金属玻璃的成形方法技术

本发明专利技术涉及金属玻璃的成形方法，具有：使用金属玻璃进行利用压铸的粗成形以便成形粗成形品的工序、以及，将已成形的上述粗成形品加热至过冷却液温度域进行温热冲压成形的工序。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及使用金属玻璃来形成例如电子设备框体等的薄壁部件的。
技术介绍
通常，金属液体在冷却到熔点以下时处于极不稳定的状态，并马上结晶化而成为结晶金属。此时，过冷却液不会结晶化、可在原子无秩序排列的状态即“无定形状态”下存在的时间，如果用连续冷却变化(CCT)曲线的前端温度(nose温度)中来看，可估定为10-5秒或以下。即，这是指如果没有达到106K/s以上的冷却速度，则无法得到无定形合金。但是，近年来，专利技术了在以锆基为主的特定合金群中，过冷却液体状态极为稳定化，即使是100K/s以下的冷却速度也可进行清晰的玻璃转移且没有结晶化的金属玻璃(例如，参照非专利文献1“機能材料”2002年6月号，Vol.22，No.6，P.P.5～P.P.9)。此类金属玻璃由于具有可保持较广范围的过冷却液体状态的温度域(过冷却液体温度域)，所以在该温度域中未达到结晶化的温度及时间的条件下，也可进行利用粘性流动的超塑性成形(例如，参照非专利文献2“機能材料”2002年7月号，Vol.22，No.7，P.P.5～P.P.8)。此外，已知可利用水淬法、电弧熔化法、模具铸造法、高压注射模塑成形法、吸引铸造法、合模铸造法、转盘制线法等制法，从熔液中直接制造大形状的非晶质合金(大块状金属玻璃)(例如，参照非专利文献3“機能材料”2002年6月号，Vol.22，No.6，P.P.26～P.P.31)。利用这些制法制造的金属玻璃由于以较大尺寸得到非晶质原本所具有的高强度、低扬氏模量、高弹性极限这些结晶合金不具有的机械特性，所以期待其作为构造材料而被广泛实用化。但是，金属玻璃尽管原本可适用于如电子设备框体那样实现了高强度及轻量化的三维形状的理想薄壁成形品的用途，但用于获得较大形状的金属玻璃部件的上述制法存在下述问题。第一，模具铸造法存在以下问题。在通常的模具铸造法中，由于是仅在模具的成形腔内注入熔液的简单方法，因而根据制品的形状，产生因金属液流动不足引起的形状欠缺或金属液折皱(湯じわ)及气蚀等的铸造缺陷很多都不能避免。此外，来自模具的冷却速度不稳定，还频繁发生局部未形成非晶质。第二，高压注射模塑成形法存在以下问题。通常的高压压铸法(例如，日本特开平10-296424号公报)通过用高压注射来弥补金属液流动的不足，而可形成三维形状，但是，为得到还设有毂或肋等的复杂形状，必须形成如特开平10-296424号公报的图6～图8所示的复杂横浇道。再有，为减少上述铸造缺陷，存在增加对排气口(气体排出通道)和溢流道(捨湯溜め)等的细致研究的繁琐作业。即使根据从业者的经验使用该方法，通常因压铸的铸造缺陷所产生的废品率在百分之几到百分之十几，该高压注射模塑成形法表示未积极有效地防止铸造缺陷的方法。第三，熔液锻造法存在以下问题。在水冷后的铜铸模上直接锻造成形电弧熔化后的金属玻璃的熔液的熔液锻造法或合模铸造法为使在电弧熔化时模具表面为高温且不熔化而从里侧进行水冷。接触水冷部的模具表面的地方没有充分熔化，所以没有形成金属玻璃。因此，存在成形品中残留有不适于作为成品的地方，且存在必须除去该部分的缺点。为避免该问题，提出了使用硅制模具，并在将模具连同原料合金加热至金属玻璃熔点以上的温度后加压而高速成形的锻造方法(参照日本特表2003-534925)。但是，该锻造方法虽然可适用于板材类简单形状，但要想适用于复杂的具有三维形状的成形品时，模具的切削加工成为问题。再有，在熔液锻造法中，由于为以瞬间速度关闭模具并成形，所以很难将成形品的厚度精度良好地控制在1mm以下，且存在不能简单地适用于薄壁或厚度不等的成形品的较大问题。第四，冲压成形法存在以下问题。例如，日本特开平10-216920号公报中公开了将加热到过冷却液体温度域的块状非晶质合金按压到置于真空腔内的模具的封闭部位而成形的方法。