[發(fā)明專(zhuān)利]一種用電化學(xué)還原法制備大塊非晶合金的方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200710064726.1
• 申請(qǐng)日: 2007-03-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101070600A
• 公開(kāi)（公告）日: 2007-11-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 俞宏英;孫冬柏;孟惠民;王旭東;樊自拴
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 北京科技大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C25D1/00
• 分類(lèi)號(hào): C25D1/00;C25C1/24
• 代理公司: 北京科大華誼專(zhuān)利代理事務(wù)所
• 代理人: 楊玲莉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及大塊(尺寸)非晶態(tài)合金的制備方法，具體涉及到鎳磷非晶態(tài)合金的制備方法。

背景技術(shù)

塊狀非晶態(tài)合金是近年來(lái)采用現(xiàn)代冶金技術(shù)合成的一類(lèi)比普通金屬?gòu)?qiáng)度高得多、且具有更好的柔韌性和彈性的金屬玻璃材料，它是合金液在冷卻過(guò)程中沒(méi)有發(fā)生結(jié)晶過(guò)程而直接固化形成的一種材料，在微觀(guān)上更像是非常粘稠的液體而不像固體。由于其具有獨(dú)特的無(wú)序結(jié)構(gòu)，使其兼有固體和液體、金屬和玻璃的特性以及非同尋常的優(yōu)異的力學(xué)性能、物理和化學(xué)性能。因此，尋求制備大塊狀非晶態(tài)合金的技術(shù)一直是科學(xué)家們追求的目標(biāo)。

據(jù)《兵器材料科學(xué)與工程》2001，Vol.24，No6，p5～8報(bào)道，利用水淬法制備出了20mm×200mm的W絲/Zr基大塊體金屬玻璃復(fù)合棒材，其界面結(jié)合良好，鎢絲分布較均勻，無(wú)明顯過(guò)渡層，但在棒材的橫截面中心存在少量的孔隙，且W絲附近有較多的晶化相析出，為了進(jìn)一步減少孔隙和抑制部分晶化，需進(jìn)一步增加熔體冷卻速度和提高熔體澆鑄時(shí)的壓力。

又據(jù)《熱加工工藝》2004，No2，p18～19報(bào)道，采用電弧熔煉母合金、感應(yīng)加熱熔化、銅模吸鑄工藝，制備出厚度為1mm的板狀Fe-Co-Zr-Mo-W-B系Fe基大塊非晶合金。試樣表面具有典型的金屬光澤，斷口光亮并具有典型的玻璃斷口。

另?yè)?jù)《蘇州職業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)》2004，Vol.15，No2，p56～61報(bào)道，采用放電等離子燒結(jié)法在極快的升溫速度、低的燒結(jié)溫度、極短的保溫時(shí)間、較高的燒結(jié)壓力下制得了直徑20mm厚度5mm的Fe基非晶態(tài)合金塊體，合金具有良好的軟磁性能。

但是，利用上述方法一般只能得到非晶條帶及非晶薄膜，并且需要在制備過(guò)程中提供很大的冷卻速度，受工藝條件的限制要獲得一定厚度的大塊非晶態(tài)合金存在一定的困難。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種在常溫下采用電化學(xué)還原法即電鑄法制備大塊非晶態(tài)鎳磷合金的方法，包括電鑄液的配制和電鑄工藝。通過(guò)優(yōu)化的工藝條件，用電鑄的方法可以制備出厚度達(dá)到1.8mm大塊非晶鎳磷合金。該方法的特點(diǎn)是采用適當(dāng)?shù)娜芤杭肮に嚄l件使鎳、磷在陰極共沉積形成大塊非晶態(tài)合金。與此同時(shí)，由于需要將沉積形成的大塊非晶態(tài)合金從陰極基體上剝離下來(lái)，因此，要求對(duì)陰極表面經(jīng)過(guò)活化處理后再進(jìn)行鈍化處理，以生成一層致密的氧化膜來(lái)實(shí)現(xiàn)上述目的。

本發(fā)明的實(shí)施過(guò)程如下：

1、配制電鑄液，溶液組成為：

鎳鹽??????40～350g/L

硼酸??????20～60g/L

亞磷酸????10～30g/L

H₂SO₄?????少量(調(diào)pH值)

其中：鎳鹽采用硫酸鎳、氯化鎳等無(wú)機(jī)鎳鹽中的一種或兩種。

2、陽(yáng)極制備：

①陽(yáng)極材料為純鎳板；

②采用150#、300#的砂紙進(jìn)行打磨陽(yáng)極表面；

③將打磨好的陽(yáng)極用丙酮進(jìn)行除油、脫脂；

④用水清洗、干燥備用。

3、陰極制備：

①陰極材料為OCr17Ni12Mo2不銹鋼。

②用砂紙打磨陰極表面。

③用水沖洗干凈后放置于通風(fēng)處晾干；

④進(jìn)行陽(yáng)極除油5分鐘。

⑤用水沖洗干凈后放入1∶9的稀硫酸中進(jìn)行弱侵蝕約10分鐘；

⑥用水沖洗干凈，放入15～25g/L的K₂MnO₄溶液中鈍化3～6小時(shí)。

⑦將電極沖洗晾干，陰極準(zhǔn)備完畢。

4、大塊非晶材料制備：

將準(zhǔn)備好的陰極和陽(yáng)極放于電鑄液中進(jìn)行電鑄，制備的工藝條件為：

pH??????????1.1～1.3

電流密度????10～15A/dm²

溫度???????????????65～95℃

電鑄完畢后用水將鑄層清洗干凈，并從陰極上剝離，即為塊體非晶態(tài)合金材料。

與現(xiàn)有大塊非晶材料的制備技術(shù)相比，本發(fā)明是在常溫下利用電化學(xué)還原的方法制備大塊非晶態(tài)鎳基合金，具有制備條件及工藝簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，可以大大降低材料的制備成本。

本發(fā)明制備的大塊非晶態(tài)合金的成分是磷含量為9～12(mass％)的鎳-磷合金。此大塊非晶合金材料具有很高的硬度和彈性模量，其硬度與工具鋼相似，達(dá)到了7GPa，其彈性模量值達(dá)到150GPa，壓縮斷裂強(qiáng)度為980MPa。圖1是采用本發(fā)明方法制備的大塊非晶態(tài)鎳-磷合金材料的X射線(xiàn)衍射圖譜。

附圖說(shuō)明