Lớp "vỏ ngoài công nghệ" của mặt số nhỏ: Phân tích chuyên sâu về công nghệ PVD tiên tiến trong đồng hồ

Khi bạn chạm vào vỏ đồng hồ màu đen mờ mịn, chiêm ngưỡng vẻ ngoài ấm áp và sáng bóng của dây đeo vàng hồng dưới ánh sáng, hoặc ngạc nhiên trước vẻ ngoài nguyên vẹn của đồng hồ lặn trong môi trường biển sâu, bạn có thể không nghĩ rằng những kết cấu và độ bền tuyệt vời này đều nhờ vào một công nghệ then chốt - mạ bốc hơi vật lý (PVD). Là quy trình xử lý bề mặt được sử dụng rộng rãi nhất trong ngành chế tác đồng hồ hiện đại, mạ bốc hơi vật lý, với các đặc tính thân thiện với môi trường, hiệu quả và hiệu suất lớp màng tuyệt vời, đã trở thành sự hỗ trợ cốt lõi cho việc nâng cấp thẩm mỹ và tăng cường chức năng của đồng hồ, và đã khoác lên mỗi chiếc đồng hồ chính xác một "lớp vỏ công nghệ". Hôm nay, chúng ta hãy khám phá sâu hơn về bí ẩn của mạ bốc hơi vật lý của đồng hồ.

Để hiểu về mạ bốc hơi vật lý của đồng hồ, trước tiên phải làm rõ định nghĩa cốt lõi của nó: Trong môi trường chân không cao, thông qua các phương pháp vật lý (chẳng hạn như phun, bay hơi), các vật liệu phủ rắn bằng kim loại, gốm, v.v. được chuyển đổi thành trạng thái nguyên tử, ion hoặc phân tử, và lắng đọng trên bề mặt của các bộ phận đồng hồ để tạo thành một lớp màng. Công nghệ này được gọi là PVD (Mạ Bốc hơi Vật lý) bằng tiếng Anh. So với các quy trình mạ điện truyền thống, ưu điểm lớn nhất của nó nằm ở lớp màng đồng đều và đặc chắc, độ bám dính mạnh, thân thiện với môi trường không gây ô nhiễm (không có chất điện phân hóa học và phát thải kim loại nặng), và khả năng kiểm soát chính xác độ dày và thành phần của lớp màng, đáp ứng hoàn hảo các yêu cầu nghiêm ngặt của đồng hồ về độ chính xác, độ bền và tính thẩm mỹ. Do đó, nó đã trở thành lựa chọn chủ đạo trong ngành chế tác đồng hồ cao cấp.

Nguyên tắc cốt lõi của việc phủ chân không vật lý cho đồng hồ về bản chất là "sự di chuyển và lắng đọng của vật chất ở trạng thái khí". Toàn bộ quá trình được hoàn thành trong môi trường chân không cao, tránh sự can thiệp từ các phân tử không khí vào chất lượng của lớp màng. Nói một cách đơn giản, quá trình này giống như việc trồng một "nhà máy màng" đặc biệt trong một "nhà kính" chân không. Nó chủ yếu bao gồm ba bước chính:

