一種非晶合金眼鏡架及其制備方法
【專利摘要】本發明公開了一種非晶合金眼鏡架，所述眼鏡架主體包括鼻梁結構、鏡圈和樁頭，其主體為一體成型，鏡架兩側及樁頭為非閉合結構，由上部和下部構成，所述上部和下部可在外力作用下發生彈性形變，鏡圈內側設有可與眼鏡片相適配的凹槽。本發明中的眼鏡架采用高性能的非晶合金制成，同時采用適用非晶合金原料性能的制備方法，不僅大大簡化了制備工藝，使制備成本降低，同時制得的鏡架外觀優良、牢固耐用。
【專利說明】
一種非晶合金眼鏡架及其制備方法
技術領域
[0001]本發明涉及非晶態合金的應用，具體涉及一種由非晶合金制成的眼鏡架及制備方法。
【背景技術】
[0002]眼鏡架是眼鏡的重要組成部分，主要起到支撐眼鏡片的作用。目前市面上眼鏡架材質多種多樣，主要有金屬、塑料、樹脂、碳纖維等材質。隨著人們審美觀念的改變及提升，具有現代科技感的金屬材質的眼鏡架受到了消費者的廣泛青睞。
[0003]金屬眼鏡架相比起傳統的塑膠鏡架雖然具備許多優良的性能，如外觀時尚、具備更高的強度、更堅硬耐用、更耐摔耐沖擊、更耐環境腐蝕等。然而金屬眼鏡架由于其原材料和加工工藝的限制導致成本居高不下，存在的主要問題如下:
1、金屬眼鏡架的選材問題。眼鏡架是日常與人體緊密接觸的物品，在長期的使用過程中不可避免的會接觸汗水以及暴露于潮濕的環境中，所以眼鏡架在不能導致佩戴的個體過敏的情況下還需要有強的抗環境腐蝕能力。現有技術中選用的不銹鋼、合金鋼等常用材料往往容易致敏，而且耐環境腐蝕能力差，易腐蝕生銹。
[0004]2、金屬眼鏡架的整體加工問題。金屬眼鏡架加工較為復雜，故現有技術中的金屬眼鏡架多采用鼻梁結構、鏡圈和粧頭等各部件分開加工，然后焊接在一起的方式制得，這樣的方式不僅有礙外觀，而且不牢固，容易導致焊接部在受到外力沖擊或者摔打時裂開，無法修復。
[0005]3、金屬眼鏡架中鏡圈內側凹槽加工的問題。由于后續還需要在鏡圈內嵌入鏡片，故鏡圈內側需預留凹槽與鏡片適配。在實際的金屬鏡架的加工過程中，由于鏡圈內側所需凹槽又淺又細，初次成型后的鏡圈需要利用機械(如CNC)進行二次加工，使鏡圈內的凹槽符合鏡片的裝配要求，非常費時費力，同時成本居高不下。
【發明內容】
[0006]本發明從選材出發，提供了一種由非晶合金制備而成的眼鏡架及該眼鏡架的制備方法。本發明中的眼鏡架采用高性能的非晶合金制成，同時采用適用于非晶合金原料性能的制備方法，不僅大大簡化了制備工藝，使制備成本降低，同時制得的鏡架外觀優良、牢固耐用。
[0007]本發明所要解決的技術問題通過以下技術方案予以實現:
本發明提供的非晶合金眼鏡架包括鼻梁結構、鏡圈和粧頭，其主體為一體成型，鏡架兩側及粧頭為非閉合結構，由上部和下部構成，所述上部和下部可在外力作用下發生彈性形變，鏡圈內側設有可與眼鏡片相適配的凹槽。
[0008]—般說來，眼鏡架還需包括鏡腿、鏡腿腳套、鼻托、鼻托支架等部分，就本發明的發明目的說來，這些部分的制備工藝選用與現有技術一致、材料與眼鏡架主體一致即可，無需采用更為繁復的工藝，故在本發明的描述中對上述部件不加贅述。例如，鼻托部分采用與本發明中的鏡架本體一體成型或者單獨成型后焊接至本體上皆可，都不影響本發明想要達到的技術效果。
[0009]進一步地，所述鏡架粧頭上下部設有鉸鏈結構，再進一步優選鉸鏈結構與眼鏡架主體為一體成型，更節省制備工藝的步驟。鉸鏈結構是現有技術中眼鏡架中常用的用于連接鏡圈和鏡腿的結構，本發明中采用該結構還可以用于后續對嵌入鏡片后的框架的鎖緊。
