手表行業使用新型陶瓷材料與傳統不銹鋼材料的基本性能研究

摘 要：對手表行業常用的不銹鋼材料，以及新型的陶瓷材料進行基本性能檢測，包括材料成分分析、硬度、密度、耐臟、耐酸堿、耐腐蝕性能的檢測，并對其性能進行對比研究。結果表明：目前國內知名品牌所用的不銹鋼材料為316不銹鋼，新型陶瓷材料為ZrO2陶瓷；新型陶瓷材料的硬度、密度性能優于傳統的不銹鋼材料；新型陶瓷材料的、耐酸堿、耐腐蝕性能優于傳統的不銹鋼材料。

關鍵詞：手表行業；不銹鋼材料；陶瓷材料；性能檢測

1 引言

種種數據表明，近兩年的中國鐘表行業已經走出全球金融危機的陰影，出現了蓬勃發展的趨勢[1]。隨著科學技術的發展，人們生活實踐信息的獲取更加多元化，鐘表，尤其是腕表，其本身的計時功能被淡化，而鐘表堅守著計時功能精確的同時，也逐漸成為時尚和奢侈的載體[2]。而手表的主要生產材料，目前主要為不銹鋼[3]，包括不銹鋼表帶[4]、不銹鋼表扣、表殼等。新型的ZrO2陶瓷材料，近年來，開始逐漸的被應用于手表行業，其表現出來的優異性能，讓傳統的不銹鋼材料望塵莫及。因此，對新型ZrO2陶瓷材料性能的研究勢在必行。

本試驗對手表行業常用的不銹鋼材料，以及新型的陶瓷材料進行基本性能檢測，包括材料成分分析、硬度、密度、耐臟、耐酸堿、耐腐蝕性能的檢測，并對其性能進行對比研究。

2 試驗方法及設備

本試驗的試驗對象：收集市場上現有國內知名品牌的手表材料三種，記為A料、B料、C料；采用市場上手表行業，現用的ZrO2陶瓷材料。

試驗過程為：對A料、B料、C料，以及ZrO2陶瓷材料，進行基本性能檢測，包括材料成分分析、硬度、密度、耐臟、耐酸堿、耐腐蝕性能的檢測，并對其性能進行對比研究。

所用儀器： NITON XLt800系列合金分析儀；HK-058精密高溫烘箱；耐磨試驗機； HV-5小負荷維氏硬度計；墨水；硫酸和氫氧化鈉溶液；人工汗腐蝕液。

3 試驗結果及分析

3.1 材料成分檢測

3.2 材料硬度檢測

3.3 耐磨性能檢測

耐磨試驗依據ISO/CD 23160國際標準修訂草案，所使用的儀器為耐磨試驗機和磨料[5]。首先，對耐磨試驗機進行校準，用標準墊圈進行一個循環周期為48h的振動研磨試驗，符合ISO/CD 23160國際標準修訂草案中規定的4～7mg的標準范圍。

將A料、B料、C料，以及ZrO2陶瓷材料放入耐磨試驗機中進行48h的耐磨試驗，結果見表2。從表2可以看出，在標準光源下觀察，耐磨試驗后，傳統的316不銹鋼的表面光澤消失，表面遍布劃痕，而ZrO2陶瓷材料表面依舊光亮，無明顯劃痕。

可見ZrO2陶瓷材料的耐磨性能要遠遠優于傳統的316不銹鋼，究其原因，是因為，ZrO2陶瓷材料的表面硬度高，長期使用，不易產生劃痕；而傳統的不銹鋼材料的表面硬度低，極容易產生劃痕。耐磨性能的檢測驗證了3.2中的硬度測試結果。

3.4 密度測試

圖2為A料、B料、C料，以及ZrO2陶瓷材料的密度檢測結果。可以看出， ZrO2陶瓷材料的密度遠低于傳統的不銹鋼的密度，為5.82g/cm3，小于不銹鋼的密度6.85g/cm3，質感較不銹鋼輕。

3.5 陶瓷帶粒耐臟、耐酸堿、耐變色測試

表3為A料、B料、C料，以及ZrO2陶瓷材料的耐臟、耐酸堿、耐變色測試結果。可以看出經過墨水、硫酸、氫氧化鈉溶液及人工汗液的浸泡，ZrO2陶瓷材料表面依舊光亮如初，其耐臟性能、耐酸堿腐蝕性能及耐人工汗變色的性能均較好。而316不銹鋼的耐人工汗腐蝕能力較好，但其耐臟性能及耐酸堿性能較ZrO2陶瓷材料較差。

4 結論

（1）手表行業用傳統的不銹鋼材料主要為316奧氏體不銹鋼（僅對國內知名手表品牌而言），硬度較低，表面維氏硬度為200～250HV，長期佩戴的過程中，不銹鋼表面容易刮花，出現明顯劃痕。

（2）手表行業用新型的ZrO2陶瓷材料的主要成分為ZrO2，硬度較高，表面維氏硬度可達到1500～1700HV，遠遠高于傳統的不銹鋼材料。

（3）ZrO2陶瓷材料的密度遠低于傳統的不銹鋼的密度，為5.82g/cm3，小于不銹鋼的密度6.85g/cm3，質感較不銹鋼輕。

（4）經過墨水、硫酸、氫氧化鈉溶液及人工汗液的浸泡，ZrO2陶瓷材料表面依舊光亮如初，其耐臟性能、耐酸堿腐蝕性能及耐人工汗變色的性能均較好，而316不銹鋼的耐人工汗腐蝕能力較好，但其耐臟性能及耐酸堿性能較ZrO2陶瓷材料較差。

新型的ZrO2陶瓷材料作為手表行業新的生力軍，其應用還僅限于表帶、上套等部位，且在國內市場并未大量的使用，與其易碎的特點有關，但是其在其他方面良好的物理和化學性能正在得到手表行業的重視。新型的ZrO2陶瓷材料作為一種新型的材料，其在手表行業中的應用必然會得到很大的應用和發展。

參考文獻

[1]梁璐.兩展一合，合力提升中國鐘表產業[J].鐘表.2010，41（4）：68-72.

[2]王東祥.創造鐘表的藝術之美[J].鐘表.2011（1）：15.

[3]鐘表生產手冊[M].輕工業出版社.1983：124-136.

[4]金屬表帶.QT/T 2047-1994.

[5]國際標準修訂草案 ISO/CD 23160 《手表殼及其附件-耐磨損、劃傷和沖擊試驗》.