专利名称：有色金属复合材料和用于其加工的方法
技术领域：
本发明的实施方式涉及有色金属。具体地，它们涉及被贯穿涂色的金属复合材料。
背景技术：
当前以不太令人满意的方式来向金属涂敷颜料。通常通过阳极氧化、电镀或添加顔料的外部涂层或添加物理气相沉积(PVD)层来涂敷颜料。这些着色易于随着后续着色的丢失而磨损，例如其中外部着色丢失或被破坏。
发明内容
发明人已经能够成功地整合金属基体内的有色粒子以形成有色金属复合材料。根据本发明的各种但不必所有的实施方式，提供ー种有色金属复合材料，包括金属基体；以及贯穿金属基体分布的有色粒子。根据本发明的各种但不必所有的实施方式，提供ー种方法，包括提供作为复合材料的第一相的金属粉末；提供有色粒子以形成复合材料的第二相；将金属粉末和有色粒子混合；以及绕有色粒子烧结金属粉末以形成具有贯穿分布的有色粒子的金属基体。根据本发明的各种但不必所有的实施方式，提供一种从贯穿涂色的有色金属制成的有色部件，其中有色金属形成有色部件的呈现表面，并且其中移除有色部件的呈现表面的一部分显露出有色金属。根据本发明的各种但不必所有的实施方式，提供ー种方法，包括形成被贯穿涂色的有色金属；以及加工有色金属。
为了更好的理解本发明的实施方式的各种例子，现在将仅通过例子来对附图做出參考，其中图I示意性地示出有色金属复合材料的块；图2示意性地示出有色金属复合材料的块的横断面视图；图3示意性地示出用于加工有色金属复合材料的方法；以及图4A和4B示意性地示出有色金属复合材料的应用的例子。
具体实施例方式图I示意性地示出有色金属复合材料2，其包括金属基体4 ;以及贯穿金属基体4分布的有色粒子6。在该例子中，金属基体4是通过烧结金属粉末形成的烧结金属基体。金属基体4可以例如通过任意合适的金属来形成。一类合适的金属是例如铝、钢或钛的工程金属。另一类合适的金属是例如金和银的贵重金属。金属基体4中的有色粒子6的浓度可以是任意合适的浓度并且合适的浓度可以通过实验来确定。合适的浓度可以位于按体积计的25%到50%的范围内或可以位于该范围夕卜。有色粒子可以贯穿于金属基体4平均地分布。有色粒子将接着具有在有色金属复合材料2的任意表面处的一致的表面密度。在表面处的表面密度可以是任意合适的密度并且合适的密度可以通过实验来确定。按表面面积计，合适的密度可以位于25 %到50 %有色粒子的范围内或者位于该范围外。合适的密度可以是足以给予有色金属复合材料对于人眼一致色度的密度。图2示意性地示出在图I中示出的有色金属复合材料2在其沿线A-A被切割时的横断面视图。图2示意性地示出有色粒子贯穿于金属复合材料2平均分布。有色粒子6可以具有在Iym和IOOym之间的尺寸。有色粒子6可以是金属基体4中的分散单独粒子。有色粒子6在金属基体4的烧结点处是惰性的，并且在该例子中，具有高于金属基体的烧结点的熔点。
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对于在高温度处的惰性和稳定性的要求意味着离子化合物尤其是氧化物是用作有色粒子的好的候选，正如矿物质尤其是变质矿物和宝石矿石。一些共价化合物或元素也可以是好的候选，例如钻石。相比较于通过单独的相来着色，有色粒子可以内在地有色。在该情形下，基础材质可以整合结构修饰。结构修饰是对基础材质的结构的修改，例如，杂质或掺杂物替代基础材质的结构的原子，或在缺陷处丢失基础材质的结构的原子。基础材质可以是清楚的(透明的)而没有结构修饰，但以结构修饰来强烈地涂色。在一些实施方式中，粒子的基础材质是单晶并且结构修饰可以是在晶格内整合的掺杂物，自然地发生晶格内整合的杂质或晶格内的缺陷。对于合成的单晶，粒子的顔色通过基础材质和掺杂物或缺陷的选择来控制。在一些实施方式中，粒子的基础材质是非晶性的(例如非晶性的)或多晶透明材质例如玻璃、玻璃陶瓷、熔融石英、透明陶瓷。结构修饰是整合为基础材质的结构的一部分的掺杂物。金属基体4中的有色粒子6可以仅包括单个类型的基础材质而非不同类型的基础材质的混合。