[发明专利]一种钛合金及钛合金手表外观件制造方法

说明书

本发明涉及钛合金材料及手表零件制造技术领域，具体公开了一种耐高温且易于加工的钛合金，包括如下重量百分比的各组分：Al：3％～8％、Si：0～1％、V：0％～3％、Zr：1％～5％、Mo：0～3％、Sn：0～5％、Nd：0.5％～1.5％，其他少量杂质元素不超过2％，剩余元素为Ti。还公开了一种基于上述钛合金材料的钛合金手表外观件制造方法，包括毛坯处理以形成坯料A；模具安装；加热模具并放入坯料A；初次热成形：坯料A保温预定时间后，以预定应变速率加压并保压预定时间，形成坯料B；在坯料B的大弯折结构的两折面开V形槽，形成坯料C；对坯料C反复热成形；多次反复热成形，形成坯料D；冷却；机加工；表面处理。

技术领域

本发明涉及钛合金材料及手表零件制造技术领域，特别是涉及一种钛合金及钛合金手表外观件制造方法。

背景技术

在手表行业，手表外观件通常采用316L不锈钢作为原材料进行加工，由于不锈钢密度高、质量重，佩戴舒适度不高，且不锈钢中往往会添加元素Ni来提高其耐腐蚀性，Ni元素与人体皮肤接触，将会引起部分人群产生过敏现象，不具备生物友好性。而钛合金材料密度低，相同体积下其质量仅为316L钢的一半；耐腐蚀性能也比316L钢更好，经受更长时间的人工汗和盐雾试验而不被腐蚀；同时钛合金也具备生物友好性，不会引起皮肤过敏，佩戴舒适感好，因而被广泛用于手表外观件的制造。传统的钛合金手表一般采用机加工的方式，由于钛合金强度和硬度偏高，机加工复杂、困难，特别是高温钛合金，加工难度更高；再者，在机加工过程中，钛合金易粘刀、积屑，且不易散热，容易损坏刀具，甚至着火，大大增加加工成本，降低加工效率；此外，钛合金大多内部组织较为疏松，导致成品件表面存在许多砂眼，破坏外观美感。

专利号为CN1083015C和TW397940B的两项专利中，通过对钛合金热压后进行机加工和表面处理，来制作钛合金饰品件，改善其表面质量。然而，由于高温钛合金在高温下普遍强度高、硬度大、塑性相对较差，采用现有的热压工艺加工钛合金时，钛合金一次热压成形的变形量过大，导致材料变形抗力和所需压力过大，大量压应力下所产生的剪切应力也过大，特别是各种弯折度较大的部位，应力更为集中，使得该结构处应力和结构常常失稳，压出的坯件表面极易起皱甚至破裂，大抛磨量后仍难以消除其影响，达不到钟表行业的表面质量高要求，同时还加速了热压设备的损坏。此外，上述技术方案中，热压工艺参数也不适用于高温钛合金，具体的，TW397940B专利中加热温度为600～750℃，相对高温钛合金而言，该温度过低导致高温钛合金变形抗力大，压制坯件弯折面也容易起皱、破裂。

因此，一般高温钛合金只能热压成大致零件形状，后续需要进行较多的机加工量以达到最终尺寸要求，机加工难度仍然存在，效率也大大降低；再者，上述热压工艺中，钛合金坯料处在高温下的时间过长，导致其氧化严重，氧化层过厚；此外，氧元素也会向基体内部扩散形成脆性富氧层，进而影响其力学性能。特别是对于钛合金手表件，许多零件形状复杂、常有弯折面结构及大孔设计、外观棱线要求挺拔等需求，现有热压成形难以完成此类结构和要求。

发明内容

基于此，有必要针对热压成形对材料性能影响较大的技术问题，提供一种耐高温且易于加工的钛合金及钛合金手表外观件制造方法。

一种钛合金，该钛合金包括如下重量百分比的各组分：Al：3％～8％、Si：0～1％、V：0％～3％、Zr：1％～5％、Mo：0～3％、Sn：0～5％、Nd：0.5％～1.5％，其他少量杂质元素不超过2％，剩余元素为Ti。

在其中一个实施例中，该钛合金包括如下重量百分比的各组分：Al：5％～7％、Si：0～0.5％、V：0.5％～3％、Zr：1％～3.5％、Mo：0～2％、Sn：0～4％、Nd：0.5％～1.2％，其他少量杂质元素不超过2％，剩余元素为Ti。

在其中一个实施例中，该钛合金包括如下重量百分比的各组分：Al：5％～6.5％、Si：0～0.5％、V：0.8％～2.5％、Zr：1.5％～3.5％、Mo：0.5～2％、Sn：2％～4％、Nd：0.8％～1.2％，其他少量杂质元素不超过2％，剩余元素为Ti。