專利名稱：在鋯基金屬玻璃表面上形成薄膜的方法以及鋯基金屬玻璃部件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在鋯基金屬玻璃表面上形成薄膜的方法以及鋯基金屬玻璃部件。
背景技術(shù)：
以往，在100K/s以下的緩慢冷卻速度下能夠形成非晶形成層的合金是已知的。而且，現(xiàn)有技術(shù)中使所述合金通過(guò)水淬法、電弧熔解法、金屬模具鑄造法、高壓射出成型法、真空鑄造法、合模鑄造法、旋轉(zhuǎn)圓盤制線法等生產(chǎn)方法，能夠由金屬熔液直接生產(chǎn)大形狀的非晶形合金(整體金屬玻璃)(例如，非專利文獻(xiàn)1)。
由于使用大尺寸法能夠得到結(jié)晶合金所沒有的、非晶形本來(lái)具有的高強(qiáng)度、低楊氏模量機(jī)械特性，因此可以期待由上述生產(chǎn)方法生產(chǎn)的金屬玻璃廣泛用作結(jié)構(gòu)材料。
特別是，由于能夠使用許多制造方法來(lái)生產(chǎn)以及能夠運(yùn)用粘性流動(dòng)使微觀形狀轉(zhuǎn)印成形(例如，非專利文獻(xiàn)2)，因此鋯基金屬玻璃有望具有廣泛的實(shí)用性。
非專利文獻(xiàn)1《功能材料》(機(jī)能材料)，2002年6月，第22卷，第6期，第26-31頁(yè)非專利文獻(xiàn)2《功能材料》(機(jī)能材料)，2002年7月，第22卷，第7期，第9-18頁(yè)然而，鋯(Zr)對(duì)氯類溶液的耐腐蝕性很弱，使用鋯基金屬玻璃形成的結(jié)構(gòu)部件用于海洋沿岸地區(qū)時(shí)、或用作常常暴露于室外環(huán)境的結(jié)構(gòu)部件時(shí)，擔(dān)心會(huì)形成點(diǎn)腐蝕。
為此，目前的生產(chǎn)者想到的補(bǔ)救方法是在所述結(jié)構(gòu)部件表面著色的同時(shí)，通過(guò)在所述結(jié)構(gòu)部件的表面進(jìn)行噴漆和涂布等方法來(lái)增強(qiáng)所述結(jié)構(gòu)部件對(duì)氯類溶液耐腐蝕性。
然而，在這種方法中，增加了覆蓋鋯基金屬玻璃原來(lái)具有光澤的金屬色的問題，存在減少成形結(jié)構(gòu)部件表面上裝飾圖案的精細(xì)美觀的問題。
而且，雖然想到使用涂布如透明清漆涂料的方法，但是在這種情況下，由于清漆的高粘性導(dǎo)致容易形成厚膜，由于反射光干涉而減弱基體本身具有的美觀，同時(shí)還存在手感變差的問題。
于是，本發(fā)明人等為了解決上述問題，以找到能夠在如上所述的海洋沿岸地區(qū)和室外環(huán)境中得到耐用的薄膜、且變得透明的薄膜的構(gòu)成和厚度為目的，反復(fù)專心研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)通過(guò)形成厚度小于10μm且高透明性的二氧化硅(SiO2)膜，不會(huì)損害鋯基金屬玻璃基體的色調(diào)和裝飾圖案，而且能夠改善對(duì)氯類溶液的耐腐蝕性。
