一种表面高光非晶合金件及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种表面高光非晶合金件，包括非晶合金件与非晶合金件表面的金属镀层，其中所述金属镀层厚度为8?22μm，非晶合金件表面粗糙度Ra＜0.1μm。所述金属镀层为镀铜层、镀镍层、镀锡层、镀铬层、镀锌层中的一种或几种。本发明还提供制备上述表面高光非晶合金件的工艺方法，包括喷砂、电镀/化学镀、表面抛光及后处理工艺。本发明中的表面高光非晶合金件良率高、成本低、表面粗糙度Ra＜0.1μm。
【专利说明】
一种表面高光非晶合金件及其制备方法
技术领域
[0001]本发明涉及非晶合金件的制造领域，具体涉及一种具有表面高光效果的非晶合金件及其制备方法。
【背景技术】
[0002]非晶合金材料是近年来研究最多的新型金属材料之一，非晶合金因其微观结构短程有序长程无序的特点，具备高硬度、高强度、好的成型能力等优点。随着大块非晶合金的生产过程日益成熟化，非晶合金制品已大量应用于消费类电子产品、医疗、体育用品、航空航天以及军工等领域。
[0003]在作为结构制件使用时，非晶合金制品能够彻底解决传统金属材料易变性、易弯折等问题，但是在作为外观制件使用时，非晶合金制件受到了很大的限制。究其原因在于大块非晶合金制品往往采用压铸的工艺制备，压铸过程虽然可以通过成型设计制备出结构复杂的合金产品，然而由于(I)压铸件的组织致密度低；(2)非晶合金制件在压铸后是通过急速冷却的方式成型，冷却过程中不可避免的会产生缩孔的缺陷；(3)，一旦通过现有表面处理技术对非晶合金铸件进行表面处理，如机械抛光，非晶合金铸件表面就会出现许多麻点、气孔和砂眼，完全无法作为外观件使用。本发明的发明人在实际非晶合金加工处理过程中发现，将非晶合金制件利用压铸的方式制备出来后，直接使用现有的抛光方法进行表面高光处理，若按照出现可视缺陷(麻点、气孔和砂眼等缺陷)即判定为不合格的标准进行判定，制备出的非晶合金高光制件的合格率不到20%，外观合格率非常低。
[0004]同时，非晶合金材料由于具备高硬度、高耐磨耐蚀性，抛光性能非常差，采用现有技术中的抛光技术对非晶合金进行高光加工非常困难。近年来，针对硬质合金的抛光方法有了很大的发展，出现了许多精密抛光技术，如弹性发射抛光技术、磁流体抛光技术、浮动研磨抛光技术、离子束抛光技术等等，这些新型抛光方法可以使产品表面粗糙度和产品精度控制方面达到更高的标准，但是这些方法目前就使用上来讲，成本较高，目前仍多适用于附加值更高的光学产品领域等，而且上述方法也不能解决非晶合金制品本身的气眼和沙孔等缺陷。
目前非晶合金的制造厂商针对非晶合金制件的表面高光处理仍旧以采用传统的机械抛光或者点化学抛光为主，加工出的非晶合金制件无法达到高光(粗糙度Ra<0.Ιμπι)的效果，而且良率低，成本高。
【发明内容】
[0005]
本发明根据非晶合金压铸制件的特性，提供了一种良率高、成本低的表面高光的非晶合金件，所述非晶合金件表面粗糙度Ra<0.Ιμπι。同时，本发明中还提供一种制备上述表面高光非晶合金件的方法。
[0006]本发明中的发明目的通过下述技术方案来达到: 本发明提供一种表面高光非晶合金件，包括非晶合金件与非晶合金件表面的金属镀层，其中所述金属镀层厚度为8-22μπι，非晶合金件表面粗糙度Ra<0.Ιμπι。所述金属镀层为镀铜层、镀镍层、镀锡层、镀铬层、镀锌层中的一种或几种。
[0007]本发明中还提供一种上述表面高光非晶合金件的制备方法，其特征在于包括如下步骤:
Α、对非晶合金件表面进行喷砂处理，使非晶合金件表面粗糙度Ra为1.6-12.5μπι;
B、将经过步骤A处理的非晶合金件进行金属电镀或者化学镀，使非晶合金件表面金属镀层厚度达到20-60μπι;
C、将经过步骤B处理的非晶合金件进行抛光处理，经抛光处理后的金属镀层厚度为8-22μπι，抛光后非晶合金件表面粗糙度Ra<0.1ym。
