高性能陶瓷在手表行業中的應用

鐘 飛，鄔治平，傅偉猛，楊 麗

（依波精品（深圳）有限公司，廣東 深圳 518000）

傳統的手表多以不銹鋼、銅、貴金屬等材料為主，這些材料具有硬度低、耐磨性差等缺點，在佩戴過程中極易出現劃痕，從而影響手表的外觀效果。1962年，瑞士RADO公司發布了手表歷史上第一次陶瓷手表Diastar，提出“永不磨損”的概念。自此，陶瓷材料以其具有的獨特優勢，在手表行業材料中逐漸發展壯大。與不銹鋼材料的手表相比，陶瓷手表的重量減輕了大約60%，其硬度約為不銹鋼材料的10倍，而且耐銹蝕和耐熱性能好，具有高硬度、不易磨損、永不褪色、不損肌膚的優點。

1 高性能陶瓷的性能

高性能陶瓷又稱精細陶瓷，是指采用高度精制的原料、控制精確的組分、應用先進的制作工藝或精細加工、獲得高性能和高技術應用的陶瓷。它既具有普通陶瓷材料堅硬、耐磨、耐高溫、抗腐蝕和強度較高等優點，還可以通過調整化學組分、晶體結構，應用特殊的成型燒結和處理技術、復合技術及精密加工，制得重量輕、強度高、硬度大、耐磨、自潤滑、超塑性、耐高溫、抗熱震、蠕變小、抗氧化、耐燒蝕、隔熱、絕緣、導電、半導性、磁性、集熱、熱輻射、聚光、透光、偏光、熒光、光反射、化學吸附、生物活性、耐腐蝕及功能轉換（壓電、光電、熱電等）等特殊功能的陶瓷材料。它是金屬和高分子無法比擬的第三大材料，已成為高溫工程、新能源、電子信息、宇宙開發、核技術、海洋開發、生物工程等高技術產業的基礎材料，也是交通運輸、冶金、化工、礦山、機械和建筑材料等國民經濟傳統產業不可缺少的材料[1]。

2 高性能在手表行業中的應用

2.1 ZrO2陶瓷材料在手表中的應用

目前，手表行業使用最多的陶瓷材料是ZrO2陶瓷。將晶粒尺寸約為千分之一毫米的極細氧化鋯、稀土元素、粘合劑等混合均勻，然后進行造粒，通過陶瓷粉末注射成型（CIM，CeramicInjection Modeling）可以得到預定的形狀，即通過這種方法得到表殼和表帶等配件的形狀，然后在特制的脫脂爐進行脫脂，最后在燒結爐中進行高溫燒結。陶瓷表殼和表帶制作成型后，根據所要求表面效果進行反復打磨拋光，最終形成潤滑的表面質感。

2.2 彩色陶瓷材料在手表中的應用

2.2.1 歐米茄彩色陶瓷手表

歐米茄先后推出了海馬系列之海洋宇宙彩色陶瓷手表，包括白色陶瓷、藍色陶瓷、黑色陶瓷、橙色陶瓷手表。

2.2.2 理查德·米勒綠色陶瓷手表、黑色陶瓷手表

2010年，理查德·米勒與巴巴·沃森合作發布了RM 038腕表。其獨特的綠色表殼采用了TZP-G陶瓷材質，是一種由粉狀氧化鋁管在近2 000 Ba壓力下打造而成的。

2013年，其采用TZP-N陶瓷材質生產手表。這種超堅固黑色陶瓷材料的密度低至6 g/cm3。TZP-N材料是一種鋯含量達95%并加入穩定金屬釔的金屬陶瓷。

2.2.3 香奈兒銀灰色鈦陶瓷手表

2011年，香奈兒所推出的J12 Chromatic鈦陶瓷手表將一種新的材料——鈦金屬與高科技精密陶瓷相融合，產生出與過往產品截然不同的色調——銀灰色。銀灰色鈦陶瓷看上去宛如閃爍的光環，微妙地捕捉了暴風雨的天空和北極光的色彩，其光澤比黃金更生動，色度比鉑金更濃郁。

2.2.4 勞力士綠色陶瓷手表、藍黑雙色陶瓷手表、紅藍雙色陶瓷手表

2005年，勞力士綠水鬼開始采用綠色陶瓷，直至2010年采用綠金陶瓷表盤。綠色表圈制作中，化學溶液浸漬是上色的關鍵步驟，化合物配方需均衡調配溶液的濃度和份量。勞力士“綠金”表盤其實是用彩色金著色的特種陶瓷。這項技術的原理是經典的門捷列夫周期表第11類IB族金屬，利用原子結構最外層電子層的自由電子誘導表面等離子體振子共振，產生可見光譜。勞力士制造出鮮艷欲滴的綠色表盤，是獨家技術。具體來說，就是使用結晶態的二氧化硅，避免了重結晶時發生團聚。經過反復試驗得出：1 100～1 250℃時，在氮氣或氬氣保護下燒結30 min到24 h（具體時間勞力士沒有公開）。勞力士自豪地宣布，使用結晶二氧化硅，得到的陶瓷顏色干凈而且色彩飽和[2]。

