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1、(10)申请公布号 CN 103088272 A (43)申请公布日 2013.05.08 CN 103088272 A *CN103088272A* (21)申请号 201110454052.2 (22)申请日 2011.12.30 100139979 2011.11.02 TW C22C 45/10(2006.01) C23C 14/34(2006.01) C23C 14/16(2006.01) B32B 15/01(2006.01) (71)申请人 中央大学 地址 中国台湾桃园县 (72)发明人 郑宪清 蔡佩桦 李嘉彬 张益综 符志强 朱瑾 (74)专利代理机构 中科专利商标代理有限责任。
2、 公司 11021 代理人 周长兴 (54) 发明名称 金属玻璃镀膜在铝合金耐疲劳性质提升的应 用 (57) 摘要 一种镀有锆基或锆铜基金属玻璃合金镀膜 的基板、 及其制备方法。本发明的镀有锆基金 属玻璃镀膜的基板包括 : 铝合金基板 ; 以及锆 基金属玻璃镀膜, 配置于该基板的表面, 且该锆 基金属玻璃镀膜的组成如式 1 所示, 式 1 : (ZraCubNicAld)100-xSix, 其 中, 45 a 75, 25 b 35, 5 c 15, 5 d 15, 0.1 x 10。本发明的镀有锆铜基 金属玻璃镀膜的基板包括 : 铝合金基板 ; 以及锆 铜基金属玻璃镀膜, 配置于基板的表面,。
3、 且该锆 铜基金属玻璃镀膜的组成如式 2 所示, 式 2 : (ZreCufAlgAgh)100-ySiy, 35e55, 35f 55, 5 g 15, 5 h 15, 0.1 y 10。 (30)优先权数据 (51)Int.Cl. 权利要求书 3 页 说明书 11 页 附图 1 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3页 说明书11页 附图1页 (10)申请公布号 CN 103088272 A CN 103088272 A *CN103088272A* 1/3 页 2 1. 一种镀有锆基金属玻璃镀膜的基板, 包括 : 一基板, 该基板为一铝合金基板 ; 。
4、以及 一锆基金属玻璃镀膜, 该锆基金属玻璃镀膜配置于该基板的表面, 且该锆基金属玻璃 镀膜的组成如式 1 所示, 式 1 (ZraCubNicAld)100-xSix, 其中, 45 a 75, 25 b 35, 5 c 15, 5 d 15, 0.1 x 10。 2. 如权利要求 1 所述镀有锆基金属玻璃镀膜的基板, 其中, 该镀有锆基金属玻璃镀膜 的基板的表面粗糙度为 3.5nm-5.5nm。 3. 如权利要求 1 所述镀有锆基金属玻璃镀膜的基板, 其中, 该镀有锆基金属玻璃镀膜 的基板经弯曲疲劳度测验, 当使用 250MPa 的应力值时, 疲劳寿命为 1x106-1x107次。 4. 如。
5、权利要求 1 所述镀有锆基金属玻璃镀膜的基板, 其中, 该镀有锆基金属玻璃镀膜 的基板的疲劳限为 200MPa-300MPa。 5. 如权利要求 1 所述镀有锆基金属玻璃镀膜的基板, 其中, 该锆基金属玻璃镀膜的厚 度为 100nm-500nm。 6. 如权利要求 1 所述镀有锆基金属玻璃镀膜的基板, 其中, 该镀有锆基金属玻璃镀膜 的基板的硬度值为 3.5GPa-5.5GPa。 7. 如权利要求 1 所述镀有锆基金属玻璃镀膜的基板, 其中, 该镀有锆基金属玻璃镀膜 的基板的杨氏系数为 80GPa-100GPa。 8. 一种镀有锆铜基金属玻璃镀膜的基板, 包括 : 一基板, 该基板为一铝合金基。
6、板 ; 以及 一锆铜基金属玻璃镀膜, 该锆铜基金属玻璃镀膜配置于该基板的表面, 且该锆铜基金 属玻璃镀膜的组成如式 2 所示, 式 2 (ZreCufAlgAgh)100-ySiy, 其中, 35 e 55, 35 f 55, 5 g 15, 5 h 15, 0.1 y 10。 9. 如权利要求 8 所述镀有锆铜基金属玻璃镀膜的基板, 其中, 该镀有锆铜基金属玻璃 镀膜的基板的表面粗糙度为 3nm-5nm。 10. 如权利要求 8 所述镀有锆铜基金属玻璃镀膜的基板, 其中, 该镀有锆铜基金属玻璃 镀膜的基板经弯曲疲劳度测验, 当使用 250MPa 的应力值时, 疲劳寿命为 1x106-1x10。
