PVD真空鍍膜涂層如何幫助昂貴腕表保持長久光澤？
發布時間：2017-02-23
隨著科技的進步，金屬表面鍍層處理有了飛躍的進步與發展，如常見于腕表上面的PVD鍍層處理，無論是在耐久度、顏色、光澤，乃至于表面硬度的增加都有著飛躍性的成長，這些名貴腕表，就是應用了PVD鍍層處理技術下的產物之一。
那些使用在腕表上面的金屬表面鍍層處理之技術原理為何？有使用金屬表面鍍層處理技術的腕表，又有何優勢與特性？戴這些金屬表面鍍層處理技術過的腕表，是否也有一些需要注意的地方呢？請睜大您的眼睛，以下我們將為您一一深入的剖析。
“金屬表面鍍層處理(如PVD)”不僅是具有美觀與防腐蝕的效果，還具有使表面光滑與增加硬度的作用存在，所以在工業上也有著廣泛的應用。
托這些先進的金屬表面鍍層處理技術之福，愛表人士不用付出太多的代價就可以享受到如貴金屬(黃金、玫瑰金)般的色澤與質感，尤其是在貴金屬價格高漲的今日，這樣的技術更顯出其重要性與特殊性。托這些先進的金屬表面鍍層處理技術之福，愛表人士不用付出太多的代價就可以享受到如貴金屬(黃金、玫瑰金)般的色澤與質感，尤其是在貴金屬價格高漲的今日，這樣的技術更顯出其重要性與特殊性。
好了，雖然“金屬表面鍍層處理”這詞聽起來有點嚇人，但這其實就是我們一般俗稱的“鍍金”或是“電鍍”技術而已！為了讓相對廉價的一般金屬擁有如貴金屬般的價值與光澤，或是為了保護其不易腐蝕損壞，中國在戰國時代就已經發明了稱為“鎏金”的鍍金技術，利用化學的方式讓銅器或是銀器上面鍍上一層薄薄的黃金鍍層，而這是歷史上最早有記錄的金屬表面鍍層處理；而后這個技術傳到了歐洲，被大量的使用在懷表機芯的防銹處理上面，直到近代的某些初期腕表機芯也都還使用鎏金技術來對機芯鍍金，但因為鎏金過程中所產生的水銀蒸汽有劇毒，所以此種技術到后來就被禁止使用。電氣被發明之后，金屬表面鍍層處理就進入了“電鍍”時代，利用電化學原理將覆膜金屬包覆于基材金屬之外，達到美觀、防蝕、抗磨損的藝術與物理效果，而隨著電鍍技術在鐘表制作上被廣泛使用，不僅是“金”，甚至連銀、鉻、銠等耐蝕金屬都可以被拿來電鍍在機芯、表殼等零件之上，如早期的銅殼鍍鉻表殼、目前的黃銅鍍銠機芯等，都是電鍍技術的廣泛應用。而除了鎏金和電鍍之外，“包金”也是一種表面處理技術，但由于它是以物理的方式將貴金屬“強壓”于基材基金屬之上，而非“鍍”層處理，所以就不在本次的討論范圍之內。
中國在戰國時代就已經發明了稱為“鎏金”的鍍金技術，利用化學的方式讓銅器或是銀器上面鍍上一層薄薄的黃金鍍層，而這是歷史上最早有記錄的金屬表面鍍層處理。中國在戰國時代就已經發明了稱為“鎏金”的鍍金技術，利用化學的方式讓銅器或是銀器上面鍍上一層薄薄的黃金鍍層，而這是歷史上最早有記錄的金屬表面鍍層處理。
“鎏金”是歷史上最早有記錄的金屬表面鍍層處理，而后這個技術由中國傳到了歐洲，被大量的使用在懷表機芯的防銹處理上面。“鎏金”是歷史上最早有記錄的金屬表面鍍層處理，而后這個技術由中國傳到了歐洲，被大量的使用在懷表機芯的防銹處理上面。
