一种耐磨焊头材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种耐磨焊头材料，属于合金领域。本发明专利技术克服了现有技术中焊头不耐磨、可塑性差的缺点，制备了一种新型的金属玻璃材料，使其在具有优异的导热性的同时，能够兼具耐磨性和可塑性。该材料为一种氩离子注入的锆‑铜基金属玻璃，其中锆‑铜基金属玻璃元素百分比表达式为ZrxCu0.80‑xSnyBizGdwYvSiu。该材料的纳米硬度可达15.4GPa，磨损寿命为638m。

【技术实现步骤摘要】
一种耐磨焊头材料及其制备方法
本专利技术属于合金领域，尤其是一种耐磨焊头材料及其制备方法。
技术介绍
电子元器件的生产过程中，往往需要焊接漆包线，在通过绕线设备或焊接设备完成焊接作业的过程中，点焊头是不可缺少的工具；在通过点焊头将电子元器件的连接部位焊接在一起的过程中，点焊头通电发热并对电子元器件的连接部进行施压，完成焊接。作为一种焊接耗材，点焊头焊接接触面的硬度性能、发热性能、耐温性能对于焊头的使用寿命会产生重要的影响，即焊头的焊接面的硬度性能、发热性能、耐温性能成为衡量点焊头质量的重要标准。然而，现有的焊头普遍存在硬度不高，发热性能一般、耐温性能差且使用寿命短的缺陷，点焊头经过长时间的焊接会造成外观形状发生变化，影响点焊的效果。金属玻璃是一种潜在的具有点焊头所需各种功能的材料。金属玻璃又称为非晶合金，是采用现在冶金技术合成的一种比普通金属强度高得多的新型合金材料。金属玻璃由于其独特的无序结构，兼有一般金属和玻璃的特性，因而有很多优异的力学、物理和化学性能。然而现有技术中对具体的机理研究研究不足，不能了解具体不同的配比的金属玻璃会带来怎样的性质变化，在实际研究中，某些元素的少量改变就会给最终得到的金属玻璃带来巨大的性质改变。因此在研究过程中经常能够制得一些出人意料的材料。现有技术中金属玻璃常常在半导体、纳米加工、模印等领域中得到具体应用，但是尚没有在制作焊头方面得以进一步应用。现有技术中，申请公布号为CN105057832A的中国专利公开了一种金刚石点焊头，选用金刚石材料作为焊头材料，但是该材料虽然耐磨，但是导热性一般，可塑性较差，难以适用于现在越发多样的焊头结构；授权公告号为CN106011669B的中国专利公开了一种用于塑料超声波焊接的焊头材料，该材料是一种以铁为主体的普通钢材料，该钢材料虽然具有很好的导热性和抗氧化性，但是依然可塑性不足，加工起来比较困难。
技术实现思路
由于现有技术存在上述缺陷，本专利技术提供了一种新的耐磨焊头材料，该材料是一种金属玻璃，在具有优异的导热性的同时具有优异的硬度和耐磨性，还具有一定的可塑性，非常符合现有技术对焊头的要求。具体地，本专利技术是通过下述技术实现的：一种耐磨焊头材料，为一种氩离子注入的锆-铜基金属玻璃；所述锆-铜基金属玻璃元素百分比表达式为ZrxCu0.80-xSnyBizGdwYvSiu；其中0.45≤x≤0.50，0.10≤y≤0.12，0.06≤z≤0.08，0.0005≤w≤0.004，0.005≤v≤0.01,0.002≤u≤0.006，且y+z+w+v+u＝0.2。优选地，所述锆-铜基金属玻璃元素百分比表达式为Zr0.50Cu0.30Sn0.12Bi0.06Gd0.004Y0.01Si0.006。优选地，所述锆-铜基金属玻璃元素百分比表达式为Zr0.45Cu0.35Sn0.12Bi0.06Gd0.004Y0.01Si0.006。优选地，所述锆-铜基金属玻璃元素百分比表达式为Zr0.45Cu0.35Sn0.10Bi0.08Gd0.004Y0.01Si0.006。上述耐磨焊头材料的制备方法如下：(1)按所需成分含量进行配料，样品在充有高纯氩气气氛保护下的真空电弧炉中熔炼，反复熔炼3-5次，破碎成小块，装入石英管中在高纯氩气的保护下通过感应加热熔化样品，将熔块快速注入到水冷的铜模中，制得粗样；(2)将粗样封入氩气保护的石英管中，500-800℃下退火10-24小时后冷水淬灭处理，得锆-铜基金属玻璃；(3)将锆-铜基金属玻璃切割成所需形状，抛光，清洗，吹干使用离子注入机注入氩离子，靶室真空度为(3-5)×10-3Pa，注入能量为50-200kev，注入剂量为(0.1-1)×1017ions/cm2。上述耐磨焊头材料在制作焊头材料中得到应用。本专利技术的有益之处在于：本专利技术提供的耐磨焊头材料以锆-铜为基体，保证了其有良好的导热性；含有一定量的锡是为了保证其具有一定的塑性，方便加工成不同形状的焊头，满足各种需求；此外含有的铋、钆、钇、硅等元素对本专利技术提供的金属玻璃中的具体影响尚不清楚有待进一步研究；用氩离子注入金属玻璃会被金属玻璃的性质有很大的影响，通过研究最终专利技术了能够充当焊头材料的耐磨金属玻璃。