PVD - Povrchová úprava hodiniek

Tagy: Technológie a pojmy | Inteligentné | Klasické

Agáta Vřeská | 21.2.2021 | 9 MIN

Zlatá, ružové zlato, čierna, medená … Farebné úpravy hodiniek sa v dnešnej dobe najčastejšie dosahujú pomocou metódy známej pod skratkou PVD. Poďme sa zoznámiť s tým, čo presne to znamená pre majiteľov takých hodiniek, ako dlho farba vydrží a ako celý proces prebieha.

Stručne a zrozumiteľne: Čo je PVD?

PVD je moderný spôsob povrchovej úpravy, kedy sa vo vákuu odparia/odprášia z pevnej látky mikročiastočky a tie sa pod vysokým tlakom nanášajú na povlakovaný materiál. Odparené mikročiastočky sa vďaka procesu spoja priamo s materiálom na ktorý sú nanášané. Vďaka tomu dokonalo kopírujú povrch a farebné tóny nie sú len fóliou alebo náterom, ale sú súčasťou kovu. Nehrozí tak, že sa farba z povrchu hodiniek začne lúpať.

Výsledný povlak je hrubý len niekoľko mikrónov (tisícina milimetra) a má vynikajúce vlastnosti. Je tvrdý, odolný voči vysokým teplotám, korózii a aj oderu. Naviac sa metóda uvádza ako veľmi ekologická a povrchová vrstva je antialergická.

Metóda povlakovania PVD nahradila najmä predtým často používanú metódu galvanického zlátenia, kedy sa na povrch materiálu nanášali priamo čiastočky zlata. Zlátenie dodáva hodinkám vzhľad pravého zlata, ale oproti metóde PVD má obvykle nižšiu trvanlivosť a neprináša materiálu ďalšie výhody ako PVD.

Skratka PVD vznikla z anglického označenia Physical Vapour Deposition, teda fyzikálna depozícia z plynnej fázy. Znie to zložito, ale pre zjednodušenie by sa dalo povedať, že sa vezme pevná látka, tá vo vákuu pri vysokých teplotách prejde do plynného skupenstva a tieto drobné čiastočky sa nanesú na požadovaný materiál, kde sa vytvorí tenká vrstva opäť v pevnom skupenstve. PVD potom označuje súhrnne skupinu metód založených na tomto princípe nanášania. Jednotlivé metódy PVD sa od seba líšia spôsobom odparovania daného kovu.

Nepoužíva sa samozrejme len v hodinárstve. PVD úpravu nájdeme všade okolo nás. Automobilový priemysel, optika, strelné zbrane, rezné nástroje, letectvo, PET obaly pre potraviny a mohli by sme pokračovať… PVD povlak výrazne predlžuje životnosť povlakovaného materiálu a v súčasnej dobe patrí medzi najlepšie spôsoby povrchovej úpravy vôbec.

PVD je moderný spôsob povrchovej úpravy materiálu, kedy pri vysokých teplotách dochádza k premene pevnej látky na plynné čiastočky, ktoré sa pod tlakom nanesú na poťahovaný povrch.

Ako prebieha proces PVD úpravy?

Najprv je treba poťahovanú plochu dokonale zbaviť nečistôt a mastnoty. Po očistení sa dostane do vákuovej komory a zahreje sa na teplotu vhodnú pre povlakovanie (teplota závisí na povlakovanom materiále; od 30 do 500 stupňov Celsia). Po dosiahnutí požadovanej teploty sa z povrchu substrátu odprašujú tenké vrstvy a dochádza k samotnému poťahovaniu. Akonáhle je nanesená požadovaná vrstva, je povrch poťahovaného materiálu schladený a odobratý z vákuovej komory.

PVD povlakovanie sa robí v riadenej atmosfére, kde sa kov (napríklad titán) prevádza do stavu pary. Pridaním reakčného plynu (napríklad dusíka) sa na požadovaný povrch (napr. oceľ 316L) nanáša tenký, priľnavý a vysoko odolný povlak (napríklad nitrid titánu).

