De "technologische buitenste laag" van de kleine wijzerplaat: een diepgaande analyse van de geavanceerde technologie van PVD in horloges

Wanneer u de gladde matte zwarte kast van het horloge aanraakt, de warme en glanzende uitstraling van de roségouden band onder het licht bewondert, of u verwondert over het intacte uiterlijk van het duikhorloge in de diepzeeomgeving, denkt u misschien niet dat deze verbluffende texturen en duurzaamheid allemaal te danken zijn aan een sleuteltechnologie - physical vacuum deposition (PVD). Als het meest gebruikte oppervlaktebehandelingsproces in de moderne horlogemakerij, is physical vacuum deposition, met zijn milieuvriendelijke, efficiënte en uitstekende membraanlaagprestaties, de kernondersteuning geworden voor de esthetische upgrade en functionele verbetering van horloges, en heeft elk precisiehorloge gekleed met een "tech buitenlaag". Vandaag de dag gaan we diep in op het mysterie van de physical vacuum deposition van horloges.

Om physical vacuum deposition van horloges te begrijpen, moet men eerst de kerndefinitie verduidelijken: In een hoog vacuümomgeving worden door fysische methoden (zoals sputtering, verdamping) de vaste coatingmaterialen van metalen, keramiek, enz. omgezet in atomaire, ionische of moleculaire toestanden en afgezet op het oppervlak van horlogeonderdelen om een film te vormen. Deze technologie wordt PVD (Physical Vapor Deposition) in het Engels genoemd. Vergeleken met traditionele galvaniseerprocessen ligt het grootste voordeel in de uniforme en dichte filmlaag, sterke hechting, milieuvriendelijkheid zonder vervuiling (geen chemische elektrolyt en emissies van zware metalen) en de mogelijkheid om de dikte en samenstelling van de filmlaag nauwkeurig te controleren, perfect voldoen aan de strenge eisen van horloges op het gebied van precisie, duurzaamheid en esthetiek. Daarom is het de mainstream keuze geworden in de high-end horlogemakerij.

Het kernprincipe van de physical vacuum coating voor horloges is in wezen "de migratie en afzetting van materie in de gasvormige toestand". Het hele proces wordt voltooid in een hoog vacuümomgeving, waardoor interferentie van luchtmoleculen op de kwaliteit van de filmlaag wordt vermeden. Simpel gezegd, dit proces is als het cultiveren van een speciale "filmfabriek" in een vacuüm "kas". Het bestaat voornamelijk uit drie belangrijke stappen:

1. De eerste stap is vacuümvoorbereiding. Schone horlogeonderdelen (kast, band, wijzerplaat, enz.) worden in een afgesloten vacuümkamer geplaatst. Door een drietraps vacuümpompsysteem bestaande uit "mechanische pomp + roterende pomp + moleculaire pomp", wordt de druk in de kamer verlaagd tot een hoog vacuümtoestand van 10⁻³ tot 10⁻⁵ Pa - deze druk is gelijk aan de atmosferische druk van de buitenruimte op aarde, waardoor de invloed van onzuiverheden in de lucht op de coatingkwaliteit wordt geminimaliseerd.
2. De tweede stap is ionisatie en verdamping van materiaal. Door fysische methoden zoals magnetronsputteren of boogontlading ondergaan de coatingmaterialen (in de industrie aangeduid als "doelmaterialen") ionisatie of verdamping om kleine hoogenergetische deeltjes te vormen.
3. De derde stap is filmafzetting. Onder begeleiding van een elektrisch veld bewegen deze hoogenergetische deeltjes gelijkmatig naar het oppervlak van de horlogeonderdelen en hechten zich uiteindelijk stevig vast om een dunne film te vormen. Gedurende het hele proces moeten parameters zoals temperatuur, vacuümgraad, gasverhouding en doelmateriaalstroom nauwkeurig worden gecontroleerd, waarbij fouten op micronniveau moeten liggen, om de uniformiteit en hechting van de filmlaag te garanderen.

In de horloge-industrie is physical vacuum coating (PVD) voornamelijk verdeeld in twee kernprocessen - magnetronsputteren en boogionenplating. Vanwege hun verschillende principes hebben deze twee processen verschillende toepassingsscenario's en membraanlaageigenschappen. Samen bestrijken ze alle dimensies van horloge-eisen, van decoratie tot functionaliteit.

