陶瓷表圈為啥貴的這麼理直氣壯?

陶瓷 倔強 腕錶 收藏 上海表官方號 2018-12-15

說起陶瓷,可能很多人都有這樣的童年經歷:美術課上,老師拿來一堆黏土,小朋友們弄得滿手泥巴,終於做出了一堆奇形怪狀的陶瓷杯子。這或許就是很多人對陶瓷的最初印象。

不過時至今日,陶瓷已經擺脫了這種“又老又醜”的標籤,很多高級陶瓷已經成為了製表材料中的香餑餑,陶瓷表圈、陶瓷錶殼等層出不窮,並以其堅固耐用的性質和漂亮的外形得到了人們的喜愛。

陶瓷表圈為啥貴的這麼理直氣壯?

儘管陶瓷材質如此風靡,但很多表友只聽過它的名聲,卻對它的原理一知半解。今天,我們就來給大家科普一下,陶瓷為什麼能被用在製表上,它有什麼優勢和劣勢,我們又該如何選擇。

陶瓷是由金屬和非金屬化合物構成的無機非金屬材料。這是一種複合材料,它包含有一些金屬成分,但不能因此就被定義為金屬;該混合物的其餘部分由互補的非金屬材料組成,當這些非金屬材料組合在一起時,就形成了一種性能與眾不同的特殊材料——陶瓷。

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陶瓷是工程材料中剛度最好、硬度最高的材料,但正因為過於堅硬,所以也給它帶來了“脆”性。這跟金屬是截然相反的。

要弄明白兩者的區別,可以這麼想象一下:金屬材料就像是把一堆橡皮筋綁成一個球,球摸起來很結實,但是由於橡膠容易變形,所以按下去時還是挺有彈性的。這個比喻略顯誇張,但很符合金屬材料的特點,金屬中鍵的類型使得原子可以在壓力下運動,所以金屬可以通過錘打而改變形狀。

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但是陶瓷就不一樣了。打個比方來說,陶瓷就像是一個由互相連接的硬木棍做成的積木,這是一種更加堅固的結構,在受力時不會輕易變形。但正是因為足夠“倔強”,不變形,它們會一直承受越來越大的力量,直到這股力量強到可以破壞掉連接的木棍,這樣,整個結構就坍塌了,陶瓷的破碎就是這麼來的。

用稍微科學一點的說法來解釋,就是由於陶瓷材料中離子鍵和共價鍵的結合非常強大和穩定,這些鍵被牢牢地鎖定在它們自己的位置上,外來的作用力很難把它們分開,因此陶瓷材料可以在巨大的壓力下仍保持堅固。

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但需要注意的是,陶瓷的“倔強”只有在應對壓縮力的時候才會出現。在面對剪切、張力或高速衝擊時,陶瓷的抵抗力就會嚴重下降。一句話總結:越倔強,碎的時候就越痛。

需要注意的是,要使陶瓷材料產生晶界滑移所需要的力是非常大的,因此在大多數情況下,陶瓷材料都很難打破或發生形變。如果你想要的是一種不管怎麼大力痛毆都毫無反應、沒有痕跡的材料,那麼陶瓷就是你的上佳之選,它們的抗形變能力實在是太好了。但是,如果你把力集中在一個小點上去“攻擊”它,晶界就很容易發生滑移,材料就會碎裂。就像你用一個大錘子去敲石頭,可能敲半天都沒什麼反應;但假如你拿的是一個尖頭鎬,兩下就能把石頭給敲碎了。

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而在現代科技的幫助下,我們已經可以人為地控制陶瓷顆粒的大小、形狀和總體分佈,從而創造出具有不同特性的陶瓷材料。有些陶瓷材料可以產生並承受一定的塑性形變(性質變得跟金屬有些相似,都可以被彎曲);有些陶瓷材料能承受很高的壓力和剪切力。這些不同類型的陶瓷被按需使用在錶殼、表圈和其他的手錶部件上,從而使得你的愛表具有抗刮擦、抗磨損等性能。

陶瓷的優點和缺點是同樣明顯的。對於其他材料來說,它們一旦形成,通常就不會在力的作用下完全破碎,而是彎曲或是在瞬間形變後恢復形狀;陶瓷則不同,一旦陶瓷受到的力太大以至於發生形變,那麼這種形變往往會是永久性的。打個比方,機芯內的寶石損壞時,表現形式是碎裂,然後碎片到處散射;而機芯內的棒子或齒輪損壞時,經常只會是簡單的彎曲或折斷,遠遠沒有那麼“慘烈”。這就是為什麼機芯材料很少使用陶瓷的原因,除了夾板等少數大型零部件外,其他零件用陶瓷來做會面臨很大的風險。

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這些陶瓷有成千上萬種加工方式,它們的製造方式也各不相同。可能很多人會問:既然陶瓷擁有這麼強的抗形變和耐磨損性,那麼應該怎麼加工它呢?這的確是一個技術要求很高的難題,一般的製作工藝是對付不了它的。

一般而言,製作加工陶瓷材料的過程是先進行模塑成型,然後加以熱處理(燒結)直到材料達到需要的密度,最後再作研磨加工。陶瓷雖然很硬,但也不是世界上最硬的物體,總有東西是比它更硬的,比如金剛石。因此,金剛石工具和金剛石磨料是在加工陶瓷的過程中經常用到的。

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在製作陶瓷錶殼或陶瓷表圈時,過程也是一樣的。現將陶瓷漿料做成想要的形狀,然後將其乾燥固化。這時候的形狀肯定是不夠完美的,所以還需要用金剛石工具來做進一步的打磨。形狀打磨完畢後,再利用溫度和壓力的變化來燒結陶瓷,直到獲得滿意的密度為止。在燒結過程中,陶瓷材料會出現一定程度的收縮,這種收縮現象分為三個階段,中間階段的收縮程度是最劇烈的,而且每種不同的陶瓷材料的程度都不一樣,所以,如果想要得到理想的成品尺寸,必須在整個過程中精確預判和掌控。燒結完成後,還需要用金剛石工具來進行打磨和拋光等操作。

由於自身強大的硬度和抗磨損能力,陶瓷現在很受制表業的青睞,在錶殼、表圈、表鏡等外部零件中經常能看到它的身影。當然,和其他所有材料一樣,陶瓷也有它自己的缺點,比如脆性太高,這使得它們很少被用到機芯上。

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