用于金屬玻璃的快速放電形成的涂覆有絕緣膜的進(jìn)料桶的制作方法與工藝

本公開(kāi)涉及涂覆有熱和電絕緣膜的進(jìn)料桶。該桶可用于通過(guò)快速電容放電形成(RCDF)技術(shù)對(duì)金屬玻璃進(jìn)行注模(injectionmolding)。

背景技術(shù)：
在某些方面，美國(guó)專利公布No.8,613,813涉及利用電流的快速釋放來(lái)快速加熱和成型金屬玻璃的方法。其中通過(guò)具有基本上均勻橫斷面的基本上無(wú)缺陷金屬玻璃樣品來(lái)釋放量子電能，來(lái)快速加熱樣品至介于金屬玻璃的玻璃化溫度和金屬玻璃形成合金的平衡熔化溫度之間的處理溫度，然后施加變形力將加熱的樣品成型為制品，接著冷卻所述樣品成為金屬玻璃制品。在某些方面，美國(guó)專利公布No.2013/0025814涉及利用RCDF方法注模金屬玻璃制品的方法和裝置，包括公開(kāi)了一種絕緣進(jìn)料桶或“桶”，用于電絕緣和機(jī)械限制加熱的進(jìn)料。每一個(gè)前述專利公布在此全部引用作為參考。RCDF處理中，考慮到了能夠經(jīng)受多個(gè)RCDF周期的進(jìn)料桶。通常，增韌陶瓷已被用于進(jìn)料桶的基體。陶瓷是電絕緣和在高溫下也化學(xué)穩(wěn)定的，并且能展現(xiàn)充分的韌度。然而，陶瓷通常是相對(duì)昂貴的材料，并且使之增韌的各種工藝是繁復(fù)的、勞動(dòng)密集的，并且明顯增加了總體成本。陶瓷的加工通常是困難的，耗時(shí)并需要昂貴的模具。因此，即使使用增韌陶瓷可以得到延長(zhǎng)的工具使用壽命，能經(jīng)歷多個(gè)RCDF周期，但鑒于高的總成本，陶瓷桶的每個(gè)RCDF周期的成本對(duì)于許多應(yīng)用來(lái)說(shuō)仍然過(guò)高。仍然需要用于RCDF應(yīng)用的替代桶，所述替代桶是電絕緣和耐損的以經(jīng)受至少一個(gè)RCDF周期。在RCDF方法中與進(jìn)料桶的性能相關(guān)的問(wèn)題可以通過(guò)解除熱和電標(biāo)準(zhǔn)與機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)的耦合而得到解決。這可以通過(guò)使用具有機(jī)械彈性的桶基體，同時(shí)在桶基體的接觸進(jìn)料的內(nèi)表面上設(shè)置絕緣膜來(lái)實(shí)現(xiàn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本公開(kāi)涉及一種進(jìn)料桶，用在形成金屬玻璃制品的RCDF方法中。在一些實(shí)施例中，用于使金屬玻璃成型的RCDF裝置包括進(jìn)料桶，所述進(jìn)料桶包括桶基體和設(shè)置在桶基體的內(nèi)表面上的絕緣膜，該絕緣膜被配置為在進(jìn)料被裝入桶中時(shí)與進(jìn)料樣品相鄰。在一些實(shí)施例中，RCDF裝置可包括被配置為加熱金屬玻璃進(jìn)料樣品的電能源。該電能源能電連接到置于進(jìn)料桶的相對(duì)端上的一對(duì)電極中的至少一個(gè)。所述電極可以被配置為在進(jìn)料樣品被裝入所述進(jìn)料桶中時(shí)釋放足以均勻地加熱進(jìn)料樣品的電能。此外，RCDF裝置可包括被設(shè)置為與進(jìn)料具有形成關(guān)系的成型工具。所述成型工具可以被配置為施加足以使進(jìn)料樣品在加熱時(shí)成型為制品的變形力。在一些實(shí)施例中，成型工具可以被配置為以足以避免結(jié)晶的速率冷卻所述制品。在各個(gè)實(shí)施例中，進(jìn)料桶基體能表現(xiàn)出至少30MPam1/2平面應(yīng)變斷裂韌度和至少30MPa的屈服強(qiáng)度。在各個(gè)實(shí)施例中，絕緣膜具有等于或小于基體厚度5％的厚度t。在一些實(shí)施例中，絕緣膜可以具有等于或小于500μm的厚度t。在各個(gè)實(shí)施例中，所述絕緣膜可以具有至少1x105μΩ-cm的電阻率。在其他實(shí)施例中，絕緣膜可具有的電阻率比金屬玻璃進(jìn)料樣品的電阻率高至少103倍。在另外的實(shí)施例中，絕緣膜可具有大于1000V的“電介質(zhì)擊穿電壓”。在其他實(shí)施例中，所述膜可具有至少5kV/mm的介電強(qiáng)度。在另外的實(shí)施例中，所述膜可具有小于0.1s的“熱馳時(shí)間”。在還有其他的實(shí)施例中，所述膜可具有小于0.1mm/s的熱擴(kuò)散率。在各個(gè)實(shí)施例中，所述絕緣膜具有機(jī)械的、熱的和化學(xué)的穩(wěn)定性以至于防止RCDF周期中的致命失敗(catastrophicfailure)。在另一個(gè)實(shí)施例中，桶基體含有金屬。在再一個(gè)實(shí)施例中，桶基體含有金屬，所述金屬選自由低碳鋼、不銹鋼、鎳合金、鈦合金、鋁合金、銅合金、黃銅和青銅以及純金屬(諸如，鎳、鋁、銅和鈦)組成的組中。在另一個(gè)實(shí)施例中，絕緣膜含有聚合物。