• Onder hen is het magnetronsputterproces de "hoofdmacht" van decoratieve coatings voor horloges. Het kernprincipe is om de baan van elektronen te controleren door middel van een magnetisch veld, waardoor elektronen continu het oppervlak van het doelmateriaal bombarderen, waardoor de atomen van het doelmateriaal losraken en zich afzetten op het oppervlak van het werkstuk. De voordelen van dit proces zijn een uitstekende uniformiteit van de membraanlaag en een hoge oppervlakteafwerking, waardoor een nauwkeurige reproductie van de fijne textuur van metalen mogelijk is. Daarom wordt het veel gebruikt om decoratieve membraanlagen zoals roségoud, champagne goud en matzwart te bereiden. De populaire roségouden horlogekast wordt bijvoorbeeld gevormd door de samenstellingsverhouding van titaniumdoel en chroomdoel aan te passen, in combinatie met reactieve gassen zoals stikstof, om een genitreerde titaniummembraanlaag te creëren die consistent is met de textuur van 18K goud.
• Het boogionenplatingproces is de "uitstekende performer" van functionele coatings. Het genereert hoge temperaturen door boogontlading, waardoor het doelmateriaal direct wordt geïoniseerd tot hoogenergetische ionen, en deze vervolgens worden afgezet op het oppervlak van het werkstuk om een membraanlaag te vormen. De membraanlaag die door dit proces wordt gevormd, heeft een extreem hoge hardheid en een sterkere hechting en is bijzonder geschikt voor het bereiden van slijtvaste en corrosiebestendige functionele membraanlagen. De diamantachtige koolstof (DLC) membraan die vaak in de horloge-industrie wordt gebruikt, wordt bijvoorbeeld bereid via het boogionenplatingproces en wordt veel gebruikt in de horlogekasten en uurwerkcomponenten van sporthorloges en gereedschappen.

De waarde van physical vacuum coating voor moderne horloges komt primair tot uiting in de doorbraak in esthetische expressie. Het doorbreekt volledig de kleurbeperkingen van traditionele horlogematerialen, waardoor gewone substraten hoogwaardige texturen kunnen presenteren. In het verleden waren de kleuren van horloges grotendeels afhankelijk van de materialen zelf - het goudgele van goud, het zilverwit van roestvrij staal en het lichtgrijs van titaniummetaal. De keuzes waren zeer beperkt; terwijl de physical vacuum coating-technologie een "kwalitatieve sprong" heeft mogelijk gemaakt in de kleuren en texturen van horloges. Door verschillende doelmaterialen en reactiegassen te veranderen, kunnen gewone roestvrijstalen horlogekasten gemakkelijk verschillende stijlen bereiken: het gebruik van een titaniumdoel in combinatie met stikstofgas kan verschillende lagen roségoud produceren, van lichtroze tot dieproze, met een warme en delicate textuur die bijna niet te onderscheiden is van hoogzuiver K-goud; het gebruik van een chroomdoel in combinatie met ethyngas kan een ingetogen en luxueuze matzwarte laag creëren, die slijtvast is en niet snel vingerafdrukken vertoont; en er is ook een geavanceerd meerlaags magnetronsputterproces, door verschillende brekingsindexlagen te stapelen, kan het een gradiëntkleureffect bereiken van lichtblauw tot lichtpaars, waardoor het eenvoudige ontwerp van het horloge visueel gedenkwaardiger wordt. Een klassieke serie van een Zwitsers horlogemerk heeft de meerlaagse physical vacuum coating-technologie toegepast, waarbij alleen 316L roestvrijstalen substraat wordt gebruikt om een uiterlijk te bereiken dat consistent is met 18K roségoud, waardoor niet alleen de productiekosten met 30% worden verlaagd, maar ook de milieudruk veroorzaakt door de winning van edelmetalen wordt vermeden, en een model wordt dat esthetiek en milieubescherming in evenwicht brengt in de industrie.

