CN108941506A

CN108941506A - 一种贵金属实心手表表壳制作工艺

Info

Publication number: CN108941506A
Application number: CN201810694675.9A
Authority: CN
Inventors: 黄盛敏
Original assignee: Fuzhou Kemai Watch Industry Co Ltd
Current assignee: Shenzhen Jinshengyuan Watch Industry Co.,Ltd.
Priority date: 2018-06-29
Filing date: 2018-06-29
Publication date: 2018-12-07
Anticipated expiration: 2038-06-29
Also published as: CN108941506B

Abstract

本发明涉及一种贵金属实心手表表壳制作工艺，包括以下步骤：S1、将去杂质后的贵金属料利用压型模具采用冲压工艺制成可用于电铸的表壳坯；S2、对压制成型后的表壳坯进行除油和活化处理；S3、在压制成型后具有一定厚度的表壳坯表面进行电铸金层，形成硬金表壳层；S4、对电铸完成后的表壳内膜和外膜利用进行打磨与抛光处理；S5、将打磨后的表壳清洗干净并利用超声波除杂质，即制得实心并具有厚度的手表表壳。通过该工艺制成的实心贵金属表壳，具有足够的硬度和韧性，同时简化了制作工艺，大大缩短了实心贵金属表壳的制作时长，节约了生产成本。

Description

一种贵金属实心手表表壳制作工艺

技术领域

本发明涉及钟表技术领域和金属加工领域，具体涉及一种贵金属实心手表表壳制作工艺。

背景技术

随着生活水平和艺术鉴赏水平的不断提高，人们对于手表装饰需求有了较大的提升并逐渐超过了使用需求，因此贵金属手表的市场越发壮大，越来越多的消费者购买贵金属手表。贵金属手表通常为黄金材质制造，具有较高的观赏和收藏价值。

将黄金制成手表表壳后，由于黄金质地偏软，容易磨损变形，如果长期的佩戴和不断的拆卸就会产生摩擦对表壳造成极大的磨损，降低了贵金属手表的的观赏价值和收藏价值。申请号为201410770179.9的中国发明专利公开了一种贵金属手表表壳或饰件的生产工艺，该发明专利中采用电铸的方法在压铸后的锌合金表面先电铸铜再电铸金层，接着利用酸溶解其中的铜和锌合金形成中空的手表金壳，利用该方法制造金表壳是中空的结构，整体壁厚较薄，容易产生形变；其中还需要抽合金，工艺较为复杂；另一方面，手表表壳具有一定的厚度，采用电铸的工艺在合金表面铸金层形成较厚的表壳需要耗费较多的时间，一般为24～34小时，而且长时间的电铸过程容易受到电铸液浓度变化和电流变化等因素的影响，使得金表壳的质量受到影响且没有经过挤压的批花圈存在外形没有棱角、不结实、表壳上有砂孔和硬度较低等问题。

发明型内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明旨在提供一种贵金属实心手表表壳制作工艺，该工艺采用冲压成型贵金属表壳坯加电铸贵金属层的工艺来制作表壳，大大缩短了贵金属表壳的电铸工艺时间，同时能够制成实心的贵金属表壳，提高表壳的硬度和韧性。

