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CN115397580A - 由无定形金属制成的中空制品 - Google Patents

由无定形金属制成的中空制品 Download PDF

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CN115397580A
CN115397580A CN202180027282.2A CN202180027282A CN115397580A CN 115397580 A CN115397580 A CN 115397580A CN 202180027282 A CN202180027282 A CN 202180027282A CN 115397580 A CN115397580 A CN 115397580A
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CN202180027282.2A
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H-J·瓦赫特
E·比恩
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Heraeus Amloy Technologies GmbH
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Heraeus Amloy Technologies GmbH
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Abstract

本发明涉及一种用于产生由无定形金属制成的中空制品的方法。该方法包括以下步骤：a)提供适合于产生无定形金属的金属组合物，b)使根据步骤a)的组合物熔化，以便获得熔体，c)将根据步骤b)的熔体引入铸造模具的空腔中，铸造模具包括内芯，内芯的侧表面的至少一部分由分离元件围绕，并且分离元件不紧固到内芯，d)冷却铸造模具中的熔体，以便获得由无定形金属制成的成型部件，e)将内芯和分离元件从根据步骤d)的成型部件移除，以便获得由无定形金属制成的中空制品。本发明还涉及一种由无定形金属制成的中空制品，更具体地涉及一种由无定形金属制成的管。

Description

由无定形金属制成的中空制品
本发明涉及一种用于产生由无定形金属制成的中空制品的方法，并且涉及一种由无定形金属制成的中空制品。
无定形金属(也称作金属玻璃)可通过急冷金属熔体来在铸造过程期间获得。由于熔体的急冷，金属固化而没有任何规则晶格结构和/或晶界和相界。因此，无定形金属是其中各个原子不受长程有序限制而仅受短程有序限制的金属化合物。
就它们的机械、电气/电磁和化学性质而言，无定形金属有时与规则—换句话说结晶—金属显著不同。因此，无定形金属通常具有更大的硬度和强度，并且还具有增加的弹性和弯曲性。此外，无定形金属可具有高磁导率和轻微磁化/去磁。此外，大多数无定形金属证明是特别耐腐蚀的。由于无定形金属的非凡性质，它们用于例如医学技术中、航空航天技术中和运动装备中，或者安装在电动马达中。
无定形金属经常以直径小于一毫米的薄层或条带的形式产生。然而，原则上也可产生直径超过一毫米的无定形金属。无定形金属的特定最小直径以上，诸如例如>1mm，也可称为金属固体玻璃或块状金属玻璃(BMG)。
用于产生由无定形金属或块状金属玻璃制成的中空制品的方法原则上是在现有技术中已知的。在已知方法中，此类中空制品通过将合适的金属熔体引入其中布置有内芯的铸造模具的中空空间中来产生。一旦铸造模具被金属熔体完全填充，并且因此内芯的成形部件与熔体接触，熔体就急冷。条件被选择成使得熔体固化以形成无定形金属。
在冷却期间，铸造金属可收缩到工具部件上，即，金属的体积可通过冷却而改变，使得在无定形金属与工具部件之间可出现张力和/或固化。特别是在熔化温度和芯的温度彼此不同并且/或者在热膨胀中存在相当大差异时，出现这种情况。
在熔体已经冷却之后，必须将中空制品从铸造模具中脱模或射出。为此，内芯也必需从成型部件移除。由于金属的收缩，内芯的移除可能对中空制品的内表面造成呈划痕、凹槽或裂痕形式的损坏。在一些情况下，在不破坏中空制品或不机械地移除内芯的情况下，移除内芯是根本不可能的。
为了在脱模期间尽可能地避免损坏中空制品，在现有技术中使用具有模具斜度或脱模斜度的内芯或裂缝。使用具有模具斜度的内芯或裂缝导致所获得的中空制品的空腔的内径不是恒定的。如果期望空腔的内径恒定，则主体将需要相应地返工。由于无定形金属的硬度，此类返工特别复杂。此外，使用倾斜内芯限制了中空制品的几何形状或尺寸。特别地，空腔的长度或深度极大地受限。例如，当使用倾斜内芯或裂缝时，由无定形金属制成的管仅可以极短长度制造。此外，使用模具斜度无法始终防止金属表面在脱模期间损坏。
除了关于铸造中空制品的设计的所提及缺点之外，工具芯的材料还影响铸造过程的参数。通常，根据所用的芯材料，必须遵守某些最小参数，以便确保成型部件的顺利产生。例如，工具必须以某种方式预回火，以便考虑芯材料的热膨胀系数。在由钢制成的工具芯的情况下，例如，200℃的预温度不应显著不足，以便不会使脱模在熔体已经冷却之后更加困难。
