本专利合作条约专利申请要求2017年6月1日提交的名称为“ceramicsinteringforuniformcolorforahousingofanelectronicdevice”的美国非临时申请no.15/611,329以及2016年9月1日提交的名称为“ceramicsinteringforuniformcolorforahousingofanelectronicdevice”的美国临时专利申请no.62/382,687的优先权，以上两个申请的内容全文以引用方式并入本文。
本公开的主题整体涉及陶瓷电子设备外壳，并且更具体地讲涉及烧结陶瓷外壳以在陶瓷材料的所选择的深度处获得所选择的颜色。
背景技术
可以使用油墨、染料或者其他材料或修整技术来产生各种颜色的电子设备外壳。例如，可对金属外壳进行阳极化来产生具有特定颜色的外壳。又如，陶瓷外壳可由其中混合有颜料的陶瓷粉末或其他前体产生。用于对电子设备外壳进行着色的技术应与制造和/或修整工艺相容，以产生具有期望形状、颜色和表面光洁度的外壳。
技术实现要素：
一种制造电子设备的外壳的方法包括确定被配置为在外壳的壁内所选择的深度处产生所选择的颜色的烧结曲线，根据所确定的烧结曲线来烧结陶瓷外壳前体，从而形成外壳，并且从外壳移除材料直到所选择的深度。
确定烧结曲线的操作可包括从一组烧结曲线中选择烧结曲线，其中每个烧结曲线在不同深度处产生不同颜色。
确定烧结曲线的操作可包括选择颜色，根据相应的样品烧结曲线来烧结多个陶瓷外壳前体，从而形成多个样品外壳，并且选择在所选择的深度处产生具有所选择的颜色范围内的颜色的样品外壳的样品烧结曲线作为烧结曲线。
确定烧结曲线的操作可包括选择烧结温度，并且确定在所选择的深度处产生所选择的颜色范围内的颜色的烧结持续时间。
确定烧结曲线的操作可包括选择烧结持续时间，并且确定在所选择的深度处产生所选择的颜色范围内的颜色的烧结温度。
该方法还可包括通过以下过程来形成陶瓷外壳前体：将陶瓷粉末与颜料混合，并且将陶瓷粉末和颜料形成为陶瓷外壳前体。陶瓷粉末可包括氧化锆粉末。
该方法还可包括通过以下过程来形成陶瓷外壳前体：将陶瓷粉末形成为生坯部件，并且将颜料施加到生坯部件的表面，从而形成陶瓷外壳前体。
该方法还可包括选择颜色，选择要添加到陶瓷材料中的颜料，根据相应的样品烧结曲线来烧结多个陶瓷外壳前体，导致颜料与陶瓷材料混合，从而形成多个样品外壳，从多个样品外壳中的每一个移除材料直到所选择的深度，并且确定各自在所选择的深度处产生所选择的颜色范围内的相应颜色的至少两个样品烧结曲线。该方法还可包括从至少两个样品烧结曲线中确定导致从顶表面到所选择的深度的颜色变化最小的样品烧结曲线，并且将该样品烧结曲线指定为烧结曲线。
一种制造用于电子设备的外壳的方法包括使用对于第一组陶瓷外壳前体中的每一个不同的烧结曲线来烧结第一组陶瓷外壳前体，以形成一组陶瓷外壳样品，将每个陶瓷外壳样品机加工到所选择的深度，并且在对每个陶瓷外壳样品进行机加工之后，从该组陶瓷外壳样品中选择具有颜色范围内的颜色的特定陶瓷外壳样品。该方法还可包括确定与特定陶瓷外壳样品相关联的烧结曲线，使用与特定陶瓷外壳样品相关联的烧结曲线来烧结第二组陶瓷外壳前体，从而形成一组陶瓷外壳，并且将每个陶瓷外壳机加工到所选择的深度。不同烧结曲线中的每个烧结曲线可包括与不同烧结曲线中的每个其他烧结曲线不同的烧结持续时间或不同的烧结温度中的至少一者。
将每个陶瓷外壳机加工到所选择的深度的操作可包括研磨每个陶瓷外壳。
将每个陶瓷外壳机加工到所选择的深度的操作可包括从每个陶瓷外壳的整个外表面移除所选择的材料深度。
第一组陶瓷外壳前体和第二组陶瓷外壳前体的陶瓷外壳前体可各自包括氧化锆粉末、粘结剂和颜料。颜料可以是白色颜料。
颜色范围可由与目标颜色的颜色距离来定义。颜色范围可以是对目标颜色而言可感知均匀的颜色范围。
一种制造电子设备的外壳的方法包括选择外壳的目标颜色，烧结外壳前体从而形成外壳样品，将外壳样品连续机加工到各种深度，从各种深度中确定具有目标颜色的颜色距离内的颜色的深度，并且将外壳机加工到具有目标颜色的颜色距离内的颜色的所述深度。
颜色距离可对应于小于或等于约2.0的δe76值。颜色距离对应于可感知均匀的颜色范围。
目标颜色的l*值可介于约80和约100之间，a*值可介于约-10和约10之间，并且b*值可介于约-10和约10之间。
外壳前体可包括氧化锆粉末和白色颜料。
用于电子设备的外壳可包括限定外壳的外表面的壁，并且该壁包括陶瓷材料以及与陶瓷材料结合的颜料。在外表面处或在其附近的陶瓷材料的第一部分和在外表面下方约0.5mm的陶瓷材料的第二部分之间的颜色距离可具有小于或等于约2.0的δe76值。δe76值可小于或等于约1.0，或者小于或等于约0.5。陶瓷材料可以是氧化锆，并且外壳可被烧结。
第一部分可具有第一b*值，并且第二部分可具有第二b*值，该第二b*值不同于第一b*值且小于约0.5个单位，或者不同于第一b*值且小于约0.3个单位。
第一部分的颜色的l*值可介于约75和约95之间，a*值可介于约-15和约5.0之间，并且b*值可介于约-10和约10之间。第二部分的颜色的l*值可介于约75和约95之间，a*值可介于约-15和约5.0之间，并且b*值可介于约-10和约10之间。
一种制造电子设备的外壳的方法包括将包括陶瓷材料和颜料的陶瓷外壳前体在第一温度下加热长达第一持续时间，从而烧结陶瓷材料并形成外壳。陶瓷材料可包括氧化锆，并且颜料可包括氧化锰和氧化钴中的一种或两种。
该方法还包括将外壳在第二温度下加热长达第二持续时间，第二温度低于第一温度并且高于颜料稳定阈值。第二温度可低于陶瓷材料的烧结阈值，并且第二持续时间可长于第一持续时间。颜料稳定阈值可为约700℃。第一持续时间可介于约1.5小时和约2.5小时之间，并且第二持续时间可介于约1.5小时和约5.5小时之间。在第二温度下加热外壳的操作可能不会使外壳的微观结构粗化。
该方法还包括冷却外壳并从外壳移除材料直到所选择的深度。
用于电子设备的外壳可包括用颜料着色的陶瓷壁，该陶瓷壁限定外壳的机加工外表面。用颜料着色的陶瓷壁可包括氧化锆。用颜料着色的陶瓷壁可已经被机加工以移除至少约0.25mm的材料。外壳的机加工外表面的颜色的l*值可介于约85和约95之间，a*值可介于约-5.0和约5.0之间，并且b*值可介于约-5.0和约5.0之间。外壳的机加工外表面和在机加工外表面下方约0.25mm的陶瓷材料的一部分之间的颜色距离可具有小于或等于约1.0的δe76值。
外壳的机加工外表面的颜色的l*值可介于约88和约93之间，a*值可介于约-2.0和约3.0之间，并且b*值可介于约-1.5和约3.5之间，并且外壳的机加工外表面和在机加工外表面下方约0.25mm的陶瓷材料的一部分之间的颜色距离可具有小于或等于约0.5的δe76值。
