钛的力量

撰文 / Peter 资料提供 / 各品牌 设计 / Jili

初显锋芒步入钟表行业

钛元素，化学元素符号Ti，原子序数22，在化学元素周期表中位于第4周期、第IVB族。虽然如今其被视为未来元素，但其实早在1971年，英国牧师W.格雷戈尔便在黑磁铁矿中发现了该元素，随后在1975年，德国化学家M.H.克拉普鲁斯在研究金红石中亦发现了该元素，并以希腊神话中天神和地神儿女的名字，Titanos或Titan命名。然而，令人感到遗憾的是，受到技术等因素限制，当时以粉末状二氧化钛形式存在的钛并未能如预料般顺利提炼，该情况持续至1910年才得以解决，当时美国科学家M.A.亨特尝试用钠还原四氯化钛，最终成功提炼得到纯度达99.9 %的金属钛，首次提炼的成功亦标识着人类已经可以在实验室得到金属钛；1940年，卢森堡科学家W.J.克劳尔创新性地用镁还原四氯化钛制得纯钛。自此，亨特的钠还原法与克劳尔的镁还原法成为了生产钛金属的主要工业方法之一，例如1948年美国杜邦公司用镁法成吨生产钛，这也标志着钛工业化生产的开始。随后，日本、前苏联、中国也相继进入工业化生产并陆续成为主要的产钛大国，金属钛的提炼方法亦经过多次优化，如今工业上常见的做法是通过钛铁矿制取金属钛。

随着钛金属工业化的逐渐成熟，其一系列优异特性逐渐呈现于世人眼前。其中，强度高、比重轻等特性尤为引人瞩目。钛的密度为4.54 g/cm3，仅比钠、钾、钙、镁、铝等少数几种金属重；而钛的比强度则位于所有金属之首，在非合金的状态下，其强度甚至跟某些钢相若，但却要轻45%。除此之外，钛在耐热强度、低温韧性、耐腐蚀性等方面的表现甚至优于部分合金。例如耐腐蚀性方面，虽然作为IVB族的过渡金属，钛的化学性质较为活泼，但是常温下钛会与氧气化合生成一层极薄致密的氧化膜，这层氧化膜常温下不与硝酸、稀硫酸、稀盐酸乃至王水反应，从而对钛金属起到了保护作用。据实验数据显示，钛金属放入海底20～50年仍不会被腐蚀，这种耐腐蚀的性能远强于不锈钢。而在生物相容性方面，因为钛对身体组织和体液几乎没有什么影响，不会引起变态反应，因此不锈钢制品易引起的皮肤过敏较少见于钛金属制品。

或许，正是因为钛金属表现出的优异性能，其在短时间内得到了飞速发展。与不锈钢等材料的发展历程相同，钛金属最早被用于航空航天或国防事业，例如美国在1950年率先将钛金属运用于F-84战斗轰炸机上，该做法亦开启了钛金属的航空航天历程，其后的阿波罗登月计划中亦可看到钛金属的身影。在钛金属充分展示出作为工业材料的潜力后，其生产规模得到了进一步提升，据数据显示，二十世纪六十年代，仅海绵钛的生产规模便达到了60,000吨/年，二十世纪八十年代更突破了100,000吨/年的大关。逐渐扩大的生产规模亦增加了钛金属的应用场景，从二十世纪六十年代初，随着钛制跑车等产品的出现，钛金属正式步入民用领域。例如向来与材料学发展息息相关的钟表行业，继贵金属、不锈钢之后迎来了钛金属。

二十世纪六十年代左右的腕表市场主要被贵金属表及钢表瓜分，其他材料制得的钟表在市场上非常少见。但贵金属与不锈钢却面临着一个共同问题，即表面在崭新的时候非常漂亮，但经过短短几天的佩带就会出现刮痕，并需要不断地重新抛光，这让保养手表的制表师非常为难，他们开始思索有没有一种材料可以解决或代替现有传统材料。此时，钛金属的发展趋势为这一问题提供了解决方案，诸多制表商尝试以钛金属打造腕表，从而期待能打开高科技材料运动表市场。

