PVD真空镀膜塗層如何幫助昂貴腕表保持長久光澤？
發布時間：2017-02-23
隨着科技的進步，金屬表面镀層處理有了飛躍的進步與發展，如常見于腕表上面的PVD镀層處理，無論是在耐久度、顔色、光澤，乃至于表面硬度的增加都有着飛躍性的成長，這些名貴腕表，就是應用了PVD镀層處理技術下的產物之一。
那些使用在腕表上面的金屬表面镀層處理之技術原理爲何？有使用金屬表面镀層處理技術的腕表，又有何優勢與特性？戴這些金屬表面镀層處理技術過的腕表，是否也有一些需要注意的地方呢？請睜大您的眼睛，以下我們將爲您一一深入的剖析。
“金屬表面镀層處理(如PVD)”不僅是具有美觀與防腐蝕的效果，還具有使表面光滑與增加硬度的作用存在，所以在工業上也有着廣泛的應用。
托這些先進的金屬表面镀層處理技術之福，愛表人士不用付出太多的代價就可以享受到如貴金屬(黃金、玫瑰金)般的色澤與質感，尤其是在貴金屬價格高漲的今日，這樣的技術更顯出其重要性與特殊性。托這些先進的金屬表面镀層處理技術之福，愛表人士不用付出太多的代價就可以享受到如貴金屬(黃金、玫瑰金)般的色澤與質感，尤其是在貴金屬價格高漲的今日，這樣的技術更顯出其重要性與特殊性。
好了，雖然“金屬表面镀層處理”這詞聽起來有點嚇人，但這其實就是我們一般俗稱的“镀金”或是“電镀”技術而已！爲了讓相對廉價的一般金屬擁有如貴金屬般的價值與光澤，或是爲了保護其不易腐蝕損壞，中國在戰國時代就已經發明了稱爲“鎏金”的镀金技術，利用化學的方式讓銅器或是銀器上面镀上一層薄薄的黃金镀層，而這是曆史上最早有記錄的金屬表面镀層處理；而後這個技術傳到了歐洲，被大量的使用在懷表機芯的防鏽處理上面，直到近代的某些初期腕表機芯也都還使用鎏金技術來對機芯镀金，但因爲鎏金過程中所產生的水銀蒸汽有劇毒，所以此種技術到後來就被禁止使用。電氣被發明之後，金屬表面镀層處理就進入了“電镀”時代，利用電化學原理將覆膜金屬包覆于基材金屬之外，達到美觀、防蝕、抗磨損的藝術與物理效果，而隨着電镀技術在鍾表制作上被廣泛使用，不僅是“金”，甚至連銀、铬、铑等耐蝕金屬都可以被拿來電镀在機芯、表殼等零件之上，如早期的銅殼镀铬表殼、目前的黃銅镀铑機芯等，都是電镀技術的廣泛應用。而除了鎏金和電镀之外，“包金”也是一種表面處理技術，但由于它是以物理的方式將貴金屬“強壓”于基材基金屬之上，而非“镀”層處理，所以就不在本次的討論範圍之內。
中國在戰國時代就已經發明了稱爲“鎏金”的镀金技術，利用化學的方式讓銅器或是銀器上面镀上一層薄薄的黃金镀層，而這是曆史上最早有記錄的金屬表面镀層處理。中國在戰國時代就已經發明了稱爲“鎏金”的镀金技術，利用化學的方式讓銅器或是銀器上面镀上一層薄薄的黃金镀層，而這是曆史上最早有記錄的金屬表面镀層處理。
“鎏金”是曆史上最早有記錄的金屬表面镀層處理，而後這個技術由中國傳到了歐洲，被大量的使用在懷表機芯的防鏽處理上面。“鎏金”是曆史上最早有記錄的金屬表面镀層處理，而後這個技術由中國傳到了歐洲，被大量的使用在懷表機芯的防鏽處理上面。