具体实施方式下面结合实施例对专利技术进行进一步阐述，但下述实施例仅用来解释本专利技术，不能用于限定本专利技术。实施例1一种耐磨焊头材料，为一种氩离子注入的锆-铜基金属玻璃，其中锆-铜基金属玻璃元素百分比表达式为Zr0.50Cu0.30Sn0.12Bi0.06Gd0.004Y0.01Si0.006；上述氩离子注入的锆-铜基金属玻璃的制备方法如下：1)按上述所需成分含量进行配料，样品在充有高纯氩气气氛保护下的真空电弧炉中熔炼，反复熔炼5次，破碎成小块，装入石英管中在高纯氩气的保护下通过感应加热熔化样品，将熔块快速注入到水冷的铜模中，制得粗样；(2)将粗样封入氩气保护的石英管中，800℃下退火24小时后冷水淬灭处理，得锆-铜基金属玻璃；(3)将锆-铜基金属玻璃切割成20mm×20mm×2mm，抛光成镜面，丙酮清洗10分钟，氮气吹干后使用离子注入机注入氩离子，靶室真空度为5×10-3Pa，注入能量为50kev，注入剂量为0.4×1017ions/cm2。实施例2一种耐磨焊头材料，为一种氩离子注入的锆-铜基金属玻璃，其中锆-铜基金属玻璃元素百分比表达式为Zr0.45Cu0.35Sn0.12Bi0.06Gd0.004Y0.01Si0.006；上述氩离子注入的锆-铜基金属玻璃的制备方法如下：1)按上述所需成分含量进行配料，样品在充有高纯氩气气氛保护下的真空电弧炉中熔炼，反复熔炼5次，破碎成小块，装入石英管中在高纯氩气的保护下通过感应加热熔化样品，将熔块快速注入到水冷的铜模中，制得粗样；(2)将粗样封入氩气保护的石英管中，800℃下退火24小时后冷水淬灭处理，得锆-铜基金属玻璃；(3)将锆-铜基金属玻璃切割成20mm×20mm×2mm，抛光，清洗，吹干使用离子注入机注入氩离子，靶室真空度为5×10-3Pa，注入能量为50kev，注入剂量为0.4×1017ions/cm2。实施例3一种耐磨焊头材料，为一种氩离子注入的锆-铜基金属玻璃，其中锆-铜基金属玻璃元素百分比表达式为Zr0.50Cu0.30Sn0.12Bi0.06Gd0.004Y0.01Si0.006；上述氩离子注入的锆-铜基金属玻璃的制备方法如下：1)按上述所需成分含量进行配料，样品在充有高纯氩气气氛保护下的真空电弧炉中熔炼，反复熔炼5次，破碎成小块，装入石英管中在高纯氩气的保护下通过感应加热熔化样品，将熔块快速注入到水冷的铜模中，制得粗样；(2)将粗样封入氩气保护的石英管中，800℃下退火24小时后冷水淬灭处理，得锆-铜基金属玻璃；(3)将锆-铜基金属玻璃切割成20mm×20mm×2mm，抛光成镜面，丙酮清洗10分钟，氮气吹干后使用离子注入机注入氩离子，靶室真空度为5×10-3Pa，注入能量为50kev，注入剂量为0.8×1017ions/cm2。实施例4一种耐磨焊头材料，为一种氩离子注入的锆-铜基金属玻璃，其中锆-铜基金属玻璃元素百分比表达式为Zr0.50Cu0.30Sn0.12Bi0.06Gd0.004Y0.01Si0.006；上本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种耐磨焊头材料，其特征在于，为一种氩离子注入的锆‑铜基金属玻璃；所述锆‑铜基金属玻璃元素百分比表达式为ZrxCu0.80‑xSnyBizGdwYvSiu；其中0.45≤x≤0.50，0.10≤y≤0.12，0.06≤z≤0.08，0.0005≤w≤0.004，0.005≤v≤0.01,0.002≤u≤0.006，且y+z+w+v+u＝0.2。

【技术特征摘要】
1.一种耐磨焊头材料，其特征在于，为一种氩离子注入的锆-铜基金属玻璃；所述锆-铜基金属玻璃元素百分比表达式为ZrxCu0.80-xSnyBizGdwYvSiu；其中0.45≤x≤0.50，0.10≤y≤0.12，0.06≤z≤0.08，0.0005≤w≤0.004，0.005≤v≤0.01,0.002≤u≤0.006，且y+z+w+v+u＝0.2。2.根据权利要求1所述的耐磨焊头材料，其特征在于，所述锆-铜基金属玻璃元素百分比表达式为Zr0.50Cu0.30Sn0.12Bi0.06Gd0.004Y0.01Si0.006。3.根据权利要求1所述的耐磨焊头材料，其特征在于，所述锆-铜基金属玻璃元素百分比表达式为Zr0.45Cu0.35Sn0.12Bi0.06Gd0.004Y0.01Si0.006。4.根据权利要求1所述的耐磨焊头...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘瑞，
申请(专利权)人：深圳市吉百顺科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44