一种非晶合金发箍圈及发箍及其制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及非晶合金的应用技术领域，特别是涉及一种非晶合金发箍圈及发箍及 其制造方法。
【背景技术】
[0002] 现有技术的发箍圈通常是采用不锈钢材质制作。这种不锈钢材质制作的发箍圈， 存在弹性差的缺点，导致这种不锈钢发箍圈或者利用不锈钢发箍圈制作的箍圈的舒适度 差。而且，这种不锈钢材质制作的发箍圈还存在强度、硬度、韧性、耐磨性能、耐刮性能、耐腐 蚀性能差等缺陷。
[0003] 而且，由于不锈钢材质制作的发箍圈具有导电性能和磁性能，从而使得不锈钢材 质制作的发箍圈不具有防磁和防静电的特性。
[0004] 现有技术中的不锈钢发箍圈，多存在镍释放量大的问题。镍是一种容易导致接触 性过敏的元素。镍元素通过一些含镍材料的释放并长期与皮肤接触后会被皮肤吸收，从而 对部分个体导致过敏；进一步暴露在可溶性镍盐中会导致国民性接触性过敏。据统计，20% 的人对镍有很明显的过敏反应症状。利用不锈钢材质制造的发箍圈，常会释放镍，且镍释放 量较大，容易使发箍圈佩戴者造成皮肤过敏。
[0005] 另外，现有技术中的不锈钢发箍圈，由于部分不锈钢材质含有带毒性的铍元素，这 类含铍元素的不锈钢发箍圈，在长期佩戴的过程中会释放出带毒性的铍而渗透到发箍圈佩 戴者的皮肤中，从而对人体健康不利。
[0006] 现有技术制备不锈钢发箍圈的工艺一般包括下料、冲压、机加工、抛光和电镀工 序，该制备工艺存在机械加工量大、加工时间长、生产效率低和生产成本高的缺点，且所制 备的不锈钢发箍圈的精密度低。
【发明内容】
[0007] 本发明的目的之一在于针对现有技术中的不足之处而提供一种高弹性、高强度、 高硬度、韧性好、耐刮、耐磨、抗腐蚀和高精密度的非晶合金发箍圈。
[0008] 本发明的目的之二在于针对现有技术中的不足之处而提供一种发箍，该发箍包括 具有高弹性、高强度、高硬度、韧性好、耐刮、耐磨、抗腐蚀和高精密度的优点的非晶合金发 箍圈，具有舒适度好的优点。
[0009] 本发明的目的之三在于针对现有技术中的不足之处而提供一种机械加工量小、力口 工时间短、生产效率高且生产成本低的非晶合金发箍圈的制造方法。
[0010] 为达到上述目的之一，本发明通过以下技术方案来实现。
[0011] 提供一种非晶合金发箍圈，所述发箍圈是采用锆基非晶合金、铜基非晶合金、钛基 非晶合金、镍基非晶合金、钯基非晶合金或铁基非晶合金而制造的非晶合金发箍圈。
[0012] 所述锆基非晶合金包括Zr-Cu-(Ni/Co)-Al + (Nb/Ti/Sn)系合金、 Zr-Cu-Ni-Co-Al + (Nb/Ti/Sn)系合金；所述铜基非晶合金包括Cu-Ti-Zr-(Ni/Co) + (Sn/ Nb)系合金、Cu-Ti-Zr-Ni-Co + (Sn/Nb)系合金。
[0013] 所述非晶合金发箍圈的维氏硬度为400~600,降伏强度为1000MPa~3000MPa，弹性 限度为2%~3%，镍释放量为0~0. 015mg/cm2/week，抗腐蚀性为经受500小时~2000小时的盐 雾测试后其表面仍然良好无腐蚀。
[0014] 所述非晶合金发箍圈还连接有塑料、不锈钢或钛合金材质制作的部件。
[0015] 为达到上述目的之二，本发明通过以下技术方案来实现。
[0016] 提供一种发箍，所述发箍包括上述所述的一种非晶合金发箍圈。
[0017] 为达到上述目的之三，本发明通过以下技术方案来实现。
[0018] 提供一种非晶合金发箍圈的制造方法，包括如下步骤： 步骤一，非晶合金发箍圈预成型件的制备：在真空状态或惰性气氛的保护下，利用锆基 非晶合金、铜基非晶合金、钛基非晶合金、镍基非晶合金、钯基非晶合金或铁基非晶合金的 合金锭通过压铸成型法制备出非晶合金发箍圈预成型件； 步骤二，二次成型：通过热塑成型法（TPF)或快速放电成型法（RDF)对步骤一制得的非 晶合金发箍圈预成型件进行二次成型，得到非晶合金发箍圈。
[0019] 上述技术方案中，还包括步骤三，表面处理步骤：对所述步骤二得到的非晶合金发 箍圈进行滚筒研磨和/或磁力研磨和/或抛光处理和/或拉丝处理和/或喷砂处理和/或 PVD处理和/或喷涂处理。
