn)物，本發(fā)明的發(fā)明人經(jīng)過廣泛深入地研究發(fā)現(xiàn)，對鋯基非晶合金基體即使使用"王水(由一體積濃硝酸和三體積濃鹽酸混合而成的無色液體，腐蝕性極強，甚至能溶解金和鉑)"都無法除去該基體表面的氧化物，但使用氟硼酸對鋯基非晶合金基體進行浸蝕可以很好地完全除去該基體表面的氧化物，從而可以提高裝飾鍍層與鋯基非晶合金基體表面的附著力。因此根據(jù)本發(fā)明提供的制備方法，在優(yōu)選情況下，所述浸蝕的方法包括在18-6(TC的溫度下，將所述鋯基非晶合金基體浸入氟硼酸的水溶液中1-5分鐘；在所述氟硼酸的水溶液中，氟硼酸的濃度為l-20ml/L。浸入氟硼酸溶液后還需進行中和，例如，中和的方法包括將該基體在18-4(TC下在堿性水溶液中浸泡3-10分鐘。所述堿性水溶液為氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉中的一種或幾種的水溶液，且所述堿的濃度為10-30g/L。另外，鋯基非晶合金基體中除了含有金屬鋯元素之外，還含有少量不溶于氟硼酸的金屬或非金屬元素，因此，用氟硼酸酸洗后往往在該基體表面掛灰，這種灰黑色的灰疏松地存在于該基體表面。因此，優(yōu)選在進行中和的同時進行超聲波振動。這樣，在中和該基體表面的余酸的同時，也震落了疏松的灰黑色的灰。根據(jù)本發(fā)明提供的制備方法，在優(yōu)選情況下，將鋯基非晶合金基體進行前處理后還進行浸銅，所述浸銅為對鋯基非晶合金基體進行預(yù)鍍，使裝飾鍍層與該基體表面的附著力更強。所述浸銅的方法可以采用本領(lǐng)域技術(shù)人員公知用于對其它金屬進行浸銅的方法，例如該方法包括在18-4(TC的溫度下，將經(jīng)過前處理后的鋯基非晶合金基體浸入浸銅液中1-5分鐘。所述浸銅液可以采用本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的用于對其它金屬進行浸銅的各種浸銅液，優(yōu)選所述浸銅液為含有硫酸銅、氟硼酸的水溶液，且在所述浸銅液中，硫酸銅的濃度為5-100g/L，所述氟硼酸的濃度為l-10ml/L。根據(jù)本發(fā)明提供的制備方法，在優(yōu)選情況下，為了提高鍍層整平性和鍍層的結(jié)合力，將鋯基非晶合金基體進行浸銅后進行電鍍酸銅，所述酸銅的方法可以為本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的可以用于其它金屬的各種酸銅方法，例如，該方法包括以不銹鋼板為陽極，以浸銅后的鋯基非晶合金基體為陰極，在電流密度為0.5-5A/dm2的條件下，在5-6(TC的酸銅液中電鍍10-30分鐘；所述酸銅液為含有CuSCV7H20和硫酸的水溶液，其中CuS04，7H20的濃度為5-100g/L，硫酸的濃度為0.5-50g/L。在鍍酸銅之前，先將該基體浸入稀硫酸中進行活化處理，以除去浸銅層的氧化膜及碳酸膜，所使用的稀硫酸的濃度為3-5重量％。在優(yōu)選情況下，在進行上述電鍍過程中，每個步驟之間均需用水沖洗樣品1至3次。下面采用實施例的方式對本發(fā)明進行進一步詳細地描述。實施例1樣品5cmX5cmX2mm的鋯基非晶合金鑄件(型號vit.l)1、前處理(1)機械拋光采用東莞市晶密機械設(shè)備有限公司生產(chǎn)的拋光機(JM-101型號)和江門杰利信拋磨材料有限公司生產(chǎn)的黃色中粗拋光油膏(SBT-600型號)及白色精拋油膏(SBW-804型號)對樣品進行機械拋光，首先以1200轉(zhuǎn)/分鐘的拋光輪轉(zhuǎn)速進行粗拋光20分鐘，然后以1500轉(zhuǎn)/分鐘的拋光輪轉(zhuǎn)速進行精拋光15分鐘。