CN104233039B - 用于形成金金属基体复合材料的方法和装置 - Google Patents

用于形成金金属基体复合材料的方法和装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及用于形成金金属基体复合材料的方法和装置。提供了使用贵金属作为组分之一的金属基体复合材料。在一个实施方案中，贵金属采取金的形式并且金属基体复合材料具有与18k一致的金质量分数。通过混合贵金属(例如金)粉末和陶瓷粉末形成混合物、随后在具有金属基体复合材料的近终形的模具内将该混合物压缩，可形成金属基体复合材料。随后将模具中压缩的混合物加热以烧结贵金属和陶瓷粉末。还公开了使用HIP和金刚石粉末形成贵金属基体复合材料的其它技术。

Description

用于形成金金属基体复合材料的方法和装置
技术领域
所描述的实施方案整体上涉及用于由几部分组成的设备组件的方法。特别地，描述了用于提供金属基体复合材料的方法，该金属基体复合材料为坚固、耐刮的并且呈现从美学角度取悦人的外观。
背景技术
金属基体复合材料(MMC)是一种复合材料，其具有至少两种组成部分，一种为金属。另一种材料可为不同的金属或非金属材料例如陶瓷。通过将增强材料分散到金属基体中来制备MMC。基体是整体材料，在其中嵌入增强体。在结构应用中，基体通常为较轻的金属例如铝、镁或钛，并且对于增强体材料提供了适应的支撑。将增强体材料嵌入基体中。增强体材料并不总是起到纯粹的结构作用(即增强MMC)，而是还可改变物理性质例如MMC的耐磨性、摩擦系数或导热性。增强体材料可为连续或不连续的。不连续的MMC可为各向同性的，并且可用标准的金属加工技术例如挤压、锻造或轧制来加工。此外，可以使用常规技术对它们进行机加工，但是通常会需要使用多晶金刚石工具(PCD)。
所需要的是一种金属基体复合材料，其呈现在整个操作寿命中保持从美学角度吸引人的外观并且在加工和材料两方面制造相对廉价。
发明内容
本文描述了涉及在装饰上吸引人的设备组件的各种实施方案。在特别的实施方案中，可形成贵金属基体，其提供用于在装饰上吸引人的设备的覆盖物并且还足够坚固从而在该设备的整个操作寿命中保持在装饰上吸引人的外观。
根据一个实施方案，形成金金属基体复合材料。该金金属基体复合材料包括多孔预制体，该多孔预制体包括多个陶瓷颗粒和位于陶瓷颗粒之间的空间。该金金属基体复合材料还包括金基体，该金基体包括在多孔预制体的空间内形成的金的网络。将该金金属基体复合材料表征为18k金。
根据另一个实施方案，描述了用于电子器件的壳体。该壳体包括形成该壳体的至少一部分外表面的贵金属基体复合材料。该贵金属基体包括具有至少一种类型的贵金属的连续金属材料。贵金属基体还包括分散于连续金属材料内的多个陶瓷颗粒。与不具有陶瓷材料的连续金属材料相比，该陶瓷颗粒提高了贵金属基体复合材料的硬度。该贵金属基体复合材料包括约75质量％的贵金属。
根据又一个实施方案，描述了形成贵金属基体复合材料的方法。该方法包括通过用金涂覆多个陶瓷颗粒来形成金和陶瓷混合物。该方法还包括将金和陶瓷混合物置于具有近终形的模具中。该方法还包括在模具中压缩和加热该金和陶瓷混合物，形成具有对应于近终形的形状的金金属基体复合材料。
根据另一个实施方案，描述了形成金和金刚石基体复合材料的方法。该方法包括使用金颗粒和金刚石颗粒形成金和金刚石的混合物。该方法还包括使用润湿剂对金刚石颗粒的表面进行改性或涂覆。改性或涂覆的金刚石表面适合于与金颗粒黏合。该方法还包括压缩和加热该金和金刚石的混合物。润湿剂在金刚石表面处形成碳化物，在压缩和加热期间该碳化物适合于与金黏合。
