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手表百科

腕表如何长久保持光泽

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2012-08-16  来源:www.guuoo.com

“色彩潮”正在快速的席卷表坛!不管是再迟钝的人都可以感觉得到,这几年除了传统的银白色不锈钢腕表与贵金属腕表之 外,各色的腕表也开始如雨后春笋般的大量冒出来,并在表坛之中形成了一股不小的势力。这些经过“金属表面镀层处理”技术加持的各色腕表,除了保有原来不锈 钢材质的经济性与实用性质之外,还具有增加表面硬度、更为耐刮抗蚀等优点存在。而在另一方面,托这些先进的金属表面镀层处理技术之福,爱表人士不用付出太多的代价就可以享受到如贵金属(黄金、玫瑰金)般的色泽与质感,尤其是在贵金属价格高涨的今日,这样的技术更显出其重要性与特殊性。
 

 

随着科技的进步,金属表面镀层处理有了飞跃的进步与发展,如常见于腕表上面的PVD镀层处理,无论是在耐久度、颜色、光泽,乃至于表面硬度的增加都有着飞跃性的成长,而此只PIAGET的黑色腕表,就是应用了PVD镀层处理技术下的产物之一。

那些使用在腕表上面的金属表面镀层处理之技术原理为何?有使用金属表面镀层处理技术的腕表,又有何优势与特性?戴这些金属表面镀层处理技术过的腕表,是否也有一些需要注意的地方呢?请睁大您的眼睛,以下我们将为您一一深入的剖析。


“金属表面镀层处理(如PVD)”不仅是具有美观与防腐蚀的效果,还具有使表面光滑与增加硬度的作用存在,所以在工业上也有着广泛的应用。


托这些先进的金属表面镀层处理技术之福,爱表人士不用付出太多的代价就可以享受到如贵金属(黄金、玫瑰金)般的色泽与质感,尤其是在贵金属价格高涨的今日,这样的技术更显出其重要性与特殊性。图为TISSOT天梭的双色玫瑰金色PVD腕表。

好了,虽然“金属表面镀层处理”这词听起来有点吓人,但这其实就是我们一般俗称的“镀金”或是“电镀”技术而已!为了让相对廉价的一般金属拥有如贵金属般的价值与光泽,或是为了保护其不易腐蚀损坏,中国在战国时代就已经发明了称为“鎏金”的镀金技术,利用化学的方式让铜器或是银器上面镀上一层薄薄的黄金镀层,而这是历史上最早有记录的金属表面镀层处理;而后这个技术传到了欧洲,被大量的使用在怀表机芯的防锈处理上面,直到近代的某些初期腕表机芯也都还使用鎏金技术来对机芯镀金,但因为鎏金过程中所产生的水银蒸汽有剧毒,所以此种技术到后来就被禁止使用。电气被发明之后,金属表面镀层处理就进入了 “电镀”时代,利用电化学原理将覆膜金属包覆于基材金属之外,达到美观、防蚀、抗磨损的艺术与物理效果,而随着电镀技术在钟表制作上被广泛使用,不仅是 “金”,甚至连银、铬、铑等耐蚀金属都可以被拿来电镀在机芯、表壳等零件之上,如早期的铜壳镀铬表壳、目前的黄铜镀铑机芯等,都是电镀技术的广泛应用。而除了鎏金和电镀之外,“包金”也是一种表面处理技术,但由于它是以物理的方式将贵金属“强压”于基材基金属之上,而非“镀”层处理,所以就不在本次的讨论范围之内。


中国在战国时代就已经发明了称为“鎏金”的镀金技术,利用化学的方式让铜器或是银器上面镀上一层薄薄的黄金镀层,而这是历史上最早有记录的金属表面镀层处理。图为明代十五世纪所造的大威德明王鎏金铜像。


“鎏金”是历史上最早有记录的金属表面镀层处理,而后这个技术由中国传到了欧洲,被大量的使用在怀表机芯的防锈处理上面。

但上述的金属表面镀层处理,无论是鎏金、电镀、或是包金,基本上都只是将薄薄一层抗蚀金属包覆在基础金属上,除了附着力不甚良好之外,也无法包覆太厚的抗蚀金属。尤其是电镀的表壳材质,在正常佩戴下不要几年就会把电镀的抗蚀金属磨损殆尽,露出内部的基材金属原色,让整体质感大打折扣!而在亚热带气候的中国台湾地区,这样的状况会更加严重。所以有好长一段时间电镀材质腕表几乎都被视为低品质、低价腕表的代名词,承受了许多不白之冤。


1. 除了镀铑之外,也有品牌尝试将黄金电镀在机芯零件上,重现了早期鎏金机芯的复古贵气质感。

2. 电镀技术有着极严重的污染问题存在!在制程中会产生大量的氰化物剧毒废液,管理不慎的话对于环境与工作人员的危害比鎏金还可怕,而这也是瑞士钟表产业减少使用电镀技术的理由之一。

