Ručni satovi pod povećalom: PVD versus DLC, razlike, prednosti i uporaba

Davno su prošla vremena kada je, pored emajliranja i drugih tehnika ukrašavanja, boju ručnog sata određivala prirodna nijansa materijala kućišta, remena ili lunete. S današnje točke gledišta djeluje smiješno i pionirski rad dizajnera Ferdinanda Alexandra Porsche koji je 1972. godine našpricao kućište modela Chronograph 1 crnom bojom što, kao što možete pretpostaviti, nije bilo trajno rješenje za svakodnevnu uporabu. Od sedamdesetih godina prošlog stoljeća, znanstveni napredak donio je nekoliko više ili manje korištenih vrsta površinskih obrada. Danas se kod modernih satova najčešće koriste dvije vrste koje se sakrivaju iza skraćenica PVD i DLC.

Prije nego što saznamo više o njihovom značenju i postupku nanošenja, treba staviti stvari na pravo mjesto. U slučaju PVD-a i DLC-a nije moguće govoriti o dva dijametralno različita postupka, budući da PVD, fizikalno prevlačenje u parnoj fazi, uključuje i DLC metodu. Drugim riječima, DLC je zapravo samo jedna od mnogih verzija prevlačenja gdje se umjesto metala na osnovni materijal nanosi mikrokristalni ugljik.

Prava razlika između PVD-a i DLC-a je, s gledišta običnog čovjeka, u cijeni. Financijska točka gledišta  jednostavno nije zaobišla ni fizikalno prevlačenje. Dok je PVD već standardna, široko dostupna površinska obrada ručnih satova, s izdržljivijim i stoga skupljim DLC susrećemo se uglavnom kod modela luksuznijih proizvođača.

PVD – fizikalno prevlačenje u parnoj fazi
(Physical Vapor Deposition)

PVD tehnologija je najčešće korišten način dobivanja sjajne metalne prevlake na keramici, staklu i metalu. Tijekom proteklih 50 godina, prevlačenje materijala i njegov rezultat, tanki slojevi, znatno su se razvili. Utjecali su na mnoge industrijske grane, uključujući urarstvo, a ipak njihove mogućnosti još uvijek nisu u potpunosti mapirane i iscrpljene.

Tanki slojevi su slojevi čija debljina se kreće od nanometra pa sve do nekoliko mikrometara, za satove najčešće 2 – 10 μm. Posljednjih godina veliki se naglasak stavlja na poboljšanje svojstava materijala iz različitih perspektiva. Da bi se to postiglo, može se koristiti, između ostalog i stvaranje tankih prevlaka na površinama materijala. Područje modernih prevlaka je važno za uporabu keramičkih materijala koji pokazuju izvrsna toplinska, mehanička i električna svojstva kao što su: nizak koeficijent trenja, visoka tvrdoća, otpornost na abraziju, visoke temperature (standardno 550°C, ali i 750°C i više), koroziju i kiseline. Nadalje, u svakodnevnom kontaktu s kožom važna je njihova dobra biokompatibilnost.

PVD prevlake moguće je pripremiti kao monoslojeve ili multislojeve s više ili manje izraženim prelazima između slojeva. Kod PVD postupka prevlaka se formira isparavanjem metala/keramike iz mete zbog bombardiranja njezine površine ionima. Ova tehnologija može se primijeniti za gotovo sve metale i keramičke spojeve koji se ne mogu kemijski razgraditi. Zamjenom meta moguće je dobiti višeslojne prevlake.

Princip prevlačenja grafički prikazuje shema PVD uređaja. Materijal se isparava i istovremeno ionizira lukom od elektroda. Ionizirani materijal se dalje ubrzava prema ciljnom objektu negativnim prednaponom koji je s njim povezan. Ionizirani atomi, nakon dostizanja površine materijala, tvore vlastiti deponirani sloj.

Sljedeći spojevi najčešće se koriste za PVD prevlačenje:

TiN – titanov nitrid
TiCN – titanov karbonitrid
TiAlN – titanov i aluminijev nitrid
CrCN – kromov karbonitrid
ZrN – cirkonijev nitrid
CrN – kromov nitrid
WC – volframov karbid

U urarskoj industriji se za atraktivnu zlatnu boju u velikoj mjeri koristi izuzetno tvrd keramički materijal titanov nitrid. Na osnovu se obično nanosi u dva sloja, budući da prvi prekriva male nepravilnosti, a drugi stvara savršeno glatku površinu. Tipična debljina zlatne PVD prevlake na satu je 10 µm, što je deset puta više od debljine klasičnog pozlaćivanja čistim zlatom i zato ima puno veću otpornost. Naravno, ni TiN PVD s tvrdoćom od 2000-2500 HV nije otporan na ogrebotine.

U posljednjih deset godina razvijenih je bilo nekoliko tržišno dostupnih varijanti titanovog nitrida kao što su TiCN, TiAlN. Njihove prevlake daju sličnu, a nekada čak i bolju, tvrdoću, veću otpornost na koroziju, a posebice druge nijanse boja, od svijetlo sive, preko plavo-ljubičaste boje duge do gotovo crne. Crna boja karakteristična je i za volframov karbid.

Za kromiranu površinu ručnog sata zaslužan je kromov nitrid. Tanki CrN sloj poznat je po svojoj visokoj tvrdoći (dvostruko višoj nego kod konceptualnog kromiranja), dobroj otpornosti na oksidaciju i niskom koeficijentu trenja, što ga čini idealnim za nanošenje na metalne i plastične podloge. Dodavanjem acetilena u postupak prevlačenja nastaje sivo-crni kromov karbonitrid.

DLC – dijamantu sličan ugljik
(Diamond Like Carbon)

Ugljik je najvažniji element biosfere i osnovni građevni element svih živih organizama. U prirodi se u čistom obliku pojavljuje kao mekani grafit i tvrdi kristalni dijamant. Izvrsne fizikalne predispozicije dijamantu omogućavaju širok spektar primjena u mnogim industrijskim područjima. Međutim, kada se govori o dijamantima, ljudi najprije pomisle na uporabu u zlatarstvu, gdje se dijamanti ugrađuju u prstene, privjeske ili ručne satove. Takav dijamant mora biti dovoljno velik da ga vidimo. Naprotiv, za industrijsku uporabu dovoljno je pripremiti dijamant u debljini od samo nekoliko mikrometara kako bi služio kao gornji pokrovni sloj i tako jamčio dugu izdržljivost.

Svojstva slojeva sličnih dijamantu, dobivenih postupkom sličnim onom kod PVD-a, slična su svojstvima dijamanta, pri čemu DLC mikrokristali mogu rasti na većoj površini i na nižoj temperaturi. Zahvaljujući visokoj tvrdoći desetog stupnja Mohsove ljestvice, kemijskoj inerciji, velikoj elastičnosti, niskom koeficijentu trenja ti slojevi se uglavnom koriste u mehanici kao prevlake alata i mehaničkih dijelova koji štite od korozije i istrošenosti. Sve navedene prednosti čine DLC idealnim kandidatom za uporabu u urarskoj industriji. Satovi obrađeni DLC-om imaju sivo-crnu boju, uglavnom mat površinu i veliku otpornost na ogrebotine.

Izvor: 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