在另一個(gè)實(shí)施例中，絕緣膜含有纖維素材料。在另一個(gè)實(shí)施例中，絕緣膜含有陶瓷。在再一個(gè)實(shí)施例中，桶基體含有一種選自由聚四氟乙烯(polytetrafluroethylene)、酚醛樹(shù)脂(phenolicresin)、高密度聚乙烯(high-densitypolyethylene)、低密度聚乙烯(low-densitypolyethylene)、Kapton聚酰亞胺膜(Kaptonpolyimidefilm)、紅色絕緣清漆和紙組成的組中的材料。在再一個(gè)實(shí)施例中，絕緣膜是獨(dú)立的并通過(guò)粘合劑黏附到桶基體的內(nèi)表面。在再一個(gè)實(shí)施例中，絕緣膜是通過(guò)濕噴涂(wetspraycoating)被沉積于桶基體的內(nèi)表面上。在再一個(gè)實(shí)施例中，絕緣膜是通過(guò)粉末沉積被沉積于桶基體的內(nèi)表面上。在再一個(gè)實(shí)施例中，絕緣膜是通過(guò)化學(xué)氣相沉積被沉積于桶基體的內(nèi)表面上。在還有再一個(gè)實(shí)施例中，絕緣膜是通過(guò)物理氣相沉積被沉積于桶基體的內(nèi)表面上。在還有其他實(shí)施例中，本公開(kāi)涉及一種利用快速電容放電形成(RCDF)加熱塊體(bulk)金屬玻璃進(jìn)料樣品并使之成型的方法。所述方法可以包括在被置于進(jìn)料桶中的金屬玻璃進(jìn)料樣品上釋放電能到處理溫度來(lái)加熱進(jìn)料樣品，所述進(jìn)料桶包括桶基體和絕緣膜。所述絕緣膜被置于所述桶基體的內(nèi)表面上，被配置成鄰近所述金屬玻璃進(jìn)料樣品。所述處理溫度可以介于金屬玻璃的Tg和金屬玻璃形成合金的Tm之間。所述RCDF方法還可以包括施加變形力來(lái)將加熱的進(jìn)料樣品成型為制品以及冷卻所述制品至低于Tg的溫度。在各個(gè)方面，該進(jìn)料桶的絕緣膜具有熱和化學(xué)穩(wěn)定性，以使得能夠防止該進(jìn)料桶在所述RCDF方法期間的致命失敗。附圖說(shuō)明參考下面的附圖和數(shù)據(jù)圖表更全面理解本說(shuō)明書(shū)，其所代表的是本公開(kāi)的各個(gè)實(shí)施例并且不應(yīng)該被解釋為對(duì)公開(kāi)范圍的前面記載。圖1示出根據(jù)本公開(kāi)實(shí)施例的快速電容放電形成裝置的示例性實(shí)施例的示意圖。圖2A示出根據(jù)本公開(kāi)實(shí)施例的具有進(jìn)料和電極的Kapton襯里(Kapton-lined)鋼桶的圖。圖2B示出根據(jù)本公開(kāi)實(shí)施例的使用Kapton襯里鋼桶的注模部件的圖。圖3A示出根據(jù)本公開(kāi)實(shí)施例的驗(yàn)證使用Kapton襯里不銹鋼桶形成的注模部件的非晶態(tài)性質(zhì)的X射線衍射圖。圖3B示出根據(jù)本公開(kāi)實(shí)施例的驗(yàn)證使用Kapton襯里不銹鋼桶形成的注模部件的非晶態(tài)性質(zhì)的差熱掃描(differentialcalorimetryscan)。在每次掃描中，玻璃化溫度(glass-transitiontemperature)、結(jié)晶溫度和結(jié)晶熱焓(enthalpyofcrystallization)以從左至右的順序顯示。具體實(shí)施方式相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用本申請(qǐng)根據(jù)35U.S.C§119(e)要求于2013年10月3日提交的題為“FeedstockBarrelRapidDischargeFormingofMetallicGlassesComprisingToughSubstratesCoatedwithInsulatingFilms”的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)No.61/886,477的權(quán)益，該專利申請(qǐng)?jiān)诖巳恳米鳛閰⒖肌１竟_(kāi)涉及一種進(jìn)料桶，該進(jìn)料桶包括具有機(jī)械彈性的并涂覆有熱和電絕緣膜的桶基體，所述進(jìn)料桶能夠用在利用RCDF技術(shù)形成金屬玻璃制品中。本公開(kāi)還涉及一種在RCDF處理中使用進(jìn)料桶的方法。在本發(fā)明的某些方面，術(shù)語(yǔ)涂料(coating)、屏蔽涂料、襯里或膜指的是附著、沉積、接合或以任何其他方式施加或附加于桶基體的表面的材料薄層。在其他方面，這些術(shù)語(yǔ)指的是在進(jìn)料樣品被裝入進(jìn)料桶時(shí)被置于桶基體的內(nèi)表面和進(jìn)料樣品的外表面之間的界面處的材料薄層。在其他方面，這些術(shù)語(yǔ)指的是當(dāng)進(jìn)料樣品被裝入進(jìn)料桶時(shí)被配置為鄰近進(jìn)料樣品的材料薄層。RCDF技術(shù)是利用焦耳加熱快速均勻加熱金屬玻璃進(jìn)料(例如，加熱時(shí)間少于1秒，并且在一些實(shí)施例中少于100毫秒)，軟化金屬玻璃，并使用工具(例如，擠壓?