TW201130584A - Colored metal - Google Patents

Description

201130584 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 發明領域 本發明的貫施例關於有色金屬。特別地，其等關於— 金屬複合物’其整個是有色的。 c 务好】 發明背景 目則，係以一種未能令人滿意的方式將顏色塗覆至金 屬。 顏色係八型地藉由陽極處理、鍍覆或添加一塗料的外 塗佈層或藉由添加_物理氣相沉積(pvD)層來塗覆。該等上 色很谷易又到磨損而有隨後的上色損耗，例如，在外部之 上色是失去的或損壞的。 【韻'明内容_】 發明概要 發明者等人已可成功地將有色粒子併入一金屬基質 來形成-有色金屬複合物。 依據不同的’但不需是本發明全部的實施例’提供一 有色金屬複合物包含：-金屬基質；及遍佈整個該金屬基 質的有色粒子。 依據不同的，但不需是全本發明部的實施例，提供— 方法包含：提供金屬粉末作為—複合物的第一相；提供有 色粒子以形成該複合物的第二相；混合該金屬粉末與有色 粒子’以及於該有色粒子周圍燒結該金屬粉末以形成-金 201130584 屬基質，其具有有色粒子遍佈於整個金屬基質。 依據不同的，但不需是本發明全部的實施例，提供一 由有色金屬製得之有色部份，該有色金屬為整個有色的， 其中該有色金屬形成一該有色部份之呈現表面，且其中， 該有色部份之呈現表面一部分的移除將顯露有色金屬。 依據不同的，但不需是本發明全部的實施例’提供一 方法包含：創造有色金屬，其整個為有色的；以及加工該 有色金屬。 圖式簡單說明 為了較佳地了解本發明不同的實施例例子，於此藉由 僅用於例示的隨附圖式做出參照，其中： 第1圖圖表式地繪示一塊有色金屬複合物； 第2圖圖表式地繪示一該塊有色金屬複合物的橫截面 視圖， 第3圖圖表式地繪示一製造該有色金屬複合物的方 法；及 第4A及4B圖圖表式地繪示一該有色金屬複合物的一 應用例子。 I：實施方式3 較佳實施例之詳細說明 第1圖圖表式地繪示一有色金屬複合物2包含：一金 屬基質4 ;及遍佈整個該金屬基質4的有色粒子6。 於此例子中，該金屬基質4為一經燒結的金屬基質， 藉由燒結金屬粉末來形成。該金屬基質4，可能，例如，由 201130584 任何合適的金屬來形成。一合適的類別的金屬為諸如ί呂、 鋼、或鈦之工程金屬。另一合適的類別的金屬為諸如金及 銀之貴金屬。 於該金屬基質4中有色粒子6的濃度，可能為任何合 適的濃度，且一合適的濃度可被實驗地決定。一合適的濃 度可落在以體積計25至50%的範圍内或可落在該範圍外。 該等有色粒子可被均勻地遍佈該整個金屬基質4。該等有色 粒子然後將具有一表面密度，其於該有色金屬複合物2之 任何表面皆係一致的。該於該表面的表面密度可為任何合 適的密度且一合適的密度可被實驗地決定。一合適的密度 可落在以表面積計25至50%有色粒子範圍内，或落在該範 圍外。一合適的密度可為一足夠令該有色金屬複合物對人 類眼睛產生一致的色相的密度。 第2圖圖表式地繪示一該繪示於第1圖中之該塊有色 金屬複合物2當其被沿線Α-Α切開時的橫截面視圖。第2 圖圖表式地繪示有色粒子均勻遍佈整個該金屬複合物2。 該等有色粒子6可具有一界於1 μηι及100 μηι的尺 寸。該等有色粒子6於該金屬基質4中，可為離散之個別 的粒子。 於該金屬基質4之燒結點，該等有色粒子6為惰性 的，且於此例子中，具有一高於該金屬基質之燒結點的熔 點。 對於在高溫下之惰性及穩定性的需求，意味著離子化 合物，特別是氧化物，用於作為該等有色粒子使用與礦物 201130584 一樣疋好的候選物，特別是變質礦物及寶石。