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1、(10)申请公布号 CN 104004976 A (43)申请公布日 2014.08.27 CN 104004976 A (21)申请号 201310059735.7 (22)申请日 2013.02.26 C22C 45/10(2006.01) C22C 45/00(2006.01) C22C 1/03(2006.01) (71)申请人 中兴通讯股份有限公司 地址 518057 广东省深圳市南山区科技南路 55 号 (72)发明人 李杨勇 魏冬 胡浩 李建邦 (74)专利代理机构 北京康信知识产权代理有限 责任公司 11240 代理人 余刚 梁丽超 (54) 发明名称 锆基、 铜基非晶合金及其。
2、制备方法、 及由其制 得的电子产品结构件及加工方法 (57) 摘要 本发明公开了一种锆基、 铜基非晶合金 及其制备方法、 及由其制得的电子产品结构 件及加工方法， 其中， 该锆基非晶合金具有结 构 式 (ZraAlbCucNid)100-e-fTieMf， 铜 基 非 晶 合 金 (CuaZrbAlcNid)100-e-fTieMf。本发明提供的电子产 品结构件的加工方法包括 ： 在真空度大于等于 10-3torr 的条件下， 将本发明提供的铜基或锆基 非晶合金熔融得到熔融液 ； 将模具加热至温度大 于等于 150且小于等于 350 ； 将上述熔融液倒 入模具中冷却得到电子产品结构件。本发明提。
3、供 的锆基、 铜基非晶合金具有较低的临界冷却温度， 由其制得的电子产品结构件具有更好的力学性 能， 并且其加工工艺简单且成本低。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 7 页 附图 2 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书7页 附图2页 (10)申请公布号 CN 104004976 A CN 104004976 A 1/1 页 2 1. 一种锆基非晶合金， 其特征在于， 所述锆基非晶合金的化学式为 ： (ZraAlbCucNid)100-e-fTieMf， a、 b、 c、 d、 e 和 f 为 原 子 数，其 中， 0.4 a 。
4、0.7， 0.08 b 0.2， 0.07 c 0.33， 0.05 d 0.2， 0 e 10， 0 f 25， 并且 a、 b、 c、 d 之和为 1 ； 其中， M 选自 Nb、 Ta 和 Sc 中的一种或一种以上的组合。 2. 根据权利要求 1 所述的锆基非晶合金， 其特征在于， 所述锆基非晶合金的化学式为 Zr57Al10Cu15.4Ni12.6Nb5或 Zr52.5Al10Cu17.9Ni14.6。 3. 一种铜基非晶合金， 其特征在于， 所述铜基非晶合金的化学式为 ： (CuaZrbAlcNid)100-e-fTieMf， a、 b、 c、 d、 e 和 f 为 原 子 数，其 。
5、中， 0.4 a 0.8， 0.1 b 0.5， 0 c 0.1， 0 d 0.2， 0 e 40， 0 f 25， 并且 a、 b、 c、 d 之和 为 1 ； 其中， M 选自 Nb、 Si 和 Se 中的一种或一种以上的组合。 4. 根据权利要求 3 所述的铜基非晶合金， 其特征在于， 所述铜基非晶合金的化学式为 Cu47Zr11Ni8Ti34或 Cu47Zr11Ni8Ti33Si1。 5. 一种非晶体合金的制备方法， 其特征在于， 包括 ： 按照权利要求 1 至 4 中任一项所述非晶合金化学式中原子数配比准备各个原料 ； 将所述各个原料中熔点高于 2000的原料熔炼得到母合金 ； 以及。