本发明的技术方案如下：

一种贵金属实心手表表壳制作工艺，包括以下步骤：

S1、将去杂质后的贵金属料利用压型模具压制成可用于电铸的表壳坯；

S2、对压制成型后的表壳坯进行除油和活化处理；

S3、在压制成型后具有一定厚度的表壳坯表面进行电铸金层，形成表壳层；

S4、对电铸完成后的表壳内膜和外膜利用进行打磨与抛光处理；

S5、将打磨后的表壳清洗干净并利用超声波除杂质，即制得实心并具有厚度的手表表壳。

进一步的，所述步骤S1中压制表壳坯过程具体包括以下步骤：

(1)将贵金属经过酸处理提纯后去除混杂在其中的合金等其它杂质，获得纯种无杂质的贵金属料，并将其作为制作表壳坯的底料；

(2)将贵金属底料融化后注入与其尺寸大小相匹配的不锈钢表壳模具内，并经过冲压对模具进行压紧，得到压紧成型的粗表壳坯；

(3)将压紧成型的粗表壳坯从模具中取出后锣掉产品表面粗糙变形和凹凸不平的部分，并对压制成型的表壳坯进行回火处理增加韧性，得到半成品表壳。

进一步的，所述步骤S2中采用去污粉除油后将表壳坯投入质量分数为 10％～15％的硫酸溶液中活化处理达到去油、除氧化膜的目的。

进一步的，所述步骤S3电铸过程具体包括以下步骤：

(1)采用络合剂、一价金盐、柠檬酸、柠檬酸钾、乙二胺四乙酸二钠盐和纯水配制成电铸液；

(2)将半成品表壳悬挂于电铸缸内的电铸悬挂件上，使半成品表壳在电铸的过程中随着悬挂件按照一定的转速转动进行电铸；所述电铸悬挂件的转速为 30～35转/分钟，电铸时间为10～12h，电流密度为0.1～0.3A/dm²，电铸温度为 38～45℃；电铸后所述贵金属表壳硬度可达到维氏硬度140～160HW；

(3)电铸完成后起缸，对电铸件才用烘干机进行烘干，烘干温度为 100～120℃，烘干时间为30～40min。

进一步的，所述电铸悬挂件应保持匀速圆周转动；电铸开始时采用 0.1～0.2A/dm²的低电流密度进行电铸，接着将电流密度逐步升至稳定电铸的电流密度1～1.5A/dm²。

进一步的，所述电铸液的配制方法：在电铸缸中首先加入纯净水和浓度为0.03～0.2mol/L的络合剂，搅拌混合均匀后，接着加入与所述络合剂等摩尔浓度的一价金盐，持续搅拌反应1～2h；最后加入浓度为5～8mL/L的柠檬酸、柠檬酸钾、乙二胺四乙酸二钠盐，搅拌混合均匀即得电铸液。

进一步的，所述贵金属为24K金。

进一步的，在所述步骤S2进行之前需要对压制成型的表壳坯通过精密磨削或者研磨或者珩磨或者超声波处理中的一种或几种混合方式混合处理进行精加工，提高表壳坯表面光洁度。

进一步的，所述回火处理为高温回火处理从而增加表壳内坯韧性，去除脆性；以5～10℃/min的升温速率升至350～380℃保温0.5～1h后，再以10～15℃/min的升温速率升至高温回火温度为550℃～650℃，保持1～1.5h后以10～20℃/min的降温速率将温度调至室温，并在回火炉中保温40～60min。。

进一步的，所述模具包括上模板和下模板；所述上模板上设有表壳所需纹路；所述下模板与表壳底部相匹配。

本发明具有如下有益效果：

1、本发明采用了冲压压成型表壳金坯加电铸金层的双重工艺，大大缩短了电铸工艺的时间；同时，能够省去表壳制作中炸酸抽合金的流程，简化了工艺，节约生产成本。

2、本发明综合了冲压工艺和电铸工艺的优点，既能够通过冲压工艺首先压制成实心表壳金坯，提高表壳的硬度和强度，使得表壳棱角分明，减少表壳上砂孔的出现；再在金坯上电铸金层，同时能够减轻表壳的重量，形成外形丰富多样，纹路细致的表壳模样。

3、本发明中对冲压制成的贵金属表壳坯进行了高温回火处理，其中，高温回火处理的过程设置阶段式升温，能够同步提高表壳坯内外部的韧性，去除脆性。

4、本发明电铸金层过程中电流密度是随着电铸效果的变化而不断增大的，电铸之初输入较低的电流密度，能保证在表壳坯表面获得较细且密度较大的均匀金层，之后增大电流密度达到稳定的电流密度，能够提高电铸金层的速度。

附图说明

图1为本发明实心表壳硬度随电铸时间变化的关系图。

具体实施方式

实施例1

一种贵金属实心手表表壳制作工艺，包括以下步骤：

S2、对压制成型后的表壳坯进行除油和活化处理；首先采用去污粉进行除油，接着将除油后的表壳坯投入质量分数为10％的硫酸溶液中进行活化处去除氧化膜；最后，对压制成型的表壳坯通过精密磨削结合超声波处理对其进行精加工，提高表壳坯表面光洁度，增加表壳坯和电铸层的结合力，方便在表壳坯上进行电铸；