但上述的金屬表面鍍層處理，無論是鎏金、電鍍、或是包金，基本上都只是將薄薄一層抗蝕金屬包覆在基礎金屬上，除了附著力不甚良好之外，也無法包覆太厚的抗蝕金屬。尤其是電鍍的表殼材質，在正常佩戴下不要幾年就會把電鍍的抗蝕金屬磨損殆盡，露出內部的基材金屬原色，讓整體質感大打折扣！而在亞熱帶氣候的中國臺灣地區，這樣的狀況會更加嚴重。所以有好長一段時間電鍍材質腕表幾乎都被視為低品質、低價腕表的代名詞，承受了許多不白之冤。
1、除了鍍銠之外，也有品牌嘗試將黃金電鍍在機芯零件上，重現了早期鎏金機芯的復古貴氣質感。
2、電鍍技術有著極嚴重的污染問題存在！在制程中會產生大量的氰化物劇毒廢液，管理不慎的話對于環境與工作人員的危害比鎏金還可怕，而這也是瑞士鐘表產業減少使用電鍍技術的理由之一。
3、雖然高級腕表幾乎已經不使用電鍍技術在表殼與鏈帶上，但在機芯工藝上，在黃銅材質的機芯上面鍍“銠”則是高級機芯必有的一道程序，銀白色的銠鍍層除了有美觀作用外，更具有極佳的防蝕功能存在。
不過隨著科技的進步，就在近10年，金屬表面鍍層處理有了飛躍的進步與發展，如常見于腕表上面的PVD或是DLC表面鍍層處理等。而這些新技術雖然也號稱是“電鍍”的一種，但不僅是工法跟傳統的電鍍有著極大的差別，在耐久度、顏色、光澤，乃至于表面硬度的增加都有著飛躍性的成長，也因此不只是時尚品牌，連專業制表品牌也大量的使用了這些新技術，來加強腕表的可看性與實用性，如這幾年在表壇大出鋒頭的“黑”色腕表，就是這些先進電鍍技術下的產物之一。
1、PVD真空鍍膜處理設備，是一部“干式”的機器，所以不會如傳統電鍍般產生大量的劇毒廢液。
2、由PVD技術所引發的“色彩潮”正在快速的席卷表壇！這幾年除了傳統的銀白色不銹鋼材質之外，各色的PVD處理零部件也開始如雨后春筍般的大量冒出來，并在表壇之中形成了一股不小的勢力。
3、離子鍍著，也是俗稱的“IP電鍍”，則是PVD真空鍍膜中密著性最高、硬度最高、持久性也最好的技術。
最早的金屬表面鍍層處理—鎏金為了讓銅或銀造的佛像或是法器能夠有著如黃金般的閃亮光澤，早在戰國時期中國人就發明了鎏金技術，利用化學的方式讓黃金分子可以均勻的附著在基材金屬上，以保護基材金屬不致于氧化腐蝕。在鐘表工藝的應用上來說，鎏金主要常見于古董鐘表的機芯表面處理，因為它是以薄膜的形式附著在基材金屬上，所以即使在經過鎏金處理后，也不會影響到機芯零件的組裝精度(以百余年以前的鐘表工藝而言)；而以鎏金工法鍍上的這層黃金除了可以保護機芯不易生銹之外，對于視覺上的美觀與價值感的提升也有不小的幫助。
經過DLC處理的被鍍件具有可以超越陶瓷材質的表面硬度(約3500Hv)、安定性與光滑性，且在質感與韌性上面又遠勝傳統的陶瓷材質，所以在工業上可以應用在如軸承、齒輪、汽車零部件、燃料噴射系統、動力傳動系統、活塞部件，凸輪軸部件等需承受高度摩擦與轉速的關鍵部位。經過DLC處理的被鍍件具有可以超越陶瓷材質的表面硬度(約3500Hv)、安定性與光滑性，且在質感與韌性上面又遠勝傳統的陶瓷材質，所以在工業上可以應用在如軸承、齒輪、汽車零部件、燃料噴射系統、動力傳動系統、活塞部件，凸輪軸部件等需承受高度摩擦與轉速的關鍵部位。
