[发明专利]用于获得基于碳氮共渗的氧化锆的制品的方法

说明书

本发明涉及一种用于获得成品或半成品的氧化锆基制品的方法，制品的表面具有金属外观和非零的导电性，其特征在于，其包括以下步骤：‑提供被预成型为其成品或半成品形式的至少一个由氧化锆制成的制品；‑将所述制品放置在基于氢、碳和氮的气体混合物在其中被加热的腔室中；‑使用电流通过其中的由难熔金属制成的电阻元件或使用等离子体加热所述制品和所述气体混合物直至获得基于氢、碳和氮的气体的分子的分解和所述制品的温度的升高；‑以及将所述制品维持在由此创造的反应气氛中以具有碳原子和氮原子至所述制品的外表面中的扩散。取决于在该过程中注入到腔室中的气体混合物中的碳和氮的相对浓度，所述处理导致在从铂金色到黄金色的范围内且经过青铜色和玫瑰金色的部件的表面的颜色。

技术领域

本发明涉及一种氧化锆基制品，尤其涉及一种烧结制品，并且特别是涉及这样一种制品，即其化学结构在其厚度的一部分上发生转变以给予该制品具有金属外观和非零的导电性的外表面。本发明还涉及这样的制品作为制品如腕表、珠宝或用于奢侈品行业的可使用此类型产品以尤其来制造手表表壳或手镯的结构元件的任何其它制品的外部元件的用途。

背景技术

在所有已知材料中，金属因某些非常有利的特性而被非常广泛地应用，这些非常有利的特性为：高机械阻力、高韧性、导电性等。此外，在用于装饰性应用后，其它的特色光泽是非常需求的。然而，金属的硬度低于陶瓷的硬度，这可能会在许多常见应用条件下，例如在这些材料被用于制造钟表外部元件如手表表壳或表带时导致明显磨损和腐蚀。

存在用于成型和抛光陶瓷以获得硬度以及耐磨性和耐腐蚀性比金属的明显更高的外部元件的已知方法。

存在一种用于改性这种类型的氧化锆基陶瓷(ZrO₂)部件以为其提供金属特性的已知方法，金属特性包括：接近铂金的灰色和闪耀度/光辉和非零的表面导电性，同时维持比金属更高的硬度和耐磨性及耐腐蚀性。这种方法使得能够获得具有部分地还原的ZrO₂芯部和金属外观的成品或半成品氧化锆制品。该方法包括以下步骤：

-取被预成型为其成品或半成品形式的至少一个氧化锆制品；

-将所述制品放置在腔室中，在该腔室中，由氢、惰性气体和碳示踪物的混合物形成等离子体；以及

-将所述制品维持在该等离子体附近约15-240分钟的时间，在这些条件下设定的制品的平均温度在约600-1300℃之间，以使碳原子在所述制品中分散/扩散。

这样的方法因此使得能够制得这样的氧化锆部件，即该氧化锆部件具有拥有金属外观和特性的碳化锆(ZrC)外层(即闪耀的且导电的表面)，同时保留其相比于金属部件而言有利的特性。

因此，与用于通过PVD或CVD或其它沉积方法获得具有金属外观的薄装饰性膜的沉积方法相对，有利的是，由这种渗碳法制得的具有金属外观的外层与该部件的芯部一体化，导致该层的完美结合/附着而不存在脱层/层离的风险。

最后，这种方法使得能够获得这样的成品或半成品部件，即该部件在表面上具有碳化锆ZrC的有利特性，而无需制造实心的ZrC部件，制造实心的ZrC部件将需要高温烧结方法，可能地在压力下进行。此外，ZrC的密度比ZrO₂大超过10％，从而通过上述方法渗碳的ZrO₂部件比由实心ZrC制成的相同几何结构的部件更轻。最后，由于ZrC(典型地25GPa)比ZrO₂(典型地13GPa)更硬，所以ZrC部件在烧结后将比由ZrO₂制得的相同部件更难以机加工和抛光。上述方法通过使得ZrC部分的表面的转变延迟到ZrO₂部分的机加工和抛光完成之后进行而克服了上述问题。

这种方法可适于获得氮化锆层，该氮化锆层也具有金属外观、非零的导电性和完美的附着性/结合性，但其颜色是黄色的，接近于黄金。为了获得这种氮化锆层，由氢、惰性气体和氮示踪物的混合物获得等离子体。