一种高强度抗腐蚀黑钛钟表饰件及其制作工艺
技术领域
本发明涉及手表领域技术，尤其是指一种高强度抗腐蚀黑钛钟表饰件及其制作工艺。
背景技术
钛金属较其他手表制造金属昂贵，所以主要运用在较为高档的产品，如火箭、导弹和高速飞机的结构件，现瑞士著名手表也在逐渐使用。
当今社会飞速发展，在钟表设计方面，更多设计师选择以黑色的元素彰显出炫酷的风格，在众多的手表表壳制造材料当中，钛料作为中高档材料，备受青睐，而传统方式让钛料成黑色主要是通过电镀方式在钛料表层形成黑色电镀层，但电镀层存在很大不稳定性，且电镀过程中往往产生很多污染，如废气、废水的排放，同时大大增加了企业成本，降低了企业效益。
调研发现，传统方式在钛料表面电镀黑色表层的抗腐蚀能力已不能满足企业高标准和高品质产品的要求。
发明内容
有鉴于此，本发明针对现有技术存在之缺失，其主要目的是提供一种高强度抗腐蚀黑钛钟表饰件，表面自然呈黑色，不需要电镀，能长时间不掉色，稳定性极强，在受到硬物撞击时不易被刮花和损坏，能抵抗汗和其他腐蚀物质，始终保持着较高的光泽表层效果。
本发明的另一目的是提供一种高强度抗腐蚀黑钛钟表饰件的制作工艺，采用黑钛技术，通过将钛材料加热到一定温度范围，经过特定时间后，发生的物理变化，在表面形成黑色表层，较传统的电镀方式稳定和快捷。
为实现上述目的，本发明采用如下之技术方案：
一种高强度抗腐蚀黑钛钟表饰件，包括采用高强度抗腐蚀黑钛金属制作的一体式外框体，该外框体为圆环形状，外框体具有顶壁、侧壁，该侧壁垂直于顶壁以形成“┓”字形状，所述顶壁的内周沿向下延伸设置凸块，使得凸块与顶壁、侧壁之间形成用于安装内框的空间，所述顶壁的上表面设有装饰纹，所述侧壁的底部设有用于装配防水圈的第一防水槽，于侧壁的中部开通有一贯穿侧壁内外两面的巴孔，该巴孔为两级孔，第一级孔比第二级孔的孔直径大，于第一级孔与第二级孔之间形成台阶，且于第一级孔的内部有间距地设有两条防水槽，即第二防水槽和第三防水槽。
作为一种优选方案，所述顶壁的内周上沿设有内挡台，是由顶壁的顶面向下切割形成的“┗”字形缺口。
作为一种优选方案，所述顶壁的装饰纹为凹纹或凸纹，是连续的环形结构，或者是由多段分离的弧形有间距地排列所形成的环形结构。
作为一种优选方案，所述侧壁的外周设有嵌合位，该嵌合位中嵌入与黑钛金属颜色不同的装饰圈。
作为一种优选方案，所述嵌合位为嵌合槽，于嵌合槽内设有上凹位和下凹位，该装饰圈具有上凸位和下凸位，当装饰圈嵌入该嵌合槽后，所述上凸位卡入上凹位中，所述下凸位卡入下凹位中。
作为一种优选方案，所述装饰圈为亮面不锈钢金属，该装饰圈的外表面与所述侧壁的侧壁平齐。
一种高强度抗腐蚀黑钛钟表饰件的制作工艺，包括以下步骤
S1，钛合金熔液制备：分别称取钛含量为95.8％以上的高纯钛锭、钛镁中间合金、钛锰中间合金作为原料，该原料中各元素的质量百分数为Si：≤0.05％、Fe：≤0.08％、Cu：≤0.1％、Mn：≤0.1％、Mg：2.2-2.8％、Zn：≤0.05％，其它单个杂质：≤0.03％、合计杂质：≤0.2％，其余为Ti；将原料在1750℃～1800℃下熔炼成钛合金熔液，熔炉内通入氮气作为惰性气体，启动搅拌器，对熔炉内的熔融钛合金熔液匀匀搅拌，启动超声波发生器，向钛合金熔液施加超声波振动，使混合均匀；
S2，铸造：将钛合金溶液按铸造温度1500℃～1660℃、铸造速度60～65mm/min的工艺进行初铸造，出炉空冷，车皮后锯切成规格为300mm×1219mm×4000mm的钛合金铸锭；所述钛合金铸锭经过6火次锻造，其中在相变点以上进行三火次锻造，共进行三墩四拔摔圆，墩拔时的缎比控制在1.3-1.7之间；在温度为970℃～990℃时终锻，得到黑皮棒材；
