Конструкционная керамика все чаще встречается в часовом производстве: методы ее изготовления становятся все более доступными, а достоинства – все более весомыми.

Конструкционная керамика все чаще встречается в часовом производстве: методы ее изготовления становятся все более доступными, а достоинства – все более весомыми.

В последние годы керамические корпуса и браслеты устойчиво удерживают позиции модного часового тренда. И если раньше керамика являлась фирменной «фишкой» очень немногих марок, таких как Rado или Chanel, то сегодня многие производители часов стараются включить в свою коллекцию несколько моделей с элементами из керамики. Во многом это объясняется не столько пристрастием потребителей, сколько тем фактом, что некогда элитная технология постепенно становится массовой. Главное преимущество часов из керамики состоит не столько в твердости керамического материала, сколько в удобстве их носки. Такие часы очень легкие и приятные на ощупь, их практически не ощущаешь на руке. Чего не скажешь о металле – отличаясь более высокой теплопроводностью, стальной браслет сначала холодит запястье, а потом, напротив, неприятно нагревается. Важно отметить, что часовая (как и любая другая конструкционная и технологическая керамика) заметно отличается от горшечной, той, что используется для изготовления посуды. Главная составляющая хорошо знакомого нам в быту фарфора или фаянса – оксид алюминия (Al2O3), тогда как в конструкционной керамике чаще всего используется оксид циркония (ZrO2), карбид титана (TiC) и другие соединения.

ИСТОРИЯ ВОПРОСА
Идея использования керамики в часовом деле пришла не от хорошей жизни. В середине прошлого века часовщики упорно искали новый материал для изготовления корпусов. Компромисс между латунью и сталью их уже не устраивал. Первая хороша своей технологичностью – латунь легко обрабатывается, в том числе с помощью недорогой штамповки. Однако серьезный минус латуни заключается в том, что ее невозможно носить на руке без нанесения на корпус защитного покрытия. Латунь легко окисляется, пачкает запястье своего владельца, может вызывать аллергические реакции. А любое покрытие, даже самое плотное и технологичное, рано или и поздно истирается. Сталь лишена этих недостатков, «нержавейку» достаточно отполировать и можно носить без дополнительного покрытия.

Выточить из твердой стали корпус сложной конфигурации – задача не из легких. Выход виделся в использовании порошковой металлургии

Однако обработка более твердой, чем латунь, стали – гораздо более затратное занятие. Штамповкой здесь не обойтись, неизбежно применение металлорежущих станков, быстрее происходит износ инструмента, что значительно повышает себестоимость конечного продукта. Между тем, начиная с 1950-х часовщики озаботились новой проблемой: как сделать корпус столь же долговечным, как и механизм. Уже тогда «сердца» хороших часов легко могли ходить, практически сохраняя первоначальные характеристики, лет по 10–15, а вот корпус, даже стальной, за это время истирался и покрывался множеством царапин, теряя лоск. В качестве эксперимента часовые мастера попробовали сделать корпус из сплава на основе вольфрама. Этот металл отличается не только тугоплавкостью, но и завидной твердостью – не зря из него делают буры, резцы, сверла.

Черный и белый долгое время были доминирующими цветами для керамических часов

ЧТО ТАКОЕ КЕРАМИКА?
Изначально керамикой (от греческого «керамос» – обожженная глина) называли изделия, которые получаются в результате спекания глин и их смесей с минеральными добавками. Со временем в качестве сырья для конструкционных материалов стали использовать самые различные неметаллические соединения. Поэтому термин «керамика» приобрел более широкое значение: к нему стали относить все материалы, получаемые из простых и сложных оксидов, карбидов и нитридов. В последнее время спектр применяемых неметаллических соединений возрос настолько, что под керамикой стали понимать любые поликристаллические материалы, получаемые спеканием неметаллических порошков, как природного, так и искусственного происхождения.

А твердость гарантирует отсутствие царапин в течение долгого времени. Однако вольфрам дорог, невероятно сложен для механической обработки и тяжел. Первые вольфрамовые часы представляли собой огромную и тяжеленную «шайбу», носить которую было настолько же нелегко, насколько непросто было изготовить: если круглый корпус из твердого металла еще можно было умудриться как-то отлить, то процесс вытачивания в сверхтвердой заготовке ушек под ремешок требовал огромного количества времени и дорогого алмазного инструмента. Альтернативным путем в то время виделась порошковая металлургия – когда в заранее приготовленную форму заливается не расплав, а засыпается порошок, который затем спекается при высокой температуре и давлении. Спекать при этом можно как металлические, так и неметаллические вещества.