应当指出的是，对于上述的任何方法，陶瓷可采取许多形式。例如，除了金以外金属基体复合材料还可包括任何以下材料的任意组合：碳化硼、金刚石、立方氮化硼、氮化钛(TiN)、硅酸铁铝(石榴石)、碳化硅、氮化铝、氧化铝、蓝宝石粉末、氧化钇、氧化锆和碳化钨。在金属基体复合材料中与金一起使用的材料的选择可基于许多因素例如颜色、所需的密度(视为重量)、满足设计/销售标准所需的金量等等。
由以下结合附图举例说明所描述的实施方案的原则的详细描述，本发明的其它方面和优点将会变得清楚。
附图说明
参考以下描述和附图可更好地理解所描述的实施方案。此外，参考以下描述和附图可更好地理解所描述的实施方案的优点，其中：
图1A-1D显示了根据所描述的实施方案用于形成金金属基体复合材料的粉末冶金方法。
图2显示了详述根据图1A-1D的粉末冶金方法的流程图。
图3A-3E显示了根据所描述的实施方案用于形成金金属基体复合材料的挤压铸造方法。
图4显示了详述根据图3A-3E的挤压铸造方法的流程图。
图5A-5D显示了根据所描述的方案用于形成金金属基体复合材料的修正的粉末冶金方法。
图6显示了详述根据图5A-5D的修正的粉末冶金方法的流程图。
具体实施方式
在这一节中描述了根据本申请的方法和装置的代表性的应用。提供这些实施例仅为加入上下文并且有助于理解所描述的实施方案。因此本领域技术人员将清楚可实施不具有这些特定细节中的一些或全部的所描述的实施方案。在其它情况下，没有详细描述公知的方法步骤以避免不必要地使所描述的实施方案模糊不清。其它应用是可能的，从而以下实施例不应被视为限制。
在以下的详细描述中参考附图，附图形成说明书的一部分并且在附图中根据所描述的实施方案通过说明显示了特定实施方案。尽管足够详细地描述了这些实施方案以使本领域技术人员能够实施所描述的实施方案，但是要理解这些实施例不是限制性的；从而可使用其它实施方案，并且可做出改变而不脱离所描述的实施方案的精神和范围。
本文提供了用于提供非常适合于用作设备的外部结构的金属基体复合材料的方法和相关装置的描述。在一些实施方案中，该设备为电子器件或用于电子器件的附设件。在特别的实施方案中，该金属基体复合材料形成电子器件的壳体或壳体的一部分。在一些实施方案中，金属基体复合材料包括至少一种贵金属。该贵金属可包括例如金、银和铂中的一种或多种。这样，金属基体复合材料可提供在装饰上吸引人并且坚固的零件，该零件可用于增强设备的用户体验。
对于该讨论的剩余部分，金属基体复合材料包括作为贵金属的金(或主要为金)。然而，根据所描述的实施方案还可使用其它贵金属例如银和/或铂。在一些实施方案中，在金属基体复合材料内结合使用金和一种或多种不同的金属例如不同的贵金属。
通常，金属基体复合材料中金量的指标可以以开(或克拉)形式表示，开(或克拉)表示金合金中的金量，其中24k表示几乎纯金并且18k表示18/24或75质量％的金。更具体地，测得开纯度为24乘以以质量计的纯度：
k＝24×(Mg/Mm)其中
k为材料的开等级，
Mg为材料中纯金的质量，并且
Mm为材料的总质量
应当指出的是，在通常的使用中，由于单质金固有的柔软，通常使用多种金属例如银、铂等将金合金化至小于24k。然而，在以下讨论的上下文中，除了金以外金金属基体复合材料(gMMC)还可包括合金化金属例如银、和/或作为增强体材料的陶瓷材料。陶瓷的选择可取决于gMMC所需的材料性质。这样的材料性质可包括例如硬度、耐腐蚀性、可加工性和颜色。特别地，可基于特定的陶瓷材料来选择颜色。例如，碳化硅粉末可为黑色或绿色，而氧化钇粉末可为白色。这样，可使gMMC反射处于可见光光谱的特定范围内的光以提供所需的颜色外观。
除了使用尽可能少的金同时维持特定的开数以外，可形成具有所选择的非常适合于提供有利的用户体验的美学性质的gMMC。例如，与单位体积的不具有陶瓷的相同开数的金合金相比，使用金与作为增强体的陶瓷结合的单位体积的18k的gMMC可为更不致密的，可需要更少的金并且可为更耐刮的。耐刮性通常涉及gMMC的硬度，其可使用维氏硬度测试来测量。在本文描述的实施方案中，gMMC的硬度通常比相同开数的金合金更硬。在一些实施方案中，如由维氏测试测量的，gMMC具有至少400Hv的硬度。