[0010]本發明中的非晶合金眼鏡架原料可選用鋯基非晶合金、銅基非晶合金、鐵基非晶合金、鎂基非晶合金、鈦基非晶合金中的一種。本發明的發明人在實施過程中發現，選用鋯基非晶合金、銅基非晶合金和鈦基非晶合金最佳，尤其選用鋯元素質量百分數大于55%的鋯基非晶合金，制成的產品成型性最好。
[0011]本發明中的非晶合金眼鏡架采用一體成型的方式，如壓鑄等加工工藝，因非晶合金眼鏡架薄且長，所以制備所述非晶合金眼鏡架的非晶合金的非晶形成能力不宜小于2_，否則會影響非晶合金眼鏡架的成型。
[0012]進一步地，本發明中的非晶合金眼鏡架斷裂強度為1800_3200MPa，彈性極限為
0.021-0.030，維氏硬度為 550-700。
[0013]本發明還提供一種制備上述非晶合金眼鏡架的方法，包括如下步驟:
步驟一，將金屬撐片置于壓鑄用模具中；
步驟二，利用置入金屬撐片的模具進行非晶合金眼鏡架的壓鑄，壓鑄過程為真空壓鑄，真空度小于50Pa，保持進料溫度為920-980°C、壓鑄機儲能壓力為100_120MPa、射料速度為
0.6-1.2!11/8、成型時間為2-48、冷卻速度為105-106°(:/8，完全冷卻后得到非晶合金眼鏡架與金屬撐片的復合體；
步驟三，利用外力取出金屬撐片，即得完整的非晶合金眼鏡架。
[0014]進一步地，所述金屬撐片為眼鏡片的仿形，且金屬撐片四周設有凸起部。
[0015]本發明的發明人考慮到現有技術中存在的金屬鏡架的鏡圈內側凹槽需要二次加工的問題，采用將具有凸起部的金屬撐片事先內置于鑄造用的模具中，然后進行非晶合金眼鏡架的鑄造成型，得到非晶合金眼鏡架與金屬撐片的復合體，由于本發明中的非晶合金眼鏡架兩側及粧頭為非閉合結構，所以利用外力掰開其上部和下部，使其發生彈性形變即可容易的取出金屬撐片，從而獲得具有凹槽鏡圈的鏡架。
[0016]本發明中能夠采用上述方法獲得所需非晶合金眼鏡架的基礎是利用了非晶合金原料的優異性能。非晶合金由于其微觀上原子排列的短程有序長程無序的特點，沒有傳統晶體材料的晶界、位錯和孿晶等缺陷，具備比一般金屬材料優異的彈性和硬度。同時，非晶合金由于其非晶態的特點與晶態的金屬撐片材料的表面張力上差異大，而且硬度更高，加上良好的彈性，所以在成型后只需要較小的外力略微將粧頭上下部分開，在其彈性形變范圍內即可取出金屬撐片，避免發生塑性形變。本發明中選用金屬撐片材質為不銹鋼、耐熱鋼和高溫合金中的一種。進一步地，為防止非晶合金鏡架形變過大，金屬撐片四周的凸起部高度為0.2-1.5mm為宜，低于0.2mm無法有效取出金屬撐片，高于1.5mm則會增加發生塑性形變的危險。
[0017]本發明的發明人在實踐中嘗試過不采用非晶合金材料，而是采用常見的不銹鋼材料和鋁合金材料進行眼鏡架的鑄造，除原料不同以外，眼鏡架的外形與本發明中提供的方案一致，鑄造的工藝隨原材料不同而有適應性的變化。發明人發現，采用不銹鋼材料時，由于在鑄造的過程中溫度要求高，金屬撐片選擇的余地小，采用不銹鋼、耐熱鋼或者部分高溫合金時難以避免使金屬撐片發生形變，模具冷卻后，眼鏡架與金屬撐片難以分離，有些甚至發生熔合。而采用鋁合金材料時，盡管可以輕易與金屬撐片分開，但是鋁合金材料過軟，極易發生塑性形變，成品合格率極低，沒有實用價值。