進行拋光后用水洗滌樣品兩次。(2)超聲波除蠟將機械拋光后的樣品在裝有脫脂液的超聲波清洗機中在50'C的條件下浸泡5分鐘，進行脫脂。超聲波清洗機的功率為2.4Kw，脫脂液中含有強力除臘水(滬基化工(上海)有限公司，型號為MTJ6)50毫升/升、磷酸鈉15克/升、碳酸鈉15克/升。進行除蠟后用水洗滌樣品兩次。(3)化學(xué)除油將除蠟后的樣品浸入55'C下的化學(xué)除油液(上馬科技有限公司)中除油處理5分鐘，同時進行超聲波振動。進行化學(xué)除油后用水洗滌樣品兩次。(4)浸蝕將化學(xué)除油后的樣品浸入20'C下的氟硼酸水溶液中浸泡1分鐘進行浸蝕處理。該氟硼酸水溶液中的氟硼酸的濃度為2ml/L。進行浸蝕后用水洗滌樣品兩次。接著將該樣品浸入溫度為2(TC濃度為20g/L氫氧化鈉水溶液中，同時在功率為2.4Kw的超聲波下振動，處理3分鐘。用水洗滌樣品兩次。2、浸銅將浸蝕后的樣品浸入20'C下的浸銅液中進行浸銅處理3分鐘。該浸銅液中含有硫酸銅20g/L，氟硼酸3ml/L，余量為水。接著，用水洗滌樣品兩次。3、酸銅將浸銅后的樣品浸入濃度為3重量％的稀硫酸中浸泡活化1分鐘，然后用水洗滌兩次。接著將該樣品置入酸銅鍍液(安美特公司生產(chǎn))中，以不銹鋼板為陽極，以樣品為陰極，在鍍液溫度為2(TC、電流密度為4A/dm2的條件下，電鍍10分鐘。用水洗滌樣品兩次。4、鍍光亮鎳將進行酸銅后的樣品浸入光鎳鍍液(安美特公司生產(chǎn))中，以鎳板為陽極，以樣品為陰極，在鍍液溫度為2(TC、電流密度為4A/dn^的條件下鍍光鎳20分鐘。用水洗滌樣品兩次。5、電鍍白鉻將鍍光亮鎳后的樣品浸入鍍鉻鍍液(麥德美有限公司生產(chǎn))中，以錫鉛合金板為陽極，以樣品為陰極，在鍍液溫度為20。C、電流密度為2A/dr^的條件下鍍鉻3分鐘。用水洗滌樣品兩次、吹干，得到鍍層厚度為25微米的鋯基非晶合金復(fù)合材料。實施例2樣品5cmX5cmX2mm的鋯基非晶合金鑄件(型號vit.l)。1、前處理(1)機械拋光按照實施例1中描述的方法進行機械拋光過程。(2)超聲波除蠟按照實施例1中描述的方法進行超聲波除蠟過程。(3)化學(xué)除油按照實施例1中描述的方法進行化學(xué)除油過程。(4)浸蝕將化學(xué)除油后的樣品浸入3(TC下的氟硼酸水溶液中浸泡3分鐘進行浸蝕處理。該氟硼酸水溶液中的氟硼酸的濃度為5ml/L。進行浸蝕后用水洗滌樣品兩次。接著將該樣品浸入溫度為25。C濃度為20g/L氫氧化鈉水溶液中，同時在功率為2.4Kw的超聲波下振動，處理3分鐘。用水洗滌樣品兩次。2、浸銅將浸蝕后的樣品浸入25。C下的浸銅液中進行浸銅處理2分鐘。該浸銅液中含有硫酸銅30g/L，氟硼酸5ml/L，余量為水。接著，用水洗滌樣品兩次。3、酸銅將浸銅后的樣品浸入濃度為4重量％的稀硫酸中浸泡活化2分鐘，然后用水洗滌兩次。接著將該樣品置入酸銅鍍液(安美特公司生產(chǎn))中，以不銹鋼板為陽極，以樣品為陰極，在鍍液溫度為25'C、電流密度為4A/dm2的條件下，電鍍20分鐘。用水洗滌樣品兩次。4、鍍銀將進行酸銅后的樣品浸入鍍銀鍍液(吉和昌精細化工有限公司)中，以為陽極，以樣品為陰極，在鍍液溫度為25'C、電流密度為0.8A/di^的條件下鍍銀10分鐘。然后用水洗滌樣品兩次，并吹干。得到鍍層厚度為19微米的鋯基非晶合金復(fù)合材料。實施例3樣品5cmX5cmX2mm的鋯基非晶合金鑄件(型號vit.l)。