Ceasuri sub lupă: PVD versus DLC, diferenţele lor, avantajele şi utilizarea

De mult au trecut vremurile, când culoarea ceasurilor o determina nuanţa materialului carcasei, cureau sau luneta. Din punct de vedere al zilelor de azi, lucrarea de pionierat a designerului Ferdinand Alexander Porsche, care în 1972 a injectat Chronograph 1 cu culoarea neagră, după cum deja presupuneţi, nu a existat o soluție durabilă pentru nevoile zilnice. Din anii 1970, progresele științifice au adus mai multe tipuri de finisaje de suprafață mai mult sau mai puțin utilizate. La ceasurile moderne, cele mai frecvente dintre acestea sunt două, cu prescurtările ascunse PVD și DLC.

Înainte de a afla mai multe despre semnificația și procesul de aplicare a acestora, lucrurile ar trebui să fie puse la punct. În cazul PVD și DLC, nu putem vorbi despre două proceduri diametral diferite, deoarece PVD, adică depunerea fizică a perechii, include și metoda DLC. Cu alte cuvinte, DLC este de fapt doar una dintre versiunile de depunere unde, în loc de metal,  pe suprafaţa de suport este aplicat carbonul microcristalin.

Diferența reală dintre PVD și DLC din punct de vedere a unei persoane este doar preţul. Iar din punct de vedere financiar, nu a ocolit nici acoperirile fizice. În timp ce PVD este un finisaj standard, disponibil pe scară largă, cu un DLC mai durabil și logic mai scump, putem vedea mai ales modele de la producători mai luxoși.

PVD – depunerea fizică a vaporilor
(Physical Vapor Deposition)

Tehnologia PVD este cea mai frecventă metodă folosită de a obține un strat lucios de metal din ceramică, sticlă și metal. În ultimii 50 de ani, depunerile de materiale și rezultatele acestora, straturile subțiri, au evoluat considerabil. Acestea au afectat multe industrii, inclusiv ceasornicăria, dar totuși posibilitățile lor nu sunt încă cartografiate pe deplin și nici de cum nu sunt epuizate.

Ca şi straturi subțiri sunt considerate a fi straturile a căror grosime variază de la nanometri până la micrometri, pentru ceasuri cel mai des de 2 până la 10 μm. În ultimii ani, un accent deosebit a fost pus pe îmbunătățirea proprietăților materialelor din diferite perspective. Pentru realizarea acestora, se pot utiliza acoperiri subțiri pe suprafețele materialelor. Suprafața acoperirilor moderne este importantă pentru utilizarea materialelor ceramice care prezintă proprietăți termice, mecanice și electrice excelente, cum ar fi coeficientul de frecare scăzut, duritatea ridicată, rezistența la abraziune, temperatura ridicată (standart 550 °C, dar și 750 °C şi mai mult), coroziune şi acizi. În plus, în contactul zilnic cu pielea, este importantă buna lor biocompatibilitate.

Acoperirile PVD pot fi preparate ca monostraturi sau ca multistraturi cu tranziții mai mult sau mai puțin pronunțate între straturi. În procesele PVD, acoperirea este formată prin evaporarea metalului/ ceramicii din țintă datorită bombardării suprafeței sale de către ioni. Aproape toate metalele și compușii ceramici care nu pot fi descompuși chimic pot fi aplicați prin această tehnologie. Prin înlocuirea ţinetelor este posibil să se obțină acoperiri multistrat.

Principiul de acoperire ilustrează aspectul dispozitivului PVD. Materialul este vaporizat și simultan ionizat de arcul electrozilor. Materialul ionizat este accelerat în continuare spre obiectul țintă prin preîncărcare negativă furnizată lui. Atomii ionizaţi, la atingerea suprafeței materialului, formează propriul strat depus.

TiN – nitrură de titan, TiCN – carbonitrură de titan, TiAlN – nitrură de titan și aluminiu, CrCN – carbonitridă de crom, ZrN – nitrură de zircon, CrN – nitrură de crom, WC – carbură de tungsten, (wolfram).

În industria ceasornicăriei, pentru culoarea aurie atractivă este utilizat pe scară largă materialul de ceramică extrem de dur nitrura de titan. Substratul este aplicat de obicei în două straturi, deoarece primul acoperă ușoare neregularități, iar celălalt creează o suprafață perfect netedă. Grosimea tipică a aplicației PVD de aur este de 10 μm, de zece ori grosimea aurului clasic, a placării cu aur, faţă de care are o rezistenţă mult mai mare. Desigur, nici TiN PVD cu o duritate de 2000-2500 HV nu este absolut rezistent la zgarieturi.

În ultimii zece ani s-au dezvoltat mai multe variante de nitrură de titan disponibile în comerț, cum ar fi TiCN, TiAlN. Aceste acoperiri asigură duritate similară sau chiar mai bună, rezistență mai mare la coroziune și mai multe nuanțe de culori de la gri deschis până la albastru-violet curcubeu până aproape de negru. Culoarea neagră este definită la fel de carbura de tungsten (wolfram).

Suprafața cromată a ceasului are o nitrură de crom. Filmul subțire CrN este cunoscut pentru duritatea sa ridicată (de două ori mai mare decât cromul conceptual), rezistență bună la oxidare și coeficient de frecare redus, ceea ce îl face ideal pentru substraturile metalice și din plastic. Adăugarea acetilenei la procesul de depunere produce o culoare gri până la negru a carbonitridei de crom.

DLC – strat de carbon cvasi-diamant
(Diamond Like Carbon)

Carbonul este cel mai important element al biosferei și piatra de temelie a tuturor organismelor vii. În natură, este în forma pură de grafit moale și diamant dur cristalin. Predispoziții fizice excelente ale diamantului au o gamă largă de aplicaţii în multe domenii industriale. Oamenii, de obicei, se gândesc la diamante ca fiind folosite în bijuterii, unde diamantul este folosit ca decor al inelelor, pandantivelor sau ceasurilor. Un astfel de diamant trebuie să fie suficient de mare pentru a fi văzut. Dimpotrivă, pentru utilizarea în industrie, este suficient să se pregătească un diamant la o grosime de numai câteva micrometri pentru a servi ca o acoperire superioară şi a garanta o durată lungă.

Proprietățile straturilor cvasi-diamant obținute printr-un proces similar cu cel al PVD sunt similare cu proprietățile diamantelor, unde microcristalele DLC sunt capabile să crească pe o suprafață mai mare și la o temperatură mai scăzută. Datorită durității ridicate la nivel 10 a scalei Mohs, a inerției chimice, a elasticității ridicate și a coeficientului de frecare redus, aceste straturi s-au dovedit a fi utilizate în principal în mecanică ca acoperiri de scule și componente mecanice care protejează împotriva coroziunii și uzurii. Toate avantajele menționate mai sus fac din DLC un candidat ideal pentru utilizarea în industria ceasurilor. Ceasurile cu  DLC au o culoare gri-negru, o finisare mai mată și o rezistență mare la zgârieturi.

Sursă: CES EduPack 2006, Granta Design Ltd., Cambridge, UK, kme.elf.stuba.sk, www.matnet.sav.sk, pvd.cz, www.rubig.com, wikipedia.org, forums.watchuseek.com, www.brycoat.com