7、9次。 11. 如权利要求 8 所述镀有锆铜基金属玻璃镀膜的基板, 其中, 该镀有锆铜基金属玻璃 镀膜的基板的疲劳限为 200MPa-300MPa。 12. 如权利要求 8 所述镀有锆铜基金属玻璃镀膜的基板, 其中, 该锆铜基金属玻璃镀膜 的厚度为 100nm-500nm。 13. 如权利要求 8 所述镀有锆铜基金属玻璃镀膜的基板, 其中, 该镀有锆铜基金属玻璃 镀膜的基板的硬度值为 4GPa-6GPa。 14. 如权利要求 8 所述镀有锆铜基金属玻璃镀膜的基板, 其中, 该镀有锆铜基金属玻璃 权 利 要 求 书 CN 103088272 A 2 2/3 页 3 镀膜的基板的杨氏系数为 85G。
8、Pa-105GPa。 15. 一种溅镀锆基金属玻璃镀膜的方法, 包括步骤 : A) 提供一锆基金属玻璃靶材, 该锆基金属玻璃靶材的组成如式 1 所示 ; 以及 B) 以该锆基金属玻璃靶材作为阴极, 溅镀一锆基金属玻璃镀膜于一基板表面, 该基板 为一铝合金基板 ; 其中 : 式 1 (ZraCubNicAld)100-xSix, 其中, 45 a 75, 25 b 35, 5 c 15, 5 d 15, 0.1 x 10。 16. 如权利要求 15 所述溅镀锆基金属玻璃镀膜的方法, 其中, 该锆基金属玻璃靶材是 经由以下步骤制得 : A1) 将如式 1 所示的组成的合金原料经熔炼形成一铸锭 ; 。
9、以及 A2) 将该铸锭进行真空吸铸, 以形成一锆基金属玻璃靶材。 17. 如权利要求 15 所述溅镀锆基金属玻璃镀膜的方法, 其中, 该步骤 B) 中该锆基金属 玻璃镀膜的厚度为 100nm-500nm。 18. 如权利要求 15 所述溅镀锆基金属玻璃镀膜的方法, 其中, 该步骤 B) 中该溅镀步骤 是于一气体压力为 1x10-4Pa-1x10-2Pa 的条件下进行。 19. 如权利要求 15 所述溅镀锆基金属玻璃镀膜的方法, 其中, 该镀有锆基金属玻璃镀 膜的基板的硬度值为 3.5GPa-5.5GPa。 20. 如权利要求 15 所述溅镀锆基金属玻璃镀膜的方法, 其中, 该镀有锆基金属玻璃镀。
10、 膜的基板的杨氏系数为 80GPa-100GPa。 21. 一种溅镀锆铜基金属玻璃镀膜的方法, 包括步骤 : A) 提供一锆铜基金属玻璃靶材, 该锆铜基金属玻璃靶材的组成如式 2 所示 ; 以及 B) 以该锆铜基金属玻璃靶材作为阴极, 溅镀一锆铜基金属玻璃镀膜于一基板表面, 该 基板为一铝合金基板 ; 其中 : 式 2 (ZreCufAlgAgh)100-ySiy, 其中, 35 e 55, 35 f 55, 5 g 15, 5 h 15, 0.1 y 10。 22. 如权利要求 21 所述溅镀锆铜基金属玻璃镀膜的方法, 其中, 该锆铜基金属玻璃靶 材是经由以下步骤制得 : A1) 将如式 2。
11、 所示的组成的合金原料经熔炼形成一铸锭 ; 以及 A2) 将该铸锭进行真空吸铸, 以形成一锆铜基金属玻璃靶材。 23.如权利要求7所述溅镀锆铜基金属玻璃镀膜的方法, 其中, 该步骤B)中该锆铜基金 属玻璃镀膜的厚度为 100nm-500nm。 24. 如权利要求 21 所述溅镀锆铜基金属玻璃镀膜的方法, 其中, 该步骤 B) 中该溅镀步 骤是于一气体压力为 1x10-4Pa-1x10-2Pa 的条件下进行。 25. 如权利要求 21 所述溅镀锆铜基金属玻璃镀膜的方法, 其中, 该镀有锆铜基金属玻 璃镀膜的基板的硬度值为 4GPa-6GPa。 权 利 要 求 书 CN 103088272 A 3。
12、 3/3 页 4 26. 如权利要求 21 所述溅镀锆铜基金属玻璃镀膜的方法, 其中, 该镀有锆铜基金属玻 璃镀膜的基板的杨氏系数为 85GPa-105GPa。 权 利 要 求 书 CN 103088272 A 4 1/11 页 5 金属玻璃镀膜在铝合金耐疲劳性质提升的应用 技术领域 0001 本发明是关于一种镀有锆基或锆铜基金属玻璃合金镀膜的基板及其制备方法, 尤 其指一种镀有锆基金属玻璃镀膜的基板与镀有锆铜基金属玻璃镀膜的基板及其制备方法。 背景技术 0002 铝合金由于具有重量轻、 耐腐蚀等优点, 因此可应用于许多地方。例如, 7075-T6 为航空用高强度铝合金, 广泛应用于飞机结构上。