6、 将所述母合金和剩余原料熔炼得到所述非晶体合金。 6. 根据权利要求 5 所述的制备方法， 其特征在于， 熔炼得到所述母合金的步骤包括 ： 在 惰性气氛， 真空度大于等于 10-5torr 以及电流强度 10A60A 的条件下， 熔炼得到所述母合 金。 7.一种电子产品结构件， 其特征在于， 由权利要求1至4中任一项所述的非晶合金制备 而成。 8. 一种电子产品结构件的加工方法， 其特征在于， 包括 ： 在真空度大于等于 10-3torr 的条件下， 将权利要求 1 至 4 中任一项所述的非晶合金熔 融得到熔融液 ； 将模具加热至温度大于等于 150且小于等于 350 ； 将所述熔融液倒入所述。
7、模具中冷却得到电子产品结构件。 权 利 要 求 书 CN 104004976 A 2 1/7 页 3 锆基、 铜基非晶合金及其制备方法、 及由其制得的电子产品 结构件及加工方法 技术领域 0001 本发明涉及非晶合金领域， 具体而言， 涉及一种锆基、 铜基非晶合金及其制备方 法、 及由其制得的电子产品结构件及加工方法。 背景技术 0002 当前信息、 新材料、 新能源成科技创新的三大支柱， 尤其在 IT 电子产品领域三者 有机结合， 大大推动了社会的发展和生活水平的提高。 电子产品在技术创新的过程中， 同时 追求着时尚的外观， 轻巧的结构设计， 这些都离不开新材料新工艺的应用。 0003 目前。
8、， 市场上的高端电子产品结构件材料主要是不锈钢、 铝合金、 镁合金、 钛合金 等。 0004 铝合金、 镁合金存在先天的力学性能不足的问题， 强度达不到设计的要求， 加工得 到的电子产品结构件弹性强度小， 易产生塑性变形， 即变形后不会恢复到原有的形状， 成为 产品开发的瓶颈。 0005 钛合金难加工， 加工成本高， 并且金属表面容易氧化发蓝， 也不适合作为电子产品 结构件的材料， 尤其是电子产品的外壳。 0006 不锈钢是目前电子产品机构件的首选材料， 但是利用不锈钢生产电子产品结构 件， 需要大量的计算机数字控制机床 （Computer Numerical Control， 简称为 CNC。
9、） 加工， 加 工成本高， 并且随着全球消费性电子产品需求量的增速加快， 全球的 CNC 机台出货量已不 能满足加工需求。此外， 不锈钢加工得到的产品容易变形， 产品良率低， 增加了额外加工成 本。 发明内容 0007 针对相关技术中电子产品结构件弹性强度低的问题， 本发明提供了一种锆基、 铜 基非晶合金及其制备方法、 及由其制得的电子产品结构件及加工方法， 以至少解决上述问 题。 0008 根据本发明的一个方面， 提供了一种锆基非晶合金， 上述锆基非晶合金的化 学 式 为 ： (ZraAlbCucNid)100-e-fTieMf， a、 b、 c、 d、 e 和 f 为 原 子 数， 其 中。
10、， 0.4 a 0.7， 0.08 b 0.2， 0.07 c 0.33， 0.05 d 0.2， 0 e 10， 0 f 25， 并且 a、 b、 c、 d 之和为 1 ； 其中， M 选自 Nb、 Ta 和 Sc 中的一种或一种以上的组合。 0009 优 选 地，上 述 锆 基 非 晶 合 金 的 化 学 式 为 Zr57Al10Cu15.4Ni12.6Nb5或 Zr52.5Al10Cu17.9Ni14.6。 0010 根据本发明的又一个方面， 提供了一种铜基非晶合金， 上述铜基非晶合金的 化学式为 ： (CuaZrbAlcNid)100-e-fTieMf， a、 b、 c、 d、 e 和。
11、 f 为原子数， 其中， 0.4 a 0.8， 0.1 b 0.5， 0 c 0.1， 0 d 0.2， 0 e 40， 0 f 25， 并且 a、 b、 c、 d 之和 为 1 ； 其中， M 选自 Nb、 Si 和 Se 中的一种或一种以上的组合。 说 明 书 CN 104004976 A 3 2/7 页 4 0011 优选地， 上述铜基非晶合金的化学式为 Cu47Zr11Ni8Ti34或 Cu47Zr11Ni8Ti33Si1。 0012 根据本发明的又一个方面， 提供了一种非晶体合金的制备方法， 包括 ： 按照上述锆 基非晶合金或铜基非晶合金的化学式中原子数配比准备各个原料 ； 将上述各。