然而，在一些应用中，不同类型的有色粒子6的混合物可以整合在金属基体4内。合适的单晶类型包括例如以下任意蓝宝石(Al2O3,金刚砂)、立方氧化锆(ZrO2)、YAG(钇铝石榴石，Y3Al5O12),尖晶石(AlMg2O4)和钻石。用作有色粒子6的单晶可以是合成晶体和/或它们可以是自然晶体。自然晶体通过晶体中的天然杂质(掺杂物)来涂色。用作有色粒子6的单晶可以是掺质色性的。掺质色性是由于存在与晶格异质的微量元素或杂质造成的着色。掺质色的涂色可以例如由来自于在晶格结构内找到的“过渡金属”痕量杂质(掺杂物)的电子造成。在合成晶体中，痕量杂质可以被有意地加入到晶格中作为掺杂物，其中它们在单晶的晶格内变得结合。单晶在未掺杂时可以是清楚的(透明的)而当掺杂时被强有力的涂色。合适的过渡金属掺杂物包括任意以下铬、碘、铁、钕、铒、镍、钴、铜、 凡。用作有色粒子6的单晶可以是本质色性的。本质色性发生于当金属晶格内存在的基本或主要成分确定光的哪些波长被反射并且哪些被吸收，确定颜色。特定的顔色可以通过使用有色粒子6来形成，该有色粒子6从单晶和掺杂物和/或单晶和缺陷的正确组合来形成。下面的表指示对于单晶和掺杂物的不同组合以及对于单晶和缺陷的不同组合，什么颜色是可实现的。单晶包括立方氧化锆、蓝宝石、尖晶石、YGA和钻石。该表g在是代表性的而非穷举性的。
权利要求
1.一种有色金属复合材料，包括 金属基体；以及 贯穿所述金属基体分布的有色粒子。
2.根据权利要求I所述的有色金属复合材料，其中通过基础材质的结构修饰来内在地涂色所述有色粒子。
3.根据权利要求I或2所述的有色金属复合材料，其中所述有色粒子是单晶。
4.根据权利要求3所述的有色金属复合材料，其中所述单晶从包括蓝宝石、立方氧化锆、钇铝石榴石、尖晶石和钻石的组中选择。
5.根据权利要求3或4所述的有色金属复合材料，其中所述单晶是合成晶体。
6.根据权利要求3或4所述的有色金属复合材料，其中所述单晶是自然晶体。
7.根据任意前述权利要求所述的有色金属复合材料，其中所述有色粒子是掺质色性的。
8.根据任意前述权利要求所述的有色金属复合材料，其中通过所述有色粒子的基础材质内的掺杂物的整合来内在地涂色所述有色粒子。
9.根据权利要求8所述的有色金属复合材料，其中所述有色粒子的基础材质在未掺杂时是透明的。
10.根据权利要求8或9的任意一项所述的有色金属复合材料，其中所述掺杂物是过渡金属掺杂物。
11.根据权利要求10所述的有色金属复合材料，其中所述过渡金属掺杂物从包括铬、碘、铁、钕、铒、镍、钴、铜、银的组中选择。
12.根据任意前述权利要求所述的有色金属复合材料，其中所述有色粒子是本质色性的。
13.根据任意前述权利要求所述的有色金属复合材料，其中所述金属基体是烧结的金属基体。
14.根据任意前述权利要求所述的有色金属复合材料，其中所述金属基体包括工程金属。
15.根据权利要求I到13的任意一项所述的有色金属复合材料，其中所述金属基体包括从包括铝、钢、钛、金和银的组中选择的金属。
16.根据任意前述权利要求所述的有色金属复合材料，其中所述有色粒子贯穿与所述金属基体共享的体积平均地分布。
17.根据任意前述权利要求所述的有色金属复合材料，其中所述有色金属复合材料具有表面，并且所述有色粒子具有在所述表面处的表面密度，所述表面密度足以给予所述有色金属复合材料对于人眼一致的色度。
18.根据权利要求17所述的有色金属复合材料，其中所述有色粒子在按表面面积计位于25%到50%之间的表面处具有基本一致的表面密度。
19.根据任意前述权利要求所述的有色金属复合材料，其中所述有色金属复合材料具有按体积计25%到50%之间的浓度。
20.根据任意前述权利要求所述的有色金属复合材料，其中所述有色粒子具有在Iym和100 μ m之间的尺寸。
21.根据任意前述权利要求所述的有色金属复合材料，其中所述有色粒子在所述金属基体的烧结点处是惰性的。
22.根据任意前述权利要求所述的有色金属复合材料，其中所述有色粒子具有高于所述金属基体的烧结点的熔点。
