[发明专利]一种改善奥氏体不锈钢壳体耐磨耐蚀性的表面处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种不锈钢表面处理方法，特别是涉及一种改善奥氏体不锈钢壳体耐磨耐蚀性的表面处理方法，解决奥氏体不锈钢壳体不耐磨、易划伤的问题，同时进一步提高产品耐腐蚀性能，保持不锈钢表壳原有的已被广大消费者认可的表面颜色和光泽度好的特点。 

背景技术

随着物质生活水平的不断提高，人们对日常生活用品和各种饰物表面的要求也越来越高，越来越苛刻，既要经久耐用，也要美观漂亮。目前市场出售的各种款式手表的表壳材质大多为奥氏体不锈钢。众所周知，奥氏体不锈钢材料耐腐蚀性能优异，可以长时间使用仍能保持光亮的外观。但奥氏体不锈钢的硬度较低(HV200～250)，耐磨性不好，在使用一段时间后表壳的表面容易出现划花现象，严重影响表壳的耐用性和美观性。 

目前，国内外手表表壳、表带使用的材料有以下几种：不锈钢(包括粉末注射成型)、黄铜、锌铝合金、塑料及特种陶瓷(ZrO2、WC)、钛合金等，90％以上都需要经过电镀、离子镀或两者的复合处理。因而，镀层在钟表行业内的使用十分普遍，数量巨大。 

在钟表行业内，镀层从制备方法上一般可分为电镀层和离子镀层两种。电镀层大都作为中间镀层，也可作为最终镀层，常用的有：铜、镍、镍-钯合金、金合金等。而离子镀层一般作为最终镀层，常用的有：TiN、TiN+Au(IPG Ion Plating Gold)、TiC、IPS(Ion Plating Stainless Steel)等。对于一只手表的壳或带，可能使用单镀层，如不锈钢基体可离子镀TiN，也可使用多种镀层，如锌铝合金壳镀层IPG，则需要电镀Cu、Ni、Ni-Pd合金，离子镀TiN+Au。由此可见，表面镀层制备技术在钟表行业内具有不可替代的位置，是目前国内外手表表壳、表带制备链中不可或缺的环节，对这些表面镀层制备技术的改进和更新对整个钟表行业的发展将具有重要的实际意义。 

就手表壳表面处理技术而言，电镀铜、镍、镍-钯合金等镀层技术已相当成熟。但随着人们生活水平的不断提高，消费观念的不断更新，手表对于消费者来说不仅只是一种表征时间的工具，还应是一种代表消费者个性的装饰品，消费者对它的要求也会越来越高，因此，手表壳上的电镀镀层已不能满足人们日益高涨的消费需求，主要表现在以下两方面：第一，为了迎合消费者的个性需要，现在的手表壳形状变得越来越复杂，而对于这种形状复杂的产品，电镀工艺的均镀和深镀能力较差，从而导致产品镀层极不均匀，严重影响表壳颜色的均匀性和耐蚀性能；第二，无论是电镀铜、镍、 金还是镍-钯合金，镀层的耐磨耐蚀性能均非常有限，从而导致产品过早退色或镀层脱落，严重影响产品的使用寿命。 

离子镀是一种干法镀技术，无污染，镀层无有害杂质残留。目前，国内主要采用直流阴极弧离子镀和磁控离子镀技术，基本可满足镀TiN、TiN+Au和TiC等镀层的需求。国外发达国家用得较多的是可控弧非平衡磁控溅射技术，这种技术能获得质量更高的镀层，但设备一次投资较高。近年来，离子镀技术以其高效和低成本在钟表表面处理上的应用越来越广泛，在钟表市场中所处的位置也越来越重要。但由于离子镀工艺本身的特点，如镀种大多数是通过PVD法(Physical Vapour Deposition)制备的金属陶瓷类薄膜，镀层质量要受靶材、真空度、镀料及反应气体离化率的影响、镀层应力较大等，使得这种技术常表现出以下不足：第一，镀层色泽一致性较差；第二，镀层孔隙率较大，对基体不能起到很好的防腐作用；第三，镀层结合强度较难控制，易出问题。 

传统的化学镀层体系主要为Ni-P二元合金镀层，这种镀层的结构一般为高磷的非晶态结构，硬度和耐磨性较不锈钢材料要高，但它存在下述两个缺点：第一是Ni-P二元镀层硬度仍然不够高，其耐磨性有限，并且Ni-P二元镀层与不锈钢电位相差较大，在腐蚀介质中易形成腐蚀微电池而加速腐蚀进程；第二是Ni-P二元镀层颜色偏黄，不能满足本研究中表壳的表面颜色的要求。 

综上所述，我国在手表壳镀层技术应用水平方面虽然进步较快，但质量问题也十分突出：①镀层达不到足够的耐磨性，表现为手表佩戴时间不久，表壳过早变色或退色；②镀层颜色一致性较差，废品率较高，从而造成成本上升，市场竞争力下降；③镀层附着力、孔隙率等指标达不到要求，导致镀层过早脱落、磨损露底，严重锈蚀引起皮肤过敏等。这些现象严重损害了我国钟表行业的形象和发展，因此，克服这些缺点，提高产品质量，对不锈钢表壳的表面进行改性，在尽量保持不锈钢原有色泽和光泽度的基础上提高产品的耐磨性无疑具有重要意义。 

发明内容