手表表盤(pán)制造技術(shù)

林勝成　劉海華　陳麟　黃永　林龔翔

摘 要：介紹了現(xiàn)今主要用的手表表盤(pán)制造技術(shù)，對(duì)現(xiàn)今常用的表盤(pán)制作基材H65銅的機(jī)械加工性能、化學(xué)組成、表面維氏硬度、外觀色澤、腐蝕性能進(jìn)行了研究。闡明了手表表盤(pán)的主要制備技術(shù)可分為兩部分：機(jī)械加工和表面處理，其中表面處理才是表盤(pán)制作技術(shù)的難點(diǎn)和重點(diǎn)，更是表盤(pán)制作技術(shù)中最后的點(diǎn)睛之筆，而電鍍技術(shù)（水鍍技術(shù)、塑料電鍍和PVD技術(shù)）則賦予了表盤(pán)光艷、靈動(dòng)的色澤。

關(guān)鍵詞：表盤(pán)；黃銅；手表；維氏硬度；電鍍

1 概述

手表表盤(pán)是手表的“顏值”的集中體現(xiàn)，手表表盤(pán)制作技術(shù)直接關(guān)系到手表的受歡迎程度——銷量。現(xiàn)今鐘表行業(yè)內(nèi)廣為熟知的表盤(pán)主要有碳纖維表盤(pán)、貝殼表盤(pán)、鉆石表盤(pán)和常規(guī)表盤(pán)。碳纖維表盤(pán)因所用材料碳纖維價(jià)格高且顏色單一（常為黑色或灰色）常用于高檔手表，且產(chǎn)量較小，而貝殼、鉆石、常規(guī)表盤(pán)，歸根到底是黃銅表盤(pán)，因其表盤(pán)基地盤(pán)均是黃銅，所謂貝殼和鉆石表盤(pán)都是在黃銅表盤(pán)面上鑲上貝殼或鉆石。

2 表盤(pán)制作用基材

黃銅主要是由銅（Cu）、鋅（Zn）及鉛（Pb）、錫（Sn）、鋁（Al）等所組成的合金[1]。按合金元素的不同又分普通黃銅和特殊黃銅。普通黃銅僅含銅、鋅兩種金屬元素。當(dāng)黃銅中鋅含量小于35%時(shí)，鋅能完全溶于銅內(nèi)形成單相α相，稱為單相黃銅，塑性好，適于冷熱加壓加工。當(dāng)黃銅中鋅含量為36%～46%時(shí)，鋅銅固溶體同時(shí)存在α相和β相，稱為雙相黃銅，β相使黃銅塑性減小而抗拉強(qiáng)度上升，只適于熱壓力加工。若繼續(xù)增加鋅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，則抗拉強(qiáng)度下降，無(wú)使用價(jià)值。特殊黃銅中除含有銅、鋅外，還含有鉛、錫、鋁，相應(yīng)稱為鉛黃銅、錫黃銅、鋁黃銅。加入鉛、錫、鋁等元素的目的，主要是為了提高其抗拉強(qiáng)度，以改善其加工性能。同時(shí)，鋅的加入使得原本易腐蝕的純銅（亦稱紅銅）的耐腐蝕性能極大提升，這即是黃銅在常規(guī)加工過(guò)程不易腐蝕的原因。同時(shí)黃銅質(zhì)地較軟（維氏硬度為75HV～125HV）加工性能好，因此，黃銅常用于制作手表機(jī)械機(jī)心、表殼體及其附件（表殼、上套、巴 、表帶、表扣等）、表針及表盤(pán)。

如表1所示，用于表盤(pán)制作的黃銅，其銅含量為63.95%～63.98%（小于64.00%），鋅含量為35.59%～35.71%（小于36%），表面維氏硬度為98.0HV1～105.1HV1，應(yīng)為普通黃銅H65黃銅。

依據(jù)ISO 3160-2：2003 Watch-cases and accessories-Gold alloy coverings-Part 2： Determination of fineness， thickness， corrosion resistance and adhesion，對(duì)手表表盤(pán)制作用基材黃銅進(jìn)行人工汗腐蝕試驗(yàn)，試驗(yàn)中每0.5h觀察一次樣品的腐蝕情況，試驗(yàn)結(jié)束后用清水將樣品表面沖洗干凈，觀察樣品的腐蝕情況。

結(jié)果表明，經(jīng)1h的人工汗腐蝕試驗(yàn)后，3片手表表盤(pán)制作用基材黃銅片表面均出現(xiàn)腐蝕痕跡，有銅銹析出，耐腐人工汗腐蝕試驗(yàn)時(shí)間僅1h，鋅的加入使得黃銅耐腐蝕性能明顯優(yōu)于純銅，這即是黃銅可在正常空氣中存放的原因。