Aká je hrúbka povlaku PVD?

Jedná sa naozaj o veľmi tenkú vrstvu. Hrúbka sa udáva najčastejšie v mikrónoch, alebo mikrometroch. Ten je tisíckrát menší než milimeter a označuje sa znakom µm. Vrstva PVD je potom od desatín mikrónov po niekoľko mikrónov. Presné údaje o sile PVD vrstvy u hodinárskych značiek obvykle bohužiaľ nenájdeme.

Na aké materiály sa môže použiť PVD?

U hodiniek sa s PVD stretneme najčastejšie pri oceľových alebo titánových komponentoch ako je puzdro či náramok. Materiál musí spĺňať niekoľko vlastností. Tou hlavnou je, že musí vydržať veľmi vysoké teploty. PVD možno nanášať priamo na nerezovú oceľ či titán, ale pokiaľ je povrch správne chrómovaný, možno PVD použiť takmer na akýkoľvek materiál, vrátane plastu. Moderná technológia PVD v závislosti na poťahovanom materiále umožňuje upravovať teplotu, ktorej je vystavený, tak, aby bolo možné povlakovať aj mosadz alebo hliník.

Prečo sa u hodiniek používa PVD?

Najčastejším dôvodom je estetická úprava a docielenie farebného odtieňa napr. puzdra či náramku hodiniek. Stretneme sa tak s pévédéčkom vo farbe žltého aj ružového zlata, odtiene medi, šedé aj čierne, ale aj ďalších, ako je zelená, modrá či červená. Farba potom najčastejšie závisí na zvolenej látke. Napr. pre docielenie žltého zlata sa často používa nitrid titánu (TiN).

Zvyšuje PVD úprava cenu hodiniek?

Akákoľvek úprava hodiniek samozrejme môže zvýšiť cenu hodiniek. A rovnako je to aj pri použití PVD. Zvyčajne je model s PVD v rádoch o desiatky až stovky eur drahší než rovnaký model bez povrchovej úpravy. Záleží ale na danej značke, množstve nanášanej vrstvy apod.

Aké sú výhody PVD úpravy?

Výhod nájdeme pri PVD úprave celý rad. Okrem dekoratívneho účelu má nanášaná vrstva totiž vynikajúce fyzikálne vlastnosti. Záleží samozrejme na látke, ktorá je zvolená, ale všeobecne platí, že výsledná vrstva je veľmi tvrdá a odolná. Pre predstavu, oceľ má tvrdosť 2,4 GPa, povrch ošetrený PVD nitridom titánu 20-25 GPa.

Odoláva aj väčšine kyselín, má veľmi nízky koeficient trenia a najmä dokonale splynie s povrchom, na ktorý je nanášaná. Netvorí bublinky, neodlupuje sa a tenký film dokonale kopíruje povrch materiálu hodiniek.

Povrchová vrstva naviac slúži ako ochrana – je vysoko odolná voči oderu, vysokým teplotám (v rádoch stoviek stupňov Celsia) aj korózii. Preto sa tiež PVD používa v mnohých odvetviach, napr. pre čepele nožov, kde sa pri ošetrení nitridom titánu uvádza, že výrobok má 3x-10x vyššiu životnosť než ten bez povrchovej úpravy.

Metóda nanášania vrstvy formou PVD je šetrná k životnému prostrediu, avšak metódy vyžadujú systém chladenia vodou, čo znamená pomerne veľkú tepelnú záťaž. Pre hodinky to znamená ale predovšetkým docielenie estetickej kvality, kedy možno simulovať napríklad tóny pravého zlata za zlomok ceny.

docielenie požadovanej farebnej úpravy hodiniek
vrstva dokonale priľne k povrchu, neodlupuje sa, netvorí bublinky
je tvrdá, odolná voči oderu
vysoko odolná voči kyselinám, korózii a vysokým teplotám
proces nanášania je šetrný k životnému prostrediu
nižšia cena oproti zliatine s pravým zlatom

Aké sú nevýhody PVD?