1. Bước đầu tiên là chuẩn bị chân không. Các bộ phận đồng hồ sạch (vỏ, dây đeo, mặt số, v.v.) được đặt trong một buồng chân không kín. Thông qua hệ thống bơm chân không ba giai đoạn bao gồm "bơm cơ học + bơm quay + bơm phân tử", áp suất bên trong buồng được giảm xuống trạng thái chân không cao từ 10⁻³ đến 10⁻⁵ Pa - áp suất này tương đương với áp suất khí quyển của không gian bên ngoài Trái đất, giảm thiểu ảnh hưởng của các tạp chất trong không khí đến chất lượng lớp phủ.
2. Bước thứ hai là ion hóa và bay hơi vật liệu. Thông qua các phương pháp vật lý như phun từ hoặc phóng điện hồ quang, các vật liệu phủ (được gọi là "vật liệu đích" trong ngành) trải qua quá trình ion hóa hoặc bay hơi để tạo thành các hạt năng lượng cao nhỏ bé.
3. Bước thứ ba là lắng đọng màng. Dưới sự hướng dẫn của điện trường, những hạt năng lượng cao này sẽ di chuyển đều về phía bề mặt của các bộ phận đồng hồ và cuối cùng bám chặt vào để tạo thành một lớp màng mỏng. Trong suốt quá trình, các thông số như nhiệt độ, mức chân không, tỷ lệ khí và dòng điện vật liệu đích cần được kiểm soát chính xác, với sai số cần ở mức micromet, để đảm bảo độ đồng đều và độ bám dính của lớp màng.

Trong ngành đồng hồ, mạ bốc hơi vật lý (PVD) chủ yếu được chia thành hai quy trình cốt lõi - phun từ và mạ ion hồ quang. Do các nguyên tắc khác nhau, hai quy trình này có các tình huống ứng dụng và đặc tính lớp màng riêng biệt. Cùng nhau, chúng bao gồm tất cả các khía cạnh của yêu cầu đồng hồ, từ trang trí đến chức năng.

• Trong số đó, quy trình phun từ là "lực lượng chính" của lớp phủ trang trí cho đồng hồ. Nguyên tắc cốt lõi của nó là kiểm soát quỹ đạo của electron thông qua từ trường, cho phép electron liên tục bắn phá bề mặt của vật liệu đích, khiến các nguyên tử của vật liệu đích tách ra và lắng đọng trên bề mặt của phôi. Ưu điểm của quy trình này là độ đồng đều tuyệt vời của lớp màng và độ hoàn thiện bề mặt cao, cho phép tái tạo chính xác kết cấu mịn của kim loại. Do đó, nó được sử dụng rộng rãi để chuẩn bị các lớp màng trang trí như vàng hồng, vàng champagne và đen mờ. Ví dụ, vỏ đồng hồ vàng hồng phổ biến được hình thành bằng cách điều chỉnh tỷ lệ thành phần của đích titan và đích crom, kết hợp với các loại khí phản ứng như nitơ, để tạo ra một lớp màng titan nitơ tương đồng với kết cấu của vàng 18K.
• được phủ bằng màng chống phản xạ PVD phun từ điều khiển từ tính đa lớp, giảm độ phản xạ từ trên mạ ion hồ quang là "người biểu diễn xuất sắc" của lớp phủ chức năng. Nó tạo ra nhiệt độ cao thông qua phóng điện hồ quang, trực tiếp ion hóa vật liệu đích thành các ion năng lượng cao, và sau đó lắng đọng chúng lên bề mặt của phôi để tạo thành một lớp màng. Lớp màng được hình thành bởi quy trình này có độ cứng cực cao và độ bám dính mạnh hơn, và đặc biệt thích hợp để chuẩn bị các lớp màng chức năng chống mài mòn và chống ăn mòn. Ví dụ, lớp màng carbon giống kim cương (DLC) thường được sử dụng trong ngành đồng hồ được chuẩn bị thông qua quy trình mạ ion hồ quang và được sử dụng rộng rãi trong vỏ đồng hồ và các bộ phận chuyển động của đồng hồ thể thao và công cụ.