12、个原料中熔点 高于2000的原料熔炼得到母合金 ； 将上述母合金和剩余原料熔炼得到上述非晶体合金。 0013 优选地， 熔炼得到上述母合金的步骤包括 ： 在惰性气氛， 真空度大于等于 10-5torr 以及电流强度 10A60A 的条件下， 熔炼得到上述母合金。 0014 根据本发明的又一个方面， 提供了一种电子产品结构件， 由上述锆基非晶合金或 铜基非晶合金制备而成。 0015 根据本发明的又一个方面， 提供了一种电子产品结构件的加工方法， 包括 ： 在真空 度大于等于 10-3torr 的条件下， 将上述锆基非晶合金或铜基非晶合金熔融得到熔融液 ； 将 模具加热至温度大于等于150且小于等。
13、于350； 将上述熔融液倒入上述模具中冷却得到 电子产品结构件。 0016 本发明提供的锆基、 铜基非晶合金具有较低的临界冷却温度， 由其制得的电子产 品结构件具有更好的力学性能， 并且其加工工艺简单且成本低。 附图说明 0017 此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解， 构成本申请的一部分， 本发 明的示意性实施例及其说明用于解释本发明， 并不构成对本发明的不当限定。在附图中 ： 0018 图 1 是根据本发明实施例的块体非晶合金的制备方法的流程示意图 ； 0019 图 2 是根据本发明实施的电子产品结构件的加工方法与切削加工方法的对照图 ； 0020 图 3 是根据本发明实施例的电子。
14、产品结构件的加工方法所得的移动终端支架的 结构图 ； 以及 0021 图 4 是根据本发明实施例的电子产品结构件的 XRD 测试的曲线图。 具体实施方式 0022 下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是， 在不冲突的 情况下， 本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。 0023 在本发明实施例的一个实施方式中， 提供了一种锆基非晶合金， 该锆基非晶合金 的化学式为 ： (ZraAlbCucNid)100-e-fTieMf， 其中， a、 b、 c、 d、 e 和 f 为原子数， 0.4 a 0.7， 0.08 b 0.2， 0.07 c 0.33， 0.05 d 0.。
15、2， 并且 a、 b、 c、 d 之和为 1 ； 0 e 10， 0 f 25 ； 其中， M 选自 Nb、 Ta 和 Sc 中的一种或一种以上的组合。 0024 在发明实施例的另一个实施方式中， 提供了一种铜基非晶合金， 该铜基非晶合金 的化学式为 ： (CuaZrbAlcNid)100-e-fTieMf， 其中， a、 b、 c、 d、 e 和 f 为原子数， 0.4 a 0.8， 0.1b0.5， 0c0.1， 0d0.2， 并且a、 b、 c、 d之和为1 ； 0e40， 0f25 ； 其中， M 选自 Nb、 Si 和 Se 中的一种或一种以上的组合。 0025 按照本发明实施例的上。
16、述元素和配比得到的锆基非晶合金和铜基非晶合金， 具有 更高的临界冷却速度， 降低了形成非晶合金的临界冷却速度， 即在冷却温度变化更慢的情 况下， 就能够得到非晶合金， 因此， 便于工业生产。 并且， 本发明实施例的上述锆基非晶合金 和铜基非晶合金， 相对于不锈钢具有更好的耐蚀性、 耐磨性、 强度、 硬度和韧性。 说 明 书 CN 104004976 A 4 3/7 页 5 0026 在本发明实施例的再一个实施方式中， 提供了一种非晶体合金的制备方法， 该制 备方法包括 ： 按照上述锆基非晶合金或铜基非晶合金的化学式中原子数配比准备各个原 料， 将上述各个原料中熔点高于 2000的原料熔炼得到母。
