CN102430991A

CN102430991A - 镊子

Info

Publication number: CN102430991A
Application number: CN2011102661931A
Authority: CN
Inventors: 宫清; 张法亮; 李志海
Original assignee: BYD Co Ltd
Current assignee: BYD Co Ltd
Priority date: 2011-09-08
Filing date: 2011-09-08
Publication date: 2012-05-02
Anticipated expiration: 2031-09-08
Also published as: CN102430991B

Abstract

一种镊子，包括：第一臂，所述第一臂的至少一部分由非晶合金制成；第二臂，所述第二臂的至少一部分由所述非晶合金制成；和连接部分，所述第一臂和所述第二臂通过所述连接部分相连，其中所述非晶合金的弹性极限应变大于1％且所述非晶合金的临界尺寸大于1毫米。根据本发明实施例的镊子，具有高弹性和高强度，并且生产工艺简单，可以具有复杂的结构，同时保证高的精度和一致性。

Description

镊子

技术领域

本发明涉及一种镊子。

背景技术

镊子是一种常用的辅助工具，用来准确方便的夹取物体。

传统的镊子通常用碳钢、弹簧钢、不锈钢、塑料甚至木质材质制作而成。碳钢和弹簧钢可以提供很好的强度和弹性变形，但是在防腐特性差，例如很难满足需要高温蒸煮消毒的医疗使用要求。传统上为了防腐进行镀层处理，但一方面镀层容易脱落，另一方面增加了成本，而且碳钢和弹簧钢很难成型结构复杂的镊子且成本很高。不锈钢虽然具有良好的耐腐蚀性，但弹性变形低，而且弹性极限变形只有不到0.5％的应变量，因此容易发生塑性变形而降低镊子的使用效果甚至失效。塑料虽然成本低廉并可以制备任意形状，但镊子的强度低，耐磨性差很容易损坏。

发明内容

本发明旨在至少解决上述技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种镊子，该镊子具有高弹性，高强度及易于生产制造，且该镊子可具有复杂结构并具有高精度和高一致性。

根据本发明实施例的镊子，包括：第一臂，所述第一臂的至少一部分由非晶合金制成；第二臂，所述第二臂的至少一部分由所述非晶合金制成；和连接部分，所述第一臂和所述第二臂通过所述连接部分相连，其中所述非晶合金的弹性极限应变大于1％且所述非晶合金的临界尺寸大于1毫米。

根据本发明实施例的镊子，具有高弹性和高强度，并且生产工艺简单，可以具有复杂的结构，同时保证高的精度和一致性。

在本发明一个实施例中，所述第一和第二臂均由所述非晶合金制成。

在本发明一个实施例中，所述第一臂和第二臂的其余部分和所述连接部分由异质材料形成。

在本发明一个实施例中，所述异质材料为黑色金属、有色金属、塑料、橡胶及木质材质中的一种或多种的组合。

在本发明一个实施例中，所述非晶合金中含有小于10％(体积百分数)的晶态相。

在本发明一个实施例中，所述非晶合金的弹性极限应变大于1.5％。

在本发明一个实施例中，所述非晶合金的弹性模量小于130GPa。

在本发明一个实施例中，所述非晶合金的屈服强度大于1000MPa。

在本发明一个实施例中，所述非晶合金具有至少4.5GPa的维氏硬度值。

在本发明一个实施例中，所述非晶合金为具有耐酸耐碱耐腐蚀性的非晶合金。

在本发明一个实施例中，所述非晶合金的化学组成为：Zr_aCu_bAl_cNi_dM_e，其中M表示Fe、Co、Mn、Cr、Ti、Hf、Ta、Nb、C及稀土元素中的一种或几种元素的组合，a、b、c、d、e表示原子百分数，40≤a≤70，15≤b≤35，5≤c≤15，5≤d≤15，0≤e≤5，且a+b+c+d+e＝100。

在本发明一个实施例中，所述非晶合金中含有2％(原子百分数)以内的杂质元素。

在本发明一个实施例中，至少所述第一臂和第二臂中由所述非晶合金形成的部分经化学或电化学钝化处理。

在本发明一个实施例中，所述镊子通过铸造成型、热压成型、机械加工、粘接、机械连接中的一种或多种组合制成。

在本发明一个实施例中，所述镊子为医用镊子。

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例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明实施例的镊子的示意图。

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，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面参考图1描述根据本发明实施例的镊子。如图1所示，根据本发明一个实施例的镊子包括第一臂1，第二臂2和连接部分3。第一臂1和第二臂2通过连接部分3相连。可以理解的是，上述对镊子的特征的划分仅仅是为了描述方便，例如连接部分3也可以看作由第一臂1的一部分和第二臂2的一部分构成，换言之，第一臂1的一端(图1中的右端)和第二臂2的一端(图1中的右端)相连。