此外，通过选择特定的陶瓷材料，gMMC可为耐刮和耐腐蚀的，可被抛光至很高的程度以带来自然光泽，可具有高程度的可机加工性(即很容易被机加工成任何所需的形状)，并且在一些情况下，提供良好的热传递特性。例如，由于金刚石增强体的优异热传递特性，可将金刚石粉末与金一起使用以形成具有优异热传递特性的gMMC。然而，应当指出的是，为了金和金刚石形成可行的gMMC，可需要促进通过金润湿金刚石表面的润湿剂。硼、硅、钛、铬和钨是合适的润湿剂的实例，其可与金刚石反应以形成促进通过基体金属润湿金刚石表面的碳化物层，其对于金和金刚石MMC的形成可为必要的。
所关注的其它陶瓷性质可包括陶瓷颗粒的尺寸。太大的颗粒可阻碍gMMC的抛光，因为在抛光操作期间可移除大颗粒并且引起gMMC表面的点蚀。此外，大尺寸的颗粒还具有阻碍烧结过程的潜力，因为大颗粒具有在颗粒之间形成大间隙的倾向。颗粒之间的大间隙可阻碍烧结操作期间大颗粒合并的能力。此外，在一些实施方案中，陶瓷颗粒的尺寸足够小从而赋予gMMC连续的外观。这就是说，陶瓷颗粒不是如此的大以至于在gMMC内在视觉上不是可区分的。
应当指出的是，根据固定的开数值存在陶瓷体积分数的优化范围。陶瓷体积分数的优化范围可基于gMMC所需的硬度范围。例如，如果降低陶瓷体积分数(相对更多的金)，则可降低gMMC的硬度(接近纯金的硬度)。随着陶瓷的体积分数增加(伴随金量的降低)，gMMC的硬度通常提高至其中gMMC开始表现出脆性的点。因此，可基于所需的gMMC材料性质、gMMC开数、陶瓷密度和其它性质来确定陶瓷体积分数的优化范围。
对于该讨论的其余部分，讨论了具有作为至少一种金属性成分的金和作为增强体成分的陶瓷的金属基体复合材料。特别地，根据18k材料gMMC为75质量％的金和25质量％的陶瓷增强体。然而，应当指出的是，本文所描述的方法不限于仅金和陶瓷金属基体复合材料并且根据所描述的实施方案可使用处于任何合适开数的任何合适的基体组成。
由于每单位体积的陶瓷颗粒的密度小于通常用于将金合金化的金属(例如铜、银、镍)，因而单位体积的18k的gMMC比单位体积的金合金更不致密并且因此需要更少的金。因此，可调节陶瓷颗粒的尺寸(密度)以获得所需的MMC密度，该MMC密度可表示如下：
ρ1是金的密度，ρ2是陶瓷的密度，V1是1kg的gMMC的体积，k为开数
V1＝(1–(k/24)/ρ2)+((k/24)/ρ1))
对于k＝18
V1＝(.25/ρ2)+(.75/ρ1)
VF陶瓷＝((.25/ρ2)/V1)
VF金＝((.75/ρ1)/V1)
因此，随着k增大(gMMC的较大部分为金)，相应的陶瓷体积分数(VF陶瓷)减小。然而，对于恒定的k，随着陶瓷的密度(ρ2)提高，相应的陶瓷体积分数(VF陶瓷)减小。因此，对于恒定的k，随着增强体的密度降低，用于相同部件的金的质量减小。此外，由于18kgMMC的密度小于18k金属基金合金，因而18kgMMC中使用的金量小于18k金属基金合金中使用的金量。
图1A-1D显示了根据所描述的实施方案用于形成gMMC的粉末冶金方法。在图1A中，将金颗粒102和陶瓷颗粒104混合在一起形成混合物106。金颗粒102可为任何合适的形式，包括金的粉末或片体形式。金颗粒102可由基本上纯金或金合金制得。陶瓷颗粒104可由任何合适类型的陶瓷材料例如合适的金属氧化物、碳化物、硼化物、氮化物和硅化物制得。在一些实施方案中，陶瓷颗粒104包括石榴石、碳化硼、碳化硅、氮化铝、金刚石、氮化硼、氧化铝、蓝宝石、氧化钇、氧化钛和氧化锆中的一种或多种。如上所述，可基于多个因素例如最终gMMC所需的颜色、密度、硬度、耐腐蚀性、可机加工性和抛光能力来选择陶瓷材料的类型。可使用任何合适的混合技术混合金颗粒102和陶瓷颗粒104。应当指出的是，为了确保良好的混合并提供随后的烧结操作的良好基础，可选择陶瓷颗粒104的尺寸以使混合物106中陶瓷颗粒104之间的开放空间的量最小化。如上所述，混合物106内金颗粒102的相对量将取决于最终gMMC所需的开数。
