手表包金工艺技术研究

2018-03-09赖喜庆刘海华赵可沦

科技创新与应用 2018年7期

赖喜庆+刘海华+赵可沦

摘要：介绍了包金手表及K金的概念，对手表激光焊接过盈包金工艺进行了研究。采用手表激光焊接过盈包金工艺制备了三种结构（斜面形、折线形和弧形）包金表身，并对其耐腐蚀和可靠性能进行了测试研究。研究结果表明，手表激光焊接过盈包金工艺耐腐蚀性能良好、包金层牢度可靠。

关键词：手表；不锈钢；包金；K金；过盈；焊接；可靠性

中图分类号：TQ153.2 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）07-0066-02

Abstract： This paper introduces the concepts of gold wristwatch and K gold， and studies the technology of interference wrapping gold by laser welding. Three kinds of structures （oblique shape， fold line shape and arc shape） were prepared by the laser welding process of wristwatch， and the corrosion resistance and reliability were tested and studied. The results show that the corrosion resistance and the fastness of the gold coating are good.

Keywords： wristwatch； stainless steel； rolled gold； K gold； interference； welding； reliability

1 概述

金因其稀有性及在自然環境中优良的化学稳定性，以及其高贵的金属黄色——金黄色，而成为富贵财富的象征。金可作为货币流通，亦被做成贵重饰品和贵重及奢侈品的装饰零部件。金在高档手表行业中亦被广泛地应用。然而纯金较软，硬度低，致使纯金手表较少，因此金表通常使用的是K金。金表采用K金原因有二：一是K金硬度高，用其制作的手表可靠性良好；二是K金较纯金（24K金）价格便宜，有利于节约成本。然而即使是使用K金作为手表制造的原材料其成本仍然不菲。为了在控制手表成本的同时增加手表的档次，手表上会用金加以装饰，手表包金工艺技术随之应运而出。目前用于手表制造的主要原材料是不锈钢（如316不锈钢和304不锈钢），但由于不锈钢与K金性能上的差异，不锈钢与K金结合后耐腐蚀性能和结合力不佳。目前手表行业常用的包金工艺有两种：（1）采用焊膏涂抹在表壳上，再通过高温过炉的方式将K金与表壳结合起来，即焊膏焊接工艺；这种方式成本相对较高，且在后期使用的过程中，在K金与手表配件间的焊缝中会发生缝隙腐蚀及焊膏外泄等不良现象。（2）即为本文激光焊接工艺。

2 K金

K金是指黄金（Au）与其他金属（如银（Ag）、铜（Cu）等金属）的合金，K是英文单词“karat”的缩写，1K约含4.167%的黄金，K金具有硬度高、不易变形及耐磨损等优良性能。根据QB/T 1901.1-2006 《表壳体及其附件金合金覆盖层第1部分：一般要求》4.3包金覆盖层的规定，手表用包金覆盖层的纯度不得低于58.5%，即手表用包金层的金含量必须大于或等于14K。18K金因同时具有较高的硬度及与黄金极为相近的色泽，为包金手表的首选K金材料。依据ISO 8654《金合金颜色定义、颜色范围和标记》的规定，14K和18K依据颜色的不同又可分为0N～5NK金，如表1所示。

3 手表激光焊接包金工艺技术

手表外观组成部件主要有表玻璃、上套、表壳体、巴的、后盖、表带（主要有金属表带、皮革表带、等）及表扣等，手表内部件主要有表针、表盘、机心、内罩等。目前国内外包金手表的制备技术为在手表上套上包覆一层200μm～300μm的K金层。其结构包括表壳体、上套、K金金属圈以及上套与表壳体的中间连接件，中间连接件与表壳体过盈配合连接，包金上套与中间连接件过盈配合连接，K金金属圈与上套通过多点激光焊接相连。上套基体和表壳均为316不锈钢材质，K金金属圈为14K-24K金。K金金属圈为弧形、折线形或斜面结构，K金金属圈与上套基体相接触处的外轮廓相适，上套基体采用契形结构。上套基体与中间连接件过盈配合连接的接触面粗糙度值为Rα≤2.00，过盈量为30μm～100μm；中间连接件与表壳体通过过盈配合连接的配合接触面粗糙度为Rα≤2.00，过盈量亦为30μm～100μm；K金金属圈的厚度为200μm～300μm，K金金属圈与上套基体焊接连接的焊点不少于3个。

