Виды и особенности покрытия корпуса часов
Покрытие в материаловедении это поверхностный слой, нанесенный на объект. Целью нанесения покрытия является улучшение поверхностных свойств основного материала, как внешнего вида, так и в качестве защитного слоя (стойкость к коррозии, гипоаллергенность, износостойкость и т.д.).
Функции покрытия часов:
Декоративная. Чем дешевле часы, тем более важным становится для них покрытие. Конечно, часам из золо¬та никакое дополнительное украшение не нужно. То же касается изделий из стали и титана — они доста¬точно привлекательны сами по себе. Но вряд ли кто наденет на руку грамм 100 латуни, не говоря уже о цин¬ково-алюминиевом сплаве неприглядного серого цвета — Аллой, из которого сделаны почти все дешевые часы. Именно благодаря покрытию даже часы из дешевых материалов становятся похожими на дорогие.
Защитная. Покрытие защищает и часы от окружающей среды, и человека от часов. Латунь, основной матери¬ал для изготовления корпусов, быстро окисляется на воздухе, а при контакте с любой кислой средой (пот, соленая вода и т.п.) начинает корродировать («цвести»), и корпус часов оставляет на руке черные разводы. Цинк и алюминий, входящие в состав аллоя, не самые желанные соседи для нашей с вами кожи. Задача покрытия — надежно изолировать металл корпуса часов от внешней среды.
Покрытия могут наноситься в жидкой, газообразной или твердой фазах.
В часовой промышленности используют следующие методы нанесения покрытий — металлизацию либо анодирование. Суть металлизации, как и следует из названия, заключается в нанесении на поверхность изделия слоя металла. Суть анодирования состоит в том, что изделие покрывается не металлом, а прочной оксидной пленкой. Основным видом нанесения является металлизация, которая подразделяется на мокрый и сухой методы.
Мокрый метод металлизации:
Гальваностегия — электролитическое осаждение слоя металла на поверхности какого-либо металлического предмета. Для золота метод гальванического нанесения используется все реже, только в часах с высокой стоимостью, т.к. для достижения хорошей износостойкости требует нанесения покрытия большой толщины (от 5, 10 микрон и выше), что делает его дорогим. Гальваническое покрытие несет больше имиджевую составляющую, чем практичную (как при сравнении механических и кварцевых часов). Осадки получаются массивными и прочными, но могут отделиться куском при наклонном ударе острой поверхностью.
Среди мокрых методов можно выделить следующие: •гальванический — покрытие наносится традиционным, знакомым со школы методом электролиза из раствора электролита. В ванну, наполненную электролитом, содер¬жащим соль золота, опускают два электрода. Корпус будущих часов помещают в ванну так, чтобы он имел электрический контакт с одним из электродов, и включают ток. Содержащееся в электролите золото осаждается на поверхнос¬ти корпуса часов, и получаются позолоченные часы. Еще несколько лет назад этот метод был основным; •химический — покрытие образуется в процессе химической реакции в растворе и отложения продуктов реакции на поверхности изделий; •горячий — изделие погружают в жидкий расплавленный металл; •диффузионный — слой металла наносится при помощи диффузии
Если используется покрытие золотом, то средним сроком по износостойкости считается стирание 1микрона в год.
Сухой метод металлизации:
Сухие методы металлизации имеют дело со смесью паров или газов, в чем и состоит их коренное отличие от методов мокрых. Сухие методы подразделяются на 2 группы — CVD и PVD.
Различные виды CVD широко используются и часто упоминаются в литературе. Процессы различаются по способам запуска химических реакций и по условиям протекания процесса.
CVD- англ. сокращение Chemical vapor deposition, что переводится приблизительно как ХИМИЧЕСКИЙ процесс осаждения паров. Этот процесс, используемый для получения высокочистой твёрдой тонкой пленки на поверхности изделия, образуется в ходе химической реакции компонентов газовой или паровой смеси между собой или между ними и материалом изделия. В типичном CVD-процессе, подложка помещается в пары одного или нескольких веществ, которые, вступая в реакцию и/или разлагаясь, производят на поверхности подложки необходимое вещество.