；蚰Ｗ?使之成型為凈形制品(netshapearticle)的方法。對(duì)加熱和軟化的進(jìn)料施加變形力以使加熱的進(jìn)料變形為所需形狀。執(zhí)行加熱和成型的步驟的時(shí)間尺度短于加熱進(jìn)料結(jié)晶所需的時(shí)間。接下來(lái)，變形的進(jìn)料可以冷卻至玻璃化溫度以下。在一些實(shí)施例中，變形的進(jìn)料通過(guò)與熱傳導(dǎo)金屬模子或模具接觸而冷卻至玻璃化溫度以下，以便將變形進(jìn)料玻璃化成非晶態(tài)制品(amorphousarticle)。更具體地，本方法能夠利用儲(chǔ)存于電容中的電能(例如，50J至100kJ)釋放，以幾毫秒或更短的時(shí)間尺度，均勻快速地加熱金屬玻璃的進(jìn)料樣品至對(duì)于粘滯流有利的“處理溫度”，所述處理溫度介于金屬玻璃的玻璃化溫度Tg和金屬玻璃形成合金的平衡熔點(diǎn)Tm之間，并且本方法此后被稱為快速電容放電形成(RCDF)。以“注?！蹦Ｊ讲僮?，RCDF過(guò)程開(kāi)始于將電能釋放到被裝入進(jìn)料桶的金屬玻璃進(jìn)料的樣品塊中(例如，棒)。在一些實(shí)施例中，釋放至少50J能量。在其他實(shí)施例中，可以釋放至少100J能量。在還有其他實(shí)施例中，可釋放至少1000J和在還有其他的實(shí)施例中釋放10000J的能量。在一些實(shí)施例中，可釋放少于100kJ能量。在其他實(shí)施例中，可釋放少于1000J能量，而在其他實(shí)施例中，可釋放少于100J能量。在另外的實(shí)施例中，釋放的能量范圍在50J和100kJ之間。電能的釋放可被用于快速加熱樣品至在金屬玻璃的Tg之上的“處理溫度”，并且更具體地，至介于金屬玻璃的Tg和金屬玻璃形成合金的Tm之間的處理溫度，時(shí)間尺度為幾微秒到幾毫秒或更短，由此非晶態(tài)材料具有足以能夠進(jìn)行容易成型的處理粘度。在一些實(shí)施例中，處理粘度可為至少1Pa-s。在其他實(shí)施例中，可為至少10Pa-s或至少100Pa-s。在還有其他實(shí)施例中，處理粘度可少于10000Pa-s，或少于1000Pa-s。在還有其他實(shí)施例中，處理粘度的范圍可為1至10000Pa-s。同時(shí)，處理溫度在一些實(shí)施例中可比Tg高至少50℃。在其他實(shí)施例中，處理溫度可比Tg高至少100℃。還有在其他實(shí)施例中，處理溫度可比Tm低少于100℃或比Tg低少于50℃。在各個(gè)實(shí)施例中，本公開(kāi)描述的使金屬玻璃樣品成型的能力依賴于在樣品上以快速均勻的方式加熱樣品的能力。如果加熱不均勻，那么樣品會(huì)代之以經(jīng)受局部加熱，并且雖然這樣的局部加熱會(huì)對(duì)某些技術(shù)是有用的，諸如像將部件結(jié)合或點(diǎn)焊在一起或使樣品的特定區(qū)域成型之類的技術(shù)，這種局部加熱沒(méi)有也不能用于進(jìn)行塊體樣品成型。同樣地，如果樣品的加熱不充分迅速(通常約為500-105K/s)，那么正在形成的材料會(huì)失去其非晶態(tài)特征(即，其會(huì)結(jié)晶)，或成型技術(shù)會(huì)限于有優(yōu)異可加工特性的這些非晶態(tài)材料(即，防結(jié)晶的過(guò)度冷卻液體的高穩(wěn)定性)，再次降低過(guò)程的效用。在一些實(shí)施例中，使用RCDF，以至少103C/s的加熱速率來(lái)加熱金屬玻璃。在其他實(shí)施例中，加熱速率可達(dá)至少104C/s。在還有其他實(shí)施例中，加熱速率可達(dá)至少105C/s。在另外實(shí)施例中，加熱速率可達(dá)103C/s至106C/s之間。在本公開(kāi)的上下文中，樣品被均勻加熱意味著均勻加熱樣品的不同區(qū)域內(nèi)溫度的變化不超過(guò)20％。在其他實(shí)施例中，均勻加熱樣品的不同區(qū)域內(nèi)溫度的變化不超過(guò)10％。在還有其他實(shí)施例中，均勻加熱樣品的不同區(qū)域內(nèi)溫度的變化不超過(guò)5％。在還有其他實(shí)施例中，均勻加熱樣品的不同區(qū)域內(nèi)溫度的變化不超過(guò)1％。通過(guò)均勻加熱，金屬玻璃可以經(jīng)注模成型為高質(zhì)量的BMG制品。在一些實(shí)施例中，樣品被勻質(zhì)加熱以使得勻質(zhì)加熱樣品的不同區(qū)域內(nèi)溫度的變化不超過(guò)20％。在其他實(shí)施例中，勻質(zhì)加熱樣品的不同區(qū)域內(nèi)溫度的變化不超過(guò)10％。在還有其他實(shí)施例中，勻質(zhì)加熱樣品的不同區(qū)域內(nèi)溫度的變化不超過(guò)5％。在還有其他實(shí)施例中，勻質(zhì)加熱樣品的不同區(qū)域內(nèi)溫度的變化不超過(guò)1％。通過(guò)勻質(zhì)加熱，金屬玻璃可以經(jīng)注模成型為高質(zhì)量的BMG制品?！