附图说明
通过以下结合附图的详细描述，将容易理解本公开，其中类似的参考标号指代类似的结构元件，并且其中：
图1示出了示例性电子设备。
图2示出了图1的电子设备的外壳。
图3a示出了沿图2中的线a-a观察时图2的外壳的局部剖视图。
图3b示出了图3a的外壳剖面的详细视图。
图4示出了沿图2中的线a-a观察时图2的外壳的局部剖视图，图示了示例性制造工艺。
图5示出了使用各种烧结曲线获得的颜色的示例性绘图。
图6a示出了示例性烧结曲线。
图6b示出了示例性两阶段烧结曲线。
图7示出了使用图6a至图6b的烧结曲线获得的颜色的示例性绘图。
图8示出了制造示例性外壳的示例性过程。
图9示出了使用两阶段烧结曲线制造示例性外壳的示例性过程。
具体实施方式
现在将具体地参考在附图中示出的代表性实施方案。应当理解，以下描述不旨在将实施方案限制于一个优选实施方案。相反，其旨在涵盖可被包括在由所附权利要求限定的所述实施方案的实质和范围内的另选形式、修改形式和等同形式。
用于电子设备的外壳可由各种材料诸如金属、陶瓷、塑料等制成。可以各种方式对不同材料进行着色或染色，以产生期望颜色的外壳。在为陶瓷材料的情况下，可在烧结之前将染料或其他颜料添加到陶瓷材料中，以产生所选择的颜色的部件。在这种情况下，包括加热陶瓷材料的烧结工艺可从材料的表面升华或蒸发染料或颜料(或以其他方式移除染料或颜料，或者改变染料或颜料的颜色)。这可产生颜色随材料深度变化的部件。例如，烧结后部件的外表面的颜色可与在外表面下方的深度处的颜色不同。颜色不均匀可能是由于在烧结过程中颜料发生任何化学变化、物理变化或其他变化，包括升华、蒸发、氧化等。此外，不同的烧结曲线(例如，烧结温度和持续时间)可导致不同的颜色梯度。例如，一种烧结曲线可在1mm的深度处产生某种颜色，而另一种烧结曲线可在1mm的深度处产生不同的颜色。
外壳诸如陶瓷外壳的制造工艺还可包括烧结后加工步骤，诸如磨削、抛光、研磨或者从外壳移除材料的其他机加工操作。当外壳在部件的厚度上具有不均匀的颜色分布(例如，由于烧结工艺)时，此类机加工操作可显示具有与外表面不同的颜色的外壳部分。因此，为了在烧结后机加工的陶瓷外壳上获得指定的颜色，该指定的颜色应存在于外壳被机加工到的深度处。然而，如上所述，不同的烧结曲线可在外壳的不同深度处导致不同的颜色梯度或色调。此外，不同的烧结曲线可产生不同的非重叠颜色组。例如，对于给定的颜料，第一烧结曲线可在某一深度处产生某种颜色，而第二烧结曲线可在任何深度处都不产生相同的颜色。
本文描述了用于评估和选择烧结曲线以获得陶瓷外壳的所指定或所选择的颜色的技术以及用于根据所选择的烧结曲线来加工陶瓷外壳的技术。例如，陶瓷外壳的制造工艺可指定在修整工艺期间从外壳的外表面移除特定量的材料，并且设计规范可指定外壳在被修整时应具有特定的颜色。可确定满足这些标准的烧结曲线。
为了确定在指定的深度处获得指定的颜色的烧结曲线(例如，烧结持续时间和温度)，可根据各种不同的样品烧结曲线来烧结多个外壳样品。然后可将每个外壳样品机加工到指定的深度，并且可对颜色进行评估。可选择获得指定的颜色(或指定的颜色的阈值颜色距离内)的烧结曲线作为用于制造外壳的烧结曲线。
另外，可将外壳样品机加工到不同的深度，以确定颜色相对于给定烧结曲线的深度如何变化。当选择用于制造外壳的烧结曲线时也可考虑该信息。例如，相较于对于给定的深度变化产生较大颜色变化的烧结曲线，可选择对于给定的深度变化产生较小颜色变化的烧结曲线。这可能导致部件之间的颜色一致性更好，因为机加工深度的差异(例如，由于典型制造和工具公差和误差)可能导致与指定的颜色的偏差相对较小。
上述示例描述了选择烧结曲线以在指定的深度处获得指定的颜色(具有指定的颜料)。然而，本文描述的工艺也可用于确定这些(或其他)工艺变量中的任一者。例如，如果指定颜料，则根据不同的烧结曲线烧结的样品外壳可显示出在各种深度处和利用各种烧结曲线可获得的颜色。然后可基于来自样品外壳的数据来选择特定颜色、机加工深度和烧结曲线。本文讨论了制造用于电子设备的外壳的这些方法和其他方法的细节。
图1示出了示例性设备100。图1所示的设备100是可穿戴电子设备(例如，智能手表)，但这仅仅是可结合本文公开的构思使用的设备的一个代表性示例。其他示例性设备包括但不限于移动电话、音乐/媒体播放器、平板电脑、膝上型计算机、手表(例如，机械、电子或机电)等。此外，虽然主要参考用于设备(例如，电子设备)的陶瓷外壳来描述本文公开的构思，但是这些构思也适用于除设备外壳之外的陶瓷部件。
电子设备100包括外壳102和盖104，该盖诸如附接到外壳102的玻璃、塑料或其他基本上透明的材料、部件或组件。盖104可遮盖或以其他方式覆盖在显示器和/或触敏表面(例如，触摸屏)上。设备100还可包括内部部件，诸如处理器、存储器、电路板、电池、传感器等。这些部件(未示出)可设置在至少部分地由外壳102限定的内部容积内。
外壳102可由陶瓷材料形成或包括陶瓷材料诸如氧化锆、氧化铝、碳化硅、氮化硅等。例如，外壳102可以是或可包括陶瓷部件，该陶瓷部件限定外壳102的至少一个壁，如图2所示。外壳102可以是由多个部件(诸如，熔合、粘结、烧结或以其他方式彼此附接的多个部件)形成的单个零件。在其他情况下，外壳102可以是一体结构(例如，整体陶瓷结构)。
如上所述，陶瓷外壳的烧结工艺可导致外壳102的壁内产生颜色梯度。因为颜色梯度可至少部分地取决于陶瓷外壳的烧结曲线，所以可选择用于外壳102的特定烧结曲线以在期望深度处产生期望颜色。为了产生具有期望颜色和表面光洁度的外壳102，可对外壳102进行机加工(例如，研磨、抛光等)或以其他方式加工到期望深度。本文讨论了用于确定用来在期望深度处获得期望颜色的烧结曲线的技术。
图2示出了外壳102的下侧视图，该外壳可以是一体(例如，整体)陶瓷部件。外壳102的其他构型也是可能的，诸如多零件陶瓷外壳，或包括一些陶瓷部分和一些非陶瓷部分(例如，金属、塑料、玻璃等)的外壳102。外壳102可包括限定外壳102的外表面的壁202。壁202可以是目标颜色，并且可对其进行机加工或以其他方式加工以在壁202上产生或显示出目标颜色。壁202是外壳102的可经受机加工或加工操作的一个示例部分。在一些情况下，对外壳102的整个外表面进行机加工或以其他方式加工以产生或显示出目标颜色。在一些情况下，将外壳102的外表面机加工成均匀的深度以在外壳102的外表面上产生均匀的颜色。