1、前處理(1)機械拋光按照實施例1中描述的方法進行機械拋光過程。(2)超聲波除蠟按照實施例1中描述的方法進行超聲波除蠟過程。(3)化學(xué)除油按照實施例1中描述的方法進行化學(xué)除油過程。(4)浸蝕將化學(xué)除油后的樣品浸入2(TC下的氟硼酸水溶液中浸泡5分鐘進行浸蝕處理。該氟硼酸水溶液中的氟硼酸的濃度為10ml/L。進行浸蝕后用水洗滌樣品兩次。接著將該樣品浸入溫度為3(TC濃度為20g/L氫氧化鈉水溶液中，同時在功率為2.4Kw的超聲波下振動，處理3分鐘。用水洗滌樣品兩次。2、浸銅將浸蝕后的樣品浸入30'C下的浸銅液中進行浸銅處理1分鐘。該浸銅液中含有硫酸銅25g/L，氟硼酸2ml/L，余量為水。接著，用水洗滌樣品兩次。3、酸銅將浸銅后的樣品浸入濃度為5重量％的稀硫酸中浸泡活化5分鐘，然后用水洗滌兩次。接著將該樣品置入酸銅鍍液(安美特公司生產(chǎn))中，以不銹鋼板為陽極，以樣品為陰極，在鍍液溫度為3(TC、電流密度為4A/dm2的條件下，電鍍30分鐘。用水洗滌樣品兩次。4、仿金電鍍將進行酸銅后的樣品浸入仿金鍍液中，以石墨為陽極，以樣品為陰極，在鍍液溫度為30°C、電流密度為4A/dm2的條件下電鍍3分鐘。在仿金鍍液中，含有焦磷酸銅(Cu2P207)10g/L，含有硫酸鋅(ZnS04*7H20)30g/L，含有焦磷酸鉀(K4P2073H20)120g/L，含有酒石酸甲鈉(NaKC4H4064H20)40g/L，余量為去離子水。將樣品在六價鉻鈍化液(麥德美有限公司生產(chǎn))中浸泡3秒進行鈍化。然后用水洗滌樣品兩次，并吹干。得到鍍層厚度為26微米的鋯基非晶合金復(fù)合材料。性能評價1、耐腐蝕性將試樣置于鹽霧箱內(nèi)，在35t:下用濃度為5重量％的氯化鈉水溶液噴涂該試樣2小時后取出，再將該試樣置于溫度為40°C、相對濕度為80%的恒溫恒濕箱中，觀察該試樣，記錄試樣表面出現(xiàn)異常的時間，結(jié)果示于表1中。2、耐磨性使用美國諾曼儀器設(shè)備公司生產(chǎn)的7-IBB型RCA磨耗儀，以175克的力摩擦試樣，直到該試樣露出基材或基材變形時，記錄橡膠輪轉(zhuǎn)動的圈數(shù)，結(jié)果示于表l中。3、電鍍層與基體的附著力將受檢試樣在160'C的溫度下進行加熱1小時后，在空氣中冷卻至環(huán)境溫度。觀察該試樣冷卻后有無起皮、剝落等失效現(xiàn)象。結(jié)果示于表l中。原理為鍍層和基體金屬熱膨脹系數(shù)不同而發(fā)生變形差異，以及電鍍過程滲入基體的氣體在加熱情況下逸出，對鍍層產(chǎn)生壓力，當(dāng)鍍層與基體金屬之間的這種作用力大于它們的結(jié)合強度時，發(fā)生起皮或鍍層剝落。13表1<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>從表1所示的結(jié)果可以看出，本發(fā)明實施例1-3的鋯基非晶合金復(fù)合材料表面的外觀裝飾性很好，很美觀，同時該復(fù)合材料的耐腐蝕性和耐磨性都好，而且鋯基非晶合金基體與其表面的電鍍層的附著力良好。權(quán)利要求1、一種鋯基非晶合金復(fù)合材料，該復(fù)合材料包括鋯基非晶合金基體，其特征在于，該復(fù)合材料還包括附著在所述鋯基非晶合金基體表面上的金屬鍍層。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料，其中，所述金屬鍍層的厚度為0.5-100微米。