钛金属腕表理论上较不锈钢等应具有一定优势，尤其表现在重量及致敏性方面，硬度上的欠缺亦可通过涂层予以弥补，因此按理说应存在极大的市场潜力而被各大钟表品牌视为重中之重。但就最初的数据来看，钛金属在钟表上的应用并非一帆风顺，当时主要面临着三大问题。其一为成本问题，以当时的制造成本而言，纯以钛金属制得的钟表在成本方面会大幅超出预算，从而给销售带来阻碍；其二为观念问题，在许多传统制表师看来，贵金属以外最好的制表材料是不锈钢，而非是没听过的一种沿袭自工业的金属材料；其三为加工问题，纯钛因为性质原因打磨较不锈钢而言困难许多，早先许多表厂当时尝试的钛制表壳均存在打磨粗糙的问题，这不符合当时对于腕表精细外观的要求。

正当钛金属因为上述问题而被质疑是否适用于钟表时，“合成钛元素技术”概念的提出为其争取到了一线生机，而雷达毫无疑问当属该理念的最早受益者之一。从雷达设计师Marc Lederrey“我们可以硬金属来制造手表。”的建议开始，到当时的雷达领袖Paul Lüthi的一句：“去做吧。”赋予了雷达在高科技材料领域的数十年风光。回顾过往，品牌的材料之路始于1962年，当时率先在腕表中融入钛的概念，但却并非以钛金属构造表壳等部件，而是提出了“硬金属”的理念，即在1,000巴的压力环境下将碳化钨和碳化钛粉末压进坯里，然后在特制熔炉内以1,450℃的高温烧结成型，经过多个工序后，再用钻石粉末打磨，才有了雷达首款不易磨损腕表绽放的钛光芒。虽然从如今的角度来看，雷达的硬金属腕表并不能视为真正意义上的钛表，但在钛金属刚步入民用领域之际便推出了含钛的腕表，不得不佩服品牌的超级意识与创新技术。

如果说雷达首款不易磨损腕表是开启钛征途的先驱者，那么石英浪潮时期诞生的部分产品或可称为钛征途的奠基者，其中部分相关技术更被沿用至今。钛金属步入制表业之际恰逢石英浪潮，这也掀起了日本制表与瑞士制表的又一争端。当时虽然许多瑞士传统制表商面临生存危机，但仍有如雷达等品牌积极保卫新材料制表领域的制导权。而早先嘲笑瑞士制表“顽固不化”的日本制表商自然不会将新材料领域拱手让人，其将钛视为未来制表材料的一大命题，积极展开一系列应对措施以缓解雷达的先手。

正如上文所述，当时钛金属在制造环节上面临许多困难，但日本在钛金属实用性方面却有着极高的水准，不仅在民用市场的普及率上遥遥领先，更创造了多项全球第一。例如，日本光学公司推出了全球首款钛制单镜头反光照相机。将目光转回钟表市场，日本制表商早先达成共识，并非像欧洲那样将制表看成是传统行业，而是将制表与科技产业结合，尤其是石英表的成功更坚定了这样的理念，即从科技的角度去看待制表这一课题。曾有学者分析了新材料在日本科技企业的使用情况，结论是新材料是日本制造业迈入国际市场的核心竞争力。这种对于科技实用性的追求与瑞士制表传统正好相反。瑞士传统制表业认为附庸风雅才能有艺术生命力，日本制表商则以实用性为出发点。而日方的观点恰是钛金属对于腕表的最大提升，毕竟这种灰色的金属在外观上无法与贵金属及不锈钢相提并论。

当你尝试开发一种新技术的时候，没有什么比 重新拾起一个中途放弃的项目更难的了。重要的是你 要对自己做的事情坚信不疑，并且能够持之以恒的坚持下去。这就是真正实现创新的方式。"这是西铁城 的一位资深工程师在回顾钛材质腕表研发过程时的想法。上世纪60年代伊始，西铁城开始对钛进行研究 和开发，希望将其应用于腕表领域。彼时，大多数腕 表都采用黄铜镀合金作为外壳材料。由于镀层经常剥 落，加上金属容易锈蚀，因此腕表很难保持长久。下一代腕表应该选择什么样的金属材质，才能避免这个问题？在反复探索思考之后，西铁城的工程师 们找到了钛，一种重量轻、耐锈蚀且具有低致敏性的 材料。同期时代，美国和苏联正胶着于太空竞赛，对太空领导权的争夺直接促使钛成为了航天器的制造材料。钛被视为一种年轻金属，最早开始应用是在上世纪40年代。科学界认识到钛的潜力，但由于加工难度极高，人们通常会选择替代品，这种情形至少持续到了将人类送上月球的国家计划得以实施之前。这就是为什么尽管钛 有足够的储量，但直到20世纪上半叶才将钛真正用于实际用途的原因。西铁城创造下一代腕表的使命自那时起开始，随后延续了数十年。历经数年研发，1970年，推出了西铁城首款钛材质 腕表，X-8O尽管这款腕表一出世便惊艳四座，但公司 内部并未欢呼雀跃。为何？因为腕表的质地粗糙且颜色暗淡。显然，它还有改进的空间。西铁城以长远的战略眼光制定了更高的目标，在钛材料的研发方面加大了投入力度。

