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工藝解碼/輕得起,撐得住!高級製錶為何逐漸離不開「鈦」?

記者|鏡週刊

美國三倍音速高空偵察機 SR-71「黑鳥」,機體超過九成採用鈦合金製造,以對應極端高速下的高溫與結構壓力,因此也被暱稱為「鈦天鵝」。

軍用到工藝:鈦的戰略起點

鈦在進入高級製錶應用之前,已是一種深具戰略意義的工業材料。前蘇聯率先將鈦金屬應用於潛艇外殼,美國亦將其列為關鍵資源,兩方都於冷戰時期大量儲備。這段期間,鈦廣泛應用於軍事航太領域,成為結構與熱環境兼顧的選擇。這種能抵抗極端環境、同時具備重量與強度雙優勢的金屬,也因此被視為科技發展的關鍵素材。

鈦為帶銀光澤的銀白色金屬。

鈦的化學與物理性質:穩定,但加工不易

鈦的耐蝕性來自表層自然形成的 TiO₂ 鈍化膜,可有效阻絕酸鹼侵蝕與氧化。此特性使其廣泛應用於潛水錶與醫療裝置。熔點高達 1,668°C,即便高溫加熱也不易變形,但當溫度超過 1,200°C 且暴露於空氣時,易產生劇烈氧化反應,導致材料劣化或燃燒。

化學性質穩定亦意味著難加工。其低導熱性、高彈性模數與易與刀具產生黏著的特性,讓鈦的切削、鑽孔與拋光工序比鋼材更費時費力。尤其鏡面處理難度高,需採專用陶瓷刀具並控制進給速率與冷卻條件,才能達到預期效果。

鈦對皮膚無刺激、無重金屬溶出,連醫療植入物都能使用,自然也適合長時間佩戴在腕上。

鈦也具備良好生物相容性,能與人體組織穩定共存,對肌膚敏感或有金屬過敏體質者而言,鈦材提供更安全的長時配戴體驗。此外,其非磁性特質可有效抑制外部磁場干擾。雖然鈦本身不會產生或導引磁力,無法像軟鐵內殼那樣屏蔽磁場,但也不會像磁性材料留下殘磁,對於機械機芯在接近手機、電腦等電子裝置的日常使用環境中,有助於降低因金屬材質干擾走時精度的風險。

高階鈦從加熱到冷卻、從棒料到毛坯的多階段鍛造流程。

加工方法與應用邏輯:從熱鍛到 CNC

高階鈦材質多採熱鍛方式成形,需在 900°C 左右加工,結構密度均勻、表面觸感溫潤。粉末冶金(MIM)適合製作形狀複雜或需高產量的零件,如錶圈與按把。其成型自由度高,但強度略遜於熱鍛。

鈦製渦輪片輪轂輪廓切削過程,刀具與齒形精度令人印象深刻。

CNC 精密銑削則適用於航太零件,以及五級鈦與白鈦上,特別是在鏤空結構、複合曲面與機芯橋板應用上,更能展現品牌的工藝實力。加工鈦時,必須使用具備高剛性與高轉速穩定性的機械主軸,才能在切削過程中有效控制振動與熱變形。此外,高效率的冷卻液系統亦不可或缺,用以減少刀具與材料間的高溫摩擦,避免表面燒蝕與加工硬化現象發生。

一種金屬,四種特性:純鈦、五級鈦、白鈦、超級鈦

純鈦(Grade 2)是最早進入鐘錶市場的鈦金屬。它極度輕盈,幾乎無磁性,而且親膚性極佳,不易引發過敏。這些特性讓它在CITIZEN、SEIKO早期的潛水錶中獲得青睞。

純鈦(Grade 2)為未經合金化的鈦材,輕盈、抗磁、親膚,具備良好抗腐蝕性與生物相容性,早期常見於 SEIKO 與 CITIZEN 潛水錶。其缺點在於表面硬度僅約 150~200 HV,易於刮傷,色澤偏灰。也因為成本較低且佩戴舒適,中低價位的運動錶與日用錶款亦廣泛採用。

五級鈦硬度達到340 HV 以上,抗拉強度也遠高於純鈦,既可鏤空、也可拋光,是 Richard Mille等品牌所偏好的材料之一。

五級鈦(Grade 5 / Ti-6Al-4V)為鈦、鋁與釩的合金,硬度約 340 HV 以上,抗拉強度達 900 MPa,與不鏽鋼相近,適合用於結構負荷高或需複雜加工的部件。此合金具備優異的機械加工性,亦能進行如不鏽鋼般的拋光與拉絲處理,使其成為高級製錶品牌青睞的材質之一。不少高級製錶品牌即多以此材質製作鏤空錶殼或機芯結構,展現極高的視覺精緻度。

GRAND SEIKO的「白鈦」本質上也是一種經特殊表面處理的五級鈦,但調整後更接近不鏽鋼的銀白色澤,加上三倍純鈦的硬度與雙倍的抗拉強度,在外觀與耐用性間取得平衡。

SEIKO 專屬的「白鈦」材質,乃基於五級鈦調整配方與表面處理,使其呈現銀白色澤,接近不鏽鋼外觀,但硬度與強度表現大幅提升,應用於 Prospex、Astron 及 Grand Seiko 錶款系列,兼顧結構穩定性與配戴舒適性。Grand Seiko 亦曾運用白鈦搭配 Zaratsu 拋光技術,展現高級工藝與輕量材質的結合。

向CITIZEN發表全球首款鈦金屬腕錶問世55週年致敬的超級鈦機械腕錶「Zenshin」。圖為編號NJ0180-80A銀白面款式,建議售價:NT$20,800,台灣限量30只。

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CITIZEN 自 2000 年將超級鈦導入錶款,該技術對鈦材進行前置處理,再透過 Duratect技術硬化表面,使其表面硬度達 1,000 至 2,500 HV,遠超不鏽鋼,抗刮能力顯著提升。此材質比同體積不鏽鋼輕約 40%,並具備良好抗過敏性與抗氧化特性。並且還能調整表面質地與顏色,從霧面灰到銀白光澤都有,是目前唯一可實現量產等級「超硬化鈦」的製程技術。筆者曾於某年瑞士 BASEL 錶展期間,應 CITIZEN 展館人員熱情邀請,現場以鋼刷暴力反覆摩擦超級鈦材質試片,事後觀察卻未見絲毫刮痕,這段難得經驗讓我對其技術留下深刻印象。

Rolex Deepsea Challenge 採用全五級鈦打造,承壓深度達 11,000 公尺,為當代技術挑戰的代表之一。

鈦與高級製錶:誰能駕馭,誰就贏得信任

從極限深潛到精緻日用,各大品牌正持續探索鈦於不同錶款中的潛力。如Rolex Deepsea Challenge 採用全五級鈦製成,通過 11,000 公尺壓力測試,突顯其結構可靠性與輕量優勢,亦是品牌技術精神的體現之一。

鈦對工藝、設備與人力條件的要求確實較高。但正因如此,願意投入者往往能藉由這種材質展現其製錶哲學的完整性,於輕盈之中建立起可靠的技術信任。

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更新時間 2025.06.18 02:00

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