3.1 斜面形结构包金表身制备工艺

表身部件包括：表壳体、中间连接件、上套基体、和K金金属圈，其中表壳体和上套基体为316不锈钢制成，K金金属圈为14K 1N色合金，其结构为斜面结构，厚度为300μm。14K 1N色金属圈位于上套基体的上方，上套基体与14K 1N色金属圈的接触面的外轮廓相同，中间连接件与表壳体通过过盈配合连接，上套基体与中间连接件通过过盈配合连接，14K 1N色金属圈与上套基体采用多点激光焊接进行连接。

首先将14K 1N色金属圈与上套基体采用多点激光焊接进行连接，焊点数为10个，焊点均匀分布于14K 1N色金属圈与上套基体之间；随后将此包金上套与中间连接件通过过盈配合连接，配合接触面表面粗糙度为Rα=1.00，两者过盈量为50μm；随后将组合好的包金上套整体压入表壳体中，配合接触面表面粗糙度为Rα=1.50，两者过盈量为30μm。

3.2 折线形结构包金表身制备工艺

表身部件包括：表壳体、中间连接件、上套基体、和K金金属圈，其中表壳体和上套基体为316 不锈钢制成，K金金属圈为18K 2N色合金，其结构为折线形结构，厚度为240μm。18K 2N色金属圈位于上套基体的上方，上套基体与18K 2N色金属圈的接触面的外轮廓相同，中间连接件与表壳体通过过盈配合连接，上套基体与中间连接件通过过盈配合连接，18K 2N色金属圈与上套基体采用多点激光焊接进行连接。endprint

首先将18K 2N色金属圈与上套基体采用多点激光焊接进行连接，焊点数为5 个，焊点均匀分布于18K 2N色金属圈与上套基体之间；随后将此包金上套与中间连接件通过过盈配合连接，配合接触面表面粗糙度为Rα=1.00，两者过盈量为100μm；随后将组合好的包金上套整体压入表壳体中，配合接触面表面粗糙度为Rα=0.80，两者过盈量为80μm。

3.3 弧形结构包金表身制备工艺

表身部件包括：表壳体、中间连接件、上套基体、和K金金属圈，其中表壳体和上套基体为316 不锈钢制成，K金金属圈为18K 5N色合金，其结构为弧形结构，厚度为320μm。18K 5N色金属圈位于上套基体的上方，上套基体与18K 5N色金属圈的接觸面的外轮廓相同，中间连接件与表壳体通过过盈配合连接，上套基体与中间连接件通过过盈配合连接，18K 5N色金属圈与上套基体采用多点激光焊接进行连接。

首先将18K 5N色金属圈与上套基体采用多点激光焊接进行连接，焊点数为3 个，焊点均匀分布于18K 5N色金属圈与上套基体之间；随后将此包金上套与中间连接件通过过盈配合连接，配合接触面表面粗糙度为Rα=0.80，两者过盈量为80μm；随后将组合好的包金上套整体压入表壳体中，配合接触面表面粗糙度为Rα=1.20，两者过盈量为100μm。

4 耐腐蚀性能

人工汗腐蚀试验

4.1 检测条件

HK-D58型精密高温烘箱（东莞华凯）；人工汗液；烧杯等玻璃仪器及塑料薄膜。

4.2 试验步骤

（1）容器（烧杯）内盛入深度大约为10mm的人工汗液，试样悬挂在距液面和器壁至少30mm的玻璃钩上。

（2）将装有人工汗液及试样的容器（烧杯）放入40±2℃HK-D58型精密高温烘箱（东莞华凯）中恒温48h后，取出试样，并观察试样表面的腐蚀情况。

4.3 评判标准

（1）合格：用清水冲洗后，试样有效表面的总体颜色未发生变化，且试样表面无明显盐析和锈蚀。

（2）不合格：试样有效表面的总体颜色发生变化，或试样表面有盐析或锈蚀。

人工汗48h腐蚀试验后，斜面形、折线形及弧形结构包金表身有效表面的总体颜色未发生变化，且试样表面无明显盐析和锈蚀。结果表明，采用激光焊接过盈工艺制备的包金表身耐人工汗腐蚀性能良好。

5 牢度检测