如上所述，在一些实施方案中，使用润湿剂有助于在随后的压缩操作和/或烧结操作期间陶瓷颗粒104与金颗粒102的黏合。在与金颗粒混合前可用润湿剂涂覆陶瓷颗粒104或者可向混合物106添加润湿剂。在一些实施方案中，润湿剂将陶瓷颗粒104的表面改性。例如，可用润湿剂涂覆金刚石颗粒，该润湿剂通过使碳化物在金刚石颗粒的表面上形成而将金刚石颗粒的表面改性。在随后的烧结期间该碳化物有助于陶瓷颗粒104与金颗粒102的黏合。在一些实施方案中，润湿剂包括硼、硅、钛、铬和钨中的一种或多种。
在图1B中，将混合物106置于具有类似于gMMC最终形状的近终形的模具108内。当处于模具108内时，将压力110施加至混合物106上使得混合物106的孔隙率降低。这就是说，混合物106的密度提高。压缩后混合物106的密度与所施加的压力110的量成比例。此外，将混合物106压向模具108从而取得模具108的近终形。在一些实施方案中，在压缩期间对gMMC施加热。在压缩后，可从模具108移除该压缩的混合物106并且保留近终形。
在图1C中，将压缩的混合物106置于炉112中并且暴露于烧结操作。在烧结期间加热该压缩的混合物106使得在压缩的混合物106内的金颗粒102与陶瓷颗粒104之间发生黏合。注意到在一些实施方案中，将压缩过程(图1B)和加热过程(图1C)结合在有时被称为热等静压(HIP)过程的单一过程中。这就是说，将混合物106同时暴露于压力和热。这可使用设计来向混合物106传导热同时压缩混合物106的模具来完成。一旦冷却，就形成具有模具108的近终形的gMMC114。
在图1D中，随后可从炉112移除gMMC114。在一些实施方案中，将gMMC114暴露于一个或多个成型过程，例如一个或多个机加工或抛光过程，使得gMMC114取得最终所需的形状。在一些实施方案中，gMMC114取得适用于电子器件的壳体或壳体的一部分的最终形状。在一些实施方案中，gMMC114形成壳体的外部，例如覆盖壳体的外表面的层。由于gMMC114包括源自陶瓷颗粒104的陶瓷部分，因而与金或金合金结构相比gMMC114具有更高的耐刮性和硬度。源自金颗粒102的gMMC114的金部分赋予gMMC114金色颜色和外观。如上所述，陶瓷颗粒的gMMC114的密度小于通常用于将金合金化的金属。因此，单位体积的gMMC114通常比单位体积的金金属合金更不致密并且因而需要更少的金。
图2是详述根据所描述的实施方案的粉末冶金方法200的流程图。可通过进行至少以下操作来进行方法200。在202中，可将金颗粒与相应量的陶瓷颗粒混合，形成金和陶瓷混合物。在一些实施方案中，金颗粒和陶瓷颗粒每个均为粉末形式。在204中，将金和陶瓷混合物成形成近终形，这意味着以这样的方式加工该金和陶瓷混合物从而取得类似于所需的最终形状的形式。在一个实施方案中，可通过在模具或具有成型的内部的其它容器中压缩该混合物来进行成形成近终形。在206中，可在使金和陶瓷颗粒彼此黏合的烧结操作中加热该压缩的混合物。在一些情况下，可将操作204和206结合成使用热等静压或HIP的单一操作208。
图3A-3E显示了根据所描述的实施方案用于形成gMMC的挤压铸造方法。在图3A中，将陶瓷颗粒302与混合物306(其包括黏合剂304和水)在容器310内结合，形成预制体复合材料308。陶瓷颗粒302可为任何合适的形式，包括陶瓷粉末形式，并且可由任何合适类型的陶瓷材料例如合适的金属氧化物、碳化物、硼化物、氮化物和硅化物制得。可基于多个因素例如最终的gMMC所需的颜色、密度、硬度、耐腐蚀性、可机加工性和抛光能力来选择陶瓷材料的类型。黏合剂304可由在水溶液中时适用于将陶瓷颗粒302黏合在一起并且在黏合剂移除过程期间为可移除的任何材料。在一些实施方案中，黏合剂304包括可商购的陶瓷黏合剂。
