本发明属于材料技术领域， 更具体地， 涉及非晶合金的应用。 背景技术

镀膜技术， 尤其是真空镀膜技术， 由于可以使材料表面获得高致密高附着力的膜 层 而得到快速的发展， 是当今改善材料表面特性的重要手段。

有效的膜层不仅可以提高材料抵御环境的能力 ， 还可以赋予材料表面新的机械性 能、 装饰功能甚至特殊功能， 而膜层的质量不仅取决于镀膜工艺， 更取决于膜层材料。 在常规的金属膜层材料中， 主要有纯金属材料源和合金材料源， 而常规的金属材料源通 常为晶态材料， 所镀膜层难以兼具优异的机械性能与化学性能 。 发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问 题之一或至少提供一种有用的商业 选择。

为此， 本发明的一个目的在于提出一种非晶合金材料 源作为溅射或蒸镀工艺中的溅 射源或蒸发源用于在基材表面形成非晶合金镀 膜的用途。

本发明的另一个目的在于提出一种复合材料。

本发明的再一个目的在于提出一种复合材料的 制备方法。

根据本发明第一方面实施例的非晶合金材料源 作为溅射或蒸镀工艺中的溅射源或 蒸发源用于在基材表面形成非晶合金镀膜的用 途， 该非晶合金具有大的玻璃形成能力， 在一定的成分范围内均能够形成非晶膜层， 且所得到的膜层仍为非晶结构， 具有优异的 物理化学性能。

根据本发明的一些实施例， 所述非晶合金材料源的临界尺寸大于 lmm。

根据本发明的一些实施例， 所述非晶合金材料源为锆基非晶合金、 铁基非晶合金、 或钴基非晶合金。

根据本发明的一些实施例， 所述非晶合金材料源具有 50vol%以上的非晶相。

根据本发明的一些实施例， 所述非晶合金材料源为选自 Zr ₅₅ Al _1Q Cu _3Q Ni ₅ 非晶合金、 Zr ₅ 5AlioCu ₂₀ Nii5 非 晶 合 金 、 Fe ₄₄ . ₃ Cr ₅ Co ₄ Mo ₁₂ . ₈ Mn _u . ₂ C ₁₅ . ₈ B ₅ . ₉ Yi 非 晶 合 金 和

Co ₄ oCu5Tii ₆ .5Zr ₂₈ .5Al ₉ Yi非晶合金中的至少一种。

根据本发明第二方面实施例的复合材料， 包括基材和形成在所述基材表面的镀膜 层， 所述镀膜层具有非晶相， 所述镀膜层由非晶合金材料源作为溅射源或蒸 发源通过溅 射或蒸镀形成。

根据本发明的一些实施例， 所述非晶合金材料源的临界尺寸大于 lmm。

根据本发明的一些实施例， 所述非晶合金材料源为选自锆基非晶合金、 铁基非晶合 金和钴基非晶合金中的至少一种。

根据本发明的一些实施例， 基于所述非晶合金材料源的总体积， 所述非晶相为 50 vol%以上。

根据本发明的一些实施例， 所述非晶合金材料源为选自 Zr ₅₅ Al _1Q Cu _3Q Ni ₅ 非晶合金、 Zr ₅ 5AlioCu ₂₀ Nii5 非 晶 合 金 、 Fe ₄₄ . ₃ Cr ₅ Co ₄ Mo ₁₂ . ₈ Mn _u . ₂ C ₁₅ . ₈ B ₅ . ₉ Yi 非 晶 合 金 和 Co ₄ oCu5Tii ₆ .5Zr ₂₈ .5Al ₉ Yi非晶合金中的至少一种。

根据本发明第三方面实施例的复合材料的制备 方法， 包括以下步骤： 将非晶合金材 料源作为溅射源或蒸发源， 通过溅射或蒸镀在基材表面形成非晶合金镀膜 层。

根据本发明的一些实施例， 所述非晶合金材料源的临界尺寸大于 lmm。

根据本发明的一些实施例， 所述非晶合金材料源为锆基非晶合金、 铁基非晶合金或 钴基非晶合金。

根据本发明的一些实施例， 所述非晶合金材料源具有 50vol%以上的非晶相。

根据本发明的一些实施例， 所述非晶合金材料源为选自 Zr ₅₅ Al _1Q Cu _3Q Ni ₅ 非晶合金、

Zr ₅ 5AlioCu ₂₀ Nii5 非 晶 合 金 、 Fe ₄₄ . ₃ Cr ₅ Co ₄ Mo ₁₂ . ₈ Mn _u . ₂ C ₁₅ . ₈ B ₅ . ₉ Yi 非 晶 合 金 和

