專(zhuān)利名稱(chēng)：一種用電化學(xué)還原法制備大塊非晶合金的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及大塊(尺寸)非晶態(tài)合金的制備方法，具體涉及到鎳磷非晶態(tài)合金的制備方法。
背景技術(shù)：
塊狀非晶態(tài)合金是近年來(lái)采用現(xiàn)代冶金技術(shù)合成的一類(lèi)比普通金屬?gòu)?qiáng)度高得多、且具有更好的柔韌性和彈性的金屬玻璃材料，它是合金液在冷卻過(guò)程中沒(méi)有發(fā)生結(jié)晶過(guò)程而直接固化形成的一種材料，在微觀上更像是非常粘稠的液體而不像固體。由于其具有獨(dú)特的無(wú)序結(jié)構(gòu)，使其兼有固體和液體、金屬和玻璃的特性以及非同尋常的優(yōu)異的力學(xué)性能、物理和化學(xué)性能。因此，尋求制備大塊狀非晶態(tài)合金的技術(shù)一直是科學(xué)家們追求的目標(biāo)。
據(jù)《兵器材料科學(xué)與工程》2001，Vol.24，No6，p5～8報(bào)道，利用水淬法制備出了20mm×200mm的W絲/Zr基大塊體金屬玻璃復(fù)合棒材，其界面結(jié)合良好，鎢絲分布較均勻，無(wú)明顯過(guò)渡層，但在棒材的橫截面中心存在少量的孔隙，且W絲附近有較多的晶化相析出，為了進(jìn)一步減少孔隙和抑制部分晶化，需進(jìn)一步增加熔體冷卻速度和提高熔體澆鑄時(shí)的壓力。
又據(jù)《熱加工工藝》2004，No2，p18～19報(bào)道，采用電弧熔煉母合金、感應(yīng)加熱熔化、銅模吸鑄工藝，制備出厚度為1mm的板狀Fe-Co-Zr-Mo-W-B系Fe基大塊非晶合金。試樣表面具有典型的金屬光澤，斷口光亮并具有典型的玻璃斷口。
另?yè)?jù)《蘇州職業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)》2004，Vol.15，No2，p56～61報(bào)道，采用放電等離子燒結(jié)法在極快的升溫速度、低的燒結(jié)溫度、極短的保溫時(shí)間、較高的燒結(jié)壓力下制得了直徑20mm厚度5mm的Fe基非晶態(tài)合金塊體，合金具有良好的軟磁性能。
但是，利用上述方法一般只能得到非晶條帶及非晶薄膜，并且需要在制備過(guò)程中提供很大的冷卻速度，受工藝條件的限制要獲得一定厚度的大塊非晶態(tài)合金存在一定的困難。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種在常溫下采用電化學(xué)還原法即電鑄法制備大塊非晶態(tài)鎳磷合金的方法，包括電鑄液的配制和電鑄工藝。通過(guò)優(yōu)化的工藝條件，用電鑄的方法可以制備出厚度達(dá)到1.8mm大塊非晶鎳磷合金。該方法的特點(diǎn)是采用適當(dāng)?shù)娜芤杭肮に嚄l件使鎳、磷在陰極共沉積形成大塊非晶態(tài)合金。與此同時(shí)，由于需要將沉積形成的大塊非晶態(tài)合金從陰極基體上剝離下來(lái)，因此，要求對(duì)陰極表面經(jīng)過(guò)活化處理后再進(jìn)行鈍化處理，以生成一層致密的氧化膜來(lái)實(shí)現(xiàn)上述目的。
本發(fā)明的實(shí)施過(guò)程如下1、配制電鑄液，溶液組成為鎳鹽 40～350g/L硼酸 20～60g/L亞磷酸10～30g/LH2SO4少量(調(diào)pH值)其中鎳鹽采用硫酸鎳、氯化鎳等無(wú)機(jī)鎳鹽中的一種或兩種。