在图3B中，从容器310移除预制体复合材料308并且将其置于炉312中用于干燥和黏合剂移除过程。来自炉312的热移除来自预制体复合材料308的水和黏合剂304，形成多孔预制体314。此外，热可将陶瓷颗粒熔融或烧结在一起使得当水和黏合剂304被移除时孔隙在陶瓷颗粒之间形成。这样，形成了多孔预制体314，其包括曾有黏合剂304和水的孔隙。多孔预制体314内的孔隙体积将部分取决于预制体复合材料308内黏合剂/水混合物306的相对量以及陶瓷颗粒302的尺寸。在一些实施方案中，多孔预制体314经历一个或多个成型过程，例如一个或多个机加工或抛光过程。
在图3C中，将多孔预制体314置于容器316内并且向多孔预制体314添加金颗粒318。金颗粒318可为任何合适的形式，包括粉末或片体，并且可由基本上纯金或金合金制得。在一些实施方案中，向多孔预制体314添加润湿剂以有助于金颗粒318与多孔预制体314的黏合。在图3D中，将多孔预制体314和金318置于炉320中。在一些实施方案中，容器316对于热基本上为非化学活性的，使得当置于炉320中时预制体314和金颗粒318保留在容器316内。来自炉320的热可熔化金颗粒318，形成通过毛细管作用渗透到多孔预制体314的孔隙内的熔融金。在一些实施方案中，将金颗粒318加热至刚好高于金颗粒318的熔点的温度。在加热时可在炉320内施加压力(例如通过加压气体)以有助于熔融金在多孔预制体314的孔隙内的渗透。渗透到多孔预制体314内的金颗粒318的相对量将取决于多孔预制体的孔隙体积和最终的gMMC所需的开数。当熔融金变成充分渗透到多孔预制体内时，形成gMMC322。
在图3E中，从炉320移除gMMC322并且将其冷却。由于使用上述的粉末冶金法制造gMMC114，与金或金合金结构相比gMMC322具有更高的耐刮性和硬度并且比单位体积的金金属合金通常需要更少的金。在一些实施方案中，例如使用一个或多个机加工或抛光过程将gMMC322成型。在一些实施方案中，将gMMC322成型成用于电子器件的壳体或壳体的一部分。
图4显示了详述根据所描述的实施方案的挤压铸造方法400的流程图。可通过进行至少以下操作来进行方法400。在402中，将陶瓷粉末和黏合剂(加上水)结合，形成预制体复合材料。在404中，将预制体复合材料干燥和烧结，移除黏合剂和水并且形成多孔预制体。在406中，可进行任选的机加工操作。在一些实施方案中，可根据gMMC预定的最终形状使用任选的机加工操作将该预制体成型。在408中，向多孔预制体添加金。在一些实施方案中，金为金颗粒形式(例如金粉末或片体)。在410中，在压力下将金和陶瓷预制体加热至刚好高于金的熔点的温度。热将金液化成熔融金，并且压力促进该熔融金通过毛细管作用渗透到陶瓷预制体中。结果是具有预定形状的gMMC。在一些实施方案中，将gMMC进一步成型，形成最终的形状。
图5A-5D显示了根据所述的实施方案用于形成gMMC的修正的粉末冶金方法。在5A中，用金涂覆陶瓷颗粒502，形成涂覆有金的颗粒504。在一些实施方案中，通过将金或金合金材料加热成熔融形式并且混合在陶瓷颗粒502中来完成涂覆。在一些实施方案中，添加润湿剂以有助于陶瓷颗粒502与熔融金的黏合。在5B中，将涂覆有金的颗粒504置于具有类似于gMMC最终形状的近终形的模具508内。将压力510施加到涂覆有金的颗粒504上，使得涂覆有金的颗粒504的密度增加。在压缩后，可从模具508移除该压缩的涂覆有金的颗粒504并且保留近终形。