图3a为沿图2中的线a-a观察时图2的外壳102(并且具体地讲为壁202)的局部剖视图。图3a示出了烧结(或其他陶瓷加工步骤或技术)可如何导致壁202在不同的深度处具有不同的颜色。例如，烧结外壳102可使(在烧结之前)已经结合在外壳102中或施加到该外壳的颜料升华、蒸发或以其他方式经历颜色变化(例如，由于氧化、化学变化、碳化等)。这可导致例如在外表面(或顶表面，如图3a所示)上产生第一颜色，并且在外壳102或壁202的不同深度处产生不同颜色。图3a示出了可在外壳102的壁202内的不同深度处出现的不同颜色(由不同的点画图案表示)。更具体地讲，第一颜色302可出现在外表面上，第二颜色304可出现在第一深度处，并且第三颜色306可出现在第二深度处。图3a和图3b中所示的点画图案表示颜色差异，并且可以但不一定对应于颜料的密度。
外壳102的颜色梯度还可至少部分地取决于用于形成外壳102的烧结曲线。例如，烧结温度(例如，处于该温度或该温度以上的温度被烧结的材料熔合在一起，但是该温度低于材料的熔融温度)和持续时间的某些组合可影响颜料升华、蒸发或以其他方式从陶瓷材料移除的程度。又如，不同的某些烧结曲线可影响颜料结合到陶瓷材料的晶体结构(或者其他微观结构或原子排列)中的程度。不同深度处的颜色差异可能是由于烧结过程中在材料内的不同深度处经历的不同加热和冷却时间以及速率造成的。例如，材料的表面可经历与材料的较深部分不同的温度变化率，这可导致不同深度处的颜料发生不同的升华、蒸发或微观结构整合(或其他现象)。
由于材料中产生颜色梯度，因此如果需要在特定深度处产生特定颜色，诸如以满足设计和/或制造标准，则可能需要评估多个烧结曲线以确定在特定深度处产生特定颜色的烧结曲线。本文讨论了用于确定烧结曲线(例如，烧结持续时间和温度)的技术。
返回图3b，外壳102中的颜色差异或梯度可以是连续的，或者其可以是分层的。例如，图3b示出了图3a中的区域308的细节图，示出了随着壁202内的深度增加，从一种颜色(例如，壁202的表面处的颜色302)到各种不同颜色的连续或平滑过渡。外壳的实际颜色(例如，外部颜色和/或任何深度处的任何颜色)以及由于烧结导致的颜色变化的程度可基于许多可能的因素而变化。例如，初始颜色可由用于对陶瓷进行着色的特定染料、涂料或其他颜料(或仅由陶瓷本身的构成)来限定。初始颜色可以是任何合适的或可获得的颜色。一旦烧结，烧结颜色可以各种方式与初始颜色不同。例如，cielab色彩空间(也被称为l*a*b*色彩空间)中的任一个分量或分量的任何组合可在初始颜色和烧结颜色之间不同。例如，外壳102可具有初始颜色，其中b*值为约0.0。在烧结之后，外壳102的b*值可为约10(使得外壳102看起来比初始颜色更黄)。又如，外壳102的l*(亮度)值在烧结后可比烧结前低。虽然这些描述描述了在外壳102的外表面上感知或测量的颜色变化，但是如上所述，这些变化也可延伸到外壳壁的深度中。例如，在烧结之后，外壳102在外表面上可以是一种颜色，并且在壁内的深度处可以是另一种颜色，两种颜色都不一定完全对应于初始颜色。
可在烧结之后对陶瓷外壳诸如外壳102进行加工。加工可包括从外壳102移除一些材料的机加工操作，诸如研磨、磨削、抛光、铣削等。图4示出了沿图2中的线a-a观察时外壳102的壁202的局部剖视图，示出了经历机加工操作的壁202。更具体地讲，图4示出了从壁202移除材料的旋转工具406。由于可能由于烧结而形成颜色梯度，新暴露的表面404上的颜色可能与原始外表面402上的颜色(在烧结前其本身可能与外壳102的颜色不同)不同。此外，如上所述，壁202被机加工到的深度可确定新暴露的表面404的颜色。例如，从壁202移除更多材料可产生与从壁移除更少材料不同的颜色。图4示出了旋转工具406诸如磨轮或铣刀，其旨在表示从外壳102移除材料的任何机加工工艺，并且不应被解释为限制旋转工具或任何其他特定机加工工艺。
由于在烧结的陶瓷外壳中产生颜色梯度，外壳的机加工表面(例如，表面404)可具有与被机加工到不同深度的表面(或未机加工表面，诸如表面402)不同的颜色。为了产生在外壳的整个外部或可见部分上具有均匀(例如，可感知均匀)颜色的外壳，外壳可具有特定的尺寸、厚度或其他尺度，以允许在烧结后产生均匀的材料移除深度。例如，即使由于结构或抛光原因在烧结之后某个表面不需要机加工，该表面也可形成有附加材料，使得可以在烧结之后将其机加工到与其他表面相同的深度。这样，机加工工艺可在被机加工的外壳的所有部分上产生一致和/或均匀的颜色。
外壳102的壁内的颜色梯度在每个位置处可能不一致。例如，外壳的第一壁(例如，壁202)可具有一种颜色梯度，并且外壳的侧壁(例如，图2的壁204)可具有不同的颜色梯度。也就是说，壁202可在第一深度处具有第一颜色，并且壁204可在第二不同深度处具有第一颜色。这可能是由于各种因素诸如部件厚度差异、几何形状差异、热性能等造成的。在此类情况下，外壳102的制造工艺可为外壳的不同部分指定不同的材料移除或机加工深度，从而在外壳102的所有表面上暴露相同的颜色(或基本上相同的颜色)。
由于烧结和/或机加工导致出现颜色变化，因此烧结外壳102的颜色可能与初始颜色(例如，在烧结前添加到陶瓷材料中的颜料的颜色)不同，或者可能不是期望或指定的颜色。此外，可能不容易预测烧结对外壳颜色和/或颜色梯度(例如，颜色变化的深度、整个梯度的颜色偏移量等)的影响。例如，较长的烧结持续时间可能不会仅导致颜色梯度比较短的烧结持续时间更深，而是也可以或替代地导致颜色梯度跨越完全不同的颜色。因此，选择制造工艺参数(包括例如机加工深度、烧结持续时间、烧结温度等)可能比较复杂。
为了获得所选择的颜色，可使用不同的烧结曲线来产生多个样品外壳102，并且可对颜色梯度进行评估(例如，通过逐渐移除材料并测量不同深度处的颜色)以产生可从中进行选择的可能颜色和加工参数的色板或范围，如相对于图5所示和所述。一旦建立颜色和加工参数的色板或范围，就可以从加工参数(例如，烧结曲线、机加工深度等)和颜色中进行选择以优化特定变量或目标。例如，如果强制要求或以其他方式选择特定机加工深度，则可从在该特定机加工深度处可获得或获得的颜色中选择目标颜色。或者，如果可选择机加工深度以便具有更宽范围的可用颜色，则可从由样品外壳产生的所有颜色中选择目标颜色，然后可使用对应于该颜色的机加工深度和烧结曲线，以便获得用于后续外壳的目标颜色。
一种用于建立颜色和加工参数(例如，深度、烧结曲线等)的色板或范围的技术是产生包含这些变量的绘图。图5示出了可使用各种烧结曲线获得的颜色和/或颜色梯度的示例性绘图500。绘图500示出了在外壳的壁内的各种深度处在cielab或l*a*b*色彩空间中的两个维度的值。绘图500的x轴表示颜色的b*值，其描述在蓝色到黄色标度上的位置，并且绘图500的y轴表示颜色的a*值，其描述在绿色到品红标度上的位置。l*a*b*色彩空间的l*值(未在绘图500上表示)表示颜色的亮度(从黑色到白色范围内)。
