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擒纵的世界里不仅只有金属

手表维修网462021年06月02日 09:20:25

[修表在线表技术] 这里说的“硅”并非胸部植入体所使用的硅胶,而是宇宙含量排名第八位、地壳中含量仅次于氧的元素——硅,它的化学结构与碳相似,均为四价类金属。硅有四个电子,外电子层有四个空余空间,可以通过诸多化学键与其他物质链接。这种电子组态同样使单晶硅具备了与钻石、某些金属以及玻璃相同的晶体结构。因此,晶体硅坚硬而质轻,防磁且耐蚀,可以抛光成为光滑低摩擦的状态,所有这些都是钟表部件的理想特性。然而,由于两大限制因素,直至前不久,硅才开始被机械表制造业所采用:首先,硅像玻璃一样,非常易碎。其次,由硅制成的微机械学部件需要由极度复杂且高科技的光刻工艺来精细地打造。

擒纵的世界里不仅只有金属 腕表工艺 第1张

将硅引进制表业的真正动力的出现始于上个世纪90年代末,当时,一家位于Neuchâtel(纳沙泰尔)的私人公司CSEM(瑞士电子与微技术中心)受数家制表企业(包括百达翡丽劳力士斯沃琪集团)的委托研发一种硅制手表部件。然而,他们却不是最后的赢家,因为首款面世的含有单晶硅部件的机械表雅典表的Freak系列(于2001年面世)手表。这款Freak手表采用了独具匠心的“双向”擒纵装置,两个等离子蚀刻的硅制擒纵轮可以交替向摆轮提供推动力。有趣的是,硅制擒纵轮的设计理念正是源于CSEM。

擒纵的世界里不仅只有金属 腕表工艺 第2张

百达翡丽秉承一贯的严谨作风,直至2005年才推出首款采用了整体硅制擒纵轮、表底刻有‘Patek PhilippeAdvanced Research’ (百达翡丽先进研究)字样的著名的Calibre 315年历表系列产品。制造这种硅制擒纵轮应用到了一种被称为DRIE或“深反应离子刻蚀”的先进技术,利用此技术制造出的单晶硅部件的厚度要远远大于通过以往方法所达到的水平。

同时,在La Chaux-de-Fonds(拉绍德封)举办的Musée International de l’Horologie上,著名的Freak系列创始人DrLudwigOechslin教授非常忙碌。CSEM希望通过其他应用功能的开发将起初研究硅制擒纵轮所投入的高昂研究成本摊销掉。Oechslin教授对新的单晶硅游丝进行了测试,但最初的结果令人失望。硅最致命的弱点就是它的脆度;测试用的游丝非常容易断掉。实践证明温度的变化同样对游丝速率的控制有着非常大的影响。

擒纵的世界里不仅只有金属 腕表工艺 第3张

因此,2006年百达翡丽联手纳沙泰尔微技术研究所(IMT)使用专利技术研制的DRIE蚀刻整体硅制游丝与5350年历表(同样以DRIE硅制擒纵轮为最大亮点)一经推出,便惊艳了整个业界。该游丝包括内部平衡杆和立柱附件,在终端部分形成一个特别厚的区域(其独有的“终端曲线”),与传统的平游丝相比大大提高了等时性。Spiromax游丝的另外一大特点是在表层上“长”了一层二氧化硅。单晶硅遇热会变软,而二氧化会遇热则变硬。这两种效果可以完美地相互抵销,因此解决了Oechslin教授之前遇到的难题。而且,因为没有任何金属成分,Spiromax游丝不会受到磁场的影响,而这对于之前所有金属游丝来说一直是个难以克服的问题。

宝玑也加入到了这场硅的革命当中来,在同一时间推出了Classique ref 5197系列手表,其特点是它的单晶硅游丝上覆有一层二氧化硅(与百达翡丽的Spiromax不尽相同),而且含有一个硅制擒纵轮,甚至还有一个硅制杠杆。