[0018]本發明中的非晶合金眼鏡架的鑄造過程的工藝參數即針對金屬撐片的性質和非晶合金材料的特性而設定，進料溫度控制為920-980°C內，即可使非晶材料保持良好的流動性，又不至于過熱而影響金屬撐片的形狀。控制壓鑄機的儲能壓力與射料速度，既能夠使充型完整又可使成型時間、減少提升效率。同時，非晶合金眼鏡架成型冷卻的速度不宜低于105°C/s，否則會影響非晶態金屬的形成。
[0019]本發明具有如下有益效果:
1、本發明中采用非晶合金作為眼鏡架的原材料，制備出的眼鏡架機械性能好，耐摔、耐環境腐蝕能力強，接觸皮膚不會導致過敏。
[0020]2、本發明中的非晶合金眼鏡架為一體化成型，大大簡化了制備工藝，降低了生產成本。
[0021]3、本發明中提供的非晶合金眼鏡架的制備方法中采用預先置入金屬撐片的方法，不僅取消了現有技術中需要對鏡架鏡框內側凹槽二次加工的步驟，簡化生產流程，使一次性即可完成鏡架成型和鏡框內側的凹槽加工，而且預先置入的金屬撐片可重復利用，進一步降低生產成本。
【附圖說明】
[0022]圖1為本發明中的非晶合金眼鏡架的示意圖；
圖2為圖1中虛線處放大示意圖；
圖3為本發明中的金屬撐片示意圖。
【具體實施方式】
[0023]下面結合附圖和實施例對本發明進行詳細的說明。
[0024](I)實施例1:鋯基非晶合金眼鏡架的制備鋯基非晶合金眼鏡架的制備方法步驟如下:
步驟一，將金屬撐片置于鑄造用模具中。
[0025]選用不銹鋼304作為金屬撐片的材料，不銹鋼撐片四周設有凸起部，凸起部高度設為與后續嵌入的鏡片相適配的0.4_;
步驟二，利用置入金屬撐片的模具進行非晶合金眼鏡架的壓鑄。壓鑄過程為真空壓鑄，真空度為10Pa，保持進料溫度為980°C、壓鑄機儲能壓力為120MPa、射料速度為0.8m/s、成型時間為3s、冷卻速度為106°C/s，完全冷卻后得到非晶合金眼鏡架與金屬撐片的復合體。
[0026]本實施例中采用的非晶合金組成為Zr60.9A119.5Cul6Nb3.6，該成分的非晶合金形成能力可達到10mm，利用真空壓鑄的方式制得眼鏡架，得到鋯基非晶合金眼鏡架與金屬撐片的復合體。
[0027]步驟三，利用外力將取出金屬撐片，即得完整的非晶合金眼鏡架。
[0028]實施例1中的鋯基非晶合金眼鏡架如附圖1-3所示，包括鼻梁結構1、鏡圈2和鏡架粧頭3，不銹鋼撐片4在鑄造之后嵌于鏡圈中，待模具的水冷模塊將鑄造系統降溫后，得到眼鏡架與金屬撐片的復合體，利用人工或者機械手將粧頭3的上部31和下部32掰開，即可取出不銹鋼撐片4，或者完整的鋯基非晶合金眼鏡架。在取出不銹鋼撐片的過程中，鋯基非晶合金眼鏡架發生彈性形變，撐片取出后不影響鏡架形狀。
[0029]如附圖所示，實施例中鏡架粧頭上下部還設有鉸鏈結構，且與鏡架主體在模具中一體成型，進一步節省制備工藝步驟。與鏡架配套的眼鏡腿可單獨成型后再與鏡架主體進行組裝，在此不加贅述。
[0030]實施例1中制得的鋯基非晶合金眼鏡架斷裂強度為3200MPa，彈性極限為0.029，維氏硬度(HV5)為650。
[0031]本發明的發明人在實踐中嘗試過將鏡架兩側及粧頭設為閉合結構，改為在鏡圈的上部或下部斷開一處，用以取出金屬撐片，這種方案雖然實際可行，但是從應用上來講，這樣的方案不僅增加了需要將斷開的鏡圈緊固在一起的附加結構，使得鏡架整體外觀變得非常臃腫難看，而且比起在側邊取出金屬撐片的鏡架主體形變量要大，增加了鏡架發生塑性形變的可能性，所以在本發明中不取用該方案，而采用更為合理的本發明中的方案。
[0032]本實施例中采用金屬撐片為眼鏡片的仿形，在實踐中，發明人發現金屬撐片的形狀也可不受限制，只要凸起部與眼鏡片相符即可。