虽然图5沿y轴和x轴分别示出了a*值和b*值，但是这些仅仅是可绘制或以其他方式用于建立或评估颜色和加工参数(例如，深度、烧结曲线等)的色板或范围的示例性值。在一些情况下，例如，y轴或x轴可表示l*值，而不是绘图500中所示的a*值或b*值。而且，可使用其他色彩空间。例如，如果在rgb色彩空间中测量颜色，则x轴可表示r值，而y轴表示g值。在另一绘图中，x轴可表示b值，而y轴表示g值。在使用多于两个值来定义颜色的色彩空间(例如，cielab、rgb、cmyk)中，可产生多个绘图以说明或形象化在不同烧结曲线处产生的颜色梯度。
绘图500上的第一组点对应于根据第一烧结曲线502烧结的外壳(例如，第一外壳)，第二组对应于根据第二烧结曲线504烧结的外壳(例如，第二外壳)，并且第三组对应于根据第三烧结曲线506烧结的外壳(例如，第三外壳)。烧结曲线可包括或指定任何烧结参数，包括持续时间、温度、温度变化等。例如，烧结曲线可指定温度以及外壳应暴露于该温度环境的持续时间。又如，烧结曲线可指定起始温度、结束温度以及从起始温度到结束温度的变化率。再如，烧结曲线可指定多个温度以及与每个温度相关联的持续时间。烧结曲线以及可在烧结曲线中指定的烧结参数的其他示例也是可能的。在一些情况下，一些或所有烧结参数可根据被烧结材料的组成强制要求。例如，可能需要在特定温度和持续时间范围内烧结特定材料。
在烧结之后，可对第一外壳、第二外壳和第三外壳(以及其他外壳，未示出)进行机加工，并且可在不同深度处进行颜色测量。然后可将颜色测量结果绘成图，以说明颜色随给定烧结曲线的深度如何变化。然后可使用绘图500(或用于生成绘图500的信息)来确定外壳的各种加工参数。例如，绘图500可用于确定应使用哪种烧结曲线来在期望深度处获得期望颜色。更具体地讲，对于给定的机加工深度(其可在制造规范中设定)，可对绘图500进行评估以确定在该深度处获得或最接近期望颜色的烧结曲线。又如，如果未指定机加工深度，则可使用绘图500来选择产生期望颜色的机加工深度和烧结曲线。再如，可使用绘图500来形象化烧结后哪些颜色是可能的，并从所有可能的颜色中选择颜色。然后可基于所选择的任何颜色来选择相关联的深度和烧结曲线。
绘图500还示出了由给定的烧结曲线引起的颜色变化量。例如，第一烧结曲线502跨所示深度表现出比第二烧结曲线504更小的颜色变化。又如，第三烧结曲线506沿a*轴(例如，绿色到品红标度)表现出比第一烧结曲线502或第二烧结曲线504更小的颜色变化。
也可使用该信息来选择烧结曲线。例如，如果多个烧结曲线在类似的深度处产生类似的颜色，则可选择在整个深度范围内表现出较小颜色变化的烧结曲线。又如，如果多个烧结曲线在类似的深度处产生类似的颜色，则可选择沿一个轴或颜色标度表现出较小变化的烧结曲线。因此，从外壳移除的材料量的偏差(例如，由于典型机加工公差)可导致外壳之间的颜色变化相对较小。具体例如，第一烧结曲线502和第二烧结曲线504在约0.1mm深度处都表现出类似的颜色。因为第一烧结曲线502中颜色的总偏差小于第二烧结曲线504中颜色的总偏差，所以可选择或指定第一烧结曲线502来制造或生产外壳。又如，第二烧结曲线504和第三烧结曲线506在约0.05mm深度处都表现出类似的颜色。因为第三烧结曲线506的a*值的总偏差较小，所以可选择或指定第三烧结曲线506来制造或生产外壳。
为简单起见，图5示出了三种烧结曲线。然而，可测试和绘制任何数量的烧结曲线。而且，可能不必要形象地绘制绘图500中所示的信息。相反，可以其他方式存储、评估和/或处理该信息。例如，可使用不同深度处的颜色值来以数学方式计算给定机加工深度处的理想或目标颜色和所有可获得颜色之间的颜色距离。
如上所述，一些烧结曲线可在部件内的整个深度范围内产生比其他烧结曲线更小的颜色变化。例如，图6a示出了温度与时间的绘图，图示了传统的烧结曲线601。该曲线可包括在烧结温度600(例如，处于该温度或该温度以上的温度发生陶瓷材料熔合，但不熔融该材料)下加热陶瓷部件(例如，生坯陶瓷部件)，使陶瓷部件保持在该温度中或处于该温度长达持续时间602，然后使陶瓷部件冷却到环境温度。
然而，该烧结曲线可能不会产生具有适当较小变化的颜色梯度。具体地讲，该烧结时间和持续时间可能不足以使颜料在深度范围内与陶瓷材料均匀地结合。例如，当对用颜料着色的陶瓷材料进行加热时，热量可使颜料结合到陶瓷材料的晶格(或其他微观结构)中。但是足以烧结陶瓷材料的烧结曲线可能不足以完全稳定颜料(在化学、物理或色度方面)或以其他方式在材料中获得目标颜色梯度(例如，部件表面下方的两个深度之间的目标最大颜色距离)。但仅增大烧结温度或持续时间以进一步稳定颜料可能以其他方式不利。例如，延长烧结持续时间可使陶瓷材料的微观结构粗化，从而导致与具有更精细微观结构的陶瓷相比部件具有相对更低的抗断裂性。
因此，可使用替代的烧结曲线，该烧结曲线既能烧结部件又能稳定颜料，以在陶瓷材料内产生目标颜色梯度。下文描述了目标颜色梯度的示例。然而，如上所述，当使用替代的烧结曲线时，与图6a中所示的烧结曲线相比，所得的颜色梯度可能更小(例如，具有更小的颜色偏差)。
图6b示出了温度与时间的绘图，图示了与图6a所示的烧结曲线相比进一步稳定颜料的阶梯式烧结曲线603。具体地讲，陶瓷部件(例如，生坯陶瓷部件)经受第一加热阶段606，其中将部件在第一温度610下加热长达第一持续时间612。此后，在第二加热阶段608中，将部件(或部件周围的环境)冷却到低于第一温度的第二温度614。然后将部件在第二温度614下加热长达第二持续时间616。
第一温度610可对应于适合于烧结陶瓷材料的温度。例如，第一温度610可处于或高于陶瓷材料的烧结阈值。烧结阈值可以是陶瓷材料熔合在一起时的温度，或者其可以是材料中发生微观结构变化时的温度。烧结阈值也可对应于低于其时基本上不发生或根本不发生烧结(例如，陶瓷材料的熔合)的温度。
第一温度610和第一持续时间612可以任何合适的方式进行选择，并且可取决于各种因素或考虑。例如，第一温度610和持续时间612可取决于被烧结的陶瓷材料的特定类型(例如，氧化锆)、部件的尺寸(例如，最厚或最薄部分的厚度)、目标强度、目标部件尺寸等。更具体地讲，可将第一温度610和持续时间612选择成使得最终的烧结产品具有目标微观结构、目标强度、目标尺寸等。第一温度610和第一持续时间612的值可通过实验确定，诸如通过使用不同的第一温度和持续时间来烧结样品部件并对每个部件进行评估以确定哪种烧结曲线产生具有目标性能的部件。
