手表表盤制造技術

林勝成　劉海華　陳麟　黃永　林龔翔

摘 要：介紹了現今主要用的手表表盤制造技術，對現今常用的表盤制作基材H65銅的機械加工性能、化學組成、表面維氏硬度、外觀色澤、腐蝕性能進行了研究。闡明了手表表盤的主要制備技術可分為兩部分：機械加工和表面處理，其中表面處理才是表盤制作技術的難點和重點，更是表盤制作技術中最后的點睛之筆，而電鍍技術（水鍍技術、塑料電鍍和PVD技術）則賦予了表盤光艷、靈動的色澤。

關鍵詞：表盤；黃銅；手表；維氏硬度；電鍍

1 概述

手表表盤是手表的“顏值”的集中體現，手表表盤制作技術直接關系到手表的受歡迎程度——銷量。現今鐘表行業內廣為熟知的表盤主要有碳纖維表盤、貝殼表盤、鉆石表盤和常規表盤。碳纖維表盤因所用材料碳纖維價格高且顏色單一（常為黑色或灰色）常用于高檔手表，且產量較小，而貝殼、鉆石、常規表盤，歸根到底是黃銅表盤，因其表盤基地盤均是黃銅，所謂貝殼和鉆石表盤都是在黃銅表盤面上鑲上貝殼或鉆石。

2 表盤制作用基材

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。當黃銅中鋅含量小于35%時，鋅能完全溶于銅內形成單相α相，稱為單相黃銅，塑性好，適于冷熱加壓加工。當黃銅中鋅含量為36%～46%時，鋅銅固溶體同時存在α相和β相，稱為雙相黃銅，β相使黃銅塑性減小而抗拉強度上升，只適于熱壓力加工。若繼續增加鋅的質量分數，則抗拉強度下降，無使用價值。特殊黃銅中除含有銅、鋅外，還含有鉛、錫、鋁，相應稱為鉛黃銅、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度，以改善其加工性能。同時，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，這即是黃銅在常規加工過程不易腐蝕的原因。同時黃銅質地較軟（維氏硬度為75HV～125HV）加工性能好，因此，黃銅常用于制作手表機械機心、表殼體及其附件（表殼、上套、巴 、表帶、表扣等）、表針及表盤。

如表1所示，用于表盤制作的黃銅，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，應為普通黃銅H65黃銅。

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

結果表明，經1h的人工汗腐蝕試驗后，3片手表表盤制作用基材黃銅片表面均出現腐蝕痕跡，有銅銹析出，耐腐人工汗腐蝕試驗時間僅1h，鋅的加入使得黃銅耐腐蝕性能明顯優于純銅，這即是黃銅可在正常空氣中存放的原因。

3 表盤制作流程

表盤的常用制作流程有：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）。手表表盤的主要制備技術可分為兩部分：機械加工和表面處理。因手表按機心裝配直徑分Ⅰ型（直徑大于20mm）、Ⅱ型（直徑16mm～20mm）和Ⅲ型（直徑小于16mm）[2]，表盤的直徑大小與機心的裝配直徑基本一致，因此表盤的加工面積很小，機械加工要求高，而選用黃銅作為表盤制作基材，則使機械加工（模具制作、沖外徑、沖孔等）難度極大降低。表面處理才是表盤制作的難點和重點，更是表盤制作最后的點睛之筆。

4 表盤的表面處理

經機械加工成型的基礎表盤表面粗糙，無光澤和藝術感，需經拋光獲得鏡面效果，噴砂獲得砂面效果及拉絲獲得CD紋、太陽紋等紋路面效果。如表2所示，手表用表盤制作用基材（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，經機械加工成型和拋光、噴砂及拉絲處理后的表盤需進一步表面處理——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，因此電鍍著色是表盤制作過程中主要應用的表面著色處理技術。因留給表盤制作的面積和空間均有限，表盤電鍍著色技術包含了傳統水電鍍技術、塑料電鍍技術和PVD技術[3]。傳統水電鍍技術是表盤制作技術的基礎，因黃銅表盤無法直接進行PVD鍍。

黃銅表盤的電鍍工藝：清洗→電鍍紅銅層（純銅）→電鍍鎳層→水電鍍銀層或銠層（或進行PVD鍍，鍍上金色、玫瑰金色或藍色等真空鍍層）。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。因此需要通過梯度電鍍的方法，利用相似相溶的原理，先在黃銅表盤表面電鍍一層銅層，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。表盤所有的塑料裝飾物，通常也需要進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（通過化學沉銅或化學沉鎳的方法在塑料表面均勻包覆一層銅層或鎳層），再進行水電度。

5 結束語

手表表盤制作的主要基材為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1h，使其可在正常空氣氣氛中存放。手表表盤的主要制備技術可分為兩部分：機械加工和表面處理，其中表面處理才是表盤制作技術的難點和重點，更是表盤制作技術中最后的點睛之筆，而電鍍技術（水鍍技術、塑料電鍍和PVD技術）則賦予了表盤光艷、靈動的色澤。

參考文獻

[1]GB/T5231-2012.加工銅及銅合金牌號和化學成分[S].

[2]QB/T1249-2013.機械手表[S].

[3]劉海華，宋鵬濤，孔晶，等.PVD鍍金技術在手表制造行業中的應用[J].科技創新與應用，2016，16：152.