第一臂1的至少一部分和第二臂2的至少一部分可以由非晶合金制成，例如，第一臂1和第二臂2用于夹持物品的自由端由非晶合金支撑，所述非晶合金的弹性极限应变大于1％且所述非晶合金的临界尺寸大于1毫米。

根据本发明的实施例的镊子，第一臂1和第二臂2具有高弹性和高强度的特点，第一臂1和第二臂2用于夹持的部分没有塑性变形，并且根据本发明实施例的镊子易于生产制造并且可以具有复杂的结构，精度高，一致性好。

根据本发明实施例的镊子，第一臂1和第二臂2的其余部分(例如第一臂1和第二臂2的邻近连接部分的连接端)和连接部分3可以由异质材料形成。由此，既可以实现第一臂1和第二臂2用于夹持物品的部分的高弹性和高强度，通过异质材料制成连接部分3及第一臂1和第二臂2的其余部分，可以降低镊子的制作成本。

需要理解的是，在本发明中的描述中，术语“异质材料”是指与非晶合金相比具有明显属性(材质和/或化学性质)差异的材料。例如，在本发明的一些实施例中，异质材料可以为黑色金属、有色金属、塑料、橡胶及木质材质中的一种或多种的组合。

可以理解的是，在生产过程中，构成镊子的第一臂1和第二臂2的非晶合金部件的尺寸大于非晶合金的临界尺寸，因此非晶合金会出现晶态相。在本发明的一些实施例中，所述非晶合金中可以含有小于10％(体积百分数)的晶态相，由此生成控制要求降低，成本降低，并且不会影响镊子的性能。

优选地，为了更加适于制造镊子，所述非晶合金的弹性极限应变大于1.5％，弹性模量小于130GPa，屈服强度大于1000MPa，此外还可以具有至少4.5GPa的维氏硬度值。

根据本发明的镊子可以为医用镊子，由此，优选地，所述非晶合金为具有耐酸耐碱耐腐蚀性的非晶合金。

根据本发明实施例，所述非晶合金的化学组成为：Zr_aCu_bAl_cNi_dM_e，其中M表示Fe、Co、Mn、Cr、Ti、Hf、Ta、Nb、C及稀土元素中的一种或几种元素的组合，a、b、c、d、e表示原子百分数，40≤a≤70，15≤b≤35，5≤c≤15，5≤d≤15，0≤e≤5，且a+b+c+d+e＝100。该非晶合金可以满足耐酸耐碱腐蚀性的要求，同时可以满足上述弹性极限应变、弹性模量、屈服强度和硬度的要求，由此特别适于制造根据本发明实施例的镊子。

根据本发明的实施例，为了有利于生产控制和降低生产成本，在非晶合金中可以含有其他杂质元素，杂质元素的含量小于2％(原子百分数)，例如，所述杂质元素可以为Si、P、Be、Mg、B、O等元素。

已知的是，铁、铝在稀HNO3或稀H2SO4中能很快溶解，但在浓HNO3或浓H2SO4中溶解现象几乎完全停止了，碳钢通常很容易生锈，若在钢中加入适量的Ni、Cr，就成为不锈钢了。金属或合金受一些因素影响，化学稳定性明显增强的现象，称为钝化。由某些钝化剂(化学药品)所引起的金属钝化现象，称为化学钝化。如浓HNO3、浓H2SO4、HClO3、K2Cr2O7、KMnO4等氧化剂都可使金属钝化。电化学钝化是阳极极化时，金属的电位发生变化而在电极表面上形成金属氧化物或盐类。这些物质紧密地覆盖在金属表面上成为钝化膜而导致金属钝化。本申请的发明人研究发现，由于本发明的非晶合金中通常含有锆、镍、铝等易钝化的元素，可以采用化学钝化或电化学钝化的方法对合金进行钝化处理，从而可以进一步提高非晶合金镊子的防腐性能，同时，还可以防止或大大减缓与异质材料连接时产生的电化学腐蚀。

