手表表盘制造技术

林胜成　刘海华　陈麟　黄永　林龚翔

摘 要：介绍了现今主要用的手表表盘制造技术，对现今常用的表盘制作基材H65铜的机械加工性能、化学组成、表面维氏硬度、外观色泽、腐蚀性能进行了研究。阐明了手表表盘的主要制备技术可分为两部分：机械加工和表面处理，其中表面处理才是表盘制作技术的难点和重点，更是表盘制作技术中最后的点睛之笔，而电镀技术（水镀技术、塑料电镀和PVD技术）则赋予了表盘光艳、灵动的色泽。

关键词：表盘；黄铜；手表；维氏硬度；电镀

1 概述

手表表盘是手表的“颜值”的集中体现，手表表盘制作技术直接关系到手表的受欢迎程度——销量。现今钟表行业内广为熟知的表盘主要有碳纤维表盘、贝壳表盘、钻石表盘和常规表盘。碳纤维表盘因所用材料碳纤维价格高且颜色单一（常为黑色或灰色）常用于高档手表，且产量较小，而贝壳、钻石、常规表盘，归根到底是黄铜表盘，因其表盘基地盘均是黄铜，所谓贝壳和钻石表盘都是在黄铜表盘面上镶上贝壳或钻石。

2 表盘制作用基材

黄铜主要是由铜（Cu）、锌（Zn）及铅（Pb）、锡（Sn）、铝（Al）等所组成的合金[1]。按合金元素的不同又分普通黄铜和特殊黄铜。普通黄铜仅含铜、锌两种金属元素。当黄铜中锌含量小于35%时，锌能完全溶于铜内形成单相α相，称为单相黄铜，塑性好，适于冷热加压加工。当黄铜中锌含量为36%～46%时，锌铜固溶体同时存在α相和β相，称为双相黄铜，β相使黄铜塑性减小而抗拉强度上升，只适于热压力加工。若继续增加锌的质量分数，则抗拉强度下降，无使用价值。特殊黄铜中除含有铜、锌外，还含有铅、锡、铝，相应称为铅黄铜、锡黄铜、铝黃铜。加入铅、锡、铝等元素的目的，主要是为了提高其抗拉强度，以改善其加工性能。同时，锌的加入使得原本易腐蚀的纯铜（亦称红铜）的耐腐蚀性能极大提升，这即是黄铜在常规加工过程不易腐蚀的原因。同时黄铜质地较软（维氏硬度为75HV～125HV）加工性能好，因此，黄铜常用于制作手表机械机心、表壳体及其附件（表壳、上套、巴 、表带、表扣等）、表针及表盘。

如表1所示，用于表盘制作的黄铜，其铜含量为63.95%～63.98%（小于64.00%），锌含量为35.59%～35.71%（小于36%），表面维氏硬度为98.0HV1～105.1HV1，应为普通黄铜H65黄铜。

依据ISO 3160-2：2003 Watch-cases and accessories-Gold alloy coverings-Part 2： Determination of fineness， thickness， corrosion resistance and adhesion，对手表表盘制作用基材黄铜进行人工汗腐蚀试验，试验中每0.5h观察一次样品的腐蚀情况，试验结束后用清水将样品表面冲洗干净，观察样品的腐蚀情况。

结果表明，经1h的人工汗腐蚀试验后，3片手表表盘制作用基材黄铜片表面均出现腐蚀痕迹，有铜锈析出，耐腐人工汗腐蚀试验时间仅1h，锌的加入使得黄铜耐腐蚀性能明显优于纯铜，这即是黄铜可在正常空气中存放的原因。

3 表盘制作流程

表盘的常用制作流程有：模具制作→模具安装→冲外径→冲孔→冲窗→焊脚→车CD纹车亮圈→磨板→扫太阳纹（直纹）喷砂→电镀→涂装→印刷→装钉→贴UP（或贴贝壳和镶钻）。手表表盘的主要制备技术可分为两部分：机械加工和表面处理。因手表按机心装配直径分Ⅰ型（直径大于20mm）、Ⅱ型（直径16mm～20mm）和Ⅲ型（直径小于16mm）[2]，表盘的直径大小与机心的装配直径基本一致，因此表盘的加工面积很小，机械加工要求高，而选用黄铜作为表盘制作基材，则使机械加工（模具制作、冲外径、冲孔等）难度极大降低。表面处理才是表盘制作的难点和重点，更是表盘制作最后的点睛之笔。

4 表盘的表面处理

经机械加工成型的基础表盘表面粗糙，无光泽和艺术感，需经抛光获得镜面效果，喷砂获得砂面效果及拉丝获得CD纹、太阳纹等纹路面效果。如表2所示，手表用表盘制作用基材（黄铜）色度值单一，L*值为79.03～80.18，a*为2.40～2.93，b*为35.92～36.61，为金黄色。为获得更加丰富的色彩，经机械加工成型和抛光、喷砂及拉丝处理后的表盘需进一步表面处理——电镀和喷涂。

因喷涂处理的表面色彩暗淡、呆板，而电镀处理的表面色彩光艳、灵动，因此电镀着色是表盘制作过程中主要应用的表面着色处理技术。因留给表盘制作的面积和空间均有限，表盘电镀着色技术包含了传统水电镀技术、塑料电镀技术和PVD技术[3]。传统水电镀技术是表盘制作技术的基础，因黄铜表盘无法直接进行PVD镀。

黄铜表盘的电镀工艺：清洗→电镀红铜层（纯铜）→电镀镍层→水电镀银层或铑层（或进行PVD镀，镀上金色、玫瑰金色或蓝色等真空镀层）。黄铜表面不可直接电镀银、铑、金、玫瑰金及PVD镀层，因银、铑、金、玫瑰金及PVD镀层在黄铜表面的附着力较差。因此需要通过梯度电镀的方法，利用相似相溶的原理，先在黄铜表盘表面电镀一层铜层，随后在铜层表面电镀一层镍层（镍在铜镀层表面具有良好的附着力），而银、铑、金、玫瑰金及PVD镀层在镍表面的附着力良好。表盘所有的塑料装饰物，通常也需要进行塑料电镀工艺后获得光艳的金属色。塑料电镀则是先将塑料表面金属化（通过化学沉铜或化学沉镍的方法在塑料表面均匀包覆一层铜层或镍层），再进行水电度。

5 结束语

手表表盘制作的主要基材为H65黄铜，其铜含量为63.95%～63.98%（小于64.00%），锌含量为35.59%～35.71%（小于36%），表面维氏硬度为98.0HV1～105.1HV1，L*值为79.03～80.18，a*为2.40～2.93，b*为35.92～36.61，为金黄色。锌的加入使得黄铜的耐腐蚀性能得到极大提高，耐人工汗腐蚀性能可达1h，使其可在正常空气气氛中存放。手表表盘的主要制备技术可分为两部分：机械加工和表面处理，其中表面处理才是表盘制作技术的难点和重点，更是表盘制作技术中最后的点睛之笔，而电镀技术（水镀技术、塑料电镀和PVD技术）则赋予了表盘光艳、灵动的色泽。

参考文献

[1]GB/T5231-2012.加工铜及铜合金牌号和化学成分[S].

[2]QB/T1249-2013.机械手表[S].

[3]刘海华，宋鹏涛，孔晶，等.PVD镀金技术在手表制造行业中的应用[J].科技创新与应用，2016，16：152.