17、合金， 将上述母合金和剩余原料 熔炼得到非晶体合金。 0027 在本发明实施例中， 通过将熔点高于 2000的原料熔炼得到母合金， 再将母合金 和其他原料熔炼得到非晶体合金， 能够降低熔炼的熔点。 0028 在本发明实施例的一个优选实施方式中， 熔炼得到上述母合金的步骤包括 ： 在惰 性气氛下， 真空度大于等于 10-5torr、 电流强度 10A60A 熔炼得到上述母合金。在实际应用 中， 可以将上述母合金和剩余原料得到的熔融液进行冷却凝固， 从而得到非晶体合金。 0029 通过本发明实施例的上述方法， 在真空度大于等于 10-5torr、 电流强度 10A60A 熔 炼得到上述母合金， 并。
18、将母合金和剩余原料熔炼得到分晶合金， 由于熔炼过程处于真空度 大于等于 10-5torr 的环境， 降低了氧气含量， 使得非晶合金不易被氧化， 使得非晶合金的性 能更优越。 0030 在本发明实施例的一个实施方式中， 还提供了一种电子产品结构件， 由上述锆基 非晶合金或铜基非晶合金制备而成。 0031 在本发明实施例的一个实施方式中， 还提供了一种电子产品结构件的加工方法， 该方法包括 ： 在真空度大于等于 10-3torr 的条件下， 将上述锆基非晶合金或铜基非晶合金 熔融得到熔融液 ； 将模具加热至温度大于等于 150且小于等于 350 ； 将上述熔融液倒入 上述模具中冷却得到电子产品结构。
19、件。 0032 在压铸过程中， 模具的温度过高， 则会增加产品的氧化程度， 模具的温度过低， 则 会导致熔融液不易流动， 从而产品不易成型。 通过本发明实施例的加工方法， 在真空度大于 等于10-2torr的条件下， 降低了熔炼环境中的氧气含量， 减小了合金被氧化的程度。 将模具 加热到温度大于等于 150且小于等于 350， 可以保证熔融液在模具中的流动性， 从而容 易成型， 尤其是厚度较小的产品， 并且能够保证产品的氧化程度低。 0033 下面通过具体实施例进一步说明本发明实施例的有益效果。 0034 一、 非晶合金的制备 0035 实施例 1 至 16 0036 原料 ： 纯度高于 99。
20、95% 的制备本发明提供的锆基非晶合金所需的各个原料。 0037 制备方法 ： 按照锆基非晶合金的化学式中原子数配比准备各个原料， 将上述各个 原料中熔点高于 2000的原料熔炼得到母合金， 将上述母合金和剩余原料熔炼得到非晶体 合金。 0038 例如， 制备 Zr57Al10Cu15.4Ni12.6Nb5的具体制备方法如图 1 所示， 该方法包括 ： 0039 1. 选料 ： 按总重量为 50kg， 以 Zr57Al10Cu15.4Ni12.6Nb5分子式计算出合金中各元素的 质量， 根据计算出的重量准备高纯的 （99.95%） 的锆、 铜、 铝、 镍、 铌原料， 严格控制各原材料 氧的含量。
21、在 50ppm 以内。 0040 2. 熔炼 ： 将上述计算出的重量的镍和铌按放进真空自耗电弧熔炼炉 （VAR） ， 将 VAR 抽成高真空， 真空度在10-5torr以上， 放入惰性气体Ar进行保护， 在电流强度为35A下将其 熔炼得到母合金。将该母合金与上述的其他各原材料放入 VIM， 在真空度 10-3torr 以上的 条件熔成 Zr57Al10Cu15.4Ni12.6Nb5合金熔融液， 熔融液成分充分均匀后， 将熔融液倒入模具中 说 明 书 CN 104004976 A 5 4/7 页 6 凝固成非晶合金。 0041 3. 检测 ： 将加工好的合金球经检测， 成分均匀且符合 Zr57A。
22、l10Cu15.4Ni12.6Nb5成分范 围内， 氧含量控制在 200ppm 以内， 重量相等， 表面无毛刺、 无氧化。 0042 其他实施例的制备方法如上述 Zr57Al10Cu15.4Ni12.6Nb5的制备方法相同， 在此不再 一一赘述， 实施例 1-16 制得的非晶合金化学式如表 1 所示。 0043 表 1 0044 化学式 1Zr40Al14Cu30Ni16 2Zr34Al17Cu17Ni17M15 3Zr32Al16Cu26.4Ni5.6Ti5M15 4Zr32.5Al6.5Cu18.2Ni7.8Ti10M25 5Zr42.5Al17Cu17Ni8.5M15 6Zr47.5Al。
