一种眼镜框架用弹性记忆合金材料.pdf

本发明公开了一种眼镜框架用弹性记忆合金材料，该合金材料的化学成分以(重量)百分数计可以由下列组份组成：Zr 10-12％，Nb 6-8％，Al 11-13％，Cu 4-6％，Mg 5-7％，Zn 2-4％，Ag 1-2％，Ce 0.5-1.5％，O≤0.05％，N≤0.01％，H≤0.02％，余量为Ti及不可避免的杂质。本发明制备的合金材料的力学性能，弹性记忆性能优异，并且不含有对人体有害的Ni元素，同时具备光谱的抗菌作用，因此，性能优异，同时成本适中。

权利要求书一种眼镜框架用弹性记忆合金材料，其特征在于，该合金材料的化学成分以(重量)百分数计可以由下列组份组成：Zr 10‑12％，Nb 6‑8％，Al 11‑13％，Cu 4‑6％，Mg 5‑7％，Zn 2‑4％，Ag 1‑2％，Ce 0.5‑1.5％，O≤0.05％，N≤0.01％，H≤0.02％，余量为Ti及不可避免的杂质。
如权利要求1所述的一种眼镜框架用弹性记忆合金材料，其特征在于，该合金材料的化学成分以重量百分数计由下列组份组成：Zr 11％，Nb 7％，Al 12％，Cu 5％，Mg 6％，Zn 3％，Ag 1.5％，Ce 1.0％，O≤0.05％，N≤0.01％，H≤0.02％，余量为Ti及不可避免的杂质。

