[发明专利]一种包覆非晶丝的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种包覆非晶丝的制备方法，具体地说，是针对微米尺度的非晶丝状物，提高其拉伸塑性的方法，属于材料技术研究领域。

背景技术

非晶丝具有很高的抗拉强度，而且其在纳米尺度具有塑性，但是已经充分证明在微米尺度非晶丝在拉伸时仍然是脆性断裂。非晶合金的拉伸脆断性阻碍了非晶丝的部分应用，非晶态合金的拉伸断裂是剪切热和微观缺陷演化发展的过程；断裂源于剪切带中的剪切热软化和结构损伤的共同作用。由于非晶合金的宏观磁性各向异性，它具有较高的磁导率和电阻率，众多研究者将目光投降于非晶丝的磁感性能。

迄今为止非晶丝是GMI效应最出色的软磁功能材料，可直接用于磁传感器等敏感元件的制备。王成铎等人在北京科技大学学报.2009,31(11)上发表的“工艺参数对玻璃包覆铁基合金微丝尺寸、结构和力学性能的影响”，研究了玻璃包覆熔融纺丝法将玻璃包覆于铁基非晶丝并研究其力学性能，在包覆玻璃后在拉伸过程中产生不均匀的塑性流变现象，但依然是脆性断裂。块体非晶材料的塑性为零并且在现阶段并没有找到可以明显提高非晶丝拉伸塑性的方法，因此找到一种改善非晶丝塑性的方法尤为重要。对于晶体金属来说，付大军等人在铸造技术，2004,25(3)上发表了“稀土元素Ce对纯铜导电性及力学性能的影响”，研究了纯铜的抗拉强度为178MPa。刘宇星等人在过程工程学报，2004,4(4)上发表了“电沉积制备镍箔的SEM形貌和抗拉强度”研究了纯镍的抗拉强度为550MPa。

发明内容

本发明旨在提供一种包覆非晶丝的制备方法，基于非晶丝材料本身具有高强度、高硬度，但是其塑性非常低的特点，通过在非晶丝表面镀上一层晶体金属，以此来提高非晶丝的拉伸塑性，形成非晶体-晶体复合在拉伸时产生加工硬化且具有拉伸塑性的高强高韧的非晶丝材料。

本发明采用的是在非晶丝表面电镀晶体金属的方法并以电镀金属铜和金属镍为例展开实施。本发明是通过以下技术方案实现的：

一种包覆非晶丝的制备方法，是在含有欲镀金属的盐类溶液中，以相应的金属板为阳极，而非晶丝作为阴极，通过外加电源的电解作用使溶液中的金属阳离子向阴极运动并在阴极上沉积，而阳极版不断地溶解以补充溶液中减少的金属阳离子来维持溶液中金属阳离子的浓度稳定，最终在非晶丝表面形成了金属镀层。相应的具体步骤为：

（1）采用熔体抽拉法制备非晶丝，并充入氩气作为保护气氛，起弧；

（2）将母合金的棒料置于坩埚中，母合金完全熔化后，启动铜轮充入纯度99.97%的氩气作为保护气，加热母合金，待母合金完全熔化后以3100r/min的速度抽丝；

（3）对试样进行表面处理，用抛光布进行打磨直到达到电镀要求；

（4）非晶丝连接电源的负极，金属片连接电源的正极，将正负极放入装有电镀液的烧杯中，并将烧杯放入水浴锅中进行40℃的水浴加热，开始电镀；

（5）电镀过程中不断搅拌，以驱赶附着在镀件上的气泡，记录相应的电镀时间，到适当的时间，关闭电源，停止电镀；

（6）将电镀好的一部分非晶丝经过轧机压轧，将每个镀金属后的非晶丝轧到52μm-57μm，然后将非晶丝做拉伸测试。

上述方法中，针对不同金属工艺基本相同，相关参数有差异，下面仅对金属铜和镍做进一步说明：

在非晶丝表面镀铜时，采用的金属片为铜片，所述的电镀液为：

                         CuSO₄·5H₂O:200g/L

                         CuCl₂·2H₂O:72mg/L

                         H₂SO₄:60g/L

其中加入CuCl₂·2H₂O是为了加入浓度为30mg/L的Cl^- ，H₂SO₄为98%浓硫酸，CuSO₄·5H₂O为分析纯。

具体操作方法为：先用天平称量硫酸铜和氯化铜的质量，放入烧杯中，然后加入适量的蒸馏水，搅拌直至溶解。浓硫酸稀释时会放出大量的热所以加入浓硫酸时要缓慢而且要边滴加边搅拌，直至药品全部溶解再用蒸馏水定容。最后配置好的溶液呈蓝色。

在非晶丝表面镀镍时，采用的金属片为镍片，所述的电镀液为：