可将第一温度610和第一持续时间612选择成以便完全烧结部件，因为第二加热阶段608可能不会进一步熔合或粘结陶瓷材料。在陶瓷材料为氧化锆的情况下，第一温度610可在约1400至1500℃的范围内，并且第一持续时间612可在约1至3小时或约1.5至2.5小时的范围内。其他材料、温度和持续时间也是可能的。
第二温度614可对应于低于陶瓷材料的烧结阈值但仍然从环境温度升高的温度。例如，在陶瓷材料是氧化锆的情况下，第二温度614可小于或等于约1400℃、约1300℃、约1000℃或约950℃。在一些情况下，第二温度614可介于约900℃和1000℃之间，或者介于约1200℃和1400℃之间。在一些情况下，第二温度614可高于颜料稳定阈值温度。颜料稳定温度可以是颜料在低于该温度时可不进一步稳定的温度。颜料稳定可指任何类型的稳定，包括例如颜色的增大均匀性和/或均质性、化学稳定性、物理稳定性或这些现象的任何组合。在一些情况下，颜料稳定可指用颜料着色的材料的颜色的均匀性和/或均质性，而不管产生均匀性和/或均质性的特定化学、物理或其他现象如何。在一些情况下，颜料稳定温度可以是颜料在低于该温度时不会明显地变得与陶瓷材料的微观结构结合的温度。因为颜料的微观结构结合的水平或程度可能影响用颜料着色的材料的颜色，所以将颜料稳定温度连结到颜料在低于该温度时不会明显地变得与陶瓷材料的微观结构结合的温度可导致更大的颜色均匀性和/或均质性。
稳定阈值温度可至少部分地取决于颜料和陶瓷材料的特定类型和/或根据特定类型来选择。例如，一些颜料、陶瓷或陶瓷和颜料的特定组合可具有不同的阈值温度。在一些情况下，诸如针对含有氧化锰和氧化钴的颜料，稳定阈值温度可介于约900℃和约700℃之间，并且更具体地可以是约900℃、约800℃或约700℃。
可结合第二温度614来选择第二持续时间616，以得到具有目标颜色梯度的陶瓷部件。为了确定特定陶瓷部件的第二持续时间616，可使多个样品部件经受具有第二加热阶段608的烧结曲线，该第二加热阶段具有不同的持续时间(并且任选地在不同的温度下)。随后可测试那些部件以确定得到目标颜色梯度的持续时间。在一些情况下，第二持续时间616对应于最大化稳定颜料的持续时间，使得更长的持续时间不会产生明显更紧密的颜色梯度。该特定持续时间也可用实验方法通过使多个部件经受具有第二加热阶段608的烧结曲线(该第二加热阶段具有不同的持续时间)，并且确定所得颜色梯度停止变得更紧密的持续时间来确定。在一些情况下，第二持续时间616可介于约1和约5小时之间、介于约4和约7小时之间、介于约6和10小时之间或者可以是任何其他合适的持续时间。第二持续时间616也可以是这些范围所包含的任何特定的持续时间(诸如约1小时、约5小时、约10小时等)。
在一些情况下，不是如图6b所示地将部件从第一温度610直接冷却到第二温度614，而是将部件冷却到环境温度或低于第一温度610的另一温度(例如，中间温度)，并且此后在第二温度614下将部件重新加热。该部件可保持在中间温度下长达任何合适的持续时间，包括暂时地(例如，小于约10秒)，或长达更长的时段(例如，1小时、2小时、5小时、24小时或更长)。无论第二加热阶段608是否与第一加热阶段606邻接，第二加热阶段都可以相同的方式稳定颜料和/或使颜料均质化。
在一些情况下，不是如相对于图6b所示或所述地使用具有多个加热阶段的烧结曲线，而是可通过使用与图6a所示的曲线类似但是处于更低的温度且按顺序持续更长的持续时间的曲线来相对于传统烧结曲线增大颜料的稳定性。例如，参考图6a，不是在约1400℃下烧结部件长达约1至2小时，而是在约1200℃下烧结部件长达3至5小时，或者在约1300℃下烧结部件长达2.5至4.5小时。后一种烧结曲线可得到被适当烧结的部件，其具有比图6a所示的曲线更紧密的颜色梯度。
在本文描述的烧结曲线中的任一种中，都可在烧结曲线之前执行脱脂操作。具体地讲，在使生坯陶瓷部件经受烧结曲线之前，可在低于陶瓷材料的烧结阈值的温度下加热该部件，以便烧掉或以其他方式移除粘结剂材料。又如，生坯陶瓷部件可经受烧结曲线而没有单独的脱脂步骤，并且脱脂可作为烧结曲线的一部分(例如，在其期间)发生。
而且，烧结曲线601、603的斜线上升和斜线下降段可具有任何合适的参数(例如，斜率、曲率、持续时间等)并且可以各种方式来控制。例如，可将陶瓷部件放置在已经处于期望温度的炉子或其他加热环境中，并且陶瓷部件可以由部件和环境的特征(例如，材料的组成、环境的湿度、部件的形状等)影响的速率加热到最大温度。又如，可将陶瓷部件放置到处于与烧结温度不同的温度(例如，环境温度、高于或低于烧结温度的温度等)的炉子或其他加热环境中，并且可控制环境的温度以产生不同的斜线上升速率。类似的技术可应用于斜线下降段。例如，为了斜线下降到不同的温度(例如，从第一温度到第二温度或从第二温度到环境温度)，可关闭炉子并且可允许部件在处于炉子内部时自然冷却，或者可将炉子调节到不同的(例如，更低的)温度以更加逐渐地冷却部件。又如，可将部件从炉子或其他加热环境中移除，并且在处于环境温度或低于环境温度的介质(诸如空气)中强制冷却或淬火。
在一些情况下，烧结曲线601、603的斜线上升段对应于每小时约100℃的加热速率。如上所述，该加热速率可应用于部件本身(例如，可加热部件使其温度以每小时约100℃升高)，或者其可应用于部件周围的环境(例如，炉子内部的温度可以每小时约100℃增大)。
如上所述，与传统烧结曲线相比，两阶段烧结曲线和更低温度、更长持续时间的烧结曲线可产生更紧密的颜色梯度。在一些情况下，可选择使用这些修改的烧结曲线产生的颜色梯度来产生或获得特定的颜色梯度(例如，目标颜色梯度)。可以各种方式来定义目标颜色梯度。例如，目标颜色梯度可被指定为具有表面颜色和指定深度处的颜色之间的颜色距离的颜色梯度，该颜色距离小于阈值或最大可允许颜色距离。颜色距离可由从一种颜色到另一种颜色的数学距离表示，并且可使用任何适当的度量以任何适当的方式来计算或确定。一个示例颜色距离度量是δe76，其测量在l*a*b*色彩空间中两种颜色之间的距离。δe76也可被称为cie76或δe*ab，并且对应于国际照明委员会在1976年公布的颜色距离公式。颜色距离值可以是无量纲数，其中较高的值表示较大的距离。也可使用其他颜色距离度量或者测量或表征颜色距离的其他方式(例如，δe94或δe2000)。
在一些情况下，烧结部件的目标颜色梯度可以是其中部件的外表面和部件内的0.5mm深度之间的最大δe76颜色距离为约1.2或1.15的梯度。其他目标颜色梯度也是可能的，诸如更小或更大的颜色距离，以及更小或更大的深度范围。此外，在机加工之后，烧结部件可仍然表现出颜色梯度。例如，可机加工外壳或其他部件以移除约0.25mm的材料(或其他量的材料，如本文所述)以产生外壳的机加工外表面。在移除该材料之后，外壳的机加工外表面和在机加工外表面下方一定距离处(例如，0.25mm)的陶瓷材料的一部分之间的颜色距离可具有小于或等于约2.0、1.0、0.5、0.25或任何其他合适值的δe76值。