某些共價化 合物或兀素，例如，鑽石，可能也是好的候選物。 相對於藉由一分離相而著色者，該等有色粒子可為固 有地有色的。在這種情況下，一基底材料可併入結構的調 整。该等結構的調整為對該基底材料之結構的調整’例如 以一雜I或摻雜物，來取代該基底材料之結構的一原子， 或該基底材料之結構的一原子於缺陷處為缺失的。該基底 材料可為清晰的（透明的）而沒有結構的調整，但可使用結構 調整而被強烈地上色。 於某些實施例，一粒子的基底材料係一單一的晶體且 該等結構調整可為將摻雜物併入晶體晶格中，自然地發生 雜質併入s亥晶體晶格中或是併入於該晶體晶格中的缺陷。 對合成單的，該粒子的顏色是藉由基底材料及摻雜物或缺 陷的選擇而控制。 於某些實施例’一粒子的基底材料為-非晶形的（如， 非晶質的）或多晶形的透明材料，諸如玻璃、玻璃陶究、炫 融石夕石、透賴£。該結構的調整為將摻雜物併入作為該 基底材料之結構的一部份。 人 於該金屬基質4中之該等有色粒子6，可包含僅單— 類型祕底材料而非類型之基底材料的混合物早然 而，於某③應用’—不同_之有色粒子6的遇合物可 被併入該金屬基質4中。 合適的單晶類型包括’例如，下列任一者：藍寶石 (AW剛玉）、立方氧化鍅（Zr〇2)、YAG (紀鋁柘榴石， 6 201130584 Y3AI5O12)、尖晶石（AlMg2〇4)以及鑽石。 該作為該等有色粒子6使用的單晶可為合成的晶體及 /或其等可為自然的晶體。自然的晶體為藉由自然地發生於 該晶體中的雜質（摻雜物）而被上色。 該等被作為該等有色粒子6使用的單晶可為他色的。 他色性為藉由一微量元素或雜質的存在而引起上色，該等 物質對於一晶體晶格是外來的。他色的上色可，例如，藉 由，於晶體的結構中發現的來自”過渡金屬”微量雜質（摻雜 物）的電子而引起。於合成的晶體，該微量雜質可被故意地 被加入該晶體晶格作為摻雜物，而其等成為併入該等單晶 的晶體晶格中。該等單晶當未摻雜時，可為清晰的（透明 的），但當摻雜時是強烈地上色的。合適的過渡金屬摻雜物 包括下列任一者：鉻、鈦、鐵、鈥、斜、鎳、钻、銅、鈒。 作為該等有色粒子6使用的該等單晶可為自色的。當 於該礦物的晶體晶格中存在之基本或主要成分決定哪些光 之波長被反射及哪些光之波長被吸收，來決定顏色而產生 自色性。 一特定的顏色可藉由使用有色粒子6而達成，該等粒 子是自單晶及摻雜物及/或單晶及缺陷之正確的結合而形 成。 下表指出對於單晶及摻雜物之不同的結合，以及對於 不同單晶及缺陷之不同的結合，可達成什麼顏色。該等單 晶包括立方氧化锆、藍寶石、尖晶石、YAG及鑽石。該表 的目的是代表性，而不是詳盡的。 201130584 立方氧 化锆 藍寶石 尖晶 石 YA G 鑽石 粉紅色 斜、銪、 鈥 鉻 鉻或 鐵 锰 不完善的碳結構 紅色 铒 鉻 鉻或 鐵 猛 撥色 鈽 黃色 鈽 鐵 鐵 鈦 氮 綠色 鉻、鍤、 飢 鐵 鉻 輻射 藍色 飾、在乙 鐵及鈦 兩者 钻 鈷 硼 紫色 鈷或錳 或鈥 釩 鈷 鈥 褐色 鐵或鈦 鐵 鐵 氮 灰色 硼 黑色 鉻 鉻 鉻 非-鑽石碳之包 裹體 一特定的顏色可藉由使用有色粒子6而被達成，該等 有色粒子是自單晶及缺陷之正確的結合而形成。例如，一 不完善的碳晶格可被上色為粉紅色、紫色或黃色。該不完 善的碳晶格可藉由使用熱處理及/或輻射將缺陷引入鑽石 而形成。 雖然已經描述粒子的特殊的例子，該等粒子包含基底 8 201130584 材料及結構的調整的結合，進一步的新結合是被期待將系 統地發展。合適的限制條件對於界定一降低的‘搜尋空間’， 其中合適的有色粒子為可識別的，包括：該等有色粒子6 於該有色金屬之適當的處理溫度（例如，於該金屬基質4的 燒結點）為惰性的。 一額外的限制條件可為，該等有色粒子6具有一高於 該處理溫度的熔點。 