CN109070229A - 用于制造复合部件的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于制造复合部件的方法，该复合部件包括第一材料和第二材料，第一材料包含316L钢粉末，第二材料包含氧化锆粉末，该复合部件在单个烧结步骤中形成。

Description

用于制造复合部件的方法
技术领域
本发明涉及一种用于制造复合部件的方法，且更具体地涉及一种用于制造金属陶瓷复合部件(即由两种分别由金属和陶瓷制成的不同的材料组合而成的部件)的方法。
背景技术
欧洲专利EP 2380864公开了嵌有电镀装饰物(galvanic decoration)的陶瓷元件的制造。该方法具有多种优点，但是需要多个实施步骤来完成。
标题为“Powder compaction of bimaterials:stainless steel 316L andnanocrystalline yttria stabilised zirconia”的文献记载了通过粉末压制或单轴压制形成316L钢和氧化钇稳定的氧化锆纳米晶的复合物。根据该文献，将重量百分比4％的聚乙烯醇作为粘合剂加入每种粉末的混合物中。在这种同时压制两种材料的成形方法中，对于坯体中的两种粉末都获得相同的密度。尽管两种粉末的密度相近(这一点是获得在共烧结之后两种材料之间的黏合缺陷(诸如裂纹)尽可能少的组件的必要条件)，根据该文献仍然注意到，由压实工艺获得的部件始终具有这种黏合缺陷。
该文献的引言部分中还提到了由于金属和陶瓷的热膨胀系数相差甚远而使得在制造陶瓷和金属注射模制的部件时出现的所有困难。此外，该文献完全未提及陶瓷和要组合的金属的类型，并且针对316L钢和氧化锆的组合明确地建议粉末压制或单轴压制，且在此之后共烧结。还注意到，316L钢的热膨胀系数(CTE)比氧化锆的高得多(15-18相对于9-11ppm，1/K)，这更加深了阅读本文献的本领域技术人员对于共同注射包含钢粉末的注塑混合物以及包含氧化锆粉末的注塑混合物以制造316L钢/氧化锆部件的偏见。
发明内容
本发明的一个目的是，通过提出一种需要较少实施步骤的制造金属-陶瓷复合部件的替代方法来克服上述的全部或部分缺陷。
为此，本发明涉及一种用于制造复合部件的方法，包括以下步骤：
a)形成包含316L钢粉末和至少第一添加剂的第一材料和包含氧化锆粉末和至少第二添加剂的第二材料；
b)聚结(agglomerate)第一材料和第二材料中的一种以形成坯料的至少第一部分；
c)使第一材料和第二材料中的另一种相对于坯料的第一部分聚结，以形成坯料的至少第二部分；
d)烧结坯料以获得由316L钢和氧化锆形成的复合部件。
因此，很明显复合部件可以主要由金属制成或替代性地主要由陶瓷制成。此外，应注意所述步骤更容易实施，并且由两种类型的材料形成的坯料在一个步骤中烧结而不是针对每种材料进行连续烧结，这避免了如在现有技术中那样对中间部件的重复处理。此外，不同于各种预期，尽管316L钢和氧化锆之间的热膨胀系数具有显著差异，通过上述双注射成型方法可以获得复杂的3D双注射部件，该部件的钢和氧化锆部分之间具有令人满意的结合力。
根据本发明的其它有利变型例：
-所述至少一种第一添加剂包括粘合剂和/或表面活性剂和/或增塑剂；
-所述至少一种添加剂包括有机化合物和/或聚合物；
-所述至少一种第二添加剂包括粘合剂和/或表面活性剂和/或增塑剂；
-所述至少一种第二添加剂包括有机化合物和/或聚合物；
-在步骤a)中，316L钢粉末的颗粒和氧化锆粉末的颗粒被设置成允许在步骤d)中基本上相同的收缩；
-在步骤b)中聚结第一材料，并且在步骤c)中聚结第二材料；
-在步骤b)中聚结第二材料，并且在步骤c)中聚结第一材料；
-通过注射成型实现步骤b)；
-通过注射成型实现步骤c)；
-该方法包括最终的精加工步骤，以改善步骤d)中形成的复合部件的美学性。
此外，本发明涉及一种由上述方法获得的复合部件，其特征在于复合部件以一体件的形式组合分别由316L钢和氧化锆制成的两种不同的材料。
因此，很明显复合部件包含两种不可分离的材料，其可以主要是金属或替代性地主要是陶瓷。当两种材料同时烧结时，尽管具有不同的特性，这两种材料形成一体件。
根据本发明的其它有利变型例：
-复合部件构成壳体的全部或一部分，壳体中间部件、表耳、表盘、凸缘、表圈、推动件、表冠、壳体后盖、指针、链或带、链节、扣钩、装饰件、嵌花或表镜。
附图说明
其它特征和优点将从参照唯一的附图以非限制性的描述方式给出的下述说明清楚地显现，其中该附图表示的是能根据本发明制造的钟表外部部件。
具体实施方式
如上所述，本发明涉及一种金属陶瓷复合部件。该复合部件设计成应用于钟表领域——例如钟表的外部部件。自然地，根据本发明的复合部件不限于钟表的外部部件乃至钟表业。因此，以非限制性的方式，也可以设想该复合部件能被应用于餐具、刀具或珠宝首饰领域。
根据非限制性示例且参见图1，复合部件能够形成尤其是壳体1的全部或一部分，诸如壳体中间部件2、表耳3、表盘4、凸缘、表圈5、推动件6、表冠7、壳体后盖8、指针9、诸如链节11的链或带10、装饰件12、嵌花13、表镜14或扣钩。
本发明还涉及一种制造复合部件的方法。本方法包括第一步骤a)，该第一步骤旨在形成包含例如为316L钢粉末的粉末和至少第一添加剂的第一材料，以及包含例如为氧化锆粉末的粉末和至少第二添加剂的第二材料。
优选地，通过注射成型工业中称为“射料(feedstock)”的注塑成分而分别形成的第一和第二材料各自形成在烧结期间颗粒以基本相同的方式收缩的粉末。
此外，取决于待制造的部件和/或所用的聚结系统，所述至少第一添加剂和所述至少第二添加剂可包括粘合剂和/或表面活性剂和/或增塑剂。所述至少第一添加剂和所述至少第二添加剂还可包括可以由诸如为胶凝化合物和/或表面活性化合物的添加剂补充的有机化合物和/或聚合物。
该方法继续进行第二步骤b)，该第二步骤b)旨在将第一和第二材料中的一种在模具内聚结以形成坯料的至少第一部分。因此很明显，有利地根据本发明，在该方法的步骤b)中，第一材料或第二材料可被聚结。这意味着复合成分(composite compound)可以是基于金属的或基于陶瓷的。举例来说，步骤b)可以通过注射成型、压制、3D打印或粉浆浇铸来实现。然而，优选使用注射成型获得更多变化的几何形状。
该方法继续进行第三步骤c)，该第三步骤c)旨在使第一和第二材料中的另一种相对于坯料的第一部分聚结以形成坯料的至少第二部分。举例来说，步骤c)可以通过注射成型、压制、包覆成型、浸涂、3D打印或粉浆浇铸来实现。然而，优选使用注射成型以获得更多变化的几何形状。
因此很明显，优选地步骤b)和c)可包括陶瓷和金属注射成型，其也以简称为CIM(陶瓷注射成型)、MIM(金属注射成型)和PIM(粉末注射成型)而被知晓。
最后，该方法继续进行步骤d)，该步骤d)用于烧结坯料，以获得由316L钢和氧化锆形成的复合部件。作为示例，因此有可能在步骤b)中聚结形成具有凹部的主表圈本体的氧化锆，并且在步骤c)中聚结316L钢，316L钢聚结以填充所述凹部，从而形成一个或多个刻度。因此，在烧结之后可获得黑色的主复合部件(例如由氧化锆提供)，并包括灰色刻度(例如由316L钢提供)。如上所述，反过来也是可行的。
有利地，根据本发明，由两种类型的材料形成的坯料在单个步骤(d)中烧结而不是针对每种材料进行连续烧结，这避免了如在现有技术中那样对中间部件的重复处理。
此外，316L钢由于具有良好的机械抗划伤性和耐腐蚀性且对磁场不敏感和对磨损的低过敏性(hypoallergenic)而被选择。因此，很显然316L钢具有与氧化锆相似的品质，并因此与其组合而形成完全适合于钟表的外部部件的复合成分。
因此，作为其他示例，由本方法获得的复合部件能形成壳体1——其中间部件2由316L钢制成、表耳3由氧化锆制成(或者反之)、具有氧化锆刻度的316L钢制表圈，或者由316L钢制成且带有氧化锆装饰物(或者反之)的链10的链节1。
当然，本发明不限于所描述的示例，而是能够包含对本领域技术人员而言显见的多种变型例和修改例。特别地，步骤d)还可包括用于除去所述至少第一和第二添加剂的脱粘阶段(debinding phase)，更一般地，该脱粘阶段还去除在烧结阶段之前使用的旨在增加坯料密度的任何添加剂。
还可以设想用于改善步骤d)中形成的复合部件的美观性的最终精加工步骤。该精加工步骤通常包括机加工和/或刷涂和/或抛光，以使复合材料部件在美学上更具吸引力。

