專利名稱：金屬玻璃的成形方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使用金屬玻璃來形成例如電子設(shè)備框體等的薄壁部件的金屬玻璃的成形方法。
背景技術(shù)：
通常，金屬液體在冷卻到熔點(diǎn)以下時(shí)處于極不穩(wěn)定的狀態(tài)，并馬上結(jié)晶化而成為結(jié)晶金屬。此時(shí)，過冷卻液不會(huì)結(jié)晶化、可在原子無秩序排列的狀態(tài)即“無定形狀態(tài)”下存在的時(shí)間，如果用連續(xù)冷卻變化(CCT)曲線的前端溫度(nose溫度)中來看，可估定為10-5秒或以下。即，這是指如果沒有達(dá)到106K/s以上的冷卻速度，則無法得到無定形合金。
但是，近年來，發(fā)明了在以鋯基為主的特定合金群中，過冷卻液體狀態(tài)極為穩(wěn)定化，即使是100K/s以下的冷卻速度也可進(jìn)行清晰的玻璃轉(zhuǎn)移且沒有結(jié)晶化的金屬玻璃(例如，參照非專利文獻(xiàn)1“機(jī)能材料”2002年6月號(hào)，Vol.22，No.6，P.P.5～P.P.9)。
此類金屬玻璃由于具有可保持較廣范圍的過冷卻液體狀態(tài)的溫度域(過冷卻液體溫度域)，所以在該溫度域中未達(dá)到結(jié)晶化的溫度及時(shí)間的條件下，也可進(jìn)行利用粘性流動(dòng)的超塑性成形(例如，參照非專利文獻(xiàn)2“機(jī)能材料”2002年7月號(hào)，Vol.22，No.7，P.P.5～P.P.8)。
此外，已知可利用水淬法、電弧熔化法、模具鑄造法、高壓注射模塑成形法、吸引鑄造法、合模鑄造法、轉(zhuǎn)盤制線法等制法，從熔液中直接制造大形狀的非晶質(zhì)合金(大塊狀金屬玻璃)(例如，參照非專利文獻(xiàn)3“機(jī)能材料”2002年6月號(hào)，Vol.22，No.6，P.P.26～P.P.31)。
利用這些制法制造的金屬玻璃由于以較大尺寸得到非晶質(zhì)原本所具有的高強(qiáng)度、低揚(yáng)氏模量、高彈性極限這些結(jié)晶合金不具有的機(jī)械特性，所以期待其作為構(gòu)造材料而被廣泛實(shí)用化。
但是，金屬玻璃盡管原本可適用于如電子設(shè)備框體那樣實(shí)現(xiàn)了高強(qiáng)度及輕量化的三維形狀的理想薄壁成形品的用途，但用于獲得較大形狀的金屬玻璃部件的上述制法存在下述問題。
第一，模具鑄造法存在以下問題。在通常的模具鑄造法中，由于是僅在模具的成形腔內(nèi)注入熔液的簡(jiǎn)單方法，因而根據(jù)制品的形狀，產(chǎn)生因金屬液流動(dòng)不足引起的形狀欠缺或金屬液折皺(湯じわ)及氣蝕等的鑄造缺陷很多都不能避免。此外，來自模具的冷卻速度不穩(wěn)定，還頻繁發(fā)生局部未形成非晶質(zhì)。
第二，高壓注射模塑成形法存在以下問題。通常的高壓壓鑄法(例如，日本特開平10-296424號(hào)公報(bào))通過用高壓注射來彌補(bǔ)金屬液流動(dòng)的不足，而可形成三維形狀，但是，為得到還設(shè)有轂或肋等的復(fù)雜形狀，必須形成如特開平10-296424號(hào)公報(bào)的圖6～圖8所示的復(fù)雜橫澆道。
再有，為減少上述鑄造缺陷，存在增加對(duì)排氣口(氣體排出通道)和溢流道(捨湯溜め)等的細(xì)致研究的繁瑣作業(yè)。
即使根據(jù)從業(yè)者的經(jīng)驗(yàn)使用該方法，通常因壓鑄的鑄造缺陷所產(chǎn)生的廢品率在百分之幾到百分之十幾，該高壓注射模塑成形法表示未積極有效地防止鑄造缺陷的方法。
第三，熔液鍛造法存在以下問題。在水冷后的銅鑄模上直接鍛造成形電弧熔化后的金屬玻璃的熔液的熔液鍛造法或合模鑄造法為使在電弧熔化時(shí)模具表面為高溫且不熔化而從里側(cè)進(jìn)行水冷。
