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CQ9电子平台网站游丝恐怕还是合金的好

2024-04-01 15:12:03
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  CQ9电子平台网站游丝恐怕还是合金的好游丝就是机械表的心脏,而这个看似简单的钟表零件,世界上却仅有屈指可算的数间厂商有能力打造。从1675年惠更斯发明游丝以来,随着科技进步,现代游丝已发展出合金游丝 硅游丝 碳纤维游丝等多种材质,但仔细研究下来,

  钟表工艺技术上对于游丝的基本要求为:具有稳定的弹性特性。较少的弹性迟滞现象。较小的温度系数(热弹性系数)。良好的防磁性能和抗蚀性能。螺距相等。游丝的重心应尽量与几何中心一致。

  早期的游丝因为受限于科技与制作技术,大多以钢材打造而成,容易锈蚀与受磁。钢具有相对大的弹性模量热系数。也就是说,它的“弹性”随温度而变化,其杨氏模量随之减小(弹性)。温度升高对钢游丝的总效应会降低手表的速度(每日速度较慢)。钢也受到磁场的强烈影响,导致失真和磁化,从而严重影响精度。

  1896年法国物理学家Charles Edouard Guillaume发现了一种奇妙的合金,在室温附近很宽的温度范围内,获得接近零的膨胀系数,这种合金的组成是64%的Fe和36%的Ni,名字叫因瓦合金(invar),意思是体积不变---神奇的一点是到现在为止,因瓦合金的物理原理仍无定论。

  Charles Guillaume继续研究,于1919年发明埃林瓦(elinvar)合金,不单单不膨胀,其热弹性系数为零(即在很宽的温度范围内杨氏模量恒定),“埃林瓦合金”的成分为33-35%镍,53-61%铁,4-5%铬,1-3%钨,0.5-2%锰,0.5-2%硅,0.5-2%碳。

  这个卓越的合金对科学进步的贡献如此之大,致使Guilaume为此获得1920年的诺贝尔奖。在历史上他是第一位也是唯一的冶金科学家获此殊荣。

  Elinvar合金中铬减少了其他两种(铁)金属对磁化的敏感性,合金的弹性随温度变化很小。这使得精确的手表成为可能,并首次为手表提供“抗磁”特性。

  尽管有其所有技术优势,但Elinvar材料有一个主要缺点:与钢制游丝相比,Elinvar合金游丝缺乏硬度。

  改良合金Nivarox于1933年左右出现,由HC Reinhard Straumann博士发明,由约45%钴,20%镍,20%铬,5%铁和较小百分比的钛和铍组成。Nivarox具有温度稳定性(温度系数0.5秒/°C,24小时内),高弹性,优于Elinvar合金的防磁性和防锈性能。顺便说一句,Nivarox这个名字的意思是“不可变,非氧化”,在这种材料的基础上,Straumann博士于1934年在St. Imier镇创办了Nivarox SA游丝工厂。

  1950 年起,Nivarox 游丝开始取代以往的以Invar、Elinvar 合金游丝,作为天文台机芯或是高级机芯的游丝材质。

  上世纪八十年代,经历过石英危机后,瑞士制表业大整合,Nivarox SA跟另一家机芯微型零件合并为Nivarox-FAR,成为斯沃琪集团的核心企业;

  在石英危机之前,瑞士制表业社会大分工,没有一家垂直整合的企业,所以,直到斯沃琪集团成立时,Nivarox-FAR都是采购西德某冶金公司的Nivarox合金,老海耶克整合了斯沃琪集团,拥有了ETA机芯厂,Nivarox游丝厂,等于拥有了整个瑞士制表业的基础设施,他当然不愿被人扼住喉咙,下令要求Nivarox-FAR一定要能自己冶炼出Nivarox合金给自家使用,幸而达到了目标,现在Nivarox自己炼钢,自己盘游丝,然后出售给全行业客户。