皠蛸|(zhì)加熱(evenlyheating)”和“均勻加熱(uniformlyheating)”可以互換使用。圖1提供了根據(jù)本公開(kāi)的RCDF方法的實(shí)施例的示例性RCDF裝置的示意圖。依照所示，基本的RCDF裝置包括電能源(10)和被置于進(jìn)料桶(8)的相對(duì)端的至少一對(duì)電極(12)，進(jìn)料桶(8)具有可以裝入金屬玻璃的腔室。該對(duì)電極用于將電能施加于置于進(jìn)料桶(8)內(nèi)的金屬玻璃進(jìn)料樣品(14)。電能用于將樣品均勻地加熱到處理溫度。金屬玻璃進(jìn)料樣品形成粘滯液體，該粘滯液體能通過(guò)在模子(18)中進(jìn)行的注模同時(shí)或連續(xù)地成型以形成非晶態(tài)制品。在圖1中示意性示出的一種實(shí)施例中，注模裝置可與RCDF方法結(jié)合。在該實(shí)施例中，例如，利用機(jī)械柱塞將加熱的非晶態(tài)材料的粘滯液體注入模腔(18)以形成金屬玻璃的凈形部件。在某些實(shí)施例中，模子置于室溫下，同時(shí)在其他實(shí)施例中模子置于與Tg一樣高的溫度下。在圖1中說(shuō)明的方法的例子中，進(jìn)料樣品位于在此所描述的桶中，并且可以通過(guò)由導(dǎo)電材料(諸如銅或銀)制成的圓柱形柱塞預(yù)裝入到注入壓力(通常1-100MPa)，所述導(dǎo)電材料具有高電導(dǎo)率和熱導(dǎo)率。在一些實(shí)施例中，電極也可以作為柱塞用。金屬玻璃樣品可以置于電接地的基礎(chǔ)電極上。在滿足上面討論的一定標(biāo)準(zhǔn)的情況下，電容儲(chǔ)存的能量可以通過(guò)金屬玻璃進(jìn)料樣品釋放。在一些實(shí)施例中，柱塞可預(yù)裝，然后驅(qū)動(dòng)加熱的粘滯熔體進(jìn)入模腔。本領(lǐng)域技術(shù)人員會(huì)注意到，進(jìn)料桶(8)和模子(18)之間的閘門可被置于與進(jìn)料桶相關(guān)的任何地方。在一些實(shí)施例中，例如，閘門可以是在桶中間部分的開(kāi)口(實(shí)施例未被示出)，或者在其他實(shí)施例中，閘門可以置于桶的末端。應(yīng)該理解，可以使用任何適合供應(yīng)足夠脈沖能量的電能源。例如，可以使用放電時(shí)間為10μs至100ms的電容。另外，任何適合提供與樣品接觸的電極可被用于傳輸電能。在RCDF的某些模式，諸如注模模式中，RCDF裝置包括進(jìn)料桶，該進(jìn)料桶用于裝進(jìn)料，將進(jìn)料在放電過(guò)程中與周圍的金屬工具電絕緣，并且一旦達(dá)到進(jìn)料的粘滯態(tài)就機(jī)械限制進(jìn)料和對(duì)其施加變形力。在一些實(shí)施例中，進(jìn)料桶可用于引導(dǎo)變形的進(jìn)料樣品通過(guò)桶上的開(kāi)口(即，有時(shí)候被稱作閘門)并進(jìn)到通至模腔的流道上，軟化的進(jìn)料最終充滿該模腔。通常，進(jìn)料桶在高達(dá)約600℃的溫度下，并且在一些實(shí)施例中在高達(dá)約800℃的溫度下，是電絕緣的和化學(xué)穩(wěn)定的。該桶對(duì)如此高的溫度有足夠的機(jī)械完整性，以承受在RCDF注模過(guò)程中經(jīng)受的壓力。此外，如果進(jìn)料桶在注模的多個(gè)RCDF周期中重復(fù)使用，那么該桶需要周期性的機(jī)械和熱性能。具體地，用于RCDF注模的進(jìn)料桶的材料屬性可以包括：足夠的抗斷裂韌度，足夠的經(jīng)受RCDF過(guò)程中受到的應(yīng)力的屈服強(qiáng)度，將進(jìn)料和電極與周圍工具電絕緣開(kāi)的高電阻和介電強(qiáng)度，及承受RCDF過(guò)程期間(少于0.5s)高達(dá)約800℃的溫度下暴露于軟化金屬玻璃進(jìn)料的熱和化學(xué)穩(wěn)定性。在周期性的機(jī)械和熱負(fù)荷下能維持這些屬性的桶可被用作永久性或半永久性的進(jìn)料桶。這些屬性影響重復(fù)使用桶材料的選擇。通常，所用的桶材料為增韌陶瓷。公布的陶瓷桶基體材料的例子包括：玻璃陶瓷(Macor)、釔穩(wěn)定氧化鋯、或細(xì)粒氧化鋁。陶瓷是電絕緣的和對(duì)于高溫化學(xué)很穩(wěn)定的，并且當(dāng)適當(dāng)處理后，它們可以顯出充分的韌性和機(jī)械加工性。然而，陶瓷是總體上相對(duì)昂貴的材料，并且使之增韌的各種工藝是繁復(fù)的，勞動(dòng)密集的，并且顯著增加總成本的。陶瓷的機(jī)加工通常是困難的，耗時(shí)，并需要昂貴的工具。此外，對(duì)分離筒的設(shè)計(jì)要求使得機(jī)加工工藝進(jìn)一步復(fù)雜并增加了總成本。因此，即使使用增韌陶瓷使工具使用壽命增長(zhǎng)，該增韌陶瓷使得能夠用于多個(gè)RCDF周期，由于高昂的總成本，陶瓷桶的每個(gè)RCDF周期的成本對(duì)于許多應(yīng)用仍然過(guò)高。通常，熱和電絕緣材料的機(jī)械性能和耐損傷性趨于薄弱。