有關(guān)二氧化硅薄膜(SiO2薄膜)與鋯基金屬玻璃基體的結(jié)合原理，雖然現(xiàn)在正在研究中，但是基于圖1示出的由XPS(X射線光電子能譜分析)的表面狀態(tài)分析進(jìn)行研究的話，依據(jù)二氧化鋯(ZrO2)與二氧化硅(SiO2)的峰值，可以推測(cè)，由于鋯(Zr)和硅(Si)爭(zhēng)奪二氧化硅(SiO2)具有的氧而產(chǎn)生結(jié)合，隨著時(shí)間過(guò)去分散有二氧化硅(SiO2)的醇溶液揮發(fā)從而形成薄膜。本發(fā)明是根據(jù)上述知識(shí)作出的。
發(fā)明的內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種在鋯基金屬玻璃表面上形成薄膜的方法和一種鋯基金屬玻璃，其中不會(huì)損害鋯基金屬玻璃基體的色調(diào)、手感和裝飾圖案并且改善了對(duì)氯類溶液的耐腐蝕性。
本發(fā)明的第一個(gè)特征是提供一種在鋯基金屬玻璃表面上形成薄膜的方法，其特征在于在鋯基金屬玻璃表面上涂布含有3％以上且小于25％二氧化硅的醇溶液，然后干燥，干燥成膜后形成由氧、硅和鋯構(gòu)成的且厚度為10μm以下的薄膜。
在本發(fā)明的第一個(gè)特征中，涂布所述醇溶液之后加熱干燥也是可以的。
本發(fā)明的第二個(gè)特征是提供一種鋯基金屬玻璃部件，其特征在于在鋯基金屬玻璃基體表面上形成由氧、硅和鋯構(gòu)成的且厚度為10μm以下的薄膜。


圖1是顯示本發(fā)明第一實(shí)施方式根據(jù)在鋯基金屬玻璃表面上成膜方法成膜后的XPS(X射線光電子能譜分析)表面分析結(jié)果的圖表。
圖2是顯示根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式使用在鋯基金屬玻璃表面上形成薄膜的方法涂布醇溶液之后不久的狀態(tài)斷面圖。
圖3是顯示根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式使用在鋯基金屬玻璃表面上成膜方法涂布醇溶液干燥后的狀態(tài)斷面圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的第一實(shí)施方式以下參考

本方面第一實(shí)施方式的在鋯基金屬玻璃表面上成膜的方法。
根據(jù)該實(shí)施方式，在鋯基金屬玻璃表面上成膜的方法是在鋯基金屬玻璃1的表面上涂布含有3％以上且小于25％二氧化硅的醇溶液2，然后干燥，干燥成膜后形成由氧、硅和鋯構(gòu)成的且厚度t為10μm以下的薄膜3。
圖2是顯示使用刷子、將含有約10％二氧化硅(SiO2)的異丙醇(IPA)涂布在鋯基金屬玻璃表面1上之后不久的斷面結(jié)構(gòu)圖。
而且，圖3是顯示異丙醇(IPA)揮發(fā)后在鋯基金屬玻璃表面1上形成的、由氧、硅和鋯構(gòu)成的薄膜3的狀態(tài)圖。
此處，在含有二氧化硅(SiO2)的醇溶液(例如，異丙醇)中，優(yōu)選二氧化硅(SiO2)以微米級(jí)到納米級(jí)的粉末狀態(tài)分散，該二氧化硅(SiO2)的尺寸大小和分散形態(tài)沒有必要受限于所使用的場(chǎng)合。
而且，有助于分散二氧化硅(SiO2)的醇溶液沒有必要限于異丙醇(IPA)，也可以使用具有足夠揮發(fā)性的甲醇、乙醇等。
作為含有二氧化硅(SiO2)的異丙醇(IPA)醇溶液的涂布方法，沒有必要限定于使用刷子的方法，也可以使用噴射噴霧、輥涂、印刷和浸漬等。
此時(shí)，可以將含有二氧化硅(SiO2)的異丙醇(IPA)均勻地涂布在整個(gè)鋯基金屬玻璃1的表面上，也可以在只在需要的部位涂布需要的厚度。