其中，贵金属料为24K金，硬足金；所述步骤S1中压制表壳坯过程具体包括以下步骤：

(2)将贵金属底料融化后注入与其尺寸大小相匹配的不锈钢表壳模具内，并经过冲压对模具进行压紧，得到压紧成型的粗表壳坯；其中，所述模具包括上模板和下模板；所述上模板上设有表壳所需纹路；所述下模板与表壳底部相匹配；这样的配合模具能够保证压制出来的表壳坯更加紧密、结实和棱角分明，同时能够拥有表壳所需要的纹路；

(3)将压紧成型的粗表壳坯从模具中取出后锣掉产品表面粗糙变形和凹凸不平的部分，并对压制成型的表壳坯进行回火处理增加韧性；所述回火处理为高温回火处理；压制成型的表壳坯送入回火炉中进行回火处理；首先，刚开始升温时应该设置5℃/min的较慢的升温速率升至350℃并保温0.5h，保证在升温过程中表壳坯的内外部能够均匀受热，防止表壳坯表面过热，导致内外部受热不均，增韧效果不佳；接着，再以10℃/min较快的升温速率升至高温回火温度为 550℃，保持1h后以10℃/min的降温速率将温度调至室温，并在回火炉中保温 40min，即得半成品表壳；阶段式的升温过程能够保证在表壳坯内外部的贵金属料的性能同步产生改变，较为全面的提高表壳坯内外部的韧性，去除表壳坯的脆性。

进一步的，所述步骤S2电铸过程具体包括以下步骤：

(1)采用络合剂、一价金盐、柠檬酸、柠檬酸钾、乙二胺四乙酸二钠盐和纯水配制成电铸液；所述电铸液中络合剂的浓度为0.03mol/L，一价金盐的浓度为0.03mol/L，柠檬酸、柠檬酸钾以及乙二胺四乙酸二钠盐的浓度均为5mL/L；所述柠檬酸、柠檬酸钾以及乙二胺四乙酸二钠盐的浓度可根据一价金盐浓度进行调整；电铸液的配制中可根据半成品表壳坯的光洁度和硬度添加增硬剂、缓冲盐等辅助添加剂；

(2)将半成品表壳悬挂于电铸缸内的电铸悬挂件上，使半成品表壳在电铸的过程中随着悬挂件按照一定的转速转动进行电铸；其中，所述电铸悬挂件的转速为35转/分钟，电铸时间为12h，稳定电流密度为1.0A/dm²，电铸温度为45℃；所述电铸悬挂件应保持匀速圆周转动，低转速能够保证表壳坯能够与电铸液更充分的接触；首先，电铸开始时应采用0.1A/dm²的低电流密度进行电铸；电铸开始之初，电铸液浓度较高，若通入较大的电流，由于电铸过程中的边角效应，会导致表壳坯边角部位快速增厚，电铸层出现内凹外凸的不平整的状况，因此在刚开始电铸时应先通入较低的电流密度才能够保证在表壳坯表面获得较细且密度较大的均匀金层；当电铸层不断增厚时可不断增大电流密度使之升至稳定电铸的电流密度1A/dm²，提高电铸速度；电铸12h后，表壳的硬度达到维氏硬度117HV；

(3)电铸完成后起缸，对表壳采用烘干机进行烘干定型，烘干温度为100℃，烘干时间为30min。

实施例2

一种贵金属实心手表表壳制作工艺，包括以下步骤：

S2、对压制成型后的表壳坯进行除油和活化处理；首先采用去污粉进行除油，接着将除油后的表壳坯投入质量分数为15％的硫酸溶液中进行活化处去除氧化膜；最后，对压制成型的表壳坯通过珩磨结合超声波处理对其进行精加工，提高表壳坯表面光洁度，增加表壳坯和电铸层的结合力，方便在表壳坯上进行电铸；

