KĨ THUẬT CHẾ TẠO KÍNH SAPHIRE

 

Đồng hồ ngày nay thường được sử dụng loại mặt kính chống xước rất tốt – kính saphire. Bạn nghĩ đơn giản rằng, chế tạo ra nó đơn thuần là các phản ứng hoá học. Tất nhiên là bạn đúng! Nhưng nó không đơn giản như bạn nghĩ! Vì nó có rất nhiều phương pháp chế tạo, kết tinh và cho ra các sản phẩm kính saphire có độ tinh khiết và phẩm chất không hề giống nhau dù chúng có cùng tên gọi. Ngay bây giờ, chúng ta sẽ cũng tìm hiểu về nó một cách sơ lược và tổng quát nhất!
TỔNG LƯỢC LỊCH SỬ VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO
 

 

Saphire là vật liệu ngày càng phổ biến trong đồng hồ, do chất lượng cũng như sự ấn tượng của nó, saphire cung cấp khả năng chống trầy xước đáng kinh ngạc so với kính khoáng acrylic hoặc kính mineral. Tuy nhiên, như nhiều vật liệu có điểm cao trên thang đo Mohs, độ cứng thường đi kèm với tính giòn ‘ khiến cho saphire dễ bị vỡ. Đây lại chính lợi thế của kính acrylic. Bất chấp khả năng chống trầy kém cũng như sự suy giảm về chất lượng, có không ít người vẫn yêu thích kính khoáng acrilic hơn cả saphire, bởi nó có thể dễ dàng đánh bóng và chống va đập cực tốt.
Kính saphire mới chỉ phổ biến trong thời gian gần đây trong lịch sử chế tạo đồng hồ. Vào khoảng 1930, hãng jaeger lecoultre được cho là những người đầu tiên áp dụng loại kính này, sau đó là omega – mãi tới 30 năm sau. Vào thời điểm đó, việc gia công saphire là rất khó, cũng như chi phí cao. Mãi cho đến khi hãng rolex bắt đầu sử dụng tinh thể saphire trên hầu hết các đồng hồ của mình vào giữa những năm 1980 thì các tài liệu về tinh thể mới bắt đầu phổ biến rộng rãi.
Có thể nhiều người sẽ biết ít nhiều tới saphire tự nhiên, tuy nhiên, loại dùng trong đồng hồ là loại tinh thể saphire tổng hợp. Được phát triển thông qua nhiêt độ nóng chảy, hoá hơi, hoà tan, đông cứng hay áp lực. Chúng ta sẽ tập trung vào phương pháp nóng chảy, vì nó là loại phương pháp phổ biến nhất trong ngành công nghiệp.
Ý tưởng về phát triển saphire là đặt một tinh thể saphire. ” hạt giống ” vào trong một hỗn hợp ôxit nhôm nóng chảy ( AL2 O3) một người sẽ làm cho chúng tan và tách biệt ra trong suốt quá trình, đem lại một không gian trống giữa các hạt phân tử, thường thì họ dùng loại hộp đựng hình trụ đứng để tạo không gian giãn nở. Sau đó họ làm nguội, tạo môi trường cho các hạt tinh thể phát triển, tinh chỉnh các mức nhiệt độ để kiểm soát kích thước và hình dạng của tinh thể, đây cũng là thời điểm để áp dụng các phương pháp khác nhau trong việc khai thác saphire.
Đầu tiên phải nói đến quá trình Czkhralski, được tạo ra lần dầu tiên vào năm 1918 và áp dụng cho vật liệu saphire vào năm 1960, phương pháp này theo nghĩa đen là lấy saphire ra khỏi nồi nấu, những gì bạn nhận được là hợp chất saphire trên một cây gậy. Tất nhiên là nó vừa tốt mà lại vừa có nhược điểm. Một trong những lợi ích của phương pháp này là sự tăng trưởng nảy nở kích thước, trong qua trình này các kĩ thuật viên sẽ biến một hạt giống thành các hình dạng kích cỡ được kiểm soát một cách chính xác. Quá trình này được sử dụng rộng rãi ở ngày nay.
Tới năm 1964, một phương pháp khai thác saphire khác được đưa ra, đó là kĩ thuật đóng băng gradient, thay vì lấy kính ra khỏi nồi tan chảy, thì ở đây nó được làm mát theo chiều ngang ngay bên trong nồi nấu. Hiệu quả của chúng cũng rất tuyệt vời.
Chế tạo saphire ngày nay thường gắn liền với ứng dụng công nghệ cao như đèn led, cửa sổ tàu vũ trụ, nó khởi nguồn từ cuối thế kỉ 19, khi AVL verneuli phát triển ra một quá trình phản ứng tổng hợp thông qua lửa để sản xuất rubi và saphire công nghiệp. trong nhiều thập kỉ tiếp theo, các phương pháp khác nhau đã được tổng hợp, độc quyền sử dụng bởi các nhà sản xuất khác nhau trên toàn thế giới. Để sản xuất ra một viên saphire hình cầu, người ta sử dụng nhôm ô xít thương mại có sẵn (AL2O3) để làm nguyên liệu, nấu chảy trong lò với nhiệt độ 4000 độ F. Kích thước sản phẩn saphire phụ thuộc vào phương pháp điều chế và mục đích sử dụng. Sau đây tôi xin liệt kê các công nghệ làm ra saphire đã được công nhận và áp dụng :
1. VERNEUIL
 