13、, 如机翼和机身。由于飞机在起降的过程 中受到大气压力的影响, 必须要经常性的增压、 减压, 容易使机体产生疲劳裂隙 (Fatigue Crack), 而此些裂隙容易集中应力, 因此最终造成疲劳破坏。疲劳裂隙的发生主要可分成 三个阶段 : 裂隙起始 (Crack Initiation)、 裂隙成长 (Crack Propagation)、 以及快速破裂 (Final Fast Fracture)。疲劳裂隙起始机制可分为滑移带起始机制与晶界起始机制。其 由于材料受到周期性疲劳负载, 使得材料内部原子差排滑移而形成滑移带, 滑移带作用形 成凹入 (intrusion) 或凸出 (extrusion。
14、), 因此于材料表面和晶界形成裂隙。 0003 因此, 如何抑制滑移带的凸出, 达到延迟疲劳裂隙起始与成长的时间来提升铝合 金的疲劳性质, 则成为一个重要的课题。故, 本领域亟需一种新颖的镀膜材料, 使可提升基 板的机械性质、 疲劳性质, 并同时具有优秀的硬度、 杨氏系数、 疲劳限、 疲劳寿命、 及粗糙度 等特性。 发明内容 0004 本发明的目的在于提供一种金属玻璃镀膜在铝合金耐疲劳性质提升的应用, 以改 进公知技术中的缺陷。 0005 为实现上述目的, 本发明提供的镀有锆基金属玻璃镀膜的基板, 包括 : 0006 一基板, 该基板为一铝合金基板 ; 以及 0007 一锆基金属玻璃镀膜, 该。
15、锆基金属玻璃镀膜配置于该基板的表面, 且该锆基金属 玻璃镀膜的组成如式 1 所示, 0008 式 1 0009 (ZraCubNicAld)100-xSix, 0010 其中, 45 a 75, 25 b 35, 5 c 15, 5 d 15, 0.1 x 10。 0011 所述镀有锆基金属玻璃镀膜的基板, 其中, 该镀有锆基金属玻璃镀膜的基板的表 面粗糙度为 3.5nm-5.5nm。 0012 所述镀有锆基金属玻璃镀膜的基板, 其中, 该镀有锆基金属玻璃镀膜的基板经弯 曲疲劳度测验, 当使用 250MPa 的应力值时, 疲劳寿命为 1x106-1x107次。 0013 所述镀有锆基金属玻璃镀。
16、膜的基板, 其中, 该镀有锆基金属玻璃镀膜的基板的疲 劳限为 200MPa-300MPa。 0014 所述镀有锆基金属玻璃镀膜的基板, 其中, 该锆基金属玻璃镀膜的厚度为 说 明 书 CN 103088272 A 5 2/11 页 6 100nm-500nm。 0015 所述镀有锆基金属玻璃镀膜的基板, 其中, 该镀有锆基金属玻璃镀膜的基板的硬 度值为 3.5GPa-5.5GPa。 0016 所述镀有锆基金属玻璃镀膜的基板, 其中, 该镀有锆基金属玻璃镀膜的基板的杨 氏系数为 80GPa-100GPa。 0017 本发明还提供一种镀有锆铜基金属玻璃镀膜的基板, 包括 : 0018 一基板, 该。
17、基板为一铝合金基板 ; 以及 0019 一锆铜基金属玻璃镀膜, 该锆铜基金属玻璃镀膜配置于该基板的表面, 且该锆铜 基金属玻璃镀膜的组成如式 2 所示, 0020 式 2 0021 (ZreCufAlgAgh)100-ySiy, 0022 其中, 35 e 55, 35 f 55, 5 g 15, 5 h 15, 0.1 y 10。 0023 所述镀有锆铜基金属玻璃镀膜的基板, 其中, 该镀有锆铜基金属玻璃镀膜的基板 的表面粗糙度为 3nm-5nm。 0024 所述镀有锆铜基金属玻璃镀膜的基板, 其中, 该镀有锆铜基金属玻璃镀膜的基板 经弯曲疲劳度测验, 当使用 250MPa 的应力值时, 疲。
18、劳寿命为 1x106-1x109次。 0025 所述镀有锆铜基金属玻璃镀膜的基板, 其中, 该镀有锆铜基金属玻璃镀膜的基板 的疲劳限为 200MPa-300MPa。 0026 所述镀有锆铜基金属玻璃镀膜的基板, 其中, 该锆铜基金属玻璃镀膜的厚度为 100nm-500nm。 0027 所述镀有锆铜基金属玻璃镀膜的基板, 其中, 该镀有锆铜基金属玻璃镀膜的基板 的硬度值为 4GPa-6GPa。 0028 所述镀有锆铜基金属玻璃镀膜的基板, 其中, 该镀有锆铜基金属玻璃镀膜的基板 的杨氏系数为 85GPa-105GPa。 0029 本发明提供的溅镀锆基金属玻璃镀膜的方法, 包括步骤 : 0030 。