Giá trị của mạ bốc hơi vật lý cho đồng hồ hiện đại chủ yếu được phản ánh trong sự đột phá trong biểu hiện thẩm mỹ. Nó phá vỡ hoàn toàn các giới hạn màu sắc của vật liệu đồng hồ truyền thống, cho phép các chất nền thông thường thể hiện kết cấu cao cấp. Trong quá khứ, màu sắc của đồng hồ phần lớn phụ thuộc vào bản thân vật liệu - màu vàng kim của vàng, màu trắng bạc của thép không gỉ và màu xám nhạt của kim loại titan. Các lựa chọn rất hạn chế; trong khi công nghệ mạ bốc hơi vật lý đã cho phép một "bước nhảy vọt về chất" trong màu sắc và kết cấu của đồng hồ. Bằng cách thay đổi các vật liệu đích và khí phản ứng khác nhau, vỏ đồng hồ bằng thép không gỉ thông thường có thể dễ dàng đạt được nhiều kiểu dáng khác nhau: sử dụng đích titan kết hợp với khí nitơ có thể tạo ra các lớp vàng hồng khác nhau từ hồng nhạt đến hồng đậm, với kết cấu ấm áp và tinh tế gần như không thể phân biệt được với vàng K có độ tinh khiết cao; sử dụng đích crom kết hợp với khí axetylen có thể tạo ra một lớp đen mờ kín đáo và sang trọng, có khả năng chống mài mòn và không dễ bị bám vân tay; và cũng có một quy trình phun từ đa lớp tiên tiến, bằng cách xếp chồng các lớp chỉ số khúc xạ khác nhau, nó có thể đạt được hiệu ứng gradient đầy màu sắc từ xanh lam nhạt đến tím nhạt, làm cho thiết kế đơn giản của đồng hồ trở nên đáng nhớ hơn về mặt hình ảnh. Một dòng đồng hồ cổ điển của một thương hiệu đồng hồ Thụy Sĩ đã áp dụng công nghệ mạ bốc hơi vật lý đa lớp, chỉ sử dụng chất nền thép không gỉ 316L để đạt được vẻ ngoài tương đồng với vàng hồng 18K, không chỉ giảm chi phí sản xuất xuống 30%, mà còn tránh được áp lực môi trường do việc khai thác kim loại quý, trở thành một mô hình cân bằng giữa tính thẩm mỹ và bảo vệ môi trường trong ngành.

Ngoài việc nâng cấp thẩm mỹ, giá trị cốt lõi của mạ bốc hơi vật lý là cung cấp một "áo giáp vô hình" cho đồng hồ, tăng cường đáng kể độ bền và tuổi thọ của nó. Là một dụng cụ chính xác được đeo hàng ngày, vỏ và dây đeo của đồng hồ cần chịu ma sát và ăn mòn từ mồ hôi trong một thời gian dài, trong khi các bộ phận của bộ máy dựa vào tổn thất ma sát cực thấp để đảm bảo tính giờ chính xác. Lớp màng mạ bốc hơi vật lý giải quyết chính xác những vấn đề này. Mặc dù lớp màng này mỏng (thường chỉ vài micromet đến vài chục micromet, tương đương với một phần mười đường kính của một sợi tóc), nhưng hiệu suất của nó cực kỳ tuyệt vời: ví dụ, lớp màng carbon giống kim cương DLC được chuẩn bị bằng mạ ion hồ quang có độ cứng trên HV2000, vượt xa thép không gỉ (HV200-300), có thể tăng độ cứng bề mặt vỏ đồng hồ lên 2-3 cấp, giúp nó ít bị trầy xước do va đập và ma sát hàng ngày; để giải quyết vấn đề vân tay trên dây đeo hợp kim titan, lớp màng PVD chống vân tay được chuẩn bị bằng phun từ có thể làm cho vân tay khó bám dính, đồng thời ngăn ngừa sự ăn mòn từ muối và dầu mỡ trong mồ hôi, duy trì độ sạch sẽ và tươi mới trong một thời gian dài đeo. Đối với các bộ phận chính xác bên trong bộ máy, chẳng hạn như bánh răng và bánh xe thoát, bằng cách sử dụng mạ bốc hơi vật lý của màng bôi trơn rắn molypden disulfide hoặc màng cứng vonfram cacbua, hệ số ma sát có thể được giảm xuống dưới 0,05, giảm tổn thất năng lượng xuống 15% và làm cho việc tính giờ của đồng hồ chính xác hơn. Dữ liệu thử nghiệm từ một thương hiệu bộ máy tự phát triển cho thấy rằng sau khi xử lý mạ PVD, tốc độ suy giảm biên độ dao động của bộ máy sau năm năm giảm từ 12% xuống 4%, thực sự đạt được cam kết chất lượng về "độ chính xác lâu dài".

