一種非晶合金冰刀及冰刀鞋及其制造方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及非晶合金的應用技術領域，特別是涉及一種非晶合金冰刀及冰刀鞋及 其制造方法。
【背景技術】
[0002] 現(xiàn)有技術中，冰刀鞋用的冰刀通常是用不銹鋼或碳鋼制成的，這種不銹鋼或碳鋼 制成的冰刀存在結構精密度不高、較重且較容易磨損的缺點，還存在強度、彈性限度、硬度、 耐刮性能和抗腐蝕性能較差的缺陷，因而導致其使用壽命不長。
[0003] 另外，現(xiàn)有技術中還出現(xiàn)了采用涂層高速鋼制備冰刀鞋用的冰刀。這種涂層高 速鋼制備的冰刀，其刀片整體采用雙金屬復合鋼，然后通過在刀刃的兩側涂上一層氮化鈦 (TiN)或碳化鈦（TiC)，然后再經研磨和磨鋒后，即形成硬度和精度相較于不銹鋼或碳鋼制 成的冰刀稍好的刀刃。然而，這種涂層高速鋼冰刀的制備方法存在工藝復雜、生產效率低的 缺點，且所制備的涂層高速鋼冰刀的韌性較差的缺點，并且還存在強度、彈性限度、耐磨、耐 刮性能和抗腐蝕性能不佳的缺陷。
[0004] 由于冰刀鞋用冰刀的弧度等結構相當重要，為了形成比較適合的弧度，現(xiàn)有技術 中的冰刀多通過CNC (數(shù)控機床）進行機加工而制造，這種制造方法存在成本高、生產效率 低的缺點。

【發(fā)明內容】

[0005] 本發(fā)明的目的之一在于針對現(xiàn)有技術中的不足之處而提供一種高精密度、高強 度、高彈性、高硬度、耐刮、耐磨、抗腐蝕、重量輕、表面效果佳且使用壽命長的非晶合金冰 刀。
[0006] 本發(fā)明的目的之二在于針對現(xiàn)有技術中的不足之處而提供一種非晶合金冰刀鞋， 該冰刀鞋使用了非晶合金冰刀，具有高精密度、高強度、高彈性、高硬度、耐刮、耐磨、抗腐 蝕、重量輕、表面效果佳且使用壽命長的優(yōu)點。
[0007] 本發(fā)明的目的之三在于針對現(xiàn)有技術中的不足之處而提供一種工藝簡單、生產效 率高和生產成本低的非晶合金冰刀的制造方法。
[0008] 為達到上述目的之一，本發(fā)明通過以下技術方案來實現(xiàn)。
[0009] 提供一種非晶合金冰刀，所述冰刀是采用鋯基非晶合金、銅基非晶合金、鈦基非晶 合金、鎳基非晶合金、鈀基非晶合金或鐵基非晶合金而制造的非晶合金冰刀。
[0010] 所述鋯基非晶合金包括Zr-Cu-(Ni/Co)-Al + (Nb/Ti/Sn)系合金、 Zr-Cu-Ni-Co-Al + (Nb/Ti/Sn)系合金；所述銅基非晶合金包括Cu-Ti-Zr-(Ni/Co) + (Sn/ Nb)系合金、Cu-Ti-Zr-Ni-Co + (Sn/Nb)系合金。
[0011] 所述非晶合金冰刀的維氏硬度為400~600,降伏強度為1000MPa~3000MPa，彈性限 度為2%~3%，經受500小時~2000小時的鹽霧測試后其表面仍然良好無腐蝕。
[0012] 所述非晶合金冰刀包括刀體，所述刀體的前端設置有刀齒。
[0013] 為達到上述目的之二，本發(fā)明通過以下技術方案來實現(xiàn)。
[0014] 提供一種非晶合金冰刀鞋，所述非晶合金冰刀鞋包括上述所述的非晶合金冰刀。
[0015] 為達到上述目的之三，本發(fā)明通過以下技術方案來實現(xiàn)。
[0016] 提供一種非晶合金冰刀的制造方法，包括如下步驟： 步驟一，冰刀整體外形輪廓的制備：在真空狀態(tài)或惰性氣氛的保護下，利用鋯基非晶合 金、銅基非晶合金、鈦基非晶合金、鎳基非晶合金、鈀基非晶合金或鐵基非晶合金的合金錠 通過壓鑄成型法或雙輥鑄軋法制備出冰刀的整體外形輪廓； 步驟二，成型冰刀的刀齒部分：通過熱塑成型法（TPF)或快速放電成型法（RDF)對冰刀 的刀齒部分進行成型，得到非晶合金冰刀。
[0017] 上述技術方案中，還包括步驟三，表面處理步驟：對所述步驟二得到的非晶合金冰 刀進行去毛刺和/或拋光處理和/或PVD處理和/或鍍鉻處理和/或噴砂處理和/或噴涂 處理和/或拉絲處理和/或滾筒研磨和/或磁力研磨。
