專利名稱：一氧化鈦基金屬陶瓷仿金材料及其制造方法
技術領域：
本發明涉及粉末冶金領域，尤其是一氧化鈦基金屬陶瓷仿金材料及其制備方法。
背景技術：
目前國內外已得到應用或正在研究的仿金合金材料有銅基合金仿金材料、低K度金仿金材料、TaC基金屬陶瓷仿金材料及TiN基金屬陶瓷仿金材料。
銅基合金仿金材料已得到大量使用，但其在汗液、大氣中耐蝕性和抗變色性能較差的問題一直未能從根本上得到解決，而且硬度較低，易被劃傷；低K度金仿金材料，一般為含金低于9％的Cu-Au系合金，價格相對仍較昂貴，而且其色澤、抗變色性能已遠不如純金；TaC基金屬陶瓷仿金材料，TaC本身價格昂貴，比重大(14.3g/cm3)；TiN本身具有優越的綜合性能，但相成分單一、色澤純正的高質量TiN粉末的制取難度很大、成本極高，且高溫燒地過程中TiN容易分解，加入大量Ni做金屬粘結相，又降低TiN固有的抗變能力，因此尚未得到大量應用。

發明內容
本發明的目的在于提供一種仿金材料，代替稀貴的黃金用于裝飾，以節約大量黃金，滿足人們美化生活和環境的要求。
本發明的技術方案是以氧指數范圍大于0.8，小于1.2的一氧化鈦為基，在Fe-Cr合金中添加0.1～20％Mo、Si、Ni元素中的一種或多種，制備金屬陶瓷仿金材料。
所采用的一氧化鈦、粘結相原料粉末粒度0.1μm～20μm；粘結相重量百分數為1.0％～20％。
一氧化鈦基金屬陶瓷仿金材料的制備方法(1)原始粉末混合→壓制→燒結壓制密度2.4g·cm-3～3.6g·cm-3，燒結溫度1450℃～1500℃，燒結時間30min～180min，真空或惰性氣氛；(2)粘結相間接向一氧化鈦基體中熔滲一氧化鈦基體密度2.8g·cm-3～4.0g·cm-3，熔滲溫度1450℃～1600℃，保溫時間10min～120min。
發明的優點和積極效果本發明的優點在于1.以Fe-Cr合金中添加Mo、Si、Ni等元素改善“塑性合金相/一氧化鈦”相間潤濕、界面結合強度，調整熱膨脹系數為粘結相制備金屬陶瓷塊體仿金材料；又由于一氧化鈦是自然界中顏色最接近黃金的物質、具有很強的抗變色能力，所以Fe-Cr合金添加Mo、Si、Ni等元素后，不僅與一氧化鈦陶瓷相潤濕性好、界面結合強度大、膨脹系數匹配，而且本身耐腐蝕性能、機械性能優良，因此制得的金屬陶瓷塊體仿金材料具有優異的綜合性能，顏色優于仿金銅、氮化鈦基金屬陶瓷仿金材料，具有極強的抗變色能力，力學性能滿足仿金材料使用要求。
2.一氧化鈦基金屬陶瓷仿金材料與24K黃金色度差0.005～0.010，大氣中穩定不變色，于K金腐蝕液中，在25℃±2℃條件下不變色，時間＞40天，抗彎強度440～800MPa，斷裂韌性5.2～10.0MNm-3/2。
3.采用Ti(TiH)粉與TiO2粉固-固反應，成功地合成了相純度高的黃金色的一氧化鈦粉末，工藝簡單，成本低。


圖1仿金材料顏色測量裝置示意圖；圖1中序號含義光1，單色光2，支架3，反光鏡4，調節旋鈕5，顯示6，仿金材料7。
圖2抗彎強度加載方式與試樣尺寸示意圖。
本發明仿金材料的性能測試方法與條件，結合

1)與24K黃金間色度差采用分光光度法，在721型分光光度計和圖1所示的固體表面顏色測定裝置上測得24K黃金與本發明仿金材料對各波長單色長的反射率ρ(λ)。根據式(1)求得各材料的光譜三刺激值，進而根據式(3)求得各材料的CIE色度圖中的色度坐標，再根據式(4)求得本發明仿金材料與24K黃金間的色度差。
S(λ)-光源相對光譜功率分布。
x(λ)、y(λ)、z(λ)-1～4°視場CIE標準色度觀察者光譜三刺激值(查表)。
Δ(λ)-測量時所選定的波長間隔。
ρ(λ)-物體的光譜反射率。
K-調整因子。
k=100ΣλS(λ)y‾(λ)Δλ----(2)]]> 色度差＝[(Δx)2+(Δy)2]1/2(4)Δx、Δy分別為本發明仿金材料與24K黃金間的顏色在色度圖中x、y標準差值。
2)抗變色、耐腐蝕性能(1)自然環境中仿金材料表面拋光后置于室外、住室或埋于室外泥土中，定期觀察其表面狀況和顏色。
(2)K金腐蝕劑中將仿金材料表面拋光至鏡面光潔度，將拋光面浸泡在K金腐蝕劑中恒溫(25℃)，觀察其拋光面保持不變色的時間。K金腐蝕劑成分為0.987％氯化鈉，0.0257％硫化鈉，0.173％尿素，0.022％葡萄糖，0.107％乳酸。
