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为什么陶瓷表圈会那么贵?

【摘要】:
说起陶瓷,可能很多人都有这样的童年经历:美术课上,老师拿来一堆黏土,小朋友们弄得满手泥巴,终于做出了一堆奇形怪状的陶瓷杯子......

 

说起陶瓷,可能很多人都有这样的童年经历:美术课上,老师拿来一堆黏土,小朋友们弄得满手泥巴,终于做出了一堆奇形怪状的陶瓷杯子......这,或许就是很多人对陶瓷的最初印象。

 

 

不过,时至今日,陶瓷已经摆脱了这种“又老又丑”的标签,很多高级陶瓷已经成为了制表材料中的香饽饽,陶瓷表圈、陶瓷表壳等层出不穷,并以其坚固耐用的性质和漂亮的外形得到了人们的喜爱,最典型的例子莫过于水鬼了。

 

陶瓷表圈是水鬼的杀招之一

 

尽管陶瓷材质如此风靡,但很多表友只听过它的名声,却对它的原理一知半解。今天,我们就来给大家科普一下,陶瓷为什么能被用在制表上,它有什么优势和劣势,我们又该如何选择。

 

 

陶瓷是由金属和非金属化合物构成的无机非金属材料。这是一种符合材料,它包含有一些金属成分,但不能因此就被定义为金属;该混合物的其余部分由互补的非金属材料组成,当这些非金属材料组合在一起时,就形成了一种性能与众不同的特殊材料——陶瓷。

 

 

陶瓷是工程材料中刚度最好、硬度最高的材料,但正因为过于坚硬,所以也给它带来了“脆”性。这跟金属是截然相反的。

 

 

要弄明白两者的区别,可以这么想象一下:金属材料就像是把一堆橡皮筋绑成一个球,球摸起来很结实,但是由于橡胶容易变形,所以按下去时还是挺有弹性的。这个比喻略显夸张,但很符合金属材料的特点,金属中键的类型使得原子可以在压力下运动,所以金属可以通过锤打而改变形状。

 

 

但是陶瓷就不一样了。打个比方来说,陶瓷就像是一个由互相连接的硬木棍做成的积木,这是一种更加坚固的结构,在受力时不会轻易变形。但正是因为足够“倔强”,不变形,它们会一直承受越来越大的力量,直到这股力量强到可以破坏掉连接的木棍,这样,整个结构就坍塌了,陶瓷的破碎就是这么来的。

 

 

用稍微科学一点的说法来解释,就是由于陶瓷材料中离子键和共价键的结合非常强大和稳定,这些键被牢牢地锁定在它们自己的位置上,外来的作用力很难把它们分开,因此陶瓷材料可以在巨大的压力下仍保持坚固。

 

 

但需要注意的是,陶瓷的“倔强”只有在应对压缩力的时候才会出现。在面对剪切、张力或高速冲击时,陶瓷的抵抗力就会严重下降。这其中的原因涉及到了一些材料学的知识,我尽量解释得简单易懂:陶瓷中,化学键的固有强度和晶体的形成在微观上使得材料产生了方向,这种颗粒(微晶体)的形状有点像乱堆在一起的石头,方向也是随机的。在微观层面上,这种堆叠将具有刚好彼此对齐的粒度边界,从而创建一个连续的粒度边界,其中可能发生聚合滑动。要让它们发生滑动需要很大的力量,但一旦真的滑动了,它们就会会远离互补的晶界,且无法找到一个新的位置,从而导致材料继续向外滑移并开始碎裂。一句话总结:越倔强,碎的时候就越痛。

 

 

需要注意的是,要使陶瓷材料产生晶界滑移所需要的力是非常大的,因此在大多数情况下,陶瓷材料都很难打破或发生形变。如果你想要的是一种不管怎么大力痛殴都毫无反应、没有痕迹的材料,那么陶瓷就是你的上佳之选,它们的抗形变能力实在是太好了。但是,如果你把力集中在一个小点上去“攻击”它,晶界就很容易发生滑移,材料就会碎裂。就像你用一个大锤子去敲石头,可能敲半天都没什么反应;但假如你拿的是一个尖头镐,两下就能把石头给敲碎了。