19、A) 提供一锆基金属玻璃靶材, 该锆基金属玻璃靶材的组成如式 1 所示 ; 以及 0031 B) 以该锆基金属玻璃靶材作为阴极, 溅镀一锆基金属玻璃镀膜于一基板表面, 该 基板为一铝合金基板 ; 其中 : 0032 式 1 0033 (ZraCubNicAld)100-xSix, 0034 其中, 45 a 75, 25 b 35, 5 c 15, 5 d 15, 0.1 x 10。 0035 所述溅镀锆基金属玻璃镀膜的方法, 其中, 该锆基金属玻璃靶材是经由以下步骤 制得 : 0036 A1) 将如式 1 所示的组成的合金原料经熔炼形成一铸锭 (ingot) ; 以及 0037 A2) 将该。
20、铸锭进行真空吸铸, 以形成一锆基金属玻璃靶材。 0038 所述溅镀锆基金属玻璃镀膜的方法, 其中, 该步骤 B) 中该锆基金属玻璃镀膜的厚 度为 100nm-500nm。 说 明 书 CN 103088272 A 6 3/11 页 7 0039 所述溅镀锆基金属玻璃镀膜的方法, 其中, 该步骤 B) 中该溅镀步骤是于一气体压 力为 1x10-4Pa-1x10-2Pa 的条件下进行。 0040 所述溅镀锆基金属玻璃镀膜的方法, 其中, 该镀有锆基金属玻璃镀膜的基板的硬 度值为 3.5GPa-5.5GPa。 0041 所述溅镀锆基金属玻璃镀膜的方法, 其中, 该镀有锆基金属玻璃镀膜的基板的杨 氏系。
21、数为 80GPa-100GPa。 0042 本发明还提供一种溅镀锆铜基金属玻璃镀膜的方法, 包括步骤 : 0043 A) 提供一锆铜基金属玻璃靶材, 该锆铜基金属玻璃靶材的组成如式 2 所示 ; 以及 0044 B) 以该锆铜基金属玻璃靶材作为阴极, 溅镀一锆铜基金属玻璃镀膜于一基板表 面, 该基板为一铝合金基板 ; 其中 : 0045 式 2 0046 (ZreCufAlgAgh)100-ySiy, 0047 其中, 35 e 55, 35 f 55, 5 g 15, 5 h 15, 0.1 y 10。 0048 所述溅镀锆铜基金属玻璃镀膜的方法, 其中, 该锆铜基金属玻璃靶材是经由以下 步。
22、骤制得 : 0049 A1) 将如式 2 所示的组成的合金原料经熔炼形成一铸锭 (ingot) ; 以及 0050 A2) 将该铸锭进行真空吸铸, 以形成一锆铜基金属玻璃靶材。 0051 所述溅镀锆铜基金属玻璃镀膜的方法, 其中, 该步骤 B) 中该锆铜基金属玻璃镀膜 的厚度为 100nm-500nm。 0052 所述溅镀锆铜基金属玻璃镀膜的方法, 其中, 该步骤 B) 中该溅镀步骤是于一气体 压力为 1x10-4Pa-1x10-2Pa 的条件下进行。 0053 所述溅镀锆铜基金属玻璃镀膜的方法, 其中, 该镀有锆铜基金属玻璃镀膜的基板 的硬度值为 4GPa-6GPa。 0054 所述溅镀锆铜。
23、基金属玻璃镀膜的方法, 其中, 该镀有锆铜基金属玻璃镀膜的基板 的杨氏系数为 85GPa-105GPa。 0055 以本发明的方法所制备得到的锆铜基金属玻璃镀膜的基板可改善原本无镀合金 镀膜的铝合金基板的各种特性, 例如改善了铝合金基板的疲劳寿命、 表面粗糙度、 硬度等, 由此可提升铝合金基板的使用寿命。因此, 本发明的技术可应用到航空制造、 造船业、 汽车 工业、 自行车工业等领域, 以提升各种交通工具的耐用性, 更可应用到其它需要高疲劳性的 装置上, 帮助提升装置使用寿命等性质。 附图说明 0056 图 1 为本发明实施例 1 的锆基金属玻璃镀膜的 X 光绕射分析结果图 ; 以及 0057。
24、 图 2 为本发明实施例 2 的锆铜基金属玻璃镀膜的 X 光绕射分析结果图。 具体实施方式 0058 本发明提供了一种镀有锆基金属玻璃镀膜的基板, 包括 : 一基板, 该基板为一铝合 金基板 ; 以及一锆基金属玻璃镀膜, 该锆基金属玻璃镀膜配置于该基板的表面, 且该锆基金 说 明 书 CN 103088272 A 7 4/11 页 8 属玻璃镀膜的组成系如式 1 所示, 0059 式 1 0060 (ZraCubNicAld)100-xSix, 0061 其中, 45 a 75, 25 b 35, 5 c 15, 5 d 15, 0.1 x 10。 0062 本发明的镀有锆基金属玻璃镀膜的基板。
