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机械手表有多少技术含量?

2024-04-01 15:09:22
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  机械手表有多少技术含量?单纯说机械表的技术含量会非常枯燥,除了修表师傅和钟表爱好者,大多数人看不懂机芯构造。但既然很多朋友拿CPU和机械表相比,那我们就从它俩都会用到的一个材料说起。

  一根细线,一头固定住,另外一头悬挂着一个铁球,把铁球晃起来,构成了最简单的钟摆了。而钟摆的振荡周期是固定的,这就是钟表的理论基础,现在大家看到一些古典立式钟,还保留着巨大的钟摆。

  但钟摆还是太大了,尤其是像航海这种场合,船只剧烈的摇晃会影响钟摆的震荡。后来到了1675年,荷兰人惠更斯发明了游丝(Balance Spring,另外一种说法是1658年胡克发明的),游丝依靠自身的弹性势能,遵循着摆动周期的物理规律,和钟摆一样作为振荡装置,推动着齿轮匀速转动。而游丝的尺寸显著小于钟摆,并且大大降低了地球引力的影响。

  这个就是游丝摆轮和擒纵结构,这玩意儿不到一厘米大小,而游丝摆轮擒纵系统是整个手表的心脏,它将发条盒中存储的能量规律地传递给一套复杂的齿轮,从而让你看见时间的流逝。

  而游丝的张弛频率直接决定了一只手表的精准程度。就按照每秒钟4次(4Hz)来算,一个游丝每年需要张弛1.2亿次,而其直径只有头发粗细的四分之一,因此,只有很少一部分金属材料才能达到制造游丝的要求。如何制造高品质的游丝,背后涉及到非常复杂的材料科学和精密加工。

  最早的游丝是以铁为基础的合金制成,但是铁本身容易生锈,并且容易被磁化,所以这种游丝的手表在用了一段时间之后,走时误差就很大了。到了1933年,以镍、铬、铁合金制成的游丝问世,这种游丝的抗形变、抗腐蚀和抗磁性都远好于之前的游丝。目前世界上比较高品质的游丝,来自于瑞士Nivarox和日本精工,而前者被用于超过90%的瑞士钟表品牌,除了劳力士,劳力士用的是自家生产的蓝铌游丝。

  虽然像Nivarox这样的合金游丝被广泛运用,但仍然存在一些缺点。即便已经是弱磁合金,抗磁性比较出色,但因为含有铁元素,在强磁场下游丝还是会被磁化,影响精度CQ9电子游戏。如何找到一种更好的材料?

  硅是地壳上含量仅次于氧的元素,也是今天广泛运用在CPU的材质。用硅制成游丝的话,优势非常明显。

  首先是轻。硅的密度只有钢的三分之一,可以更好的消除地球引力对于游丝的影响,可以使用更小的能量移动。

  此外,在抗震、抗腐蚀和抗温度变化方面,硅游丝也比合金游丝更上一层楼。并且硅游丝可以做到完全水平。

  然而硅游丝的困难,在于如何把它造出来。硅本身硬度高,并且很脆,传统的游丝制造技术根本无法用在硅上面。

  2005年,瑞士钟表业三巨头——百达翡丽与劳力士、斯沃琪集团(浪琴、欧米茄、宝珀等都它家的),加上科研机构CSEM(瑞士电子和微技术中心)共同进行硅材质的研究,开发出了基于单晶硅的游丝材料Silinva。后来另外一家巨头历峰集团(Richemont,拥有江诗丹顿、卡地亚、万国表等品牌)也推出了自己的硅游丝机芯,不过现在两家还在撕逼,前者说后者侵犯了自己的专利。

  说回硅游丝本身。经过科研人员的反复尝试,百达翡丽最终采取的加工手段叫做DRIE(Deep Reactive Ion Etching)。中文叫做深反应离子刻蚀。

  DRIE中含有化学性刻蚀和物理性刻蚀两种刻蚀作用。在硅片(橙色)上涂上一层电阻涂层(resistant mask,蓝色部分 ),用光刻工艺将零件图投射在硅片上,然后去除相应位置的电阻涂层。接下来,引入六氟化硫(SF6)进行刻蚀,产生四氟化硅(SiF4),然后用另一种气体C4F8冲洗(钝化)。

  两个步骤反复进行,最终形成设计的硅组件。鉴于篇幅所限,我们就不具体介绍其中的技术细节了,真实的工艺比上述的复杂多了,制作150微米厚的硅组件需要数个小时。

  经过十几年的技术发展,如今硅游丝的技术已经非常成熟,过去只在百达翡丽、雅典表等售价几十万的机械表上使用,而如今技术成熟使得像美度、天梭等几千块钱的平价机械表也用上了硅游丝,让更多的人拥有走时精准并且不容易受磁的机械表。

  硅的运用,只是机械表技术进步的一部分。实际上每家表厂都有自己的黑科技,唯有依靠技术进步,才能在时间的长河中存留下来。

  这个道理,无论高档还是平价,无论瑞士制造还是中国制造,对于每一只手表都是适用的。中国机械表的技术进步也是有目共睹的,从1955年在百废待兴中制造出中国人的第一只机械表——五星表,到1996年北京手表厂制造出第一只中国的陀飞轮机芯;从2003年神舟五号登天杨利伟佩戴的还是石英表,到2008年神州七号翟志刚戴着国产机械表实现了中国人的首次太空行走。这些进步背后,都是钟表人对于机械表技术的不断钻研。

  很多人对机械表不屑一顾,其实也不是认为机械表没有技术,主要是认为其价格太高。比如凭啥一个机械表卖到几万块钱,精度还没有几百块钱的卡西欧高,而这么有技术含量的八核CPU就卖三千块钱不到?

  小到手机手表,大到汽车住宅,一个商品的价格并非取决于其技术含量多少,而是受供需关系影响。这里举个极端的例子,钻戒。知乎上诸如“「钻石」是 20 世纪全球最精彩的营销骗局”一类的问题层出不穷。

  这玩意儿有啥价值?不就是一块碳加上一个金属环么?凭啥要几个月甚至一年的工资?如果说机械表还有看时间这个实用功能的话,那钻戒的实用功能基本为零。

  实际上,在可预期的未来,随着整体工业技术的进步,许多商品的价格都在逐渐降低,以前土豪才买得起大哥大,现在人手一部;我读中学那会,一个国产15寸液晶显示器要三四千块钱,完了打CS还有残影,而现在这个钱能买到65寸的液晶电视。

  但钻戒的价格只会越来越高,因为其不可替代性,因为没有第二样商品能取代它在普罗大众心目中的意义。

  说个现实点的。今年上半年,蒂芙尼在中国的销售额保持两位数的强劲增长,利润超过了美国本土。

  并不是说没有钻戒就没法结婚,我也见过很多没有买钻戒但是婚后很幸福的夫妇。你可以认为这玩意就是个骗局,衷心祝愿你找到一个和你持相同观点的女朋友。

  最后说几句。写这个回答,主要是想开拓一下大家的思路。问题下面有很多很机智的回答,但能看出很多人其实对机械表并不熟悉,这很正常。看到一些答主用CPU、手机啥的吊打机械表,我认为说的也有道理。平心而论,我也认为机械表跟现在CPU、手机比技术含量的话,差距还是有的,毕竟我没法用机械表上知乎。

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