[0033](2)實施例2:銅基非晶合金眼鏡架的制備
采用與實施例1中相同的制備方法制備銅基非晶合金眼鏡架:
步驟一，將金屬撐片置于鑄造用模具中。
[0034]選用高溫合金GH2036作為金屬撐片的材料，不銹鋼撐片四周設有凸起部，凸起部高度設為與后續嵌入的鏡片相適配的1.5_;
步驟二，利用置入金屬撐片的模具進行非晶合金眼鏡架的鑄造。壓鑄過程為真空壓鑄，真空度為10Pa，保持進料溫度為960°C、壓鑄機儲能壓力為lOOMPa、射料速度為1.2m/s、成型時間為3s、冷卻速度為106°C/s，完全冷卻后得到非晶合金眼鏡架與金屬撐片的復合體。
[0035]本實施例中采用的非晶合金組成為Cu62Hf25TilOZr3，該成分的分晶合金形成能力可達到12mm，利用真空壓鑄的方式制得眼鏡架，得到銅基非晶合金眼鏡架與金屬撐片的復合體。
[0036]步驟三，利用外力將取出金屬撐片，即得完整的非晶合金眼鏡架。
[0037]實施例2中制得的銅基非晶合金眼鏡架斷裂強度為2050MPa，彈性極限為0.026，維氏硬度(HV5)為550。
[0038](3)實施例3:鈦基非晶合金眼鏡架的制備
采用與實施例1中相同的制備方法制備鈦基非晶合金眼鏡架:
步驟一，將金屬撐片置于鑄造用模具中。
[0039]選用耐熱鋼ZG40Cr9Si2作為金屬撐片的材料，不銹鋼撐片四周設有凸起部，凸起部高度設為與后續嵌入的鏡片相適配的0.8mm;
步驟二，利用置入金屬撐片的模具進行非晶合金眼鏡架的鑄造。壓鑄過程為真空壓鑄，真空度為5Pa，保持進料溫度為980°C、壓鑄機儲能壓力為llOMPa、射料速度為l.0m/s、成型時間為4s、冷卻速度為3.25 X 105°C/s，完全冷卻后得到非晶合金眼鏡架與金屬撐片的復合體本實施例中采用的非晶合金組成為Ti50Nbl0Cu25Zrl0Sn5，該成分的分晶合金形成能力可達到10mm，利用真空壓鑄的方式制得眼鏡架，得到鈦基非晶合金眼鏡架與金屬撐片的復合體。
[0040]步驟三，利用外力將取出金屬撐片，即得完整的非晶合金眼鏡架。
[0041 ]實施例3中制得的鈦基非晶合金眼鏡架斷裂強度為2050MPa，彈性極限為0.030，維氏硬度(HV5)為575。
[0042 ] (4 )實施例4:鋯基抗菌非晶合金眼鏡架的制備
采用與實施例1中相同的制備方法制備本實施例中的抗菌鋯基非晶合金眼鏡架: 步驟一，將金屬撐片置于鑄造用模具中。
[0043]選用不銹鋼304作為金屬撐片的材料，不銹鋼撐片四周設有凸起部，凸起部高度設為與后續嵌入的鏡片相適配的0.2_;
步驟二，利用置入金屬撐片的模具進行非晶合金眼鏡架的鑄造。壓鑄過程為真空壓鑄，真空度為20Pa，保持進料溫度為980°C、壓鑄機儲能壓力為120MPa、射料速度為0.6m/s、成型時間為3s、冷卻速度為106°C/s，完全冷卻后得到非晶合金眼鏡架與金屬撐片的復合體。
[0044]本實施例中采用的非晶合金組成為Zr55.9Cu28.2Ag0.3Ν?5Α110Υ0.6，該成分的分晶合金形成能力可達到15_，利用真空壓鑄的方式制得眼鏡架，得到鋯基非晶合金眼鏡架與金屬撐片的復合體。
[0045]步驟三，利用外力將取出金屬撐片，即得完整的非晶合金眼鏡架。
[0046]實施例4中制得的鋯基非晶合金眼鏡架斷裂強度為2950MPa，彈性極限為0.028，維氏硬度(HV5)為632。
[0047]在本實施例中，選用含有抗菌成分的金屬原料Ag、Y元素制成眼鏡架，能夠有效殺滅細菌，經驗證，該眼鏡架對大腸桿菌的殺滅率可達到99.9%。