[0020] 上述技术方案中，所述步骤二的二次成型，通过热塑成型法（TPF)对步骤一制得的 非晶合金发箍圈预成型件进行二次成型的具体步骤为：利用感应线圈或电阻丝将步骤一制 得的非晶合金发箍圈预成型件加热至过冷液相区后，然后利用发箍圈模具将处于过冷液相 区的非晶合金发箍圈预成型件进行二次成型，得到非晶合金发箍圈。
[0021] 上述技术方案中，所述步骤二的二次成型，通过快速放电成型法（RDF )对步骤一制 得的非晶合金发箍圈预成型件进行二次成型的具体步骤为：制作能成型发箍圈的的电极， 通过所述电极释放电容中储存的电能，利用所述电极将步骤一制得的非晶合金发箍圈预成 型件加热到玻璃化转变温度（Tg)与熔点温度（Tm)之间，然后以所述电极作为冲头对步骤 一制得的非晶合金发箍圈预成型件施加压力，并成型为发箍圈，然后利用一定压力的氮气 或惰性气体吹向所述发箍圈以对所述发箍圈进行冷却，即得到非晶合金发箍圈。
[0022] 上述技术方案中，所述步骤一非晶合金发箍圈预成型件的制备为：在真空状态或 惰性气氛的保护下，利用锆基非晶合金、铜基非晶合金、钛基非晶合金、镍基非晶合金、钯基 非晶合金或铁基非晶合金的合金锭通过压铸成型法制备出非晶合金发箍圈预成型件，包括 如下步骤： 步骤（1)，投料：将锆基非晶合金、铜基非晶合金、钛基非晶合金、镍基非晶合金、钯基 非晶合金或铁基非晶合金的合金锭放入立式或卧式压铸机的供料装置，并由所述供料装置 投入到立式或卧式压铸机的熔融装置中； 步骤（2)，熔融：利用感应加热或电阻加热的方式将步骤一中的合金锭熔融并形成熔 汤，所述熔汤的温度为900°C ~1200°C ; 步骤（3)，倒汤：将步骤二得到的熔汤倒入发箍圈预成型件模具浇口套中，然后以冲头 将熔汤注入发箍圈预成型件模具中；其中，冲头的速度为0,1 m/s ~5 m/s ;发箍圈预成型件 模具的温度为200°C ~250°C ; 步骤（4)，冷却：对步骤三中注入了熔汤的发箍圈预成型件模具进行冷却成型，得到非 晶合金发箍圈预成型件，冷却速度为l〇°K/s ~106K/s ;冷却时间为15秒~30秒； 步骤（5)，产品取出：利用产品取出装置接住从发箍圈预成型件模具顶出的非晶合金 发箍圈预成型件后再输送到产品出口，得到非晶合金发箍圈预成型件。
[0023] 本发明的有益效果： (1)本发明提供的一种非晶合金发箍圈，由于是采用锆基非晶合金、铜基非晶合金、钛 基非晶合金、镍基非晶合金、钯基非晶合金或铁基非晶合金而制造的非晶合金发箍圈，使得 所制造的非晶合金发箍圈具有高弹性、高强度、高硬度、韧性好、耐刮、耐磨、抗腐蚀和高精 密度的优点；由于发箍圈具有高弹性的优点，从而使得所制造的发箍圈在佩戴时的舒适度 好。其中，该非晶合金发箍圈的维氏硬度为400~600,降伏强度为1000MPa~3000MPa，弹性限 度为2%~3%，经受500小时~2000小时的盐雾测试后其表面仍然良好无腐蚀。
[0024] (2)本发明提供的一种非晶合金发箍圈，由于采用不含或只含极少量镍元素锆基 非晶合金、铜基非晶合金、钛基非晶合金、镍基非晶合金、钯基非晶合金或铁基非晶合金制 造非晶合金发箍圈，使得所制造的非晶合金发箍圈的镍释放量为〇mg/cm 2/week~0. 015mg/ cm2/week，即无镍释放或镍释放量极小，当镍释放量为0· 015mg/cm2/week，该镍释放量相当 于利用不锈钢制备的发箍圈的镍释放量的1/10 ;而且，镍释放量为〇. 〇15mg/cm2/week以 下，能够使得使用者即使长时间接触发箍圈而不发生镍过敏反应。
[0025] (3)本发明提供的一种非晶合金发箍圈，所采用的锆基非晶合金、铜基非晶合金、 钛基非晶合金、镍基非晶合金、钯基非晶合金或铁基非晶合金由于均不含有铍元素，因此， 所制造的非晶合金发箍圈在长期使用的过程中均不会释放出铍，从而能够避免铍的毒性对 皮肤的影响。
[0026] (4)本发明提供的一种发箍，该发箍包括具有高弹性、高强度、高硬度、韧性好、耐 刮、耐磨、抗腐蚀和高精密度的优点的非晶合金发箍圈，由于非晶合金发箍圈具有高弹性的 优点，从而使得所制造的发箍在佩戴时的舒适度好。