其中，贵金属料为24K金；

所述步骤S1中压制表壳坯过程具体包括以下步骤：

(3)将压紧成型的粗表壳坯从模具中取出后锣掉产品表面粗糙变形和凹凸不平的部分，并对压制成型的表壳坯进行回火处理增加韧性；所述回火处理为高温回火处理；压制成型的表壳坯送入回火炉中进行回火处理；首先，刚开始升温时应该设置10℃/min的较慢的升温速率升至380℃并保温1h，保证在升温过程中表壳坯的内外部能够均匀受热，防止表壳坯表面过热，导致内外部受热不均，增韧效果不佳；接着，再以15℃/min较快的升温速率升至高温回火温度为 650℃，保持1.5h后以20℃/min的降温速率将温度调至室温，并在回火炉中保温 60min，即得半成品表壳；阶段式的升温过程能够保证在表壳坯内外部的贵金属料的性能同步产生改变，较为全面的提高表壳坯内外部的韧性，去除表壳坯的脆性。

进一步的，所述步骤S2电铸过程具体包括以下步骤：

(1)采用络合剂、一价金盐、柠檬酸、柠檬酸钾、乙二胺四乙酸二钠盐和水配制成电铸液；所述电铸液中络合剂浓度为0.2mol/L，一价金盐的浓度为 0.2mol/L，柠檬酸、柠檬酸钾以及乙二胺四乙酸二钠盐的浓度均为8mL/L；所述柠檬酸、柠檬酸钾以及乙二胺四乙酸二钠盐的浓度可根据一价金盐浓度进行调整；电铸液的配制中可根据半成品表壳坯的光洁度和硬度添加增硬剂、缓冲盐等辅助添加剂；

(2)将半成品表壳悬挂于电铸缸内的电铸悬挂件上，使半成品表壳在电铸的过程中随着悬挂件按照一定的转速转动进行电铸；其中，所述电铸悬挂件的转速为30转/分钟，电铸时间为10h，稳定电流密度为1.5A/dm²，电铸温度为38℃；所述电铸悬挂件应保持匀速圆周转动，低转速能够保证表壳坯能够与电铸液更充分的接触；首先，电铸开始时应采用0.2A/dm²的低电流密度进行电铸；电铸开始之初，电铸液浓度较高，若通入较大的电流，由于电铸过程中的边角效应，会导致表壳坯边角部位快速增厚，电铸层出现内凹外凸的不平整的状况，因此在刚开始电铸时应先通入较低的电流密度才能够保证在表壳坯表面获得较细且密度较大的均匀金层；当电铸层不断增厚时可不断增大电流密度使之升至稳定电铸的电流密度1.5A/dm²，提高电铸速度；电铸10h后，表壳硬度达到维氏硬度118HV；

(3)电铸完成后起缸，对电铸件采用烘干机进行烘干定型，烘干温度为 120℃，烘干时间为40min。

实施例3

一种贵金属实心手表表壳制作工艺，包括以下步骤：

S2、对压制成型后的表壳坯进行除油和活化处理；首先采用去污粉进行除油，接着将除油后的表壳坯投入质量分数为13％的硫酸溶液中进行活化处去除氧化膜；最后，对压制成型的表壳坯通过研磨处理对其进行精加工，提高表壳坯表面光洁度，增加表壳坯和电铸层的结合力，方便在表壳坯上进行电铸；

(3)将压紧成型的粗表壳坯从模具中取出后锣掉产品表面粗糙变形和凹凸不平的部分，并对压制成型的表壳坯进行回火处理增加韧性；所述回火处理为高温回火处理；压制成型的表壳坯送入回火炉中进行回火处理；首先，刚开始升温时应该设置8℃/min的较慢的升温速率升至360℃并保温40min，保证在升温过程中表壳坯的内外部能够均匀受热，防止表壳坯表面过热，导致内外部受热不均，增韧效果不佳；接着，再以12℃/min较快的升温速率升至高温回火温度为 600℃，保持70min后以15℃/min的降温速率将温度调至室温，并在回火炉中保温 40～60min，即得半成品表壳；阶段式的升温过程能够保证在表壳坯内外部的贵金属料的性能同步产生改变，较为全面的提高表壳坯内外部的韧性，去除表壳坯的脆性。

进一步的，所述步骤S2电铸过程具体包括以下步骤：

(1)采用络合剂、一价金盐、柠檬酸、柠檬酸钾、乙二胺四乙酸二钠盐和水配制成电铸液；所述电铸液中络合剂的浓度为0.09mol/L，一价金盐的浓度为 0.09mol/L，柠檬酸、柠檬酸钾以及乙二胺四乙酸二钠盐的浓度均为7mL/L；所述柠檬酸、柠檬酸钾以及乙二胺四乙酸二钠盐的浓度可根据一价金盐浓度进行调整；电铸液的配制中可根据半成品表壳坯的光洁度和硬度添加增硬剂、缓冲盐等辅助添加剂；