[0008]考虑到非晶合金制件直接进行抛光后不仅表面效果不佳，而且易将制件内部的缺陷显露出来，故本发明中并不直接对非晶合金制件进行抛光。首先，采用喷砂的方式，将压铸好的非晶合金制件表面的粗糙度提升，实践中证明，非晶合金件表面粗糙度在1.6-12.5μm范围内最佳。增加非晶合金之间表面的粗糙度是为了步骤B做准备，增加步骤B中金属电镀或者化学镀过程中镀层的附着力。该步骤中，粗糙度的控制至关重要，粗糙度过小，则对增加镀层附着力无实质性的影响，而粗糙度过大，则会使制件表面凹凸起伏过大，明显影响非晶合金制件的表面外观状态，该步骤中粗糙度Ra大于12.5μπι后，即使后续经过电镀/化学镀和抛光，表面效果也不佳，而且在步骤C中进行抛光时，也容易在微观表面的凸起处显露出非晶合金制件的本体，造成不良品。
[0009]步骤A中喷砂料可选用白刚玉、棕刚玉、钢砂、钢丸、石英砂、莫来石颗粒、碳化硅颗粒中的一种。白刚玉、棕刚玉、石英砂、钢砂和钢丸是常用喷砂材料，便宜易得。莫来石和碳化硅颗粒价格较贵，但是喷砂效果好，喷砂后的非晶合金制件表面粗糙度均匀，更加适合用于大型制件的处理。
[0010]进一步地，步骤B中的金属电镀或者化学镀为镀铜、镀镍、镀锡、镀铬、镀锌中的一种或几种。再进一步优选，步骤B中金属镀层为化学镀铜层，镀铜层表面光滑细腻，外观效果极佳，由于电镀对能源消耗大，而且废水多难以处理，考虑到经济效益和环境效益，本发明中优选采用更加环保的化学镀工艺。选择化学镀铜层，除了考虑到铜镀层的美观效果，同时，化学镀铜层也能够达到本发明中所需要的镀层厚度。
[0011]本发明步骤B中的金属镀层厚度为25-50μπι。在实际电镀或者化学镀的实施过程中，可以根据实际需要选择镀层种类。在非晶合金制件的电镀或者化学镀工艺中，只有镀铜、镀镍、镀锡、镀铬、镀锌工艺中的一种或多种可以达到上述镀层厚度，贵合金镀层虽然外观效果更好，如镀银、镀铂等，但是一方面贵金属镀层加工过程复杂成本高，第二贵金属镀层的厚度一般低于ΙΟμπι，无法完成步骤C中的抛光步骤。
[0012]利用步骤B在非晶合金制件表面添加了一层紧密的金属镀层以后，非晶合金制件表面的麻点、孔洞等外观不良也能够被遮盖。步骤C中的抛光工艺是针对步骤B中产生的镀层进行的抛光，与非晶合金制件本体相比，步骤B中的金属镀层硬度略低，而且镀层致密、夕卜型美观，抛光加工几乎没有任何技术上的难度，采用化学抛光、电解抛光、磁力抛光、机械抛光或者混合抛光工艺中的一种进行加工即可，控制经抛光处理后剩余的金属镀层厚度为8-22μπι，抛光后非晶合金件表面粗糙度Ra<0.Ιμπι。进一步优选，步骤C中经抛光处理后的金属镀层厚度为10-20μηι最佳。
[0013]在步骤C结束后，还可添加对步骤C处理后的非晶合金件进行PVD/喷涂/微弧氧化等表面处理工艺，对抛光后的金属镀层表面进行保护，避免抛光后的非晶产品出现刮花等问题。
[0014]本发明具有如下有益效果:
1、本发明提供了一种良率高、成本低的表面高光的非晶合金件，该非晶合金件的表面粗糙度Ra<0.Ιμπι。
[0015]2、本发明中通过在非晶合金铸造制件表面镀上一层金属镀层，然后对该金属镀层进行抛光获取得到高光面的非晶合金制件，该方法工艺简单易行，适合工业化推广应用。
【具体实施方式】
[0016]下面通过实施例对本发明中的技术方案进行进一步的详细说明。
[0017]实施例1
(I)制备非晶合金制件
实施例中使用的非晶合金组成为Zr58.5A110.3Cul5.6Nil2.8Nb2.8，将该非晶合金经过压铸成型制成非晶合金制件。
[0018](2)喷砂处理
将(I)中制得的非晶合金制件进行喷砂处理，喷砂料为莫来石颗粒，控制非晶合金制件表面粗糙度Ra为12.5μπι。
[0019](3)化学镀
将经过喷砂处理的非晶合金制件进行化学镀铜，铜镀层厚度为45μπι。该步骤中使用的化学镀铜液为市售产品，并不限制其生产厂家，只要能够在非晶合金表面形成镀层即可。在实际使用过程中也可以选择采用多层镀层的方式，如先在非晶合金制件表面镀一层锡，然后再镀铜，采用多层次镀层的方式可有效快速达到所需镀层厚度，如锡、铜相类似的复合镀层还可增加镀层整体的致密程度。
[0020]⑷抛光
