一种非晶合金笔珠及其应用

本发明涉及非晶合金领域，具体提供一种非晶合金笔珠和制备方法及其应用。

背景技术：

目前，制备笔珠的材料都为晶态合金，如：不绣钢、碳化钨硬质合金、氧化铝陶瓷等。原子结构为长程有序、有晶界(相界)，碳化钨、氧化铝陶瓷等采用粉末冶金方法制备，颗粒之间存在大量界面。利用晶体材料制备的球体表面组织结构不是均一的，有晶界(相界)或颗粒界面，导致球体整体表面与液体笔油(墨水)之间的微观润湿性有差异(微观润湿不均匀)。

而非晶合金原子结构呈无序状态，没有晶界(相界)，利用非晶制备的球体表面组织结构均匀，导致其球体整体表面与液体笔油(墨水)之间的微观润湿性均匀，有利于笔油(墨水)在其表面上更为均匀的铺展，书写流畅、笔迹均匀。同时非晶合金具有高硬度、高强度、高弹性极限、优异的耐腐蚀和耐磨特性。我们研究发现，非晶合金是最为理想的笔珠材料。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明综合考虑了非晶合金的结构特征、强度(硬度)、耐腐特性和制备成球技术特点，提出了采用非晶合金制作笔珠的概念和方法，由此拓宽现有笔珠材料的应用范围。

本发明技术方案如下：

一种非晶合金作为制作笔珠用材料的应用，其特征在于：

所述非晶合金为fe基、zr基、ti基、cu基、ni基、co基或tizr基非晶合金等。

各常用非晶合金体系维氏硬度为：

zr基非晶合金的维氏硬度为4.9～6.9mpa；

fe基非晶合金的维氏硬度为8.8～14.7mpa；

ti基非晶合金的维氏硬度为4.9～6.9mpa；

cu基非晶合金的维氏硬度为5.1～5.9mpa；

ni基非晶合金的维氏硬度为7.3～9.8mpa；

co基非晶合金的维氏硬度为14.2～16.7mpa；

tizr基非晶合金的维氏硬度为4.4～6.8mpa。

采用所述非晶合金制备的笔珠直径为0.1～1.5mm。

通过研究发现非晶合金与笔油(墨水)具有较好的润湿性，是制作笔珠较好的材料，特别适用于制备圆珠笔笔珠或中性笔笔珠等。不同的非晶合金体系性能有差异，可根据不同类型笔对笔珠材料性能要求，如硬度、球粒径尺寸等，选择不同的非晶合金体系(如fe基非晶合金，zr基非晶等)，再通过调控制备获得粒径符合要求的非晶合金球，最后经过研磨制成笔珠使用，具体制备方法为：

采用雾化法、熔滴法、喷射法、熔体球化法或模具成型法制备非晶合金小球，再利用球磨机机械研磨加工非晶合金小球，制成所需尺寸和表面粗糙度的非晶合金笔珠。

附图说明

图1实施例1采用非晶合金制备的小球照片。

图2zr基非晶合金与笔油(墨水)之间的润湿性。

图3fe基非晶合金与笔油(墨水)之间的润湿性。

具体实施方式

实施例1

选取zr65al10ni10cu15非晶合金制备笔珠，首先利用喷设法制备出非晶合金小球，再利用球磨机机械研磨加工非晶合金小球。

如图1(a)所示，制备得到的zr65al10ni10cu15非晶球体直径为0.5mm，球体均匀、表面光滑，维氏硬度5mpa。该zr基非晶球体与笔油(墨水)具有较好的润湿性，如图2所示，图2(a)为与施耐德topball防挥发墨水之间的润湿角19.2℃，图2(b)为与日本三菱ub205墨水之间的润湿角30℃，该球体特别适合用于制作笔珠。

实施例2

选取fe60mo5co8zr10w2b15非晶合金制备笔珠，首先利用喷设法制备出非晶合金小球，再利用球磨机机械研磨加工非晶合金小球。制备得到的fe基非晶球体直径为0.5mm，球体均匀、表面光滑，维氏硬度9.8mpa。该fe基非晶球体与笔油(墨水)具有较好的润湿性，如图3所示，图3(a)为与施耐德topball防挥发墨水之间的润湿角13.7℃，图3(b)为与日本三菱ub205墨水之间的润湿角23℃，该球体特别适合用于制作笔珠。

本发明未尽事宜为公知技术。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

技术特征：

1.一种非晶合金作为制作笔珠用材料的应用。

2.按照权利要求1所述应用，其特征在于：所述非晶合金为fe基、zr基、ti基、cu基、ni基、co基或tizr基非晶合金。

3.按照权利要求2所述应用，其特征在于：

zr基非晶合金的维氏硬度为4.9～6.9mpa；

fe基非晶合金的维氏硬度为8.8～14.7mpa；

ti基非晶合金的维氏硬度为4.9～6.9mpa；

cu基非晶合金的维氏硬度为5.1～5.9mpa；

ni基非晶合金的维氏硬度为7.3～9.8mpa；

co基非晶合金的维氏硬度为14.2～16.7mpa；

tizr基非晶合金的维氏硬度为4.4～6.8mpa。

4.按照权利要求1所述应用，其特征在于：所述笔珠为圆珠笔笔珠或中性笔笔珠。

5.按照权利要求1所述应用，其特征在于：所述笔珠直径为0.1～1.5mm。

6.一种非晶合金笔珠的制备方法，其特征在于：采用雾化法、熔滴法、喷射法、熔体球化法或模具成型法制备非晶合金小球，再将非晶合金小球研磨至所需尺寸和表面粗糙度。

7.按照权利要求6所述非晶合金笔珠的制备方法，其特征在于：利用球磨机机械研磨加工所述非晶合金小球，制成所需尺寸和表面粗糙度的非晶合金笔珠。

8.一种非晶合金笔珠的制备方法，其特征在于：根据不同类型笔对笔珠性能的要求，选择不同的非晶合金体系。

技术总结
本发明公开了一种非晶合金作为制作笔珠用材料的应用，以避开现有笔珠材料的制约。所述非晶合金为Fe基、Zr基、Ti基、Cu基、Ni基、Co基和TiZr基非晶合金等。非晶合金原子结构呈无序状态，没有晶界，其具有高硬度、高强度、高弹性极限、优异的耐腐蚀和耐磨特性；利用其制备的笔珠表面原子结构状态更为均匀，不仅与笔油(墨水)具有较好的润湿性，而且有利于笔油(墨水)在其表面上更为均匀的铺展。不同的合金体系的非晶合金性能有差异，可根据不同笔对材料性能要求，如硬度、球粒径尺寸，选择不同非晶合金成分，通过调控制备获得粒径符合要求的非晶合金球，再经过研磨制成笔珠。

技术研发人员：张海峰;朱正旺;付华萌;张宏伟;李宏;王爱民;罗欣
受保护的技术使用者：中国科学院金属研究所
技术研发日：2021.04.20
技术公布日：2021.08.03