青铜材料及其制备方法、制造钟表外壳的加工方法与流程

本发明涉及钟表材料领域，尤其涉及一种青铜材料及其制备方法、制造钟表外壳的加工方法。

背景技术：

青铜在与氧气、水接触时会在表面形成铜绿，且随着时间的变化和所处环境的不同，呈现不同的氧化和腐蚀效果，是古玩、艺术品领域广泛应用的复古材料。

对于钟表，为了实现偏玫瑰金色的外观，并考虑材料加工过程中各项性能的要求，钟表的制造材料通常采用锡含量为6wt％-10wt％的锡磷青铜。同时，钟表的制造材料会长期与皮肤汗液接触，需要考虑耐汗液的腐蚀性。

根据gb/t5231-2012《加工铜及铜合金牌号和化学》，在锡磷青铜中，锡含量为6wt％-9wt％，磷含量为0.03wt％-0.40wt％，铁含量为0.02wt％-0.10wt％，铅含量为0.02wt％-0.05wt％，铝含量为0.002wt％-0.01wt％，锌含量为0.2wt％-0.3wt％，杂质总和为0.2wt％-0.85wt％。但该成分范围的锡磷青铜主要用于制造耐磨件及弹性件，这种锡磷青铜虽有一定的耐腐蚀性，但主要考虑的是耐海水腐蚀。汗液的成分较为复杂，与海水不同，包括氯化钠、氯化铵、尿素、醋酸、消旋乳酸、氢氧化钠、盐酸等。前述锡磷青铜在与汗液长期接触的情形下点腐蚀较为严重，并随着时间的延长，点腐蚀继续发展，有可能穿透表壳，造成表壳防水失效。

在现有技术中，专利申请cn1043804a所涉及的技术方案通过在表壳外包覆装饰及保护层，虽然可以增强表壳的耐腐蚀性，但失去了复古效果，且随时间和环境变化，镀层存在脱落的风险。

因此，有必要开发一种可在汗液环境下耐点腐蚀的青铜材料及其制备方法，以及采用该青铜材料制造钟表外壳的加工方法。

技术实现要素：

本发明针对上述技术问题，提出了一种青铜材料及其制备方法、制造钟表外壳的加工方法。

本发明提出以下技术方案：

本发明提出了一种青铜材料，包括0.5wt％-1.5wt％的zn、6wt％-9wt％的sn、0.03wt％-0.40wt％的p、0.02wt％-0.10wt％的fe、0.02wt％-0.05wt％的pd、0.002wt％-0.01wt％的al以及88wt％-94wt％的cu。

本发明上述的青铜材料中，包括0.5wt％的zn、6wt％-8wt％的sn、0.1wt％-0.25wt％的p、0.05wt％的fe、0.02wt％的pd、0.01wt％的al、90.72wt％-93.32wt％的cu以及不超过0.45wt％的杂质。

本发明上述的青铜材料中，包括1.5wt％的zn、6wt％-8wt％的sn、0.1wt％-0.25wt％的p、0.05wt％的fe、0.02wt％的pd、0.01wt％的al以及89.72wt％-92.32wt％的cu以及不超过0.45wt％的杂质。

本发明上述的青铜材料中，包括0.5wt％的zn、6wt％-7wt％的sn、0.1wt％-0.25wt％的p、0.05wt％的fe、0.02wt％的pd、0.002wt％的al以及91.778wt％-93.328wt％的cu以及不超过0.4wt％的杂质。

本发明上述的青铜材料中，包括1wt％的zn、7wt％-9wt％的sn、0.03wt％-0.35wt％的p、0.1wt％的fe、0.05wt％的pd、0.002wt％的al以及88.648wt％-91.818wt％的cu以及不超过0.85wt％的杂质。

本发明还提出了一种如上所述青铜材料的制备方法，包括：

步骤sa1、在真空或惰性气氛环境中，熔炼锡磷青铜，形成第一熔液；所述锡磷青铜的牌号采用qsn6-0.05、qsn6.5-0.1、qsn6.5-0.4、qsn7-0.2或者qsn8-0.3；

步骤sa2、向第一熔液中掺加纯度不低于99wt％的zn，并进行搅拌，形成第二熔液；其中，第二熔液中，zn的含量为0.5wt％-1.5wt％；

步骤sa3、采用第二熔液固化成型，形成所述青铜材料。

本发明上述的制备方法中，固化成型的方式采用水平连铸连轧，以形成板材；或者采用连续铸造或半连续铸造，以形成棒料或板材。

本发明还提出了一种采用如上所述青铜材料制造钟表外壳的加工方法，包括：

步骤sb1、将由所述青铜材料制成的棒料或板材进行切割下料，得到坯料；

步骤sb2、预先准备好模具；将润滑剂装入模具的型腔中，并填充型腔的1/3-1/2的体积；将坯料加热至600℃-780℃后，放入装有润滑剂的模具的型腔中；然后通过施加300mpa-3000mpa的压力对坯料施加压力，并保持10s-30s，从而形成手表外观坯件；