在图5C中，将压缩的涂覆有金的颗粒504置于炉512中并且暴露于烧结操作，使得在涂覆有金的颗粒504之间发生黏合。在一些实施方案中，将压缩过程(图5B)和加热过程(图5C)结合在单一过程例如HIP过程中。一旦冷却，就形成具有模具508的近终形的gMMC514。在图5D中，从炉512移除gMMC114。在一些实施方案中，随后使用一个或多个成型过程例如一个或多个机加工或抛光过程将gMMC514成型，使得gMMC114取得最终所需的形状。由于gMMC514包括源自陶瓷颗粒502的陶瓷部分，与金或金合金结构相比gMMC514具有更高的耐刮性和硬度。如上所述，陶瓷颗粒的gMMC514的密度小于通常用于将金合金化的金属。因此，单位体积的gMMC514比单位体积的金金属合金通常更不致密并且因而需要更少的金。在一些实施方案中，将gMMC514成型以形成用于电子器件的壳体或壳体的一部分。
图6是详述根据所描述的实施方案的修正的粉末冶金方法600的流程图。可通过进行至少以下操作来进行方法600。在602中，可用金涂覆陶瓷颗粒，形成涂覆有金的颗粒。随后在604中可以以减少涂覆有金的颗粒之间的空间并且增加其密度的方式将涂覆有金的颗粒压缩。在606中，压缩的涂覆有金的颗粒可经历具有形成gMMC的效果的加热操作。应当指出的是，如上述的方法200那样，可将操作604和606结合成使用HIP的单一操作608。
下面的表1总结了根据所描述的实施方案的各种18k金样品A-F的相对金体积和质量。
表1.18k金样品的相对金体积和质量
在表1中，样品B-F是具有不同组成的gMMC材料。样品A是18k金合金样品，该样品为不具有任何非金属材料(例如陶瓷颗粒)的金金属合金，并且用作与gMMC样品B-F对比用的基准。样品A-F每个均具有基本相同的体积。这就是说，它们每个均代表一定体积的部件。基体体积分数是指非颗粒材料的体积百分比,并且颗粒体积分数是指不同的18k金样品内颗粒材料的体积百分比。部件质量是指具有预定的体积的部件的质量,并且部件中金的质量是指该部件内金的质量。对于gMMC样品B-F还包括与金合金样品A相比该部件的质量百分比变化和该部件中金的质量百分比变化。
样品A(18k金合金)不是MMC材料并且因此不包含任何MMC颗粒材料。GMMC样品B-F每个均是具有不同组成的gMMC。特别地，样品2由与纯金混合的碳化硼颗粒形成，样品3由与纯金混合的黄色金刚石颗粒形成，样品4由与纯金混合的立方氮化硼颗粒形成，样品5由与纯金混合的氮化钛颗粒形成，并且样品6由与纯金金属陶瓷混合的红色石榴石颗粒形成。纯金金属陶瓷是指金和陶瓷材料。
如上所述，gMMC中使用的材料的选择可部分取决于该部件中使用的金的相对量。如表1所示，gMMC样品B-F每个均具有比金合金样品A更小的体积百分比的非颗粒材料和更小的金质量。因此，与由金合金制得的部件相比，使用gMMC样品B-F中的一种或多种的组成制造的部件可减少该部件内的金量。可使用表1的数据来选择用于制造该部件的gMMC的组成。例如，样品B(碳化硼/纯金MMC)和样品F(红色石榴石/纯金金属陶瓷)被表征为列出的gMMC样品B-F中具有最低体积百分比的非颗粒材料、最低的部件质量和最低的金质量。因此，如果需要这样的因素则可决定使用具有对应于样品B或样品F的组成的gMMC。如上所述，还可使用其它因素例如硬度、耐刮性、可机加工性和颜色来确定在制造的部件中使用的gMMC的组成。
下面的表2总结了根据所描述的实施方案的各种18k金样品1-13的一些装饰和物理性质。
表2.18k金样品的装饰和物理性质
在表2中，样品1为18k金合金样品并且用作与gMMC样品2-13对比用的基准。颗粒类型是指每个样品的组成，样品1为唯一的非MMC样品。颗粒颜色是指每个样品的感知颜色。密度是指以克每立方厘米计的颗粒密度。熔点是指样品的熔点。纯金基体体积分数是指样品内金的百分比体积。陶瓷体积分数是指样品内陶瓷材料的百分比体积。GMMC密度是指每个样品的MMC密度。