3)抗彎強度參照國標GB6569-86，加載方式與試樣尺寸如圖2所示Lr×b×h＝36×4×3，L＝30±0.5mm，R＝2.0～3.0mm， 4)斷裂韌性采用單刃缺口梁三點彎曲法。
試樣尺寸寬度×厚度×長度＝5mm×2.5mm×50mm跨度40mm缺口2×2mm本發明仿金材料用此方法測試的結果見表1。
具體實施例方式實施例1(1)原始粉末及其配比一氧化鈦氧指數為0.95，平均粒度為2.8μm，Fe、Cr、Si粉的粒度分別為3.0μm、4.5μm和3.2μm；粘結相元素總含量2％，成分為Fe-25％Cr-10％Si；(2)制坯方法將以上原始粉末按比例要求混合均勻，鋼模壓制成型，壓力為2噸/cm2；(3)燒結工藝溫度1500℃，保溫時間120min，真空壓力＜0.02Pa；仿金材料性能測試結果列于表1。
實施例2(1)原始粉末及其配比一氧化鈦氧指數為0.95，平均粒度為2.8μm，Fe、Cr、Si粉的粒度分別為3.0μm、4.5μm和3.2μm；粘結相元素總含量4％，成分為Fe-25％Cr-8％Si。
(2)制坯方法將以上原始粉末按比例要求混合均勻，鋼模壓制成型，壓力為2噸/cm2；(3)燒結工藝溫度1500℃，保溫時間120min，真空壓力＜0.02Pa；仿金材料性能測試結果列于表1。
實施例3(1)原始粉末及其配比一氧化鈦氧指數為0.95，平均粒度為2.8μm，Fe、Cr、Si粉的粒度分別為3.0μm、4.5μm和3.2μm；粘結相元素總含量8％，成分為Fe-25％Cr-6％Si。
(2)制坯方法將以上原始粉末按比例要求混合均勻，鋼模壓制成型，壓力為2噸/cm2；(3)燒結工藝溫度1500℃，保溫時間120min，真空壓力＜0.02Pa；仿金材料性能測試結果列于表1。
實施例4(1)原始粉末及其配比一氧化鈦氧指數為0.95，平均粒度為2.8μm，Fe、Cr、Si粉的粒度分別為3.0μm、4.5μm和3.2μm；粘結相元素總含量10％，成分為Fe-25％Cr-6％Si。
(2)制坯方法將以上原始粉末按比例要求混合均勻，鋼模壓制成型，壓力為2噸/cm2；(3)燒結工藝溫度1500℃，保溫時間120min，真空壓力＜0.02Pa；仿金材料性能測試結果列于表1。
實施例5(1)原始粉末及其配比一氧化鈦氧指數為0.95，平均粒度為2.8μm，Fe、Cr、Si粉的粒度分別為3.0μm、4.5μm和3.2μm；粘結相元素總含量12％，成分為Fe-25％Cr-4％Si。
(2)制坯方法將以上原始粉末按比例要求混合均勻，鋼模壓制成型，壓力為2噸/cm2；(3)燒結工藝溫度1500℃，保溫時間120min，真空壓力＜0.02Pa；仿金材料性能測試結果列于表1。
實施例6(1)原始粉末及其配比一氧化鈦氧指數為0.95，平均粒度為2.8μm，Fe、Cr、Si粉的粒度分別為3.0μm、4.5μm和3.2μm；粘結相元素總含量14％，成分為Fe-25％Cr-4％Si。
(2)制坯方法將以上原始粉末按比例要求混合均勻，鋼模壓制成型，壓力為2噸/cm2；(3)燒結工藝溫度1500℃，保溫時間120min，真空壓力＜0.02Pa；仿金材料性能測試結果列于表1。
實施例7(1)原始粉末及其配比一氧化鈦氧指數為0.95，平均粒度為2.8μm，Fe、Cr、Si粉的粒度分別為3.0μm、4.5μm和3.2μm；Ni粉平均粒度為2.5μm；粘結相元素總含量6％，成分為Fe-25％Cr-8％Ni-2％Si；(2)制坯方法將以上原始粉末按比例要求混合均勻，鋼模壓制成型，壓力為2噸/cm2；(3)燒結工藝溫度1500℃，保溫時間120min，真空壓力＜0.02Pa；仿金材料性能測試結果列于表1。
實施例8(1)采用的原始粉末及其配比一氧化鈦氧指數為1.10，平均粒度為1.5μm，Fe、Cr、Si粉的粒度分別為3.0μm、4.5μm和1.8μm；粘結相元素總含量6％，成分為Fe-25％Cr-7％Si。
(2)制坯方法將以上原始粉末按比例要求混合均勻，鋼模壓制成型，壓力為1.5噸/cm2。
(3)燒結工藝溫度1500℃，保溫時間90min，真空壓力＜0.02Pa。
仿金材料性能測試結果列于表1。
