"Технологический внешний слой" крошечного циферблата: глубокий анализ передовой технологии ПВД в часах

Когда вы касаетесь гладкого матового черного корпуса часов, восхищаетесь теплым и блестящим видом ремешка из розового золота под светом или поражаетесь нетронутому виду дайверских часов в глубоководной среде, вы, возможно, не задумываетесь о том, что эти потрясающие текстуры и долговечность обусловлены ключевой технологией - физическим осаждением из паровой фазы (PVD). Являясь наиболее широко используемым процессом обработки поверхности в современном часовом деле, физическое осаждение из паровой фазы, благодаря своим экологически чистым, эффективным и превосходным характеристикам пленочного слоя, стало основной опорой для эстетического улучшения и функционального расширения часов, и одела каждые точные часы в «технологичный внешний слой». Сегодня давайте глубоко раскроем тайну физического осаждения из паровой фазы часов.

Чтобы понять физическое осаждение из паровой фазы часов, необходимо сначала уточнить его основное определение: в условиях высокого вакуума, посредством физических методов (таких как распыление, испарение), твердые материалы покрытия из металлов, керамики и т. д. преобразуются в атомные, ионные или молекулярные состояния и осаждаются на поверхности компонентов часов с образованием пленки. Эта технология называется PVD (Physical Vapor Deposition) на английском языке. По сравнению с традиционными процессами гальванического покрытия, ее наибольшее преимущество заключается в равномерном и плотном пленочном слое, прочной адгезии, экологичности без загрязнения (отсутствие выбросов химических электролитов и тяжелых металлов) и возможности точного контроля толщины и состава пленочного слоя, что идеально соответствует строгим требованиям к точности, долговечности и эстетике часов. Поэтому она стала основным выбором в индустрии часов высокого класса.

Основной принцип физического вакуумного покрытия для часов по сути является «миграцией и осаждением вещества в газообразном состоянии». Весь процесс выполняется в условиях высокого вакуума, избегая помех от молекул воздуха на качество пленочного слоя. Проще говоря, этот процесс похож на выращивание специального «пленочного растения» в вакуумной «теплице». Он в основном состоит из трех ключевых этапов:

1. Первый этап - это подготовка вакуума. Чистые компоненты часов (корпус, ремешок, циферблат и т. д.) помещаются в герметичную вакуумную камеру. С помощью трехступенчатой системы вакуумной откачки, состоящей из «механического насоса + роторного насоса + молекулярного насоса», давление внутри камеры снижается до состояния высокого вакуума от 10⁻³ до 10⁻⁵ Па - это давление эквивалентно атмосферному давлению внешнего космоса на Земле, что сводит к минимуму влияние примесей воздуха на качество покрытия.
2. Второй этап - это ионизация и испарение материала. Посредством физических методов, таких как магнетронное распыление или дуговой разряд, материалы покрытия (в промышленности называемые «материалами мишени») подвергаются ионизации или испарению с образованием крошечных высокоэнергетических частиц.
3. Третий этап - это осаждение пленки. Под воздействием электрического поля эти высокоэнергетические частицы будут равномерно перемещаться к поверхности компонентов часов и в конечном итоге плотно прилипать, образуя тонкую пленку. На протяжении всего процесса необходимо точно контролировать такие параметры, как температура, степень вакуума, соотношение газов и ток материала мишени, при этом погрешности должны быть на уровне микрометров, чтобы обеспечить однородность и адгезию пленочного слоя.

В часовой индустрии физическое вакуумное покрытие (PVD) в основном делится на два основных процесса - магнетронное распыление и дуговое ионное напыление. Из-за различных принципов эти два процесса имеют разные сценарии применения и свойства пленочного слоя. Вместе они охватывают все аспекты требований к часам, от декора до функциональности.