S3，热轧：黑皮棒材在800～850℃下进行热轧为9.0mm的卷材；
S4，中间退火：在700～720℃下中间退火；
S5，冷轧及精轧：采用一次性下压量达60％，让伸长的结晶体，通过较大的下压量重新断裂；然后再500-600℃退火结晶，拉长的组织吸收热量球化，再施加30％的压下量，让晶料拉长；在保证高强度的同时，保持平衡的变形织构与变形组织，尽量减少了组织料纹的出现，从而获得高亮的黑色镜面效果；
S6，连续拉矫：获得高强度可镜面钛合金带材，该高强度可镜面钛合金带材的厚度和宽度为80～200±1mm*1225mm，其截面结构具有大小不同的粒径，包括第一表层、第二表层、第一次表层、第二次表层、中间夹芯层，所述第一表层与第二表层关于中间夹芯层对称，第一次表层与第二次表层关于中间夹芯层对称，该第一表层、第二表层的晶料粒径小于第一次表层、第二次表层的晶料粒径，该第一次表层、第二次表层的晶料粒径小于中间夹芯层，其中，第一表层和第二表层的厚度大于200丝；
S7，精加工成型出手表外壳的形状。
作为一种优选方案，在S5步骤的冷轧及精轧过程中，于黑皮卷材的表面喷射活性碳粉，再空冷8小时，冷却时活性碳粉实现钛合金卷材不稳定金属杂质的还原:
Fe3O4+C＝3FeO+CO↑
FeO+C＝Fe+CO↑
2CuO+C＝2Cu+CO2↑
2ZnO+C＝2Zn+CO2↑
作为一种优选方案，在S7步骤中的精加工至少有：精密数控车床加工、CNC数控车床加工、电脑铣加工、电脑锣加工、化学腐蚀加工。
本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果，具体而言，由上述技术方案可知，其一，本发明的钟表饰件(主要指外框体)，是采用高强度抗腐蚀黑钛金属制作的一体式结构，表面不需要电镀自然形成黑色，稳定性极强，在受到硬物撞击时不易被刮花和损坏，能抵抗汗和其他腐蚀物质，始终保持着较高的光泽表层效果。其二，是该外框体上可以直接设置装饰纹，装饰纹或者为凸或者为凹，显示出手表的特色和个性，再藉由配合高强度抗腐蚀黑钛金属材质，即使装饰纹是凸起的，也不易被刮花，长期使用如新。其三，该外框体是设有第一防水槽、第二防水槽和第三防水槽，在关键位置起到多层防水效果，避免入水问题。
本发明的高强度抗腐蚀黑钛钟表饰件的制作工艺是基于黑钛技术，通过将钛原料经过S1，钛合金熔液制备→S2，铸造→S3，热轧→S4，中间退火→S5，冷轧及精轧→S6，连续拉矫→S7，精加工，共7个步骤，使得钛合金属表面形成黑色表层，并且黑色表面经过冷轧及精轧获得镜面效果，最后连续拉矫使得钛金属带材表面晶料粒径的密度大于中间，从而变得更硬，密度更大，大大提高了黑钛的抗腐蚀和抗刮花性能，且在离开高温环境后，亦能够长时间保持稳定。相比于传统采用电镀开成黑色镀层，黑钛材料以其独特的性质，能长时间保持黑色不掉色，改善了传统电镀易掉色问题，且表面稳定性极强，在受到硬物撞击时不易被刮花和损坏，能抵抗汗和其他腐蚀物质，始终保持着较高的光泽表层效果。从制作工艺上，免去了电镀工序，可以提高效率，节省企业成本，提高企业效益，并且能降低了电镀污染，为打造美好环境奉献一份力量。
为更清楚地阐述本发明的结构特征和功效，下面结合附图与具体实施例来对本发明进行详细说明。
附图说明
图1是本发明之实施例一只手表的示意图。
图2是本发明之实施例一只手表的剖视图一。
图3是本发明之实施例一只手表的剖视图二。
图4是本发明之实施例钛合金带材在连续拉矫工艺后晶粒分布状态示意图。
附图标识说明：
100、手表101、手表壳
102、玻璃表盖103、衬垫
104、手表表盘105、手表模块
106、内框107、底盖
108、防水密封圈109、隐蔽部分
110、面板111、发光板