23.根据任意前述权利要求所述的有色金属复合材料，其中所述有色粒子是所述金属基体中的分散粒子。
24.根据权利要求1、2和7到23的任意一项所述的有色金属复合材料，其中所述有色粒子是非晶性的。
25.根据任意前述权利要求所述的有色金属复合材料，其中所述有色粒子包括离子化合物。
26.根据任意前述权利要求所述的有色金属复合材料，其中所述有色粒子包括氧化物。
27.根据任意前述权利要求所述的有色金属复合材料，其中所述有色粒子是矿物质、变质矿物或宝石矿石。
28.一种有色金属复合材料，包括 金属基体；以及 贯穿所述金属基体分布的有色单晶。
29.—种方法,包括 提供作为复合材料的第一相的金属粉末； 提供有色粒子以形成复合材料的第二相； 将金属粉末和有色粒子混合；以及 绕有色粒子烧结金属粉末以形成具有分布的有色粒子的金属基体。
30.根据权利要求29所述的方法，其中所述烧结是固态烧结。
31.根据权利要求29或30所述的方法，其中在烧结期间，加压和加热被应用于所述金属粉末和有色粒子的混合物。
32.根据权利要求29到31的任意一项所述的方法，其中所述金属基体包括从包括铝、钢、钛、银或金的组选择的金属。
33.根据权利要求29到32的任意一项所述的方法，其中所述有色金属复合材料具有按体积计的25%到50%之间的浓度。
34.根据权利要求29到34的任意一项所述的方法，其中所述有色粒子具有在Iμ m和100 μ m之间的尺寸。
35.根据权利要求29到34的任意一项所述的方法，其中所述有色粒子在所述金属粉末的烧结点处是惰性的。
36.根据权利要求29到31的任意一项所述的方法，其中所述有色粒子具有高于所述金属粉末的烧结点的熔点。
37.根据权利要求29到36的任意一项所述的方法，其中所述有色粒子被内在地涂色。
38.根据权利要求29到37的任意一项所述的方法，其中所述有色粒子是单晶。
39.根据权利要求38所述的方法，其中所述单晶从包括蓝宝石、立方氧化锆、钇铝石榴石、尖晶石和钻石的组中选择。
40.根据权利要求38或39所述的方法，其中所述单晶是合成晶体。
41.根据权利要求29到40的任意一项所述的方法，其中所述有色粒子是掺质色性的。
42.根据权利要求29到40的任意一项所述的方法，其中所述有色粒子包括过渡金属掺杂物。
43.根据权利要求42所述的方法，其中所述过渡金属掺杂物从包括铬、碘、铁、钕、铒、镍、钴、铜、钒的组选择。
44.根据权利要求29到43的任意一项所述的方法，其中所述有色粒子包括氧化物。
45.一种从贯穿涂色的有色金属制成的有色部件，其中所述有色金属形成所述有色部件的呈现表面，并且其中移除有色部件的呈现表面的一部分显露所述有色金属。
46.根据权利要求45所述的有色部件，其中无论移除部分的尺寸，移除所述有色部件的呈现表面的一部分显露所述有色金属。
47.根据权利要求45或46所述的有色部件，其中由于存在贯穿有色外部主体的所述有色金属，通过呈现表面的刮擦基本上是不显眼的。
48.根据权利要求45到47的任意一项所述的有色部件，形成车辆的主体部分。
49.根据权利要求45到47的任意一项所述的有色部件，形成外壳或机壳。
50.一种方法，包括 形成使用分布的有色粒子来涂色的有色金属；以及 加工所述有色金属。
51.根据权利要求50所述的方法，其中加工包括机械加工、切割、锻造、冲压中的一个或多个。
52.根据权利要求50所述的方法，其中形成所述有色金属包括根据权利要求29到34的任意一项所述的方法。
全文摘要
一种有色金属复合材料，包括金属基体；以及贯穿金属基体分布的有色粒子，以及/或者一种方法，包括提供作为复合材料的第一相的金属粉末；提供有色粒子以形成复合材料的第二相；将金属粉末和有色粒子混合；以及绕有色粒子烧结金属粉末以形成具有贯穿分布的有色粒子的金属基体。
文档编号C22C1/05GK102686754SQ201080059965
公开日2012年9月19日 申请日期2010年12月23日 优先权日2009年12月29日
发明者C·E·米拉, S·P·戈夫雷 申请人:诺基亚公司