 

Người đầu tiên phát triển ra cách sản xuất pha lê công nghiệp tại thủ đô paris pháp. Bằng cách sử dụng ngọn lửa phản ứng tổng hợp. Ngày nay nó vẫn thường được sử dụng vì nó là cách tổng hợp saphire và đá quý khác một cách ít tốn kém và phù hợp để áp dụng cho nhiều thứ. Chất lượng quang học của chúng rất kém
2. CZOCHRALSKI METHOD ( CZ)
 
Phương pháp tăng trưởng tinh thể CZ được phát hiện vào năm 1916 bởi jan czchralski, là kết quả từ một tai nạn nhỏ đem đến sự may mắn, nhờ tài quan sát. Trong một tối, ông đang nung thiếc nóng chảy và cầm bút ghi chú, nhưng thay vì nhúng bút vào lọ mực, ông lại nhúng nó vào thiếc nóng. Ông nhanh chóng kéo nó ra và nhìn thấy các sợi mỏng bằng kim loại kết tinh ở đầu bút, và từ đó ông đã phát triển ra phương pháp này.
Phương pháp này ngày nay cơ bản vẫn được giữ nguyên, quá trình có thể phải mất đến 8 tuần, đòi hòi sự cẩn thận và tiếp năng lượng liên tục kèm theo sự giám sát. Sản phẩm saphire có chất lượng quang học tốt, sử dụng rộng rãi trong lazer, hồng ngoại, tia cực tím…vv
3. KYROPOULOUS
 
Phát triển vào năm 1926, quy trình kết tinh này giảm nhiệt độ độ của các viên tinh thể trong khi vẫn đang còn trang quá trình nung, sử dụng bột nhôm tinh khiết đưa đến nhiệt độ nóng chảy, các tinh thể saphire sẽ được hình thành sâu dưới bề mặt nhôm nóng chảy . Với điều kiện được kiểm soát nhiệt độ chặt chẽ gradient , sản phẩm làm ra có đường kính lớn, chất lượng quang học cực tốt, độ tinh khiết rất cao, sản phẩm tạo ra phù hợp với các loại ứng dụng quang học.
4. HEAT EXCHANGER METHOD ( HEM)
 
Thường được gọi là kyropoulos ngược – kyropoulos chỉnh sửa. Phát minh bởi fred schmid và dennis viechnicki tại viện nghiên cứu quân đội watertown, hoa kì vào năm 1967. Sử dụng nhôm tinh khiết, làm mát bằng heli, quá trình làm mát chậm cho ra loại tinh thể saphire có tố chất rất đặc biệt, tuy nhiên, việc sản xuất kích cỡ lớn lại thường thất bại vì chúng thương bị nứt do quá trình làm mát.
5. EDGE – DEFINE FILM – FED GROWTH ( EFG)
 
 
 
Bắt đầu phát triển vào năm 1965 bởi kĩ thuật viên harold labelle, của waltham, kết quả của quá trình là một dạng áp dụng kĩ thuật CZ nhưng đi lèm lợi ích kiểm soát được hình dạng tinh thể. Phương pháp của anh áp dụng thành công vào năm 1967. EFG cung cấp khả năng chế tạo ra các hình dạng khác nhau mà gần như không thể áp dụng được với các loại công nghệ khác. Hạn chế chính là thời gian và chi phí liên quan để sản xuất các khuôn tạo ra các hình dạng tinh thể.
Loại sản phẩm cho ra đời có nhược điểm là có độ tinh khiết trung bình, dẫn đến chất lượng quang học cũng bình thường. Nó thường dùng trong các ứng dụng quang cơ khí, công nghiệp..

 

 

Kính saphire vốn rất giòn và cứng như quỷ, chúng chỉ có thể được đánh bóng bằng saphire hoặc kim cương, chúng có thể được đánh bóng bằng máy, nhưng đối với các loại hình dạng đặc biệt thì bắt buộc phải có sự trợ giúp của con người . Đối với đồng hồ cao cấp, người ta thường chuộng kính saphire vòm, vì nó giúp chống chịu lực rất tốt, hơn hẳn so với loại saphire phẳng.

[Kiến thức] Kĩ thuật chế tạo kính Saphire
2 (40%) 3 votes

1 BÌNH LUẬN

BÌNH LUẬN

Please enter your comment!
Please enter your name here