[发明专利]一种复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种复合材料以及该复合材料的制备方法。

背景技术

钛及钛合金具有非磁性、高的熔化温度、小的热膨胀系数、生物惰性、比强度高、抗断裂、耐疲劳等优良特性，是与镁合金、铝合金一样能迅速生成氧化膜的活泼金属，并且可以弥补铝合金和镁合金无法在高于425℃条件下使用的不足。因此钛及钛合金广泛用于国防尖端科技领域中，尤其是应用在航空、航天、核反应堆等尖端科学技术领域。近些年来随着人民生活水平的提高，越来越多的钛及钛合金也应用于民用产品中，如高档的手表、手机及电子产品。

但是，钛及钛合金的耐磨性、电导率和热导率低，不易承受钎焊，对氢及熔盐应力腐蚀比较敏感，与其它金属接触易发生接触腐蚀，由此限制了钛及钛合金的应用，因此需要对钛及钛合金进行表面处理。而阳极氧化处理可以使钛及钛合金的表面形成耐磨性和防接触腐蚀均很好的氧化膜，从而可以对钛及钛合金提供良好的保护。同时，由于钛金属的阳极氧化膜层的色彩种类多、彩色度高及色泽控制容易，因而阳极氧化处理也是提高钛金属产品装饰性的重要手段，钛金属的阳极氧化膜层是理想的保护层，也是理想的装饰层。

CN1844483A公开了一种钛及钛合金表面阳极氧化着色的方法，该方法的步骤如下：1)在60-75℃和外加超声波条件下，将钛或钛合金放入碱洗溶液中处理10-15分钟，取出后用水漂洗；2)将经步骤1)处理后的钛或钛合金放入酸洗溶液中处理0.5-1分钟，取出后用水漂洗；3)在15-35℃，电流密度5-10A·dm^-2，电压20-90V下，将经碱洗和酸洗处理后的钛或钛合金放入阳极氧化着色溶液中阳极氧化着色15-30分钟，取出后用水漂洗，获得带有色泽的阳极氧化膜；4)将阳极氧化着色的钛或钛合金放入沸腾的去离子水中，封闭处理15-30分钟；5)将封闭处理后的钛或钛合金在110-130℃下，烘干处理30-60℃。

使用该方法可以获得色泽光亮、均匀无杂色的具有良好装饰效果的阳极氧化膜，同时该阳极氧化膜具有高的表面硬度、良好的附着力、耐磨性和耐腐蚀性能。但采用该方法不能为钛金属的阳极氧化膜提供具有变化的多色彩的效果。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术中的氧化膜层不具有变化的多色彩效果的缺陷，提供一种表面具有变化的多色彩效果的复合材料及其制备方法。

本发明提供了一种复合材料，该复合材料包括基材，至少所述基材的一个表面为金属，所述金属的厚度至少为0.8微米，该金属的表面为氧化物膜层，其中，所述氧化物膜层的厚度是不均匀的，所述氧化物膜层随着厚度的不同具有不同的颜色。

本发明还提供了一种上述复合材料的制备方法，该方法包括在基材的至少一个金属表面上形成厚度不均匀的氧化物膜层，且所述氧化物膜层随着厚度的不同具有不同的颜色。

根据本发明提供的复合材料及其制备方法，由于在基材表面上的氧化物膜层的厚度是不均匀的，而且所述氧化物膜层随着厚度的不同具有不同的颜色，因此可以使该复合材料表面获得具有变化的多色彩的效果，从而使复合材料获得了美观的装饰效果，并提高了产品的价值。

具体实施方式

本发明提供的复合材料包括基材，至少所述基材的一个表面为金属，所述金属的厚度至少为0.8微米，该金属的表面为氧化物膜层，其中，所述氧化物膜层的厚度是不均匀的，所述氧化物膜层随着厚度的不同具有不同的颜色。

根据本发明提供的复合材料，在优选情况下，所述氧化物膜层为阳极氧化膜层，所述阳极氧化膜层的厚度在0.01-2微米的范围内变化；所述金属为纯钛或钛合金。

根据本发明提供的复合材料，优选情况下，所述氧化物膜层包括多个厚度不同的区域，所述多个厚度不同的区域具有至少一个图案。所述图案可以为各种图案或图形，例如根据需要可以为条形、三角形、四边形、五边以上的多边形、动物形状、植物形状、建筑物形状和艺术图形中的一种或多种。

根据本发明提供的复合材料，所述基材可以为纯钛、型号为TA、TC系列的钛合金、或表面为钛或钛合金层的材料。例如，材料表面的钛或钛合金层可以为通过各种已知的方法，如物理气相沉积(PVD)(离子镀、磁控溅射或蒸发镀)方法在材料表面上形成的钛金属层。

由于钛金属的阳极氧化膜层可以呈现彩色，而且不同的厚度可以呈现不同的色彩，因此当钛金属基材表面的厚度不均匀时，可以呈现具有变化的多色彩效果，从而提高了复合材料的装饰效果。

钛合金氧化膜的厚度与颜色的对应关系见下表：