将上一步中制备的有铜镀层的非晶合金制件在环保型金属铜化学抛光液中进行化学抛光，直至获得高光面，同时非晶合金制件基体不暴露，经测试，该铜镀层厚度为15μπι，非晶合金制件表面粗糙度Ra为0.063μπι。
[0021](5)后续处理
将抛光后的非晶合金制件进行PVD处理，在抛光后的铜镀层表面增加一层PVD镀膜予以保护非晶合金制件表面。本步骤中使用的PVD工艺为现有技术中适用于金属件表面的PVD工艺即可。
[0022]经过上述步骤得到一种表面高光的非晶合金件，包括锆基非晶合金件与非晶合金件表面的金属铜镀层，铜镀层厚度为15μπι，非晶合金制件表面粗糙度Ra为0.063μπι。
[0023]实施例2
使用与实施例1中相同的非晶合金制件，喷砂过程中使用的是白刚玉喷砂料，得到喷砂后的非晶合金制件表面粗糙度Ra为6.4μπι。
[0024]与实施例1一样，使用相同的化学镀铜工艺，铜镀层厚度为42μπι。
[0025]采用机械抛光的工艺进行精细抛光，直至获得高光面，同时非晶合金制件基体不暴露，经测试，该铜镀层厚度为ΙΟμπι，非晶合金制件表面粗糙度Ra为0.089μπι。
[0026]经过上述步骤得到一种表面高光的非晶合金件，包括锆基非晶合金件与非晶合金件表面的金属铜镀层，铜镀层厚度为ΙΟμπι，非晶合金制件表面粗糙度Ra为0.089μπι。
[0027]实施例3
本实施例中采用的非晶合金制件与实施例1 一致，采用碳化硅颗粒进行喷砂，得到喷砂后的非晶合金制件表面粗糙度Ra为1.6μπι。
[0028]本实施例中采用化学镀锡工艺，在非晶合金制件表面得到镀锡层，厚度为60μπι。
[0029]采用机械抛光的工艺进行精细抛光，直至获得高光面，同时非晶合金制件基体不暴露，经测试，该镀锡层厚度为22μπι，非晶合金制件表面粗糙度Ra为0.098μπι。
[0030]镀锡层硬度较低，利用机械抛光的方式很快就能得到高光面，而且能够保证镀层厚度。由于硬度低，在获得高光镀锡层以后，还需通过PVD或者喷涂的方式在非晶合金制件外表面增加一层防护层。
[0031]经过上述步骤得到一种表面高光的非晶合金件，包括锆基非晶合金件与非晶合金件表面的金属镀锡层，镀锡层厚度为22μπι，非晶合金制件表面粗糙度Ra为0.098μπι。
[0032]实施例4
本实施例中采用的非晶合金制件与实施例1 一致，采用石英砂颗粒进行喷砂，得到喷砂后的非晶合金制件表面粗糙度Ra为4.5μπι。
[0033]本实施例中采用化学镀镍工艺，在非晶合金制件表面得到镀镍层，厚度为20μπι。
[0034]采用化学抛光的工艺进行精细抛光，直至获得高光面，同时非晶合金制件基体不暴露，经测试，该镍镀层厚度为8μπι，非晶合金制件表面粗糙度Ra为0.032μπι。
[0035]化学镀镍层厚度较镀铜、镀锡薄，但是化学镀镍层硬度高，致密性良好，化学抛光效果尤其好，能够得到表面光亮程度非常高的产品，而且制备出的非晶合金制件表面不易划伤。
[0036]经过上述步骤得到一种表面高光的非晶合金件，包括锆基非晶合金件与非晶合金件表面的金属镀镍层，镀镍层厚度为8μπι，非晶合金制件表面粗糙度Ra为0.032μπι。
[0037]实施例5
本实施例中采用的非晶合金制件与实施例1 一致，采用钢砂喷砂料进行喷砂，得到喷砂后的非晶合金制件表面粗糙度Ra为8.8μπι。
[0038]本实施例中采用化学镀铬工艺，在非晶合金制件表面得到镀铬层，厚度为33μπι。
[0039]采用机械抛光的工艺进行精细抛光，直至获得高光面，同时非晶合金制件基体不暴露，经测试，该镀铬层厚度为12μπι，非晶合金制件表面粗糙度Ra为0.045μπι。
[0040]化学镀铬层厚度与化学镀镍层大，硬度及致密性比化学镀镍层略低，但是抛光效果也非常好，表面也不易划伤。
[0041]经过上述步骤得到一种表面高光的非晶合金件，包括锆基非晶合金件与非晶合金件表面的金属镀铬层，镀铬层厚度为12μπι，非晶合金制件表面粗糙度Ra为0.045μπι。
[0042]实施例6
本实施例中采用的非晶合金制件与实施例1 一致，采用棕刚玉喷砂料进行喷砂，得到喷砂后的非晶合金制件表面粗糙度Ra为111.?。