例如，陶瓷材料容易碎，而塑料容易不牢固。具體地，經(jīng)過(guò)大量RCDF周期，陶瓷容易裂紋或破碎，而塑料容易變形和劃傷。RCDF方法中與進(jìn)料桶性能相關(guān)的問(wèn)題可以通過(guò)將熱和電標(biāo)準(zhǔn)與機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)去耦合而克服。這可以通過(guò)使用機(jī)械彈性和耐損傷的桶基體，同時(shí)在與進(jìn)料接觸的桶基體內(nèi)表面上安置熱和/或電絕緣膜而實(shí)現(xiàn)?？梢赃@種方式構(gòu)造RCDF桶，該桶可以在與進(jìn)料的界面處展現(xiàn)出電和熱絕緣特性，并且也具有機(jī)械彈性和耐損傷性以經(jīng)受大量RCDF周期。將大量的機(jī)械要求與電和熱的界面要求分離開(kāi)，允許進(jìn)料桶基體能選擇更廣泛的多種材料，而不是將進(jìn)料桶基體限于只有滿足機(jī)械、電和熱要求的材料。允許使用機(jī)械彈性的材料作為桶基體材料，該材料可以不是電絕緣的，諸如金屬。僅在機(jī)械屬性(例如，韌性和屈服度)和機(jī)械加工性方面，金屬作為進(jìn)料桶基體相比于陶瓷有改進(jìn)的特性。金屬更不易損傷，且相較于陶瓷更容易采用常規(guī)機(jī)加工方法來(lái)加工。然而金屬是導(dǎo)電的，并且當(dāng)直接用作進(jìn)料桶時(shí)可以傳導(dǎo)電流，使得進(jìn)料樣品的加熱非常低效率和不均勻。另外，金屬也是高導(dǎo)熱的，并且能導(dǎo)致進(jìn)料在與進(jìn)料桶接觸時(shí)相當(dāng)大程度地被冷卻。為了對(duì)于RCDF技術(shù)使用這種耐損傷材料作為進(jìn)料桶，同時(shí)克服它們潛在的高傳導(dǎo)特性，通過(guò)在桶基體內(nèi)表面安置電和熱絕緣膜，使得該桶為電和熱絕緣的，所述絕緣膜被配置為當(dāng)進(jìn)料樣品裝入桶中時(shí)與進(jìn)料樣品相鄰。在各個(gè)實(shí)施例中，絕緣膜的厚度足夠小，這樣更強(qiáng)和更韌的基體能提供突出的機(jī)械支撐。該膜有高電阻和高介電強(qiáng)度，以防止任何電流穿過(guò)基體。該膜也可以有低熱擴(kuò)散率，以防止任何熱從加熱的進(jìn)料傳到冷的基體。該膜可以進(jìn)一步具有熱穩(wěn)定性，這樣膜在暴露于高溫過(guò)程中不會(huì)發(fā)生嚴(yán)重的分解。本公開(kāi)還涉及具有高屈服強(qiáng)度和高斷裂韌度的桶基體以及比基體更薄得多的屏蔽涂料。屏蔽涂料或膜可以是熱和電絕緣的，具有高介電強(qiáng)度，低熱擴(kuò)散率和高工作溫度。在一些實(shí)施例中，桶基體可具有至少30MPam1/2的平面應(yīng)變斷裂韌度和至少30MPa的屈服強(qiáng)度。在其他實(shí)施例中，桶基體可具有至少60MPam1/2的平面應(yīng)變斷裂韌度和至少100MPa的屈服強(qiáng)度。在各個(gè)實(shí)施例中，桶基體可以為金屬，包括，但不限于，低碳鋼、不銹鋼、鎳合金、鈦合金、鋁合金、銅合金、黃銅和青銅，以及純金屬，諸如鎳、鋁、銅和鈦。這種合金的屈服強(qiáng)度和斷裂韌度的數(shù)據(jù)列于表1(數(shù)據(jù)來(lái)自M.F.Ashby和D.R.H.Jones，EngineeringMaterials1：AnIntroductiontoProperties，Applications，andDesign，3rdEdition，ElsevierUK，2005p.110和178，以及來(lái)自Ashby，M.F.MaterialsSelectioninMechanicalDesign.(PergamonPress，Oxford，1992，p.38))中。如表1所示，除了一些鋁合金，大多數(shù)合金符合上面的標(biāo)準(zhǔn)。表1示例金屬合金的屈服強(qiáng)度和斷裂韌度數(shù)據(jù)在一些實(shí)施例中，絕緣膜橫截面厚度不超過(guò)基體橫截面厚度的5％，因此基體就會(huì)提供突出的機(jī)械支撐。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，如果基體的橫截面厚度是1厘米，那么膜的橫截面厚度可以是500微米或更薄。在其他實(shí)施例中，絕緣膜的橫截面厚度t等于或少于基體橫截面厚度的1％。在其他實(shí)施例中，絕緣膜的橫截面厚度t等于或少于500微米。在還有其他實(shí)施例中，絕緣膜具有等于或少于200微米的橫截面厚度t。在一些實(shí)施例中，絕緣膜可以有高電阻率以使進(jìn)料桶在電流釋放中是電絕緣的，因此電流主要經(jīng)過(guò)金屬玻璃進(jìn)料樣品被傳輸。金屬玻璃的電阻率范圍在100-200μΩ-cm。在一些實(shí)施例中，絕緣膜的電阻率比金屬玻璃進(jìn)料樣品的電阻率高至少103倍。在其他實(shí)施例中，絕緣膜的電阻率比金屬玻璃進(jìn)料的電阻率高至少108倍。