接觸水冷部的模具表面的地方?jīng)]有充分熔化，所以沒有形成金屬玻璃。因此，存在成形品中殘留有不適于作為成品的地方，且存在必須除去該部分的缺點(diǎn)。
為避免該問題，提出了使用硅制模具，并在將模具連同原料合金加熱至金屬玻璃熔點(diǎn)以上的溫度后加壓而高速成形的鍛造方法(參照日本特表2003-534925)。
但是，該鍛造方法雖然可適用于板材類簡(jiǎn)單形狀，但要想適用于復(fù)雜的具有三維形狀的成形品時(shí)，模具的切削加工成為問題。
再有，在熔液鍛造法中，由于為以瞬間速度關(guān)閉模具并成形，所以很難將成形品的厚度精度良好地控制在1mm以下，且存在不能簡(jiǎn)單地適用于薄壁或厚度不等的成形品的較大問題。
第四，沖壓成形法存在以下問題。例如，日本特開平10-216920號(hào)公報(bào)中公開了將加熱到過冷卻液體溫度域的塊狀非晶質(zhì)合金按壓到置于真空腔內(nèi)的模具的封閉部位而成形的方法。
在該方法中，用一次沖壓成形極難完成具備轂、肋、框、孔等的三維復(fù)雜形狀，再有，由于重復(fù)加熱裝置或冷卻裝置的配置及解除，所以難以在短循環(huán)時(shí)間內(nèi)連續(xù)成形尺寸精度高的復(fù)雜形狀。
于是，本發(fā)明的發(fā)明者為解決上述問題，試驗(yàn)了各種方法并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，著眼于金屬玻璃在作為過冷卻液體從熔液中不結(jié)晶化而固化時(shí)不會(huì)凝固收縮，主要管理因熱膨脹收縮所產(chǎn)生的尺寸變化即可這一點(diǎn)，得到以下見解首先，通過以高壓進(jìn)行注射的壓鑄進(jìn)行粗成形并形成必須的外形尺寸或三維形狀部位，再預(yù)先準(zhǔn)備形成有與外形尺寸匹配的型腔的溫?zé)釠_壓模具，接著在加熱到過冷卻液體溫度域的模具內(nèi)配置粗成形品，通過在模具中按壓溫?zé)釠_壓成形，在殘留在粗成形品的表面上的表面缺陷中用粘性流動(dòng)填充周圍材料來填埋孔，從而可消除缺陷。
而且，得到以下見解在溫?zé)釠_壓模具中為了作成1mm以下的間隙而預(yù)先形成型腔部，從而利用金屬玻璃特有的粘性流動(dòng)的最終整修成形成為可能，且適于三維的厚度不等·薄壁的復(fù)雜形狀。
本發(fā)明的發(fā)明者立足于這些見解，再繼續(xù)專心研究，結(jié)果完成本發(fā)明。

發(fā)明內(nèi)容
于是，本發(fā)明鑒于以上問題而提出，其目的是提供一種金屬玻璃的成形方法，該方法在保持金屬玻璃的非晶質(zhì)的同時(shí)成形不產(chǎn)生表面缺陷的成形品，利用使用了構(gòu)造簡(jiǎn)單的模具的簡(jiǎn)化工序成形高尺寸精度的成形部件，即便是薄壁或厚度不等的成形品或復(fù)雜形狀的成形品也可簡(jiǎn)單地成形。
本發(fā)明的第一特征是一種金屬玻璃的成形方法，其特征在于，具有使用金屬玻璃進(jìn)行利用壓鑄的粗成形以便成形粗成形品的工序；以及，將已成形的上述粗成形品加熱至過冷卻液溫度域進(jìn)行溫?zé)釠_壓成形的工序。
在本發(fā)明的第一特征中，上述溫?zé)釠_壓成形后的成形品形成有1mm或其以下的厚度。
在本發(fā)明的第一特征中，利用上述壓鑄的粗成形可以在通入惰性氣體的同時(shí)進(jìn)行。
在本發(fā)明的第一特征中，在利用上述壓鑄的粗成形中，可將YAG激光作為熱源熔化上述金屬玻璃。
在本發(fā)明的第一特征中，上述溫?zé)釠_壓成形可將上述粗成形品在大氣中加熱至過冷卻液體溫度域而進(jìn)行。
在本發(fā)明的第五特征中，向上述過冷卻液體溫度域的加熱可在內(nèi)部配有加熱裝置的模具中組裝上述粗成形品而進(jìn)行。
在本發(fā)明的第一特征中，上述溫?zé)釠_壓成形可以在將隔斷大氣的粉體膜涂抹到上述粗成形品上后，將該粗成形品加熱至過冷卻液體溫度域而進(jìn)行。