鎏金是一種很原始的化學鍍層技術，首先必須將工件的表面徹底打磨并清洗干凈，除去所有的氧化物與油脂；然后將金粉與汞(水銀)混合，金汞比例大致為1:7，形成液體合金(金汞齊)，并將金汞齊均勻的涂抹在工件表面；接下來以無煙炭火(避免熏黑)將工件加熱并蒸發掉水銀，最后將留在工件表面的打磨修飾，就是一件成功的鍍金產品。鎏金因為是采用合金液體的關系，所以即使是復雜或小型的工件也可以完整的鍍上黃金，因此對于雕花或是鏤空等難以包覆金箔的部件也可以輕易的處理。
ADLC鍍膜在電子顯微鏡下觀察的話，則是一層如鏡面般緊貼于被鍍件的完美鍍層，表面硬度也大幅提升至最高約6000Hv！約為天然鉆石的一半，算是目前最厲害的表面鍍層技術。圖為有使用ADLC鍍膜處理的CARTIER腕表。ADLC鍍膜在電子顯微鏡下觀察的話，則是一層如鏡面般緊貼于被鍍件的完美鍍層，表面硬度也大幅提升至最高約6000Hv！約為天然鉆石的一半，算是目前最厲害的表面鍍層技術。圖為有使用ADLC鍍膜處理的CARTIER腕表。
不過鎏金技術的問題與缺點不少，如不耐磨損就是其中之一；而最大的問題還是在于水銀蒸汽的劇毒！讓很多鎏金師傅死于汞中毒而不自知。所以在電鍍技術發明之后，瑞士鐘表產業就幾乎不采用鎏金工法來鍍金了。
用途與材質更為廣泛—電鍍在邁入了電氣時代之后，人類除了以電力來驅動馬達或是點亮電燈之外，也發現了所謂的電化學反應，并發明了“電鍍”這門至今仍然占有重要地位的金屬表面鍍層處理技術。歷史上的電鍍技術最早發明于19世紀初期，由意大利人LuigiV.Brugnatelli在實驗室里實作成功，但過了約30年后才開始被大量使用在工業上。電鍍是一種電化學過程﹐也是一種氧化還原過程。電鍍的基本過程是將零件浸在金屬鹽的溶液中作為陰極﹐金屬板作為陽極﹐接直流電源后﹐在零件上沉積出所需的鍍層。電鍍相較于鎏金的優勢，除了鍍層較鎏金更為均勻之外，手續簡單、適合大量生產也是它的特點之一。而電鍍還有一個強項，就是不像鎏金非“金”不行！所以除了可以銅殼鍍金外，也可以銅殼鍍銀、鎳殼鍍鉻、銀殼鍍金等，變化與搭配之廣遠遠超越鎏金時代。在現代鐘表工藝的應用上，電鍍技術雖然仍在被使用中，但幾乎都是以廉價表款為主流；而且因為電鍍的鍍層對于汗水的抗腐蝕力表現并不好，除了容易脫落或是退色之外，遇到用劣質鍍料的還會造成過敏性皮膚炎！所以中高價表款目前很少見到有在用電鍍來處理外殼與鏈帶的。而在機芯工藝上，在黃銅材質的機芯上面鍍“銠”則是高級機芯必有的一道程序，銀白色的銠鍍層除了有美觀作用外，更具有極佳的防蝕功能存在。不過電鍍技術有著極嚴重的污染問題存在！在制程中會產生大量的氰化物劇毒，管理不慎的話對于環境與工作人員的危害比鎏金還可怕，而這也是瑞士鐘表產業減少使用電鍍技術的理由之一。
革命性的技術—PVD真空鍍膜無論是鎏金或是傳統電鍍，都免不了會有工件受到污染、或是過程中產生有毒物質污染環境的問題發生；而上述的表面鍍層處理，基本上也只是將鍍件“附著”在被鍍件上面，僅有美觀和防銹的作用而已。PVD是英文Physical Vapor Deposition的縮寫，中文的意思是“物理氣相沉積”，其定義是指在真空條件下，用物理的方法使材料沉積在被鍍工件上的薄膜制作技術。而再細分的話，PVD可分為三大類：1.真空蒸著(Vacuum Evaporation)。2.濺射法(Sputtering)。3.離子鍍著(Ion Plating)。PVD真空鍍膜技術是一種能夠真正做到微米薄膜且零污染的環保型表面處理方法，它能鍍制成各式薄膜，如金屬膜(Ag、Cu、Al、等)、氮化物膜(TiN、ZrN、CrN、TiAlN)和碳化物膜(TiC、TiCN)，以及氧化物膜(如TiO等)。