25、改善了原本无镀合金镀膜的铝合金基板 的各种特性, 例如改善了铝合金基板的疲劳寿命、 表面粗糙度、 硬度等, 以此可提升铝合金 基板的使用寿命。 因此, 本发明的技术可应用到航空制造、 造船业、 汽车工业、 自行车工业等 领域, 以提升各种交通工具的耐用性, 还可应用到其它需要高疲劳性的装置上, 帮助提升装 置使用寿命等性质。 0063 金属玻璃 (metallic glass) 是指金属原子的排列方式缺乏连续规则性的长程排 列, 而仅以间断短程有序方式排列。 金属玻璃又称为液态金属(liquid metals)或非结晶金 属 (non-crystalline metals), 又因为这种缺乏连。
26、续规则性长程排列的规则性的特质与玻 璃的结构相似, 所以又被称为玻璃化金属(glassy metals)或金属玻璃(metallic glass)。 当合金液由高温缓慢冷却凝固时, 通常会形成具连续规则性长程排列的结晶固体, 但若是 以极快的冷却速率(约1061010K/sec)冷却, 则可生成无序原子排列的金属玻璃合金。 且 因为这种特殊的金属玻璃结构, 使金属玻璃合金在低角度 (2 30 50 度 ) 的 X-ray 绕 射图下具有一宽广的绕射峰, 故有别于结晶物体的绕射峰图。 0064 本 发 明 的 镀 有 锆 基 金 属 玻 璃 镀 膜 的 基 板 中,该 式 1 较 佳 可 为 (。
27、Zr53Cu30Ni9Al8)99.5Si0.5。 0065 本发明的镀有锆基金属玻璃镀膜的基板中, 该镀有锆基金属玻璃镀膜的基板的表 面粗糙度较佳可为 3.5nm-5.5nm, 例如 4.5nm。 0066 本发明的镀有锆基金属玻璃镀膜的基板中, 该镀有锆基金属玻璃镀膜的基板经弯 曲疲劳度测验, 当使用 300MPa 的应力值时, 疲劳寿命较佳可为 1x105-5x106次, 例如 5x105 次。当使用 250MPa 的应力值时, 疲劳寿命较佳可为 1x106-1x107次, 例如 5x106。 0067 本发明的镀有锆基金属玻璃镀膜的基板中, 该镀有锆基金属玻璃镀膜的基板的疲 劳寿命较佳。
28、可为该铝合金基板的 10-30 倍, 例如 22 倍。 0068 本发明的镀有锆基金属玻璃镀膜的基板中, 该镀有锆基金属玻璃镀膜的基板的疲 劳限较佳可为 200MPa-300MPa, 例如 235MPa。 0069 本发明的镀有锆基金属玻璃镀膜的基板中, 该锆基金属玻璃镀膜的厚度较佳可为 100nm-500nm, 例如 200nm、 300nm、 或 400nm 等。 0070 本发明的镀有锆基金属玻璃镀膜的基板中, 该锆基金属玻璃镀膜与该基板之间较 佳可还包括一缓冲层, 该缓冲层的材料较佳可为钛。 缓冲层的厚度例如可为50nm, 可用于加 强基板与锆基金属玻璃镀膜的附着性。 0071 本发明。
29、的镀有锆基金属玻璃镀膜的基板中, 该基板较佳可为 7075-T6 铝合金基 板。 0072 本发明的镀有锆基金属玻璃镀膜的基板中, 该镀有锆基金属玻璃镀膜的基板的硬 度值较佳可为 3.5GPa-5.5GPa, 例如 4.5GPa。 0073 本发明的镀有锆基金属玻璃镀膜的基板中, 该镀有锆基金属玻璃镀膜的基板的杨 说 明 书 CN 103088272 A 8 5/11 页 9 氏系数较佳可为 80GPa-100GPa, 例如 90GPa。 0074 本发明的镀有锆基金属玻璃镀膜的基板中, 该锆基金属玻璃镀膜的附着力较佳为 60-70N, 例如 66N。附着力越高表示附着性质越好, 薄膜越不容易。
30、剥落。若没更足够的附着 性来保证镀膜在疲劳测试过程中仍然能够继续存在, 那么镀膜的应用及其机械性质均无法 完全展现, 因此评估镀膜与基材的附着性成为镀膜评估的重要依据。 0075 本发明另提供一种镀有锆铜基金属玻璃镀膜的基板, 包括 : 一基板, 该基板为一铝 合金基板 ; 以及一锆铜基金属玻璃镀膜, 该锆铜基金属玻璃镀膜配置于该基板的表面, 且该 锆铜基金属玻璃镀膜的组成如式 2 所示, 0076 式 2 0077 (ZreCufAlgAgh)100-ySiy, 0078 其中, 35 e 55, 35 f 55, 5 g 15, 5 h 15, 0.1 y 10。 0079 本发明的镀有锆。