在本發(fā)明的第一特征中，上述溫?zé)釠_壓成形可以在將上述粗成形品的表面粗糙度用算數(shù)平均粗糙度調(diào)整為0.1μm或其以上5μm或其以下的范圍后，將該粗成形品加熱至過冷卻液體溫度域而進(jìn)行。
在本發(fā)明的第一特征中，上述金屬玻璃可以是硅基金屬玻璃。


圖1(a)是表示在本發(fā)明第一實(shí)施方式的金屬玻璃的成形方法中利用壓模的粗成形所使用的壓鑄裝置的圖，圖1(b)是表示在本發(fā)明第一實(shí)施方式的金屬玻璃的成形方法中利用溫?zé)釠_壓的整修成形所使用的溫?zé)釠_壓裝置的圖。
圖2(a)表示在本發(fā)明第一實(shí)施方式的金屬玻璃的成形方法中，實(shí)施利用溫?zé)釠_壓的整修成形之前的粗成形品的剖面，圖2(b)是表示在本發(fā)明第一實(shí)施方式的金屬玻璃的成形方法中的利用溫?zé)釠_壓的整修成形狀態(tài)的圖。
圖3是用于說明本發(fā)明第一實(shí)施方式的金屬玻璃的成形方法中的通入惰性氣體的同時(shí)進(jìn)行的壓鑄所形成的粗成形的圖。
圖4是用于說明本發(fā)明第一實(shí)施方式的金屬玻璃的成形方法中利用壓鑄的粗成形時(shí)的利用YAG激光熔化金屬玻璃的圖。
圖5是內(nèi)裝有本發(fā)明第一實(shí)施方式的金屬玻璃的成形方法中的溫?zé)釠_壓所使用的加熱器的模具的概要說明圖。
圖6是涂抹本發(fā)明第一實(shí)施方式的金屬玻璃的成形方法中的溫?zé)釠_壓所適用的粉體膜的粗成形品的剖視圖。
圖7是調(diào)整了可適用于本發(fā)明第一實(shí)施方式的金屬玻璃的成形方法中的溫?zé)釠_壓的表面粗糙度的粗成形品的說明圖。
圖8A是表示有關(guān)實(shí)施例1～9及比較例1～5的金屬玻璃的評(píng)價(jià)結(jié)果的圖。
圖8B是表示有關(guān)實(shí)施例1～9及比較例1～5的金屬玻璃的評(píng)價(jià)結(jié)果的圖。
具體實(shí)施例方式
下面參照

本發(fā)明第一實(shí)施方式的金屬玻璃的成形方法。
圖1(a)表示可適用于本發(fā)明第一實(shí)施方式的金屬玻璃的成形方法的壓鑄裝置1，圖1(b)表示可適用于本發(fā)明第一實(shí)施方式的金屬玻璃的成形方法的溫?zé)釠_壓裝置10。
本實(shí)施方式的金屬玻璃的成形方法是通過使用金屬玻璃進(jìn)行利用壓鑄的粗成形以便成形粗成形品的工序和將已成形的粗成形品加熱到過冷卻液體溫度域進(jìn)行溫?zé)釠_壓成形的工序來獲得金屬玻璃的成形品。
如圖1(a)所示，壓鑄裝置1是通過在壓鑄成形室5內(nèi)適當(dāng)配置金屬玻璃M的熔化部2、模具部3、及壓入部4而大致構(gòu)成的。
熔化部2具有坩堝2a和為加熱熔化該坩堝2a內(nèi)的金屬玻璃M而配置于該坩堝2a周圍的加熱裝置2b而構(gòu)成。
模具部3具有具備成形粗成形品M1的型腔A的模具3a和通過橫澆道與該型腔A連通的套筒3b而構(gòu)成。
壓入部4具有在套筒3b內(nèi)往返運(yùn)動(dòng)的柱塞4a和作為該柱塞4a的驅(qū)動(dòng)源的活塞4b而構(gòu)成。
在本實(shí)施方式的金屬玻璃的成形方法中的利用壓鑄的粗成形通過將熔化在坩堝2a內(nèi)的金屬玻璃M填充到套筒3b后，用柱塞4a加壓填充到型腔A內(nèi)來進(jìn)行，其結(jié)果，可成形粗成形品M1。
此外，如圖1(b)所示，溫?zé)釠_壓裝置10具有上模具10a和下模具10b而構(gòu)成，且通過兩模具10a、10b的合模形成型腔B而構(gòu)成。
本實(shí)施方式的金屬玻璃的成形方法中的溫?zé)釠_壓成形通過將粗成形品M1加熱到過冷卻液體溫度域并裝載于溫?zé)釠_壓裝置10的型腔B中沖壓成形而進(jìn)行，其結(jié)果，可成形成形品M2。
更具體地，在將由壓鑄裝置1成形后的粗成形品M1移至溫?zé)釠_壓裝置2中進(jìn)行溫?zé)釠_壓時(shí)，殘留在粗成形品M1表面上的氣蝕等的表面缺陷(鑄造缺陷)a通過粘性流動(dòng)而填埋(圖2(a))，得到?jīng)]有表面缺陷a的成形品M2(參照?qǐng)D2(b))。
