[发明专利]一种可作为涂层材料的黄铜基非晶合金及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及黄铜基非晶结构材料领域，具体为一种可作为涂层材料的非晶合金及其制备方法。

背景技术

黄铜合金具有高强度、高韧性、良好的冷加工性和良好的耐蚀性相结合的优异性能，因此成为使用较为广泛的工业金属材料。近来，我们进行了一系列铜基非晶合金制备技术和性能的研究，并取得相当的进展。在今后的研究中，需要适当添加和改变溶质元素、合金元素继续优化其各项性能，找出商业和工业应用范围广且有用的组合物。因此设想将价格低廉性能优异的商用黄铜合金替代纯的铜锌合金应用于非晶合金的研究，制备黄铜基非晶合金。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，为了进一步提高非晶金属玻璃的性能、降低价格投入生产应用，本发明开发了新型的黄铜基非晶合金。本发明在应用最广泛的H69黄铜合金中的添加锆元素制备黄铜基非晶合金：(1)锆具有更大的原子半径和更大的负混合热，有利于非晶合金的形成；(2)适当调整黄铜和锆的比例，保持各项优异性能的基础上制备金色的非晶条带，可用于涂层材料；(3)黄铜基非晶为非晶研究开放一个新的领域，大大降低生产成本，更加适用于大批量的生产应用。

本发明的技术目的通过下述技术方案予以实现：

黄铜基非晶合金，合金组份具有如下表达式：(Cu_0.69Zn_0.31)_100-x Zr_x，其中元素摩尔比X＝5—50，优选20—40。

上述黄铜基非晶合金晶化温度Tx平均为740—780K，

黄铜基非晶合金为合金条带或合金棒材，合金棒材的直径为D，1mm≤D≤4mm，合金棒材压缩断裂强度可达到1200～2000MPa，维氏硬度平均为700—750HV，延伸率平均为1—3％；合金条带的维氏硬度平均为600—700HV。

黄铜基非晶合金的外观为金色外观的条带或者棒材，尤其当(Cu_0.69Zn_0.31)_100-xZr_x，其中X＝5—20时，得到较好的金色外观。

上述新型黄铜基非晶合金的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、按照合金组份表达式(Cu_0.69Zn_0.31)_100-x Zr_x所述黄铜基非晶合金的合金成分表达式进行配料；

步骤二、在惰性气体的保护下，采用单辊甩带机将步骤一配置的原料熔炼成合金液体并冷却，熔炼的真空度不高于9.5×10^-3Pa，经熔炼制成母合金锭；

步骤三、将步骤二制得的母合金锭再次熔化，在惰性气体的保护下采用单辊急冷法制备合金条带或采用铜模喷铸法制备合金棒材试样；

而且，步骤二中，将制成的母合金锭在酒精中超声清洗。

而且，步骤三中，使用单辊急冷制备合金条带的工艺参数：喷射压力为0.02—0.04Mpa，喷射温度500—1200℃，铜辊表面线速度为20—50m/s；优选喷射压力为0.03—0.04Mpa，喷射温度600—1000℃，铜辊表面线速度为30—40m/s。

而且，步骤三种，使用铜模喷铸制备合金棒材的工艺参数：喷射压力为0.02—0.04Mpa，喷射温度500—1200℃；优选喷射压力为0.03—0.04Mpa，喷射温度600—1000℃。

而且，步骤三中，单辊急冷/铜模喷铸制备合金条带试样中放置母合金的容器为石英管，所述石英管管口用1200—2000号砂纸打磨至直径为0.7—0.8mm。

针对本发明制备的黄铜基非晶合金的结构表征和性能测试如下：

(1)非晶结构表征：对于合金条带试样，将两小段条带自由面向上并排固定在样品台上；对于棒材实验，先将棒材横截面用800—2000号砂纸依次打磨，再用金相切割机切取厚度1—2mm的金属片，将被砂纸打磨的面向上置于样品台上。用X射线衍射仪(XRD)检测样品的结构，XRD衍射峰应为单一的弥散峰，即整体为黄铜基非晶合金。

(2)热学参数测量：对于合金条带试样，将约10—20mg条带试样剪碎，置于氧化铝坩埚中压平实；对于棒材试样，用金相切割机切取厚度约1mm的金属片，置于氧化铝坩埚中。采用差示扫描量热仪(DSC)记录合金的升温曲线。DSC升温曲线至少有一个放热峰。(第一)放热峰的起始温度定义为晶化温度Tx，平均为740—780K。