(2)将半成品表壳悬挂于电铸缸内的电铸悬挂件上，使半成品表壳在电铸的过程中随着悬挂件按照一定的转速转动进行电铸；其中，所述电铸悬挂件的转速为33转/分钟，电铸时间为11h，稳定电流密度为1.2A/dm²，电铸温度为41℃；所述电铸悬挂件应保持匀速圆周转动，低转速能够保证表壳坯能够与电铸液更充分的接触；电铸开始之初，电铸液浓度较高，若通入较大的电流，由于电铸过程中的边角效应，会导致表壳坯边角部位快速增厚，电铸层出现内凹外凸的不平整的状况，因此在刚开始电铸时应先通入较低的电流密度才能够保证在表壳坯表面获得较细且密度较大的均匀金层；当电铸层不断增厚时可不断增大电流密度使之升至稳定电铸的电流密度1.2A/dm²，提高电铸速度；电铸11h后，表壳硬度达到维氏硬度122HV；

(3)电铸完成后起缸，对电铸件采用烘干机进行烘干定型，烘干温度为 110℃，烘干时间为35min。

对比实施例：

一种利用3D贵金属技术制作手表的方法，包括以下步骤：

A、采用可与盐酸或硝酸或硫酸起化学反应的金属或金属合金制作模种；

B、采用电铸工艺在模种上电铸沉积层；

C、在电铸完毕的模种上钻至少一个排料孔；

D、将钻孔的模种放入盐酸或硝酸或硫酸中，使模种与盐酸或硝酸或硫酸产生化学反应并完全溶解在盐酸或硝酸或硫酸中；

E、在模种溶解完毕后，用水清洗电铸沉积层。

其中，电铸沉积层厚度为170微米～50毫米

性能测试

经过上述油压工艺和电铸工艺制成的金表表壳的性能测试，需要经过外观测试、防冲撞测试和硬度检测；

外观测试：主要经过尺寸检测、重量测试和平整度测试，主要为人工测试，利用游标卡尺测量尺寸、利用电子天平测量重量、利用肉眼观察金表表壳平整度；

防冲撞测试：主要采用人为制造冲撞效果，将制好的表壳从20～30cm高度下抛多次后，观察金表表壳的变化，是否存在缺口和凹陷等问题，用于检测表壳的硬度和韧性。

硬度检测：样品维氏硬度的测试采用HVS-1000B型数显显微硬度计测量样品的维氏硬度值。所用显微维氏硬度计的测试范围为1～2967HV。维氏硬度值与试验力除以压痕表面积的商成正比。对同种材料而言，试验力越大，压痕表面积越大，样品硬度值与试验力大小无关。根据GB/T4340.1-2009(金属材料维氏硬度试验第1部分：试验方法)中规定，试验层厚度至少应为压痕对角线长度的1.5倍。本次试验样品厚度为0.2mm左右。当试验力为1.96N时，压痕更接近理想的四方形。因此，选取1.96N作为试验力。金刚石与样品接触时间为15s。每个样品测量五次，以五次测量结果的平均值作为测量结果

表1为本发明实施例实心贵金属手表表壳的性能测试结果

综上所述，电铸件表面是否平整对产品的后续加工具有重要的影响，若电铸金层表面不平整，则需要后续对金层表面进行打磨和抛光；打磨和抛光的过程不仅会导致金层损耗，而且会影响产品的外观。由上表可知，实施例1-3制作的金表壳相对于对比实施例的金表壳表面平整，内外膜平整、棱角分明、无砂孔和凹凸不平面、多次冲撞后无缺口和凹陷、硬度韧性较好，金表壳的维氏硬度均大于110。

由图1看出随着电铸的时间不断增加，金表壳的硬度也不断增加，在电铸开始6h后电铸件开始硬度不断增加，当硬度增加至120HW左右时，硬度不再随着电铸时间增长而增大，根据此实验数据可以选择适宜的电铸时间，从而节省更多的生产成本。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围内。

