機械錶的機芯為什麼要用紅寶石?

y530436112

紅寶石

這裡的紅寶石指的是機芯上的紅寶石,首先回答這些紅寶石是真的嗎?可以這麼說,現在99.999999%機芯中的紅寶石都是人造的,僅有朗格等極少數頂級品牌的腕錶中,出於向製表傳統致敬,偶爾也會給腕錶配備少量真正的鑽石。

在鐘錶發明之初及以後的一段時間裡面,機芯擒縱機構、擺陀以及行輪系中各齒輪的旋轉軸,都是直接與黃銅材質的主夾板或夾板相連接的。不僅很容易造成磨損。空氣中的灰塵還很容易入侵到機芯內部,嚴重的甚至會影響到機芯的壽命。為了解決這個問題,1704年,NicolasFatio di Duillier, Peter Debaufre 和Jacob Debaufre首創寶石軸承,他們將寶石鑽孔,然後將齒輪軸安放在孔洞之中,在一定程度上減小了機芯中齒輪與夾板之間的摩擦力。當時使用的寶石並不侷限於紅寶石,而是有鑽石.藍寶石.石榴石等。但是因為天熱寶石成本過高,僅有高端鐘錶才會使用。並且由於天然寶石的大小無法確定,為了便於裝配和更換天然寶石軸承,所以當時的鐘錶匠發明了黃金套筒。

但是寶石軸承過於昂貴的問題一直得不到解決,1885年,三位科學家利用融化的天然紅寶石粉末與重鉻酸鉀合成,製造出“日內瓦紅寶石”。直到1892年,其中一位科學家的助手,法國化學家Auguste Verneuil發明出了火焰熔融法,使人造紅寶石成為可能。又經過了十多年的努力,Auguste Verneuil終於在1904年生產出了人造紅寶石,並可大批量生產。人造紅寶石在外觀、成分以及硬度方面都與天然的紅寶石相同,甚至由於不含有任何雜質,人造紅寶石比普通的天然紅寶石還要更加耐磨。從1940年開始,人造紅寶石開始在整個製表行業內普及開來。該法一直沿用到現代,至今仍是世界生產人造寶石的主要方法,人稱“維爾納葉法”。

表內擁有的紅寶石數目象徵著表的品質,那麼紅寶石多就很好嗎?回答是否定的。紅寶石的數量並不是像很多人認為的那樣,“多多益善”;當然更不是越少越好。一隻普通基礎機芯中的紅寶石數量,有其適應機械原理、視覺效果等各方面的指標的“標準配置”。多數機芯的紅寶石數量一般都是單數,這是因為擒縱系統中的的圓盤釘為單個,其他的紅寶石基本上都是成對出現的。另外,紅寶石並不僅僅出現在機械錶中,一些石英機芯中也有,只是石英機芯因為自身結構關係,不需要太多的紅寶石。所以,通常石英機芯中的紅寶石數量,遠低於機械機芯。

現在大多數腕錶的表鏡,用的是藍寶石。不要覺得聽起來很誘人,實際上腕錶中的藍寶石,和自然界的藍寶石,可完全不是同一種東西。自然界的藍寶石,是紅寶石之外的各色寶石級剛玉的統稱,珍貴而稀有。一顆真正的藍寶石可以閃瞎眼,但藍寶石表鏡甚至沒有顏色。腕錶中的藍寶石,又叫藍寶石水晶,聽起來高大上,看上去也很美,但它是人造的,且本質上是玻璃,也稱藍寶石水晶玻璃。

不過,雖然在實驗室裡可以很容易和便宜地生產出寶石級的藍寶石,但其化學成分和物理性質與天然藍寶石相同,主要成分是氧化鋁(Al2O3)。不管是天然藍寶石還是人工合成的藍寶石,都是地球上最硬的物質之一,硬度可達莫氏9級在自然界除了鑽石,再也沒有比它更硬的東西了。這裡說的是在自然界沒有,並不是說在地球上沒有。一些人造的硅碳化合物硬度也可以達到9級,也能劃傷藍寶石。很多建築、裝修材料也使用的是硅碳化合物,如人造石材等等,所以在這些地方如果發生摩擦是有可能在藍寶石表鏡上留下劃痕的。而且藍寶石本質上是玻璃,所以和玻璃一樣比較脆,容易被打碎。

我們有時也會常見到“防眩藍寶石”,經過防眩處理後的藍寶石表鏡能夠減少99%進入肉眼的反射光,而起到這一作用的就是那層若隱若現的藍膜。簡單來說,防眩鏡面就是在鏡片上電鍍多層膜又叫做多層膜或綵衣,常用於專業航空、潛水錶或鏡面弧度很大的表上。分雙層防眩玻璃與單層防眩玻璃,差別在於前者為鏡片內外兩面皆電鍍,後者則僅於玻璃內側鍍膜,兩者效果差異不大。要注意的是鍍膜是可以被擦掉的,因此不要用粗糙的物品清潔。