2、陽(yáng)極制備①陽(yáng)極材料為純鎳板；②采用150#、300#的砂紙進(jìn)行打磨陽(yáng)極表面；③將打磨好的陽(yáng)極用丙酮進(jìn)行除油、脫脂；④用水清洗、干燥備用。
3、陰極制備①陰極材料為OCr17Ni12Mo2不銹鋼。
②用砂紙打磨陰極表面。
③用水沖洗干凈后放置于通風(fēng)處晾干；④進(jìn)行陽(yáng)極除油5分鐘。
⑤用水沖洗干凈后放入1∶9的稀硫酸中進(jìn)行弱侵蝕約10分鐘；⑥用水沖洗干凈，放入15～25g/L的K2MnO4溶液中鈍化3～6小時(shí)。
⑦將電極沖洗晾干，陰極準(zhǔn)備完畢。
4、大塊非晶材料制備將準(zhǔn)備好的陰極和陽(yáng)極放于電鑄液中進(jìn)行電鑄，制備的工藝條件為pH 1.1～1.3電流密度10～15A/dm2
溫度 65～95℃電鑄完畢后用水將鑄層清洗干凈，并從陰極上剝離，即為塊體非晶態(tài)合金材料。
與現(xiàn)有大塊非晶材料的制備技術(shù)相比，本發(fā)明是在常溫下利用電化學(xué)還原的方法制備大塊非晶態(tài)鎳基合金，具有制備條件及工藝簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，可以大大降低材料的制備成本。
本發(fā)明制備的大塊非晶態(tài)合金的成分是磷含量為9～12(mass％)的鎳-磷合金。此大塊非晶合金材料具有很高的硬度和彈性模量，其硬度與工具鋼相似，達(dá)到了7GPa，其彈性模量值達(dá)到150GPa，壓縮斷裂強(qiáng)度為980MPa。圖1是采用本發(fā)明方法制備的大塊非晶態(tài)鎳-磷合金材料的X射線衍射圖譜。


圖1是非晶態(tài)Ni-P合金的X射線衍射圖譜。
具體實(shí)施例方式
下面通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
準(zhǔn)備電鑄陽(yáng)極和陰極。
陽(yáng)極制備①陽(yáng)極材料為純鎳板；②采用150#、300#的砂紙進(jìn)行打磨陽(yáng)極表面；③將打磨好的陽(yáng)極用丙酮進(jìn)行除油、脫脂；④用水清洗、干燥備用。
陰極制備①陰極材料為OCr17Ni12Mo2不銹鋼。
②用砂紙打磨陰極表面。
③用水沖洗干凈后放置于通風(fēng)處晾干；④進(jìn)行陽(yáng)極除油5分鐘。
⑤用水沖洗干凈后放入1∶9的稀硫酸中進(jìn)行弱侵蝕約10分鐘；⑥用水沖洗干凈，放入15～25g/L的K2MnO4溶液中鈍化3～6小時(shí)。
⑦將電極沖洗晾干，陰極準(zhǔn)備完畢。
將準(zhǔn)備好的陰極和陽(yáng)極放于電鑄液中進(jìn)行電鑄。
實(shí)施例1
配制電鑄液，溶液組成為NiSO4·6H2O 300g/LNiCl2·6H2O 45g/L亞磷酸20g/L硼酸 40g/LH2SO4少量(調(diào)pH值)電鑄工藝條件為pH1.1電流密度 10A/dm2溫度 85℃將鈍化3小時(shí)的陰極和陽(yáng)極放于電鑄液中進(jìn)行電鑄8小時(shí)，完畢后取出，用水將鑄層清洗干凈，并從陰極上剝離，得到尺寸為3cm×5cm×1.8mm的非晶態(tài)鎳磷合金塊體材料。