3 表盤(pán)制作流程

表盤(pán)的常用制作流程有：模具制作→模具安裝→沖外徑→沖孔→沖窗→焊腳→車CD紋車亮圈→磨板→掃太陽(yáng)紋（直紋）噴砂→電鍍→涂裝→印刷→裝釘→貼UP（或貼貝殼和鑲鉆）。手表表盤(pán)的主要制備技術(shù)可分為兩部分：機(jī)械加工和表面處理。因手表按機(jī)心裝配直徑分Ⅰ型（直徑大于20mm）、Ⅱ型（直徑16mm～20mm）和Ⅲ型（直徑小于16mm）[2]，表盤(pán)的直徑大小與機(jī)心的裝配直徑基本一致，因此表盤(pán)的加工面積很小，機(jī)械加工要求高，而選用黃銅作為表盤(pán)制作基材，則使機(jī)械加工（模具制作、沖外徑、沖孔等）難度極大降低。表面處理才是表盤(pán)制作的難點(diǎn)和重點(diǎn)，更是表盤(pán)制作最后的點(diǎn)睛之筆。

4 表盤(pán)的表面處理

經(jīng)機(jī)械加工成型的基礎(chǔ)表盤(pán)表面粗糙，無(wú)光澤和藝術(shù)感，需經(jīng)拋光獲得鏡面效果，噴砂獲得砂面效果及拉絲獲得CD紋、太陽(yáng)紋等紋路面效果。如表2所示，手表用表盤(pán)制作用基材（黃銅）色度值單一，L*值為79.03～80.18，a*為2.40～2.93，b*為35.92～36.61，為金黃色。為獲得更加豐富的色彩，經(jīng)機(jī)械加工成型和拋光、噴砂及拉絲處理后的表盤(pán)需進(jìn)一步表面處理——電鍍和噴涂。

因噴涂處理的表面色彩暗淡、呆板，而電鍍處理的表面色彩光艷、靈動(dòng)，因此電鍍著色是表盤(pán)制作過(guò)程中主要應(yīng)用的表面著色處理技術(shù)。因留給表盤(pán)制作的面積和空間均有限，表盤(pán)電鍍著色技術(shù)包含了傳統(tǒng)水電鍍技術(shù)、塑料電鍍技術(shù)和PVD技術(shù)[3]。傳統(tǒng)水電鍍技術(shù)是表盤(pán)制作技術(shù)的基礎(chǔ)，因黃銅表盤(pán)無(wú)法直接進(jìn)行PVD鍍。

黃銅表盤(pán)的電鍍工藝：清洗→電鍍紅銅層（純銅）→電鍍鎳層→水電鍍銀層或銠層（或進(jìn)行PVD鍍，鍍上金色、玫瑰金色或藍(lán)色等真空鍍層）。黃銅表面不可直接電鍍銀、銠、金、玫瑰金及PVD鍍層，因銀、銠、金、玫瑰金及PVD鍍層在黃銅表面的附著力較差。因此需要通過(guò)梯度電鍍的方法，利用相似相溶的原理，先在黃銅表盤(pán)表面電鍍一層銅層，隨后在銅層表面電鍍一層鎳層（鎳在銅鍍層表面具有良好的附著力），而銀、銠、金、玫瑰金及PVD鍍層在鎳表面的附著力良好。表盤(pán)所有的塑料裝飾物，通常也需要進(jìn)行塑料電鍍工藝后獲得光艷的金屬色。塑料電鍍則是先將塑料表面金屬化（通過(guò)化學(xué)沉銅或化學(xué)沉鎳的方法在塑料表面均勻包覆一層銅層或鎳層），再進(jìn)行水電度。

5 結(jié)束語(yǔ)

手表表盤(pán)制作的主要基材為H65黃銅，其銅含量為63.95%～63.98%（小于64.00%），鋅含量為35.59%～35.71%（小于36%），表面維氏硬度為98.0HV1～105.1HV1，L*值為79.03～80.18，a*為2.40～2.93，b*為35.92～36.61，為金黃色。鋅的加入使得黃銅的耐腐蝕性能得到極大提高，耐人工汗腐蝕性能可達(dá)1h，使其可在正常空氣氣氛中存放。手表表盤(pán)的主要制備技術(shù)可分為兩部分：機(jī)械加工和表面處理，其中表面處理才是表盤(pán)制作技術(shù)的難點(diǎn)和重點(diǎn)，更是表盤(pán)制作技術(shù)中最后的點(diǎn)睛之筆，而電鍍技術(shù)（水鍍技術(shù)、塑料電鍍和PVD技術(shù)）則賦予了表盤(pán)光艷、靈動(dòng)的色澤。

參考文獻(xiàn)

[1]GB/T5231-2012.加工銅及銅合金牌號(hào)和化學(xué)成分[S].

[2]QB/T1249-2013.機(jī)械手表[S].

[3]劉海華，宋鵬濤，孔晶，等.PVD鍍金技術(shù)在手表制造行業(yè)中的應(yīng)用[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2016，16：152.