期望提供一种用于产生由无定形金属制成的中空制品的方法，该方法不具有所提及的缺点。
期望提供一种允许在铸造之后使中空制品更容易脱模的方法。此外，期望提供一种不依赖于倾斜内芯并且因此避免了中空制品的设计中的所附约束的方法。将特别有利的是能够产生由无定形金属制成的中空制品，诸如例如具有相对长或深空腔并且/或者具有恒定内径的管。可在没有大量返工的情况下获得此类中空制品也将是有利的。
本发明的目的是提供一种用于产生由无定形金属制成的中空制品的改进的至少一种另选方法。与此相关联，该目的是提供一种由无定形金属制成的改进的至少一种另选中空制品。
本发明的目的已经通过根据独立权利要求1所述的方法和根据独立权利要求13所述的中空制品实现。
本发明的一个方面涉及一种用于产生由无定形金属制成的中空制品的方法。该方法包括以下步骤：
a)提供适合于产生无定形金属的金属组合物，
b)使根据步骤a)的组合物熔化，以便获得熔体，
c)将步骤b)之后的熔体引入铸造模具的空腔中，
其中模具包括内芯，
其中内芯的侧表面的至少一部分由分离元件包围，并且
其中分离元件不附接到内芯，
d)冷却铸造模具中的熔体，以便获得由无定形金属制成的成型部件，
e)将内芯和分离元件从步骤d)之后的成型部件移除，以便获得由无定形金属制成的中空制品。
出于本发明的目的，“中空制品”是具有优选地呈孔、轮廓孔或穿孔形式的至少一个中空空间的主体。
出于本发明的目的，“无定形金属”是具有超过90％、优选地超过95％、特别优选地超过98％的无定形分数的金属。结晶分数可通过DSC确定为最大结晶焓(通过完全无定形参考样品的结晶确定)与样品中实际结晶焓的比。
铸造模具的“空腔”应理解为意指铸造模具的可被熔融金属填充的中空空间。铸造模具的空腔通过铸造模具、内芯和分离元件来预定，该分离元件包围内芯的侧表面的至少一部分而不附接到其。内芯和分离元件提供中空制品的中空空间的形状和尺寸。
结合步骤c)的“不附接”意指分离元件和内芯未通过紧固元件连接，不以型面配合的方式连接并且/或者在分离元件与内芯之间没有形成化学键。在一个优选实施方案中，分离元件松散地附接。例如，内芯处的分离元件可具有在0.05mm至1mm范围内，优选地在0.1mm至0.5mm范围内的间隙(在20℃的温度下)。在本发明的优选实施方案中，在内芯与分离元件之间不存在另外的层，诸如分离层。
令人惊讶地，发明人已经发现，分离元件在工具芯上的未附接安装显著简化了由无定形金属制成的铸造中空制品的脱模。分离元件在内芯的侧表面上的布置导致无定形金属与内芯之间的张力和/或接触减少或甚至没有。在无定形金属与分离元件之间主要存在张力和/或接触。在中空制品从铸造模具中脱模期间，内芯因此可在没有任何特殊努力的情况下被拉出或压出中空制品中的凹陷部。分离元件留在中空制品的内侧或内壁上，并且然后可被移除。
因此，根据本发明的方法实现中空制品从工具，尤其是中空制品的中空空间从内芯的显著改善的脱模。因此，可产生具有高质量内表面的中空制品。此外，在根据本发明的方法中，当设计工具芯或分离元件时，可放弃使用脱模斜度，而不会在脱模期间对所产生的中空制品造成显著损坏。放弃工具芯上的脱模斜度继而在中空制品的设计中，特别是在中空制品的中空空间的设计中产生更多自由度。例如，可铸造由无定形金属制成的更长管。可铸造具有恒定内径并且/或者在内部没有脱模斜度的管。中空制品例如管的空腔的材料表面也可得到改善，因为内部需要更少地机加工或根本不需要机加工。以此方式，可增加生产过程的效率，并且/或者可节省无定形金属的一些起始材料。
此外，分离元件的使用使得可利用将工具的预热降低到例如低于150℃的工具温度产生由无定形金属制成的中空制品。在不存在分离元件的情况下，利用这种弱预热工具，内芯上的固化的无定形金属可断裂。降低的工具温度对于熔体到无定形金属的急冷也是有利的。高工具温度(如没有分离元件所必需的)将导致较慢冷却，这继而可促成金属的非期望结晶。此外，在较低工具温度下，工具中存在较少泄漏和/或应力。
本发明的另一方面涉及一种由无定形金属制成的中空制品，
其中中空制品的中空空间具有在1cm至40cm范围内，优选地在2cm至30cm范围内，更优选地在4cm至20cm范围内，并且最优选地在6cm至10cm范围内的长度。
在从属权利要求中限定了根据本发明的方法和由无定形金属制成的本发明的中空制品的其他有利实施方案可能性。
方法
本发明的一个方面涉及一种用于产生由无定形金属制成的中空制品的方法。该方法包括以下步骤：
a)提供适合于产生无定形金属的金属组合物，
b)使根据步骤a)的组合物熔化，以便获得熔体，
c)将步骤b)之后的熔体引入铸造模具的空腔中，
其中模具包括内芯，
其中内芯的侧表面的至少一部分由分离元件包围，并且
其中分离元件不附接到内芯，
d)冷却铸造模具中的熔体，以便获得由无定形金属制成的成型部件，
e)将内芯和分离元件从步骤d)之后的成型部件移除，以便获得由无定形金属制成的中空制品。
该方法包括步骤a)：提供适合于产生无定形金属的金属组合物。
适合于产生无定形金属的金属组合物是本领域技术人员充分已知的。此类金属组合物描述于例如2009年Springer的“块状金属玻璃—概述(Bulk Metallic Glass–AnOverview)”的第1章中。
根据步骤a)的金属组合物可以是至少三种元素、优选地至少三种金属的组合物。优选的是，至少三种元素的原子半径的差异超过10％，优选地超过12％。在一个优选实施方案中，至少三种元素选自由铁、钯、铂、锡、硅、镓、钴、锆、铜、铝、铪、镍、铌和钛组成的组，更优选地选自由锆、铜、铝、铪、镍、铌和钛组成的组。
根据本发明的一个实施方案，根据步骤a)的金属组合物为锆基合金，该锆基合金优选地包含选自由铜、铝、铪、镍、铌和钛组成的组的多种元素。“锆基合金”是具有至少40重量％、优选地60重量％的锆的合金。
在一个特别优选的实施方案中，根据步骤a)的金属组合物包含58重量％至77重量％的锆、0重量％至3重量％的铪、20重量％至30重量％的铜、2重量％至6重量％的铝和1重量％至3重量％的铌或由它们组成。
在另一特别优选的实施方案中，根据步骤a)的金属组合物包含54重量％至76重量％的锆、2重量％至5重量％的钛、12重量％至20重量％的铜、2重量％至6重量％的铝和8重量％至15重量％的镍或由它们组成。
这里优选的是，化学元素的总和为100％。其余部分则为锆。典型的杂质可存在于合金中。
根据本发明的另一实施方案，根据步骤a)的金属组合物为铜基合金，该铜基合金优选地包含选自由锆、镍、锡、硅和钛组成的组的多种元素。“铜基合金”是具有至少40重量％、优选地60重量％的铜的合金。合适的铜基合金描述于例如EP 3444370 A1中。
根据本发明的一个实施方案，根据步骤a)的金属组合物的结晶温度Tx与玻璃化转变温度Tg之间的差异为至少30℃，优选地为至少40℃，更优选地为至少50℃，并且最优选地在50℃至80℃的范围内。根据本发明的另一实施方案，根据步骤a)的金属组合物的结晶温度Tx与玻璃化转变温度Tg之间的差异在30℃至150℃的范围内，优选地在40℃至120℃的范围内，并且最优选地在50℃至80℃的范围内。
根据步骤a)的组合物还可具有在700℃至1200℃范围内，优选地在750℃至1000℃范围内的液相线温度TL。根据步骤a)的组合物的固相线温度可在600℃至1000℃的范围内，优选地在700℃至950℃的范围内。
该方法还包括步骤b)：使根据步骤a)的组合物熔化，以便获得熔体。
步骤b)不限于特定的熔化装置、热源或熔化参数。相反，本领域技术人员将根据其需求并且参照根据步骤a)所用的金属组合物来选择合适的装置和热源以及熔化过程的参数。
可在例如步骤b)中产生熔体，其中根据步骤a)的组合物通过高频感应加热、电弧放电、电子束照射、激光束照射或红外照射来加热或熔化。优选地施加步骤b)中的高频感应加热。
在步骤b)中，工作优选地在保护气体气氛中进行，以便防止金属熔体被氧气氧化。可维持保护气体气氛，直到熔体在步骤d)中冷却。合适的保护气体为例如氩气。在引入保护气体之前，可抽空大气。
根据本发明的方法还包括步骤c)：在步骤b)之后将熔体引入铸造模具的空腔中，
其中模具包括内芯，
其中内芯的侧表面的至少一部分由分离元件包围，并且
其中分离元件不附接到内芯。
内芯具有侧表面。“侧表面”是芯的成形部件的排除芯的基底表面的整个表面。内芯的“成形部件”是指芯的用于形成中空制品的空腔的部分。芯的成形部件不包括芯的例如仅装配到工具中或直接与之邻接从而无需实现成形功能的部分或局部区域。
内芯原则上可具有适合于工具内芯的设计的任何形状。内芯可具有柱体、三棱柱、立方体、盘或阶梯式金字塔结构的形状。内芯优选地具有柱体或立方体的形状，
在本发明的优选实施方案中，内芯为柱形内芯。柱形内芯可具有椭圆柱体、圆柱体或角柱体的形状。优选的是，内芯具有圆柱体的形状。在一个特别优选的实施方案中，柱形内芯是直圆柱形内芯。
步骤c)中的铸造模具中的内芯的布置可适于铸造中空制品的期望形状。内芯可被布置成使得形成成型部件的孔、内轮廓或穿孔。
此外，内芯可具有脱模斜度。脱模斜度是本领域技术人员已知的。脱模斜度是添加到表面的平行于成型部件的脱模方向布置的坡度。将脱模斜度添加到成型部件，以便于脱模。根据成型部件的形状，脱模斜度可具有在0.1°至10°范围内的角度。在本发明的一个实施方案中，内芯具有小于0.2°的脱模斜度。
然而，内芯不必具有脱模斜度。这是本发明的优点之一。在本发明的特别优选的实施方案中，内芯特别是在20℃的室温下不具有脱模斜度。在本发明的优选实施方案中，内芯具有恒定直径。在本发明的优选实施方案中，柱形内芯不具有脱模斜度。在本发明的优选实施方案中，柱形内芯具有恒定直径。
内芯可具有在5mm至100mm范围内，优选地在5mm至50mm范围内，更优选地在5mm至25mm范围内的直径，并且/或者具有在1cm至40cm范围内，优选地在2cm至20cm范围内，更优选地在4cm至15cm范围内，并且最优选地在6cm至10cm范围内的长度。前述尺寸是在20℃的温度下测量的。
这里定义的尺寸诸如内芯的长度和直径始终是指内芯的成形部件。
内芯还可具有呈阶梯式形式的两个或更多个不同直径。内芯的外径的底切也是可能的。对于这种情况，本领域技术人员可相应地调整工具。
内芯可优选地具有在5mm至100mm范围内，优选地在5mm至50mm范围内，更优选地在5mm至25mm范围内的恒定直径，并且/或者芯可具有在1cm至40cm范围内，优选地在2cm至20cm范围内，更优选地在4cm至15cm范围内，并且最优选地在6cm至10cm范围内的长度。内芯可特别优选地具有在1cm至40cm范围内，优选地在2cm至20cm范围内，更优选地在4cm至15cm范围内，并且最优选地在6cm至10cm范围内的长度。
柱形内芯可特别优选地具有在5mm至100mm范围内，优选地在5mm至50mm范围内，更优选地在5mm至25mm范围内的恒定直径，并且/或者芯可具有在1cm至40cm范围内，优选地在2cm至20cm范围内，并且更优选地在4cm至15cm范围内，并且最优选地在6cm至10cm范围内的长度。柱形内芯优选地为圆柱形内芯，其中圆柱体具有在5mm至100mm范围内，优选地在5mm至50mm范围内，更优选地在5mm至25mm范围内的恒定直径，并且/或者其中芯具有在1cm至40cm范围内，优选地在2cm至20cm范围内，并且更优选地在4cm至15cm范围内，并且最优选地在6cm至10cm范围内的长度。
内芯可由适用于金属铸造模具的任何材料制成。例如，内芯可为钢。
内芯可为裂缝的一部分。裂缝是本领域技术人员已知的。
分离元件的形状适于内芯的形状，使得内芯的侧表面的至少一部分被包围。如果内芯以例如圆柱体形式设计，则分离元件可以中空柱体形式设计。如果内芯以角柱体形式设计，则分离元件可以多边形柱体形式设计等。在一个优选实施方案中，分离元件的形状适于柱形内芯的形状。在一个特别优选的实施方案中，分离元件具有直中空柱体的形状。
特别优选地，分离元件具有套筒的形状。分离元件非常特别优选地为铜套筒。
分离元件可具有在0.5mm至5mm范围内，优选地在1mm至3mm范围内的壁厚，并且/或者具有在1cm至40cm范围内，优选地在2cm至20cm范围内，更优选地在4cm至15cm范围内，并且最优选地在6cm至10cm范围内的长度。分离元件可具有直中空柱体的形状，其中中空柱体具有在0.5mm至5mm范围内，优选地在1mm至3mm范围内的壁厚，并且/或者其中中空柱体具有在1cm至40cm范围内，优选地在2cm至20cm范围内，更优选地在4cm至15cm范围内，并且最优选地在6cm至10cm范围内的长度。
在本发明的优选实施方案中，分离元件的纵横比(长度/外径)具有4或更大，特别地5或更大，并且非常特别优选地7或更大的值。内芯的尺寸优选地相应地适应。
分离元件的内径优选地适于内芯的直径。内芯和分离元件的所有尺寸均指在20℃的室温下的尺寸。
分离元件可具有脱模斜度。在本发明的一个实施方案中，内芯具有小于0.2°的脱模斜度。
然而，分离元件的这种设计不是必需的。这是本发明的优点之一。在一个特别优选的实施方案中，分离元件不具有脱模斜度，特别是在20℃的室温下。在一个优选实施方案中，分离元件具有恒定外径。在一个特别优选的实施方案中，分离元件和内芯均不具有脱模斜度。
在步骤c)中，分离元件包围内芯的侧表面的至少一部分。在一个优选实施方案中，步骤c)中的分离元件围绕内芯的整个侧表面。例如，如果可使用柱形内芯，则可使用围绕内芯的整个柱形侧表面的分离元件。分离元件还可围绕内芯的整个成形部件。
在另一优选实施方案中，分离元件如此设计并且如此布置在内芯的侧表面上，使得步骤c)中的熔体不与内芯的侧表面接触。分离元件也可设计并布置在内芯上，使得步骤c)中的熔体不与内芯接触。
分离元件的材料不限于特定材料。
分离元件可包含非金属材料或由非金属材料组成。例如，分离元件可包含石墨或由石墨组成。
分离元件可包含金属或合金或者由金属或合金组成。在本发明的优选实施方案中，分离元件包含金属或合金，优选地由金属或合金组成。优选的金属或合金选自由铜、铜合金、铝、铝合金、非合金和低合金钢、锌和锌合金组成的组。特别优选地，分离元件包含铜或铜合金或者由铜或铜合金组成。本领域技术人员熟悉术语“非合金的”和“低合金钢”。低合金钢可为例如其中合金元素的总和不超过6.0重量％的钢。
分离元件的材料可具有特定热导率。具有高热导率的材料特别适合于促进熔体急冷至低于玻璃化转变温度Tg。分离元件优选地包含热导率κ大于100W/mK、优选地大于200W/mK，并且更优选地在200W/mK至450W/mK范围内的材料或由其组成。
分离元件的材料也可具有特定热膨胀系数。优选地，分离元件包含热线性膨胀系数α(在20℃下)大于10*10-6/K、优选地大于15*10-6/K，并且更优选地在15*10-6/K至40*10-6/K范围内的材料或由其组成。
分离元件的材料的热线性膨胀系数α(在20℃下)可小于或等于内芯的热线性膨胀系数。分离元件的材料的热线性膨胀系数α(在20℃下)可与内芯的材料的热线性膨胀系数不同。分离元件和内芯可形成有助于脱模的热失配或热错配。
发明人已经发现，一旦工具部件已冷却，则不同的热膨胀系数可能导致分离元件与内芯之间的张力降低。换句话说，由于冷却，包括套筒的铸造中空制品可远离内芯收缩。因此，进一步促进了中空制品从铸造模具的脱模，因为甚至需要更少的力来从中空制品的凹陷部移除内芯。
在本发明的优选实施方案中，该方法在步骤b)或c)之前包括将分离元件推到内芯上的步骤。然后可将具有附接的分离元件的内芯布置在铸造模具中。在一个优选实施方案中，在此步骤中，将中空柱形分离元件推到柱形内芯上。
步骤c)中的铸造模具的空腔确定铸造中空制品的形状。空腔可具有适合于利用中空空间倾倒中空制品的形状，其中中空空间是孔、内轮廓或穿孔。空腔优选地具有适合于铸造管的形状。
本领域技术人员将通过选择内芯、分离元件和铸造模具来设计空腔的形状和尺寸，使得可获得具有期望形状的由无定形金属制成的中空制品。
铸造模具的空腔优选地具有中空柱形形状。空腔优选地具有管的形状。在一个优选实施方案中，步骤c)中的铸造模具的空腔为中空柱形，并且具有在1cm至40cm范围内，优选地在2cm至20cm范围内，更优选地在4cm至15cm范围内，并且处于6cm至10cm的优选范围内的长度，并且/或者
其中步骤c)中的铸造模具的空腔为中空柱形，并且具有在0.5mm至20mm范围内，优选地在0.5mm至10mm范围内，并且更优选地在0.5mm至5mm范围内的宽度。空腔的“宽度”涉及要填充的中空空间并且不涉及中空柱体的总体宽度。
如本文所述，铸造模具还可具有多个空腔，以便在一个步骤中铸造若干中空制品。
在于步骤c)中将熔体引入铸造模具中之前，可在步骤c)中将铸造模具、内芯和/或分离元件预热到特定温度。根据一个优选实施方案，铸造模具、内芯和/或分离元件在于步骤c)中引入熔体之前具有在20℃至300℃范围内，优选地在20℃至200℃范围内，并且最优选地在50℃至140℃范围内的温度。
图1以举例的方式示出了柱形内芯(3)的横截面，该柱形内芯的整个成形侧表面由中空柱形分离元件(2)包围，其中分离元件由冷却的无定形金属(1)围绕。优选地，内芯由钢制成，分离元件由铜制成，并且无定形金属为基于锆或铜合金的管。
根据本发明的方法包括步骤d)：冷却铸造模具中的熔体，以便获得由无定形金属制成的成型部件。
铸造模具具有比熔体显著更低的温度。出于此原因，可将熔体引入铸造模具的空腔中以用于冷却熔体以形成无定形金属。
然而，在已经引入熔体之后，也可通过冷却系统主动冷却铸造模具。冷却系统可使用冷却剂诸如水或液化气体。用于冷却铸造模具的冷却系统是本领域技术人员已知的。
根据本发明的方法包括步骤e)：将内芯和分离元件从步骤d)之后的成型部件移除，以便获得由无定形金属制成的中空制品。
在步骤e)中，可通过将内芯拉出步骤d)之后的成型部件或将内芯压出成型部件而将内芯从成型部件移除。内芯优选地被压出成型部件。柱形内芯优选地被压出成型部件。在将成型部件从模具移除之后或在从模具移除之前，可移除芯。
在已经移除内芯之后，分离元件保持在中空制品的内部。然后可机械地移除分离元件。例如，分离元件可从中空制品的中空空间旋转出。
为了促进分离元件的移除，可例如通过蚀刻步骤对分离元件进行化学处理。例如在包含铜或铜合金或者由铜或铜合金组成的分离元件的情况下，可执行通过蚀刻进行的化学处理。还可在移除之前切割成分离元件，以便减小分离元件与中空制品之间的张力。
根据一个优选实施方案，步骤e)包括以下步骤：
e1)将内芯从步骤d)之后的成型部件移除，以便获得由无定形金属制成的中空制品，该中空制品在其内侧上具有分离元件，
e2)将分离元件从中空制品的内部移除。
根据一个优选实施方案，步骤e)包括以下步骤：
e1)在已经将成型部件从铸造模具移除之前或之后将内芯从步骤d)之后的成型部件移除，以便获得由无定形金属制成的中空制品，该中空制品在其内侧上具有分离元件，
e2)将分离元件从中空制品的内部移除。
根据一个优选实施方案，根据本发明的方法是金属注射成型方法。根据一个优选实施方案，根据本发明的方法为用于产生无定形金属的金属注射成型方法。金属注射成型工艺原则上是已知的。用于产生无定形金属的金属注射成型方法与常规金属注射成型方法具有已知的差异。例如，在金属注射成型工艺中不使用粘结剂，并且还省略了脱粘的步骤。
该方法可以是例如用于产生无定形金属的金属注射成型方法，该方法通过来自Engel公司的Engel Victory 120无定形金属模制机器执行。
根据另一优选实施方案，根据本发明的方法是金属注射成型方法，
其中在步骤b)中，根据步骤a)的金属组合物在熔化炉中熔化，并且随后将熔体转移到注射室中，并且
其中在步骤c)中，将熔体经由来自注射室的通道在压力下注入铸造模具的空腔中，使得空腔被完全填充。
此外，根据本发明的方法可包括现有技术中已知的另外的方法步骤，诸如例如用于热处理中空制品的步骤和/或用于清洁中空制品的步骤。
根据本发明的方法优选地被设计成使得产生管。本领域技术人员已知的是，内芯、铸造模具和空腔的形状对于此目的是必需的。
另外的优选实施方案
根据一个特别优选的实施方案，根据本发明的用于产生由无定形金属制成的中空制品的方法包括以下步骤：
a)提供适合于产生无定形金属的金属组合物，
b)使根据步骤a)的组合物熔化，以便获得熔体，
c)将步骤b)之后的熔体引入铸造模具的空腔中，
其中模具包括内芯，
其中内芯具有在1cm至40cm范围内，优选地在2cm至20cm范围内，更优选地在4cm至15cm范围内，并且最优选地在6cm至10cm范围内的长度，
其中内芯的整个侧表面由分离元件包围，
其中分离元件不附接到内芯，并且