[0018] 上述技術方案中，所述步驟二成型冰刀的刀齒部分，通過熱塑成型法（TPF)對冰刀 的刀齒部分進行成型的具體步驟為：制作能成型冰刀的刀齒部分的刀齒模具，利用感應線 圈或電阻絲加熱所述刀齒模具，利用所述刀齒模具碰觸要成型冰刀的刀齒部分的位置并將 其加熱到過冷液相區(qū)后，利用所述刀齒模具對要成型冰刀的刀齒部分的位置施加壓力并成 型為刀齒部分，然后利用一定壓力的氮氣或惰性氣體吹向所述冰刀的刀齒部分以對所述冰 刀的刀齒部分進行冷卻，即完成冰刀的刀齒部分的成型。
[0019] 上述技術方案中，所述步驟二成型冰刀的刀齒部分，通過快速放電成型法（RDF)對 冰刀的刀齒部分進行成型的具體步驟為：制作能成型冰刀的刀齒部分的電極，通過所述電 極釋放電容中儲存的電能，利用所述電極將要成型冰刀的刀齒部分的位置加熱到玻璃化轉 變溫度（Tg)與熔點溫度（Tm)之間，然后以所述電極作為沖頭對要成型冰刀的刀齒部分的 位置施加壓力，并成型為冰刀的刀齒部分，然后利用一定壓力的氮氣或惰性氣體吹向所述 冰刀的刀齒部分以對所述冰刀的刀齒部分進行冷卻，即完成冰刀的刀齒部分的成型。
[0020] 上述技術方案中，對要成型冰刀的刀齒部分的位置施加的壓力為lMPa~30MPa ;利 用壓力為0. lPa~5Pa的氮氣或惰性氣體吹向所述冰刀的刀齒部分以對所述冰刀的刀齒部 分進行冷卻。
[0021] 上述技術方案中，所述步驟一冰刀整體外形輪廓的制備為：在真空狀態(tài)或惰性氣 氛的保護下，利用鋯基非晶合金、銅基非晶合金、鈦基非晶合金、鎳基非晶合金、鈀基非晶合 金或鐵基非晶合金的合金錠通過壓鑄成型法制備出冰刀的整體外形輪廓，包括如下步驟： 步驟（1)，投料：將鋯基非晶合金、銅基非晶合金、鈦基非晶合金、鎳基非晶合金、鈀基 非晶合金或鐵基非晶合金的合金錠放入立式或臥式壓鑄機的供料裝置，并由所述供料裝置 投入到立式或臥式壓鑄機的熔融裝置中； 步驟（2)，熔融：利用感應加熱或電阻加熱的方式將步驟一中的合金錠熔融并形成熔 湯，所述熔湯的溫度為900°C ~1200°C ; 步驟（3)，倒湯：將步驟二得到的熔湯倒入冰刀模具澆口套中，然后以沖頭將熔湯注入 冰刀模具中；其中，沖頭的速度為〇. I m/s ~5 m/s ;冰刀模具的溫度為200°C ~250°C ; 步驟（4)，冷卻：對步驟三中注入了熔湯的冰刀模具進行冷卻成型，得到非晶合金冰 刀，冷卻速度為l〇°K/s ~106K/s ;冷卻時間為15秒~30秒； 步驟（5)，產品取出：利用產品取出裝置接住從冰刀模具頂出的非晶合金冰刀后再輸 送到產品出口，得到非晶合金冰刀。
[0022] 上述技術方案中，所述步驟（1)中，所述立式或臥式壓鑄機的真空度為 10_1torr~10 _3torr〇
[0023] 本發(fā)明的有益效果： (1)本發(fā)明提供的一種非晶合金冰刀，由于是采用鋯基非晶合金、銅基非晶合金、鈦基 非晶合金、鎳基非晶合金、鈀基非晶合金或鐵基非晶合金而制造的非晶合金冰刀，使得所制 造的非晶合金冰刀具有高精密度、高強度、高彈性、高硬度、耐刮、耐磨、抗腐蝕、韌性佳、重 量輕、表面效果佳且使用壽命長的優(yōu)點；其中，該非晶合金冰刀的維氏硬度為400~600,降 伏強度為l〇〇〇MPa~3000MPa，彈性限度為2%~3%，經受500小時~2000小時的鹽霧測試后其 表面仍然良好無腐蝕。
[0024] (2)本發(fā)明提供的一種非晶合金冰刀的制造方法，先采用壓鑄成型法或雙輥鑄軋 法制備出冰刀的整體外形輪廓，再通過熱塑成型法（TPF)或快速放電成型法（RDF)對冰刀 的刀齒部分進行成型，得到非晶合金冰刀；在使用冰刀鞋的過程中，由于冰刀的刀齒部分經 常要承受較大的沖擊力，因此，刀齒的精度和強度等力學性能相當重要；由于采用壓鑄成型 法或雙輥鑄軋法制備出冰刀的整體外形輪廓的壓鑄品中，多少都會存在氣孔，這些氣孔的 存在會影響冰刀的精密度和強度等力學性能，因此，通過熱塑成型法（TPF)或快速放電成型 法（RDF)對冰刀的刀齒部分進行成型，能夠消除刀齒部分的氣孔，從而大大提高刀齒部分的 精密度和強度等力學性能；而且，該非晶合金冰刀的制造方法具有工藝簡單、生產效率高且 生產成本低的優(yōu)點。
