一种非晶合金制品及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种非晶合金制品及其制备方法，属于非晶合金技术领域。非晶合金制品，包括非晶合金基板和形成于非晶合金基板上的氧化膜层，其中，所述氧化膜层的厚度为10～100μm。非晶合金制品的制备方法包括如下步骤：在氧化性气份含量为40～99.99vol%的气氛条件下，对非晶合金表面进行激光处理，得到氧化膜层。采用本发明专利技术所述激光表面处理工艺对非晶合金表面进行激光处理时，不仅可以获得多种颜色的氧化膜层，还可以修复非晶合金表面各种缺陷，此外在相同激光能量密度条件下，能够得到比非氧化条件下激光处理时更厚的氧化膜层，具有更强的表面缺陷修复能力。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种非晶合金制品及采用激光表面处理工艺制备该非晶合金制品的 制备方法，属于非晶合金

技术介绍
非晶合金出现于上个世纪六十年代，最初的非晶合金由于临界尺寸（形成非晶的 最大尺寸)只能达到微米级，而难以得到实际应用。随着非晶合金制备方法及理论研究的不 断发展，非晶合金材料的临界尺寸也逐渐由微米级发展到毫米级甚至厘米级。通常情况下 把临界冷却速率小于500°c/s，临界尺寸大于1mm的非晶合金称为大块非晶合金，大块非晶 合金的出现使得非晶合金从实验室阶段迈入了工业应用阶段。 非晶合金具有完全不同于晶体合金的原子排列，这使得非晶合金相比晶体合金 具有高的强度、硬度、耐腐蚀性、良好的磁性能、超塑成形和微纳米成形等特点。现有技术 中，非晶合金的成型技术多采用压力铸造成型工艺，进行近终成型，该工艺具有生产效率高 的优点，易于生产高精度复杂产品部件。但是，由于采用铸造工艺制备得到的非晶合金铸件 表面的致密性较差，而非晶合金又具有高强度、高硬度的特点，使得非晶合金铸件产品一旦 成型后就很难对其进行切割、表面抛光等处理，所以现有技术中很难得到高表面质量的非 晶合金广品。 如果能够在非晶合金铸件表面形成一种氧化膜，该氧化膜层具有一定的厚度，则 可以起到改善非晶合金铸件表面的致密性差的问题。美国专利US2013/0083500A1中公开 了一种采用激光对非晶合金表面进行处理的方法，具体为：在不同的激光工作参数下对非 晶合金表面进行处理，能够在非晶合金表面形成干涉式彩色标记层或黑色的标记层。 上述技术中，通过上述方法对非晶合金表面进行处理时，只能在非晶合金表面得 到膜层较薄(膜层厚度仅为1Um)用于标记的干涉色或黑色的氧化膜层，而氧化膜层薄时， 对于表面粗糙度大的非晶合金铸件不足以解决其面致密性差的问题。也就是说，现有技术 中，无法采用上述技术方案解决非晶合金铸件表面致密性差的问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是现有技术中非晶合金铸件存在表面致密性差的问 题，进而提供一种表面具有较厚氧化膜层，可以解决非晶合金铸件表面致密性差的问题的 非晶合金制品及其制备工艺。 为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种非晶合金制品，包括非晶合金基板和 形成于非晶合金基板上的氧化膜层，其中，所述氧化膜层的厚度为10~100ym。 所述氧化膜层的粗糙度为〇? 5~12i!m。 所述氧化膜层的颜色为黑色、黄色、绿色、灰色或棕色中的任意一种。 所述非晶合金基板为锆基非晶合金基板。 所述锆基非晶合金基板中锆基非晶合金化学式为 ZraCubAleMdREe，其中 M 表示 Ni、Fe、Co、Mn、Cr、Ti、Hf、Ta、Nb 中的一种或几种元 素，RE表示为稀土元素中的一种或多种组合，a、b、c、d、e为原子百分数，40 < a < 70， 15 彡 b 彡 35, 5 彡 c 彡 15, 5 彡 d 彡 15,0〈e 彡 2. 5,且 a+b+c+d+e=100 进一步地，本专利技术提供了所述非晶合金制品的制备工艺，包括如下步骤：对非晶合 金基板的表面在氧化性气份条件下进行激光照射，在非晶合金基板的表面形成氧化膜层， 其中，所述氧化性气份中氧化性气体含量大于等于30vol%，对非晶合金表面激光照射的能 量密度为 lj/cm2 到 1500J/cm2。 