31、铜基金属玻璃镀膜的基板改善了原本无镀合金镀膜的铝合金基 板的各种特性, 例如改善了铝合金基板的疲劳寿命、 表面粗糙度、 硬度等, 以此可提升铝合 金基板的使用寿命。 因此, 本发明的技术可应用到航空制造、 造船业、 汽车工业、 自行车工业 等领域, 以提升各种交通工具的耐用性, 更可应用到其它需要高疲劳性的装置上, 帮助提升 装置使用寿命等性质。 0080 本 发 明 的 镀 有 锆 铜 基 金 属 玻 璃 镀 膜 的 基 板 中, 该 式 2 较 佳 可 为 (Zr42Cu42Al8Ag8)99.5Si0.5。 0081 本发明的镀有锆铜基金属玻璃镀膜的基板中, 该镀有锆铜基金属玻璃镀膜的基。
32、板 的表面粗糙度较佳可为 3nm-5nm, 例如 4nm。 0082 本发明的镀有锆铜基金属玻璃镀膜的基板中, 该镀有锆铜基金属玻璃镀膜的基板 经弯曲疲劳度测验, 当使用 300MPa 的应力值时, 疲劳寿命较佳可为 1.2x105-1.2x107次, 例 如 1.2x106次。 0083 本发明的镀有锆铜基金属玻璃镀膜的基板中, 该镀有锆铜基金属玻璃镀膜的基板 经弯曲疲劳度测验, 当使用 250MPa 的应力值时, 疲劳寿命较佳可为 1x106-1x109次, 更佳可 为 1x106-1x108次, 例如 107次。 0084 本发明的镀有锆铜基金属玻璃镀膜的基板中, 该镀有锆铜基金属玻璃镀。
33、膜的基板 的疲劳寿命较佳可为该铝合金基板的 30-50 倍, 例如 45 倍。 0085 本发明的镀有锆铜基金属玻璃镀膜的基板中, 该镀有锆铜基金属玻璃镀膜的基板 的疲劳限较佳可为 200MPa-300MPa, 例如 250MPa。 0086 本发明的镀有锆铜基金属玻璃镀膜的基板中, 该锆铜基金属玻璃镀膜的厚度较佳 可为 100nm-500nm, 例如 200nm、 300nm、 或 400nm 等。 0087 本发明的镀有锆铜基金属玻璃镀膜的基板中, 该锆铜基金属玻璃镀膜与该基板之 间较佳可还包括一缓冲层, 该缓冲层的材料较佳可为钛。 缓冲层的厚度例如可为50nm, 可用 于加强基板与锆铜基。
34、金属玻璃镀膜的附着性。 0088 本发明的镀有锆铜基金属玻璃镀膜的基板中, 该基板较佳可为 7075-T6 铝合金基 板。 0089 本发明的镀有锆铜基金属玻璃镀膜的基板中, 该镀有锆铜基金属玻璃镀膜的基板 说 明 书 CN 103088272 A 9 6/11 页 10 的硬度值较佳可为 4GPa-6GPa, 例如 5GPa。 0090 本发明的镀有锆铜基金属玻璃镀膜的基板中, 该镀有锆铜基金属玻璃镀膜的基板 的杨氏系数较佳可为 85GPa-105GPa, 例如 97GPa。 0091 本发明还提供一种溅镀锆基金属玻璃镀膜的方法, 包括步骤 : (A) 提供一锆基金 属玻璃靶材, 该锆基金属。
35、玻璃靶材的组成如式1所示 ; 以及(B)以该锆基金属玻璃靶材作为 阴极, 溅镀一锆基金属玻璃镀膜于一基板表面, 该基板为一铝合金基板 ; 其中, 0092 式 1 0093 (ZraCubNicAld)100-xSix, 0094 其中, 45 a 75, 25 b 35, 5 c 15, 5 d 15, 0.1 x 10。 0095 以本发明的方法所制备得到的锆基金属玻璃镀膜的基板可改善原本无镀合金镀 膜的铝合金基板的各种特性, 例如改善了铝合金基板的疲劳寿命、 表面粗糙度、 硬度等, 以 此可提升铝合金基板的使用寿命。因此, 本发明的技术可应用到航空制造、 造船业、 汽车工 业、 自行车工。
36、业等领域, 以提升各种交通工具的耐用性, 更可应用到其它需要高疲劳性的装 置上, 帮助提升装置使用寿命等性质。 0096 本 发 明 的 溅 镀 锆 基 金 属 玻 璃 镀 膜 的 方 法 中,该 式 1 较 佳 可 为 (Zr53Cu30Ni9Al8)99.5Si0.5。 0097 本发明的溅镀锆基金属玻璃镀膜的方法中, 该锆基金属玻璃靶材较佳可经由以下 步骤制得 : 0098 (A1) 将如式 1( 或式 2) 所示的组成的合金原料经熔炼形成一铸锭 (ingot) ; 以及 0099 (A2) 将该铸锭进行真空吸铸, 以形成一锆基金属玻璃靶材。 0100 本发明的溅镀锆基金属玻璃镀膜的方法。