说明书一种眼镜框架用弹性记忆合金材料
技术领域
本发明涉及合金材料技术领域，特别涉及一种眼镜框架用弹性记忆合金材料。
背景技术
传统眼镜框架材料采用BZN15‑20，该材料因具有较优良的工艺和使用性能而在眼镜制造中用量较大，但因其镍含量高达13.5‑16.5％，而使得成本增加，为了降低成本，CN101967580A公开了一种眼镜结构材料，其降低了镍的含量至7‑9％。但是由于Ni元素对部分人群会产生过敏反应和具有致癌性，因此仍含有镍元素的上述专利申请不能克服这一问题。
此外，现有的这类眼镜框架材料成分简单，耐腐蚀性差，一般的眼镜框架使用3‑6各月后，由于框架金属材料表面的腐蚀，导致其发旧、发乌，不仅影响眼镜的美观，还会对人体健康造成影响；另外眼镜框架使用的材料刚性较大，一旦眼镜受到外力，轻则眼镜框架本身损坏，重则刺伤眼镜。
为了克服上述问题，现有技术中发展了常规的纯钛和钛合金的眼镜框架，虽然钛合金有较好的耐蚀性，如现有技术中公开了一种钛合金眼镜框架材料，其化学成分以重量百分比计为：锆20‑40％，铪0.5‑3％，钽0‑2％，氧0.05‑0.2％，碳0‑0.15％，氮0‑0.01％，氢0‑0.02％，余量为钛。但是钛材加工困难，材料的成本较高，限制了钛合金在眼镜框架方面的应用；并且该钛合金框架架的杨氏模量小于75GPa，刚性小，容易变形，佩戴后容易松弛。
为了克服钛合金眼镜框架的上述缺陷，CN102051533A公开了一种锆基非晶合金、眼镜架及其制造方法，其含有10‑15％的铜，7‑13％的镍，5‑8.0％的铌，2.0‑6.0％的铝，其余为锆和不可避免的杂质。该专利申请制备的眼镜框架的杨氏模量较高，但其成分中仍然具有镍元素，仍存在上述提到的问题；并且其以锆为基体，大幅提高了材料的制备成本，而且其弹性记忆性能不甚理想。
综上，现有技术报道的上述各种眼镜框架均存在这样或那样的缺陷，随着人们生活水平的提高，人们越来越要求眼镜框架的装饰性以及更好的性能，现有的眼镜框架不能满足要求。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种眼镜框架弹性记忆合金材料，该合金材料中不含有镍元素，并且通过合金元素的调配，使得材料具有弹性记忆性能，并且杨氏模量高，从而克服现有技术中的上述缺陷。
为了实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：
一种眼镜框架用弹性记忆合金材料，该合金材料的化学成分以(重量)百分数计可以由下列组份组成：Zr 10‑12％，Nb 6‑8％，Al 11‑13％，Cu 4‑6％，Mg 5‑7％，Zn 2‑4％，Ag 1‑2％，Ce 0.5‑1.5％，O≤0.05％，N≤0.01％，H≤0.02％，余量为Ti及不可避免的杂质。
优选，该合金材料的化学成分以重量百分数计由下列组份组成：Zr 11％，Nb 7％，Al 12％，Cu 5％，Mg 6％，Zn 3％，Ag 1.5％，Ce 1.0％，O≤0.05％，N≤0.01％，H≤0.02％，余量为Ti及不可避免的杂质。
该材料可采用如下制备方法制备：
1)熔炼浇注：按上述配比将金属锭、中间合金等原料放入感应炉中熔化，熔液均匀后测试并调整成分，使其符合上述范围，然后导入中间包，调整浇注温度使其过热度为35‑45℃左右，将其浇入铜质水冷结晶器中进行连铸，控制拉坯速度为0.3‑0.5米/分钟，获得连铸坯，连铸坯为50×50mm的方坯；
2)热轧：将连铸坯加热至980‑1020℃左右，保温约15‑25分钟，然后进行轧制，终轧温度大致为860℃，轧制后获得10×10mm的线材；
3)冷拉拔：按常规工艺，将热轧后的线材冷拉拔成眼镜框架的形状和规格；
4)热处理：将冷拉拔后的材料加热至260‑280℃左右，保温约4‑6分钟。
虽然上述在背景技术中提及了常规纯钛和钛合金眼镜框架的各种缺陷，但由于钛合金的良好的生物相容性，加之钛合金也是形状记忆合金的重要组元，因此，本发明仍以钛作为基体元素，但通过对其合金化元素进行重新设计，从而克服现有技术中常规钛合金眼镜框架的缺陷。
本发明虽采用了钛元素，但不再采用记忆合金中常用的Ni元素，从而避免由Ni带来的过敏等健康问题，同时通过调配Zr、Nb、Al、Cu、Mg等合金元素的含量，而保持TiNi合金的弹性记忆性能。
本发明中加入适量的Ag元素，在增强形状记忆性能的基础上，Ag能大幅增强合金的抗菌性能，该性能对于与人体皮肤直接接触的材料是重要的。
本发明还加入了适量的Zn元素，以提高力学性能，配合Zr、Nb、Al、Cu元素，使得钛合金的杨氏模量大于75GPa。
本发明加入适量的Ce元素，具有可以改变夹杂物形态，改善冷加工性能，改善弹性记忆性能等作用效果。
由上述可见，本发明通过调整合金元素的组成和含量，克服了现有技术中的钛合金眼镜框架的缺陷，上述各合金元素的含量是在大量实验的基础上确定的，并且各元素之间达到协同技术效果，取得了1+1大于2的技术效果。本发明制备的合金材料的力学性能，弹性记忆性能优异，并且不含有对人体有害的Ni元素，同时具备光谱的抗菌作用，因此，性能优异，同时成本适中。
具体实施方式
实施例一
一种眼镜框架用弹性记忆合金材料，该合金材料的化学成分以重量百分数计由下列组份组成：Zr 10％，Nb 8％，Al 11％，Cu 6％，Mg 5％，Zn 4％，Ag 1％，Ce 1.5％，O≤0.05％，N≤0.01％，H≤0.02％，余量为Ti及不可避免的杂质。
实施例二
一种眼镜框架用弹性记忆合金材料，该合金材料的化学成分以重量百分数计由下列组份组成：Zr 12％，Nb 6％，Al 13％，Cu 4％，Mg 7％，Zn 2％，Ag 2％，Ce 0.5％，O≤0.05％，N≤0.01％，H≤0.02％，余量为Ti及不可避免的杂质。
实施例三
一种眼镜框架用弹性记忆合金材料，该合金材料的化学成分以重量百分数计由下列组份组成：Zr 11％，Nb 7％，Al 12％，Cu 5％，Mg 6％，Zn 3％，Ag 1.5％，Ce 1.0％，O≤0.05％，N≤0.01％，H≤0.02％，余量为Ti及不可避免的杂质。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。