所述激光处理过程中，采用的所述氧化性气份中氧化性气体含量为30~ 99. 99vol%，激光能量密度为 60J/cm2 ~1300J/cm2。 对非晶合金表面进行激光处理时，所述激光波长为1060nm、激光的光斑直径是 0. 03mm、激光扫描速度为150~1000mm/s、频率为50~500KHZ、激光脉冲宽度为4~100 纳秒、输出功率为6~20W，激光处理时间为10~65秒/cm 2。 本专利技术所述非晶合金激光表面处理工艺与现有技术相比具有如下优点： (1)本专利技术所述非晶合金制品，由非晶合金基板和形成于非晶合金基板上的氧化 膜层组成，其中所述氧化膜层的厚度为10~l〇〇ym，具有该厚度的氧化膜层可以解决非晶 合金表面致密性差的问题。 (2)本专利技术所述非晶合金制品，进一步地，非晶合金基板表面的氧化膜层根据其厚 度不同可以呈现出黑色、黄色、绿色、灰色或棕色中的任意一种颜色，其不仅解决了非晶合 金表面致密性差的问题，同时还可以在非晶合金表面形成具有单一色彩的氧化膜层。进一 步选择锆基非晶合金基材，由于锆基非晶合金可以获得大临界尺寸的合金体系，且由于锆 元素的化学特性，可以在锆基非晶合金表面获得更多颜色的氧化膜。采用本专利技术所述非晶 合金激光表面处理工艺对锆基非晶合金进行表面处理时，具有颜色多样性的优点。 (3)本专利技术所述非晶合金制品的制备工艺中，采用在氧气含量为40~99. 99vol% 的氧化性气份条件下，在激光扫描速度为150~1000mm/S、频率为50~500KHz、激光脉冲 宽度为4~100纳秒、输出功率为6~20W条件下，对非晶合金表面进行处理，能得到具有 不同色彩的氧化膜层，且在相同激光能量密度，及其它激光工作参数条件下，能够得到比非 氧化条件下激光处理时更厚的氧化膜层，具有更强的表面缺陷修复能力。采用本专利技术所述 激光照射方法，既可以对非晶合金表面进行着色，又可以实现对非晶合金表面缺陷进行修 复，克服了现有技术中激光处理非晶合金表面仅能得到干涉色或黑色的氧化膜层时带来的 问题。 (4)本专利技术所述非晶合金制备的制备工艺中，通常激光能量密度越高，着色的颜色 就会越重，氧化膜就会越厚，但是过厚的氧化膜层，会大大的降低膜层的附着力，并在高低 温冲击试验中容易出现开裂现象。本专利技术进一步选择在激光能量密度为60J/cm2~1300J/ cm 2时，对非晶合金表面进行处理，这样可以获得厚度大于lOum，但不超过100 的氧化膜 层，该氧化膜层具有附着力强的优点。【具体实施方式】 以下结合实施例，对本专利技术作进一步具体描述，但不局限于此。 实施例1 本实施例中所述非晶合金制品，其由非晶合金基板和形成于非晶合金基板上厚度 为50 y m的氧化膜层组成，其中所述氧化膜层的颜色为黑色。 本实施例中所述非晶合金基板的制备方法如下： 将非晶合金按照化学式21~53(：112411(|附4进行配比冶金获得铸锭，采用160T真空压 铸设备进行非晶铸件成型，所获得的铸件具有10mmX140mm的表面，产品厚度为1mm，铸件 表面具有明显的铸造流痕和脱模剂痕迹，表面粗糙度为l〇um。 非晶合金基板上的氧化膜层的制备方法如下： 将铸件放置于激光器工作平台，激光器采用LSF20M光纤激光器，激光波长为 1060nm，最大输出功率为20W，光斑直径为0. 03mm。 激光处理工艺为：激光能量密度为300J/cm2、扫描速度200mm/s，频率为500KHz， 脉宽为4ns，平均输出功率为6w，对lOmmX 140mm的表面在纯度为80vol%氧气气氛中进行 激光处理，可以获得黑色表面。 表面处理完成后，进行切断面金相观察，测试获得氧化膜厚，测试数据列于表1 中； 粗糙度采用粗糙度仪，进行粗糙度观察，粗糙度测试三次，取平均值列于表1中。 实施例2 本实施例中所述非晶合金制本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种非晶合金制品，其特征在于，包括非晶合金基板和形成于非晶合金基板上的氧化膜层，其中，所述氧化膜层的厚度为10～100μm。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张法亮，文丹华，
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