手表行業(yè)用鎢鋼材料和不銹鋼材料性能的研究

鐘飛　鄔治平　楊麗　付偉猛

摘 要：對手表行業(yè)常用的鎢鋼材料和不銹鋼材料進(jìn)行了基本性能檢測，包括材料成分分析，硬度、耐磨性、耐腐蝕性的檢測，并對其性能進(jìn)行了對比研究。結(jié)果表明，目前手表行業(yè)常用鎢鋼材料的主要成分為WC和Ni，國內(nèi)知名品牌所用的不銹鋼材料為316不銹鋼，鎢鋼材料的硬度、耐磨性和耐腐蝕性均優(yōu)于不銹鋼材料。

關(guān)鍵詞：手表行業(yè)；鎢鋼材料；不銹鋼材料；性能檢測

中圖分類號：TH714.52 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.12.093

鎢鋼（硬質(zhì)合金）具有硬度高、耐磨、強(qiáng)度和韌性較好、耐熱、耐腐蝕等一系列優(yōu)良性能，其莫氏硬度在8.9～9.1之間，是18K黃金的10倍，鈦金的4倍，在日常生活中不會磨損。目前，手表外觀件的生產(chǎn)材料主要為不銹鋼。近年來，鎢鋼逐漸被應(yīng)用于手表行業(yè)，其表現(xiàn)出的優(yōu)異性能使傳統(tǒng)的不銹鋼材料望塵莫及。因此，對鎢鋼材料性能的研究勢在必行。本文通過一系列試驗，對手表用鎢鋼材料和不銹鋼材料的性能進(jìn)行了對比研究。

1 試驗對象、方法和設(shè)備等

試驗對象：手表行業(yè)市場上現(xiàn)用的鎢鋼材料2種，分別記為W1材料和W2材料；市場上國內(nèi)知名品牌手表不銹鋼材料2種，記為G1材料和G2材料。

試驗方法：對鎢鋼材料和不銹鋼材料進(jìn)行性能檢測，包括材料成分分析，硬度、耐磨性、耐腐蝕性檢測等。

試驗設(shè)備：X射線合金分析儀、維氏顯微硬度計、耐磨試驗機(jī)、人工汗液及恒溫干燥箱。

試驗試劑：質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的稀硝酸溶液。

2 試驗結(jié)果及分析

2.1 材料成分檢測結(jié)果及分析

表1為鎢鋼材料W1、W2和不銹鋼材料G1、G2的材料成分檢測結(jié)果。從表1中可以看出，鎢鋼材料W1和W2的主要成分有WC和Ni，WC是硬化相，Ni是黏結(jié)金屬。鎢鋼燒結(jié)成型就是將硬化相和黏結(jié)金屬粉末充分混合并壓制成坯料，再進(jìn)燒結(jié)爐加熱到一定溫度（燒結(jié)溫度），并保持一定的時間（保溫時間），然后冷卻下來，從而得到所需性能的鎢鋼材料。G1、G2均為316不銹鋼。

2.2 材料硬度檢測結(jié)果及分析

表2為鎢鋼材料W1、W2和不銹鋼材料G1、G2的材料硬度檢測結(jié)果。從表2中可以看出，鎢鋼材料的表面維氏硬度為1 350～1 400 HV，316不銹鋼的表面維氏硬度為200～230 HV，鎢鋼材料的維氏硬度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過不銹鋼的硬度，鎢鋼樣品的維氏硬度是316不銹鋼的6～7倍。

2.3 耐磨性能檢測結(jié)果及分析

依據(jù)ISO 23160—2011國際標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行耐磨試驗，所使用的儀器為耐磨試驗機(jī)。試驗時，首先校準(zhǔn)耐磨試驗機(jī)，然后用標(biāo)準(zhǔn)片進(jìn)行一個循環(huán)周期為48 h的振動研磨試驗，標(biāo)準(zhǔn)片的質(zhì)量損失量應(yīng)在國際標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的4～8 mg的標(biāo)準(zhǔn)范圍。

將鎢鋼材料W1、W2和不銹鋼材料G1、G2放入耐磨試驗機(jī)中進(jìn)行48 h的耐磨試驗，試驗結(jié)果見表3.從表3可以看出，在標(biāo)準(zhǔn)光源D65下觀察，耐磨試驗后，鎢鋼材料W1和W2表面依舊光亮，無明顯劃痕；而316不銹鋼材料G1和G2的表面光澤消失，遍布劃痕。鎢鋼材料的耐磨性能要遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于316不銹鋼材料。這是因為鎢鋼材料的表面硬度高，長時間使用不易出現(xiàn)劃痕；而316不銹鋼的硬度低，表面極易產(chǎn)生劃痕。耐磨性能的檢測結(jié)果可與2.2中硬度測試的結(jié)果相互驗證。

2.4 耐腐蝕性能檢測結(jié)果及分析

對手表用鎢鋼材料W1、W2和不銹鋼材料G1、G2進(jìn)行耐腐蝕性能檢測，包括人工汗腐蝕試驗和質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的稀硝酸腐蝕試驗。表4和表5分別為手表用鎢鋼材料W1、W2和不銹鋼材料G1、G2耐人工汗腐蝕、耐稀硝酸腐蝕性能檢測結(jié)果。從表4和表5中可以看出，鎢鋼材料的耐人工汗腐蝕和耐稀硝酸腐蝕性能均較好；不銹鋼材料的耐人工汗腐蝕性能較好，但其耐稀硝酸腐蝕性能比鎢鋼差。

3 結(jié)束語

手表行業(yè)常用鎢鋼材料的主要成分為硬化相WC和黏結(jié)金屬Ni，硬度較高，表面維氏硬度可達(dá)1 350～1 400 HV，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于不銹鋼材料的維氏硬度，其耐磨性能比不銹鋼好，長時間佩戴，表面依舊光亮，無明顯劃痕。

手表行業(yè)使用的不銹鋼材料主要為316不銹鋼材料（僅對國內(nèi)知名品牌手表而言），硬度較低，表面維氏硬度為200～230 HV，耐磨性能較差，長時間佩戴，不銹鋼表面容易刮花，表面光澤消失，出現(xiàn)明顯劃痕。

鎢鋼材料的耐人工汗腐蝕性能和耐稀硝酸腐蝕性能均良好，經(jīng)試驗后，鎢鋼無明顯的腐蝕和變色；316不銹鋼的耐人工汗腐蝕性能良好，但其耐稀硝酸腐蝕性能比鎢鋼差。

目前，鎢鋼材料被應(yīng)用于手表行業(yè)表殼和表帶的制造中，因其硬度高、耐磨、強(qiáng)度和韌性較好、耐熱、耐腐蝕等一系列優(yōu)良性能，得到了相關(guān)研究者的廣泛關(guān)注。作為一種新型手表材料，其在手表行業(yè)有很好的應(yīng)用和發(fā)展前景。

參考文獻(xiàn)

[1]張聰，張偉彬，彭英彪，等.硬質(zhì)合金相圖熱力學(xué)和擴(kuò)散動力學(xué)數(shù)據(jù)庫及其應(yīng)用[J].中國材料進(jìn)展，2015，34（1）：1-14.

〔編輯：劉曉芳〕