图7示出了可使用各种烧结曲线获得的颜色和/或颜色梯度的示例性绘图700。具体地讲，第一组点702表示根据传统烧结曲线(例如，烧结曲线601)烧结的部件的颜色梯度，而第二组点704表示具有相同组成但根据阶梯式烧结曲线(例如，烧结曲线603)烧结的部件的颜色梯度。类似于绘图500，绘图700示出了在部件(例如，外壳)的壁内的各种深度处在cielab或l*a*b*色彩空间中的两个维度的值。绘图700的x轴表示颜色的b*值，其描述在蓝色到黄色标度上的位置，并且绘图700的y轴表示颜色的a*值，其描述在绿色到品红标度上的位置。
如图7所示，根据阶梯式烧结曲线烧结的部件具有比根据传统烧结曲线烧结的部件更紧密的颜色梯度。例如，在使用传统烧结曲线烧结的部件的约0.05mm深度和约0.4mm深度之间观察到的最大δe76颜色距离可以是约4.5。该梯度可能过大以至于单个部件所需的变化的机加工深度导致具有可感知不一致着色的部件。此外，梯度可能过大以至于跨多个部件的变化的机加工深度(例如，由于在机加工之前部件尺寸的变化，并且因此任何给定部件被机加工到的深度的变化)导致可感知不同颜色的部件。
在另一方面，根据阶梯式烧结曲线烧结的部件具有更紧密的颜色梯度。例如，上述阶梯式烧结曲线可产生在约0.05mm深度和约0.4mm深度之间具有小于约2的最大δe76颜色距离的部件。在一些情况下，在约0.05mm深度和约0.4mm深度之间的δe76颜色距离为1.5或更小，诸如1.2或更小。因此，使用上文讨论的阶梯式烧结曲线(或上文讨论的低温烧结曲线)产生的部件在给定部件内和在多个部件之间可仅具有较小且可能难以察觉的颜色变化。
图8示出了制造示例外壳诸如图1的外壳102的示例过程800。过程800可用于基于目标颜色来选择或确定用于外壳的烧结曲线。过程800还可用于基于目标颜色来选择或确定用于外壳的机加工深度。过程800还可用于在给定可能颜色和可能机加工深度的范围的情况下选择或确定目标颜色。虽然过程800描述了某些操作，但并非在所有实施方案中都必要地要求所有操作。例如，所描述的操作中的一些操作可被省略，并且其他操作可被添加到各种实施方案中。此外，可在各种实施方案中对操作进行重新排序。
在操作802处，选择目标颜色。该颜色可以是任何适当的颜色，并且可由任何适当的参数限定。例如，所选择的颜色可被限定在l*a*b*色彩空间(例如，其可由一组l*a*b*值限定)或任何其他合适的色彩空间或颜色命名惯例(例如，l*c*h、rgb、cmyk、hsv、hsl、潘通配色系统等)中。在一个实施方案中，目标颜色的l*值介于约75和95之间，a*值介于约-15和约5.0之间，并且b*值介于约-10和约10之间。在另一实施方案中，目标颜色的l*值介于约85和约95之间，a*值介于约-5.0和约5.0之间，并且b*值介于约-5.0和约5.0之间。在又一实施方案中，目标颜色的l*值介于约88和约93之间，a*值介于约-2.0和约3.0之间，并且b*值介于约-1.5和约3.5之间。在又一实施方案中，目标颜色的l*值介于约38和约48之间，a*值介于约-0.5和约4.5之间，并且b*值介于约-4.0和约1.0之间。在又一实施方案中，目标颜色的l*值介于约46和约52之间，a*值介于约-0.5和约2.0之间，并且b*值介于约-0.0和约2.5之间。
所选择的目标颜色可被指定为色彩空间内的值的范围，诸如上述颜色范围中的任何颜色范围(或其他范围)。另选地，所选择的目标颜色可被指定为色彩空间内的特定目标颜色，诸如落在上述范围中的一个范围内的值。
所选择的目标颜色也可被指定为色彩空间内的目标值加上距目标值的最大颜色距离(例如，δe76颜色距离)。用于限定或指定与目标颜色的最大偏差的最大颜色距离可以是任何合适的值。在一些情况下，最大颜色距离可表示无辅助的人眼无法察觉或者被普遍接受为观察者不能辨别的颜色距离。例如，目标颜色可指定小于约0.5、小于约0.75、小于约1.0或小于约2.0的最大颜色距离。如一具体示例，目标颜色可被限定为(在l*a*b*坐标中)在距颜色值80,5.0,5.0的(使用δe76距离度量的)颜色距离1.0内的颜色。其他值也是可能的。
所选择的目标颜色也可被指定为或限制到表面颜色和指定深度处的颜色之间的最大颜色距离。例如，如上所述，可能期望选择穿过材料的深度产生相对较小的颜色范围的烧结曲线。这可帮助确保可能由于初始部件尺寸等的差异而被机加工到略微不同深度的不同部件一旦它们被机加工就具有类似的颜色。更具体地讲，机加工或修整工艺可导致从任何给定部件中移除0.05mm和1.5mm之间。产生在0.05mm深度和0.5mm深度之间具有更宽颜色变化的部件的烧结曲线可得到具有明显不同颜色的部件，而产生较小颜色变化的烧结曲线可在机加工或其他修整操作之后跨多个部件产生更一致的颜色。在一些情况下，如上所述，部件的外表面和部件内的0.5mm深度之间的最大颜色距离约为1.2或1.15。
在操作803处，还可为外壳选择颜料。可基于目标颜色来选择颜料。例如，可选择具有目标颜色(或者当在烧结之前与陶瓷前体结合时表现出目标颜色)的颜料。在一些情况下，在确定在初始颜料选择的情况下不能在部件的壁内的合适深度处获得目标颜色之后，可修改颜料的选择。例如，在烧结之前对应于目标颜色的颜料可能在烧结之后(至少在壁内的可接受深度处)不充分类似于目标颜色。因此，在确定初始颜料在烧结之后不产生目标颜色之后，可选择不同的颜料。在一个示例中，旨在产生白色颜色的初始颜料在烧结之后可能朝蓝色颜色偏移太远。因此，可选择具有更黄的初始色调的颜料。
在操作804处，为外壳选择材料移除量。材料移除量或在烧结之后外壳被机加工到的深度可取决于各种因素，诸如为了实现期望的表面抛光而要移除的材料的量，或者要移除以便实现外壳的目标尺寸或形状的材料的量。还可以或者替代地基于在烧结之后外壳的壁内的颜色梯度来选择材料移除量，如上所述。因此，可基于可用或可获得的颜色来选择材料移除量，而不是制造规范或要求。
可确定烧结曲线。确定烧结曲线可包括选择烧结持续时间(例如，下文描述的操作806)和选择烧结温度(诸如导致陶瓷材料的熔合和/或微观结构变化的温度)(例如，下文描述的操作808)中的一者或两者。