  时至今日,90%以上的瑞士手表都采用Nivarox-FAR出品的Nivarox合金游丝,不过依然有等级之分,Nivarox 的型号共分为Nivarox 1 到Nivarox 5,而Nivarox 1 自然是最优等级,用于天文台等级的表款。

  80年代瑞士钟表业复兴以来,劳力士就开始逐步整合生产,提高自身供应链水平,而此时,斯沃琪集团的Nivarox游丝居于绝对垄断地位,劳力士的机芯都装着Nivarox游丝,这绝对是一个大隐患,另外Nivarox合金游丝总归都是铁磁性元素组成,你拿个磁铁靠近,游丝就会磁化,这也是技术上的bug;

  记得看电影【闻香识女人】,上校说到‘现在我已经经历过无数的人生十字路口,而且我一向知道哪条是正途。没有一个例外,我都知道,但是我从来不走,你知道为什么吗?它太他妈难了。’

  突破行业用惯的Nivarox合金弊病,研发新的合金游丝这条道路,无疑是正途,也是最艰难的正途,这行业只有劳力士有勇气去探索这条道路,这也是我越来越佩服劳力士的原因之一。

  几十年来苏联也好,中国也好,法国也好,日本也好,都独立研发出了自家的因瓦合金,但都是基于铁镍系合金,只是添加的微量元素各家有各家的高招;江湖传言,劳力士直接挖了Nivarox厂一位冶金专家,从顺磁性有色金属材料入手,选择了铌系合金!

  了解冶金的人都知道,没有完善理论支持的合金,就知道想要的性质,去研发配制就跟炼金术差不多,铌锆合金是60年代发明的,主要用于高温核反应堆包套材料,常规配比都是99%铌+1%锆,而劳力士对外宣传的PR稿声称新游丝由85%铌和15%锆制成,这种配比也是以前冶金行业没有的标号,实际上还有V Ta Ti Hf以及极其微量的O元素,7个元素变量组合,你就今天增加1%的某个元素烧一炉,然后全套测试各种性能是否符合,明天再调整一下,再烧一炉-----嗯,你还得琢磨生产工艺呢,电化学氧化一下呢,还是加热充点氧?并不是所有元素配比合适了一起烧就行了,补充一下,铌金属60万元/吨,想想天文数字般的实验次数,是不是很玄?

  经过多年测试,Rolex于2000年发明了独特配比的铌锆合金“Parachrom”,具有极低膨胀系数,杨氏模量不随温度变化,极强的耐腐蚀性,当然啦,顺磁性元素组成,自然天然就具有抗磁性能!另外具有更大的柔韧性,导致游丝的抗冲击性提高十倍。

  Parachrom游丝经过处理增加一层氧化物后,其稳定性会更好,2005年,Parachrom游丝变成了蓝色,变成了著名的Parachrom Blu蓝铌游丝。这里我要揭发一下劳力士的小心思,这种阳极处理氧化层厚度可控,厚度不同,颜色就不同,可以做成,也可以做成红色的,鉴于传统钟表行业对所谓矢车菊蓝的迷恋,Rolex选择做成了蓝色!

  Parachrom游丝给整个行业打开了思路,大家恍然大悟:原来除了铁镍系合金,铌系合金也有因瓦效应啊!

  新闻稿中宣称是斯沃琪集团和爱彼合作研发的新型合金游丝,其实不关爱彼啥事,爱彼没有冶金人才储备,就是Nivarox-FAR厂自己研发的铌钛合金游丝,铌大概55%,钛为45.0%,还有O,H,C,Fe,Ta,N,Ni,Si,Cu,Al等组分。

  因为劳力士把斯沃琪集团当宝贝捧得硅游丝用在Rolex女表和帝舵表上,斯沃琪集团这回对着干,把劳力士至宝的铌合金游丝用在新发布的最低端品牌斯沃琪上---第一款使用Nivachron游丝的将会是SWATCH的Sistem51腕表!据说2019年2月就会登场。