實施例9(1)采用的原始粉末及其配比一氧化鈦氧指數為1.10，平均粒度為1.5μm，Fe、Cr、Si粉的粒度分別為3.0μm、4.5μm和1.8μm；粘結相元素總含量8％，成分為Fe-25％Cr-6％Ni-4％Mo；(2)制坯方法將以上原始粉末按比例要求混合均勻，鋼模壓制成型，壓力為1.5噸/cm2。
(3)燒結工藝溫度1500℃，保溫時間90min，真空壓力＜0.02Pa。
仿金材料性能測試結果列于表1。
實施例10(1)采用的原始粉末及其配比一氧化鈦氧指數為1.10，平均粒度為1.5μm，Fe、Cr、Si粉的粒度分別為3.0μm、4.5μm和1.8μm；Ni粉平均粒度為2.5μm。粘結相元素總含量10％，成分為Fe-25％Cr-4％Mo-6％Si；(2)制坯方法將以上原始粉末按比例要求混合均勻，鋼模壓制成型，壓力為1.5噸/cm2。
(3)燒結工藝溫度1500℃，保溫時間90min，真空壓力＜0.02Pa。
仿金材料性能測試結果列于表1。
表1實施例仿金材料性能測試結果

權利要求
1.一種一氧化鈦基金屬陶瓷仿金材料，其特征在于以氧化鈦氧指數范圍大于0.8，小于1.2的一氧化鈦為基，在Fe-Cr合金中添加0.1～20％Mo、Si、Ni元素中的一種或多種。
2.根據權利要求1所述的一氧化鈦基金屬陶瓷仿金材料，其特征在于采用的一氧化鈦、粘結相原料粉末粒度0.1μm～20μm；粘結相重量百分數為1.0％～20％。
3.一種一氧化鈦基金屬陶瓷仿金材料的制備方法，其特征在于(1)原始粉末混合→壓制→燒結壓制密度2.4g·cm-3～3.6g·cm-3，燒結溫度1450℃～1500℃，燒結時間30min～180min，真空或惰性氣氛；(2)粘結相間接向一氧化鈦基體中熔滲一氧化鈦基體密度2.8g·cm-3～4.0g·cm-3，熔滲溫度1450℃～1600℃，保溫時間10min～120min。
4.根據權利要求1和2所述的一氧化鈦基金屬陶瓷仿金材料及其制備方法，其特征在于(1)原始粉末及其配比一氧化鈦氧指數為0.95，平均粒度為2.8μm，Fe、Cr、Si粉的粒度分別為3.0μm、4.5μm和3.2μm；粘結相元素總含量10％，成分為Fe-25％Cr-6％Si。(2)制坯方法將以上原始粉末按比例要求混合均勻，鋼模壓制成型，壓力為2噸/cm2；(3)燒結工藝溫度1500℃，保溫時間120min，真空壓力＜0.02Pa。
5.根據權利要求1和2所述的一氧化鈦基金屬陶瓷仿金材料及其制備方法，其特征在于(1)原始粉末及其配比一氧化鈦氧指數為0.95，平均粒度為2.8μm，Fe、Cr、Si粉的粒度分別為3.0μm、4.5μm和3.2μm；Ni粉平均粒度為2.5μm；粘結相元素總含量6％，成分為Fe-25％Cr-8％Ni-2％Si；(2)制坯方法將以上原始粉末按比例要求混合均勻，鋼模壓制成型，壓力為2噸/cm2；(3)燒結工藝溫度1500℃，保溫時間120min，真空壓力＜0.02Pa。
6.根據權利要求1和2所述的一氧化鈦基金屬陶瓷仿金材料及其制備方法，其特征在于(1)采用的原始粉末及其配比一氧化鈦氧指數為1.10，平均粒度為1.5μm，Fe、Cr、Si粉的粒度分別為3.0μm、4.5μm和1.8μm；Ni粉平均粒度為2.5μm。粘結相元素總含量10％，成分為Fe-25％Cr-4％Mo-6％Si；(2)制坯方法將以上原始粉末按比例要求混合均勻，鋼模壓制成型，壓力為1.5噸/cm2。(3)燒結工藝溫度1500℃，保溫時間90min，真空壓力＜0.02Pa。
全文摘要
本發明涉及粉末冶金領域，尤其是一氧化鈦基金屬陶瓷仿金材料及其制備方法，其特征在于以氧化鈦氧指數范圍大于0.8，小于1.2的一氧化鈦為基，在Fe－Cr合金中添加0.1～20％Mo、Si、Ni元素中的一種或多種；本發明一氧化鈦基金屬陶瓷仿金材料與24K黃金色度差0.005～0.010，大大氣中穩定不變色，于K金腐蝕液中，在25℃+2℃條件下不變色，時間＞40天，抗彎強度440～800MPa，斷裂韌性5.2～10.0MNm
文檔編號C22C29/12GK1621548SQ20031011669
公開日2005年6月1日 申請日期2003年11月27日 優先權日2003年11月27日
發明者鐘暉, 李慶奎, 鐘海云, 李薦, 岳忠, 楊建文, 戴艷陽 申請人:中南大學