 

 

而在现代科技的帮助下,我们已经可以人为地控制陶瓷颗粒的大小、形状和总体分布,从而创造出具有不同特性的陶瓷材料。有些陶瓷材料可以产生并承受一定的塑性形变(性质变得跟金属有些相似,都可以被弯曲);有些陶瓷材料能承受很高的压力和剪切力......这些不同类型的陶瓷被按需使用在表壳、表圈和其他的手表部件上,从而使得你的爱表具有抗刮擦、抗磨损等性能。

 

 

陶瓷的优点和缺点是同样明显的。对于其他材料来说,它们一旦形成,通常就不会在力的作用下完全破碎,而是弯曲或是在瞬间形变后恢复形状;陶瓷则不同,一旦陶瓷受到的力太大以至于发生形变,那么这种形变往往会是永久性的。打个比方,机芯内的宝石损坏时,表现形式是碎裂,然后碎片到处散射;而机芯内的棒子或齿轮损坏时,经常只会是简单的弯曲或折断,远远没有那么“惨烈”。这就是为什么机芯材料很少使用陶瓷的原因,除了夹板等少数大型零部件外,其他零件用陶瓷来做会面临很大的风险。

 

 

现在,陶瓷材料的应用是多种多样的,根据特性的不同,它们可以用作隔热材料、防弹材料、耐磨表面、精密仪表材料和电气绝缘体等等。甚至有一种特殊的陶瓷,可以在超低温的条件下由绝缘体变为超导体。

 

陶瓷刀

 

这些陶瓷有成千上万种加工方式,它们的制造方式也各不相同。可能很多人会问:既然陶瓷拥有这么强的抗形变和耐磨损性,那么应该怎么加工它呢?这的确是一个技术要求很高的难题,一般的制作工艺是对付不了它的。

 

陶瓷材料也会被用在飞机上

 

一般而言,制作加工陶瓷材料的过程是先进行模塑成型,然后加以热处理(烧结)直到材料达到需要的密度,最后再作研磨加工。陶瓷虽然很硬,但也不是世界上最硬的物体,总有东西是比它更硬的,比如金刚石。因此,金刚石工具和金刚石磨料是在加工陶瓷的过程中经常用到的。

 

 

在制作陶瓷表壳或陶瓷表圈时,过程也是一样的。现将陶瓷浆料做成想要的形状,然后将其干燥固化。这时候的形状肯定是不够完美的,所以还需要用金刚石工具来做进一步的打磨。形状打磨完毕后,再利用温度和压力的变化来烧结陶瓷,直到获得满意的密度为止。在烧结过程中,陶瓷材料会出现一定程度的收缩,这种收缩现象分为三个阶段,中间阶段的收缩程度是最剧烈的,而且每种不同的陶瓷材料的程度都不一样,所以,如果想要得到理想的成品尺寸,必须在整个过程中精确预判和掌控。烧结完成后,还需要用金刚石工具来进行打磨和抛光等操作。

 

 

由于自身强大的硬度和抗磨损能力,陶瓷现在很受制表业的青睐,在表壳、表圈、表镜等外部零件中经常能看到它的身影。当然,和其他所有材料一样,陶瓷也有它自己的缺点,比如脆性太高,这使得它们很少被用到机芯上。

 

关于陶瓷的资料包罗万象,以上所介绍的只是冰山一角。我只是希望让大家更加清楚陶瓷是个什么东西,它是如何制作的,可以怎么应用。这样,大家对于如今昂贵的陶瓷表款,心里也更加知道应该怎么选择了。

 

你会购买陶瓷材料制成的手表吗?

 

本文来源自万表网