這樣，根據(jù)本實(shí)施方式的金屬玻璃的成形方法，可減輕從業(yè)者研究諸如從平時(shí)反復(fù)操作的經(jīng)驗(yàn)所獲得在適當(dāng)位置設(shè)置適當(dāng)數(shù)量的橫澆道和排氣口及溢流道那樣的鑄造方案的繁瑣作業(yè)，具有即使多少殘留有表面缺陷a也會(huì)通過溫?zé)釠_壓來消除的簡(jiǎn)便性，所以模具制造也變得簡(jiǎn)單，從而可實(shí)現(xiàn)模具成本的降低。
再有，如圖1(a)及圖1(b)所示，壓鑄及溫?zé)釠_壓可在各自的成形室進(jìn)行，也可在同一成形室內(nèi)半連續(xù)地進(jìn)行。
此外，在本實(shí)施方式中，溫?zé)釠_壓裝置10可構(gòu)成為型腔B的間隙為1mm或以下。
根據(jù)此類溫?zé)釠_壓裝置10的構(gòu)成，如圖2(b)所示，成形品M2由具備作成1mm或以下間隙的型腔B的溫?zé)釠_壓模具10a及10b形成，所以可充分完成利用金屬玻璃M中所特有的粘性流動(dòng)的最終整修成形，其結(jié)果，還可適用于三維、厚度不等·薄壁成形品或復(fù)雜形狀的成形品。
此外，在本實(shí)施方式中，利用壓鑄的粗成形可構(gòu)成為通入惰性氣體的同時(shí)進(jìn)行。
圖3表示圖1(a)中向壓鑄成形室5內(nèi)通入惰性氣體G的同時(shí)進(jìn)行利用壓鑄的粗成形的方法。
即、壓鑄裝置1是在壓鑄成形室5的適當(dāng)位置具備惰性氣體導(dǎo)入口6及惰性氣體排出口7而構(gòu)成，且從導(dǎo)入口6向壓鑄成形室5內(nèi)通入惰性氣體G的同時(shí)進(jìn)行粗成形。
這里，作為惰性氣體G，可選擇氦、氮、氬等。
此外，將在成形后用壓出銷(未圖示)等從模具部3壓出的粗成形品M1投入并儲(chǔ)存在預(yù)備放在壓鑄成形室5內(nèi)的下方的放置處。
根據(jù)此類壓鑄裝置1的構(gòu)成，在每次將熔化時(shí)厭氧的金屬玻璃M熔化時(shí)，由于不必將壓鑄成形室5內(nèi)減壓到高真空度，所以可實(shí)現(xiàn)工序的簡(jiǎn)化。
此時(shí)，金屬玻璃M可經(jīng)預(yù)備排氣的副室(未圖示)向壓鑄成形室5內(nèi)導(dǎo)入。在此類壓鑄裝置1的構(gòu)成中，可連續(xù)進(jìn)行金屬玻璃M的送入和粗成形。
此外，在本實(shí)施方式中，可構(gòu)成為用YAG激光L作為熱源來熔化壓鑄所使用的金屬玻璃M。
圖4表示使用YAG激光L作為金屬玻璃M的熔化熱源的實(shí)例。
在圖1(b)中，雖然表示了將加熱裝置2b配置在壓鑄成形室5內(nèi)的實(shí)例，但如圖4所示，通過將熔化熱源設(shè)置在壓鑄成形室5外，可減小壓鑄成形室5的容積，還可節(jié)約惰性氣體G的通氣量。
在圖4中，標(biāo)記8所表示的構(gòu)成是YAG激光L的導(dǎo)入窗，由透明玻璃構(gòu)成，標(biāo)記9所表示的構(gòu)成是密封部件。
這里，使用YAG激光L作為金屬玻璃M的熔化熱源的原因是由于可通過透明硅玻璃等的導(dǎo)入窗8從壓鑄成形室5外向與外部空氣隔斷的壓鑄成形室5內(nèi)入射高能量密度線。
再有，使用多個(gè)壓鑄裝置1同時(shí)進(jìn)行粗成形的情況，可從一臺(tái)激光振蕩裝置通過用多個(gè)光纖分叉而高效進(jìn)行多個(gè)熔化，從而有利。
此外，溫?zé)釠_壓成形是使用圖1(b)所示的溫?zé)釠_壓裝置10，將粗成形品M1在大氣中加熱到過冷卻液體溫度域而進(jìn)行的。其結(jié)果，可完成利用金屬玻璃M所特有的粘性流動(dòng)的最終整修。
向該過冷卻液體溫度域的加熱可構(gòu)成為在內(nèi)部配設(shè)有加熱裝置的模具中組裝粗成形品M1而進(jìn)行。圖5表示具有該構(gòu)成的溫?zé)釠_壓10裝置。