但上述的金屬表面镀層處理，無論是鎏金、電镀、或是包金，基本上都只是將薄薄一層抗蝕金屬包覆在基礎金屬上，除了附着力不甚良好之外，也無法包覆太厚的抗蝕金屬。尤其是電镀的表殼材質，在正常佩戴下不要幾年就會把電镀的抗蝕金屬磨損殆盡，露出內部的基材金屬原色，讓整體質感大打折扣！而在亞熱帶氣候的中國台灣地區，這樣的狀況會更加嚴重。所以有好長一段時間電镀材質腕表幾乎都被視爲低品質、低價腕表的代名詞，承受了許多不白之冤。
1、除了镀铑之外，也有品牌嘗試將黃金電镀在機芯零件上，重現了早期鎏金機芯的複古貴氣質感。
2、電镀技術有着極嚴重的汙染問題存在！在制程中會產生大量的氰化物劇毒廢液，管理不慎的話對于環境與工作人員的危害比鎏金還可怕，而這也是瑞士鍾表產業減少使用電镀技術的理由之一。
3、雖然高級腕表幾乎已經不使用電镀技術在表殼與鏈帶上，但在機芯工藝上，在黃銅材質的機芯上面镀“铑”則是高級機芯必有的一道程序，銀白色的铑镀層除了有美觀作用外，更具有極佳的防蝕功能存在。
不過隨着科技的進步，就在近10年，金屬表面镀層處理有了飛躍的進步與發展，如常見于腕表上面的PVD或是DLC表面镀層處理等。而這些新技術雖然也號稱是“電镀”的一種，但不僅是工法跟傳統的電镀有着極大的差別，在耐久度、顔色、光澤，乃至于表面硬度的增加都有着飛躍性的成長，也因此不只是時尚品牌，連專業制表品牌也大量的使用了這些新技術，來加強腕表的可看性與實用性，如這幾年在表壇大出鋒頭的“黑”色腕表，就是這些先進電镀技術下的產物之一。
1、PVD真空镀膜處理設備，是一部“幹式”的機器，所以不會如傳統電镀般產生大量的劇毒廢液。
2、由PVD技術所引發的“色彩潮”正在快速的席卷表壇！這幾年除了傳統的銀白色不鏽鋼材質之外，各色的PVD處理零部件也開始如雨後春筍般的大量冒出來，並在表壇之中形成了一股不小的勢力。
3、離子镀着，也是俗稱的“IP電镀”，則是PVD真空镀膜中密着性最高、硬度最高、持久性也最好的技術。
最早的金屬表面镀層處理—鎏金爲了讓銅或銀造的佛像或是法器能夠有着如黃金般的閃亮光澤，早在戰國時期中國人就發明了鎏金技術，利用化學的方式讓黃金分子可以均勻的附着在基材金屬上，以保護基材金屬不致于氧化腐蝕。在鍾表工藝的應用上來說，鎏金主要常見于古董鍾表的機芯表面處理，因爲它是以薄膜的形式附着在基材金屬上，所以即使在經過鎏金處理後，也不會影響到機芯零件的組裝精度(以百余年以前的鍾表工藝而言)；而以鎏金工法镀上的這層黃金除了可以保護機芯不易生鏽之外，對于視覺上的美觀與價值感的提升也有不小的幫助。
經過DLC處理的被镀件具有可以超越陶瓷材質的表面硬度(約3500Hv)、安定性與光滑性，且在質感與韌性上面又遠勝傳統的陶瓷材質，所以在工業上可以應用在如軸承、齒輪、汽車零部件、燃料噴射系統、動力傳動系統、活塞部件，凸輪軸部件等需承受高度摩擦與轉速的關鍵部位。經過DLC處理的被镀件具有可以超越陶瓷材質的表面硬度(約3500Hv)、安定性與光滑性，且在質感與韌性上面又遠勝傳統的陶瓷材質，所以在工業上可以應用在如軸承、齒輪、汽車零部件、燃料噴射系統、動力傳動系統、活塞部件，凸輪軸部件等需承受高度摩擦與轉速的關鍵部位。