一額外的限制條件可為，該等有色粒子，藉由於一基 底材料之結構中的結構的調整，為固有地有色的。 第3圖圖表式地繪示一形成一金屬基質4的方法，該 金屬基質具有有色粒子6遍佈其整個，諸如繪示於第1圖 及第2圖之該有色金屬複合物2。 方法10包含： 於塊體11提供金屬粉末作為一複合物的第一相； 於塊體12，提供有色粒子6作為該複合物的第二相； 於塊體13，該複合物金屬粉末與有色粒子被混合； 於塊體14,該金屬粉末於該等有色粒子的周圍被燒結 以形成一金屬基質4,該金屬基質具有有色粒子6遍佈其整 個。 該燒結為固體狀態燒結，其接合或聚結該金屬粉末， 而不熔化該金屬。該燒結點依金屬不同而不同。對於鋁， 其可介於500-550 °C。對於鋼，其可介於1200-1300 °C。對 於鈦，其可介於900-1200 °C。 於一實施例，該金屬粉末及有色粒子可於一坩堝或爐 201130584 子中被混合。於燒結期間，熱被施加於該金屬粉末及有色 粒子的混合物。壓力亦可被施加以輔助該燒結過程。 於另一實施例，來自一進料的金屬粉末及來自另一進 料的有色粒子被均勻地遍佈於一混合物，且接著雷射燒結 或電子束燒結。 雖然該金屬粉末的燒結是被認為比較佳的，其亦可能 藉由部分地或完全地炫化該金屬而亦達成一有色金屬複合 物。於此例子中，該等有色粒子6於其被使用之最高溫度 下，應為惰性的。該等有色粒子亦可具有一高於其被使用 之最高溫度的熔點。 第4A及4B圖圖表式地繪示一該有色金屬複合物2 的應用。於第4A圖中，一有色的部份20是自有色金屬4 製得，該有色金屬使用有色粒子6而被整個地上色。該有 色金屬4形成一該有色部份20的呈現表面22。於第4B圖， 該有色的部份之呈現表面22的一部分24的去除，將顯露 有色金屬4。 應被注意到的是，該等有色粒子6是均勻地遍佈整個 該有色金屬複合物2，包括該有色金屬複合物的内部。 該有色部份20之呈現表面22的一部份24的去除， 將顯露有色金屬4，不論該被去除之部分的尺寸。一通過呈 現表面22的刮傷是基本上不顯眼的，由於整個該有色外部 物體之有色金屬的存在。一旦被刮傷，該呈現表面20可容 易地藉由重新-拋光而修復。 該有色部份20對於作為用於一諸如汽車的車輛之一 10 201130584 物體部份使用是合適的。該有色的部份20對於作為用於金 屬物品，諸如閂、器皿等為之一物體(body)部份使用亦可為 合適的，其等為藉由接觸易於磨損者。 該有色的部份20對於作為一蓋或殼使用為合適的。 因此其可找到作為一用於一諸如：一膝上型電腦、一蜂窩 式移動電話、一個人音樂播放器、一個人數位助理、一電 子書閱讀器、一電視機、一控制台等之電子的裝置之一蓋 的應用。 回到第3圖，一額外的塊體30，可於該方法10創造 其整個是有色的有色金屬完成後，被加入於塊體14。於此 額外的塊體30，該有色金屬是被物理地加工的。此可涉及 機械加工、切片、鍛造、衝鍛等等。因該有色金屬為整個 是有色的，物理地加工該金屬不會影響其上色。 繪示於該等圖式中的該等塊體可代表一方法中的諸 步驟。對於該等步驟之一特定順序的繪示不一定暗指，對 該等步驟有一必須的或較佳的順序且該等步驟的安排可被 更改。此外對某些步驟的省略或加入為可能的。 雖然本發明的實施例已於前面的段落參照各種的例 子被描述，應被認知的是，對於所給出之該等例子的調整， 於不背離本發明申請專利範圍的範疇可被作出。 於前述描述所描述的特色，除被明確地描述的該等結 合外，可以結合被使用。 雖然功能已參照某些特色被描述，該等功能藉由其它 特色是可實行的，無論是否被描述。 201130584 雖然特色已參照某些實施例被描述，該等特色亦可被 呈現於其它實施例，無論是否被描述。 