如圖5所示，該溫?zé)釠_壓裝置10由在內(nèi)部配置盒式加熱器H的上模具10a及下模具10b構(gòu)成。
根據(jù)具有此類構(gòu)成的溫?zé)釠_壓裝置10，在溫?zé)釠_壓成形時(shí)，可加熱粗成形品M1，受氣體介質(zhì)溫度的影響很少，且僅通過上模具10a或下模具10b的簡(jiǎn)單開關(guān)動(dòng)作，便可連續(xù)進(jìn)行溫?zé)釠_壓。
這里，可選擇惰性氣體作為氣體介質(zhì)進(jìn)行溫?zé)釠_壓，也可在大氣中進(jìn)行溫?zé)釠_壓。在大氣中進(jìn)行溫?zé)釠_壓的情況，雖然在被形成物表面形成氧化膜，但通過在過冷卻液體溫度域中結(jié)晶化之前完成成形，氧化薄膜成為保護(hù)膜而防止向內(nèi)部的氧化浸透，還不發(fā)生來自表面的結(jié)晶化。
此外，在本實(shí)施方式中，溫?zé)釠_壓成形可構(gòu)成為在將隔斷空氣的粉體膜P涂抹到粗成形品M1上后將粗成形品M1加熱到過冷卻液體溫度。圖6表示該情況的粗成形品M1。
這里，粉體膜P通過在粗成形品M1的表面上涂抹粉狀體而得到。再有，本發(fā)明不限于使用BN(氮化硼)作為粉體膜P的情況，也可適用于使用高密度碳粉和二硫化鉬(MoS2)等的具有耐熱性的起到分散粒子作用的粉體膜的情況。
此外，本發(fā)明作為涂抹的方法，并不限于使用噴射的情況，也可適用于使用浸漬和刷涂等的情況。
根據(jù)此類構(gòu)成，粉體膜P位于模具和粗成形品M1之間，起到減小成形中的表面摩擦的效果。其結(jié)果，可促進(jìn)粗成形品M1的粘性流動(dòng)，進(jìn)行更為順利的沖壓成形。
此外，在本實(shí)施方式中，溫?zé)釠_壓成形可構(gòu)成為在將粗成形品M1的表面粗糙度用算數(shù)平均粗糙度(Ra)調(diào)整為0.1μm或其以上5μm或其以下的范圍后，將粗成形品M1加熱至過冷卻液體溫度域。圖7所示該情況的粗成形品M1。
這里，粗成形品M1通過在其表面m上施加噴沙處理而將表面粗糙度用算數(shù)平均粗糙度(Ra)調(diào)整為0.1μm或其以上5μm或其以下。
再有，本發(fā)明作為表面粗糙度的調(diào)整，并不限于使用噴沙的情況，也可適用于使用其它投射材料的噴丸和機(jī)械研磨及化學(xué)研磨等的情況。
此外，之所以限定表面粗糙度是因?yàn)樵诒砻娲植诙萊a不滿0.1μm時(shí)，減少模具(例如，上模具10a)和粗成形品M1的接觸面積的效果不充分，也不產(chǎn)生減少摩擦的效果。
相反，當(dāng)表面粗糙度Ra超過5μm且變大時(shí)，雖然摩擦大大降低，但存在由于粗成形品M1的形狀而殘留有難以由粘性流動(dòng)來填充的地方的可能。
根據(jù)該構(gòu)成，通過將粗成形品M1的表面m調(diào)整為預(yù)定范圍的表面粗糙度，可起到減小溫?zé)釠_壓時(shí)的模具(例如，上模具10a)表面和粗成形品M1的接觸面積并減小摩擦，且促進(jìn)粗成形品M1的粘性流動(dòng)的效果。
粗成形品M1的較大表面缺陷隨著利用粘性流動(dòng)的成形的進(jìn)行而逐漸變小，由于在成形結(jié)束時(shí)完全平坦，所以不會(huì)對(duì)成形品M2(參照?qǐng)D2(b))的表面品質(zhì)產(chǎn)生不良影響。
根據(jù)本實(shí)施方式的金屬玻璃的成形方法，通過執(zhí)行使用金屬玻璃的利用壓鑄的粗成形的工序，接著再執(zhí)行加熱到過冷卻液體溫度域進(jìn)行溫?zé)釠_壓成形的工序，可在鑄造時(shí)殘留在粗成形品的表面的表面缺陷中用粘性流動(dòng)填充周圍材料并填埋孔，從而可消除缺陷。
換言之，根據(jù)本實(shí)施方式的金屬玻璃的成形方法，由于可將殘留在由壓鑄而成形的粗成形品M1表面的表面缺陷在隨后的加熱進(jìn)行到過冷卻液體溫度域而進(jìn)行的溫?zé)釠_壓成形時(shí)除去，所以可提供在保持金屬玻璃的非晶質(zhì)的同時(shí)可成形沒有表面缺陷的成形品的金屬玻璃的成形方法。