[0048]本發明的發明人在實踐中分別還使用了非晶合金組成為Zr55Cu30AglNi5A18.2Y0.8、Zr58Cu24Agl.6Ni4.7A110.2Y1.5、Zr55.7Cu28.6Ag2.2Ni3.2A19.6Y0.7、Zr56.2Cu25.4Agl.2Ni3.7A110Y3.5的鋯基非晶合金按照實施例4中的步驟方法制成眼鏡架，都能夠得到抗菌的非晶合金眼鏡架。
[0049]由上述實施例可以看出，在針對制成眼鏡架的非晶合金原料上進行改進，則可獲得具備更多功能的眼鏡架，如實施例4中使非晶原料具備抗菌功能，則眼鏡架也具備同樣的功能。
[0050]最后需要說明的是，以上實施例僅用以說明本發明實施例的技術方案而非對其進行限制，盡管參照較佳實施例對本發明實施例進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解依然可以對本發明實施例的技術方案進行修改或者等同替換，而這些修改或者等同替換亦不能使修改后的技術方案脫離本發明實施例技術方案的范圍。
【主權項】
1.一種非晶合金眼鏡架，其特征在于:所述眼鏡架主體包括鼻梁結構、鏡圈和粧頭，其主體為一體成型，鏡架兩側及粧頭為非閉合結構，由上部和下部構成，所述上部和下部可在外力作用下發生彈性形變，鏡圈內側設有可與眼鏡片相適配的凹槽。2.如權利要求1所述非晶合金眼鏡架，其特征在于:所述鏡架粧頭上下部設有鉸鏈結構，且鉸鏈結構與眼鏡架主體為一體成型。3.如權利要求1所述非晶合金眼鏡架，其特征在于:所述非晶合金眼鏡架原料為鋯基非晶合金、銅基非晶合金、鐵基非晶合金、鎂基非晶合金、鈦基非晶合金中的一種。4.如權利要求3所述非晶合金眼鏡架，其特征在于:所述非晶合金眼鏡架原料為鋯基非晶合金，且原料中鋯元素質量百分數大于55%。5.如權利要求4所述非晶合金眼鏡架，其特征在于:制備所述非晶合金眼鏡架的非晶合金的非晶形成能力不小于2mm。6.如權利要求1所述非晶合金眼鏡架，其特征在于:所述眼鏡架斷裂強度為1800-3200MPa，彈性極限為0.021-0.030，維氏硬度為550-700。7.—種制備如權利要求1-6任一所述非晶合金眼鏡架的方法，其特征在于包括如下步驟: 步驟一，將金屬撐片置于壓鑄用模具中； 步驟二，利用置入金屬撐片的模具進行非晶合金眼鏡架的壓鑄，壓鑄過程為真空壓鑄，真空度小于50Pa，保持進料溫度為920-980°C、壓鑄機儲能壓力為100_120MPa、射料速度為0.6-1.2!11/8、成型時間為2-48、冷卻速度為105-106°(:/8，完全冷卻后得到非晶合金眼鏡架與金屬撐片的復合體； 步驟三，利用外力取出金屬撐片，即得完整的非晶合金眼鏡架。8.如權利要求7所述非晶合金眼鏡架的制備方法，其特征在于:所述金屬撐片為眼鏡片的仿形，且金屬撐片四周設有凸起部。9.如權利要求8所述非晶合金眼鏡架的制備方法，其特征在于:所述金屬撐片材質為不銹鋼、耐熱鋼和高溫合金中的一種。10.如權利要求8所述非晶合金眼鏡架的制備方法，其特征在于:所述金屬撐片四周的凸起部高度為0.2-1.5_。
【文檔編號】G02C5/00GK105824131SQ201610273196
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2016年4月28日
【發明人】朱旭光
【申請人】東莞市逸昊金屬材料科技有限公司