非晶合金材料源的应用、复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种非晶合金材料源作为溅射或蒸镀工艺中的材料源用于形成非晶合金镀膜的应用、复合材料及其制备方法。根据本发明专利技术实施例的非晶合金材料源作为溅射或蒸镀工艺中的材料源用于在基材表面形成非晶合金镀膜的应用，所得到的膜层仍为非晶结构，具有优异的物理化学性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于材料
，更具体地，涉及非晶合金的应用。
技术介绍
镀膜技术尤其是真空镀膜技术由于可以使材料表面获得高致密高附着力的膜层而得到快速的发展，是当今改善材料表面特性的重要手段。有效的膜层不仅可以提高材料抵御环境的能力，还可以赋予材料表面新的机械性能、装饰功能甚至特殊功能，而膜层的质量不仅取决于镀膜工艺，更取决于膜层材料。在常规的金属膜层材料中，主要有纯金属材料源和合金材料源，而常规的金属材料源通常为晶态材料，所镀膜层难以兼具优异的机械性能与化学性能于一身。
技术实现思路
本专利技术旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一或至少提供一种有用的商业选择。本专利技术人经过研究发现，非晶合金由于具有短程有序、长程无序的结构，使其具有高强度、高弹性极限、抗磨损、高耐腐蚀性等优异的机械性能和化学特性于一身，有望成为新型的膜层材料， 尤其是性能优异的靶材。为此，本专利技术的一个目的在于提出一种非晶合金材料源作为溅射或蒸镀工艺中的材料源用于在基材表面形成非晶合金镀膜的应用。本专利技术的另一个目的在于提出一种复合材料。本专利技术的再一个目的在于提出一种复合材料的制备方法。根据本专利技术第一方面实施例的非晶合金材料源作为溅射或蒸镀工艺中的材料源用于在基材表面形成非晶合金镀膜的应用，该非晶合金具有大的玻璃形成能力，在一定的成分范围内均能够形成非晶膜层。且所得到的膜层仍为非晶结构，具有优异的物理化学性倉泛。根据本专利技术的一些实施例，所述基材为金属基材或金属合金基材。根据本专利技术的一些实施例，所述非晶合金材料源的临界尺寸大于1mm。根据本专利技术的一些实施例，所述非晶合金材料源为锆基非晶合金、铁基非晶合金、钻基非晶合金。根据本专利技术的一些实施例，所述非晶合金材料源具有50vol%以上的非晶相。根据本专利技术第二方面实施例的复合材料，包括基材和形成在所述基材表面的镀膜层，所述镀膜层为非晶合金结构，所述镀膜层由非晶合金材料源作为溅射或蒸镀工艺中的材料源而形成。根据本专利技术的一些实施例，所述基材为金属基材或金属合金基材。根据本专利技术的一些实施例，所述非晶合金材料源的临界尺寸大于1mm。根据本专利技术的一些实施例，所述非晶合金材料源为锆基非晶合金、铁基非晶合金或钴基非晶合金。根据本专利技术的一些实施例，所述非晶合金材料源具有50vol%以上的非晶相。根据本专利技术第三方面实施例的复合材料的制备方法，a、提供基材并提供非晶合金材料源山、将步骤a中的基材和非晶合金材料源放入镀膜室中，利用溅射或蒸镀的方法在所述基材表面形成非晶合金镀膜层。根据本专利技术的一些实施例，所述非晶合金材料源的临界尺寸大于1mm。根据本专利技术的一些实施例，所述非晶合金材料源为锆基非晶合金、铁基非晶合金或钴基非晶合金。根据本专利技术的一些实施例，所述非晶合金材料源具有50vol%以上的非晶相。本专利技术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，或通过本专利技术的实践了解到。【附图说明】本专利技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中:图1是实施例1和对比例I的复合材料的XRD图谱。【具体实施方式】下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。非晶合金由于为单相结构，即不存在多物相的成分差异，也不存在晶粒晶界的成分差异，化学成分的稳定性和一致性也是常规金属材料难以媲美的；而且，由于非晶合金为非晶态材料，具有典型的玻璃化特征，因此非晶态材料在熔点以下及玻璃化转变温度以上仍具有很低的粘滞系数，这为镀膜用靶材或蒸发源的铸造成型提供了有利的条件，可以铸造成型高质量的靶材。在镀膜的过程中，蒸发源或靶材在消耗的过程中，由于饱和蒸汽压不同、不同金属原子溅射速率不同，因此沉积在基体上膜层材料的化学成分与蒸发源或靶材会有一定的差异，而具有大玻璃形成能力的非晶合金则可以在一定程度上消除成分的波动对非晶形成的影响。此处，需要说明的是，关于非晶合金材料源的制备方法没有特别的限制，例如，可以将通过商业途径购得的非晶合金块体通过普通的金属模铸造方法制备得到所需形状和大小的非晶合金材料源。由于膜层的厚度通常在微米级以下，根据本专利技术人试验发现，临界尺寸大于或等于Imm的非晶合金，在镀膜的过程中均可以获得非晶合金膜层。而且，由于非晶合金具有大的临界尺寸，可以采用常规的铸造方法铸造而成，如金属模铸造等。故而优选。另外，非晶合金根据所含有的主体元素不同，可以分为Fe基、Cu基、Zr基、稀土基、Ni基、Ti基、Pd基、Pt基、Au基、Co基等不同种非晶合金体系，不同种非晶合金也具有不同的物理化学特性 ，如Fe基非晶合金具有优异的软磁特性，Zr基非晶合金则具有优异的机械性能，Co基非晶则具有优异的耐腐蚀性和极高的表面硬度，因此可以根据对膜层的不同需要，可以灵活的选择不同的非晶合金作为膜层材料。具有同一种化学成分的合金，可以具有非晶态和晶态两种组织形态，但非晶态具有比晶态更均匀的微观化学组分，因此更有利于获得均匀一致的膜层结构。在本专利技术中，优选作为靶材或蒸发源的非晶合金具有体积百分数50%以上的非晶相。下面通过具体实施例描述本专利技术。需要说明的是，下述实施例虽然仅以锆基非晶合金为代表进行了示例，但本专利技术并不限于此。本领域普通技术人员可以根据复合材料的应用领域进行适当的选择。实施例1将成分为Zr55A110Cu30Ni5的非晶合金熔融，通过压铸设备将其铸造到金属模具中，得到尺寸为1.5mmX80mmX200mm的非晶合金平面板材，并对表面进行研磨和清洗处理，获得洁净光亮的合金表面，Zr55A110Cu30Ni5非晶合金的临界尺寸通过XRD进行标定，临界尺寸为6mm ;非晶合金晶化体积比采用XRD测试，并辅以金相观察的方法确定，所述金相观察法为将上述非晶合金平面板材放入腐蚀液中腐蚀，由于非晶相具有高耐腐蚀性，而晶相结构容易被腐蚀液腐蚀变成黑色，通过测定平面板材表面被腐蚀区域与未被腐蚀区域的大小比例，判定非晶相的含量，所述腐蚀液采用10%HF+40%HN03+50%H20 (体积比)。本实施例非晶相含量测定为100%。然后，将制备获得的非晶板材作为非晶靶材，粘贴到水冷铜靶上放入镀膜室中进行真空离子溅射镀膜，将靶材固定，封闭真空室进行抽真空到8X 10_3Pa，然后通入工作气体，工作气体压力约为IPa，所述工作气体为氩气，镀膜基体为碳钢基体，镀膜功率为1KW，镀膜时间为12小时，得到复合材料。镀膜完成后，对膜层进行XRD测试，XRD图谱见图1所示。由该XRD图谱可知，除碳钢基体三个典型的特征衍射峰外，为典型的非晶衍射馒头峰，由此看出该膜层为非晶合金膜层，并经数十次折弯后不开裂，表现出优异的附着力。实施例2将成分为Zr55A110Cu20Nil5的非晶合金熔融，通过压铸设备将其铸造到金属模具中，得到尺寸为1.5mmX 80mmX 200mm的非晶合金平面板材,并对表面进行研磨和清洗处理，获得洁净光亮的合金表面，Zr55A110Cu20Nil5非晶合金的临界尺寸通过XRD进行标定，临界尺寸为1mm ;非晶合金晶化体积比采用XRD测试，并辅以金相观察的方法确定，所述金相观察法与实施例1相同，腐本文档来自技高网...

