[发明专利]一种提高强度和抗腐蚀性能的金属导线及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及金属材料镀层技术，具体指带金属玻璃涂层的导线及其制备方法，本发明可增大金属导线的强度及其抗腐蚀能力，属于凝聚态物理和材料科学领域。

 

背景技术

金属玻璃是一类新型材料，因其具有很好的机械、物理和化学性能而引起大家强烈的关注。金属玻璃无序的原子结构使其具有较高的强度、较低的杨氏模量和较高的弹性，这些特性使其在作为功能材料和结构材料方面具有广泛的应用前景。然而，金属玻璃在室温下的弱可塑性，以及局限在毫米尺度的低形成能力等不足之处严重的阻碍了金属玻璃在实际生活中的应用。随着复合金属玻璃材料的发展，很多金属玻璃的形成能力得到有效的提高。其中，钯、锆基系金属玻璃合金能在临界冷却速率低至1K/S的情况下形成，这便于通过热加工和制造大块金属玻璃。

目前，大块金属玻璃主要应用在磁性设备，燃料电池隔板，体育用品，精密光学仪器等方面。然而由于经济成本和制作工艺的限制，大多数的金属玻璃依然没有得到广泛推广应用。一些金属玻璃具有良好的耐磨能力，较高的强度以及优异的抗腐蚀能力，这些特点使得金属玻璃作为镀层材料的有广泛的应用前景。金属玻璃优异的抗腐蚀能力主要是基于以下两个方面的原因：首先，金属玻璃的非晶态结构使其可以形成非常均匀的没有潜在缺陷作为虫噬的钝化膜。其次，相对于晶状固体表面而言，金属玻璃的表面具有较高的自由能，从而使其更加容易钝化。但是，在金属玻璃的优异性能的应用方面，仍需要更多的研究和开发工作。

在工业上，解决金属导线在复杂环境下的强度和实际应用效率的问题是金属导线涂层发展的关键因素。目前有以下几种技术用于涂层在金属导线上沉积，包括物理气象沉积法（PVD），化学气象沉积法（CVD），电化学沉积，等离子喷涂和溶胶-凝胶方法等。尽管这些技术和涂层材料发展得不错，但是新的提高金属导线性能的技术和涂层材料还有待进一步探索。

 

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的在于提供一种在复杂环境中机械性能和抗腐蚀能力增强的带涂层金属导线。

本发明还同时提供了该金属导线的制备方法。

本发明实现上述目的的技术解决方案如下：

一种提高强度和抗腐蚀性能的金属导线，在金属导线本体表面设有一层涂层，所述涂层为金属玻璃涂层。

形成金属玻璃涂层的金属玻璃为Zr_41.25Ti_13.75Ni₁₀Cu_12.5Be_22.5。

所述金属导线本体为铜导线、铁导线、铝导线或锡导线，金属导线本体直径为0.2mm--5mm。

一种提高强度和抗腐蚀性能的金属导线制备方法，其制备步骤为，

1）首先将金属玻璃锭放在充满惰性气体的电弧炉中，用电弧反复熔炼使其成为成分均匀的液态金属玻璃；

2）将金属导线以5～10m/s的速度快速通过液态金属玻璃，从而在金属导线上附着一层液态金属玻璃涂层；

3）对第2）步得到的附着有液态金属玻璃涂层的金属导线快速冷却，从而使液态金属玻璃涂层形成金属玻璃涂层，即得到所述的提高强度和抗腐蚀性能的金属导线。

所述液态金属玻璃的温度使金属导线从其中快速通过时，金属导线表面至少部分熔化。

所述金属玻璃锭为Zr_41.25Ti_13.75Ni₁₀Cu_12.5Be_22.5，金属导线为铜导线。

相比现有技术，本发明具有如下有益效果：

1、金属玻璃涂层与金属导线紧密结合，均匀分币在金属导线表面，不会有潜在缺陷造成虫噬效果。

2、用单轴压缩实验测试金属玻璃合金涂层铜导线的机械强度和弹性应变性质。测试结果表明，金属玻璃合金涂层铜导线的机械强度和应变性质明显优于未涂层铜导线。

3、通过电化学方法研究金属玻璃合金涂层铜导线在含氯环境中的抗腐蚀能力。实验结果表明，金属玻璃合金涂层铜导线的抗腐蚀能力明显优于未涂层铜导线。

 

附图说明

图1为本发明制成的金属玻璃合金涂层铜线的SEM照片；图1(a)展示的是金属玻璃合金涂层铜导线横向扫描电镜（SEM）图片，图1(a)中小图为制成的金属玻璃合金涂层铜导线的切面图。图1(b)展示的是金属玻璃合金涂层铜导线的截面图片。