雖然於前面之說明書所作之努力是引起對本發明的特 色的關注，該等特色被相信是具有特定的重要性，但應被 了解的是，申請人主張關於任何可專利的特色或於此之前 所提及及/或顯示於圖式中之特色的結合之保護，無論該等 是否有被強調。 【圖式簡單說明3 第1圖圖表式地繪示一塊有色金屬複合物； 第2圖圖表式地繪示一該塊有色金屬複合物的橫截面 視圖； 第3圖圖表式地繪示一製造該有色金屬複合物的方 法；及 第4A及4B圖圖表式地繪示一該有色金屬複合物的一 應用例子。 【主要元件符號說明】 13…塊體 20…有色的部份 22…呈現表面 24…部分 30…塊體 2···有色金屬複合物 4…金屬基質 6…有色粒子 10…方法 11…塊體 12…塊體 12

Claims (1)

1. 201130584 七、申請專利範圍： 1. 一種有色金屬複合物包含： 一金屬基質；及 遍佈整個該金屬基質之有色粒子。 2. 如申請專利範圍第1項之有色金屬複合物，其中藉由一 基底材料之結構的調整，該等有色粒子為固有地有色 的。 3. 如申請專利範圍第1或2項之有色金屬複合物，其中該 等有色粒子為單晶。 4_如申請專利範圍第3項之有色金屬複合物，其中該等單 晶是選自於包含剛玉、立方氧化锆、釔鋁柘榴石、尖晶 石以及鑽石之群組。 5. 如申請專利範圍第3或4項之有色金屬複合物，其中該 等單晶為合成的晶體。 6. 如申請專利範圍第3或4項之有色金屬複合物，其中該 等單晶為天然的晶體。 7. 如申請專利範圍第1-6項任一項之有色金屬複合物，其 中該等有色粒子為他色的。 8. 如申請專利範圍第1-7項任一項之有色金屬複合物，其 中藉由將摻雜物併入該等有色粒子的一基底材料中，該 等有色粒子為固有地有色的。 9. 如申請專利範圍第8項之有色金屬複合物，其中該等有 色粒子的一基底材料當未摻雜時為透明的。 13 201130584 1〇·如申請專利範圍第8或9項之有色金屬複合物，其中 該摻雜物為一過渡金屬摻雜物。 h如申睛專㈣圍第1G項之有色金屬複合物，其中該過 渡金屬摻雜物係選自於包含下列之群組:鉻、鈦、鐵、 蝕、餌、鎳、鈷、銅、釩。 •如申明專他圍第Mi項任_項之有色金屬複合物， 其中s玄荨有色粒子為自色的。 3·如申睛專利範圍第M2項任一項之有色金屬複合物， 其中該金屬基質為一經燒結的金屬基質。 4. 如申清專利範圍帛M3項任一項之有色金屬複合物， 其中該金屬基質包含一工程金屬。 5. 如申晴專利範圍帛M3項任一項之有色金屬複合物， 其中該金屬基質包含-金屬選自於包含下列之群組： 鋁、鋼、鈦、金、銀。 16.如申请專利範圍帛115項任一項之有色金屬複合物， 其中該等有色粒子是均勻地遍佈其與該金屬基質共享 的整個體積。 如申請專利範圍帛M6項任一項之有色金屬複合物， 其中该有色金屬複合物具有一表面且該等有色粒子於 該表面具有一表面密度，其足夠令該有色金屬複合物對 人類眼睛產生一一致的色相。 U·如申請專利範圍第17項之有色金屬複合物，其中該等 有色粒子於該表面具有一基本上一致的表面密度，該密 度以表面面積計介於25及50%。 14 201130584 19· ^申請專利範圍第項任-項之有色金屬複合物， 其中該有色金屬複合物具有一以體積計介於25及50% 之間的濃度。 ° 20·如申請專利範圍帛M9項任一項之有色金屬複合物， 其中該等有色粒子具有一介於1及100 μηι的尺寸。 h如申睛專利範圍第υο項任—項之有色金屬複合物， 其中該等有色粒子於該金屬基質燒結點為惰性的。 22.如申請專利範圍第丨_21項任—項之有色金屬複合物， 其中該等有色粒子具有一高於該金屬基質燒結點之熔 點。 23·如申凊專利範圍第1-22項任一項之有色金屬複合物， 其中該等有色粒子於該金屬基質中是離散的粒子。 