3. 虽然高级腕表几乎已经不使用电镀技术在表壳与链带上,但在机芯工艺上,在黄铜材质的机芯上面镀“铑”则是高级机芯必有的一道程序,银白色的铑镀层除了有美观作用外,更具有极佳的防蚀功能存在。
不过随着科技的进步,就在近10年,金属表面镀层处理有了飞跃的进步与发展,如常见于腕表上面的PVD或是DLC表面镀层处理等。而这些新技术虽然也号称是“电镀”的一种,但不仅是工法跟传统的电镀有着极大的差别,在耐久度、颜色、光泽,乃至于表面硬度的增加都有着飞跃性的成长,也因此不只是时尚品牌,连专业制表品牌也大量的使用了这些新技术,来加强腕表的可看性与实用性,如这几年在表坛大出锋头的“黑”色腕表,就是这些先进电镀技术下的产物之一。


1. 图为PVD真空镀膜处理的加工机器,可以很明显的看出是一部“干式”的机器,所以不会如传统电镀般产生大量的剧毒废液。

2. 由PVD技术所引发的“色彩潮”正在快速的席卷表坛!这几年除了传统的银白色不锈钢材质之外,各色的PVD处理零部件也开始如雨后春笋般的大量冒出来,并在表坛之中形成了一股不小的势力。

3. 离子镀着,也是俗称的“IP电镀”,则是PVD真空镀膜中密着性最高、硬度最高、持久性也最好的技术。
最早的金属表面镀层处理—鎏金为了让铜或银造的佛像或是法器能够有着如黄金般的闪亮光泽,早在战国时期中国人就发明了鎏金技术,利用化学的方式让黄金分子可以均匀的附着在基材金属上,以保护基材金属不致于氧化腐蚀。在钟表工艺的应用上来说,鎏金主要常见于古董钟表的机芯表面处理,因为它是以薄膜的形式附着在基材金属上,所以即使在经过鎏金处理后,也不会影响到机芯零件的组装精度(以百余年以前的钟表工艺而言);而以鎏金工法镀上的这层黄金除了可以保护机芯不易生锈之外,对于视觉上的美观与价值感的提升也有不小的帮助。


经过DLC处理的被镀件具有可以超越陶瓷材质的表面硬度(约3500 Hv)、安定性与光滑性,且在质感与韧性上面又远胜传统的陶瓷材质,所以在工业上可以应用在如轴承、齿轮、汽车零部件、燃料喷射系统、动力传动系统、活塞部件,凸轮轴部件等需承受高度摩擦与转速的关键部位。

鎏金是一种很原始的化学镀层技术,首先必须将工件的表面彻底打磨并清洗干净,除去所有的氧化物与油脂;然后将金粉与汞(水银)混合,金汞比例大致为1:7,形成液体合金(金汞齐),并将金汞齐均匀的涂抹在工件表面;接下来以无烟炭火(避免熏黑)将工件加热并蒸发掉水银,最后将留在工件表面的打磨修饰,就是一件成功的镀金产品。鎏金因为是采用合金液体的关系,所以即使是复杂或小型的工件也可以完整的镀上黄金,因此对于雕花或是镂空等难以包覆金箔的部件也可以轻易的处理。


ADLC镀膜在电子显微镜下观察的话,则是一层如镜面般紧贴于被镀件的完美镀层,表面硬度也大幅提升至最高约6000 Hv!约为天然钻石的一半,算是目前最厉害的表面镀层技术。图为有使用ADLC镀膜处理的CARTIER腕表。

不过鎏金技术的问题与缺点不少,如不耐磨损就是其中之一;而最大的问题还是在于水银蒸汽的剧毒!让很多鎏金师傅死于汞中毒而不自知。所以在电镀技术发明之后,瑞士钟表产业就几乎不采用鎏金工法来镀金了。

用途与材质更为广泛—电镀在迈入了电气时代之后,人类除了以电力来驱动马达或是点亮电灯之外,也发现了所谓的电化学反应,并发明了“电镀”这门至今仍然占有重要地位的金属表面镀层处理技术。历史上的电镀技术最早发明于19世纪初期,由意大利人Luigi V.Brugnatelli在实验室里实作成功,但过了约30年后才开始被大量使用在工业上。电镀是一种电化学过程也是一种氧化还原过程。电镀的基本过程是将零件浸在金属盐的溶液中作为阴极金属板作为阳极接直流电源后在零件上沉积出所需的镀层。电镀相较于鎏金的优势,除了镀层较鎏金更为均匀之外,手续简单、适合大量生产也是它的特点之一。而电镀还有一个强项,就是不像鎏金非“金”不行!所以除了可以铜壳镀金外,也可以铜壳镀银、镍壳镀铬、银壳镀金等,变化与搭配之广远远超越鎏金时代。在现代钟表工艺的应用上,电镀技术虽然仍在被使用中,但几乎都是以廉价表款为主流;而且因为电镀的镀层对于汗水的抗腐蚀力表现并不好,除了容易脱落或是退色之外,遇到用劣质镀料的还会造成过敏性皮肤炎!所以中高价表款目前很少见到有在用电镀来处理外壳与链带的。而在机芯工艺上,在黄铜材质的机芯上面镀“铑”则是高级机芯必有的一道程序,银白色的铑镀层除了有美观作用外,更具有极佳的防蚀功能存在。不过电镀技术有着极严重的污染问题存在!在制程中会产生大量的氰化物剧毒,管理不慎的话对于环境与工作人员的危害比鎏金还可怕,而这也是瑞士钟表产业减少使用电镀技术的理由之一。