112、巴的113、防水套
10、外框体 11、顶壁
12、侧壁 13、凸块
14、空间 15、装饰纹
16、第一防水槽 17、巴孔
171、第一级孔172、第二级孔
173、台阶174、第二防水槽
175、第三防水槽18、内挡台
19、嵌合位 191、上凹位
192、下凹位20、装饰圈
21、上凸位 22、下凸位
200、高强度可镜面钛合金带材201、第一表层
202、第二表层203、第一次表层
204、第二次表层205、中间夹芯层。
具体实施方式
请参照图1至图3所示，其显示出了本发明之较佳实施例的具体结构，是一种高强度抗腐蚀黑钛钟表饰件，应用于钟表上。其中，图1是一只手表100，本发明的黑钛钟表饰件施加在图1所示的手表100上。
图2是一只手表100的内部结构的主要部分放大剖视图。手表100包含一个手表壳101。一个玻璃表盖102通过一个衬垫103而安装在手表壳101的上部。一个手表表盘104和一个手表模块105容纳在手表壳101中，并因此而附装在一个内框106上。一个底盖107通过一个防水密封圈108而附装在手表壳101的下表面上。
手表模块105至少具有模拟功能和数字功能二者中的模拟功能。手表模块105具有这样的结构，即表针(图中未示出)在手表表盘的上方移动。在手表壳101的内周表面上形成了一个用于隐蔽内框106并与手表表盘的上表面外周部分相接触的隐蔽部分109，该隐蔽部分109向手表壳101内侧伸出。手表表盘被成形为圆形。手表表盘具有一个两层结构，其中一个面板110安置在两层结构的上侧，而一个发光板111安置在面板110下面。手表表盘安置在手表模块105的上表面上，如图2所示。
其中，手表100中的手表壳101是本发明的高强度抗腐蚀黑钛钟表饰件。该黑钛钟表饰件的结构包括采用高强度抗腐蚀黑钛金属制作的一体式外框体10，该外框体10为圆环形状，外框体10具有顶壁11、侧壁12，该侧壁12垂直于顶壁11以形成“┓”字形状，所述顶壁11的内周沿向下延伸设置凸块13，使得凸块13与顶壁11、侧壁12之间形成用于安装内框106的空间14，所述顶壁11的上表面设有装饰纹15，所述侧壁12的底部设有用于装配防水圈的第一防水槽16，第一防水槽16中置入第一防水密封圈108，使底盖107与侧壁12底部结合能够防水。
所述侧壁12的中部开通有一贯穿侧壁12内外两面的巴孔17，该巴孔17为两级孔，第一级孔171比第二级孔172的孔直径大，于第一级孔171与第二级孔172之间形成台阶173，且于第一级孔171的内部有间距地设有两条防水槽，即第二防水槽174和第三防水槽175，该第二防水槽174与第三防水槽175中置入第二防水圈和第三防水圈。一巴的112插入到巴孔17内。巴的112杆端形成与巴孔17的两级孔相吻合，于巴的112杆端的外周设置防水套113。
所述顶壁11的内周上沿设有内挡台18，是由顶壁11的顶面向下切割形成的“┗”字形缺口，用于承托玻璃表盖102。所述顶壁11的上表面设有装饰纹15，所述顶壁11的装饰纹15为凹纹或凸纹，是连续的环形结构，或者是由多段分离的弧形有间距地排列所形成的环形结构，起到个性化装饰效果。
在另一实施例中，所述侧壁12的外周设有嵌合位19，该嵌合位19中嵌入与黑钛金属颜色不同的装饰圈20，可以增加个性化装饰效果。所述装饰圈20为亮面不锈钢金属，该装饰圈20的外表面与所述侧壁12平齐。此亮面不绣钢为银白色，而手表外框体10其余呈黑色，两种颜色形成鲜明对比，使得此手表100整体更显出佩戴者的气质和个性。其中，所述嵌合位19为嵌合槽，于嵌合槽内设有上凹位191和下凹位192，该装饰圈20具有上凸位21和下凸位22，当装饰圈20嵌入该嵌合槽后，所述上凸位21卡入上凹位191中，所述下凸位22卡入下凹位192中。