在操作806处，选择烧结持续时间。连同烧结温度和/或其他参数一起，烧结持续时间可以是烧结曲线的一部分。在一些情况下，各种外壳样品被烧结长达不同的烧结持续时间以确定外壳的壁内所得的颜色梯度，如上文参考图5所述。然后可选择在所选择的深度处产生所选择的颜色的烧结持续时间以用于制造外壳。例如，可基于确定使用该烧结曲线在所选择的深度处获得目标颜色来选择对应于烧结曲线502、504、506(图5)之一的烧结持续时间。更具体地讲，如果在根据第一烧结曲线502烧结的外壳的1.0mm深度处获得目标颜色，则可选择对应于第一烧结曲线502的烧结持续时间。
烧结持续时间可以是任何合适的持续时间，诸如在约1小时和约5小时之间。在一些情况下，烧结持续时间约介于约1小时和约2.5小时之间。
在操作808处，选择烧结温度。烧结温度可对应于低于材料的熔融温度但使得材料(例如，原本不熔合的动力或颗粒材料)熔合在一起的温度。连同烧结持续时间和/或其他参数一起，烧结温度可以是烧结曲线的一部分。在一些情况下，各种外壳样品在烧结温度下被烧结以确定外壳的壁内所得的颜色梯度。然后可选择在所选择的深度处产生所选择的颜色的烧结温度以用于制造外壳。继续上文的示例，如果在根据第一烧结曲线502(图5)烧结的外壳的1.0mm处获得目标颜色，则可选择对应于第一烧结曲线502的烧结温度。
烧结温度可以是任何合适的温度，诸如介于约1300℃和约2000℃之间。在一些情况下，烧结温度约介于约1450℃和约1700℃之间。
可一起确定烧结持续时间和温度。例如，可根据各种样品烧结曲线(例如，温度和持续时间的组合)来烧结多个外壳样品，然后可选择或确定在所选择的深度处产生所选择的颜色的烧结曲线(例如，特定的温度和持续时间)以用于制造外壳。而且，替代地或作为烧结持续时间和温度的补充，可确定烧结曲线的其他参数，诸如开始和结束温度、温度变化、加热/冷却速率等。
选择或确定上述参数(例如，颜色、颜料、材料移除量和烧结曲线)可包括烧结一批或一组陶瓷外壳前体(如相对于图5所述)以形成一组陶瓷外壳样品，然后评估该外壳样品以选择或确定加工参数。具体地讲，每个外壳样品都可被机加工到各个深度，并且可测量每个深度处的颜色。然后该信息可用于确定烧结曲线、材料移除量、颜色和/或颜料。
如一具体示例，确定烧结曲线(例如，烧结持续时间和温度，操作806、808)可包括从各自在不同深度处产生不同颜色的一组烧结曲线中选择烧结曲线。例如，如上文相对于图5所述，可根据不同的烧结曲线来烧结一组样品外壳，并且可从该组样品烧结曲线之间选择特定的烧结曲线。在一些情况下，可选择不完全对应于样品外壳中的一者的烧结曲线。例如，在测试多个烧结曲线之后，可确定样品烧结曲线的变化可在期望的深度处产生期望的颜色。这样，可根据样品数据内插不必须是样品烧结曲线之一的烧结曲线并将其用作用于制造外壳的烧结曲线。
又如，确定烧结曲线可包括选择目标颜色和机加工深度。然后可使用一组样品烧结曲线(如相对于图5所述)来选择产生在机加工深度处具有在目标颜色范围内的颜色的外壳的样品烧结曲线作为烧结曲线。
在一些情况下，选择烧结曲线可包括选择烧结持续时间，然后确定在所选择的深度处产生在所选择的颜色范围内的颜色的烧结温度。可基于许多因素来选择烧结持续时间，所述许多因素诸如为制造约束、材料属性或规范、强度要求、尺寸要求(例如，生坯收缩量)、陶瓷粉末的粒度等。
另选地，选择烧结曲线可包括选择烧结温度，然后确定在所选择的深度处产生在所选择的颜色范围内的颜色的烧结持续时间。可基于许多因素来选择烧结温度，所述许多因素诸如为制造约束、材料属性或规范、强度要求、尺寸要求(例如，生坯收缩量)等。
在另一示例参数选择过程中，通过制造规范来建立机加工深度，并且将该组外壳样品中的每个外壳样品都机加工到所建立的深度。然后可选择在机加工之后在目标颜色范围内(或者最接近目标颜色)的外壳样品，并且可确定与该外壳样品相关联的烧结曲线。然后可将该烧结曲线建立为当产生产品外壳时使用的烧结曲线。颜色范围可被定义为距目标颜色的特定绝对颜色距离值(例如，上述δe76)。颜色范围可以是相对于目标颜色可感知均匀的颜色范围(例如，在颜色方面小于相对于目标颜色的恰可识别差异的范围)。
在选择期望颜色、材料移除量和烧结曲线(例如，操作802至操作808)之后，可向陶瓷材料添加所选择的颜料以形成陶瓷外壳前体。可以各种方式向陶瓷材料添加颜料。例如，可将颜料(例如，白色颜料)与陶瓷粉末(例如，氧化锆粉末)或其他陶瓷原料混合，然后颜料和陶瓷粉末的混合物可形成为生坯部件(例如，形成为在烧结之后将产生具有适当形状和尺寸的外壳部件的形状的未烧结部件)。又如，陶瓷粉末或其他陶瓷原料可形成为生坯部件，然后颜料可(例如，经由喷涂、浸渍、刷光、蒸气或化学沉积等)被施加于生坯部件的外表面。陶瓷材料可吸收颜料，使得颜料至少部分地渗透穿过外壳的壁或进入其中。
形成陶瓷外壳前体还可包括将陶瓷粉末(或其他原料)和任选的颜料与其他组成部分(诸如粘结剂、增塑剂、分散剂、表面活性剂等)混合。粘结剂例如可在加工之前和/或在加工期间(诸如在烧结和/或脱脂期间)将生坯部件保持在期望形状。颜料可包括任何合适的材料、组成、着色剂等。例如，颜料可包括着色剂，诸如二氧化钛、氧化铁、氧化钴、氧化镁或任何其他着色剂或其组合。
在操作810处，根据所选择的烧结曲线(例如，所选择的烧结持续时间和温度，操作806、808)来烧结陶瓷前体。如上所述，所选择的烧结曲线可在外壳的壁内的选定深度处产生所选择的颜色。可在炉子、烤炉中烧结陶瓷前体，或者可用任何其他合适的烧结设备来烧结陶瓷前体。烧结陶瓷前体可形成陶瓷外壳。
在操作812处，在陶瓷前体被烧结以形成外壳之后，从外壳移除材料直到所选择的深度。所选择的深度可以是任何合适的值，诸如约0.05mm、0.1mm、0.25mm、0.5mm或任何其他合适的值。可以任何适当的方式移除材料，所述任何适当的方式诸如为机加工(例如，研磨、磨削、抛光、铣削等)、切割(例如，用激光、水射流或等离子炬)、烧蚀(例如，激光烧蚀)等。如上所述，选择烧结曲线和/或参数以在所选择的深度处获得所选择的颜色。因此，在操作812处移除材料直到所选择的深度得到具有所选择的颜色的外壳。
图9示出了制造示例外壳诸如图1的外壳102的示例过程900。过程900可用于烧结陶瓷材料并稳定与陶瓷材料结合的颜料以产生目标颜色梯度，如上文相对于图6a至图7所述。虽然过程900描述了某些操作，但并非所有操作在所有实施方案中都必要地要求。例如，所描述的操作中的一些操作可被省略，并且其他操作可被添加到各种实施方案中。此外，可在各种实施方案中对操作进行重新排序。在一些情况下，烧结过程900可与相对于图8描述的过程800结合使用。例如，阶梯式烧结曲线可用于烧结外壳样品，该外壳样品用于基于目标颜色来选择或确定外壳的机加工深度，或者用于在给定可能颜色和可能机加工深度的范围的情况下选择或确定目标颜色。