此外，根據(jù)本實(shí)施方式的金屬玻璃的成形方法，由于可將粗成形品M1的表面缺陷在隨后進(jìn)行的溫?zé)釠_壓成形時(shí)除去，所以在模具設(shè)計(jì)也變得容易，同時(shí)，由于也減輕了成形后切斷除去多余部分的后續(xù)工序，所以可提供用簡(jiǎn)化了的工序成形高尺寸精度的成形部件的金屬玻璃的成形方法。
再有，根據(jù)本實(shí)施方式的金屬玻璃的成形方法，由于溫?zé)釠_壓成形伴隨著金屬玻璃的粘性流動(dòng)而進(jìn)行，所以可提供即使是薄壁或厚度不等的成形品或復(fù)雜形狀的成形品也可簡(jiǎn)單成形的金屬玻璃的成形方法。
根據(jù)本實(shí)施方式的金屬玻璃的成形方法，由于成形品由具備1mm以下間隙的型腔B的溫?zé)釠_壓模具10a及10b形成，所以可充分完成利用金屬玻璃中所特有的粘性流動(dòng)的最終整修成形，且可適用于三維、厚度不等·薄壁的成形品或復(fù)雜形狀的成形品。
根據(jù)本實(shí)施方式的金屬玻璃的成形方法，不需要在每次熔化金屬玻璃時(shí)都將利用壓鑄的粗成形的氣體介質(zhì)減壓至高真空度。
根據(jù)本實(shí)施方式的金屬玻璃的成形方法，通過使用YAG激光L，從壓鑄成形室5外向與外部空氣隔斷的壓鑄成形室5內(nèi)射入高能密度線，可熔化壓鑄成形室5內(nèi)的金屬玻璃M。并且，在使用多個(gè)壓鑄裝置1同時(shí)進(jìn)行粗成形時(shí)，從一個(gè)激光振蕩裝置通過用多個(gè)光纖分叉，也可同時(shí)熔化多個(gè)壓鑄成形室5內(nèi)的金屬玻璃M。
換言之，根據(jù)本實(shí)施方式的金屬玻璃的成形方法，通過使用YAG激光L，可將金屬玻璃M的熔化熱源設(shè)定于壓鑄成形室5外，所以可減小壓鑄成形室5的容積并節(jié)約惰性氣體G的通入量，同時(shí)，通過用多個(gè)光纖分叉，可同時(shí)熔化多個(gè)壓鑄成形室5內(nèi)的金屬玻璃M，并可實(shí)現(xiàn)制造的效率化。
根據(jù)本實(shí)施方式的金屬玻璃的成形方法，由于可將粗成形品M1在大氣中加熱到過冷卻液體溫度域進(jìn)行溫?zé)釠_壓成形，所以可完成利用了金屬玻璃所特有的粘性流動(dòng)的最終整修。
根據(jù)本實(shí)施方式的金屬玻璃的成形方法，可很少受到氣體介質(zhì)溫度的影響，且僅通過上模具和下模具的簡(jiǎn)單開關(guān)動(dòng)作就可連續(xù)進(jìn)行溫?zé)釠_壓。
根據(jù)本實(shí)施方式的金屬玻璃的成形方法，粉體膜P位于模具和粗成形品M1之間，起到減小成形中的表面摩擦的效果，其結(jié)果，可促進(jìn)粗成形品M1的粘性流動(dòng)。
根據(jù)本實(shí)施方式的金屬玻璃的成形方法，通過將粗成形品M1的表面粗糙度調(diào)整為0.1μm以上5μm以下的范圍，可減小溫?zé)釠_壓時(shí)的模具10a及10b表面與粗成形品M1的接觸面積，減小其間的摩擦，其結(jié)果，可促進(jìn)溫?zé)釠_壓時(shí)的粗成形品M1的粘性流動(dòng)。
此外，此時(shí)的粗成形品M1可在調(diào)整了其表面粗糙度的表面上施加粉體膜P，此時(shí)，由于粉體膜P的形成良好，可進(jìn)一步促進(jìn)溫?zé)釠_壓時(shí)的粗成形品的粘性流動(dòng)。
根據(jù)本實(shí)施方式的金屬玻璃的成形方法，在使用硅基金屬進(jìn)行利用壓鑄的粗成形后，將所得到的粗成形品M1加熱到過冷卻液體溫度域進(jìn)行溫?zé)釠_壓成形，所以，在溫?zé)釠_壓成形時(shí)可充分完成有效利用硅基金屬玻璃所特有的極廣的過冷卻溫度域內(nèi)的粘性流動(dòng)的最終整修成形，并可有效除去鑄造時(shí)殘留在粗成形品表面上的表面缺陷。