革命性的技术—PVD真空镀膜无论是鎏金或是传统电镀, 都免不了会有工件受到污染、或是过程中产生有毒物质污染环境的问题发生;而上述的表面镀层处理, 基本上也只是将镀件“ 附着” 在被镀件上面, 仅有美观和防锈的作用而已。P V D是英文Physical Vapor Deposition的缩写,中文的意思是“物理气相沉积”,其定义是指在真空条件下,用物理的方法使材料沉积在被镀工件上的薄膜制作技术。而再细分的话,P V D可分为三大类: 1.真空蒸着(Vacuum Evaporation)。2.溅射法(Sputtering)。3.离子镀着(Ion Plating)。PVD真空镀膜技术是一种能够真正做到微米薄膜且零污染的环保型表面处理方法,它能镀制成各式薄膜,如金属膜(Ag、Cu、Al、等)、氮化物膜(TiN、ZrN、CrN、T iAlN)和碳化物膜(T iC、TiCN),以及氧化物膜(如TiO等)。

而其中最常被使用于钟表制作上的,则是溅射法与离子镀着。溅射法是以高能量的粒子撞及靶材(镀材)时,材料的分子或原子被撞击出来后,附着在被镀材上,并堆积形成薄膜的技术。溅射法在钟表制作的应用范围相当广,如表壳、链带,乃至于指针、刻度的表面镀层处理等。由溅射法所制作出来的PVD真空镀膜有着极佳的耐磨耗性、耐蚀性、耐热性及装饰性,但因为附着性仅能算是中等,所以较少使用在会直接产生磨损的零部件(如齿轮、表扣)之上。

离子镀着,也是俗称的“IP电镀”,则是PVD真空镀膜中密着性最高、硬度最高、持久性也最好的技术。它融合了真空蒸着与溅射法的工法,先以溅射法来彻底的洗净被镀件的表面,然后再混合加热金属的真空蒸着法与溅射法来为被镀件镀膜,即是所谓的离子镀着。离子镀着的镀膜可以极度紧密的附着在被镀件上面,甚至当被镀件是车床刀具时,也不会影响它的保护与表面硬化性能。PVD 真空镀膜的厚度一般约0.3m~5m,因此可以在几乎不影响工件原先尺寸的情况下提高工件表面的各种物理性能和化学性能,镀后亦不需要再加工。而由于镀膜的安定性极佳,所以也可以应用在医疗器材上;也就是说原本对于不锈钢过敏的人,也可以安心佩戴经过PVD真空镀膜处理的不锈钢腕表。

向钻石看齐—DLC类金刚石镀膜一般使用于PVD镀层上面的表面硬化材质为氮化钛、碳化钛或氧化钛等,虽然表现不差(表面硬度约 2000~3000Hv),但对于重度使用的爱表人士来说还是会有造成刮伤的可能。而为了避免这样的状况发生,表面硬度更高、甚至直逼钻石的 DLC(diamond-like carbon) 类金刚石镀膜技术会被应用在钟表制作上面,似乎也没什么好意外的了。

DLC是一种化学气相沉积技术,在真空的环境下借由惰性气体的帮助来让碳原子在被镀件表面堆积,形成一层层的紧密金刚石结晶,而由于这些碳原子经过处理全部都是双键结构,所以原子和原子之间的键结非常密实,让经过DLC处理的被镀件具有可以超越陶瓷材质的表面硬度(约3500 Hv)、安定性与光滑性,且在质感与韧性上面又远胜传统的陶瓷材质,但由于成本远较PVD为高,所以目前仅见于中高单价的腕表上面有在使用。而除了DLC 之外,还有一种更高阶的ADLC(Amorphous-DLC)非晶质类金刚石镀膜技术,有被少数的使用在腕表制作上。传统的DLC镀膜在电子显微镜下依然可以看到不规则的结晶组织,而这对于整体的强度还是会有所影响;而ADLC镀膜在电子显微镜下观察的话,则是一层如镜面般紧贴于被镀件的完美镀层,表面硬度也大幅提升至最高约6000 Hv!约为天然钻石的一半,算是目前最厉害的表面镀层技术。而无论是DLC或是ADLC,都具备有不易沾染脏污的另一个优势,而这也大幅提升了采用 DLC、ADLC技术的腕表之实用性。(本网http://www.guuoo.com/ 转自优网)


 

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