Во второй половине ХХ века стала стремительно набирать обороты отрасль конструкционной керамики. Оговоримся, что под термином «керамика» стали подразумевать не только привычный всем фарфор или фаянс, но и любые материалы, полученные спеканием глин и других неметаллических компонентов. Свойства керамики приятно удивляли: она не окисляется, устойчива к высоким температурам, гораздо тверже большинства металлов, а значит более устойчива к царапинам, сопротивление на износ у нее выше. Затем, керамика гипоаллергенна, чего нельзя сказать о некоторых металлических соединениях. Наконец очень привлекательной виделась технология изготовления изделий из керамики – засыпай порошок в форму и пеки корпуса и звенья браслетов, почти как пирожки. В 70–80–х годах был даже создан уникальный агрегат – полностью керамический двигатель внутреннего сгорания. Его главное преимущество – повышенная до 140О0С рабочая температура в камере сгорания. Это обстоятельство, согласно законам термодинамики позволяет значительно повысить КПД двигателя, что в свою очередь, означает снижение расхода топлива и уменьшение количества вредных выбросов в атмосферу. Футуристы были настолько поражены успехами керамических технологий, что поспешили возвестить при ход «керамического века» на смену веку железному.

Но уже в скором времени ожидается настоящая революция цвета

РАЗНЫЕ ДОРОГИ К ЦЕЛИ
Неудивительно, что со временем конструкционную керамику взяли на вооружение и часовщики. При этом путь у разных компаний был различным. Некоторые, такие как Rado, отталкивались от часового производства, экспериментируя с новыми материалами. Кстати, именно эта швейцарская марка стала первопроходцем в деле создания керамических часов. Аналогично поступила Chanel: для нее история создания знаменитой модели J12 началась в 1993 году, с приобретением фабрики G&F Chatelain. С покупкой этого предприятия началась разработка технологии изготовления корпусов и браслетов из высокопрочной керамики, которая завершилась в 2000 году выпуском первых серийных J12. Но кто-то шел иным путем, как, например, южнокорейская компания Ecco. Корейцы наоборот, начинали с производства керамических конструкций для промышленности и выбрали для себя часовое направление как логичное продолжение своего бизнеса. В производстве керамических деталей часов существует два основных метода: прессование и впрыск.

ОКСИДЫ, КАРБИДЫ, НИТРИДЫ
В зависимости от химического состава различают оксидную, карбидную, нитридную, силицидную и другие керамики. Наибольшее применение находит конструкционная керамика на основе Si3N4, SiC и ZrO2. Среди оксидной керамики наибольшее распространение получили алюмосиликатная керамика на основе SiO2-Аl2О3 или каждого из этих оксидов в отдельности. Из алюмосиликатной керамики изготовляют посуду, детали и теплоизоляцию сталеплавильных печей, элементы ракет, космических аппаратов и ядерных реакторов, носители для катализаторов, корпуса галогенных ламп, костные имплантаты, детали радиоаппаратуры и многое другое. Керамика на основе ТiO2, титанатов и цирконатов Ва, Sr, Pb, a также керамика на основе ниобатов и танталатов Рb, Ва, К и Na применяется в электронике и радиотехнике. К керамике из ZrO2 обычно добавляют стабилизаторы (Y2O3, СаО, MgO). Такую керамику применяют для изготовления высокотемпературных нагревателей, защитных обмазок, для изоляции индукторов высокочастотных печей и как конструкционную керамику. К карбидной керамике относят карборундовую керамику (карбид кремния – SiC), а также материалы на основе карбидов Ti, Nb, W. Она отличается высокой огнеупорностью. Карбидную керамику используют в качестве конструкционных материалов, для изготовления высокотемпературных нагревателей электрических печей и инструментов в металлообрабатывающей промышленности. К нитридной керамике относят материалы на основе BN, AlN, Si3N4, (U, Pu)N, а также керамику, получаемую спеканием соединений, содержащих Si, Al, О, N, или соединений, содержащих Y, Zr, О и N. Керамические нитридные материалы применяют для изготовления инструментов в металлообрабатывающей промышленности, тиглей для плавки некоторых полупроводниковых материалов, СВЧ-изоляторов и др.

Первый метод попроще. В нем керамический порошок засыпается в форму, прессуется и отправляется в печь. Получившаяся после обжига заготовка обрабатывается для придания окончательной формы и блеска. Поскольку керамика – материал очень твердый, для полировки годится только алмазный инструмент. Плюсы метода прессовки очевидны: относительно низкая стоимость изготовления. Но есть и существенный минус – при помощи прессовки невозможно получить детали сложных форм. А таких в часовом деле, учитывая последние дизайнерские изыски, очень много. Второй метод называется впрыском. В этом случае порошок, точнее мельчайшая пудра, подается под большим давлением в форму, образуя требуемую конфигурацию. Финальный этап, как и в первом случае – обжиг в печи. Минусом этого метода является весьма дорогое оборудование, которое требует значительных инвестиций. Как и в любом другом производстве, при изготовлении часовых керамиче ских элементов существует разделение труда.