Málokedy má niečo len samé plusy a žiadne mínusy. Tým hlavným negatívom pre hodinky s PVD je fakt, že aj napriek tomu, že mikroskopické čiastočky sa spoja priamo s materiálom hodiniek, stále sa jedná o povrchovú vrstvu. Pravda, nezačne sa odlupovať alebo praskať, ale môže sa po čase mechanickým opotrebením „ošúpať“ na pôvodný materiál. Najohrozenejšie sú spony kovových náramkov, kde môže po nejakej dobe dôjsť k opotrebeniu.

Čomu sa u hodiniek s PVD nevyhnete sú škriabance. Vlásočnice sa samozrejme objavujú aj na hodinkách bez PVD, ale v prípade farebnej úpravy sú viditeľnejšie než u ocele a pokiaľ sú silnejšie, môžu také vrypy odhaliť aj pôvodnú, najčastejšie oceľovú, farbu materiálu.

U oceľových hodiniek možno náramok či puzdro preleštiť, pokiaľ však majú hodinky PVD, preleštenie možné nie je, docielilo by sa len nevzhľadného zodrania farebnej vrstvy. Miera takých vlásočníc, prípadne ošúpaných miest je ale veľmi individuálna a záleží na zachádzaní s hodinkami aj sile nanášanej vrstvy.

pri vzniku silnejších vlásočníc sa môže prejaviť pôvodná farba materiálu
hodinky s PVD sa nedajú preleštiť (poškodila by sa farebná vrstva)
vlásočnice sú na farebnom povrchu výraznejšie
obvykle vyššia cena oproti modelu bez PVD

Ako dlho vydrží farba na hodinkách?

Ak nedôjde k mechanickému zodraniu kovu, farba nanesená metódou PVD z hodiniek nezlezie. Nie je totiž na povrchu, ale je súčasťou vrchnej časti daného materiálu, u hodiniek najčastejšie ocele alebo titánu. Najviac je ohrozená spodná časť náramku, spona a hrany, ktoré sú vystavené najčastejším mechanickým nárazom. Veľké riziko vzniká aj pri nosení ďalších kovových náramkov spoločne s hodinkami, ktoré môžu hodinky poškriabať. Pri silnejších vrypoch potom hrozí, že vykukne pôvodná farba materiálu.

Ako odstrániť škriabance na hodinkách s PVD?

Vznik viditeľnejších vlásočníc je u hodiniek s PVD úpravou jedným z hlavných dôvodov, prečo niektorí kúpu zvažujú. U hodiniek z ocele, ale napríklad aj titánu, idú vlásočnice odstrániť preleštením povrchu. Samozrejme, pri bežnom nosení sa opäť objaví, ale môžete tak eliminovať niektoré nedokonalosti vzniknuté nechceným nárazom apod. U hodiniek s farebnou úpravou to však možné nie je.

Alternatívou je nechať hodinky znovu prejsť procesom PVD alebo galvanickým zlátením, kedy sa ale musí odstrániť pôvodná vrstva a znovu naniesť nová. Cena sa môže vyšplhať na stovky eur a celkom určite sa neoplatí pri „fashion“ hodinkách, ak pre vás daný kúsok nemá zvláštnu hodnotu.

Na hodinkových fórach sa potom môžete dočítať o rade fígľov. Napr. pri čiernych pévédéčkach sa pre škriabance používa čierny lak alebo permanentný fix (sharpie). Trvale sa odstrániť vlásočnice ale nedajú.

Ako dlho sa používa metóda PVD?

