CN1043804A - 铜表壳制造方法 - Google Patents

Abstract

表壳制造方法，所用材料组成含铜至少95％，其余部分的元素是使铜提高机械强度同时避免使用铍和镉。由于用了这种材料，该表壳可以一道工序完成成型和硬化，然后用电镀法或物理法汽相淀积包覆一层保护层。

Description

本发明涉及一种表壳的制造方法，所述表壳是由含铜至少95%（重量）的材料所制成。

在瑞士专利CH-A-543764中提出了由含铜同样多百分率的材料所制的表壳。其中制造表壳部件的方法的特征在于使用适用于热处理结构硬化的铜铍合金，将所述工件机加工，然后在其上淀积金属材料的非氧化层。该专利还指出，该铜铍合金的含铍量最低1.8%，最高2.05%，并且进行结构硬化的热处理条件为在320℃退火，历时至少2小时。此外，按此专利，所提出的方法还可通过已知并经过验证的方法如模压、车削、加工螺纹、钻孔、铣削以及用金刚石刀具机加工以及用简单热处理而得到高强度的表壳，所有这些工件均可进行表面硬化处理，使得手表保持良好外观并且在很苛刻环境中戴用也能经久不变。

根据上述，可以认定应用上述的基本金属材料来机加工成为表壳并不是简单的，需要好几道工序才能得到最后成品。这可能是由于使用了铍而使铜变脆和延展性变差，所以需要分阶段机加工，才能得到最后成品。

铍与铜或青铜制成合金后可用作为电工材料，常用作为弹簧电触点。但这里有一个严重困难，就是有毒性。铍和铍盐的操作和使用必须非常小心。要检查它们的软硬也不能用手去接触。已知空气中浓度超过2毫克/立方米就有危险，因此必须遵守一定的工作制度。由于这些原因，目前铍和其合金的贮货备料是困难的，并且搬运使用和处理废料也是困难的。

苏联专利SU    154669提出了一种含铜至少95%的导电合金，其余成分中还有镉。人们都知道镉是有毒的，需要不惜一切代价来避免用镉。

然而，使用纯态的铜很受注意，纯铜很容易冷加工成形，常常只需一道工序就能制成所要的成品。对某些用途来讲，包括制表壳在内，纯铜的机械强度不够。还应注意到，用纯铜冷成形会产生开裂。因此需向铜中加入某些元素来改进机械强度，包括提高刚度和硬度，这样来避免使用铍、镉等有毒元素。

按本发明的表壳制造方法即可避免前述专利文献中所提到的困难，本发明方法包括提供一种材料，其中含铜至少95%（重量），其余部分的元素是用于在不用铍和镉的情况下提高铜的机械强度，并以一道冷成形工序而制成表壳的至少一种部件，所述工序中同时包括拉伸操作以求提高该材料的硬度，然后用防护和装饰层包覆所述表壳部件。

下面以实例说明本发明制造表壳的数种方法。

优选的实施方案

本发明的受让人为了制造表壳而采用了尽其所知仅在电工产品中用作为导体或弹性触点的材料。最普遍情况，构成表壳的部件中至少有一种是由含铜至少95%（重量）的材料制成，其余元素是用于提铜的机械强度并排除使用铍和镉。此外，在此材料上包覆一层用于防护及装饰表壳的覆层。

为验证上述规定的材料，作了大量试验，为表壳制造商提供了从未提出过的建议以求满足所寻求目标的全部基本点：使铜含量极高以使材料极易冷加工;存在有例如镍、铅和磷可改善材料的机械特性，从而不必返回去用铍或镉，同时要能够进行后继的热处理工序。

具体来讲，用下述的组成得到极优结果并可成为一种优选组合物：铜98.2%，镍1%，铅0.55%，磷0.22%。将上述数字相加得99.97%，其余0.03%一般是铜合金中固有的残余杂质。应提出，其余的元素并不限于镍、铅和磷，例如还可包括锰或锡。

上述的材料只可用于制造表壳的带圈，这种带圈上还包括一个沟缘，这个沟缘可以是和带圈成一整体，或者是后来装上去的。如果是制造手表的表壳，在带圈上还可以带有附接凸出耳的外圈。可以用上述材料把带圈和凸耳以整体方式成形。当然，表壳的背盖也可以用同一材料制造。