鎏金是一種很原始的化學镀層技術，首先必須將工件的表面徹底打磨並清洗幹淨，除去所有的氧化物與油脂；然後將金粉與汞(水銀)混合，金汞比例大致爲1:7，形成液體合金(金汞齊)，並將金汞齊均勻的塗抹在工件表面；接下來以無煙炭火(避免熏黑)將工件加熱並蒸發掉水銀，最後將留在工件表面的打磨修飾，就是一件成功的镀金现有產品。鎏金因爲是采用合金液體的關系，所以即使是複雜或小型的工件也可以完整的镀上黃金，因此對于雕花或是镂空等難以包覆金箔的部件也可以輕易的處理。
ADLC镀膜在電子顯微鏡下觀察的話，則是一層如鏡面般緊貼于被镀件的完美镀層，表面硬度也大幅提升至最高約6000Hv！約爲天然鑽石的一半，算是目前最厲害的表面镀層技術。圖爲有使用ADLC镀膜處理的CARTIER腕表。ADLC镀膜在電子顯微鏡下觀察的話，則是一層如鏡面般緊貼于被镀件的完美镀層，表面硬度也大幅提升至最高約6000Hv！約爲天然鑽石的一半，算是目前最厲害的表面镀層技術。圖爲有使用ADLC镀膜處理的CARTIER腕表。
不過鎏金技術的問題與缺點不少，如不耐磨損就是其中之一；而最大的問題還是在于水銀蒸汽的劇毒！讓很多鎏金師傅死于汞中毒而不自知。所以在電镀技術發明之後，瑞士鍾表產業就幾乎不采用鎏金工法來镀金了。
用途與材質更爲廣泛—電镀在邁入了電氣時代之後，人類除了以電力來驅動馬達或是點亮電燈之外，也發現了所謂的電化學反應，並發明了“電镀”這門至今仍然占有重要地位的金屬表面镀層處理技術。曆史上的電镀技術最早發明于19世紀初期，由意大利人LuigiV.Brugnatelli在實驗室裏實作成功，但過了約30年後才開始被大量使用在工業上。電镀是一種電化學過程﹐也是一種氧化還原過程。電镀的基本過程是將零件浸在金屬鹽的溶液中作爲陰極﹐金屬板作爲陽極﹐接直流電源後﹐在零件上沉積出所需的镀層。電镀相較于鎏金的優勢，除了镀層較鎏金更爲均勻之外，手續簡單、適合大量生產也是它的特點之一。而電镀還有一個強項，就是不像鎏金非“金”不行！所以除了可以銅殼镀金外，也可以銅殼镀銀、镍殼镀铬、銀殼镀金等，變化與搭配之廣遠遠超越鎏金時代。在現代鍾表工藝的應用上，電镀技術雖然仍在被使用中，但幾乎都是以廉價表款爲主流；而且因爲電镀的镀層對于汗水的抗腐蝕力表現並不好，除了容易脫落或是退色之外，遇到用劣質镀料的還會造成過敏性皮膚炎！所以中高價表款目前很少見到有在用電镀來處理外殼與鏈帶的。而在機芯工藝上，在黃銅材質的機芯上面镀“铑”則是高級機芯必有的一道程序，銀白色的铑镀層除了有美觀作用外，更具有極佳的防蝕功能存在。不過電镀技術有着極嚴重的汙染問題存在！在制程中會產生大量的氰化物劇毒，管理不慎的話對于環境與工作人員的危害比鎏金還可怕，而這也是瑞士鍾表產業減少使用電镀技術的理由之一。
革命性的技術—PVD真空镀膜無論是鎏金或是傳統電镀，都免不了會有工件受到汙染、或是過程中產生有毒物質汙染環境的問題發生；而上述的表面镀層處理，基本上也只是將镀件“附着”在被镀件上面，僅有美觀和防鏽的作用而已。PVD是英文Physical Vapor Deposition的縮寫，中文的意思是“物理氣相沉積”，其定義是指在真空條件下，用物理的方法使材料沉積在被镀工件上的薄膜制作技術。而再細分的話，PVD可分爲三大類：1.真空蒸着(Vacuum Evaporation)。2.溅射法(Sputtering)。3.離子镀着(Ion Plating)。PVD真空镀膜技術是一種能夠真正做到微米薄膜且零汙染的環保型表面處理方法，它能镀制成各式薄膜，如金屬膜(Ag、Cu、Al、等)、氮化物膜(TiN、ZrN、CrN、TiAlN)和碳化物膜(TiC、TiCN)，以及氧化物膜(如TiO等)。