步骤sb3、待手表外观坯件冷却后，对手表外观坯件进行表面机械加工处理，从而形成手表外观成品件；其中，表面机械加工处理包括研磨、拉砂和喷砂中的一种或几种。

本发明上述的加工方法中，润滑剂采用石墨粉；石墨粉的粒度为5μm-30μm，纯度不低于99wt％。

本发明的青铜材料颜色理想、硬度适中、易于加工，在汗液环境下具有抗点腐蚀的性能。通过本发明所述的加工方法，可以以较少的材料损耗及较低的加工成本，得到手表表壳及其它手表外观件。本发明的青铜材料及其制备方法、制造钟表外壳的加工方法方案新颖，实用性强。

附图说明

下面结合附图对本发明进一步说明：

图1示出了本发明实施例1中所制成的成品表壳在经过人工汗耐腐蚀性能试验方法后的sem图；

图2示出了本发明实施例1中牌号为qsn7-0.2锡磷青铜在经过人工汗耐腐蚀性能试验方法后的sem图。

具体实施方式

本发明所要解决的技术问题是：现有锡磷青铜在与汗液长期接触的情形下点腐蚀较为严重，并随着时间的延长，点腐蚀继续发展，有可能穿透表壳，造成表壳防水失效。此外，通过在表壳外包覆装饰及保护层的技术方案，虽然可以增强表壳的耐腐蚀性，但失去了复古效果，且随时间和环境变化存在镀层剥落的风险。本发明就该技术问题而提出的思路是：研发一种青铜材料及其制备方法，通过掺加适量的zn，来提高抗点腐蚀能力，同时，又保持偏玫瑰金色的外观。同时，基于该青铜材料，提出一种采用该青铜材料制造钟表外壳的加工方法。

具体地，本发明提出一种青铜材料，包括0.5wt％-1.5wt％的zn、6wt％-9wt％的sn、0.03wt％-0.40wt％的p、0.02wt％-0.10wt％的fe、0.02wt％-0.05wt％的pd、0.002wt％-0.01wt％的al以及88wt％-94wt％的cu。

所述青铜材料的制备方法，包括：

步骤sa1、在真空或惰性气氛环境中，熔炼锡磷青铜，形成第一熔液；所述锡磷青铜的牌号采用qsn6-0.05、qsn6.5-0.1、qsn6.5-0.4、qsn7-0.2或者qsn8-0.3；

步骤sa2、向第一熔液中掺加纯度不低于99wt％的zn，并进行搅拌，形成第二熔液；其中，第二熔液中，zn的含量为0.5wt％-1.5wt％；

步骤sa3、采用第二熔液固化成型，形成所述青铜材料。

在这里，固化成型的方式可以采用水平连铸连轧，以形成一定厚度的板材；也可以采用连续铸造或半连续铸造，以形成棒料或板材。

进一步地，在步骤sa1中，化学组成与锡磷青铜相同的纯金属混合物可以替代锡磷青铜来进行熔炼，形成第一熔液，但成本要高于锡磷青铜。

本发明还提出了一种采用上述青铜材料制造钟表外壳的加工方法，包括：

步骤sb1、将由所述青铜材料制成的棒料或板材进行切割下料，得到坯料；

步骤sb2、预先准备好模具；将润滑剂装入模具的型腔中，并填充型腔的1/3-1/2的体积；将坯料加热至600℃-780℃后，放入装有润滑剂的模具的型腔中；然后通过施加300mpa-3000mpa的压力对坯料施加压力，并保持10s-30s，从而形成手表外观坯件；其中，润滑剂可采用石墨粉。在这里，石墨粉还起到防氧化的作用。

步骤sb3、待手表外观坯件冷却后，对手表外观坯件进行表面机械加工处理，从而形成手表外观成品件；其中，表面机械加工处理包括研磨、拉砂和喷砂中的一种或几种。

在上述技术方案中，根据表壳形状的复杂程度，步骤sb2有可能会在同一个模具或不同模具中重复进行多次。

进一步地，在其他实施例中，可以不经过步骤sb2，直接将步骤sb1中所形成的坯料直接进行表面机械加工处理，从而得到手表外观成品件。但在本实施例中，通过采用步骤sb2，可以减少材料浪费和节约机械加工成本。

进一步地，手表外观成品件可包括表壳、圈口、镶块、表带粒、带扣、把的、按的等。

通过本发明的上述技术方案，可得到颜色理想、硬度适中、易于加工的青铜材料，并能显著改善青铜材料在汗液环境下抗点腐蚀的性能。通过本发明所述的加工方法，可以以较少的材料损耗及较低的加工成本，得到手表表壳及其它手表外观件。

为了使得发明的技术方案、技术目的以及技术效果更为清楚，以使得本领域技术人员能够理解和实施本发明，下面将结合附图及具体实施例对本发明做进一步详细的描述。

实施例1

实施例1所要制备的青铜材料，用于制造成品表壳，包括1.5wt％的zn、7wt％的sn、0.2wt％的p、0.05wt％的fe、0.02wt％的pd、0.01wt％的al、90.77wt％的cu以及0.45wt％的杂质。

