Что такое PVD? Полное руководство

Я мог бы вечно разглагольствовать о нержавеющей стали и о том, каким чудом она стала для производства в целом.

Единственный недостаток использования нержавеющей стали для изготовления корпуса часов заключается в том, что иногда вы не хотите, чтобы он выглядел как сталь. В таких случаях мы обращаемся к покрытиям. До того как в 70-х и 80-х годах прошлого века стало популярным PVD-покрытие, корпуса часов часто покрывали золотом, чтобы придать им роскошный вид за меньшую цену. Теперь почти в каждых часах используется PVD-покрытие в огромном разнообразии цветов, включая металлические, как золото, базовые, как черный, и даже более смелые варианты, как сплошной красный. Но что такое PVD и почему оно сделало ненужными большинство альтернатив?

История

Потребовалось более века, чтобы на часы было нанесено PVD-покрытие, но сам процесс был запущен Майклом Фарадеем в 1838 году, одним из основоположников электричества. Помимо прочего, он открыл электромагнитную индукцию, электролиз и диамагнетизм, и без него наши электрические генераторы, моторы и все понимание электричества выглядели бы совсем иначе. Его единственным намерением был разряд плазмы с латунных электродов в вакууме, но с годами этот способ испарения был усовершенствован. Роберт Гроув открыл напыление в 1852 году, осадив немного меди на полированную серебряную поверхность. Однако все эти разработки немного отошли на второй план, когда другие технологии приобрели популярность благодаря использованию в изготовлении зеркал.

Первое использование термина “физическое осаждение из паровой фазы” или PVD можно найти в книге “Осаждение из паровой фазы”, написанной CF Powell, JH Oxley и JM Blocher Jr. в 1966 году, и это примерно то время, когда PVD начал использоваться в промышленности и на коммерческой основе. Первоначально его наибольшее применение было связано с повышением твердости и износостойкости режущих инструментов, а также механических компонентов в аэрокосмической, автомобильной и огнестрельной промышленности. Поскольку в 60-70-е годы часы стали более спортивными и активными, не прошло много времени, как первые часы стали использовать PVD-покрытия. Но сначала давайте посмотрим, как это делается.

Процесс

Физическое осаждение из паровой фазы – это зонтичный термин, который может включать в себя несколько процессов или вариаций одной и той же концепции, в том числе осаждение из распылителя, осаждение из дуговой фазы и ионное осаждение. В конечном счете, цель состоит в том, чтобы физически приклеить тонкую пленку материала (известную как мишень) к детали или деталям (известным как подложка). Существует множество различных способов достижения этой цели. В любом случае и мишень, и подложка помещаются в вакуумную камеру, заполненную инертным газом аргоном, затем мишень нагревают или иным образом испаряют, пока она не испарится в плазму. Затем, когда частицы сталкиваются с подложкой, образуется микроскопическая пленка, обладающая гораздо большей прочностью, чем традиционные гальванические методы.

Другие переменные включают толщину пленки, а также химический состав целевого материала. Например, можно добиться золотого цвета, используя металлическое золото, а можно получить очень похожий вид с гораздо большей прочностью, используя нитрид титана. По этой причине большинство золотых PVD-покрытий на самом деле не содержат атомов золота. Титан сам по себе очень разнообразен в применении PVD, и его также используют для получения радужных переливов. В часовом деле такой эффект обычно не приветствуется, в основном из-за ассоциации с дешевыми ножами, кристаллами «аура» и прочими безделушками, которые могут показаться безвкусными. Даже DLC или «алмазоподобный углерод» – это тоже разновидность PVD, но вместо металла используется углерод, что позволяет добиться гораздо большей твердости и устойчивости к царапинам. Очевидно, что целевым материалом не всегда должен быть металл, что позволяет использовать разнообразные виды обработки, включая керамику.

Эволюция PVD в часовом деле

Первыми известными часами с PVD-покрытием стали Porsche Design Chronograph 1 в 1972 году, очевидно, взяв пример с автомобильной индустрии. Черное PVD-покрытие стало широко распространено среди гоночных хронографов, что привело к появлению таких легенд, как Heuer Dark Lord Monaco 1974 года. Правда, в те времена технология PVD оставляла желать лучшего, и черное покрытие можно было легко поцарапать. Эта тенденция сохранилась и в 80-е годы, в частности в модели Heuer Diver Professional с кварцевым механизмом, хотя некоторые из этих PVD-покрытий полностью сошли спустя 40 лет. Тем временем в Азии технология быстро совершенствовалась.

Китайское и японское часовое производство переживало бум в 80-е годы, в основном благодаря распространению кварцевых механизмов и повышению доступности часов для покупателей. К середине 90-х годов методы золотого покрытия стали постепенно отходить на второй план с появлением надежного золотого PVD. Взгляните на некоторые часы Seiko с PVD-покрытием, выпущенные в 80-х и 90-х годах, и вы увидите, что они могут быть поцарапаны до чертиков, но не так много огромных пятен основного металла, видимых сквозь изношенное покрытие. За последние два десятилетия технология PVD стала основным промышленным процессом для нанесения металлических покрытий. Он был усовершенствован до такой степени, что стал вполне доступным, а наносимые пленки могут быть толщиной до 0,3 микрона, что в 266 раз тоньше человеческого волоса.

Долговечность PVD

Вопросы о долговечности PVD-покрытий обычно обходят стороной, сравнивая их с гальваническими покрытиями, но это не совсем справедливо. Гальваническое покрытие металла принципиально не изменилось с викторианской эпохи, в то время как PVD-покрытия были значительно усовершенствованы. PVD-покрытия надежнее сцепляются с основным металлом, повышают устойчивость к царапинам и, несомненно, прослужат долгое время. Тем не менее, они не являются непобедимыми, и не все они созданы одинаково.

Такие покрытия, как DLC или Diashield от Seiko, специально наносятся для повышения твердости, а PVD-покрытие, нанесенное исключительно для придания цвета, может быть не намного более устойчивым к царапинам, чем основной металл. Материал, из которого изготовлен корпус, оказывает огромное влияние на долговечность, как и толщина покрытия, а узнать толщину покрытия без обращения к производителю обычно невозможно. Корпус часов с золотым PVD-покрытием может выглядеть первозданным в течение многих лет, но браслет с множеством сложных подвижных деталей может износиться довольно быстро.

Еще один момент: PVD-покрытие нельзя отполировать, подправить или нанести на него новое покрытие, поэтому любые царапины и износ остаются навсегда. Для многих это является важным моментом в жизни часов, но других это может вывести из себя. Хотя старинные часы с золотым покрытием наверняка будут иметь следы износа, с помощью гальванического покрытия их можно восстановить и придать им новый вид.

Польза PVD для окружающей среды

Если вы посмотрите на то, какие виды обработки металлов были доступны исторически, то поймете, что PVD на самом деле весьма благоприятен для окружающей среды. В обработке строительных и инструментальных материалов невероятно распространена гальванизация. Оно предполагает использование цинка в качестве защитного покрытия стали, но этот процесс требует нескольких этапов купания и промывки в едких химикатах, которые могут просачиваться в окружающее пространство или могут быть неправильно утилизированы.

Даже золотое покрытие наносится в ванне с сильной кислотой. Хромовое, кадмиевое и никелевое покрытие также известно как источник опасного загрязнения на протяжении десятилетий. Процесс PVD не требует большого количества энергии, и ему не нужны никакие вредные химические вещества, кроме тех, из которых изготовлен целевой материал. Если для вас важна забота об окружающей среде, то массовое распространение PVD может быть только положительным моментом.