  至于其他家所谓能自产合金游丝的品牌,你就当他们能拉丝就成。比如朗格,据说是找了西德原来的Nivarox合金供应商高价买了点合金,回来在积家帮助下拉出来一些游丝,能用,但是贵,比如斯沃琪集团Nivarox游丝卖10美金,朗格自产游丝要100美金,所以朗格现在基本还是采购斯沃琪的游丝。

  瑞士钟表行业在70年代石英危机时,团结起来共同研发了石英机芯,虽说这个机芯不长命,但是品牌联合研发共同体却延续下来了,这就是现在的瑞士电子和微技术中心(CSEM),制表行业中,斯沃琪集团,劳力士集团,百达翡丽为其董事会成员。上世纪九十年代起,三大巨头共同开始研发硅材质游丝。

  这也是为啥欧米茄换成硅游丝没多久后,就升级成至臻防磁机芯,全线高斯的磁场。主要功劳在于硅游丝;

  硅游丝的生产加工工艺全是微电子那一套,就是硅片上直接掩模光刻,工艺都是现成的,也不用多先进的制程,就能达到很高产量,这一点比合金游丝强百倍。

  这个好理解,这两年猛炒国外光刻机卡脖子,老百姓都知道光刻精度能达到10纳米级了,啥制表大师打磨也到不了这个精度啊。

  微电子那套流水线一开,分分钟就能产量上十万,一个硅片上就能刻几百个,一根硅柱切片下来够一家品牌一年用了,产量越大越便宜,如果让台积电或者中芯流片,我看得1块钱一根硅游丝了。

  单晶硅柱切片后,一定要机器倒角CQ9电子,不然握住边缘很容易就脆边了,硅材质有多脆可想而知;硅游丝腕表保养时,游丝拆卸比常规合金游丝艰难多了,所以品牌一般都是建议直接换全套;劳力士在女表中尝试Sylaxi硅游丝,还特别设计了游丝护桥。

  硅材质的杨氏模量随温度变化的,所以纯单晶硅游丝一定是天天变慢的;CSEM研究下来,只有做氧化处理,生成一层二氧化硅,依靠二氧化硅的相反的温变效应来补偿,这就有点老式双金属片补偿的味道了,我怀疑是否能做到完美自补偿。

  硅片光刻工艺决定,硅只能做平游丝,所以啥上绕曲线,都没法做,这就意味这游丝摆动等时性不够好,虽然有理论宣称游丝外缘按理论计算变厚度样式可以补偿,但从百达翡丽不断在改进游丝外缘厚度变化样式的现实来看,理论很完美,现实有些骨感。

  Btw,宝玑最初的硅游丝有些搞笑,为了保持传统,愣是接了个转接头加高,硬续了一段宝玑上饶曲线来,这就是画蛇添足了。

  现在斯沃琪集团的天梭都普及使用硅游丝了,而且硅游丝不像传统合金游丝,天然就有质量等级之别,天梭硅游丝和欧米茄硅游丝从生产工艺和成本来讲,没差别,现在只不过为了障眼法,天梭的游丝看着少了一两圈而已。未来硅游丝专利到期,国产硅游丝普及都是看得见的未来。

  不过就算有这些缺点,劳力士(Rolex),百达翡丽(Patek Philippe)和斯沃琪集团(Swatch Group)也不允许其他人染指硅游丝:

  2018年历峰集团(Richemont)因名士表中应用的自产硅游丝而受到三大巨头的专利诉讼;历峰ValFleurier表厂研发的硅游丝为了规避专利,特意采用了三明治结构---两层单晶硅夹一层二氧化硅,而CSEM得专利中二氧化硅层是包裹在单晶硅之外的。

  从技术上来讲,CSEM结构好,因为单晶硅在空气中容易老化,可怜的历锋为了规避专利都不顾这些了还被控告,最后得看知识产权法官如何界定专利边界了。不过,硅游丝专利似乎也快到期了,全球专利将于2023年到期。

  至于新型碳纳米管纤维游丝,我还是持保留态度的,少不了加了树脂,肯定有个老化问题,制造上也做不到硅游丝的性能一致性,另外,这么先进的技术,为啥检索不到专利申请呢???

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