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作者： 信息中心 来源： 中国钟表信息平台 时间： 2014-4-21 |
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百家争鸣，百花齐放，已经落下帷幕的2014年巴塞尔国际钟表珠宝展可谓大牌云集。瑞士知名品牌艾美全新的匠心系列吸引了不少参观者的驻足，其匠心系列引力腕表运用了最为尖端的硅技术，是第一款采用全硅擒纵系统的时计。那么读者不禁要问：到底硅是什么？它为什么会被应用于机械表？别急，下面笔者就为大家解释。 硅是什么？ 硅是地球上最丰富的元素之一，占地壳岩石的27.6%，主要以二氧化硅和硅酸盐的形式存在。硅 (也称矽)，元素符号Si。硅为同素异构体，有无定形硅和结晶硅，结晶硅又分为多晶硅和非晶硅，具有金刚石晶体结构，硬而脆。单晶硅的弹性模量与钢相当，具有较高的硬度，具有美丽的色泽和良好的抗腐蚀性能。但是单晶硅具有易延某个晶面开裂的特性 ( 解理 ) 和电阻率高的特点。由此可以看出，Si具有某些钟表材料所需要的特质，但硬而脆的特点使常规精密机械加工技术无法加工，而成熟的半导体生产技术提供了这种可能，那就是MEMS技术。（微机电系统“Micro-Electro-Mechanical Systems”的缩写，适宜于制造具有微米级精度的各种特殊几何形状的机械结构。） 以拥有防磁、耐磨效果的硅材质来打造游丝和擒纵是瑞士钟表界几年来的重大成果之一，而Patek Philippe正是引领这股风潮的主导厂商之一。2006年起，“百达翡丽高级研究所”共发布5250、 P5350P、5450P和5550P等4款具有硅游丝或硅擒纵的限量款，搭配31- 260 REG QA机芯的Ref.5235三针一线年历表则是第一枚全面搭配 Silinvar硅材质打造的Spiromax摆轮游丝和Pulsomax擒纵器（擒纵叉和擒纵轮）的非限量普通表款。 硅制擒纵机构的零件表面光滑，在不需要润滑的条件下与传统金属材质的零件相比摩擦阻力很小，能够把更多能量传递到调速系统，对机械机芯的性能稳定性和可靠性有显著的提高。尤其是关键的擒纵轮片，在深度活性离子蚀刻工序 (DRIE工序) 中，被加工精确度可达到一微米 (1/1000 毫米)，从而具备了同心度更佳、更精确的直径大小，以及齿间距均匀等优点；硅材料质轻，使得硅质擒纵结构更加轻巧，转动惯量减小了。 硅擒纵机构 2001年，雅典推出了由欧克林大师最标志性的杰作--Freak分针卡罗素手表。而其中的核心--“双向擒纵机构”更是能够表现出大师的非凡创造力和雅典在制表业高科技方面的伟大成就—硅技术的应用。 然而，此擒纵机构在结构试验阶段所遇到的最大问题是整个擒纵系统不能保持长时间运转，在较短时间内就会停止工作。2007年，雅典在巴塞尔展会上推出“FreakDlAMonSIL”，它承载了使用钻石和硅晶体结合而成为材料制作的“双向擒纵机构”，此技术将多晶钻石和硅晶体合二为一，使之成为既轻巧又易于设计的崭新材料。 硅游丝 1933年，以镍、铬、铁所冶炼的特殊合金制造的游丝诞生，它除了拥有不错的抗磁性（但并非防磁）外，更具有极佳的抗温差能力，即使在极大地温差环境中，使用此游丝的机械钟表对温度的敏感性不高。进入21世纪以后，百达翡丽，劳力士，雅典等几个大品牌以及斯沃琪集团已经开始研发新一代的游丝，并且都不约而同的以硅晶体为基础材质。
在2008年的巴展上，欧米茄推出“Si14”硅游丝系列，可以说硅游丝的普及得益于欧米茄的贡献，同时也是斯沃琪集团的战略眼光。 在2010年的巴展上，宝玑推出了搭载用硅材料制造的宝玑游丝，振动频率为10Hz的高频机芯的新款手表。此外，宝玑的机芯中不仅包含了硅游丝，还包含了硅质擒纵叉和擒纵轮。 在2014年巴展上艾美表匠心系列引力腕表运用了最为尖端的硅技术。 2014年艾美表机芯制作负责人Michel Vermot与瑞士里诺（Le Locle）高级工程学院（HauteEcole Arc）携手合作，成为开发和制作全硅擒纵系统的第一人。硅质擒纵系统包括摆轮车心、擒纵叉、擒纵叉轴、擒纵轮和擒纵轮轮轴。
一种材料新的应用有可能成为推动技术进步的动力，当硅材料在机械手表的核心部件——擒纵调速机构的应用成为事实，对传统的手表生产技术产生了颠覆性的影响。所谓颠覆性的影响一方面是材料本身的特性，另一方面是材料的加工方法和与之对应能够实现的设计变革。因此，硅材料和MEMS微细加工技术的引入，不仅是提高了零件加工的精度，而是通过全新设计制造理念解决问题，为手表的发展提供了更广阔的空间。随着各大品牌的纷纷加入，硅材料的应用已成为是国际手表未来的发展趋势。 （本文部分内容选自曹维峰《“硅”的革命》一文。曹维峰：天津海鸥表业集团有限公司技术中心，第二高档机芯设计师主任） |