• Среди них процесс магнетронного распыления является «основной силой» декоративных покрытий для часов. Его основной принцип заключается в контроле траектории электронов с помощью магнитного поля, позволяющем электронам непрерывно бомбардировать поверхность материала мишени, вызывая отрыв атомов материала мишени и осаждение их на поверхности заготовки. Преимуществами этого процесса являются превосходная однородность пленочного слоя и высокая чистота поверхности, что позволяет точно воспроизводить тонкую текстуру металлов. Поэтому он широко используется для подготовки декоративных пленочных слоев, таких как розовое золото, шампанское золото и матовый черный цвет. Например, популярный корпус часов из розового золота формируется путем регулировки соотношения титановой и хромовой мишеней в сочетании с реактивными газами, такими как азот, для создания азотированного титанового пленочного слоя, который соответствует текстуре золота 18 карат.
• 8% до менее 1%дугового ионного напыления является «выдающимся исполнителем» функциональных покрытий. Он генерирует высокую температуру посредством дугового разряда, непосредственно ионизируя материал мишени в высокоэнергетические ионы, а затем осаждая их на поверхность заготовки для образования пленочного слоя. Пленочный слой, образованный этим процессом, обладает чрезвычайно высокой твердостью и более прочной адгезией и особенно подходит для подготовки износостойких и коррозионностойких функциональных пленочных слоев. Например, алмазоподобный углерод (DLC) пленка, обычно используемая в часовой индустрии, готовится посредством процесса дугового ионного напыления и широко используется в корпусах часов и компонентах механизмов спортивных и инструментальных часов.

Ценность физического вакуумного покрытия для современных часов в первую очередь отражается в прорыве в эстетическом выражении. Оно полностью разрушает цветовые ограничения традиционных часовых материалов, позволяя обычным подложкам представлять высококачественные текстуры. В прошлом цвета часов в значительной степени зависели от самих материалов - золотисто-желтый цвет золота, серебристо-белый цвет нержавеющей стали и светло-серый цвет титанового металла. Выбор был очень ограничен; в то время как технология физического вакуумного покрытия обеспечила «качественный скачок» в цветах и текстурах часов. Изменяя различные материалы мишени и реакционные газы, обычные корпуса часов из нержавеющей стали могут легко достигать различных стилей: использование титановой мишени в сочетании с азотом может создавать различные слои розового золота от светло-розового до темно-розового, с теплой и нежной текстурой, которую практически невозможно отличить от высокочистого золота K; использование хромовой мишени в сочетании с ацетиленом может создать сдержанный и роскошный матовый черный слой, который является износостойким и не подвержен отпечаткам пальцев; а также существует передовой многослойный процесс магнитного распыления, путем наложения слоев с разными показателями преломления, он может достичь градиентного красочного эффекта от светло-голубого до светло-фиолетового, делая простой дизайн часов более визуально запоминающимся. Классическая серия швейцарского часового бренда приняла многослойную технологию физического вакуумного покрытия, используя только подложку из нержавеющей стали 316L для достижения внешнего вида, соответствующего золоту 18 карат, не только снижая производственные затраты на 30%, но и избегая экологического давления, вызванного добычей драгоценных металлов, став моделью, которая уравновешивает эстетику и защиту окружающей среды в отрасли.

В дополнение к эстетическому улучшению, основная ценность физического вакуумного покрытия заключается в обеспечении «невидимой брони» для часов, значительно повышающей их долговечность и срок службы. Как прецизионный инструмент, который носят ежедневно, корпус и ремешок часов должны выдерживать трение и коррозию от пота в течение длительного периода времени, в то время как компоненты механизма полагаются на чрезвычайно низкие потери на трение, чтобы обеспечить точное хронометраж. Пленочный слой физического вакуумного покрытия точно решает эти проблемы. Хотя этот пленочный слой тонкий (обычно всего несколько микрометров до нескольких десятков микрометров, что эквивалентно одной десятой диаметра волоса), его характеристики чрезвычайно превосходны: например, DLC-подобная алмазоподобная углеродная пленка, подготовленная методом дугового ионного напыления, имеет твердость более HV2000, что намного превышает нержавеющую сталь (HV200-300), что может увеличить твердость поверхности корпуса часов на 2-3 класса, делая его менее подверженным царапинам от ежедневных ударов и трения; чтобы решить проблему отпечатков пальцев на ремешках из титанового сплава, анти-отпечатковая PVD-пленка, подготовленная методом магнетронного распыления, может затруднить прилипание отпечатков пальцев, а также предотвратить коррозию от соли и жира в поте, сохраняя чистоту и свежесть в течение длительного периода ношения. Для точных компонентов внутри механизма, таких как шестерни и спусковые колеса, использование физического вакуумного покрытия из твердой смазочной пленки из дисульфида молибдена или твердой пленки из карбида вольфрама может снизить коэффициент трения до 0,05, снижая потери мощности на 15% и делая хронометраж часов более точным. Данные испытаний от собственного бренда механизма показывают, что после обработки PVD-покрытием скорость затухания амплитуды колебаний механизма через пять лет снижается с 12% до 4%, действительно достигая качественного обязательства «стойкой точности».