2013年，勞力士推出了GMT-MasterII型手表，采用了雙色Cerachrom藍黑陶瓷材質字圈設計。

2014年，勞力士推出了格林尼治II型手表，采用了雙色Cerachrom紅藍陶瓷材質字圈設計。其創新的著色工序，通過調整每顆陶粒的化學成分使得半邊紅色陶質字圈變為藍色。工藝步驟如下：①把代表夜間（18：00至次日06：00）的陶瓷字圈部分浸漬于特定分量的化合物溶液之中；②需經過1600℃以上的高溫燒結處理，并得出所需漸變過渡顏色；③在此燒制過程中，添加的化合物會與紅色Cerachrom陶質字圈的基本元素產生反應，形成最終的湛藍色調。這一做法看似簡單，但進行前必須克服重重技術障礙：①調配，將紅色變成藍色的原始化合物溶液；②均勻地加入適當分量的溶液；③確保兩個色區對比鮮明，界線清晰準確；④決定實際的燒結時間和溫度，以免整個組件變形。以上各項因素對過程成敗及最終產品的質量至關重要。

2.2.5 宇舶紅色陶瓷手表

2018年，宇舶表推出了明亮紅色陶瓷手表。其生產技術是將高壓力和高熱相融合，無需燒制顏料就能鍛造陶瓷。其陶瓷硬度可達1 500 HV2，遠遠超過傳統陶瓷1 200 HV2的硬度。

2.2.6 雷達玫瑰金色陶瓷手表

2018年，瑞士雷達表推出CERAMOSTM碳化鈦金屬陶瓷手表，其有玫瑰金色和鋼色兩種顏色。CERAMOSTM碳化鈦金屬陶瓷是由約90%高科技陶瓷和約10%金屬合金組成，在高壓下將材料注入精密模具中進行燒結，最終硬度高達1700 HV。

2.3 超薄陶瓷材料、超輕陶瓷材料在手表中的應用

2011年，瑞士雷達表True Thinline真我系列超薄款手表面世，成為全球最薄的高科技陶瓷腕表，樹立了雷達表應用高科技陶瓷材質的另一座里程碑。這款腕表結構超薄，厚度僅為5 mm。該款腕表采用全球首創Ceramos陶瓷材質，主要包括碳化鈦及金屬合金混合物，能承受高達1.0×108Pa的力，硬度在1 400～1 900 HV。

超薄手表生產采用了特殊的材質工藝，對白色陶瓷組件進行等離子處理。在溫度高達20 000℃的特殊設計熔爐中，等離子體柱激活的氣體會滲入到高科技陶瓷當中，永久改變了高科技陶瓷表面的分子結構。當陶瓷本身的溫度達到900℃時，其顏色便會發生變化，逐漸散發出一種獨特的暖灰色金屬光澤。等離子碳化過程僅改變陶瓷表面的化學成分，不會改變其結構，同時也不影響陶瓷屬性，使其如同白色與黑色高科技陶瓷一樣，保持原有的高硬度，以及不易磨損、輕盈和低過敏性等特點。雖然等離子高科技陶瓷只有表面顏色發生改變，但它并不會隨時間推移而褪色，而是常年閃耀其高科技光彩。

2016年，雷達推出Ultra Light超輕限量版手表。所使用的超輕高科技Si3N4陶瓷重量僅為雷達普通高科技陶瓷材質的一半，手表重量僅有56 g。而且硬度更高，更為耐磨。

2.4 陶瓷復合材料在手表中的應用

“魔力金（Magic Gold）”是由宇舶制表工廠與瑞士洛桑聯邦理工學院于2011年底聯合研發推出的黃金與陶瓷復合貴金屬。

其制造工藝步驟如下：①粉末填充與生坯定型。把碳化硼陶瓷粉末導入硅質模具中，然后通過2.0×108Pa的冷壓處理使陶瓷粉末成為陶瓷圓筒；②胚體燒結。把經過冷壓處理的陶瓷圓筒放到這個特質機器里面，通過2 200℃的高溫和1 MPa的壓強，使陶瓷微粒連結為堅硬的整體；③黃金澆鑄。將24 K純金在1 100℃高溫下熔化成為液態后灌注至胚體中，由于陶瓷圓筒的分子與分子之間是有空隙的，所以黃金分子可以和陶瓷的分子相互融合。④最終融合成金。繼續施以高溫與高壓，直至黃金分子完全滲透和填滿陶瓷圓筒胚體的每個空隙，完成二者之間的無縫融合，最終煉成堅硬無比的魔力金。

3 結語

目前，已有多種陶瓷材料在手表行業中得到應用。未來透明陶瓷技術、熱電陶瓷技術、光電陶瓷技術均有希望在手表行業得到應用，讓我們期待高性能陶瓷在手表行業的更多經典應用。