而其中最常被使用于鍾表制作上的，則是溅射法與離子镀着。溅射法是以高能量的粒子撞及靶材(镀材)時，材料的分子或原子被撞擊出來後，附着在被镀材上，並堆積形成薄膜的技術。溅射法在鍾表制作的應用範圍相當廣，如表殼、鏈帶，乃至于指針、刻度的表面镀層處理等。由溅射法所制作出來的PVD真空镀膜有着極佳的耐磨耗性、耐蝕性、耐熱性及裝飾性，但因爲附着性僅能算是中等，所以較少使用在會直接產生磨損的零部件(如齒輪、表扣)之上。
離子镀着，也是俗稱的“IP電镀”，則是PVD真空镀膜中密着性最高、硬度最高、持久性也最好的技術。它融合了真空蒸着與溅射法的工法，先以溅射法來徹底的洗淨被镀件的表面，然後再混合加熱金屬的真空蒸着法與溅射法來爲被镀件镀膜，即是所謂的離子镀着。離子镀着的镀膜可以極度緊密的附着在被镀件上面，甚至當被镀件是車床工具刀具時，也不會影響它的保護與表面硬化性能。PVD真空镀膜的厚度一般約0.3μm~5μm，因此可以在幾乎不影響工件原先尺寸的情況下提高工件表面的各種物理性能和化學性能，镀後亦不需要再加工。而由于镀膜的安定性極佳，所以也可以應用在醫療器材上；也就是說原本對于不鏽鋼過敏的人，也可以安心佩戴經過PVD真空镀膜處理的不鏽鋼腕表。
向鑽石看齊—DLC類金剛石镀膜一般使用于PVD镀層上面的表面硬化材質爲氮化钛、碳化钛或氧化钛等，雖然表現不差(表面硬度約2000~3000Hv)，但對于重度使用的愛表人士來說還是會有造成刮傷的可能。而爲了避免這樣的狀況發生，表面硬度更高、甚至直逼鑽石的DLC(diamond-likecarbon)類金剛石镀膜技術會被應用在鍾表制作上面，似乎也沒什麽好意外的了。
DLC是一種化學氣相沉積技術，在真空的環境下借由惰性氣體的幫助來讓碳原子在被镀件表面堆積，形成一層層的緊密金剛石結晶，而由于這些碳原子經過處理全部都是雙鍵結構，所以原子和原子之間的鍵結非常密實，讓經過DLC處理的被镀件具有可以超越陶瓷材質的表面硬度(約3500Hv)、安定性與光滑性，且在質感與韌性上面又遠勝傳統的陶瓷材質，但由于成本遠較PVD爲高，所以目前僅見于中高單價的腕表上面有在使用。而除了DLC之外，還有一種更高階的ADLC(Amorphous-DLC)非晶質類金剛石镀膜技術，有被少數的使用在腕表制作上。傳統的DLC镀膜在電子顯微鏡下依然可以看到不規則的結晶組織，而這對于整體的強度還是會有所影響；而ADLC镀膜在電子顯微鏡下觀察的話，則是一層如鏡面般緊貼于被镀件的完美镀層，表面硬度也大幅提升至最高約6000Hv！約爲天然鑽石的一半，算是目前最厲害的表面镀層技術。而無論是DLC或是ADLC，都具備有不易沾染髒汙的另一個優勢，而這也大幅提升了采用DLC、ADLC技術的腕表之實用性。
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