23、7.6Cu31.35Ni8.55Ti5 7Zr50Al14Cu16Ni20 8Zr48Al16Cu5.6Ni10.4Ti5M15 9Zr54Al7.2Cu14.4Ni14.4Ti10 10 Zr45Al10.5Cu15Ni2.7M25 11 Zr48Al6.4Cu21.6Ni2Ti5M15 12 Zr63Al7.2Cu13.5Ni6.3Ti10 13 Zr52.5Al13.5Cu5.25Ni3.75M25 0045 14 Zr56Al8Cu8Ni8Ti10M10 15 Zr52.5Al10Cu17.9Ni14.6 16 Zr57Al10Cu15.4Ni12.6Nb5 0046 在表 1 中， 。
24、化学式中的组分用 M 表示。本发明实施例所提供的锆基非晶合金， 临界 冷却速度在 100K/s 以内， 具有较低的临界冷却速度， 易于工业生产， 能够降低对形成非晶 合金的冷却速度的要求。 0047 在本发明实施例中， 还对实施例 1-16 所制备的非晶合金的耐蚀性性能进行了测 试， 在本发明实施例中以 Zr57Al10Cu15.4Ni12.6Nb5为例进行说明， Zr57Al10Cu15.4Ni12.6Nb5的耐蚀 性性能如表 2 所示。 0048 表 2 0049 说 明 书 CN 104004976 A 6 5/7 页 7 0050 在本发明实施例中， 以 Zr57Nb5Cu15.4Ni。
25、12.6Al10为例， 将其耐蚀性与不锈钢 SUS304 进 行对比， 表 3 示出了 Zr57Al10Cu15.4Ni12.6Nb5与不锈钢 SUS304 的耐腐蚀性对比结果。 0051 表 3 0052 含量3.5%NaCl1mol/L HNO31mol/L H2SO41mol/L HCl Zr57Al10Cu15.4Ni12.6Nb50.072.43.250 SUS3040.7211.456.328.6 0053 根据表3的数据可知， 本发明实施例1-16制备的锆基非晶合金的耐蚀性明显高于 不锈钢 SUS304。 0054 此外， 其屈服点远远高于不锈钢 SUS304， 抗拉强度也大于不。
26、锈钢 SUS304。 0055 实施例 17-28 0056 原料 ： 纯度高于 9995% 的制备本发明提供的铜基非晶合金所需的各个原料。 0057 制备方法 ： 按照铜基非晶合金的化学式中原子数配比准备各个原料， 将上述各个 原料中熔点高于 2000的原料熔炼得到母合金， 将上述母合金和剩余原料熔炼得到非晶体 合金。 0058 具体制备方法与 Zr57Al10Cu15.4Ni12.6Nb5的具体制备方法相同， 在此不再赘述。实施 例 17-28 制得的非晶合金化学式如表 4 所示。 0059 表 4 0060 化学式 17 Cu30Zr37.5Ni7.5M25 18 Cu36Zr20Al8。
27、Ni8Ti5M15 19 Cu37.5Zr22.5Al7.5Ni7.5Ti15M10 20 Cu48Zr16Al8Ni8Ti20 21 Cu56Zr16Al4Ni4M20 22 Cu32Zr20Al4Ti10M10 23 Cu52.5Zr7.5Al7.5Ni7.5Ti10M10 24 Cu37.5Zr30Al3.75Ni3.75Ti10M15 25 Cu44Ni11Ti40M5 说 明 书 CN 104004976 A 7 6/7 页 8 26 Cu36Zr4.5Al2.25Ni2.25Ti40M15 27 Cu47Zr11Ni8Ti34 28 Cu47Zr11Ni8Ti33Si1 0061 。