在還有其他實(shí)施例中，絕緣膜可以具有至少為1x105μΩ-cm的電阻率。在還有其他實(shí)施例中，絕緣膜可以具有至少為1x1010μΩ-cm的電阻率。如果金屬玻璃進(jìn)料樣品和進(jìn)料桶的絕緣膜是相同尺寸的平行電阻，與進(jìn)料樣品相比導(dǎo)電性少103倍的絕緣膜能導(dǎo)致大約99.9％的施加電流通過(guò)進(jìn)料樣品。在本公開(kāi)的一些實(shí)施例中，絕緣膜的電阻率導(dǎo)致99.9％的施加電流通過(guò)進(jìn)料樣品。在其他實(shí)施例中，絕緣膜的電阻率導(dǎo)致99.999％的施加電流通過(guò)進(jìn)料樣品。在還有其他實(shí)施例中，在RCDF周期中，絕緣膜的電阻率使得基本上可以忽略的電流(即，＜10A，且在一些實(shí)施例中少于1A)流過(guò)絕緣膜。所選材料的電阻率見(jiàn)表2(數(shù)據(jù)來(lái)自www.matweb.com)。如表2所示，諸如“Kapton”的聚酰亞胺，諸如“Teflon”(產(chǎn)自DuPont)的聚四氟乙烯，HDPE，諸如“Voltatex”(產(chǎn)自DuPont)的改性醇酸樹(shù)脂清漆(ModifiedAlkyd-Resinvarnish)和紙均具有大于1x105μΩ-cm的電阻率。表2所選材料的電阻率材料電阻率(μΩ-cm)銅1.5金屬玻璃合金100-200石墨750-6000氧化鋁＞1x1020釔穩(wěn)定氧化鋯1x1015聚酰亞胺(″Kapton″)1.0x1023-1.5x1023聚四氟乙烯(″Teflon″)1.0x1020-1.0x1024高密度聚乙烯(HDPE)1.0x1011-1.0x1026改性醇酸樹(shù)脂清漆(″Voltatex″)1.0x1021紙1.0x1014-1.0x1015如表2所示，在一些實(shí)施例中絕緣屏蔽膜的電阻率可以為至少1x1010μQ-cm，并且，在還去另外實(shí)施例中，為至少1x1015μΩ-cm。在另外的實(shí)施例中，電阻率范圍從1x105μΩ-cm至1x1030μΩ-cm。絕緣膜也可以有足夠高的介電強(qiáng)度κ來(lái)阻止電流穿過(guò)它釋放(即，從導(dǎo)電進(jìn)料樣品到進(jìn)料桶的基體)，因此電流主要通過(guò)金屬玻璃進(jìn)料樣品傳輸。絕緣膜可以在RCDF方法中施加的典型電壓下阻止電流釋放，所述電壓值可高達(dá)1000V或更高。換句話說(shuō)，絕緣膜的介質(zhì)擊穿電壓高于1000V?！敖橘|(zhì)擊穿電壓”被定義為κ·t乘積，其中κ是絕緣膜材料的介電強(qiáng)度，而t是膜的厚度。因此，絕緣膜有介電強(qiáng)度κ，使得對(duì)于給定的膜厚度t，擊穿電壓為κt＞1000V。在一個(gè)實(shí)施例中，如果絕緣膜的厚度t是100微米，膜材料的介電強(qiáng)度κ＞1000V/t，即κ最少為10kV/mm。在另一個(gè)實(shí)施例中，如果膜的厚度t是50微米，膜的介電強(qiáng)度κ＞1000V/t，即κ至少為20kV/mm。所選材料介電強(qiáng)度見(jiàn)表3(數(shù)據(jù)來(lái)自www.matweb.com)。表3所選材料的介電強(qiáng)度材料介電強(qiáng)度(kV/mm)紙7釔穩(wěn)定氧化鋯9聚四氟乙烯(″Teflon″)60高密度聚乙烯(HDPE)20聚酰亞胺膜(″Kapton″)154改性醇酸樹(shù)脂清漆(″Voltatex″)80紅色絕緣清漆102在一些實(shí)施例中，絕緣膜可以具有至少5kV/mm的介電強(qiáng)度κ。在其他實(shí)施例中，膜材料可具有至少10kV/mm的介電強(qiáng)度κ。在還有其他實(shí)施例中，絕緣膜可具有至少50kV/mm的介電強(qiáng)度κ。在本公開(kāi)的一些實(shí)施例中，絕緣膜的介電強(qiáng)度和厚度使得99.9％的施加電流通過(guò)進(jìn)料樣品。在其他實(shí)施例中，絕緣膜的介電強(qiáng)度和厚度使得99.999％的施加電流通過(guò)進(jìn)料樣品。在其他實(shí)施例中，絕緣膜的介電強(qiáng)度和厚度使得通過(guò)膜的電流等于或小于10A。在還有其他實(shí)施例中，絕緣膜的介電強(qiáng)度和厚度使得通過(guò)膜的電流等于或小于1A。絕緣膜還可以是熱絕緣的，使可忽略不計(jì)的熱傳輸穿過(guò)膜(即，從加熱的進(jìn)料樣品到冷的導(dǎo)熱基體)，因而進(jìn)料樣品在注入模子之前在過(guò)度冷卻液態(tài)下維持均溫。絕緣膜可具有熱擴(kuò)散率D，在與RCDF過(guò)程中的加熱和成型階段相關(guān)的時(shí)間尺度下(例如長(zhǎng)0.1s，而在一些實(shí)施例中長(zhǎng)為0.5s)，能阻止熱傳輸。在一個(gè)實(shí)施例中，絕緣膜材料可具有足夠低的熱擴(kuò)散率D，其對(duì)于給定膜厚度，特有的熱弛時(shí)間為t2/D＞0.1s?！盁岢跁r(shí)間”被定義為比率t2/D，其中D是膜材料的熱擴(kuò)散率，而t是膜厚度。