而且，根據(jù)該實(shí)施方式，在鋯基金屬玻璃表面上成膜的方法中，醇溶液中二氧化硅(SiO2)的含量是3％以上且小于25％。
另外，如果醇溶液中二氧化硅(SiO2)的含量小于3％，不能以氧、鋯和硅之間結(jié)合構(gòu)成的網(wǎng)狀形式有效地成膜。
此外，如果醇溶液中二氧化硅(SiO2)的含量在3％以上，就能有效地結(jié)合，但是如果醇溶液中二氧化硅(SiO2)的含量超過(guò)25％，由于溶液的粘度變高，很難形成薄且均勻的膜，膜的不均勻性變得更嚴(yán)重，損害了商品的外觀價(jià)值。
而且，根據(jù)該實(shí)施方式，在鋯基金屬玻璃表面上成膜的方法中，干燥成膜后在鋯基金屬玻璃表面上要形成厚度t為10μm以下的薄膜3。
另外，如果干燥成膜后薄膜3的厚度成為10μm以上，在涂布醇溶液的時(shí)候，在涂布薄膜內(nèi)部容易含有氣泡，而且在異丙醇(IPA)揮發(fā)后，會(huì)殘留氣泡，損壞了外觀。
此外，如果干燥成膜后薄膜3的厚度成為10μm以上，在對(duì)覆蓋薄膜的部件施加產(chǎn)生彎曲變形的外力時(shí)，在成形薄膜的頂表面中由于拉伸應(yīng)力容易形成微小裂縫，會(huì)存在以所述微小裂縫為起點(diǎn)而破損成形薄膜、部分腐蝕鋯基金屬玻璃表面基體的憂慮。
另一方面，只要干燥成膜后的薄膜3是小于10μm的薄膜，施加的外力小就夠了，就能夠減少由產(chǎn)生的撓性而導(dǎo)致破損的危險(xiǎn)。
而且，根據(jù)該實(shí)施方式，在鋯基金屬玻璃表面上成膜的方法中，涂布溶液后加熱干燥。
此處，使醇溶液揮發(fā)的干燥沒有必要限于隨時(shí)間過(guò)去的自然干燥，也可以使用加熱干燥縮短干燥時(shí)間。加熱干燥過(guò)程中的加熱溫度沒有特別限制，只要是在醇溶液沸點(diǎn)以下溫度的氛圍下加熱就可以了。
如圖3所示，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式，鋯基金屬玻璃部件4是在鋯基金屬玻璃基體1表面上形成由氧、硅和鋯構(gòu)成的、厚度(t)為10μm以下的薄膜3。
所述鋯基金屬玻璃部件4可以使用上述第一實(shí)施方式的、在鋯基金屬玻璃表面上成膜的方法來(lái)制造，也可以使用其它方法制造。
在表1中，顯示了對(duì)實(shí)施例1～5以及比較例1～3的鋯基金屬玻璃部件4進(jìn)行評(píng)估的結(jié)果。所述鋯基金屬玻璃部件4是通過(guò)在表面鏡面拋光的、具有合適尺寸大小的鋯基金屬玻璃薄片上形成薄膜而形成的。
表1中示出了有關(guān)實(shí)施例1～5以及比較例1～3的鋯基金屬玻璃部件4對(duì)薄膜透明度進(jìn)行目視評(píng)估的結(jié)果、在暴露于海洋沿岸地區(qū)室外環(huán)境1個(gè)月的情況下是否存在氯腐蝕的耐腐蝕性試驗(yàn)結(jié)果、以及成膜后的薄片在預(yù)先進(jìn)行彎曲變形后通過(guò)相同的耐腐蝕性研究來(lái)確定薄膜是否破損的彎曲試驗(yàn)結(jié)果。
表1

實(shí)施例1～5的鋯基金屬玻璃部件4是使用第一實(shí)施方式的、在鋯基金屬玻璃表面上形成薄膜的方法來(lái)制造的。