其中分离元件和内芯均不具有脱模斜度，
d)冷却铸造模具中的熔体，以便获得由无定形金属制成的成型部件，
e)将内芯和分离元件从步骤d)之后的成型部件移除，以便获得由无定形金属制成的中空制品。
根据一个特别优选的实施方案，根据本发明的用于产生由无定形金属制成的中空制品的方法包括以下步骤：
a)提供适合于产生无定形金属的金属组合物，
b)使根据步骤a)的组合物熔化，以便获得熔体，
c)将步骤b)之后的熔体引入铸造模具的空腔中，
其中模具包括内芯，
其中内芯的成形部件具有在1cm至40cm范围内，优选地在2cm至20cm范围内，更优选地在4cm至15cm范围内，并且最优选地在6cm至10cm范围内的长度，
其中柱形内芯的成形部件的整个侧表面由分离元件包围，
其中分离元件不附接到内芯，
其中分离元件由铜或铜合金组成，并且
其中分离元件和内芯均不具有脱模斜度，
d)冷却铸造模具中的熔体，以便获得由无定形金属制成的成型部件，
e)将内芯和分离元件从步骤d)之后的成型部件移除，以便获得由无定形金属制成的中空制品。
根据一个特别优选的实施方案，根据本发明的方法为用于产生由无定形金属制成的中空制品的金属注射成型方法，该方法包括以下步骤：
a)提供适合于产生无定形金属的金属组合物，
b)使根据步骤a)的组合物熔化，以便获得熔体，
c)将步骤b)之后的熔体引入铸造模具的空腔中，
其中模具包括内芯，
其中内芯的整个侧表面由分离元件包围，
其中分离元件由铜或铜合金制成，并且
其中分离元件不附接到内芯，
d)冷却铸造模具中的熔体，以便获得由无定形金属制成的成型部件，
e)将内芯和分离元件从步骤d)之后的成型部件移除，以便获得由无定形金属制成的中空制品。
根据一个特别优选的实施方案，根据本发明的方法为用于产生由无定形金属制成的中空制品的金属注射成型方法，该方法包括以下步骤：
a)提供适合于产生无定形金属的金属组合物，
b)使根据步骤a)的组合物熔化，以便获得熔体，
c)将步骤b)之后的熔体引入铸造模具的空腔中，
其中模具包括柱形内芯，
其中柱形内芯的整个侧表面由分离元件包围，
其中分离元件由铜或铜合金制成，并且
其中分离元件不附接到柱形内芯，
d)冷却铸造模具中的熔体，以便获得由无定形金属制成的成型部件，
e)将柱形内芯和分离构件从步骤d)之后的成型部件移除，以便获得由无定形金属制成的中空制品。
根据一个特别优选的实施方案，根据本发明的方法为用于产生由无定形金属制成的管的金属注射成型方法，该方法包括以下步骤：
a)提供适合于产生无定形金属的金属组合物，
b)使根据步骤a)的组合物熔化，以便获得熔体，
c)将步骤b)之后的熔体引入铸造模具的空腔中，
其中模具包括柱形内芯，
其中柱形内芯由钢制成，
其中柱形内芯的整个侧表面由分离元件包围，
其中分离元件由铜或铜合金制成，并且
其中分离元件不附接到柱形内芯，
d)冷却铸造模具中的熔体，以便获得由无定形金属制成的成型部件，
e1)在已经将步骤d)之后的成型件从铸造模具移除之前或之后将内芯从成型件移除，以便获得由无定形金属制成的管，该管在其内侧上具有分离元件，
e2)将分离元件从管的内部移除。
根据一个特别优选的实施方案，根据本发明的方法为用于产生由无定形金属制成的中空制品的金属注射成型方法，该方法包括以下步骤：
a)提供适合于产生无定形金属的金属组合物，
b)使根据步骤a)的组合物熔化，以便获得熔体，
c)将步骤b)之后的熔体引入铸造模具的空腔中，
其中模具包括柱形内芯，
其中柱形内芯的侧表面的至少一部分由分离元件包围，使得熔体无法与内芯的侧表面接触，
其中分离元件由铜或铜合金制成，并且
其中分离元件不附接到柱形内芯，
d)冷却铸造模具中的熔体，以便获得由无定形金属制成的成型部件，
e)将柱形内芯和分离构件从步骤d)之后的成型部件移除，以便获得由无定形金属制成的中空制品。
根据一个特别优选的实施方案，根据本发明的方法为用于产生由无定形金属制成的管的金属注射成型方法，该方法包括以下步骤：
a)提供适合于产生无定形金属的金属组合物，
b)使根据步骤a)的组合物熔化，以便获得熔体，
c)将步骤b)之后的熔体引入铸造模具的空腔中，
其中模具包括柱形内芯，
其中柱形内芯由钢制成，
其中柱形内芯的侧表面的至少一部分由分离元件包围，使得熔体无法与内芯的侧表面接触，
其中分离元件由铜或铜合金制成，并且
其中分离元件不附接到柱形内芯，
d)冷却铸造模具中的熔体，以便获得由无定形金属制成的成型部件，
e1)在已经将步骤d)之后的成型件从铸造模具移除之前或之后将内芯从成型件移除，以便获得由无定形金属制成的管，该管在其内侧上具有分离元件，
e2)将分离元件从管的内部移除。
由无定形金属制成的中空制品
本发明的另一方面涉及一种由无定形金属制成的中空制品，
其中中空制品的中空空间具有在1cm至40cm范围内的长度。
本发明的另一方面涉及一种能够通过根据本发明的方法获得的由无定形金属制成的中空制品。此外，本发明的一个方面涉及一种通过根据本发明的方法获得的由无定形金属制成的中空制品。
发明人惊奇地发现，由于简单的脱模和/或改善的工艺参数，根据本发明的方法使得由无定形金属制成的中空制品具有改善的质量，特别是具有改善的中空制品的内表面的质量。此外，发明人已经发现，根据本发明的方法使得可获得由无定形金属制成的中空制品，该中空制品的形状是先前不可能的。