Claims

1.一种贵金属实心手表表壳制作工艺，其特征在于：包括以下步骤：

S1、将去杂质后的贵金属料利用压型模具采用油压工艺制成可用于电铸的表壳坯；

S2、对压制成型后的表壳坯进行除油和活化处理以达到对表壳坯作为芯模的精度和光洁度的要求；

S3、在压制成型后具有一定厚度的表壳坯表面进行电铸金层，形成硬金表壳层；

S5、将打磨后的表壳清洗干净并利用超声波除杂质，即制得实心并具有厚度的贵金属手表表壳。

2.如权利要求1所述一种贵金属实心手表表壳制作工艺，其特征在于：所述步骤S1中压制表壳坯过程具体包括以下步骤：

（1）将贵金属经过酸处理提纯后去除混杂在其中的合金等其它杂质，获得纯种无杂质的贵金属料，并将其作为制作表壳坯的底料；

（2）将贵金属底料融化后注入与其尺寸大小相匹配的不锈钢表壳模具内，并经过冲压对模具进行压紧，得到压紧成型的粗表壳坯；

（3）将压紧成型的粗表壳坯从模具中取出后锣掉产品表面粗糙变形和凹凸不平的部分，并对压制成型的表壳坯进行回火处理，得到半成品表壳。

3.如权利要求1所述一种贵金属实心手表表壳制作工艺，其特征在于：所述步骤S2中采用去污粉除油后将表壳坯投入质量分数为10%~15%的硫酸溶液中活化处理达到去油、除氧化膜的目的。

4.如权利要求1所述一种贵金属实心手表表壳制作工艺，其特征在于：所述步骤S3电铸过程具体包括以下步骤：

（1）采用络合剂、一价金盐、柠檬酸、柠檬酸钾、乙二胺四乙酸二钠盐和纯水配制成电铸液；

（2）将半成品表壳悬挂于电铸缸内的电铸悬挂件上，使半成品表壳在电铸的过程中随着悬挂件按照一定的转速转动进行电铸；所述电铸悬挂件的转速为30~35转/分钟，电铸时间为10~12h，电流密度为0.1~1.5A/dm²，电铸温度为38~45℃；

（3）电铸完成后起缸，对电铸件采用烘干机进行烘干，烘干温度为100~120℃，烘干时间为30~40min。

5.如权利要求4所述一种贵金属实心手表表壳制作工艺，其特征在于：所述电铸悬挂件保持匀速圆周转动；电铸开始时采用0.1~0.2A/dm²的低电流密度进行电铸，接着将电流密度逐步升至稳定电铸的电流密度1~1.5A/dm²。

6.如权利要求5所述一种贵金属实心手表表壳制作工艺，其特征在于：所述电铸液的配制方法：在电铸缸中首先加入纯净水和浓度为0.03~0.2mol/L的络合剂，搅拌混合均匀后；接着加入与所述络合剂等摩尔浓度的一价金盐，持续搅拌反应1~2h；最后加入浓度为5~8mL/L的柠檬酸、柠檬酸钾、乙二胺四乙酸二钠盐，搅拌混合均匀即得电铸液。

7.如权利要求6所述一种贵金属实心手表表壳制作工艺，其特征在于：所述贵金属为24K金。

8.如权利要求1所述一种贵金属实心手表表壳制作工艺，其特征在于：在所述步骤S3进行之前需要对压制成型的表壳坯通过精密磨削或者研磨或者珩磨或者超声波处理中的一种或几种混合方式混合处理进行精加工，提高表壳坯表面光洁度。

9.如权利要求2所述一种贵金属实心手表表壳制作工艺，其特征在于：所述回火处理为高温回火处理从而增加表壳内坯韧性，去除脆性；以5~10℃/min的升温速率升至350~380℃保温0.5~1h后，再以10~15℃/min的升温速率升至高温回火温度为550℃~650℃，保持1~1.5h后以10~20℃/min的降温速率将温度调至室温，并在回火炉中保温40~60min。

10.如权利要求2所述一种贵金属实心手表表壳制作工艺，其特征在于：所述模具包括上模板和下模板；所述上模板上设有表壳所需纹路；所述下模板与表壳底部相匹配。