【技术保护点】
非晶合金材料源作为溅射或蒸镀工艺中的材料源用于在基材表面形成非晶合金镀膜的应用。

【技术特征摘要】
1.非晶合金材料源作为溅射或蒸镀工艺中的材料源用于在基材表面形成非晶合金镀膜的应用。2.如权利要求1所述的应用，其特征在于，所述基材为金属基材或金属合金基材。3.如权利要求1所述的应用，其特征在于，所述非晶合金材料源的临界尺寸大于或等于 Imnin4.如权利 要求1所述的应用，其特征在于，所述非晶合金材料源为锆基非晶合金、铁基非晶合金或钴基非晶合金。5.如权利要求1所述的应用，其特征在于，所述非晶合金材料源具有50vol%以上的非晶相。6.一种复合材料，其特征在于，包括基材和形成在所述基材表面的镀膜层，所述镀膜层为非晶合金结构，所述镀膜层由非晶合金材料源作为溅射或蒸镀工艺中的材料源而形成。7.如权利要求6所述的复合材料，其特征在于，所述基材为金属基材或金属合金基材。8.如权利要求6所述的复合材料，其特征在于，所述非晶合金材料源的临界尺寸大于或等于Imm09.如权利要求6所...

【专利技术属性】
技术研发人员：张法亮，
申请(专利权)人：比亚迪股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44