2020年，是舒博TM钛问世50周年，品牌更是一口气推出了三款纪念款。其中，舒博TM钛五十周年限量款纪念腕表搭载了西铁城光动能GPS卫星对时F950机心，接收距离地球两万公里的GPS导航卫星发射的时间信号，可在3秒内完成信号的接收。同时，腕表配备高速双线圈马达，确保指针能够顺时针或逆时针快速转动。指针旋转一圈（分针旋转360度）所需的时间不到一秒。得益于快速信号接收时间和快速指针旋转能力，调整时间异常轻松迅捷。作为一块别具纪念意义的腕表，F950的功能非常之丰富，除了标志性功能以外，世界时、计时器、闹铃、万年历、夏令时、40时区、两地时显示等功能都是悉数具备的，强大性能可见一斑。另一款，西铁城舒博TM钛50周年限量款“宇宙蓝”腕表不仅具备多项复杂功能，且彰显精致的工艺造诣。结合舒博钛表壳和表带，营造出如雕塑般的轮廓，彰显出品牌精密制造工艺，腕表具备低致敏特质，较精钢轻巧，同时极为坚固，足以抵御高压与外部压力，更可抵抗锈蚀。金、银箔装饰点缀的宇宙蓝夜空表盘，让人联想起广阔深邃的外太空，群星璀璨的夜色美景在深蓝色宇宙中灼灼闪光，承载了深刻内涵，如此设计成就如斯耀眼夺目的夜色，让人如痴如醉。

日本科技制表的理念在二十世纪七八十年代横扫全球钟表市场，这也导致了以传统制表理念为主的欧洲众多制表厂面临倒闭或被吞并的局面。但从促进产品发展的角度来看，科技制表理念对于传统制表商在某种程度上有着积极的促进作用，例如新材料。或许是受到众多日本品牌钛表的影响，继雷达之后在钛金属上并无过多建树的瑞表品牌亦开始尝试钛金属。例如万国为解决生产钛金属表壳和钛金属表链时出现的技术难题，与Aerospatiale及其他领先的科技公司交流经验。最终与保时捷设计师合作推出了品牌首款钛金属腕表，采用钛金属表壳及表链，整体设计以流线型为主，是当时流行的实用款式。

二十世纪九十年代，机械表市场逐渐复苏，许多顺利度过石英危机的品牌开始尝试钛金属以寻求全新的发展契机，而与在钛金属应用方面已有丰富经验的赛车品牌合作亦是当时常见的手法之一。以芝柏为例，据品牌产品总监Stefano Macaluso介绍，芝柏在二十世纪九十年代后期开始引入钛金属，首次尝试便是将钛金属运用到了计时码表的表壳中，因为较金与钢等材料而言，钛金属在重量上更轻，而且钛与汽车运动的关系更密切。最终，与法拉利合作推出的钛金属计时码表受到市场一致好评，钛金属亦逐渐成为了品牌的制表材料之一。泰格豪雅因为感受到钛金属具有“为当时的制表业带来无限可能性”的潜力，因此亦在二十世纪九十年代将其用于腕表系列，但此处需要指出的是，就泰格豪雅品牌总监Guy Semon介绍，其从来不使用纯钛，常见的做法是将钛与其他材料结合使用，也就是使用添加剂，即先通过冲压创建一个粗糙的形状，然后通过机械加工去除所有有效表面的任何残屑，最后进行抛光和缎光修饰 (或进行其他形式的表面修饰)，从而改善钛的机械属性。