換言之，根據(jù)本實(shí)施方式的金屬玻璃的成形方法，在溫?zé)岢尚螘r(shí)可充分完成有效利用硅基金屬玻璃所特有的極廣的過冷卻溫度域內(nèi)的粘性流動(dòng)的最終整修成形，其結(jié)果，可進(jìn)一步有效除去鑄造時(shí)殘留在粗成形品表面上的表面缺陷，并可在保持硅基金屬玻璃的非晶質(zhì)的同時(shí)成形不產(chǎn)生表面缺陷的成形品。
圖8A及圖8B中表示有關(guān)實(shí)施例1～9及比較例1～5的金屬玻璃成形品的評(píng)價(jià)結(jié)果。
實(shí)施例1～9的金屬玻璃的成形品是由上述第一實(shí)施方式的金屬玻璃的成形方法而成形的。具體地，實(shí)施例1～9的金屬玻璃的成形品是通過在使用金屬玻璃M進(jìn)行利用壓鑄的粗成形后，將所得到的粗成形品M1加熱到過冷卻液體溫度域進(jìn)行溫?zé)釠_壓成形而成形的。圖8A及圖8B表示有關(guān)各實(shí)施例1～9的壓鑄條件及溫?zé)釠_壓條件。
與此相對(duì)，比較例1的金屬玻璃的成形品是通過僅由壓鑄的金屬玻璃的成形方法而成形的，比較例2的金屬玻璃的成形品是使用用熔液鍛造而預(yù)先制作為板狀的坯料來試行溫?zé)釠_壓的金屬玻璃的成形方法而成形的，比較例3的金屬玻璃的成形品是通過僅利用模具鑄造的金屬玻璃的成形方法而成形的，比較例4的金屬玻璃的成形品是通過僅利用高壓注射模塑成形的金屬玻璃的成形方法而成形的，比較例5的金屬玻璃的成形品是通過僅由熔液鍛造的金屬玻璃的成形方法而成形的。再有，圖8A及圖8B表示有關(guān)比較例1～5的成形條件。
還有，實(shí)施例1～9及比較例1～5所使用的金屬玻璃是硅基金屬玻璃。
再有，如圖8A及圖8B所示，對(duì)“由成形得到的成品的最小厚度”、“成品的表面粗糙度”、“完成形狀(填充度)”、“有無表面缺陷”、“成品是否保持非晶質(zhì)”的效果進(jìn)行評(píng)價(jià)。
這里，“完成形狀(填充度)”表示方式如下，相對(duì)于由體積與密度預(yù)先算出而得到的重量，完成形狀中的測(cè)量重量的差異用“○”表示低于0.5％以內(nèi)的情況，用“×”表示產(chǎn)生超過0.5％的重量差異的情況。
此外，“有無表面缺陷”是通過目測(cè)判斷相對(duì)于模具型腔的設(shè)計(jì)形狀是否存在損害成品的形狀或表面狀態(tài)的地方來進(jìn)行的。
另外，“判斷成品是否保持非晶質(zhì)”是用X射線折射法分析成品的結(jié)果而進(jìn)行的，用“○”表示判斷為保持非晶質(zhì)的情況，用“×”表示沒有保持非晶質(zhì)且發(fā)生結(jié)晶化的情況。
從圖8A及圖8B可知，實(shí)施例1～9任一個(gè)皆通過全部效果的評(píng)價(jià)項(xiàng)目，與此相對(duì)，比較例1～5中任一個(gè)的完成形狀(填充度)為“×”，表面缺陷為“有”，可理解實(shí)施例1～9是很優(yōu)秀的。
更具體地，實(shí)施例1～9任一個(gè)其“成品最小厚度”比粗成形品的“成形厚度”小，且“表面粗糙度”成品時(shí)比溫?zé)釠_壓時(shí)小，其結(jié)果，可理解為，通過進(jìn)行溫?zé)釠_壓成形，在鑄造時(shí)殘留在粗成形品的表面上的表面缺陷中用粘性流動(dòng)填充周圍材料并填埋孔，可除去缺陷。
此外，實(shí)施例1、2是厚度均勻的三維框體，實(shí)施例3～9是厚度不等的三維框體，但任一個(gè)皆通過全部效果的評(píng)價(jià)項(xiàng)目，可理解為，本實(shí)施方式的金屬玻璃的成形方法還可簡(jiǎn)單成形三維、厚度不等·薄壁的成形品或復(fù)雜形狀的成形品。
另外，關(guān)于壓鑄成形時(shí)的氣體介質(zhì)實(shí)施例1為真空，實(shí)施例2、6為氮?dú)狻?shí)施例3、5、7、8、9中為氬氣、實(shí)施例4為氦氣，任一個(gè)皆通過全部效果的評(píng)價(jià)項(xiàng)目，可理解為這些惰性氣體都可適用。