另一方面，比較例1的鋯基金屬玻璃部件4是使用第一實(shí)施方式的、在鋯基金屬玻璃表面上形成薄膜的方法，將二氧化硅(SiO2)的分散介質(zhì)醇溶液替換為水時(shí)制造的。
此外，比較例2的鋯基金屬玻璃部件4是使用第一實(shí)施方式的、在鋯基金屬玻璃表面上形成薄膜的方法，二氧化硅(SiO2)含量為2％時(shí)制造的。
此外，比較例3的鋯基金屬玻璃部件4是使用第一實(shí)施方式的、在鋯基金屬玻璃表面上形成薄膜的方法，在醇溶液中二氧化硅(SiO2)含量為30％且膜厚為12μm時(shí)制造的。
比較例1～3的鋯基金屬玻璃部件4是使用第一實(shí)施方式中的、在鋯基金屬玻璃表面上形成薄膜的方法，在設(shè)定以外的狀態(tài)下制造的。
另外，在表1的“薄膜的透明度(目視評(píng)估)”一欄中，“○”表示“透明”，“×”表示“不透明”。而且，表1的“耐腐蝕性試驗(yàn)結(jié)果(室外暴露1個(gè)月)”一欄中，“○”表示“無(wú)腐蝕”，“×”表示“有腐蝕”。還有，表1的“彎曲試驗(yàn)結(jié)果(是否有薄膜破損)”一欄中，“○”表示“有破損”，“×”表示“無(wú)破損”。
另外，除了比較例2的鋯基金屬玻璃部件4的情形之外，通過(guò)測(cè)定薄膜的XPS(X射線光電子能譜分析)，確定了由氧、硅和鋯構(gòu)成薄膜。
而且，如表1所表明的，實(shí)施例1～5的鋯基金屬玻璃部件4具有透明性和耐腐蝕性，并且具有膜破損危險(xiǎn)很小的薄膜，從而不會(huì)損害金屬玻璃基體本來(lái)的美觀。這些部件4是對(duì)氯類溶液具有耐腐蝕性的鋯基金屬玻璃部件，在海洋沿岸地區(qū)的室外十分耐用。
作為對(duì)比，比較例1、2的鋯基金屬玻璃部件4由于薄膜的形成不充分，因此不能獲得對(duì)氯類溶液的耐腐蝕性。而且，在比較例3的鋯基金屬玻璃部件4上形成的膜透明度很低，在損害金屬玻璃基體美觀的同時(shí)，膜破損危險(xiǎn)高、耐腐蝕性方面也有難點(diǎn)。
工業(yè)實(shí)用性如上所說(shuō)明的，根據(jù)本發(fā)明，能夠提供一種在鋯基金屬玻璃表面上形成薄膜的方法和一種鋯基金屬玻璃部件，其中不會(huì)損害鋯基金屬玻璃基體的色調(diào)、手感和裝飾圖案，并且改善了對(duì)氯類溶液的腐蝕性。
權(quán)利要求
1.一種在鋯基金屬玻璃表面上形成薄膜的方法，其特征在于在鋯基金屬玻璃表面上涂布含有3％以上且小于25％二氧化硅的醇溶液，然后干燥，干燥成膜后形成由氧、硅和鋯構(gòu)成的且厚度為10μm以下的薄膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在鋯基金屬玻璃表面上形成薄膜的方法，其特征在于涂布所述醇溶液之后進(jìn)行加熱干燥。
3.一種鋯基金屬玻璃部件，其特征在于在鋯基金屬玻璃基體表面上形成由氧、硅和鋯構(gòu)成的且厚度為10μm以下的薄膜。
全文摘要
本發(fā)明提供一種在鋯基金屬玻璃表面上形成薄膜的方法，其中在鋯基金屬玻璃表面上涂布含有3％以上且小于25％二氧化硅的醇溶液，然后干燥，干燥成膜后形成由氧、硅和鋯構(gòu)成的且厚度為10μm以下的薄膜。
文檔編號(hào)C23C26/00GK1956844SQ20058001692
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)