Напыление конденсацией из паровой (газовой) фазы (англ. physical vapour deposition; сокращённо PVD, что переводится приблизительно как ФИЗИЧЕСКИЙ процесс осаждения паров) обозначает группу методов напыления покрытий в вакууме, при которых покрытие получается путём прямой конденсации пара наносимого материала. Как правило, процесс используется при производстве часов с золотым или черным покрытием корпусов и браслетов. Материалами для напыления служат диски из золота, титана, алюминия, вольфрама, хрома или сплавов.
К группе PVD-методов относятся перечисленные ниже технологии •Методы испарения (англ. evaporative deposition); •Термическое испарение •Испарение электронным лучом (англ. electron beam evaporation); •Испарение лазерным лучом (англ. pulsed laser deposition, pulsed laser ablation): Атомы и ионы испаряются лазером, работающим в импульсном режиме. Испарение электрической дугой (англ. arc evaporation, Arc-PVD): Атомы и ионы освобождаются из исходного состояния материала в результате воздействия сильного тока, текущего в электрической дуге между двумя электродами, и переходят в газовую фазу. •Эпитаксия молекулярным лучом (англ. molecular beam epitaxy) •Распыление (англ. sputtering): Исходный материал распыляется бомбардировкой ионным потоком и переходит в газовую фазу. •Напыление с поддержкой ионным лучом (англ. ion beam assisted deposition, IBAD) Имплантация ионов
PVD также подразделяется на несколько видов:
1.вакуумная металлизация — нанесение слоя покрытия на металлические и неметаллические поверхности путем испарения наносимого металла в вакууме. С помощью PVD-процесса получают покрытия толщиной до 5 мкм, обычно после нанесения покрытия поверхность не требует дополнительной обработки.
2.ионное напыление (IPG) не случайно выделено особо. Этот метод широко применяется производителями часов для нанесения покрытий, в том числе из золота. В данном процессе ионизированные частицы металла с анода ускоряются электрическим полем и оседают на мишени-катоде, образуя покрытие. Корпус часов помещают в специальную камеру, в которой создается разрежение, близкое к вакуу¬му. Затем в резервуар закачивают инертный газ аргон, который ионизируют сильным электриче¬ским полем. Ионы аргона, имеющие положитель¬ный заряд, бомбардируют отрицательный элект¬род из золота и выбивают из него ионы золота. Ионы золота под действием сильного электричес¬кого поля ускоряются и ударяются о корпус часов с такой скоростью, что не просто осаждаются на поверхности, а буквально впиваются в нее. На поверхности корпуса образуется переходный слой, где металл корпуса перемешан с золотом;
3.плазменное напыление - Принцип нанесения: между катодом и водоохлаждаемым соплом, служащим анодом, возникает дуга, нагревающая поступающий в сопло горелки рабочий газ, который истекает из сопла в виде плазменной струи. В качестве рабочего газа используют аргон или азот. Порошковый наплавочный материал подается в сопло струёй транспортирующего инертного газа, нагревается плазмой и с ускорением переносится на поверхность основного материала для образования покрытия.
Сегодня для покрытия часовых корпусов используются два метода, входящие в группу PVD: плазменное и ионное (IPG) напыления. Оба они дают примерно равные результаты по внешнему виду, износо- и коррозийной устойчивости.
Как правило, покрытия современных часов являются многослойными: на металл основы сначала наносится промежуточный слой из нитрида титана толщиной около 1 мкр, а уже затем — слой золота толщиной до 0,3 мкр. В этом заключена некоторая хитрость. Нитрид титана имеет такой же цвет, как золото, но обладает гораздо большей твердостью и износостойкостью. Когда в процессе эксплуатации часов верхний — золотой — слой снашивается, владелец этого даже не замечает. Некоторые производители применяют модифицированный метод нанесения золотого покрытия MGP (сокращение от multi-gold plating — многослойное золотое покрытие). Его отличие от IPG в наличии дополнительного мультислоя, когда одновременно напыляются нитрид титана или циркония и золотой сплав. Затем уже на этот слой наносится традиционный слой золота. Такой способ нанесения делает покрытие в 2,5 — 3 раза более устойчивым к воздействию абразивных материалов и царапинам по сравнению с обычным IPG. PNP - метод напыления платины и палладия (покрытие стального цвета). Покрытие характеризуется высокой химической стойкостью в атмосферных условиях, не тускнеет под действием влаги, сероводорода и атмосферы, загрязненной парами йода, не окисляется при нагревании.