Claims (6)

1.用于制造复合部件的方法，其包括以下步骤：
a)形成包含316L钢粉末的第一注射成型组分和包含氧化锆粉末的第二注射成型组分；
b)通过注射成型使所述第一组分和第二组分中的一种聚结，以形成坯料的至少第一部分；
c)通过注射成型使所述第一材料和第二材料中的另一种相对于所述坯料的第一部分聚结以形成所述坯料的至少第二部分；
d)烧结所述坯料以获得由316L钢和氧化锆形成的复合部件。
2.根据前一项权利要求所述的方法，其特征在于，在步骤a)中，316L钢粉末的颗粒和氧化锆粉末的颗粒设置为在步骤d)中允许基本相等的收缩。
3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括最终的精加工步骤，以改善在步骤d)中形成的所述复合部件的美学性。
4.根据前一项权利要求所述的方法，其特征在于，所述精加工步骤包括机加工和/或刷涂和/或抛光。
5.由根据前述权利要求中任一项所述的方法获得的复合部件，其特征在于，所述复合部件以一体的形式了组合分别由316L钢和黑色氧化锆制成的两种不同的材料。
6.根据前一项权利要求所述的复合部件，其特征在于，所述部件形成壳体(1)的全部或一部分，壳体中间部件(2)、表耳(3)、表盘(4，22)、凸缘、表圈(5)、推动件(6)、表冠(7)、壳体后盖(8)、指针(9)、链或带(10)、链节(11)、扣钩、装饰件(12)、嵌花(13)或表镜(14)。
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