在本发明的一些实施例中，所述镊子可以通过铸造成型、热压成型、机械加工、粘接、机械连接中的一种或多种制成。

下面以第一臂1和第二臂2由非晶合金制成且连接部分3由不锈钢制成为例描述根据本发明实施例的镊子通过铸造成型的过程。

首先，提供由不锈钢材料制成的预制件作为连接部分3。

然后将连接部分3放入模具内，将加热到其熔点以上的非晶合金浇铸到模具内，其中非晶合金熔体的成型温度高于不锈钢材料的熔点预定值，例如高于不锈钢材料熔点的15％，非晶合金熔体在进入模具型腔与不锈钢材料接触时即会软化或熔化连接部分3的表面，非晶合金与不锈钢材料之间即会发生熔焊。在本发明的描述中，成型温度是指一种材料的熔体进入模具型腔内与模具型腔内的另一种材料或模具的型腔壁接触时的温度。可以理解的是，在实际应用中，在镊子具有复杂产品结构的情况下，非晶合金熔体在进入模具内时温度是分布不均匀的，因此与预制件接触时的温度也是不同的，因此可以根据镊子的结构、非晶合金熔体的初始温度及在模具内的温度分布情况进行模流分析或其他的温度测试，分析熔体在模具中的温度分布，以便确认模具内各个区域或点的成型温度。根据焊接理论，当焊接体和被焊体均处于熔融状态且发生化学反应时即可形成熔焊结构，焊接体在熔融过程中需要熔化潜热，因此需要足够的能量。本申请的发明人研究发现，由于非晶合金具有高的化学活性，当非晶合金熔体温度高于不锈钢材料熔点预定值时，即提供不锈钢材料的熔化潜热并与不锈钢材料发生化学反应形成稳定的熔焊区。

最后，以大于非晶合金的临界冷却速率冷却结合后的不锈钢与非晶合金，从而得到镊子。

然而，可以理解的是，根据本发明的镊子并不限于通过铸造成型制造。例如，可以用非晶合金制造第一臂1和第二臂2，然后用塑料、橡胶或木材制成连接部分，最后将第一臂1和第二臂2与连接部分粘结或机械连接在一起。

根据本发明实施例的镊子，与传统镊子相比，第一臂1和第二臂2具有更大弹性变形，而且不会发生塑性变形，已知的是，镊子通过第一臂1和第二臂2的相对运动并利用材质的弹性变形夹取物体，如果第一臂1和第二臂2承受过大载荷超过材质的弹性极限应变第一臂1和第二臂2会出现永久性塑性变形，即不可恢复变形，此时第一臂1和第二臂2由于不能复位而会降低镊子夹取物体的功能或导致功能失效，根据本发明的镊子提高了第一臂1和第二臂2的弹性变形和屈服强度，从而提高了镊子的使用寿命，表1示出了传统镊子的材质与根据本发明实施例的镊子材质的性能对比。

表1

材质	不锈钢	弹簧钢	碳钢	非晶合金
					牌号	1Cr₁₇Ni₇(Y)	55Si₂Mn	60	Zr₅₂Al₁₀Cu₃₀Ni₇
Hv(GPa)	4.3	3.2	2.3	4.8
					屈服强度(MPa)	1030	1177	400	2000
弹性模量(Gpa)	200	200	200	100
					弹性极限(％)	0.5	0.59	0.2	2
塑性变形	有	有	有	无

从表1中可以看出，根据本发明实施例的镊子具有更高的硬度，高的硬度可以大大减缓镊子在长期夹取物体时产生的摩擦磨损，镊子夹取物体的接触面具有一定的粗糙度，以便于更好的夹取物体，在长期使用中接触面会产生磨损，从而影响夹取物体的效果和夹取物体的准确度。用于制造根据本发明实施例的镊子的非晶合金具有比传统镊子材质更高的屈服强度，从而允许使用者可以使用更大的夹取力夹取物体，从而提高夹取效果。用于制造根据本发明实施例的镊子的非晶合金具有比传统镊子材质具有更低的弹性模量，低的弹性模量可以使第一臂1和第二臂2可以在更低的载荷条件下作相向运动，从而减小人手施加的力，可以让使用者具有舒适的使用感。用于制造根据本发明实施例的镊子的非晶合金具有比传统镊子材质更高的弹性变形，其弹性极限变形是传统镊子材质的2倍甚至更高，从而允许镊子的第一臂1和第二臂2可以做更大范围的变形，而且不会像传统的镊子材质在低的受力条件下即会发生塑性变形而严重影响镊子的夹取功能。

本发明实施例的采用非晶合金制作而成的镊子，第一臂1和第二臂2可以具有更高的耐酸耐碱耐蚀性，在夹取物体时，镊子的第一臂1和第二臂2会与物体接触，当物体具有酸性、碱性及强腐蚀性时，例如在医用环境中夹取有腐蚀性的药棉，或在实验环境中夹取具有强酸或强碱的试验材料，表2示出了用根据本发明实施例的镊子和用常规的不锈钢制备的镊子在不同腐蚀溶液中的腐蚀速率。

具体地，按Zr₅₂Al₁₀Cu₃₀Ni₇配比制备非晶合金，将非晶合金采用压铸的方式直接制备得到如图1所示的非晶合金镊子，去除水口和飞边，得到最终产品，即实施例A。