Từ góc độ của các bộ phận cụ thể của đồng hồ, ứng dụng của lớp phủ mạ bốc hơi vật lý (PVD) bao gồm hầu hết tất cả các bộ phận chính, đạt được "sự thích ứng chính xác và bảo vệ toàn diện".

• được phủ bằng màng chống phản xạ PVD phun từ điều khiển từ tính đa lớp, giảm độ phản xạ từ trên , là tâm điểm trực quan và các bộ phận thường xuyên tiếp xúc, là các tình huống ứng dụng chính của lớp phủ PVD: kiểu dáng đen toàn bộ phổ biến của đồng hồ thể thao thường sử dụng màng DLC lắng đọng ion hồ quang, kết hợp khả năng chống mài mòn và chống ăn mòn; kiểu dáng vàng hồng và vàng champagne của đồng hồ xa xỉ chủ yếu sử dụng màng PVD phun từ điều khiển từ tính để đảm bảo kết cấu đồng đều và mịn; vỏ và dây đeo của đồng hồ lặn sẽ áp dụng công nghệ phủ PVD đa lớp, trước tiên lắng đọng một lớp màng crom chống ăn mòn, sau đó lắng đọng một lớp màng trang trí để đảm bảo độ ổn định lâu dài trong môi trường áp suất cao và độ mặn cao ở biển sâu.Các
• được phủ bằng màng chống phản xạ PVD phun từ điều khiển từ tính đa lớp, giảm độ phản xạ từ trên được phủ bằng màng ánh sáng ban đêm kẽm sulfide thông qua lớp phủ bay hơi chân không (một quy trình nhánh của PVD) để đảm bảo đọc giờ rõ ràng trong bóng tối; nền của mặt số của đồng hồ cao cấp cũng có thể được mạ bằng màng xà cừ hoặc màng kết cấu kim loại thông qua phun từ điều khiển từ tính để tăng cường độ sâu trực quan.Mặt kính sapphire
• được phủ bằng màng chống phản xạ PVD phun từ điều khiển từ tính đa lớp, giảm độ phản xạ từ trên 8% xuống dưới 1%, cải thiện đáng kể độ rõ nét khi đọc giờ.Ngay cả những bánh răng, lò xo, v.v. nhỏ bé bên trong bộ máy
• sẽ được phủ lớp phủ PVD chính xác để giảm tổn thất ma sát và đảm bảo độ ổn định của việc tính giờ.Đột phá sản xuất xanhĐiều đáng chú ý là mạ bốc hơi vật lý (PVD) cũng là một bước đột phá quan trọng đối với ngành đồng hồ trong việc đạt được