再有，關(guān)于溫?zé)釠_壓成形時(shí)的氣體介質(zhì)實(shí)施例1～7為氮?dú)?，?shí)施例8、9為大氣，且任一個(gè)皆通過全部效果的評(píng)價(jià)項(xiàng)目，可理解為，以氮?dú)鉃榇砝亩栊詺怏w或是空氣中任一種皆可適用于溫?zé)釠_壓成形。
產(chǎn)業(yè)上的可利用性如上所述，根據(jù)本發(fā)明，可提供一種金屬玻璃的成形方法，該方法在保持金屬玻璃的非晶質(zhì)的同時(shí)成形不產(chǎn)生表面缺陷的成形品，利用使用了構(gòu)造簡(jiǎn)單的模具的簡(jiǎn)化工序成形高尺寸精度的成形部件，還可簡(jiǎn)單成形薄壁或厚度不等的成形品或復(fù)雜形狀的成形品。
權(quán)利要求
1.一種金屬玻璃的成形方法，其特征在于，具有使用金屬玻璃進(jìn)行利用壓鑄的粗成形以便成形粗成形品的工序；以及，將已成形的上述粗成形品加熱至過冷卻液溫度域進(jìn)行溫?zé)釠_壓成形的工序。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬玻璃的成形方法，其特征在于上述溫?zé)釠_壓成形后的成形品形成有1mm或其以下的厚度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬玻璃的成形方法，其特征在于利用上述壓鑄的粗成形是通入惰性氣體的同時(shí)而進(jìn)行的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬玻璃的成形方法，其特征在于在利用上述壓鑄的粗成形中，將YAG激光作為熱源熔化上述金屬玻璃。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬玻璃的成形方法，其特征在于上述溫?zé)釠_壓成形是將上述粗成形品在大氣中加熱至過冷卻液體溫度域而進(jìn)行的。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的金屬玻璃的成形方法，其特征在于向上述過冷卻液體溫度域的加熱是在內(nèi)部配有加熱裝置的模具中組裝上述粗成形品而進(jìn)行的。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬玻璃的成形方法，其特征在于上述溫?zé)釠_壓成形是在將隔斷大氣的粉體膜涂抹到上述粗成形品上后，將該粗成形品加熱至過冷卻液體溫度域而進(jìn)行的。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬玻璃的成形方法，其特征在于上述溫?zé)釠_壓成形是在將上述粗成形品的表面粗糙度用算數(shù)平均粗糙度調(diào)整為0.1μm或其以上5μm或其以下的范圍后，將該粗成形品加熱至過冷卻液體溫度域而進(jìn)行的。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬玻璃的成形方法，其特征在于上述金屬玻璃是硅基金屬玻璃。
全文摘要
本發(fā)明涉及金屬玻璃的成形方法，具有使用金屬玻璃進(jìn)行利用壓鑄的粗成形以便成形粗成形品的工序、以及，將已成形的上述粗成形品加熱至過冷卻液溫度域進(jìn)行溫?zé)釠_壓成形的工序。
文檔編號(hào)B22D17/10GK1956808SQ20058001699
公開日2007年5月2日 申請(qǐng)日期2005年5月27日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月28日
發(fā)明者村松尚國(guó), 鈴木健, 井上明久, 木村久道 申請(qǐng)人:日本礙子株式會(huì)社, 國(guó)立大學(xué)法人東北大學(xué)