现代混搭美学

冶炼技术的提升，生产技术的完善，使得钛金属及其合金表款在二十一世步入了一个高速发展期。很多全新的实用场景随之产生，主要可分为三类。

第一种做法为设计理念上的突破，即部件不在仅使用一种材料，而是混合多种材料以呈现不同层次感，这也是钛表创新中比较讨巧的一种做法。

宝齐莱柏拉维TravelTec FourX三地时间计时码表较为著名。它汇聚了钛、陶瓷及橡胶三种高科技物料，不仅融合不同时区的设计，更开拓了一个崭新的材料世界。玫瑰金搭配坚硬的高科技陶瓷，将繁复耗时的表圈制作过程，提升至最高标准。而高质量的钛金属和耐用的橡胶亦成为整体概念的一部分。其中表壳主体为玫瑰金，搭配陶瓷表圈和橡胶按钮，钛金属则使用到单一按钮之中，上述四种截然不同的材料将混合工艺推向更高层次。

宝格丽的Diagono Magnesium腕表亦曾采用钛金属与橡胶。而Urwerk的设计以非圆形表壳与立体结构的时间显示为特色，UR-110是其代表之作。UR-110的几何造型表壳机械感极强，表盘显示更是让人眼目缭乱，类似星球转动的轨迹模型代替了指针，中央转轴套固定上一个三叉支架，每个支架各安置上一个可旋转的立方体；如此一来，三个支架轮流指示分钟刻度，而其上立方体会按时转出当下的小时刻度。此外，日夜显示、小秒针以及独特的上油提醒器也配置在表盘上。表款UR-110 PT及UR-110 PTH都装配5级钛金属表壳饰以铂金表圈，让腕表更增添了几许浓重的未来感。

Cyrus推出的W Motors腕表，以白金与钛金属打造表壳。功能方面一如既往，以逆跳指针指示当前时间，同时以指针的不同颜色指示日夜；12时半至4时间，立体逆跳指针指示当年日历的个位数，立体指针上的数字则代表当前日历的十位数。立体月相显示位于5时位置，以镭射在金球上刻画出逼真的环形山图像，随着上方垂直齿轮走动，带动黑色半圆形盒子一步步遮住月亮，以此指示月相。

泰格豪雅摩纳哥V4钛钌和陶瓷款同样很有看点，表壳直径41毫米，与传统的39毫米表壳相比更加有气势，由5级钛打造而成，镶有精拉丝氮化硅“陶瓷”。据悉品牌的研发团队目前已经研制了一套使用5级钛合金的生产工艺，而这套工艺现在就凝结于摩纳哥V4钛钌和陶瓷款表壳之中。天梭钛系列自动机械腕表中将钛金属与玫瑰金混搭的做法亦呈现出特有风采。

钛金属及其合金的创新之路

第二种做法则是材料本身的突破，钟表品牌不再局限于常规的TC4或工业纯钛，而是对钛金属及其合金进行重新演绎。

瓷化钛是万国表最新创新材质。这种突破性的新材质以特制钛金属合金为基础。表壳部件在经过铣削、车削以及钻削加工之后，在燃烧炉中加热。在燃烧炉里的这一阶段，氧气扩散到材质中，同时发生相变，然后表面会呈现犹如陶瓷一样的特性。Ceratanium®瓷化钛金属既有钛金属的轻盈和坚固特性，同时也像陶瓷一样坚硬耐刮。摒弃了传统的涂层，这种材质与腕表表面密不可分，所以即便腕表遭遇撞击，表面也不会脱落。得益于这种新材质，表壳的所有部件有史以来第一次能以耐久的漆黑饰面被生产出来。瓷化钛的款式里，万国最新发布的飞行员计时腕表“ 致 敬3 7 0 5”特 别 版（ 型 号：IW387905）正是向经典型号3705腕表致敬的诚意之作，仅限量发行1000枚。表盘是1990年代原型表款的忠实复刻。9点和12点位置分别设有一个累加计时盘，累加计时时间长达12小时，6点钟位置设有小秒针，并在3点钟位置设有星期和日期显示。型号为3705的腕表是运用黑色陶瓷材质的开拓者，承袭这一衣钵，如今全新推出的致敬版腕表也运用了IWC万国表材料科学家们潜心自主研制的一种创新材质——Ceratanium®瓷化钛金属，此材质被运用于腕表的表壳、计时按钮和插针式表扣处。这种材质一方面轻盈坚固如钛金属，而同时又如陶瓷一样坚硬、耐磨。为了打造Ceratanium®瓷化钛金属腕表，首先要采用一种特制的钛金属合金加工表壳部件。然后再将部件送入烧炉烤制。这个过程中会发生相位变换，因此材质表面呈现类似于陶瓷的特征。