基于此，本发明有一种高强度抗腐蚀黑钛钟表饰件的制作工艺，用于制作上述的外框体10，包括以下步骤
S1，钛合金熔液制备：分别称取钛含量为95.8％以上的高纯钛锭、钛镁中间合金、钛锰中间合金作为原料，该原料中各元素的质量百分数为Si：≤0.05％、Fe：≤0.08％、Cu：≤0.1％、Mn：≤0.1％、Mg：2.2-2.8％、Zn：≤0.05％，其它单个杂质：≤0.03％、合计杂质：≤0.2％，其余为Ti；将原料在1750℃～1800℃下熔炼成钛合金熔液，熔炉内通入氮气作为惰性气体，启动搅拌器，对熔炉内的熔融钛合金熔液匀匀搅拌，启动超声波发生器，向钛合金熔液施加超声波振动，使混合均匀；
S2，铸造：将钛合金溶液按铸造温度1500℃～1660℃、铸造速度60～65mm/min的工艺进行初铸造，出炉空冷，车皮后锯切成规格为300mm×1219mm×4000mm的钛合金铸锭；所述钛合金铸锭经过6火次锻造，其中在相变点以上进行三火次锻造，共进行三墩四拔摔圆，墩拔时的缎比控制在1.3-1.7之间；在温度为970℃～990℃时终锻，得到黑皮棒材；
S3，热轧：黑皮棒材在800～850℃下进行热轧为9.0mm的卷材；
S4，中间退火：在700～720℃下中间退火；
S5，冷轧及精轧：采用一次性下压量达60％，让伸长的结晶体，通过较大的下压量重新断裂；然后再500-600℃退火结晶，拉长的组织吸收热量球化，再施加30％的压下量，让晶料拉长；在保证高强度的同时，保持平衡的变形织构与变形组织，尽量减少了组织料纹的出现，从而获得高亮的黑色镜面效果；
其中，在冷轧及精轧过程中，于黑皮卷材的表面喷射活性碳粉，再空冷8小时，冷却时活性碳粉实现钛合金卷材不稳定金属杂质的还原:
Fe3O4+C＝3FeO+CO↑
FeO+C＝Fe+CO↑
2CuO+C＝2Cu+CO2↑
2ZnO+C＝2Zn+CO2↑。
这样可以防止钛合金带材表面出现杂质被氧化现象，大大提高了黑钛的抗腐蚀和抗刮花性能，且在离开高温环境后，亦能够长时间保持稳定。
S6，连续拉矫：获得高强度可镜面钛合金带材200，该高强度可镜面钛合金带材200的厚度和宽度为80～200±1mm*1225mm，其截面结构具有大小不同的粒径，如图4所示，包括第一表层201、第二表层202、第一次表层203、第二次表层204、中间夹芯层205，所述第一表层201与第二表层202关于中间夹芯层205对称，第一次表层203与第二次表层204关于中间夹芯层205对称，该第一表层201、第二表层202的晶料粒径小于第一次表层203、第二次表层204的晶料粒径，该第一次表层203、第二次表层204的晶料粒径小于中间夹芯层205，其中，第一表层201和第二表层202的厚度大于200丝。
通过连续拉矫，该可镜面钛合金带材的表面非常致密，光洁度好，且不会有横纹，整个带材的表面光亮如镜。
S7，精加工成型出手表外壳的形状。精加工的形成至少有精密数控车床加工、CNC数控车床加工、电脑铣加工、电脑锣加工、化学腐蚀加工等。
综上所述，本发明的设计重点在于，由于发明了黑钛技术，让钛料在经过高温处理后自然形成黑色，在缩短生产时间，提高生产效率的同时，又能产出耐磨性强，抗腐蚀和抗刮花的高品质黑色钛料，提高了企业在钟表行业的核心竞争力。符合企业不断追求卓越品质的企业文化，定能让企业以更快，更稳，更高的步伐走向行业前端。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的技术范围作任何限制，故凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