. Đây cũng là một trong những lý do chính khiến nó có thể thay thế mạ điện truyền thống và trở thành tiêu chuẩn cho ngành chế tác đồng hồ cao cấp. Quy trình mạ điện truyền thống đòi hỏi việc sử dụng một lượng lớn thuốc thử hóa học, tạo ra nước thải và khí thải có chứa kim loại nặng, gây ô nhiễm nghiêm trọng cho môi trường. Ngược lại, mạ bốc hơi vật lý được thực hiện trong môi trường chân không cao, không cần chất điện phân hóa học. Nó đạt được sự di chuyển và lắng đọng vật liệu thông qua các phương tiện vật lý, với không phát thải kim loại nặng và không gây ô nhiễm trong suốt quá trình. Điều này giải quyết vấn đề bảo vệ môi trường của việc xử lý bề mặt tại nguồn. Với việc nâng cao nhận thức về môi trường toàn cầu, ngày càng có nhiều thương hiệu đồng hồ áp dụng quy trình PVD làm công nghệ xử lý bề mặt cốt lõi của họ. Nó không chỉ được sử dụng rộng rãi trong các dòng sản xuất hàng loạt mà còn thông qua các giải pháp phủ PVD tùy chỉnh trong các dòng tùy chỉnh cao cấp, đạt được sự cân bằng giữa bảo vệ môi trường và kết cấu cao cấp. Ngày nay, các thuộc tính môi trường của công nghệ PVD đã trở thành một sự hỗ trợ quan trọng cho sự phát triển bền vững của thương hiệu, và cũng phù hợp với nhu cầu của người tiêu dùng hiện đại về tiêu dùng xanh.Phát triển trong tương laiTừ góc độ phát triển công nghệ, lớp phủ mạ bốc hơi vật lý (PVD) cho đồng hồ đang tiến tới độ chính xác cao hơn, đa dạng hơn và tùy chỉnh hơn. Về

, quy trình phủ PVD hiện tại có thể kiểm soát sai số độ dày của lớp phủ trong vòng 0,1 micron và sai số màu trong mức ΔE < 0,5, đạt đến mức không thể phân biệt bằng mắt thường, đảm bảo rằng kết cấu bề ngoài của mỗi chiếc đồng hồ có độ nhất quán cao. Về sự đa dạng, các giải pháp phủ PVD tùy chỉnh cho các tình huống sử dụng khác nhau liên tục xuất hiện: chẳng hạn như một lớp màng PVD cực kỳ chống ăn mòn phù hợp cho lặn biển sâu, một lớp màng PVD chịu nhiệt độ cao phù hợp với môi trường nhiệt độ khắc nghiệt và một lớp màng PVD tương thích sinh học phù hợp với các tình huống y tế, v.v., mở rộng hơn nữa ranh giới ứng dụng của đồng hồ. Về tùy chỉnh, với việc nâng cấp tiêu dùng, nhu cầu cá nhân hóa của người tiêu dùng đối với đồng hồ ngày càng tăng. Công nghệ PVD, với màu sắc và kết cấu có thể tùy chỉnh, đã trở thành một điểm đột phá quan trọng cho cuộc cạnh tranh khác biệt hóa thương hiệu - một số thương hiệu đã tung ra các dịch vụ tùy chỉnh PVD, có thể tùy chỉnh màu sắc và hiệu ứng gradient độc quyền của lớp phủ vỏ đồng hồ theo nhu cầu của người dùng, làm cho đồng hồ thực sự trở thành một tác phẩm nghệ thuật đeo được độc đáo.Kết luậnGiữa những mặt số nhỏ, công nghệ phủ mạ bốc hơi vật lý (PVD) sử dụng sức mạnh của công nghệ để cân bằng tính thẩm mỹ và chức năng. Nó mang lại cho các chất nền thông thường một kết cấu cao cấp, tăng cường độ bền của các thiết bị đo thời gian chính xác và phù hợp với xu hướng phát triển của thời đại với các thuộc tính môi trường của nó. Khi chúng ta chiêm ngưỡng vẻ ngoài tinh tế của một chiếc đồng hồ và tin tưởng vào việc tính giờ chính xác của nó, chúng ta cũng có thể xem xét "lớp áo công nghệ" ở cấp độ micron này - chính lớp màng dường như không đáng kể này mang theo sự theo đuổi chi tiết cuối cùng trong ngành chế tác đồng hồ hiện đại, cho phép "tính thẩm mỹ thời gian" tồn tại trong một thời gian dài và nâng cấp đồng hồ từ một công cụ tính giờ đơn giản thành một tác phẩm nghệ thuật đeo được với kết cấu, độ bền và giá trị môi trường.