37、中, 该步骤 (B) 中, 该基板较佳可为 7075-T6 铝合金基板。 0101 本发明的溅镀锆基金属玻璃镀膜的方法中, 该步骤 (B) 中, 该锆基金属玻璃镀膜 的厚度较佳可为 100nm-500nm, 例如 200nm、 300nm、 或 400nm 等。 0102 本发明的溅镀锆基金属玻璃镀膜的方法中, 该基板是预先经由表面处理, 该表面 处理较佳可包括选自由 : 研磨、 电解抛光、 及其组合所组成的群组。 0103 本发明的溅镀锆基金属玻璃镀膜的方法中, 该步骤 (B) 中, 该溅镀步骤是于一气 体压力较佳可为 1x10-4Pa-1x10-2Pa 的条件下进行, 例如 10-3Pa。。
38、 0104 本发明的溅镀锆基金属玻璃镀膜的方法中, 该步骤 (B) 中, 该溅镀步骤较佳可于 一惰性气体或氮气环境中进行, 惰性气体例如可为氦气、 氖气、 或氩气等。 0105 本发明的溅镀锆基金属玻璃镀膜的方法中, 该镀有锆基金属玻璃镀膜的基板的硬 度值较佳可为 3.5GPa-5.5GPa, 例如 4.5GPa。 0106 本发明的溅镀锆基金属玻璃镀膜的方法中, 该镀有锆基金属玻璃镀膜的基板的杨 氏系数较佳可为 80GPa-100GPa, 例如 90GPa。 0107 本发明再提供一种溅镀锆铜基金属玻璃镀膜的方法, 包括步骤 : (A) 提供一锆铜 基金属玻璃靶材, 该锆铜基金属玻璃靶材的组。
39、成系如式2(或式1)所示 ; 以及(B)以该锆铜 基金属玻璃靶材作为阴极, 溅镀一锆铜基金属玻璃镀膜于一基板表面, 该基板系一铝合金 基板 ; 其中, 说 明 书 CN 103088272 A 10 7/11 页 11 0108 式 2 0109 (ZreCufAlgAgh)100-ySiy, 0110 其中, 35 e 55, 35 f 55, 5 g 15, 5 h 15, 0.1 y 10。 0111 本 发 明 的 溅 镀 锆 铜 基 金 属 玻 璃 镀 膜 的 方 法 中, 该 式 2 较 佳 可 为 (Zr42Cu42Al8Ag8)99.5Si0.5。 0112 本发明的溅镀锆铜基。
40、金属玻璃镀膜的方法, 其中, 该锆铜基金属玻璃靶材较佳可 经由以下步骤制得 : 0113 (A1) 将如式 2( 或式 1) 所示的组成的合金原料经熔炼形成一铸锭 (ingot) ; 以及 0114 (A2) 将该铸锭进行真空吸铸, 以形成一锆铜基金属玻璃靶材。 0115 本发明的溅镀锆铜基金属玻璃镀膜的方法中, 该步骤 (A1) 中, 该熔炼较佳可为电 弧熔炼。 0116 本发明的溅镀锆铜基金属玻璃镀膜的方法中, 该步骤 (B) 中, 该基板较佳可为 7075-T6 铝合金基板。 0117 本发明的溅镀锆铜基金属玻璃镀膜的方法中, 该步骤 (B) 中, 该锆铜基金属玻璃 镀膜的厚度较佳可为 。
41、100nm-500nm, 例如 200nm、 300nm、 或 400nm 等。 0118 本发明的溅镀锆铜基金属玻璃镀膜的方法中, 该基板是预先经由表面处理, 该表 面处理较佳可为包括选自由 : 研磨、 电解抛光、 及其组合所组成的群组。 0119 本发明的溅镀锆铜基金属玻璃镀膜的方法中, 该步骤 (B) 中, 该溅镀步骤较佳可 于一气体压力为 1x10-4Pa-1x10-2Pa 的条件下进行, 例如 10-3Pa。 0120 本发明的溅镀锆铜基金属玻璃镀膜的方法中, 该步骤 (B) 中, 该溅镀步骤较佳可 于一惰性气体或氮气环境中进行, 惰性气体例如可为氦气、 氖气、 或氩气等。 0121。