Naast de esthetische upgrade is de kernwaarde van physical vacuum coating het bieden van een "onzichtbaar pantser" voor het horloge, waardoor de duurzaamheid en levensduer aanzienlijk worden verbeterd. Als een precisie-instrument dat dagelijks wordt gedragen, moeten de kast en de band van het horloge gedurende een lange periode wrijving en corrosie van zweet doorstaan, terwijl de componenten van het uurwerk afhankelijk zijn van extreem lage wrijvingsverliezen om een nauwkeurige tijdmeting te garanderen. De physical vacuum coating-filmlaag pakt deze problemen precies aan. Hoewel deze filmlaag dun is (meestal slechts een paar micrometer tot enkele tientallen micrometer, wat overeenkomt met een tiende van de diameter van een haarstreng), zijn de prestaties extreem uitstekend: bijvoorbeeld de DLC-achtige diamantachtige koolstoffilm bereid door boogionenplating heeft een hardheid van meer dan HV2000, ver overtreffend roestvrij staal (HV200-300), waardoor de hardheid van het horlogekastoppervlak met 2-3 graden kan worden verhoogd, waardoor het minder vatbaar is voor krassen door dagelijkse impact en wrijving; om het probleem van vingerafdrukken op titaniumlegering banden aan te pakken, kan de anti-vingerafdruk PVD-filmlaag die wordt bereid door magnetronsputteren, ervoor zorgen dat vingerafdrukken moeilijk hechten, terwijl ook corrosie door zout en vet in zweet wordt voorkomen, waardoor de reinheid en frisheid gedurende een lange periode van dragen behouden blijft. Voor de precieze componenten in het uurwerk, zoals tandwielen en echappementwielen, kan door het gebruik van physical vacuum coating van molybdeendisulfide vaste smeerfilm of wolfraamcarbide harde film, de wrijvingscoëfficiënt worden verlaagd tot onder 0,05, waardoor het energieverlies met 15% wordt verminderd en de tijdmeting van het horloge nauwkeuriger wordt. Testgegevens van een zelfontwikkeld uurwerkmerk tonen aan dat na PVD-coatingbehandeling de dempingssnelheid van de slingering van het uurwerk na vijf jaar daalt van 12% naar 4%, waardoor de kwaliteitsbelofte van "blijvende precisie" echt wordt bereikt.

Vanuit het perspectief van de specifieke componenten van het horloge, omvat de toepassing van physical vacuum deposition coating (PVD) bijna alle belangrijke onderdelen, waardoor "precieze aanpassing en allround bescherming" wordt bereikt.

• Het kast en band, die de visuele focus en vaak gecontacteerde onderdelen zijn, zijn de belangrijkste toepassingsscenario's van PVD-coating: de gemeenschappelijke volledig zwarte stijl van sporthorloges maakt vaak gebruik van boogionenafzetting DLC-film, die slijtvastheid en corrosiebestendigheid combineert; de roségouden en champagnegouden stijlen van luxe horloges gebruiken voornamelijk magnetische controle sputtering PVD-film om een uniforme en fijne textuur te garanderen; de kast en band van duikhorloges zullen meerlaagse PVD-coatingtechnologie toepassen, eerst een laag corrosiebestendige chroomfilm afzetten, vervolgens een decoratieve film afzetten om langdurige stabiliteit in diepzeeomgevingen met hoge druk en hoog zoutgehalte te garanderen.
• Het schalen en cijfers op de wijzerplaat worden gecoat met zinksulfide nachtlichtfilm door middel van vacuümverdampingscoating (een takproces van PVD) om een duidelijke tijdweergave in het donker te garanderen; de achtergrond van de wijzerplaat van high-end horloges kan ook worden bekleed met parelmoerfilm of metaaltextuurfilm door middel van magnetische controle sputtering om de visuele diepte te vergroten.
• Het saffieren horlogeglas is gecoat met meerlaagse magnetische controle sputtering PVD anti-reflectie film, waardoor de reflectie wordt verminderd van meer dan 8% tot onder 1%, waardoor de helderheid van het aflezen van de tijd aanzienlijk wordt verbeterd.
• Zelfs de kleine tandwielen, veren, enz. in het uurwerk worden gecoat met precieze PVD-coating om wrijvingsverlies te verminderen en de stabiliteit van de tijdmeting te garanderen.