28、在表 4 中， 化学式中的组分用 M 表示， M 的构成在此不在赘述。本发明实施例所提 供的铜基非晶合金， 临界冷却速度在 100K/s， 具有较低的临界冷却速度， 易于工业生产， 能 够降低对形成非晶合金的冷却速度的要求。 0062 在本发明实施例中， 还对实施例 17-28 所制备的非晶合金的耐蚀性和力学性能进 行了测试， 本发明实施例 17-28 制备的铜基非晶合金的耐蚀性明显高于不锈钢 SUS304。并 且， 其屈服点远远高于不锈钢 SUS304， 抗拉强度也大于不锈钢 SUS304。 0063 二、 电子产品结构件的制备 0064 电子产品结构件的加工方法 ： 0065 将实施例 1。
29、-16 制得的合金球放入压铸机的自动下料装置中， 压铸机装配上模具， 对模具进行升温， 维持上下模温在 150-350 摄氏度左右， 关闭压室门， 对压铸室进行抽真 空， 真空度控制在 10-3torr 以上。 0066 开启自动下料装置， 合金自动下放到压铸机中的坩锅内， 快速感应加热将合金球 重熔成熔融液， 再将熔融液倒入模具中， 利用模具的温度将熔融液快速冷却， 形成非晶合金 的电子产品结构件。 0067 模具温度控制在 150-300 摄氏度之间时， 加工所得的电子产品结构件具有比其他 温度更低的含氧量， 且在该温度下更容易成型。尤其是在温度为电子产品结构件的含氧量 和成型情况最佳。 。
30、0068 本发明实施例的电子产品结构件的加工方法， 能够得到厚度在 0.52.5mm 范围 内， 产品外形的最大尺寸可以达到 200*200 平方毫米。 0069 加工方法对比 ： 0070 如图2所示， 切削加工工艺包括切削/成形、 锻造、 CNC处理， 后处理 （例如， 去毛刺） 等过程， 而本发明实施例的电子产品结构件的加工方法仅需压铸和少量的后处理 （例如， 去 毛刺处理） 。 0071 在本发明实施例中， 以 Cu47Zr11Ni8Ti33Si1加工电子产品外壳、 支架、 转轴以及后盖 为例， 对电子产品结构件的良率进行了统计， 其中模具温度为 250。表 5 示出了本发明实 施例的。
31、压铸工艺与切削加工的产品良率对比数据。同时， 加工所得的移动终端支架如图 3 所示。 0072 表 5 0073 说 明 书 CN 104004976 A 8 7/7 页 9 0074 从表 5 的数据可以看出， 本发明实施例的电子产品结构件的加工方法良率平均值 高于 95%， 而采用切削加工的在 80%， 可见本发明实施例提供的电子产品结构件的加工方法 显著地提高了电子产品结构件的良率。 0075 并且， 本发明实施例的电子产品结构件的加工方法无需切削、 锻造、 CNC 处理， 仅需 压铸， 降低了加工复杂性， 尤其是无需 CNC 处理， 不需要配置 CNC 机台， 降低了加工成本。 007。
32、6 针对本发明实施例化学式为 Cu47Zr11Ni8Ti33Si1的非晶合金， 加工所得的移动终端 外壳， 在该移动终端外壳上取三点进行测试， 经 X 射线衍射 （X-ray Diffraction， 简称为 XRD） 检测该产品为非晶合金， 检测结果如图4所示， 从图4的测试结果可以看出该移动终端 外壳为非晶合金。 0077 从以上的描述中， 可以看出， 本发明实现了如下技术效果 ： 本发明提供的锆基、 铜 基非晶合金具有较低的临界冷却温度， 由其制得的电子产品结构件具有更好的力学性能， 并且其加工工艺简单且成本低。 0078 以上所述仅为本发明的优选实施例而已， 并不用于限制本发明， 对于本领域的技 术人员来说， 本发明可以有各种更改和变化。 凡在本发明的精神和原则之内， 所作的任何修 改、 等同替换、 改进等， 均应包含在本发明的保护范围之内。 说 明 书 CN 104004976 A 9 1/2 页 10 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 104004976 A 10 2/2 页 11 图 3 图 4 说 明 书 附 图 CN 104004976 A 11 。