С точки зрения конкретных компонентов часов, применение покрытия физическим вакуумным осаждением (PVD) охватывает практически все ключевые детали, обеспечивая «точную адаптацию и всестороннюю защиту».

• 8% до менее 1%, которые являются визуальным центром и часто контактирующими деталями, являются основными сценариями применения PVD-покрытия: распространенный полностью черный стиль спортивных часов часто использует DLC-пленку дугового ионного осаждения, которая сочетает в себе износостойкость и коррозионную стойкость; стили розового золота и шампанского золота роскошных часов в основном используют PVD-пленку с магнитным управлением распылением для обеспечения однородной и тонкой текстуры; корпус и ремешок дайверских часов будут использовать многослойную технологию PVD-покрытия, сначала осаждая слой коррозионностойкой хромовой пленки, а затем осаждая декоративную пленку для обеспечения долгосрочной стабильности в условиях высокого давления и высокой солености в глубоком море.Шкалы и цифры на циферблате
• 8% до менее 1%Сапфировое часовое стекло покрыто многослойной антибликовой PVD-пленкой с магнитным управлением распылением, снижающей отражательную способность с более чем
• 8% до менее 1%, значительно улучшая четкость считывания времени.Даже крошечные шестерни, пружины и т. д. внутри механизма будут покрыты точным PVD-покрытием для уменьшения потерь на трение и обеспечения стабильности хронометража.
• Прорыв в экологичном производствеСтоит отметить, что физическое вакуумное покрытие (PVD) также является значительным прорывом для часовой индустрии в достижении экологичного производства

Будущее развитиеС точки зрения технологического развития, покрытие физическим вакуумным осаждением (PVD) для часов движется к большей точности, большему разнообразию и большей настройке. С точки зрения точности

0,1 микрона и погрешность цвета в пределах уровня ΔE < 0,5, достигая уровня, когда его невозможно отличить невооруженным глазом, обеспечивая высокую согласованность текстуры внешнего вида каждых часов. С точки зрения разнообразия постоянно появляются индивидуальные решения PVD-покрытия для различных сценариев использования: такие как чрезвычайно коррозионностойкая PVD-пленка, подходящая для глубоководного дайвинга, высокотемпературная PVD-пленка, подходящая для экстремальных температурных условий, и биосовместимая PVD-пленка, подходящая для медицинских сценариев и т. д., дальнейшее расширение границ применения часов. С точки зрения настройки с улучшением потребления, индивидуальные требования потребителей к часам растут день ото дня. Технология PVD с ее настраиваемыми цветами и текстурами стала важной отправной точкой для конкуренции за дифференциацию бренда - некоторые бренды запустили услуги настройки PVD, которые могут настроить эксклюзивный цвет и градиентный эффект покрытия корпуса часов в соответствии с потребностями пользователя, делая часы действительно уникальным носимым произведением искусства.ЗаключениеМежду небольшими циферблатами технология покрытия физическим вакуумным осаждением (PVD) использует силу технологий для баланса между эстетикой и функциональностью. Она придает обычным подложкам высококачественную текстуру, повышает долговечность прецизионных часов и соответствует тенденции развития времени своими экологическими атрибутами. Когда мы в следующий раз будем восхищаться изысканным внешним видом часов и доверять их точному хронометражу, мы можем также взглянуть на это микроуровневое «технологическое покрытие» - именно эта, казалось бы, незначительная пленка несет в себе высшее стремление к деталям в современном часовом деле, позволяя «эстетике времени» длиться долго, и превращая часы из простого инструмента для измерения времени в носимое произведение искусства с текстурой, долговечностью и экологической ценностью.