表2提供与gMMC样品2-13的外观(颜色)、金量和物理性质(例如密度、熔点)相关的信息，这可用于设计所制造的部件的组成。例如，由石榴石颗粒形成的gMMC(样品2)可给予gMMC红色/粉红色颜色的最终金色颜色。类似地，包括氧化铝(样品8)或氧化钛(样品10)的gMMC可给予gMMC最终金色颜色的白色特性。此外，表2指出由石榴石颗粒形成的gMMC(样品2)和由碳化硼颗粒形成的gMMC(样品3)具有gMMC样品2-13中最低的密度。因此，可考虑由这些颗粒形成的gMMC用于制造其中较轻重量是所需的部件。在一些实施方案中，在单一gMMC中将表2中列出的两种或更多种的颗粒类型一起使用以赋予gMMC所需的颜色。
表2还提供了与使用不同陶瓷材料的gMMC材料的相对密度相关的信息。如所示的，使用不同陶瓷颗粒的gMMC密度可变化巨大。例如，由石榴石颗粒形成的18kgMMC(样品2)可具有2.4g/cm3的密度，而由碳化钨颗粒形成的18kgMMC(样品13)可具有15.6g/cm3的密度。因此，可部分基于所需的最终密度来设计由gMMC材料制得的部件。在一些情况下，需要gMMC具有相对低的密度以减少部件的感知重量。根据一些实施方案，形成具有小于约10g/cm3的密度的18k金gMMC。根据一些实施方案，形成具有小于约5g/cm3的密度的18k金gMMC。根据一些实施方案，形成具有在约2g/cm3和约5g/cm3之间的密度的18k金gMMC。
表2还提供了关于对决定要使用的陶瓷颗粒的类型可为有用的其它物理性质的信息，包括熔点、陶瓷颗粒的体积分数和金基体密度。根据一些实施方案，形成具有高于约1200℃的熔点的18k金gMMC。根据一些实施方案，形成具有大于约50％的陶瓷颗粒的体积分数的18k金gMMC。根据一些实施方案，形成具有7.0g/cm3或更大的密度的金基体的18k金gMMC。
出于解释的目的，上述说明使用了特定的术语来提供所描述的实施方案的全面理解。然而，本领域技术人员将清楚为了实施所描述的实施方案不需要特定的细节。因此，出于说明和描述的目的而呈现上述的特定实施方案的描述。它们并不旨在排它的或将所描述的实施方案限于所公开的精确形式。本领域普通技术人员将清楚鉴于上述的教导许多改变和变化是可能的。

Claims (19)

1.一种金金属基体复合材料，其包含：
包含多个陶瓷颗粒的多孔预制体，该多孔预制体包括位于陶瓷颗粒之间的空间；和
金基体，该金基体包含在多孔预制体的空间内形成的金的网络，其中陶瓷颗粒和金的相对量使得将该金金属基体复合材料表征为18k金组合物，该组合物具有至少65体积分数的陶瓷，其中金金属基体复合材料具有9.0g/cm3以下的密度。
2.权利要求1的金金属基体复合材料，其中该金金属基体复合材料是用于电子器件的壳体。
3.权利要求1的金金属基体复合材料，其中该金金属基体复合材料的熔点高于2967℃。
4.权利要求1的金金属基体复合材料，其中该陶瓷颗粒包括石榴石、碳化硼、碳化硅、氮化铝、金刚石、和氮化硼中的一种或多种。
5.一种金金属基体复合材料，其包含：
包含多个陶瓷颗粒的多孔预制体，该多孔预制体包括位于陶瓷颗粒之间的空间；和
金基体，该金基体包含在多孔预制体的空间内形成的金的网络，其中将该金金属基体复合材料表征为18k金，
其中该金金属基体复合材料的密度大于7.0g/cm3且小于18.2g/cm3，
其中该金金属基体复合材料的熔点高于1200℃。
6.权利要求5的金金属基体复合材料，其中该陶瓷颗粒包括石榴石、碳化硼、碳化硅、氮化铝、金刚石、氮化硼、氧化铝、蓝宝石、氧化钇、氧化钛和氧化锆中的一种或多种。
7.一种形成金金属基体复合材料的方法，其包含：