42、 本发明的溅镀锆铜基金属玻璃镀膜的方法中, 该镀有锆铜基金属玻璃镀膜的基板 的硬度值较佳可为 4GPa-6GPa, 例如 5GPa。 0122 本发明的溅镀锆铜基金属玻璃镀膜的方法中, 该镀有锆铜基金属玻璃镀膜的基板 的杨氏系数较佳可为 85GPa-105GPa, 例如 97GPa。 0123 以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式, 本领域技术人员可由本说明书 所揭示的内容轻易地了解本发明的其它优点与功效。下列特定具体实施例仅解释为说明 性, 无论以任何方式皆不限制本发明。 对本发明中配方的形式与细节的省略、 修饰、 减损、 与 改变, 在不背离本发明的精神与范畴下, 均可由本领域技术人。
43、员加以进行。 0124 实施例 1 0125 锆基金属玻璃 (Zr53Cu30Ni9Al8)99.5Si0.5) 镀膜基板的制备 0126 1) 靶材的制备 0127 将合金原料按照组成比例 (Zr53Cu30Ni9Al8)99.5Si0.5) 配制后, 将合金原料在氩气保 护气氛下 ( 分压约为 200torrs) 以电弧熔炼的方式 ( 氩焊机厂牌型号 : Lincoln electric INVERTEC V450-PRO), 进行合金熔炼形成圆形铸锭 (ingot)。 0128 将熔炼完成的铸锭表面进行清洁 ( 例如, 以喷砂机将氧化层去除, 并将铸锭放入 装有酒精的烧杯内, 以超音波震。
44、荡清洁表面残留物 ), 并将完成清洁后的铸锭放入真空吸铸 熔炼炉中, 在高纯度氩气的保护下进行真空吸铸, 并搭配恒温控制系统控制铜模温度, 快速 说 明 书 CN 103088272 A 11 8/11 页 12 冷却后得到一金属玻璃合金板。接着, 利用线切割 (Wire-Cut EDM) 将合金板切割成直径约 为 2 时的大小的靶材, 即完成本实施例的金属玻璃合金靶材的制备。 0129 2) 溅镀锆基金属玻璃镀膜 0130 2-1. 铝合金基板的前处理 0131 取 7075-T6 铝合金基板, 以砂纸进行研磨表面处理。须注意的是, 所使用的砂 纸的顺序, 必须为号数由小至大, 例如从 10。
45、00 号研磨到 4000 号砂纸。在此, 铝合金基板 可为公知任何种类的铝合金基板, 不限于 7075-T6 铝合金基板。接着, 再将试片施以电 解抛光 (electrolytic polishing) 处理。电解抛光液的配方为 : CH3COOH 78ml+HClO4 22ml+Al(powder)0.4g。电解抛光时, 将基板放置于正极 (+), 以一不锈钢板作为负极 (-)。 由于电解液温度需小于 45, 因此在此是以恒温控制系统控制电解液温度。电解抛光是使 用直流电解抛光机进行, 电流密度为 5A/dm2, 工作电压为 50V, 工作时间为 30 秒。 0132 2-2. 缓冲层的形成。
46、 0133 为了增加薄膜与铝合金基板的附着力, 必须先在基板表面镀上一层厚度约为 50nm 的缓冲层, 缓冲层的材料主要为金属钛。 0134 2-3. 溅镀 0135 以金属玻璃靶材为阴极, 被镀物基板作为阳极, 以直流磁控溅镀机 (DCMagnetron Sputter) 来制备本实施例的金属玻璃薄膜。将溅镀机腔体抽至真空度为 10-3Pa, 充入 氩气气体并施加直流高电压进行溅镀, 在基板的缓冲层表面镀上一层锆基金属玻璃镀膜 (Zr53Cu30Ni9Al8)99.5Si0.5), 其厚度为 200nm, 则完成本实施例的镀有锆基金属玻璃镀膜的基 板。 0136 实施例 2 0137 锆铜基。
47、金属玻璃 (Zr42Cu42Al8Ag8)99.5Si0.5) 镀膜基板的制备 0138 首先, 除了需将组成比例改为 (Zr42Cu42Al8Ag8)99.5Si0.5) 以外, 以如同实施例 1 中 步骤 1. 靶材的制备中所描述的相同方法制备锆铜基金属玻璃靶材。 0139 接着, 取 7075-T6 铝合金基板, 以如同实施例 1 中步骤 2. 所描述的相同方法, 使用 本实施例的锆铜基金属玻璃靶材进行溅镀, 而得到本实施例的镀有锆铜基金属玻璃镀膜的 基板。 0140 测试例 1 0141 能量分散质谱仪 (Energy dispersive spectrometry, EDS) 分析 0142 取实施例 1、 2 的镀有锆基金属玻璃镀膜的基板、 镀有锆铜基金属玻璃镀膜的基板 分别进行能量分散质谱仪分析, 分析其表面金属玻璃合金镀膜的成份, 所得到的结果如下 表 1 所示。 0143 其中, 由于硅含量只有 0.5at., 。