钛陶合金是香奈儿的专属。在香奈儿的G&F Châtelain制表厂中，表壳、表圈、表链等经过每一道步骤后高温烈火的淬炼，最后成型为高科技陶瓷，达到媲美钻石般的坚硬。品牌采用高科技精密陶瓷里加入钛金属的做法，令J12 Chromatic钛陶瓷腕表诞生。银灰色的成色是其最大卖点，表面可幻化出持续变幻的色彩，得名“Chromatic”。钛金属的添加令这种新材料拥有与黑白陶瓷的矿物性完全不同的金属性质，正是这金属性质最终令全新的钛陶瓷达到与蓝宝石相当的硬度，仅次于钻石，又较原有的陶瓷硬度再添上25%，因此腕表需要用钻石粉末进行镜面抛光与打磨。此外，Chromatic拥有的恒温特点也将令腕表的佩戴者倍感舒适，其实这种材料在医学界与太空航天领域广为运用。

Richard Mille RM053 Pablo Mac Donough陀飞轮腕表

碳化钛是一种钛碳合金，其硬度与钻石接近。如此硬度使其能够耐受极限，从而确保经久耐用，Richard Mille就曾用碳化钛作为表壳材料，和香奈儿钛陶合金有类似功效。 RM053 Pablo Mac Donough陀飞轮腕表，专为马球选手设计。它采用了有两道凸起弧起显示窗的“装甲型”碳化钛表壳。马球运动肯定是腕表所面临的最激烈体育运动之一，急转弯、激烈摇摆、赛马与骑手之间的频繁冲撞——此番冲撞力也远高于日常的体育运动。因此，马球所用的腕表需要面对的问题就是怎样确保表壳的硬度，使其在运动中不至于损坏；另外一个迫切的问题则是尽可能保持腕表的轻盈，减轻重量，使马球选手能够充分自由地发挥出动作优势，而不至于因腕表重量使动作变形。为此，碳化钛步入了Richard Mille的眼帘。为保护陀飞轮机心抵御马球赛场上的赛马、骑手和马刺之间的激烈冲撞而产生的冲击力。因此，表款表面上的两盏凸起窗并非采用蓝宝石镜面，而是采用碳化钛制成，以提供强力保护。由于镜面形状复杂，因此需要加工许多小时。这块加强型镜面与经过微细喷砂处理的表圈、表环和5级钛表壳底盖集成在一起。除此之外，表壳使用5级钛花键螺丝，使用该类螺丝可在组装时更好控制螺丝扭力，因而在组装和卸装时螺丝由于不会受到损坏而经久耐用。同时，内法兰盘也采用了黑色5级钛。值得一提的是，这款腕表的机心底板和夹板也采用5级钛，这些机件采用5级钛制成，可提供整体坚固度和绝佳的表面平滑度，从而确保齿轮系的良好运作。

雷达的Ceramos碳化钛金属陶瓷腕表则代表了高科技陶瓷与碳化钛的合作进化，表款采用了镀层工艺令表面硬度与耐磨性更好，这也是制表业普遍采用的方法。Ceramos具有与高科技陶瓷相同的质量及优点，质地轻盈，而且可根据体表温度进行快速温度调节。其制模工艺在非常精密的模具中进行，制作条件为1,000帕的高压环境。 在工艺件于真空和1,450℃的高温条件下完成烧结之前，制模辅助化合物会发生化学分解。这道工艺过程中，工艺物件会收缩20%，直至达到最终尺寸、全密度及全硬度指标。腕表铂金色表面通过金刚砂轮进行细致抛光工序，可使抛光产品的硬度比高科技陶瓷的硬度更高。随后在约1,000℃的条件下，采用氮化钛在表壳表面形成一层金黄色涂层，然后通过抛光处理使之具有极高的光泽度。

