你对瑞士钟表是不是有什么误解？

原标题：你对瑞士钟表是不是有什么误解？

提起瑞士钟表，很多朋友的第一反应都是手工制造，就像下图这位虔诚的制表师一样整天枯坐在那，对个零件磨呀磨呀磨……最后再把它们组装起来，表就造好了。

事实上，现在的高级钟表制造已经不再是人们想象中的（一百年前的）样子了，而是一个科技含量非常高的尖端产业。

最熟悉的陌生材料

近一段时间大家可能有听说过，许多腕表里都有用到硅材质——没错，就是电脑、手机的半导体芯片里用到的硅。

硅材质在当今的制表界绝算不上是新生事物了，瑞士出产的机械表，上至几十万元的土豪级，下至几千元的入门级，例如下图中的天梭风度系列腕表，绝大部分都有使用到硅材质。

大家注意看，圆形的摆轮中间的游丝就是硅材质的。

从2000年雅典公司推出第一只装配了硅质擒纵的样表开始，近20年间，半数以上的知名品牌先后涉足了这一领域，包括百达翡丽、积家、芝柏、康斯登以及欧米茄、宝玑、天梭等斯沃琪集团旗下几乎全线的品牌。

按理说，经过了这么多品牌这么长时间的酝酿，硅这种材质在钟表界应该已经具有了相当深厚的群众基础。但实际情况却恰恰相反，提起硅游丝、硅擒纵，很多消费者仍旧是一头雾水。

人们最搞不清楚的一点是：过去的机械表明明走时蛮准的，为什么非要发明一种新材料，难道它真的有这么出色，不用就不行吗？

先要普及一项基础的知识，腕表的心脏，是有摆轮游丝和擒纵系统组成的，它们以8次/秒左右的频率进行周期性的协同运作，运作地越精确稳定，表走得就越准。

而硅材质的优越性首先体现在质量轻，密度也比常规金属材质更均匀，用它制造的游丝可以更少地受到地心引力的影响。

其次，硅虽然是晶体，但同样遵守胡克定律，它几乎没有弹性滞后的现象，也几乎不耗能，其运动特性也非常卓越，使用周期可以达到上兆次。

第三，经过加工的硅材质对磁场和温度变化免疫，意味着腕表可以胜任任何磁场和温度环境。

第四点则与制造工艺有关，使用硅材料打造的零部件，不但具有精细的几何外形，加工精度更是可以达到纳米级，且表面十分光滑，作为擒纵机构可以大幅降低因摩擦产生的能量消耗。

因此可以说，硅材质的优越性在腕表的擒纵和游丝机构上得到了最充分的体现。

硅质零件的制造——DRIE工艺

大家在中学都有学过，玻璃的化学式就是二氧化硅。像硅这种元素，无论是作为单晶体还是化合物，都是比较硬且脆的，完全不同于金属的坚韧。所以说，传统的铸造、冲压、切割或是利用CNC数控机床的方式都不适用于硅材质。

在钟表行业内，目前可行的硅材质（指适用于机芯零部件）加工方法主要有两种，其中一种便是DRIE（Deep Reactive Ion Etching）深度反应离子蚀刻工艺，它与半导体芯片的加工基本是相同的。

如果将上百页论文浓缩成一段文字来描述的话，DRIE工艺就是先通过“照相”的方式将所需的零件图像投射到一个涂抹了遮光涂层的圆形硅晶片上，当照片生成后，相应位置的遮光涂层就会被洗去。

随后再利用腐蚀性的光粒子代替传统的刀具，在硅晶片上蚀刻出所需要的零件（有遮光涂层的部分会被保留，其余部分会被蚀刻掉）。

“表王”百达翡丽是利用DRIE技术制造硅质钟表元件的“领头羊”，它通过“Advanced Research”的长期研究项目与瑞士著名的CSEM研究中心及洛桑理工大学合作，共同运营一家位于瑞士纳沙泰尔镇的全球首屈一指的微机械和电子研究实验室。

早在2005年，百达翡丽便与劳力士、斯沃琪集团和CSEM共同研发出了基于单晶硅的Silinvar™ 材料，克服了硅材质的物理性质易受温度变化影响的缺陷。之后陆续开发出了材质的擒纵、游丝和摆轮，共同构成了Oscillomax®硅质擒纵调速机构。

它的硅材质的部分全部采用DRIE工艺制作，零件的公差可以控制在1微米以内，装配于Ref.5550万年历表（限量300枚）当中。

如果说，以百达翡丽为代表的创新派，是用先进的硅质元件陆续替换掉了传统的金属元件，但未改变机械机芯的结构，那么，以真力时为代表的革新派，就是充分利用硅材质的特性，对传统的机械腕表进行了颠覆。

如前所述，机芯腕表的“心脏”是擒纵调速机构，它以固定的振荡频率将发条盒输出的能量分成许多等份，并以之驱动机芯持续平稳地走时。

一套擒纵调速机构通常是由约30枚零件组成：

需要经过组装、粘合、调校以及润滑，才能彼此配合默契。

而真力时今年推出的量产型的DEFY Inventor创想家腕表，其内部搭载的擒纵调速机构，不用30枚零件，仅由一枚单晶硅片组成。

它的厚度仅为0.5毫米，采用与百达翡丽的硅游丝、硅擒纵相同的单晶硅材质一体成型，就像电子科技里的集成电路一样，将游丝、摆轮和擒纵叉整合在了一起。

由硅材质卓越的物理化学性质决定了，该单晶硅片对一切磁场、温度变化、摩擦和形变免疫，并且能够以18 Hz的超高频率（一般机械表最高 为4 Hz）做区域性的窄幅振荡，使机芯的走时精度达到了0.3秒/天的顶尖水平，动力储存为50个小时，同时具备停秒功能。