Het is vermeldenswaard dat physical vacuum coating (PVD) ook een belangrijke doorbraak is voor de horloge-industrie in het bereiken van groene productie. Dit is ook een van de belangrijkste redenen waarom het traditioneel galvaniseren kan vervangen en de standaard kan worden voor high-end horlogemakerij. Het traditionele galvaniseerproces vereist het gebruik van een grote hoeveelheid chemische reagentia, waardoor afvalwater en afvalgas ontstaan ​​dat zware metalen bevat, wat ernstige vervuiling van het milieu veroorzaakt. In tegenstelling hiermee wordt physical vacuum coating volledig uitgevoerd in een hoog vacuümomgeving, zonder de noodzaak van chemische elektrolyten. Het bereikt materiemigratie en -afzetting door fysische middelen, met nul emissie van zware metalen en nul vervuiling gedurende het hele proces. Dit lost het milieubeschermingsprobleem van oppervlaktebehandeling aan de bron op. Met de versterking van het wereldwijde milieubewustzijn nemen steeds meer horlogemerken het PVD-proces over als hun kerntechnologie voor oppervlaktebehandeling. Het wordt niet alleen veel gebruikt in massaproductieseries, maar ook door middel van op maat gemaakte PVD-coatingoplossingen in high-end custom-series, waardoor een evenwicht wordt bereikt tussen milieubescherming en hoogwaardige textuur. Tegenwoordig zijn de milieu-attributen van PVD-technologie een belangrijke ondersteuning geworden voor de duurzame ontwikkeling van het merk en sluiten ze ook aan bij de eisen van moderne consumenten voor groene consumptie.

Vanuit het perspectief van technologische ontwikkeling gaat de physical vacuum deposition coating (PVD) voor horloges vooruit in de richting van grotere precisie, grotere diversiteit en meer maatwerk. Op het gebied van precisie kan het huidige PVD-coatingproces de diktefout van de coatinglaag regelen binnen 0,1 micron en de kleurfout binnen het niveau van ΔE < 0,5, waardoor een niveau wordt bereikt waarop het met het blote oog niet te onderscheiden is, waardoor de uiterlijke textuur van elk horloge zeer consistent is. Op het gebied van diversiteit komen er voortdurend op maat gemaakte PVD-coatingoplossingen voor verschillende gebruiksscenario's: zoals een extreem corrosiebestendige PVD-film die geschikt is voor diepzeeduiken, een hittebestendige PVD-film die geschikt is voor extreme temperatuuromgevingen en een biocompatibele PVD-film die geschikt is voor medische scenario's, enz., waardoor de toepassingsgrenzen van horloges verder worden uitgebreid. Op het gebied van maatwerk nemen met de upgrade van de consumptie de gepersonaliseerde eisen van consumenten voor horloges met de dag toe. PVD-technologie, met zijn aanpasbare kleuren en texturen, is een belangrijk doorbraakpunt geworden voor merkdifferentiatieconcurrentie - sommige merken hebben PVD-aanpassingsdiensten gelanceerd, die de exclusieve kleur en het gradiënteffect van de horlogekastcoating kunnen aanpassen aan de behoeften van de gebruiker, waardoor het horloge echt een uniek draagbaar kunstwerk wordt.

Tussen de kleine wijzerplaten gebruikt de physical vacuum deposition coating (PVD)-technologie de kracht van technologie om esthetiek en functionaliteit in evenwicht te brengen. Het geeft gewone substraten een hoogwaardige textuur, verbetert de duurzaamheid van precisie-uurwerken en sluit aan bij de ontwikkelingstrend van de tijd met zijn milieu-attributen. Wanneer we de volgende keer de prachtige uitstraling van een horloge bewonderen en vertrouwen op de nauwkeurige tijdmeting, kunnen we ook eens kijken naar deze micron-niveau "technologiejas" - het is precies deze schijnbaar onbeduidende film die de ultieme zoektocht naar detail in de moderne horlogemakerij draagt, waardoor "tijdesthetiek" lang kan duren en het horloge wordt opgewaardeerd van een eenvoudig tijdmeetinstrument naar een draagbaar kunstwerk met textuur, duurzaamheid en milieuwaarde.