所述青铜材料的制备方法，包括：

步骤sa1、在真空或惰性气氛环境中，熔炼98.8重量份牌号为qsn7-0.2锡磷青铜，形成第一熔液；

步骤sa2、向第一熔液中掺加1.2重量份纯度为99.5wt％的zn，并进行搅拌，形成第二熔液；

步骤sa3、采用第二熔液进行水平连铸连轧，形成由所述青铜材料制成、厚度为6mm-20mm的板材。

进一步地，本实施例还提出了一种采用上述青铜材料制造钟表外壳的加工方法，包括：

步骤sb1、将步骤sa3形成的板材进行线切割，得到尺寸适宜进行热压的坯料；

步骤sb2、预先准备好模具；将石墨粉装入模具的型腔中，并填充型腔的1/3的体积；将坯料加热至600℃后，放入装有石墨粉的模具的型腔中；然后通过施加3000mpa的压力对坯料施加压力，并保持10s，从而形成壳坯；

步骤sb3、待壳坯冷却后，对壳坯进行表面机械加工处理，从而形成成品表壳；其中，表面机械加工处理包括研磨、拉砂和喷砂中的一种或几种。

检测试验：将本实施例制成的成品表壳，根据qb/t4775-2014《表壳体及其附件人工汗耐腐蚀性能试验方法》，在经历24小时人工汗试验后，无明显的点腐蚀坑(如图1所示)，而在相同试验条件下，采用牌号为qsn7-0.2的锡磷青铜所制成的表壳出现了较明显的点腐蚀坑(如图2所示)。

实施例2

实施例2所要制备的青铜材料，用于制造青铜圈口或底盖，包括1wt％的zn、8wt％的sn、0.2wt％的p、0.1wt％的fe、0.05wt％的pd、0.002wt％的al、89.798wt％的cu以及0.85wt％的杂质。

所述青铜材料的制备方法，包括：

步骤sa1、在真空或惰性气氛环境中，熔炼99.2重量份牌号为qsn8-0.3锡磷青铜，形成第一熔液；

步骤sa2、向第一熔液中掺加0.8重量份纯度为99.5wt％的zn，并进行搅拌，形成第二熔液；

步骤sa3、采用第二熔液进行铸造，形成由所述青铜材料制成、厚度为2mm-6mm的板材。

进一步地，本实施例还提出了一种采用上述青铜材料制造钟表外壳的加工方法，包括：

步骤sb1、将步骤sa3形成的板材进行线切割，得到尺寸适宜进行热压的坯料；

步骤sb2、预先准备好模具；将石墨粉装入模具的型腔中，并填充型腔的1/2的体积；将坯料加热至680℃后，放入装有石墨粉的模具的型腔中；然后通过施加600mpa的压力对坯料施加压力，并保持30s，从而形成坯件；

步骤sb3、待坯件冷却后，对坯件进行表面机械加工处理，从而形成成品圈口或底盖；其中，表面机械加工处理包括研磨、拉砂和喷砂中的一种或几种。

检测试验：将本实施例制成的成品圈口或底盖，根据qb/t4775-2014《表壳体及其附件人工汗耐腐蚀性能试验方法》，在经历24小时人工汗试验后，无明显的点腐蚀坑，而在相同试验条件下，采用牌号为qsn8-0.3的锡磷青铜所制成的成品圈口或底盖出现了较明显的点腐蚀坑。

实施例3

实施例3所要制备的青铜材料，用于制造青铜把的、按的或镶块，包括0.5wt％的zn、6.5wt％的sn、0.1wt％的p、0.05wt％的fe、0.02wt％的pd、0.002wt％的al、92.428wt％的cu以及0.4wt％的杂质。

所述青铜材料的制备方法，包括：

步骤sa1、在真空或惰性气氛环境中，熔炼99.8重量份牌号为qsn6.5-0.1锡磷青铜，形成第一熔液；

步骤sa2、向第一熔液中掺加0.2重量份纯度为99.5wt％的zn，并进行搅拌，形成第二熔液；

步骤sa3、采用第二熔液进行水平连铸连轧，形成由所述青铜材料制成、厚度为2mm-8mm的棒料。

进一步地，本实施例还提出了一种采用上述青铜材料制造钟表外壳的加工方法，包括：

步骤sb1、将步骤sa3形成的棒料进行线切割，得到尺寸适宜进行热压的坯料；

步骤sb2、预先准备好模具；将石墨粉装入模具的型腔中，并填充型腔的1/2的体积；将坯料加热至660℃后，放入装有石墨粉的模具的型腔中；然后通过施加800mpa的压力对坯料施加压力，并保持30s，从而形成坯件；

步骤sb3、待坯件冷却后，对坯件进行表面机械加工处理，从而形成成品把的、按的或镶块；其中，表面机械加工处理包括研磨、拉砂和喷砂中的一种或几种。

检测试验：将本实施例制成的成品把的、按的或镶块，根据qb/t4775-2014《表壳体及其附件人工汗耐腐蚀性能试验方法》，在经历24小时人工汗试验后，无明显的点腐蚀坑，而在相同试验条件下，采用牌号为qsn6.5-0.1的锡磷青铜所制成的成品把的、按的或镶块出现了较明显的点腐蚀坑。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。