浙江至德钢业有限公司对手表行业常用的钨钢材料和不锈钢材料进行了基本性能检测,包括材料成分分析,硬度、耐磨性、耐腐蚀性的检测,并对其性能进行了对比研究。结果表明,目前手表行业常用钨钢材料的主要成分为WC和Ni,国内知名品牌所用的不锈钢材料为316不锈钢,钨钢材料的硬度、耐磨性和耐腐蚀性均优于不锈钢材料。


 钨钢(硬质合金)具有硬度高、耐磨、强度和韧性较好、耐热、耐腐蚀等一系列优良性能,其莫氏硬度在8.9~9.1之间,是18K黄金的10倍,钛金的4倍,在日常生活中不会磨损。目前,手表外观件的生产材料主要为不锈钢。近年来,钨钢逐渐被应用于手表行业,其表现出的优异性能使传统的不锈钢材料望尘莫及。因此,对钨钢材料性能的研究势在必行。至德钢业通过一系列试验,对手表用钨钢材料和不锈钢材料的性能进行了对比研究。


1. 试验对象、方法和设备等


  试验对象:手表行业市场上现用的钨钢材料2种,分别记为W1材料和W2材料;市场上国内知名品牌手表不锈钢材料2种,记为G1材料和G2材料。


  试验方法:对钨钢材料和不锈钢材料进行性能检测,包括材料成分分析,硬度、耐磨性、耐腐蚀性检测等。


  试验设备:X射线合金分析仪、维氏显微硬度计、耐磨试验机、人工汗液及恒温干燥箱。


  试验试剂:质量分数为20%的稀硝酸溶液。


2. 试验结果及分析


 a. 材料成分检测结果及分析


  表为钨钢材料W1、W2和不锈钢材料G1、G2的材料成分检测结果。从表中可以看出,钨钢材料W1和W2的主要成分有WC和Ni,WC是硬化相,Ni是黏结金属。钨钢烧结成型就是将硬化相和黏结金属粉末充分混合并压制成坯料,再进烧结炉加热到一定温度(烧结温度),并保持一定的时间(保温时间),然后冷却下来,从而得到所需性能的钨钢材料。G1、G2均为316不锈钢。


 b. 材料硬度检测结果及分析


 表为钨钢材料W1、W2和不锈钢材料G1、G2的材料硬度检测结果。从表中可以看出,钨钢材料的表面维氏硬度为1350~1400 HV,316不锈钢的表面维氏硬度为200~230 HV,钨钢材料的维氏硬度远远超过不锈钢的硬度,钨钢样品的维氏硬度是316不锈钢的6~7倍。


 c. 耐磨性能检测结果及分析


 依据ISO 2316O一2011国际标准进行耐磨试验,所使用的仪器为耐磨试验机。试验时,首先校准耐磨试验机,然后用标准片进行一个循环周期为48h的振动研磨试验,标准片的质量损失量应在国际标准中规定的4~8mg的标准范围。


 将钨钢材料W1、W2和不锈钢材料G1、G2放入耐磨试验机中进行48小时的耐磨试验,试验结果见表。从表可以看出,在标准光源D65下观察,耐磨试验后,钨钢材料W1和W2表面依旧光亮,无明显划痕;而316不锈钢材料G1和G2的表面光泽消失,遍布划痕。钨钢材料的耐磨性能要远远优于3l6不锈钢材料。这是因为钨钢材料的表面硬度高,长时间使用不易出现划痕;而316不锈钢的硬度低,表面极易产生划痕。耐磨性能的检测结果可与硬度测试的结果相互验证。


d. 耐腐蚀性能检测结果及分析


 对手表用钨钢材料W 1、W2和不锈钢材料G1、G2进行耐腐蚀性能检测,包括人工汗腐蚀试验和质量分数为20%的稀硝酸腐蚀试验。表分别为手表用钨钢材料W1、W2和不锈钢材料G1、G2耐人工汗腐蚀、耐稀硝酸腐蚀性能检测结果。从表中可以看出,钨钢材料的耐人工汗腐蚀和耐稀硝酸腐蚀性能均较好;不锈钢材料的耐人工汗腐蚀性能较好,但其耐稀硝酸腐蚀性能比钨钢差。


3. 结论


  手表行业常用钨钢材料的主要成分为硬化相WC和黏结金属Ni,硬度较高,表面维氏硬度可达1350~1400HV,远远高于不锈钢材料的维氏硬度,其耐磨性能比不锈钢好,长时间佩戴,表面依旧光亮,无明显划痕。


 手表行业使用的不锈钢材料主要为316不锈钢材料(仅对国内知名品牌手表而言),硬度较低,表面维氏硬度为200—230HV,耐磨性能较差,长时间佩戴,不锈钢表面容易刮花,表面光泽消失,出现明显划痕。


 钨钢材料的耐人工汗腐蚀性能和耐稀硝酸腐蚀性能均良好,经试验后,钨钢无明显的腐蚀和变色;316不锈钢的耐人工汗腐蚀性能良好,但其耐稀硝酸腐蚀性能比钨钢差。


 目前,钨钢材料被应用于手表行业表壳和表带的制造中,因其硬度高、耐磨、强度和韧性较好、耐热、耐腐蚀等一系列优良性能,得到了相关研究者的广泛关注。作为一种新型手表材料,其在手表行业有很好的应用和发展前景。