[0043]本实施例中采用化学镀锌工艺，在非晶合金制件表面得到镀锌层，厚度为35μπι。
[0044]采用机械抛光的工艺进行精细抛光，直至获得高光面，同时非晶合金制件基体不暴露，经测试，该镀锌层厚度为18μπι，非晶合金制件表面粗糙度Ra为0.065μπι。化学镀锌层硬度与性质与化学镀铜层相似。
[0045]经过上述步骤得到一种表面高光的非晶合金件，包括锆基非晶合金件与非晶合金件表面的金属镀锌层，镀锌层厚度为18μπι，非晶合金制件表面粗糙度Ra为0.065μπι。
[0046]通过上述实施例可以看出，本发明中提供的工艺方法可以提供一种表面高光的非晶合金制件，且工艺流程简单易操作。在实施例中虽然只提到利用的非晶合金制件为锆基非晶合金制件，在实际操作过程中，本发明中的工艺方法对其他体系的非晶合金制件也同样适用，如铜基非晶合金、镍基非晶合金、铁基非晶合金、镁基非晶合金等，只不过在具体使用的过程中，制备金属镀层的方法和镀液根据需求进行变换。
[0047]最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明实施例的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本发明实施例进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解依然可以对本发明实施例的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明实施例技术方案的范围。
【主权项】
1.一种表面高光非晶合金件，包括非晶合金件与非晶合金件表面的金属镀层，其特征在于:所述金属镀层厚度为8-22μπι，非晶合金件表面粗糙度Ra<0.1ym。2.如权利要求1所述表面高光非晶合金件，其特征在于:所述金属镀层为镀铜层、镀镍层、镀锡层、镀铬层、镀锌层中的一种或几种。3.—种制备如权利要求1-2任一所述表面高光非晶合金件的制备方法，其特征在于包括如下步骤: A、对非晶合金件表面进行喷砂处理，使非晶合金件表面粗糙度Ra为1.6-12.5μπι; B、将经过步骤A处理的非晶合金件进行金属电镀或者化学镀，使非晶合金件表面金属镀层厚度达到20-60μπι; C、将经过步骤B处理的非晶合金件进行抛光处理，经抛光处理后的金属镀层厚度为8-22μπι，抛光后非晶合金件表面粗糙度Ra<0.1ym。4.如权利要求3所述表面高光非晶合金件的制备方法，其特征在于:还包括对步骤C处理后的非晶合金件进行PVD/喷涂/微弧氧化表面处理工艺。5.如权利要求3所述表面高光非晶合金件的制备方法，其特征在于:步骤A中喷砂料为白刚玉、棕刚玉、钢砂、钢丸、石英砂、莫来石颗粒、碳化硅颗粒中的一种。6.如权利要求3所述表面高光非晶合金件的制备方法，其特征在于:步骤B中的金属电镀或者化学镀为镀铜、镀镍、镀锡、镀铬、镀锌中的一种或几种。7.如权利要求6所述表面高光非晶合金件的制备方法，其特征在于:步骤B中金属镀层为化学镀铜层。8.如权利要求3所述表面高光非晶合金件的制备方法，其特征在于:步骤B中的金属镀层厚度为25-50μπι。9.如权利要求3所述表面高光非晶合金件的制备方法，其特征在于:步骤C中经抛光处理后的金属镀层厚度为10_20μπι。10.如权利要求3所述表面高光非晶合金件的制备方法，其特征在于:步骤C中的抛光工艺米用化学抛光、电解抛光、磁力抛光、机械抛光或者混合抛光工艺中的一种。
【文档编号】C23C18/32GK106086826SQ201610588726
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年7月25日 公开号201610588726.0, CN 106086826 A, CN 106086826A, CN 201610588726, CN-A-106086826, CN106086826 A, CN106086826A, CN201610588726, CN201610588726.0
【发明人】朱旭光
【申请人】东莞市逸昊金属材料科技有限公司