在该方法中，用一次冲压成形极难完成具备毂、肋、框、孔等的三维复杂形状，再有，由于重复加热装置或冷却装置的配置及解除，所以难以在短循环时间内连续成形尺寸精度高的复杂形状。于是，本专利技术的专利技术者为解决上述问题，试验了各种方法并进行实验研究，着眼于金属玻璃在作为过冷却液体从熔液中不结晶化而固化时不会凝固收缩，主要管理因热膨胀收缩所产生的尺寸变化即可这一点，得到以下见解首先，通过以高压进行注射的压铸进行粗成形并形成必须的外形尺寸或三维形状部位，再预先准备形成有与外形尺寸匹配的型腔的温热冲压模具，接着在加热到过冷却液体温度域的模具内配置粗成形品，通过在模具中按压温热冲压成形，在残留在粗成形品的表面上的表面缺陷中用粘性流动填充周围材料来填埋孔，从而可消除缺陷。而且，得到以下见解在温热冲压模具中为了作成1mm以下的间隙而预先形成型腔部，从而利用金属玻璃特有的粘性流动的最终整修成形成为可能，且适于三维的厚度不等·薄壁的复杂形状。本专利技术的专利技术者立足于这些见解，再继续专心研究，结果完成本专利技术。
技术实现思路
于是，本专利技术鉴于以上问题而提出，其目的是提供一种，该方法在保持金属玻璃的非晶质的同时成形不产生表面缺陷的成形品，利用使用了构造简单的模具的简化工序成形高尺寸精度的成形部件，即便是薄壁或厚度不等的成形品或复杂形状的成形品也可简单地成形。本专利技术的第一特征是一种，其特征在于，具有使用金属玻璃进行利用压铸的粗成形以便成形粗成形品的工序；以及，将已成形的上述粗成形品加热至过冷却液温度域进行温热冲压成形的工序。在本专利技术的第一特征中，上述温热冲压成形后的成形品形成有1mm或其以下的厚度。在本专利技术的第一特征中，利用上述压铸的粗成形可以在通入惰性气体的同时进行。在本专利技术的第一特征中，在利用上述压铸的粗成形中，可将YAG激光作为热源熔化上述金属玻璃。在本专利技术的第一特征中，上述温热冲压成形可将上述粗成形品在大气中加热至过冷却液体温度域而进行。在本专利技术的第五特征中，向上述过冷却液体温度域的加热可在内部配有加热装置的模具中组装上述粗成形品而进行。在本专利技术的第一特征中，上述温热冲压成形可以在将隔断大气的粉体膜涂抹到上述粗成形品上后，将该粗成形品加热至过冷却液体温度域而进行。在本专利技术的第一特征中，上述温热冲压成形可以在将上述粗成形品的表面粗糙度用算数平均粗糙度调整为0.1μm或其以上5μm或其以下的范围后，将该粗成形品加热至过冷却液体温度域而进行。在本专利技术的第一特征中，上述金属玻璃可以是硅基金属玻璃。附图说明图1(a)是表示在本专利技术第一实施方式的中利用压模的粗成形所使用的压铸装置的图，图1(b)是表示在本专利技术第一实施方式的中利用温热冲压的整修成形所使用的温热冲压装置的图。图2(a)表示在本专利技术第一实施方式的中，实施利用温热冲压的整修成形之前的粗成形品的剖面，图2(b)是表示在本专利技术第一实施方式的中的利用温热冲压的整修成形状态的图。图3是用于说明本专利技术第一实施方式的中的通入惰性气体的同时进行的压铸所形成的粗成形的图。图4是用于说明本专利技术第一实施方式的中利用压铸的粗成形时的利用YAG激光熔化金属玻璃的图。图5是内装有本专利技术第一实施方式的中的温热冲压所使用的加热器的模具的概要说明图。图6是涂抹本专利技术第一实施方式的中的温热冲压所适用的粉体膜的粗成形品的剖视图。图7是调整了可适用于本专利技术第一实施方式的中的温热冲压的表面粗糙度的粗成形品的说本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种金属玻璃的成形方法，其特征在于，具有：使用金属玻璃进行利用压铸的粗成形以便成形粗成形品的工序；以及，将已成形的上述粗成形品加热至过冷却液温度域进行温热冲压成形的工序。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：村松尚国，铃木健，井上明久，木村久道，
申请(专利权)人：日本碍子株式会社，国立大学法人东北大学，
类型：发明
国别省市：JP[日本]