擒纵的世界里不仅只有金属 腕表工艺 第4张

雅典表也不甘示弱,其代表就是Freak DIAMonSIL系列手表,内部的两个硅制擒纵轮外层如今包裹上了“钻石般的”合成纳米晶体。在八月份,雅典表总裁Rolf Schnyder发布了Freak Innovision,这款手表体现了硅制轴承、镍磷强化硅夹板、螺旋硅制吸震器、硅制游丝、整体滚轮和滚针、整体锁止叉和安全销等多项技术创新。Innovision系列的众多部件的制造都采用了DRIE技术以及另外一种与瑞士Sigatech SA 公司共同研发的名为LIGA(平版印刷、电镀和浇铸的德语缩写)的新技术,号称可以在完全不使用润滑油的状态下工作。

许多业内观察家都对这场硅的革命带来的商业挑战作出了评论。随着基于这种高级、昂贵的技术生产出来的部件展开愈演愈烈的攻势,小的手表企业应如何招架?已经有人公开反对使用这些高科技材料来展现本应由传统高级钟表来诠释的钟表真正价值——传统、手工以及“haute de gamme”打造。时间会证明一切,但有一点确是毫无疑问的:无论你喜欢与否,硅已经加入到了这场战争。

擒纵的世界里不仅只有金属 腕表工艺 第5张

除了雅典,今年真力时ELPrimeroSynopsis同样开始了向硅擒纵进军,Synopsis采用了一款名为ELPrimero 4613的机芯,该机芯去掉了原来的计时功能,但依然保持了EL机芯标志性的每小时36000次的震频,虽然这款机芯不可以计时,但我反而觉得这款机芯变得更加的纯粹,而硅擒纵的加入则更令这款机芯如虎添翼,此表的擒纵叉和擒纵齿轮皆采用硅材质,制成。由于硅本身比钢坚硬,质地轻盈,摩擦系数较低,所以将这一材质用在高震频机芯上可以最大限度发挥硅材质的作用。

除此之外,此表独特的开心设计可以说更是与硅材质完美合为一体,有了这一设计,其幽蓝色的硅质擒纵叉和擒纵轮的相互作用便可尽收眼底。因为Synopsis开心腕表是以极富传奇色彩的ELPrimero机芯为灵感源泉,所以其每个夹板、机构和零件的位置都经过仔细研究且经历过市场检验的,所以我相信这款EL的非计时硅擒纵机芯在未来一定会取得良好的市场表现。

擒纵的世界里不仅只有金属 腕表工艺 第6张

除了上述两个顶级品牌,今年我们也欣喜的看到,素有表圈Zara美誉的康斯登也加入了硅擒纵的阵营,自2004年康斯登首款心跳自产机芯获得成功以来,每年都会为该系列增添新成员。其今年全新的FC-945心跳机芯,经过两年的设计、发展及提升用上现今技术上最领先硅材质。与其它品牌一样,康斯登在制作硅擒纵轮时,同样采用了被称为DRIE(Deep Reactive Ion Etching)的深层反应离子蚀刻技术。先将擒纵轮的影像投射到直径100毫米,仅厚0.5毫米的硅晶圆 (silicium wafer) 上,硅晶圆的直径一般在25.4毫米到300毫米之间,采用钻石锯或钻石索锯从半导体梨晶 (boule) 切割出晶圆,然后进行单面或双面抛光。一个 直径100毫米的矽晶圆,能够制作大约250个擒纵轮。

制作好硅制擒纵轮,具有与钻石相同的立体结构,质轻、高硬度、抗腐蚀性,因此在齿轮的咬合面可以不必使用润滑油;同时,还具有良好的摩擦性能,减少摩擦,最适合取代现有的金属材质,达到擒纵过程最高效率的要求。

从上述的文字我们可以看到,硅擒纵有着得天独厚的优质性能,我想随着其加工技术不断的成熟,在不久的将来,硅擒纵一定会全面取代目前的金属材质。(图/文 修表在线 毛壮)

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