在操作902处，在第一温度下加热部件(例如，图1中的外壳102或其部分)长达第一持续时间。加热操作902可对应于上文相对于图6b描述的第一加热阶段606。可选择第一温度和第一持续时间，以便基本上熔合或烧结包括陶瓷材料的生坯零件。例如，当部件包含氧化锆时，第一温度可在约1400至1500℃的范围内，并且第一持续时间可在约1至2小时的范围内。其他持续时间和温度也是可能的。
在第一温度下加热部件长达第一持续时间的操作可包括以所选择的速率使温度斜线上升，所选择的速率诸如为约50℃/hr、100℃/hr、150℃/hr或任何其他合适的速率。
如上所述，第一温度可指部件本身的温度，或者部件周围的环境(例如，炉子或烧窑)的温度。因此，在第一温度下加热部件的操作可指将部件本身加热到第一温度，或者将部件放置在具有第一温度的环境中。例如，在第一温度指炉子或烧窑的温度的情况下，在加热阶段期间，整个部件可能或者可能没有达到与炉子或烧窑相同的温度。在一些情况下，部件本身的温度可能落后于环境温度，但可能最终达到与环境相同的温度。在此类情况下，部件本身可处于第一温度长达小于第一持续时间。
在操作904处，将部件在第二温度下加热长达第二持续时间。第二温度可低于第一温度，并且/或者可低于部件材料的阈值温度。例如，第二温度可低于部件材料的烧结阈值(例如，部件的陶瓷材料熔合在一起时的温度)，或者低于陶瓷材料中发生微观结构变化时的温度(例如，将引起陶瓷材料的晶体结构的粗化的温度)。第二温度可低于约1400℃、约1300℃、约1100℃或约1000℃。
虽然第二温度可低于第一温度和/或低于部件材料的阈值温度，但是第二温度可高于另一阈值温度，诸如结合到部件中的颜料的稳定阈值温度。颜料稳定阈值温度可至少部分地取决于颜料和陶瓷材料的特定类型和/或根据特定类型来选择。例如，针对含有氧化锰和氧化钴的颜料，稳定阈值温度可以是约900℃、约800℃或约700℃。
可以任何合适的方式将部件冷却到第二温度。例如，可通过将炉子或烧窑中的温度降低到第二温度并允许炉子或烧窑以及部件自然冷却到第二温度来将部件冷却到第二温度。也可使用其他技术，诸如将部件从一个炉子移除并将其直接放置在处于第二温度的另一炉子中，或者通过用流体(例如，空气)来主动地冷却部件。在一些情况下，从第一温度到第二温度的斜线下降速率为约-50℃/hr、约-100℃/hr、约-150℃/hr或任何其他合适的速率。斜线下降速率可以是与上升到第一温度的斜线上升速率相同的绝对值，或者其可不同。
第二持续时间可以是任何合适的持续时间，并且可至少部分地根据部件材料、部件中的颜料、期望的颜料稳定阈值、第一和/或第二温度等来选择或取决于以上参数。例如，如上所述，可结合第二温度选择第二持续时间以产生目标颜色梯度，诸如直到部件内的某个深度的颜色最大变化处于某个阈值或低于该阈值(例如，小于或等于约2.0、1.5、1.2或1.0的δe76值)。在一些情况下，第二持续时间介于约1和约5小时之间、介于约4和约7小时之间或者可以是任何其他合适的持续时间。
在将部件在第二温度下加热长达第二持续时间之后，可将部件冷却到环境温度。可以任何合适的方式和以任何合适的斜线下降速率(诸如以-50℃/hr、约-100℃/hr、约-150℃/hr或任何其他合适的速率)来冷却部件。和本文描述的加热温度一样，斜线上升速率和斜线下降速率可指部件温度的变化速率，或者部件周围的环境温度的变化速率。
在将部件在第二温度下加热长达第二持续时间之后(并且任选地在将部件冷却到环境温度之后)，在操作906处从部件移除材料。操作906可对应于或类似于操作812。具体地讲，可使用任何合适的工艺(例如，机加工、切割、烧蚀等)来移除材料。可将材料移除到所指定或所选择的深度，或者以产生具有所选择或所指定的尺寸的部件。虽然材料移除操作可在不同部件中达到不同深度，甚至在单个部件的不同位置中达到不同深度，但是过程900可能已经使颜料的颜色稳定并均质化，使得在任何两个部件之间或者在给定部件上的两个位置之间不存在可感知的颜色差异。
相对于图8至图9描述的过程800和过程900可用于产生或制造具有带有特定特征的颜色和/或颜色梯度的外壳。例如，外壳可包括由陶瓷材料(例如，氧化锆)形成并包括颜料的壁(例如，图2的壁202)。可选择烧结曲线、颜料和/或其他制造、材料或颜料属性以穿过外壳的壁产生特定颜色梯度。例如，在一些情况下，梯度可使得(在执行任何机加工操作诸如研磨、抛光、磨削等之前或之后)在外壳的外表面处或在其附近的陶瓷材料的第一部分和在外表面下方约0.5mm的陶瓷材料的第二部分之间的颜色距离具有小于或等于约2.0的δe76值。在一些情况下，δe76值小于或等于约1.0，或者小于或等于约0.5。在一些情况下，梯度可使得在外壳的外表面(例如，成品部件的机加工表面或者成品部件或中间部件的未机加工表面)处或在其附近的陶瓷材料的第一部分和在外表面下方约0.25mm的陶瓷材料的第二部分之间的颜色距离具有小于或等于约1.0的δe76值。
在一些情况下，颜色梯度可具有一定范围的色彩空间坐标值或由其限定。例如，壁的外表面可(在cielab色彩空间中)具有第一b*值，而在外表面下方约0.5mm的壁的一部分具有不同于第一b*值的第二b*值，该第二b*值小于约0.5个单位(或小于约0.3个单位)。在一些情况下，壁的外表面的颜色的l*值可介于约75和约95之间，a*值介于约-15和约5.0之间，并且b*值介于约-10和约10之间，而在外表面下方约0.5mm的壁的该部分的颜色的l*值可介于约75和约95之间，a*值介于约-15和约5.0之间，并且b*值介于约-10和约10之间。
具有诸如上述那些的颜色梯度的外壳可具有相对一致的颜色。例如，颜色梯度可足够小(例如，表示颜色的小变化或偏移)以至于烧结、机加工或其他制造工艺中的正常变化可能不会导致具有可感知不同的颜色的外壳。
在上述描述中，为了解释的目的，所使用的特定命名提供对所述实施方案的彻底理解。然而，对于本领域的技术人员而言将显而易见的是，实践所述实施方案不需要这些具体细节。因此，出于举例说明和描述的目的，呈现了对本文所述的具体实施方案的前述描述。它们并非旨在是穷举性的或将实施方案限制到所公开的精确形式。对于本领域的普通技术人员而言将显而易见的是，根据上述教导内容，许多修改和变型是可能的。例如，虽然已经参考按照特定次序执行的特定操作描述和示出本文所公开的方法或过程，但是可以在不脱离本公开的教导内容的情况下将这些操作结合、细分或者重新排序来形成等同方法或过程。此外，本文相对于一个实施方案描述的结构、特征、部件、材料、步骤、过程等可从该实施方案中省略或者结合到其他实施方案中。