Spôsob povrchovej úpravy PVD sa rozšíril najmä od polovice 80. rokov minulého storočia. V hodinárskom svete zatienila pre svoje vlastnosti predovšetkým galvanické zlátenie. Dnes sa jedná o najbežnejší spôsob farebnej úpravy módnych aj tradičnejších značiek, najmä švajčiarskych.

Je lepšie galvanické zlátenie, alebo PVD?

Pri galvanickom zlátení sa vrstvička zlata nanáša na povrch hodiniek. Najčastejšie sa udáva, že 1 mikrón galvanického zlátenia vydrží 1 rok bežného nosenia. PVD úprava zodpovedá pre (orientačné) porovnanie 12 mikrónom galvanického. Výhodou PVD oproti zláteniu je, že nanášaná látka prestupuje priamo do pórov materiálu a stáva sa jeho súčasťou. Naviac vykazuje mnohé fyzikálne kvality. Aj preto PVD nahradilo u mnohých firiem zlátenie galvanické.

Je IP rovnaké ako PVD?

IP, alebo Ion Plating je jedna z metód PVD, kedy iontové častice daného materiálu (napríklad zlata, titánu) sú doslova vstrelované vysokou rýchlosťou do povlakovaného povrchu (napríklad ocele). Iontové pokovovanie používajú niektoré značky a môže mať lepšie pokrytie povrchu než iné metódy. Stále sa ale jedná o de facto obdobný proces nanášania častíc v riadenej atmosfére. Stretnúť sa môžeme so skratkami ako IPG (Ion Plating Gold) pre zlatú farbu, IPGR (pre červené odtiene) alebo aj IPB (iontové pokovenie karbidom titánu pre dosiahnutie čiernej farby). 

Festina používa pre dosiahnutie zlatej farby metódu iontového pokovovania (IP)

Aké sú ďalšie alternatívy k PVD?

Farebnej úpravy sa dá dosiahnuť aj inými metódami. Medzi tie najbežnejšie v hodinárstve patrí:

Nitridovanie

Pri nitridácii dochádza k chemicko-tepelnému tvrdeniu povrchu kovu, kedy možno dosiahnuť farebných variácií kovu.

Galvanické zlátenie

Pri galvanickom zlátení sa pomocou elektrolýzy usadzuje na zlátenom predmete vrstvička zlata. Táto vrstva sa udáva v mikrónoch, kedy jeden mikrón vydrží obvykle pri bežnom nosení hodiniek jeden rok. Práve strata zlátenej vrstvy je dôvodom, prečo galvanické zlátenie bolo v hodinárstve často nahradené PVD úpravou.

Zlátenie plátovaním

Pri tejto forme zlátenia sa na silný plech navarí tenší plech zlata a následne sa lisuje. Dnes už nie je tak obvyklé, ale stále sa používa napr. na hodinkové puzdrá.

SGP zlátenie

Seiko Gold Plated je technika zlátenia patentovaná značkou Seiko. Zlato je nanášané elektrolyticky na oceľ, kde dochádza k iontovému spojeniu s materiálom. Seiko používa najčastejšie 12-14 karátové zlato a metódu používa aj pre docielenie ružového zlata. Táto metóda zlátenia vykazuje veľkú stálosť a pre porovnanie zodpovedá zhruba 11 mikrónom galvanického zlátenia.

Seiko používa vlastnú patentovanú metódu zlátenia SGP

Zlaté hodinky

Zlaté hodinky nemusia byť zlaté len „naoko“, ale môžu byť vyrobené naozaj zo zlata. Pre hodinky sa najčastejšie používa 18k zlato, ale nie je to samozrejme jediná možnosť. Samotné zlato je veľmi mäkký kov, dnešná technológia ale umožňuje dosiahnuť zliatin, ktoré fyzikálne vlastnosti zlepšujú. Výsledkom môže byť žlté aj ružové zlato, ktoré je pevné a nemenne krásne. Samozrejme prímes zlata sa odráža na cene hodiniek.

Tissot vo svojom rade T-Gold používa 18 karátové zlato