中空制品的中空空间优选地具有在2cm至20cm或4cm至20cm范围内，更优选地在4cm至15cm范围内，并且最优选地在6cm至10cm范围内的长度。
中空制品的中空空间优选地不具有脱模斜度。中空制品的中空空间优选地具有在2cm至20cm或4cm至20cm范围内，更优选地在4cm至15cm范围内，并且最优选地在6cm至10cm范围内的长度，其中中空空间不具有脱模斜度。中空空间可具有例如6cm至10cm的长度，并且不具有脱模斜度。
中空制品的中空空间可具有在5mm至100mm范围内，优选地在5mm至50mm范围内，更优选地在5mm至25mm范围内，并且最优选地在5mm至20mm范围内的内径。中空空间也可具有呈阶梯式形式的两个或更多个不同的内径。
然而，优选的是中空制品的中空空间具有恒定内径。特别优选地，中空空间具有柱形形状。甚至更优选地，中空制品的中空空间具有柱形形状，其中中空空间具有恒定内径。
中空制品的中空空间可为孔、内轮廓或穿孔。
中空制品不限于特定形状。特别地，中空制品不限于其外部形状。外部形状(也作为模具的空腔)可根据本领域技术人员的希望和需要设计。
在一个优选实施方案中，中空制品为中空柱体，优选地为中空圆柱体。在另一优选实施方案中，中空制品为管。管的中空空间优选地不具有脱模斜度。
中空制品优选地为管，其中管具有在1cm至40cm或4cm至40cm范围内，优选地在2cm至20cm范围内，更优选地在4cm至15cm范围内，并且最优选地在6cm至10cm范围内的长度，并且/或者
其中管具有在0.5mm至20mm范围内，优选地在0.5mm至10mm范围内，更优选地在0.5mm至5mm范围内，并且最优选地在0.5mm至3mm范围内的壁厚，并且/或者
其中管具有在5mm至100mm范围内，优选地在5mm至50mm范围内，更优选地在5mm至25mm范围内，并且最优选地在5mm至20mm范围内的恒定内径。
中空制品优选地为管，其中管具有在1cm至40cm范围内，优选地在2cm至20cm范围内，更优选地在4cm至15cm范围内，并且最优选地在6cm至10cm范围内的长度，并且
其中管具有在5mm至100mm范围内，优选地在5mm至50mm范围内，更优选地在5mm至25mm范围内，并且最优选地在5mm至20mm范围内的恒定内径。
管可具有例如6cm至10cm的长度和5mm至20mm的恒定内径。
中空制品优选地为管，其中管具有在1cm至40cm范围内，优选地在2cm至20cm范围内，更优选地在4cm至15cm范围内，并且最优选地在6cm至10cm范围内的长度，并且
其中管具有在0.5mm至20mm范围内，优选地在0.5mm至10mm范围内，更优选地在0.5mm至5mm范围内，并且最优选地在0.5mm至3mm范围内的壁厚，并且
其中管具有在5mm至100mm范围内，优选地在5mm至50mm范围内，更优选地在5mm至25mm范围内，并且最优选地在5mm至20mm范围内的恒定内径。
管可具有例如在6cm至10cm范围内的长度、在0.5mm至3mm范围内的壁厚和在5mm至20mm范围内的恒定内径。
中空制品可包含至少三种金属的金属组合物。优选的是，至少三种金属具有超过10％、优选地超过12％的原子半径的差异。在一个优选实施方案中，至少三种金属选自由铁、钯、铂、锡、硅、镓、钴、锆、铜、铝、铪、镍、铌和钛组成的组，更优选地选自由锆、铜、铝、铪、镍、铌和钛组成的组。
根据本发明的一个实施方案，中空制品包含锆基合金或由锆基合金组成，该锆基合金优选地包含选自由铜、铝、铪、镍、铌和钛组成的组的多种元素。
根据一个实施方案，中空制品包含铜基合金或由铜基合金组成，该铜基合金优选地包含选自由锆、镍、锡、硅和钛组成的组的多种元素。
在一个特别优选的实施方案中，中空制品包含58重量％至77重量％的锆、0重量％至3重量％的铪、20重量％至30重量％的铜、2重量％至6重量％的铝和1重量％至3重量％的铌或由它们组成。在另一特别优选的实施方案中，中空制品包含54重量％至76重量％的锆、2重量％至5重量％的钛、12重量％至20重量％的铜、2重量％至6重量％的铝和8重量％至15重量％的镍或由它们组成。这里优选的是，化学元素的总和为100％。其余部分则为锆。典型的杂质可存在于合金中。
中空制品优选地为管，其中管具有在1cm至40cm范围内，优选地在2cm至20cm范围内，更优选地在4cm至15cm范围内，并且最优选地在6cm至10cm范围内的长度，并且
其中管具有在5mm至100mm范围内，优选地在5mm至50mm范围内，更优选地在5mm至25mm范围内，并且最优选地在5mm至20mm范围内的恒定内径，
并且其中管由锆基合金或铜基合金组成。
示例性实施方案
(1)材料
分离元件：
套筒，铜，外径15mm，壁厚1mm
用于产生无定形金属的金属组合物：
合金VIT105 Zr52.5Ti5Cu17.9Ni14.6Al10
工具：
工具包括可打开的两个半部；内芯可被移除；工具材料(包括芯)：钢合金
用于注射成型无定形金属的机器：
Engel VC120 AMM
(2)方法
该方法如下执行：
a)利用脱模剂(石墨)喷涂内芯；
b)将铜套筒推入内芯之上；套筒具有约0.2mm的游隙；
c)将具有铜套筒的内芯布置在工具中；
d)将工具预热到在50℃至140℃范围内的温度；
e)将包围工具抽空至在0.1mBar至0.05mBar范围内的压力；
f)利用感应线圈加热预合金约20s至约1100℃；
g)将熔体注射到空腔中；
h)冷却工具(主动工具冷却，大约5s)
i)移除包括内芯的工件(在工件的约80℃温度下)
j)通过压出来移除钢芯，仅利用Dremel开槽铜套筒，并且然后移除铜套筒。
图2示出了由无定形金属制成的管的一部分，其中铜套筒位于管的中空空间中。
图3示出了具有开槽且部分压出铜套筒的由无定形金属制成的管的一部分。
在不使用铜套筒的情况下，利用由钢制成的内芯进行比较测试。这里，钢芯在约200℃的工具温度下用熔体直接包覆成型。铸造管具有裂缝，并且芯仅可由于对管的损坏而移除。

Claims (15)

1.用于产生由无定形金属制成的中空制品的方法，所述方法包括以下步骤：
a)提供适合于产生无定形金属的金属组合物，
b)使根据步骤a)的所述组合物熔化，以便获得熔体，
c)将步骤b)之后的所述熔体引入铸造模具的空腔中，
其中所述模具包括内芯，
其中所述内芯的侧表面的至少一部分由分离元件包围，并且
其中所述分离元件不附接到所述内芯，
d)冷却所述铸造模具中的所述熔体，以便获得由无定形金属制成的成型部件，
e)将所述内芯和所述分离元件从步骤d)之后的所述成型部件移除，以便获得由无定形金属制成的中空制品。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述分离元件包含金属或合金，并且优选地由金属或合金制成。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述金属或所述合金选自由铜、铜合金、铝、铝合金、非合金和低合金钢、锌和锌合金组成的组，并且优选地选自由铜和铜合金组成的组。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中所述方法在步骤b)或c)之前包括将所述分离元件推到所述内芯上的步骤。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中步骤c)中的所述分离元件包围所述内芯的所述整个侧表面。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中所述内芯和/或所述分离元件不具有脱模斜度。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中所述步骤e)包括以下步骤：
e1)将所述内芯从步骤d)之后的所述成型部件移除，以便获得由无定形金属制成的中空制品，所述中空制品在其内侧上具有所述分离元件，
e2)将所述分离元件从所述中空制品的内部移除。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中所述内芯具有在5mm至100mm范围内，优选地在5mm至50mm范围内，更优选地在5mm至25mm范围内的直径，
并且/或者其中所述内芯具有在1cm至40cm范围内，优选地在2cm至20cm范围内，更优选地在4cm至15cm范围内，并且最优选地在6cm至10cm范围内的长度。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其中所述内芯为柱形内芯，优选地圆柱形内芯，并且更优选地直圆柱形内芯，并且
所述分离元件为中空柱形分离元件，优选地中空圆柱形分离元件，更优选地中空直圆柱形分离元件。
10.根据权利要求1至9中的一项所述的方法，其中根据步骤a)的所述金属组合物为锆基合金，所述锆基合金包含选自由铜、铝、铪、镍、铌和钛组成的组的多种元素，或者
其中根据步骤a)的所述金属组合物为铜基合金，所述铜基合金优选地包含选自由锆、镍、锡、硅和钛组成的组的多种元素。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的方法，其中所述方法为金属注射成型方法。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的方法，其中所述铸造模具、所述内芯和/或所述分离元件在于步骤c)中引入所述熔体之前具有在20℃至300℃范围内，优选地在20℃至200℃范围内，并且最优选地在50℃至140℃范围内的温度。
13.一种中空制品，所述中空制品由无定形金属制成，
其中所述中空制品的中空空间具有在1cm至40cm范围内，优选地在2cm至20cm范围内，更优选地在4cm至15cm范围内，并且最优选地在6cm至10cm范围内的长度。
14.根据权利要求13所述的中空制品，其中所述中空制品为管。
15.根据权利要求13或14所述的中空制品，其中所述中空制品的所述中空空间具有恒定内径，或者
其中所述中空制品的所述中空空间不具有脱模斜度。
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