采用钢板分别冲压和锻造成型如图1所示的第一臂1和第二臂2，然后将第一臂1和第二臂2焊接形成镊子，得到最终产品，即对比例。

另外，配制10摩尔/L的H₂SO₄溶液，将与实施例A以同样方法制得的镊子进行钝化处理，钝化时间为10分钟，温度为室温，得到最终产品，即实施例B。

分别配制如表2所示的NaCl、HNO₃、H₂SO₄、NaOH腐蚀水溶液，将制备得到的以上两种镊子称重后依次放入4种水溶液中进行腐蚀反应，然后取出清洗烘干测试重量，分别计算腐蚀速率列于表2。

表2

从表2中可以看出，根据本发明实施例的非晶合金制备的镊子比传统的不锈钢材料制备的镊子耐腐蚀性能更加优越，无论在强酸还是强碱的环境下其腐蚀速率明显低于不锈钢材质的镊子，其中在盐溶液和强碱溶液中的腐蚀速率更是低1到2个数量级，因此根据本发明实施例的镊子具有更佳的防腐性。同时，非晶合金经过硫酸钝化后，由于钝化后产生钝化膜，从表2中可以看出根据本发明实施例的镊子具有更好的耐腐蚀性。

随着镊子的形状和结构要求越来越复杂，对镊子的精度要求越来越高，采用钢材制备镊子通常采用冲压、锻造、焊接的方法进行制备，对于复杂的镊子只能采用多个零部件装配而成，因此工序复杂，难以保证装配精度；根据本发明实施例的镊子，可以采用更简单的工序获得高精度的镊子。如上所述，根据本发明实施例的镊子可以采用铸造(例如压力铸造)、热压成型、粘接与机械连接的方式进行。常规镊子由于通常采用钢材制备而成，难以用压铸成型完成制造，而且加工精度难以保证，表面粗糙影响外观质量。

表3示出了根据本发明实施例的镊子与常规不锈钢镊子的制造工艺对比。

表3

从表3中可以看出，根据本发明实施例的镊子具有更少的生产工序，更低的制造成本，而且制造的整体尺寸精度比常规的不锈钢镊子高1到2个数量级。由于根据本发明实施例的镊子可采用金属模铸造成型或金属模热压成型的方式，镊子的结构和精度则可由模具的复杂性和精度来决定，因此镊子的结果可以复杂而精密，对于更加复杂的结构可以辅助以粘接和机械连接的方式进行，以便得到复杂、精密、美观、适用的镊子。

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例描述的具体特征、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。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims

1.一种镊子，其特征在于，包括：

第一臂，所述第一臂的至少一部分由非晶合金制成；

第二臂，所述第二臂的至少一部分由所述非晶合金制成；和

连接部分，所述第一臂和所述第二臂通过所述连接部分相连，

其中所述非晶合金的弹性极限应变大于1％且所述非晶合金的临界尺寸大于1毫米。

2.如权利要求1所述的镊子，其特征在于，所述第一和第二臂均由所述非晶合金制成。

3.如权利要求1所述的镊子，其特征在于，所述第一臂和第二臂的其余部分和所述连接部分由异质材料形成。

4.如权利要求3所述的镊子，其特征在于，所述异质材料为黑色金属、有色金属、塑料、橡胶及木质材质中的一种或多种的组合。

5.如权利要求1所述的镊子，其特征在于，所述非晶合金中含有以体积百分数计小于10％的晶态相。

6.如权利要求1所述的镊子，其特征在于，所述非晶合金的弹性极限应变大于1.5％。

7.如权利要求1所述的镊子，其特征在于，所述非晶合金的弹性模量小于130GPa。

8.如权利要求1所述的镊子，其特征在于，所述非晶合金的屈服强度大于1000MPa。

9.如权利要求1所述的镊子，其特征在于，所述非晶合金具有至少4.5GPa的维氏硬度值。

10.如权利要求1所述的镊子，其特征在于，所述非晶合金为具有耐酸耐碱耐腐蚀性的非晶合金。

11.如权利要求1所述的镊子，其特征在于，所述非晶合金的化学组成为：Zr_aCu_bAl_cNi_dM_e，其中M表示Fe、Co、Mn、Cr、Ti、Hf、Ta、Nb、C及稀土元素中的一种或几种元素的组合，a、b、c、d、e为原子百分数，40≤a≤70，15≤b≤35，5≤c≤15，5≤d≤15，0≤e≤5，且a+b+c+d+e＝100。

12.如权利要求11所述的非晶合金，其特征在于，所述非晶合金中含有以原子百分数计2％以内的杂质元素。

13.如权利要求1所示的镊子，其特征在于，至少所述第一臂和第二臂中由所述非晶合金形成的部分经化学或电化学钝化处理。

14.如权利要求1所述的镊子，其特征在于，所述镊子通过铸造成型、热压成型、机械加工、粘接、机械连接中的一种或多种组合制成。

15.如权利要求1-14中任一项所述的镊子，其特征在于，所述镊子为医用镊子。