除了上述常规钛合金外，亦有部分品牌在钛合金选择方面更为概念化。例如， 积 家Master Compressor Extreme Lab2中采用TiVan15合金表壳。根据测试，钒其实是一种稀少、粘稠且柔软的过渡金属，大多与其他金属矿物混合在一起，但在材料工程领域却是一种优质的合金成份，只要熔入不到1%的钒，就能让钛合金的硬度更胜一筹。因此TiVan15硬度比传统钛合金坚硬15%，正好切合Extreme系列挑战极地环境的需求。

超导性极佳的高科技材料铌钛合金（Nb-Ti）是一般人较少听到的专有名词，由金属元素铌与钛熔铸而成，在经过后续的加工、热处理后，便成为超导性极高的超导材料，是目前许多国际大型应用超导工程设备的材料核心，其用量几乎已占现行超导材料的九成以上。除此之外，由于铌钛合金也具备极佳的生物相容性，与人体骨胳密度相当接近，近年来也被新兴运用于外科移植技术。将这种超导材料应用于制表业， 源自于卡地亚（Cartier）的ID One，强调机心无须上油，而且高抗震、超防磁、不受温差影响。此外，从组装到出厂之后，永远不用调校，堪称实现自古以来制表师的极致梦想。为了帮这枚梦幻般的概念机心赋予全新面貌，卡地亚特别选择造型介于古典与现代的Ballon Bleu表壳，并采用这种铌钛合金精心打造，深灰色风格的外观，散发出浓郁的科技感，搭配概念性机心格外匹配。

源自超音速飞机的蜂窝状结构正交晶系，又称为斜方晶系，是一种没有高次对称轴的晶系体，在材料研发领域，可利用分子技术将正交晶系混合金属物料，焠炼出密度更为紧实的合金，以便运用在高科技产业的不同层面。例如以钛、铝合金为基础的正交晶钛铝，拥有耐高温、抗扭转、高硬度与低膨胀系数等强悍特质，最早用于航天工业，美国NASA总部特别针对此种合金进行长期的研究与测试，发现以蜂巢状几何结构呈现的正交晶钛铝，不仅材料重量大幅降低，且无损其高硬度、抗震、耐高温等特性，相当适合成为超音速飞机机翼的内部材料。Richard Mille将高科技材料导入制表业不余遗力，RM022两地时间腕表，位于面盘6时的陀飞轮，隐身在放射状的钛合金支架之中，有如超音速飞机的涡轮引擎。中间层夹板饰以蜂窝状结构的合金，便是以正交晶钛铝制成。

机心中的钛金属及其合金

第三种做法则是在使用环境上的突破，早先的钛金属及其合金常见于表壳等外部件，但随着时代发展，机心处亦可见到钛的身影，常见部位为夹板。与传统的黄铜等相比，钛金属及其合金制得的部件不仅更轻，且更不易被氧化。毕竟，即使在黄铜上镀铑，数十件后该部件仍会被氧化，但由钛金属及其合金制得的部件则可做到“数十年如一日”。例如爱彼Calibre 2897机心中的陀飞轮夹板便由钛金属制得，芝柏亦将品牌标识的三金桥夹板以钛金属制成，这种金属重量几乎只有不锈钢的一半，每一个夹板都经喷砂加工后再覆盖涂层，让其呈现出精良质感，伯爵则在600P 手动上链陀飞轮机心中以钛金属制作旋转框架，由此塑造了42个细部组件，重量仅有0.2公克的传奇。

爱彼Calibre 2897

宝玑在机心中对于钛金属的运用则更进一步，除了7047搭载的手动上链机心中以钛金属制得陀飞轮的上层夹板，更在7087陀飞轮三问报时表中出于声学考量在机心中采用钛金属，其机心底板和板桥以钛金属制成，若配合正确的部件尺寸，该材料还能过滤机械装置由内向外传播的噪音，而板桥的设计旨在扩散和放大声音，其独特之处在于能够再现音簧的纯正声音，宝玑也因此成为了业界首家出于声学考量在机心中采用钛金属的制表商。提及三问，路易威登（Louis Vuitton）Escale世界时三问报时腕表中对于钛金属的运用亦颇具创意，其音簧由钛金属与316L混合而成，表壳方面更是将玫瑰金（表圈、表耳、表冠）与钛金属（中间部分）混用，以此在保障整体外观性的同时确保三问报时声音的清脆悦耳。