为了制成特定式样的表壳，按本发明是以如下方式制造：

首先准备如上述的材料，其中含铜至少95%，其余成分是为了提高铜的强度但不使用铍和镉。此材料可制成带形，以便于以系列方式生产。选用前述的优选组成可以得到优良结果。

然后以一道工序将该材料冷成形。所用的成形工模具是能够冲出坯件，然后将材料拉伸成为表壳的最后形状，可以是一个带凸耳的带圈。这种以一道工序或一次行程的冷成形在工模具经济性和节省时间方面有很大优越性。

不言而喻，所述材料或至少是所述材料的表面部分在拉伸或压型过程中受到加工硬化，由此而使其硬化而提高机械强度。

由于其中存在某种元素例如镍，于是许可对此材料进行热硬化加工，可以在冷加工成形之后、覆层工序之前进行。用约400℃的加热炉处理这些半成品。

这时得到的零件的外观是红色并且不美观，并且不能耐受腐蚀。所以要在上面加覆层，一方面是保护材料，也是为了美观。覆层可以采用多种方式，例如可用电镀或物理法汽相淀积（PVD）。由于基质是铜，例如电镀铬、镍或金是很方便的。用PVD法可以淀积上述元素，还可以淀积极硬的外层如氮化钛或碳化钨，这些覆层更能够抗划伤。

在覆层之前要将工件表面预加工，可采用电化或电解抛光法。此种抛光方法不适用于黄铜，并且用以取代目前使用的耗费时间的机械抛光是具有优点的。

下面探讨铜合金的PVD加工。首先应注意到制表壳所用最多的铜合金是黄铜。黄铜中含大量锌，因此不适于用PVD方法加上覆层。PVD方法是采用真空（10^-2至10^-4毫巴）和较高温度（200-400℃），在此处理条件下锌有挥发性而汽化;这是因为在上述条件下锌的蒸汽压已是不可忽略的。锌的挥发使得淀积不均匀，使所得淀积层强度不够，外观不佳。为防止发生此问题，人们提出在黄铜上先电镀一层底层（例如铜和/或镍），然后再于其上加上PVD覆层，这样就没有困难了。为了免除这道外加的工序，最好选用不含锌的材料，并且材料中除铜之外所含其他元素在PVD所用条件下的蒸汽压都应实质上是零。使用铜、镍和铅就属于这种情况。但使用磷时并不属于此种情况，但因为磷的用量极少（0.22%），可以认为对覆层的优良品质没有影响。

用PVD方法覆层还有进一步好处，就是使其热硬化操作更为经济，硬化就在覆层的同时进行，因为覆层温度（200-400℃）与硬化温度基本相同。

Claims (8)

1、一种制造表壳的方法，包括以下步骤：

(a)准备一种材料，该材料中含铜至少95%(重量)，其余部分是使铜增大机械强度的各种元素，但不含铍和镉；

(b)以一道工序将该材料冷成形，得到至少一种表壳部件，所述工序中同时有用以提高材料硬度的拉伸作用；

(c)在该表壳部件上包覆保护及装饰层。

2、按权利要求1的方法，其中构成该材料其余部分的元素是镍、铅和磷。

3、按权利要求1的方法，其中所述材料含铜98.2%（重量），其余部分包括镍1%，铅0.55%，磷0.22%。

4、按权利要求1的方法，其中由该冷成形工序提供所述表壳的带圈。

5、按权利要求4的方法，其中该冷成形工序同时形成附于带圈上并与带圈成整体的外圈。

6、按权利要求1的方法，其中在冷成形工序之后和覆层工序之前将该表壳部件加热进行热硬化处理。

7、按权利要求1的方法，其中该保护和装饰层是采用电镀淀积法。

8、按权利要求1的方法，其中该保护及装饰层是采用物理法汽相淀积（PVD）施加上去，所用材料在压力10^-2至10^-4毫巴和200-400℃温度条件下其中所含其余元素的蒸汽压应实质上等于零。