Металлические вставки появились не ради красивого дизайна – хрупкая керамика легко трескалась в местах нагрузки

ИГРА КРАСОК
Долгое время можно было встретить керамические часы только двух цветов – белого и черного. Не стоит полагать, что это природные цвета керамики – неокрашенный материал имеет темно-серый цвет. Оттенки ему придают специальные наполнители. Причина цветового однообразия в другом – керамика долгое время была слишком дорогостоящим материалом, ее использование ограничивалось элитными марками, поэтому производители выбирали классические цвета, оттенки элегантности: белый и черный. Но по мере того, как технологии развивались и становились все более доступными, часовщики начали эксперименты с цветом. Например, Rado запустила модель, названную «платиновая керамика». При этом сочетании так и представляются сотни трудолюбивых работников, натирающих на алмазных терках платиновую крошку, чтобы добавить ее в керамический раствор. На деле все, конечно, не так: платиновых добавок в этих часах нет, а слово «платиновый» касается только цвета. Он создается за счет использования специальных красителей, являющихся ноу-хау Rado. Сегодня специалисты прогнозируют всплеск выпуска цветных керамических корпусов и браслетов – этот материал вот-вот придет в сектор «фэшн-часов», где ценится яркий цвет и необычная форма.

Основу любой керамической детали составляет порошок – именно от его качества будут зависеть характеристики будущего изделия. Поскольку процесс производства пудры наиболее технологически сложный и емкий в плане инвестиций, поставщиков этого сырья в мире не очень много: главное производство сосредоточено в Японии и Китае. В частности один из ведущих поставщиков керамического порошка – японская компания Kyosera.

КЕРАМИЧЕСКИЙ ВЕК ОТКЛАДЫВАЕТСЯ
Керамический ДВС вдохновил часовщиков на новые подвиги: предпринимались попытки сделать не только корпус или браслет, но и сам механизм из керамики. Высокая стойкость к износу, устойчивость к коррозии – серьезные аргументы для такого эксперимента. В частности, турбийон с платиной и мостами из керамики несколько лет назад представила Chanel. Однако тут конструкторов ожидало разочарование. На фоне огромных плюсов керамики у нее есть один существенный минус – этот материал очень хрупок, о чем прекрасно знают работники часовых сервисов, рассматривающие керамические корпуса и браслетные звенья некоторых известных марок в качестве расходного материала. Поэтому создание керамического механизма пришлось отложить. Смешанные узлы, когда одновременно с керамическими звеньями в браслет или корпус встроены детали из металла, тоже появились не от прихоти дизайнера. Твердую, но хрупкую керамику частично заменяют на более пластичный по сравнению с ней металл.

Инкрустация драгоценными камнями – еще одна, почти не- выполнимая задача для керамических корпусов. Hа помощь приходят металлические вставки

Чаще всего встречаются конструкции, в которых керамические пластины закрепляются поверх металлических звеньев. Металлическая «изнанка» сопротивляется динамическим нагрузкам, не давая керамике трескаться, а керамический «фасад» бережет металл от царапин. Но преимуществ без недостатков не бывает: часы в этом случае теряют главные достоинства керамики – ее легкий вес и низкую теплопроводность. Еще одна причина использования смешанных материалов – желание сэкономить, керамические детали по-прежнему остаются дорогостоящим удовольствием. Первоначальная задача – найти материал твердый и прочный как сталь, но недорогой и технологичный как латунь – так и не была достигнута. Впрочем, не исключено, что от одного из главных недостатков керамики – хрупкости – в скором времени удастся избавиться. Уже получены некоторые результаты в деле создания сверхпрочной керамики, основой для которой стал знакомый нам оксид циркония, стабилизированный оксидом иттрия (Y2О3). Эта керамика отличается высокой прочностью и трещиностойкостью, при этом ее устойчивость к коррозии и износу ничуть не страдает. Когда этот чудесный материал поступит на вооружение часовщиков – пока неизвестно. Зато хорошо понятны ближайшие тенденции часовой керамики: из элитарного материала она станет материалом доступным, все большее число марок будут предлагать как полностью керамические часы, так и часы с керамическими элементами, и наконец, однообразие черного и белого цвета уступит место самой яркой палитре красок.

Опубликовано в журнале "Часовой Бизнес" №4-2012

Портал профессионалов часового бизнеса TimeSeller.ru
При перепечатке активная ссылка обязательна

Теги: 4-2012