Co ₄ oCu5Tii ₆ .5Zr ₂₈ .5Al ₉ Yi非晶合金中的至少一种。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部 分给出， 部分将从下面的描述中变得 明显， 或通过本发明的实践了解到。 附图说明

本发明的上述和 /或附加的方面和优点从结合下面附图对实施� �的描述中将变得明 显和容易理解， 其中：

图 1示出了实施例 1和对比例 1的复合材料的 XRD图谱。 具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例， 所述实施例的示例在附图中示出。 下面通过参考附 图描述的实施例是示例性的， 旨在用于解释本发明， 而不能理解为对本发明的限制。

本发明人经过研究发现， 非晶合金由于具有短程有序、 长程无序的结构， 使其具有 高强度、 高弹性极限、 抗磨损、 高耐腐蚀性等优异的机械性能和化学特性， 有望成为新 型的膜层材料， 尤其是性能优异的靶材。

非晶合金由于为单相结构， 即不存在多物相的成分差异， 也不存在晶粒晶界的成分 差异， 化学成分的稳定性和一致性也是常规金属材料 难以媲美的； 而且， 由于非晶合金 为非晶态材料， 具有典型的玻璃化特征， 因此非晶态材料在熔点以下及玻璃化转变温度 以上仍具有很低的粘滞系数， 这为镀膜用靶材或蒸发源的铸造成型提供了有 利的条件， 可以铸造成型高质量的靶材。

在镀膜的过程中， 蒸发源或靶材在消耗的过程中， 由于饱和蒸汽压不同、 不同金属 原子溅射速率不同， 因此沉积在基体上膜层材料的化学成分与蒸发 源或靶材会有一定的 差异， 而具有大玻璃形成能力的非晶合金则可以在一 定程度上消除成分的波动对非晶形 成的影响。 此处， 需要说明的是， 关于非晶合金材料源的制备方法没有特别的限 制， 例 如， 可以将通过商业途径购得的非晶合金块体通过 普通的金属模铸造方法制备得到所需 形状和大小的非晶合金材料源。

由于膜层的厚度通常在微米级以下， 根据本发明人试验发现， 临界尺寸大于或等于 lmm的非晶合金， 在镀膜的过程中均可以获得非晶合金膜层。 而且， 由于非晶合金具有 大的临界尺寸， 可以采用常规的铸造方法铸造而成， 如金属模铸造等。

另外， 非晶合金根据所含有的主体元素不同， 可以分为 Fe基、 Cu基、 Zr基、 稀土 基、 Ni基、 Ti基、 Pd基、 Pt基、 Au基、 Co基等不同种非晶合金体系， 不同种非晶合 金也具有不同的物理化学特性， 如 Fe基非晶合金具有优异的软磁特性， Zr基非晶合金 则具有优异的机械性能， Co 基非晶则具有优异的耐腐蚀性和极高的表面硬 度， 因此可 以根据对膜层的不同需要， 可以灵活的选择不同的非晶合金作为膜层材料 。

具有相同化学成分的合金， 可以具有非晶态和晶态两种组织形态， 但非晶态具有比 晶态更均匀的微观化学组分， 因此更有利于获得均匀一致的膜层结构。 在本发明中， 优 选作为靶材或蒸发源的非晶合金具有体积百分 数 50%以上的非晶相。

下面通过具体实施例描述本发明。

需要说明的是， 下述实施例虽然仅以锆基非晶合金为代表进行 了示例， 但本发明并 不限于此。 本领域普通技术人员可以根据复合材料的应用 领域进行适当的选择。 实施例 1

将成分为 Zr ₅₅ Al _1Q Cu _3Q Ni ₅ 的非晶合金熔融， 通过压铸设备将其铸造到金属模具中， 得到尺寸为 1.5mmx80mmx200mm的非晶合金平面板材，并对表面� �行研磨和清洗处理， 获得洁净光亮的合金表面。 Zr ₅₅ Al _1Q C _U3Q Ni ₅ 非晶合金的临界尺寸通过 XRD进行标定， 临 界尺寸为 6mm。 非晶合金晶化体积比采用 XRD测试， 并辅以金相观察的方法确定。 所 述金相观察法为将上述非晶合金平面板材放入 腐蚀液中腐蚀， 由于非晶相具有高耐腐蚀 性， 而晶相结构容易被腐蚀液腐蚀变成黑色， 通过测定平面板材表面被腐蚀区域与未被 腐蚀区域的大小比例， 判定非晶相的含量。 所述腐蚀液采用 10 vol HF+40 vol HNO ₃ +50 vol H ₂ 0。 本实施例非晶相含量测定为 100 vol%。

然后， 将制备获得的非晶板材作为非晶靶材， 粘贴到水冷铜靶上放入镀膜室中进行 真空离子溅射镀膜： 将靶材固定， 封闭真空室进行抽真空到 8 X 10— ³ Pa， 然后通入氩气， 氩气压力约为 lPa， 镀膜基体为碳钢基体， 镀膜功率为 1 KW， 镀膜时间为 12小时， 得 到复合材料。 镀膜完成后， 对膜层进行 XRD测试， XRD 图谱见图 1所示。 由该 XRD 图谱可知， 除碳钢基体三个典型的特征衍射峰外， 为典型的非晶衍射馒头峰， 由此看出 该膜层为非晶合金膜层。该非晶合金膜层经数 十次折弯后不开裂，表现出优异的附着力。 实施例 2 将成分为 Zr ₅₅ Al _1Q Cu _2Q Ni ₁₅ 的非晶合金熔融， 通过压铸设备将其铸造到金属模具中， 得到尺寸为 1.5mmx80mmx200mm的非晶合金平面板材，并对表面� �行研磨和清洗处理， 获得洁净光亮的合金表面。 Zr ₅₅ Al _1Q C _U2Q Ni ₁₅ 非晶合金的临界尺寸通过 XRD进行标定， 临界尺寸为 lmm。 非晶合金晶化体积比采用 XRD测试， 并辅以金相观察的方法确定。 所述金相观察法与实施例 1相同，腐蚀液采用 10 vol% HF+40 vol HNO ₃ +50 vol H ₂ 0。 非晶相含量测定为 60 vol%。

然后， 将制备获得的非晶板材作为非晶靶材， 粘贴到水冷铜靶上放入镀膜室中进行 真空离子溅射镀膜： 将靶材固定， 封闭真空室进行抽真空到 8 X 10— ³ Pa， 然后通入氩气， 氩气压力约为 lPa， 镀膜基体为碳钢基体， 镀膜功率为 1 KW， 镀膜时间为 12小时， 得 到复合材料。 镀膜完成后， 对膜层进行 XRD测试， XRD图谱显示了典型的非晶衍射馒 头峰， 由此看出该膜层为非晶合金膜层。 该非晶合金膜层并经数十次折弯后不开裂， 表 现出优异的附着力。 实施例 3

将成分为 Fe44.3Cr5C04M0mMnn.2d5.8B5.9Yi的非晶合金熔融，通过 压铸设备将其铸 造到金属模具中， 得到尺寸为 1.5mmx80mmx200mm的非晶合金平面板材， 并对表面进 行研磨和清洗处理， 获得洁净光亮的合金表面。 Fe44.3Cr5C04M0mMnn.2d5.8B5.9Yi非晶 合金的临界尺寸通过 XRD进行标定，临界尺寸为 10mm。非晶合金晶化体积比采用 XRD 测试，并辅以金相观察的方法确定。所述金相 观察法与实施例 1相同，腐蚀液采用 10 vol% HF+40 vol HNO ₃ +50 vol H ₂ 0。 非晶相含量测定为 100 vol%。

然后， 将制备获得的非晶板材作为非晶靶材， 粘贴到水冷铜靶上放入镀膜室中进行 真空离子溅射镀膜： 将靶材固定， 封闭真空室进行抽真空到 8 X 10— ³ Pa， 然后通入氩气， 氩气压力约为 lPa， 镀膜基体为碳钢基体， 镀膜功率为 1 KW， 镀膜时间为 12小时， 得 到复合材料。 镀膜完成后， 对膜层进行 XRD测试， XRD图谱显示了典型的非晶衍射馒 头峰， 由此看出该膜层为非晶合金膜层。 该非晶合金膜层并经数十次折弯后不开裂， 表 现出优异的附着力。 实施例 4

将成分为 OHoCusTi^sZr sAloYi的非晶合金熔融， 通过压铸设备将其铸造到金属 模具中， 得到尺寸为 1.5mmx80mmx200mm的非晶合金平面板材， 并对表面进行研磨和 清洗处理， 获得洁净光亮的合金表面。 Co^CusTiw.sZr sAloYi非晶合金的临界尺寸通过 XRD进行标定， 临界尺寸为 2mm。 非晶合金晶化体积比采用 XRD测试， 并辅以金相观 察的方法确定。 所述金相观察法与实施例 1 相同， 腐蚀液采用 10 vol HF+40 vol HNO ₃ +50 vol H ₂ 0。 非晶相含量测定为 95vol%。

然后， 将制备获得的非晶板材作为非晶靶材， 粘贴到水冷铜靶上放入镀膜室中进行 真空离子溅射镀膜： 将靶材固定， 封闭真空室进行抽真空到 8 X 10— ³ Pa， 然后通入氩气， 氩气压力约为 lPa， 镀膜基体为碳钢基体， 镀膜功率为 1KW， 镀膜时间为 12小时， 得 到复合材料。 镀膜完成后， 对膜层进行 XRD测试， XRD图谱显示了典型的非晶衍射馒 头峰， 由此看出该膜层为非晶合金膜层。 该非晶合金膜层并经数十次折弯后不开裂， 表 现出优异的附着力。 对比例 1

将成分为 Zr41Til4Cu30Ni8A17 的非晶合金熔融， 通过压铸设备将其铸造到金属模 具中， 得到尺寸为 1.5mmx80mmx200mm的非晶合金平面板材， 并对表面进行研磨和清 洗处理，获得洁净光亮的合金表面， Zr41Til4Cu30Ni8A17非晶合金的临界尺寸通过 XRD 进行标定， 临界尺寸为 0.3mm; 非晶合金晶化体积比采用 XRD测试， 并辅以金相观察 的方法确定，所述金相观察法与实施例 1相同，腐蚀液采用 10%HF+40%HNO3+ 50% H20 (体积比） ， 非晶相含量测定为 10%。

然后， 将制备获得的非晶板材作为非晶靶材， 粘贴到水冷铜靶上放入镀膜室中进行 真空离子溅射镀膜， 将靶材固定， 封闭真空室进行抽真空到 8 X 10-3Pa， 然后通入工作 气体，工作气体压力约为 lPa，工作气体为氩气，镀膜基体为碳钢基体， 镀膜功率为 1KW， 镀膜时间为 12小时， 得到复合材料。 镀膜完成后， 对膜层进行 XRD测试， XRD图谱 见图 1所示。 由图可知， 其表现出典型的结晶态物象， 由此可以推断该膜层为晶态合金 膜层。 通过上述实施例可知， 根据本发明的非晶合金用于在基材表面形成非 晶合金镀膜的 应用， 该非晶合金具有大的玻璃形成能力， 在一定的成分范围内均能够形成非晶膜层。 且所得到的膜层仍为非晶结构， 具有优异的物理化学性能， 因此具有广阔的应用前景。

此外， 根据本发明的复合材料， 由于基材表面的非晶合金膜层具有高强度、 高弹性 极限、 抗磨损、 高耐腐蚀性等优异的机械性能和化学特性， 从而赋予了基材新的机械性 能、 装饰功能甚至特殊功能。

在本说明书的描述中，参考术语"一个实施例"� �� "一些实施例"、 "示例"、 "具体示例"、 或"一些示例"等的描述意指结合该实施例或示� ��描述的具体特征、 结构、 材料或者特点 包含于本发明的至少一个实施例或示例中。 在本说明书中， 对上述术语的示意性表述不 一定指的是相同的实施例或示例。 而且， 描述的具体特征、 结构、 材料或者特点可以在 任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方 式结合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例， 可以理解的是， 上述实施例是示例性 的， 不能理解为对本发明的限制， 本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理 和宗旨 的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例 进行变化、 修改、 替换和变型。