24·如申請專利範圍第12及^幻項任一項之有色金屬複 合物，其中該等有色粒子是非晶形的。 25. 如申請專利範圍第丨_24項任一項之有色金屬複合物， 其中該等有色粒子包含一離子化合物。 26. 如申請專利範圍第丨_25項任一項之有色金屬複合物， 其中該等有色粒子包含氧化物。 27_如申請專利範圍第丨_26項任一項之有色金屬複合物， 其中該等有色粒子為一礦物、變質礦物或寶石。 28. —種有色金屬複合物包含： . —金屬基質；及 遍佈整個該金屬基質之有色的單晶。 29. —種方法包含： 15 201130584 提供金屬粉末作為一複合物的第一相； 提供有色粒子以形成該複合物的第二相； 混合該金屬粉末與有色粒子；及 於該等有色粒子周圍燒結該金屬粉末以形成一具有 遍佈的有色粒子之金屬基質。 30. 如申請專利範圍第29項之方法，其中該燒結為固態燒 結。 31. 如申請專利範圍第29或30項之方法，其中於燒結期 間，壓力及熱被施加至該金屬粉末及有色粒子的混合 物。 32. 如申請專利範圍第29至31項任一項之方法，其中該 金屬基質包含一金屬，其係選自於包含下列之群組： 在呂、鋼、鈦、銀或金。 33. 如申請專利範圍第29至32項任一項之方法，其中該 有色金屬複合物具有一以體積計介於25與50%的濃 度。 34. 如申請專利範圍第29至33項任一項之方法，其中該 等有色粒子具有一介於1與1〇〇 μηι的尺寸。 35. 如申請專利範圍第29至34項任一項之方法，其中該 等有色粒子於該金屬粉末的燒結點是惰性的。 36. 如申請專利範圍第29至31項任一項之方法，其中該 等有色粒子具有一高於該金屬粉末燒結點之熔點。 37. 如申請專利範圍第29至36項任一項之方法，其中該 等有色粒子是固有地有色的。 16 201130584 38. 如申請專利範圍第29至37項任一項之方法，其中該 等有色粒子是單晶。 39. 如申請專利範圍第38項之方法，其中該等單晶是選自 於包含下列之群組：剛玉、立方氧化鍅、釔鋁柘榴石、 尖晶石及鑽石。 40. 如申請專利範圍第38或39項之方法，其中該等單晶 為合成的晶體。 41. 如申請專利範圍第29至40項任一項之方法，其中該 等有色粒子是他色的。 42·如申請專利範圍第29至40項任一項之方法，其中該 等有色粒子包令—過渡金屬摻雜物。 43.如申請專利範圍第42的方法，其中該過渡金屬摻雜物 是選自於包含下列之群組：鉻、鈦、鐵、鈥、铒、鎳、 钻、銅及飢。 44. 如申請專利範圍第29至43項任一項之方法，其中該 等有色粒子包含氧化物。 45. —種由整個是有色的有色金屬製得之有色的部份，其 中該有色金屬形成該有色部份之一呈現表面，且其中該 有色部份之呈現表面之一部分的去除，將顯露有色金 屬。 46. 如申請專利範圍第45項之有色的部份，其中該有色的 部分之呈現表面的一部分的去除，將顯露有色金屬，無 論該被去除部分的尺寸。 17 201130584 47. 如申請專利範圍第45或46項之有色部份，其中一通 過該呈現表面的刮傷，基本上是不顯眼的，因為該整個 該有色的外部物體之該有色金屬的存在。 48. 如申請專利範圍第45至47項任一項之有色部份，形 成用於一車輛的一體部部份。 49. 如申請專利範圍第45至47項任一項之有色部份，形 成一蓋或殼。 50. —種方法包含： 創造有色金屬，其使用遍佈的有色粒子而為有色 的；及 加工該有色金屬。 51. 如申請專利範圍第50的方法，其中加工包含下列一或 更多者：機械加工、切片、鍛造、衝锻。 52. 如申請專利範圍第50項的方法，其中創造該有色金屬 包含一如申請專利範圍第29至34項中任一項之方法。 18