而其中最常被使用于鐘表制作上的，則是濺射法與離子鍍著。濺射法是以高能量的粒子撞及靶材(鍍材)時，材料的分子或原子被撞擊出來后，附著在被鍍材上，并堆積形成薄膜的技術。濺射法在鐘表制作的應用范圍相當廣，如表殼、鏈帶，乃至于指針、刻度的表面鍍層處理等。由濺射法所制作出來的PVD真空鍍膜有著極佳的耐磨耗性、耐蝕性、耐熱性及裝飾性，但因為附著性僅能算是中等，所以較少使用在會直接產生磨損的零部件(如齒輪、表扣)之上。
離子鍍著，也是俗稱的“IP電鍍”，則是PVD真空鍍膜中密著性最高、硬度最高、持久性也最好的技術。它融合了真空蒸著與濺射法的工法，先以濺射法來徹底的洗凈被鍍件的表面，然后再混合加熱金屬的真空蒸著法與濺射法來為被鍍件鍍膜，即是所謂的離子鍍著。離子鍍著的鍍膜可以極度緊密的附著在被鍍件上面，甚至當被鍍件是車床工具刀具時，也不會影響它的保護與表面硬化性能。PVD真空鍍膜的厚度一般約0.3μm~5μm，因此可以在幾乎不影響工件原先尺寸的情況下提高工件表面的各種物理性能和化學性能，鍍后亦不需要再加工。而由于鍍膜的安定性極佳，所以也可以應用在醫療器材上；也就是說原本對于不銹鋼過敏的人，也可以安心佩戴經過PVD真空鍍膜處理的不銹鋼腕表。
向鉆石看齊—DLC類金剛石鍍膜一般使用于PVD鍍層上面的表面硬化材質為氮化鈦、碳化鈦或氧化鈦等，雖然表現不差(表面硬度約2000~3000Hv)，但對于重度使用的愛表人士來說還是會有造成刮傷的可能。而為了避免這樣的狀況發生，表面硬度更高、甚至直逼鉆石的DLC(diamond-likecarbon)類金剛石鍍膜技術會被應用在鐘表制作上面，似乎也沒什么好意外的了。
DLC是一種化學氣相沉積技術，在真空的環境下借由惰性氣體的幫助來讓碳原子在被鍍件表面堆積，形成一層層的緊密金剛石結晶，而由于這些碳原子經過處理全部都是雙鍵結構，所以原子和原子之間的鍵結非常密實，讓經過DLC處理的被鍍件具有可以超越陶瓷材質的表面硬度(約3500Hv)、安定性與光滑性，且在質感與韌性上面又遠勝傳統的陶瓷材質，但由于成本遠較PVD為高，所以目前僅見于中高單價的腕表上面有在使用。而除了DLC之外，還有一種更高階的ADLC(Amorphous-DLC)非晶質類金剛石鍍膜技術，有被少數的使用在腕表制作上。傳統的DLC鍍膜在電子顯微鏡下依然可以看到不規則的結晶組織，而這對于整體的強度還是會有所影響；而ADLC鍍膜在電子顯微鏡下觀察的話，則是一層如鏡面般緊貼于被鍍件的完美鍍層，表面硬度也大幅提升至最高約6000Hv！約為天然鉆石的一半，算是目前最厲害的表面鍍層技術。而無論是DLC或是ADLC，都具備有不易沾染臟污的另一個優勢，而這也大幅提升了采用DLC、ADLC技術的腕表之實用性。
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