[0027] (5)本发明提供的一种非晶合金发箍圈的制造方法，先采用压铸成型法制备出非 晶合金发箍圈预成型件，再通过热塑成型法（TPF)或快速放电成型法（RDF)对非晶合金发 箍圈预成型件进行二次成型，得到非晶合金发箍圈；由于采用压铸成型法制备出非晶合金 发箍圈预成型件的压铸品中，多少都会存在气孔，这些气孔的存在会影响非晶合金发箍圈 的精密度和强度等力学性能，因此，通过热塑成型法（TPF)或快速放电成型法（RDF)对非 晶合金发箍圈预成型件进行二次成型，能够消除气孔，从而大大提高非晶合金发箍圈的精 密度和强度等力学性能；而且，该非晶合金发箍圈的制造方法具有机械加工量小、加工时间 短、生产效率高且生产成本低的优点。
[0028] (6)本发明提供的一种非晶合金发箍圈的制造方法，利用锆基非晶合金、铜基非 晶合金、钛基非晶合金、镍基非晶合金、钯基非晶合金或铁基非晶合金的合金锭通过压铸成 型法制备非晶合金发箍圈预成型件，具有压铸净成型的优点；且在真空压铸成型或在惰性 气氛保护下的压铸成型的过程中，由于锆基非晶合金、铜基非晶合金、钛基非晶合金、镍基 非晶合金、钯基非晶合金或铁基非晶合金不存在液态转固态的相变阶段，因此，锆基非晶合 金、铜基非晶合金、钛基非晶合金、镍基非晶合金、钯基非晶合金或铁基非晶合金的缩水率 非常低(缩水率仅有〇. 17%左右)，因此，能够利用锆基非晶合金、铜基非晶合金、钛基非晶合 金、镍基非晶合金、钯基非晶合金或铁基非晶合金的合金锭通过压铸成型法一次性成型，并 且能够省去大量的后续加工工艺，具有易于成型、制备工艺简单，并且适用于大规模生产的 优点。
[0029] (7)本发明提供的一种非晶合金发箍圈的制造方法，在真空状态或惰性气氛的保 护下，利用锆基非晶合金、铜基非晶合金、钛基非晶合金、镍基非晶合金、钯基非晶合金或铁 基非晶合金的合金锭通过压铸成型法制备非晶合金发箍圈预成型件时，步骤（3)中，在倒汤 过程中，直接倒汤完成，利用喷枪向发箍圈预成型件模具表面喷射惰性气氛以达到清洁发 箍圈预成型件模具表面的熔汤碎屑的目的，因为，在倒汤的过程中，会出现少许熔汤溅到发 箍圈预成型件模具表面的情况而在发箍圈预成型件模具表面形成熔汤碎屑，如果不对发箍 圈预成型件模具表面的熔汤碎屑进行清洁去除，则在后续制程的合模过程中，这些熔汤碎 屑容易夹伤发箍圈预成型件模具表面，从而损坏发箍圈预成型件模具；本发明通过利用喷 枪向发箍圈预成型件模具表面喷射惰性气氛以达到清洁发箍圈预成型件模具表面的熔汤 碎屑的目的，从而避免熔汤碎屑夹伤发箍圈预成型件模具表面，从而大大延长了发箍圈预 成型件模具的使用寿命。
[0030] (8)本发明提供的一种非晶合金发箍圈的制造方法，由于利用锆基非晶合金、铜基 非晶合金、钛基非晶合金、镍基非晶合金、钯基非晶合金或铁基非晶合金的合金锭通过压铸 成型法在制备非晶合金发箍圈预成型件时，是在真空状态或惰性气氛的保护下进行的，从 而能够避免在制备非晶合金发箍圈预成型件的过程中非晶合金发生氧化反应或结晶化反 应。
【附图说明】
[0031] 图1是本发明的一种非晶合金发箍圈及发箍及其制造方法的压铸成型的第一 TTT 图。
[0032] 图2是本发明的一种非晶合金发箍圈及发箍及其制造方法的热塑成型（TPF)的第 二 TTT 图。
[0033] 图3是本发明的一种非晶合金发箍圈及发箍及其制造方法的快速放电成型（RDF) 的第三TTT图。
[0034] 在图1至图3中包括有： 1- -晶化区域、 2- -非晶化区域、 3- -时间温度曲线、 Tg--玻璃化转变温度、 Tl 溶融温度、 Tx 结晶温度。
【具体实施方式】
[0035] 为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合 实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释 本发明，并不用于限定本发明。
[0036] 其中,本发明提及的惰性气氛为氮气、氦气、氖气、氩气、氪气或氙气中的一种。
[0037] 其中，本发明测量维氏硬度是根据ASTM E92-82的标准测定的；本发明的盐雾测 试是根据ASTM B117-2011的标准测定的。
[0038] 其中，本发明的压铸成型过程以第一 TTT图为基准，使时间温度曲线不碰触到第 一 TTT图中的晶化区。
[0039] 其中，本发明的热塑成型（TPF)过程以第二TTT图为基准，使时间温度曲线不碰触 到第二TTT图中的晶化区。
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