例如，如果膜厚度t是100微米，絕緣膜材料可具有D＜t2/0.1s的熱擴(kuò)散率，即D小于0.1mm2/s。例如，如果膜厚度t是50微米，絕緣膜材料可具有D＜t2/0.1s的熱擴(kuò)散率，即D小于0.25mm2/s。所選材料的熱擴(kuò)散率見(jiàn)表4(數(shù)據(jù)來(lái)自www.matweb.com)。表4所選材料的熱擴(kuò)散率材料熱擴(kuò)散率(mm2/s)氧化鋁12釔穩(wěn)定氧化鋯0.94聚四氟乙烯(″Teflon″)0.120高密度聚乙烯(HDPE)0.197低密度聚乙烯(LDPE)0.170聚酰亞胺膜(″Kapton″)0.0775紙0.06-0.08在一些實(shí)施例中，絕緣膜可具有小于1mm2/s的熱擴(kuò)散率D。在其他實(shí)施例中，絕緣膜可具有小于0.2mm2/s的熱擴(kuò)散率D。在還有其他實(shí)施例中，絕緣膜可具有小于0.1mm2/s的熱擴(kuò)散率D。在目前公開(kāi)的某些實(shí)施例中，絕緣膜的熱擴(kuò)散率和厚度使熱弛時(shí)間大于與RCDF過(guò)程中進(jìn)料樣品的加熱成型相關(guān)的時(shí)間。在一些實(shí)施例中，絕緣膜的熱擴(kuò)散率和厚度使熱弛時(shí)間大于0.05s。在目前公開(kāi)的其他實(shí)施例中，絕緣膜的熱擴(kuò)散率和厚度使熱弛時(shí)間大于0.1s。在一些實(shí)施例中，在與RCDF過(guò)程中電流釋放相關(guān)的時(shí)間下，絕緣膜在高達(dá)600℃的溫度，而在其他實(shí)施例中在高達(dá)800℃溫度，下也可以保持化學(xué)穩(wěn)定性。在一些實(shí)施例中，可發(fā)生的放電時(shí)間小于0.5s。在其他實(shí)施例中，放電時(shí)間可小于0.1s。具有高達(dá)600℃，或在一些實(shí)施例中高達(dá)800℃，的工作溫度的材料可以滿足該標(biāo)準(zhǔn)。此外，具有較低工作溫度，但在少于0.5s的時(shí)段內(nèi)，或在其他實(shí)施例中為少于0.1s的時(shí)段內(nèi)，可以經(jīng)受高達(dá)600℃，或者在一些實(shí)施例中高達(dá)800℃溫度，且沒(méi)有遭受“致命失敗”的材料也可以滿足該標(biāo)準(zhǔn)。在本公開(kāi)的上下文中，由于暴露于高溫而導(dǎo)致絕緣膜的“致命失敗”意味著化學(xué)分解或失去他們的形狀、機(jī)械完整性，或他們的電和/或熱絕緣能力。所選材料的最高使用溫度見(jiàn)表5。表5所選材料的最高使用溫度在本公開(kāi)中，絕緣膜可以附著、沉積、接合或以任何其他方式施加或附加于桶基體的內(nèi)表面。在一些實(shí)施例中，絕緣膜可被配置為在進(jìn)料樣品被裝入進(jìn)料桶時(shí)鄰近進(jìn)料樣品。在其他實(shí)施例中，絕緣膜可被配置為在進(jìn)料樣品被裝入進(jìn)料桶時(shí)，被置于桶基體內(nèi)部和進(jìn)料樣品外部之間的界面處。例如，絕緣膜可以是通過(guò)高溫粘合劑附著至基體的獨(dú)立膜，并且在幾個(gè)RCDF周期后被降級(jí)之后而被替換。在另一實(shí)施例中，絕緣膜可通過(guò)濕噴涂沉積于基體上，并且在幾個(gè)RCDF周期后被降級(jí)之后而被重新沉積。在其他實(shí)施例中，屏蔽涂料可通過(guò)粉末沉積、物理氣相沉積、化學(xué)氣相沉積或任何其他合適的薄膜沉積技術(shù)而被沉積。在還有其他實(shí)施例中，屏蔽涂料可被附著、沉積、接合或通過(guò)任何其他方式施加或附加于進(jìn)料樣品的表面。在這種實(shí)施例中，絕緣膜可以施加或附加于進(jìn)料樣品的外表面。因此，絕緣膜可以被配置為在進(jìn)料樣品被裝入進(jìn)料桶時(shí)被置于進(jìn)料樣品和進(jìn)料桶之間。在一些實(shí)施例中，絕緣膜可包括聚合物材料。無(wú)意于限制，而是通過(guò)舉例的方式，絕緣膜可包括聚四氟乙烯、酚醛樹(shù)脂、高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、Kapton聚酰亞胺，或具有與本公開(kāi)所述的實(shí)施例一致的物理、電和熱特性的任何其他適合的聚合物材料。在其他實(shí)施例中，絕緣膜可包含纖維素材料，諸如紙。在還有其他實(shí)施例中，絕緣膜可包含陶瓷材料，諸如陶瓷顏料或陶瓷涂料。雖然上面的討論都集中于某些示例性的成型技術(shù)的特征，諸如注模，但是應(yīng)該理解的是其他成型技術(shù)可與當(dāng)前公開(kāi)的RCDF方法一起使用，諸如擠壓或壓鑄(diecasting)。此外，額外的元素可以被添加到這些技術(shù)來(lái)提高最終制品的質(zhì)量。例如，為改進(jìn)按照上述成型方法中的任一種形成的制品的表面光潔度，可加熱模子或印戳(stamp)至約或剛好低于金屬玻璃的玻璃化溫度，從而防止表面缺陷。