[0025] (3)本發(fā)明提供的一種非晶合金冰刀的制造方法，利用鋯基非晶合金、銅基非晶合 金、鈦基非晶合金、鎳基非晶合金、鈀基非晶合金或鐵基非晶合金的合金錠通過壓鑄成型法 或雙輥鑄軋法制備冰刀的整體外形輪廓，具有壓鑄凈成型的優(yōu)點；且在真空壓鑄成型或在 惰性氣氛保護下的壓鑄成型的過程中，由于鋯基非晶合金、銅基非晶合金、鈦基非晶合金、 鎳基非晶合金、鈀基非晶合金或鐵基非晶合金不存在液態(tài)轉固態(tài)的相變階段，因此，鋯基非 晶合金、銅基非晶合金、鈦基非晶合金、鎳基非晶合金、鈀基非晶合金或鐵基非晶合金的縮 水率非常低(縮水率僅有〇. 17%左右)，因此，能夠利用鋯基非晶合金、銅基非晶合金、鈦基非 晶合金、鎳基非晶合金、鈀基非晶合金或鐵基非晶合金的合金錠通過壓鑄成型法一次性成 型，并且能夠省去大量的后續(xù)加工工藝，具有易于成型、制備工藝簡單，并且適用于大規(guī)模 生產的優(yōu)點。
[0026] (4)本發(fā)明提供的一種非晶合金冰刀的制造方法，在真空狀態(tài)或惰性氣氛的保護 下，利用鋯基非晶合金、銅基非晶合金、鈦基非晶合金、鎳基非晶合金、鈀基非晶合金或鐵基 非晶合金的合金錠通過壓鑄成型法制備非晶合金冰刀時，步驟三中，在倒湯過程中，直接倒 湯完成，利用噴槍向冰刀模具表面噴射惰性氣氛以達到清潔冰刀模具表面的熔湯碎屑的目 的，因為，在倒湯的過程中，會出現(xiàn)少許熔湯濺到冰刀模具表面的情況而在冰刀模具表面形 成熔湯碎屑，如果不對冰刀模具表面的熔湯碎屑進行清潔去除，則在后續(xù)制程的合模過程 中，這些熔湯碎屑容易夾傷冰刀模具表面，從而損壞冰刀模具；本發(fā)明通過利用噴槍向冰刀 模具表面噴射惰性氣氛以達到清潔冰刀模具表面的熔湯碎屑的目的，從而避免熔湯碎屑夾 傷冰刀模具表面，從而大大延長了冰刀模具的使用壽命。
[0027] (5)本發(fā)明提供的一種非晶合金冰刀的制造方法，由于利用鋯基非晶合金、銅基非 晶合金、鈦基非晶合金、鎳基非晶合金、鈀基非晶合金或鐵基非晶合金的合金錠通過壓鑄成 型法在制備冰刀的整體外形輪廓時，是在真空狀態(tài)或惰性氣氛的保護下進行的，從而能夠 避免在制備非晶合金冰刀的過程中非晶合金發(fā)生氧化反應或結晶化反應。
【附圖說明】
[0028] 圖1是本發(fā)明的一種非晶合金冰刀及冰刀鞋及其制造方法的壓鑄成型的第一 TTT 圖。
[0029] 圖2是本發(fā)明的一種非晶合金冰刀及冰刀鞋及其制造方法的熱塑成型（TPF)的第 二 TTT 圖。
[0030] 圖3是本發(fā)明的一種非晶合金冰刀及冰刀鞋及其制造方法的快速放電成型（RDF) 的第三TTT圖。
[0031] 在圖1至圖3中包括有： 1- -晶化區(qū)域、 2- -非晶化區(qū)域、 3- -時間溫度曲線、 Tg--玻璃化轉變溫度、 Tl 溶融溫度、 Tx 結晶溫度。
【具體實施方式】
[0032] 為了使本發(fā)明所解決的技術問題、技術方案及有益效果更加清楚明白，以下結合 實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋 本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0033] 其中,本發(fā)明提及的惰性氣氛為氮氣、氦氣、氖氣、氬氣、氪氣或氙氣中的一種。
[0034] 其中，本發(fā)明測量維氏硬度是根據(jù)ASTM E92-82的標準測定的；本發(fā)明的鹽霧測 試是根據(jù)ASTM B117-2011的標準測定的。
[0035] 其中，本發(fā)明的壓鑄成