形成包含多个陶瓷颗粒的多孔预制体，该多孔预制体包括位于陶瓷颗粒之间的空间；和
形成金基体，将金沉积在多孔预制体的空间内，其中将该金金属基体复合材料表征为18k金，
其中该金金属基体复合材料的密度大于7.0g/cm3且小于18.2g/cm3。
8.权利要求7的方法，其中该陶瓷颗粒包括石榴石、碳化硼、碳化硅、氮化铝、金刚石、氮化硼、氧化铝、蓝宝石、氧化钇、氧化钛和氧化锆中的一种或多种。
9.一种金金属基体复合材料，其包含：
包含多个陶瓷颗粒的多孔预制体，该多孔预制体包括位于陶瓷颗粒之间的空间；和
金基体，该金基体包含在多孔预制体的空间内形成的金的网络，其中将该金金属基体复合材料表征为18k金，
其中陶瓷颗粒足够小从而赋予金金属基体复合材料连续的外观，
其中该金金属基体复合材料的密度大于7.0g/cm3且小于18.2g/cm3。
10.权利要求9的金金属基体复合材料，其中该金金属基体复合材料表征为具有至少400Hv的维氏硬度值。
11.权利要求9的金金属基体复合材料，其中该金金属基体复合材料具有与用于电子器件的壳体一致的形状。
12.一种用于电子器件的壳体，该壳体包含：
形成壳体的至少一部分外表面的金合金基体复合材料，该金合金基体复合材料包含：
包含金合金的连续金属材料，和
分散于连续金属材料内的多个陶瓷颗粒，与不具有陶瓷颗粒的连续金属材料相比，多个陶瓷颗粒提高了金合金基体复合材料的硬度，其中金合金基体复合材料包含75质量％的金，其中该金合金基体复合材料的密度大于7.0g/cm3且小于18.2g/cm3。
13.权利要求12的壳体，其中与不具有多个陶瓷颗粒的连续金属材料相比，陶瓷颗粒提高了金合金基体复合材料的耐刮性。
14.权利要求12的壳体，其中金合金包括金和选自银、铜、镍和铂中的一种或多种合金化元素。
15.权利要求12的壳体，其中按维氏标度测量该金合金基体复合材料的硬度为至少400Hv。
16.一种用于电子器件的壳体，该壳体包含：
形成壳体的至少一部分外表面的金合金基体复合材料，该金合金基体复合材料包含：
包含金合金的连续金属材料，和
分散于连续金属材料内的多个陶瓷颗粒，与不具有陶瓷颗粒的连续金属材料相比，多个陶瓷颗粒提高了金合金基体复合材料的硬度，其中该金合金基体复合材料包含75质量％的金，其中金合金包括银、铜、镍和铂中的一种或多种和金，
其中该金合金基体复合材料的密度大于7.0g/cm3且小于18.2g/cm3。
17.一种形成金和金刚石复合材料的方法，其包括：
使用金颗粒和金刚石颗粒形成金和金刚石的混合物；
使用润湿剂对金刚石颗粒的表面进行改性或涂覆，改性或涂覆的金刚石表面适合于与金颗粒黏合，其中该润湿剂包括硼、硅、钛、铬和钨中的一种或多种；
以及
压缩和加热该金和金刚石的混合物，润湿剂在金刚石表面处形成碳化物，在压缩和加热期间该碳化物适合于与金黏合,其中金刚石颗粒和金颗粒的相对量使得将该金和金刚石复合材料表征为18k金组合物，该组合物具有至少65体积分数的陶瓷，其中金和金刚石复合材料具有9.0g/cm3以下的密度。
18.一种形成金金属基体复合材料的方法，其包括：
选择相对量的金颗粒和金刚石颗粒，使得将金金属基体复合材料表征为18k金且具有8.6g/cm3的密度；
通过混合该相对量的金颗粒和金刚石颗粒形成金和金刚石的混合物；
使用润湿剂对金刚石颗粒的表面进行改性或涂覆，改性或涂覆的金刚石表面适合于与金颗粒黏合；
以及
压缩和加热该金和金刚石混合物，润湿剂在金刚石表面处形成碳化物，在压缩和加热期间该碳化物适合于与金黏合。
19.权利要求18的方法，其还包括：
将该金和金刚石混合物置于具有近终形的模具中；和
在模具中压缩和加热该金和金刚石混合物，形成具有对应于近终形的形状的金金属基体复合材料。
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