这款颠覆性的作品，从镂空表盘的正面完全看不到机芯的齿轮或是发条盒，因为它们全部位于硅片的下面一层，被圆形的主夹板所遮挡。

另一种制作工艺——LIGA

除了DRIE深度反应离子蚀刻工艺之外，还有一种硅质零件的加工方法叫做 LIGA 平版印刷。LIGA是德文的Lithographie、Galvanoformung和Abformung——即光刻、电铸和注塑三个词的缩写。

它在原理上与DRIE工艺有相似之处，都是利用腐蚀性的光粒子（分为UV紫外线以及X镭射光）来代替传统的刀具，并通过在原材料上涂抹遮光涂层蚀刻出所需的形状。二者之间的不同之处在于，DRIE工艺是将不用的部分蚀刻掉，而LIGA工艺则正相反，是将不用的部分保留下来电铸成为模具，再利用模具大批量地注模复制出零件。

来看这一款雅典今年新发布的奇想系列Freak X硅质细工镶嵌腕表。

它在两个局部区域使用了硅材质。一处是雅典独家研制的带有镍重量块和微调薄片的硅质擒纵调速机构，如你所见，如此复杂的立体结构只能通过LIGA工艺来制造。

另一处是表盘上的硅质细工镶嵌，它也是一项全新的工艺，先用等离子加速器切割硅晶圆片(wafer)，随后以手工将120枚硅片组合拼贴，创作出美到不可方物的马赛克图案。由于硅片的质薄且脆，极易造成边缘处的破损，所以对切割和镶嵌的工艺要求极高，可谓是名副其实的“技术型手工艺”。

与DRIE深度反应离子蚀刻工艺相比，LIGA平版印刷工艺能够胜任更加立体和复杂的零件结构，而且它不仅限于硅材质，还可以注塑出镍磷（合金）材质的零部件，就仿佛是让金属零部件从模具中生长出来一样。

譬如安装在欧米茄超霸月之暗面计时表中的9300机芯，便集合了非常先进的硅14摆轮游丝（左下方）和由三层擒纵轮（中间8个齿的异性齿轮）构成的同轴擒纵系统。

前者——扁平状的硅质游丝是采用前文中介绍的DRIE工艺制成，而后者——结构特异的三层擒纵轮则为镍磷材质，以LIGA工艺打造。

再来看西铁城今年新推出的年走时误差在±1秒的光动能腕表。

其内部的Caliber 0100机芯，使用的AT-cut型石英谐振器的频率为8.4MHz，比传统石英表高出了100倍。

为了能将超高精准的石英频率经由齿轮组一直传递到指针上，西铁城不惜血本，以LIGA工艺制作出了机芯内的各个齿轮零件，以避免因齿轮的微小间隙所造成的指针错位，确保秒针在每时每刻都能与表盘上的时标高度重合。

还有劳力士利用 LIGA工艺制作出的高效能的Chronergy擒纵装置，包括擒纵叉与擒纵轮皆是以顺磁性镍磷合金制成，具备良好的防磁性和能量转化率，使机芯的精准度保持在每天±2秒以内。

如今Chronergy擒纵装置已经被装配在了劳力士最新的32系机芯中。

镍磷材质最新也是最热门的应用，则是在以百达翡丽的26-330机芯为代表的齿轮系的“三轮”上。

不晓得大家是否注意过，常规的机械腕表的中央秒针在运行过程中是会不断发生抖动的。简单来说，当秒轮受三轮驱动时，由于两组齿轮间存在着间隙，就会造成秒针一边运行一边颤抖。

为了克服这一弊端，部分高端制表品牌采用了为秒针增加摩擦力的方式消除细微的震颤，也就是所谓的摩擦秒针。但施加摩擦力会不可避免地增加整个系统的阻力，从而造成额外的动力消耗。

而百达翡丽全新的26-330机芯中则采用了一种“变异”的三轮，它的轮齿结构非常精密，在每颗轮齿内都开有缝隙，缝隙内置22微米的一体成型微型板簧，形似细密的毛刷子。

简单说来，这种轮齿具有微弱的弹性，从而可以与中央秒针的轮齿紧密啮合，不留下任何震颤的空间。显而易见，只有LIGA工艺和镍磷合金才能达到实现如此精密的轮齿加工，最后还要覆以金-铜-铱涂层。

事实上，近十年来，基于LIGA工艺的镍磷材质已经被广泛地应用在了高档机械表的各个“角落”，比如陀飞轮和万年历装置中的某些零件，只不过它的色泽和质感不像硅游丝、硅擒纵那样显眼。

所以说，如今的高级制表业，已经远非过去的人们所想象的样子。其中所蕴含的“黑科技”，能够很好地解释为何一枚看似普通的瑞士机械表，却能够卖到成千上万，甚至几十万元。

文陈光大

编辑韩哈哈

图片由品牌提供

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