此外，為了獲得具有更好表面光潔度或凈形部件的制品，上述成型技術(shù)中的任一種的壓縮力，以及在注模技術(shù)的情況下壓縮速度，可以被控制以避免由于高“韋伯?dāng)?shù)”個(gè)流所導(dǎo)致的熔體前沿不穩(wěn)定性，即防止霧化、噴霧、流線(flowline)等等。RCDF成型技術(shù)和上述替代實(shí)施例，可以用于生產(chǎn)小的、復(fù)雜的、凈形的、高性能金屬組件，諸如，電子產(chǎn)品的殼體，支架，外殼，緊固件，鉸鏈，硬件，手表部件，醫(yī)療部件，照相機(jī)和光學(xué)配件，珠寶等等。RCDF方法還可以用來(lái)制作小薄片、管、板等等，它們通過(guò)各種與RCDF加熱和注入系統(tǒng)相呼應(yīng)使用的擠壓模被動(dòng)態(tài)擠壓出來(lái)。本文中的方法和裝置在利用塊體金屬玻璃制品制造電子設(shè)備中是有價(jià)值的。在各個(gè)實(shí)施例中，金屬玻璃可用作電子設(shè)備的外殼或其他部件，諸如像設(shè)備的部分外殼或殼體。設(shè)備可以包括任何消費(fèi)電子設(shè)備，諸如手機(jī)、臺(tái)式電腦、筆記本電腦、和/或便攜式音樂(lè)播放器。該設(shè)備可以是顯示器的一部分，諸如數(shù)字顯示器、監(jiān)視器、電子圖書(shū)閱讀器、便攜式網(wǎng)絡(luò)瀏覽器和計(jì)算機(jī)監(jiān)視器。該設(shè)備也可以是娛樂(lè)設(shè)備，包括便攜式DVD播放機(jī)、DVD機(jī)、藍(lán)光光盤播放器、視頻游戲機(jī)、音樂(lè)播放器，諸如便攜式音樂(lè)播放器。該設(shè)備還可以是提供控制的設(shè)備的一部分，該控制是諸如控制圖像、視頻、聲音的流傳輸(streaming)，或其是對(duì)于電子設(shè)備的遠(yuǎn)程控制。該合金可以是電腦或其附件的部分，諸如硬盤驅(qū)動(dòng)塔的外殼或殼體、筆記本電腦外殼、筆記本電腦鍵盤、筆記本電腦觸控板、臺(tái)式電腦的鍵盤、鼠標(biāo)和揚(yáng)聲器。金屬玻璃也可應(yīng)用于設(shè)備，諸如表或鐘。例子無(wú)意于限制，下面的例子說(shuō)明了本公開(kāi)的各個(gè)方面。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員很明顯的是可以在不脫離本公開(kāi)范圍的情況下，可以對(duì)材料和方法都進(jìn)行很多修改。RCDF注模是利用Ni68.17Cr8.65Nb2.98P16.42B3.28Si0.50(以原子％計(jì))的非晶態(tài)進(jìn)料樣品和不銹鋼制成的進(jìn)料桶實(shí)現(xiàn)的，該進(jìn)料桶具有用75μm厚的雙面膠帶粘附到桶基體的內(nèi)表面的125μm厚的Kapton聚酰亞胺膜。進(jìn)料樣品的直徑為4.82mm，長(zhǎng)度為27.99mm，并在施加315lb的軸向載荷的情況下通過(guò)帶來(lái)3450J/cm3能量的電容放電脈沖，加熱該進(jìn)料樣品。電流和力通過(guò)直徑5mm銅電極/柱塞棒施加。另一個(gè)直徑5mm的固定銅電極棒從底下支撐進(jìn)料樣品。軟化的進(jìn)料在施加的軸向載荷下通過(guò)桶內(nèi)部的3mm閘門注入橫截面尺寸為1.5mmx5mm的銅條模腔，填充后，在模腔里冷卻形成無(wú)定型條。圖2A和2B示出了使用Kapton襯里不銹鋼桶進(jìn)行注模的圖像。Kapton襯里鋼桶充分經(jīng)受住了RCDF過(guò)程中遇到的狀況。進(jìn)料流入模腔，在模子和桶的一半之間產(chǎn)生閃光。使用Kapton襯里桶制得的模制部件的非晶態(tài)性質(zhì)通過(guò)差熱掃描法(DSC)和X射線衍射法(XRD)來(lái)檢驗(yàn)。該分析結(jié)果見(jiàn)圖3A和3B。DSC曲線圖表明模制金屬玻璃條帶展現(xiàn)出與完全非晶態(tài)進(jìn)料非常相似的掃描，同時(shí)XRD掃描沒(méi)有檢測(cè)到晶體峰值。描述了幾個(gè)實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到在不脫離本公開(kāi)精神的情況下可以使用各種修改、替換構(gòu)造和等同物。另外，許多公知過(guò)程和元件沒(méi)有描述，以便避免使在此披露的實(shí)施例產(chǎn)生不必要的模糊。因而，以上描述不應(yīng)該理解為對(duì)本文范圍的限制。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：當(dāng)前公開(kāi)的實(shí)施例是通過(guò)例子而不是限制來(lái)講解的。因而，以上描述包含的或附圖中所示的內(nèi)容應(yīng)理解為說(shuō)明性的而沒(méi)有限制的意義。下面的權(quán)利要求旨在覆蓋在此描述的所有一般的和特定的特征以及對(duì)本方法和系統(tǒng)范圍的所有陳述，其在語(yǔ)言上，也可以落入其中。