3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料，其中，所述金屬鍍層的材料為鈦、銅、鎳、鈀、銀、金、錫、鈷、鉻或它們中至少2種金屬的合金。4、根據(jù)權(quán)利要求3所述的復(fù)合材料，其中，所述金屬鍍層的材料為鈦、銅、鋅和鎳中至少2種金屬的合金。5、一種權(quán)利要求1所述的鋯基非晶合金復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，該方法包括在鋯基非晶合金基體表面形成金屬鍍層。6、根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，所述在鋯基非晶合金基體表面形成金屬鍍層的方法包括形成裝飾鍍層，所述裝飾鍍層的形成方法包括，將鋯基合金基體浸入電解質(zhì)溶液中，將所述基體作為陰極，將要電鍍的金屬作為陽極，在電流密度為0.5-5A/dm2，電解質(zhì)溶液的溫度為20-8(TC的條件下電鍍1-30分鐘；所述電解質(zhì)溶液為鈦、銅、鎳、鈀、銀、金、錫、鈷和鉻中的一種或幾種的硫酸鹽、氯化物、磷酸鹽或硝酸鹽的水溶液；所述要電鍍的金屬選自鈦、銅、鎳、鈀、銀、金、錫、鈷、鉻或它們中的至少2種金屬的合金。7、根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其中，所述在鋯基非晶合金基體體進行前處理，所述前處理包括浸蝕，所述浸蝕的方法包括在18-6(TC的溫度下，將所述鋯基非晶合金基體浸入氟硼酸的水溶液中1-5分鐘。8、根據(jù)權(quán)利要求7所述的制備方法，其中，在所述氟硼酸的水溶液中，氟硼酸的濃度為l-20ml/L。9、根據(jù)權(quán)利要求7所述的制備方法，其中，所述在鋯基非晶合金基體表面形成金屬鍍層的方法還包括將鋯基非晶合金基體進行前處理后和形成裝飾鍍層之前進行浸銅，所述浸銅的方法包括在18-40'C的溫度下，將經(jīng)過前處理后的鋯基非晶合金基體浸入浸銅液中1-5分鐘。10、根據(jù)權(quán)利要求9所述的制備方法，其中，所述浸銅液為含有硫酸銅、氟硼酸的水溶液，且在所述浸銅液中，硫酸銅的濃度為5-100g/L，所述氟硼酸的濃度為l-10ml/L。11、根據(jù)權(quán)利要求9所述的制備方法，其中，所述在鋯基非晶合金基體表面形成金屬鍍層的方法還包括將鋯基非晶合金基體進行浸銅后和形成裝飾鍍層之前進行酸銅，所述酸銅的方法包括以不銹鋼板為陽極，以浸銅后的鋯基非晶合金基體為陰極，在電流密度為0.5-5A/dn^的條件下，在5-6(TC的酸銅液中電鍍10-30分鐘；所述酸銅液為含有硫酸銅和硫酸的水溶液，其中硫酸銅的濃度為5-100g/L，硫酸的濃度為0.5-50g/L。全文摘要本發(fā)明提供了一種鋯基非晶合金復(fù)合材料，該復(fù)合材料包括鋯基非晶合金基體，其中，該復(fù)合材料還包括附著在所述鋯基非晶合金基體表面上的金屬鍍層。本發(fā)明還提供了該鋯基非晶合金復(fù)合材料的制備方法。本發(fā)明的鋯基非晶合金復(fù)合材料及其制備方法，可以使該材料表面獲得光亮的、美觀的外觀裝飾效果，同時該復(fù)合材料表面的金屬鍍層的耐腐蝕性和耐磨性仍很好，并且該金屬鍍層與鋯基非晶合金基體表面的附著力很好。文檔編號C22C45/10GK101613845SQ200810127519公開日2009年12月30日申請日期2008年6月25日優(yōu)先權(quán)日2008年6月25日發(fā)明者唐發(fā)德,李金儡申請人:比亞迪股份有限公司