實(shí)施例2配制電鑄液，溶液組成為NiSO4·6H2O 340g/L亞磷酸25g/L硼酸 45g/LH2SO4少量(調(diào)pH值)電鑄工藝條件為pH1.2電流密度 10A/dm2溫度 75℃將鈍化5小時(shí)的的陰極和陽(yáng)極放于電鑄液中進(jìn)行電鑄8小時(shí)，完畢后取出，用水將鑄層清洗干凈，并從陰極上剝離，得到尺寸為3cm×5cm×1.1mm的非晶態(tài)鎳磷合金塊體材料。
實(shí)施例3配制電鑄液，溶液組成為NiSO4·6H2O 310g/L
NiCl2·6H2O 35g/L亞磷酸 28g/L硼酸38g/LH2S04少量(調(diào)pH值)電鑄工藝條件為pH 1.1電流密度15A/dm2溫度65℃將鈍化5小時(shí)的的陰極和陽(yáng)極放于電鑄液中進(jìn)行電鑄8小時(shí)，完畢后取出，用水將鑄層清洗干凈，并從陰極上剝離，得到尺寸為3cm×5cm×1.0mm的非晶態(tài)鎳磷合金塊體材料。
實(shí)施例4配制電鑄液，溶液組成為NiSO4·6H2O300g/LNiCl2·6H2O45g/L亞磷酸 24g/L硼酸 38g/LH2SO4少量(調(diào)pH值)電鑄工藝條件為pH 1.3電流密度 10A/dm2溫度 80℃將鈍化5小時(shí)的陰極和陽(yáng)極放于電鑄液中進(jìn)行電鑄8小時(shí)，完畢后取出，用水將鑄層清洗干凈，并從陰極上剝離，得到尺寸為3cm×5cm×1.9mm的非晶態(tài)鎳磷合金塊體材料。
權(quán)利要求
1.一種用電化學(xué)還原法制備大塊非晶合金的方法，其特征在于1)配制電鑄液，溶液組成為鎳鹽 40～350g/L硼酸 20～60g/L亞磷酸10～30g/LH2SO4少量用以調(diào)pH值2)進(jìn)行電鑄，將以純鎳板為材料制備的陽(yáng)極和以0Cr17Ni12Mo2不銹鋼為材料制備的陰極放于電鑄液中，工藝條件為pH 1.1～1.3電流密度10～15A/dm2溫度65～95℃
2.如權(quán)利要求1所述的用電化學(xué)還原法制備大塊非晶合金的方法，其特征在于鎳鹽采用硫酸鎳、氯化鎳鹽中的一種或兩種。
3.如權(quán)利要求1所述的用電化學(xué)還原法制備大塊非晶合金的方法，其特征在于以0Cr17Ni12Mo2不銹鋼材料制備陰極時(shí)，在15～25g/L的K2MnO4溶液中鈍化3～6小時(shí)。
全文摘要
一種用電化學(xué)還原法制備大塊非晶合金的方法，涉及大塊(尺寸)鎳磷非晶態(tài)合金的制備。該方法采用常溫下電化學(xué)還原法即電鑄法，配制適當(dāng)?shù)碾婅T液，通過(guò)優(yōu)化的工藝條件，使鎳、磷在陰極共沉積形成大塊非晶態(tài)合金。非晶態(tài)合金的成分是磷含量為9～12(mass％)的鎳－磷合金，厚度可以達(dá)到1.8mm，具有很高的硬度和彈性模量，其硬度與工具鋼相似，達(dá)到了7GPa，其彈性模量值達(dá)到150GPa，壓縮斷裂強(qiáng)度為980MPa。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有制備條件及工藝簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，可以大大降低材料的制備成本。
文檔編號(hào)C25C1/00GK101070600SQ20071006472
公開(kāi)日2007年11月14日 申請(qǐng)日期2007年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月23日
發(fā)明者俞宏英, 孫冬柏, 孟惠民, 王旭東, 樊自拴 申請(qǐng)人:北京科技大學(xué)