腕錶時代

當初製表大師們之所以採用紅寶石作為機芯軸承,其實完全是出於技術考慮,並不是所謂美觀因素。

或許一些讀者朋友並不瞭解,機械手錶機芯的運作往往必須依靠各個齒輪不停地傳遞動力才能進行。而在比較早的時候,擒縱輪的擒縱叉、旋軸、擺輪軸杆,以及行輪系的輪子等都被旋入到機芯黃銅夾板的孔洞中,這些孔洞往往會帶有小油槽,然後油會流入孔中潤滑樞軸。這種做法雖然短時間內不會出現什麼問題,但是時間一長,比較容易受到腐蝕,進而對機芯造成破壞。為了解決這個技術問題,製表大師們必須要找到一種比黃銅堅硬的材質,最終找到了硬度僅次於鑽石的紅寶石作為替代品。以下為鵝頸微調裝置上的紅寶石圖。

但是因為紅寶石太漂亮了,除了可以解決軸承磨損的問題,還可以提高機芯的顏值,所以很快就在全行業普及開來。而且,一般情況下,紅寶石數量越多表示需要固定的部件越多,這也往往就意味著機芯越複雜,手錶當然也就越貴。不過,今天機芯所用的紅寶石基本上都是人造紅寶石,而非天然紅寶石。


腕錶部落

因為紅寶石耐磨。


機芯裡面是各種齒輪⚙️轉動運行來指示時間,而紅寶石就是齒輪軸轉動時的支撐,也就是軸承。

我們知道大型設備和機器上的轉軸軸承一般都是滾珠軸承,最常見的就是自行車車輪的轉動,中心軸兩端是填滿潤滑油和滾珠的軸承,這樣自行車輪子轉動起來才順暢,阻力小,我們騎車才省力。

對於鐘錶來說,雖然鍾和懷錶相對較大,但是那時候的齒輪軸也已經做到了0.1個毫米以下了,所以在技術不發達的時代,很難做出更小的滾珠來,所以從一開始鐘錶齒輪軸承就沒有向滾珠這個方向考慮。


起先鐘錶師直接將金屬軸放在夾板凹槽裡,放上潤滑油就轉起來了,但是問題很快就出現了,軸尖很細,在夾板上很快就“鑽”出來金屬屑,而且軸尖也開始磨損,走時精度也變差,異響聲音也越來越大,很短時間就需要更換維修。


所以必須找到堅硬耐磨的物質來做軸承才行,一開始,鑽石這種自然界最堅硬的物質被拿來做軸承,解決了磨損問題。但鑽石太貴,原料成本太高,加工也不容易,人工、機器成本也大幅上升;後來鐘錶師就找出硬度僅次於鑽石的紅寶石來,這樣成本也降低,加工也相對容易,一直延續至今。

但今天的紅寶石和以往不同,在人工合成剛玉技術誕生後,製作腕錶的寶石軸承就更加容易便宜和容易。雖然人造剛玉可以做到純淨度很高,接近無色透明,但是為了保持傳統和美觀,業界仍將人造剛玉里添加著色劑,使其呈現紅色,仍稱為“紅寶石軸承”。不過你細看,也會發現一些不同,紅色並不相同,甚至有些會故意將色度調成紫色。除了耐磨,也是為了機芯的美觀。


現在一些高級腕錶,除了使用紅寶石做軸承之外,為了彰顯腕錶的尊貴价值,仍會用到鑽石做擺輪軸承,比如德國高級製表品牌朗格的陀飛輪腕錶,陀飛輪軸承都是使用鑽石。


盧曦採訪手記

在鐘錶最初被髮明的一段時間裡,手錶的機芯上是沒有紅寶石的,當然也沒有其他任何寶石。在當時鐘錶裡面的擒縱輪軸、發條軸和齒輪軸都是直接安放在機芯夾板的孔洞裡面的。

但是由於擒縱輪軸.齒輪軸.發條軸都是直接安放在機芯夾板的孔洞之中,所以兩者的摩擦非常大,在長期的使用過程中,會增加動力消耗和磨損輪軸,這樣會對鐘錶的走時精度產生巨大的影響。

所以,到了1704年,三維鐘錶大師首創了寶石軸承,們將寶石鑽孔,然後將齒輪軸安放在孔洞之中,在一定程度上減小了機芯中齒輪與夾板之間的摩擦力。當時使用的寶石並不侷限於紅寶石,而是有鑽石.藍寶石.石榴石..........之所以選用寶石,就是為了機械性能。

但是,新的問題又出現了,就是天然的寶石價格太貴了,並且大小不容易調整。如果單純使用天然寶石的話,成本無疑會大大的增加。

後來,人們通過不斷的技術研發,採用了已經流傳到現在的人造紅寶石。直至今天,機械手錶的機芯上面的寶石,百分之九十九點就都是人造戴的紅寶石。


分享到:


相關文章: