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andrea-bonsai
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Buongiorno a tutti,
è da un po di tempo che volevo preparare questo post, soprattutto perche parliamo molto spesso dei materiali dei nostri orologi, e allora ho pensato di creare una sorta di orientamento a tal proposito.
Quindi, rispolverando i miei libri universitari ( visto che anche se nella vita faccio tutt’altro, ma tecnicamente sarei un chimico), i miei studi, dispense e qualche tabella integrata dal web, ho tirato fuori quello che segue. Ovviamente tutto inerente ai nostri orologi, quindi commentandoli soprattutto dal punto di vista tecnico-orologiero. Cerchero’ di descrivere i materiali piu comunemente utilizzati per casse, movimenti e cinturini/bracciali, senza entrare in un ambito super specifico perche non avrebbe senso.
Non ci sono foto in questo post, perche’ non servono ( non ha senso mettere la foto del materiale…)
Cominciamo probabilmente dal piu’ utilizzato :
Acciaio
Come si ottiene l’acciaio? La ricetta è semplice: si prende il Ferro e gli si toglie il Carbonio, si prendono alcuni di questi elementi tra parentesi (Cromo, Zinco, Molibdeno, Manganese, Berillio,Silicio, Rame, Fosforo, Tungsteno, Aluminio, Tantalio, Zolfo, Azoto, Piombo, Nichel, Vanadio, Boro) e si legano al povero Ferro anemico di Carbonio. Si forma cosi’ una lega, che comunemente è chiamata Acciaio. A secondo degli elementi legati, avremo delle caratteristiche diverse, anche a livello di possibilita’ di lavorazione.
Ad esempio, per rimanere nel nostro campo, se la quantita’ di Carbonio è compresa tra 0,2% e 1,7%, l’acciaio puo subire un processo di tempratura, tipica di alcuni acciai speciali che vengono utilizzati anche per i meccanismi degli orologi.
Quindi l’acciaio dei meccanismi è temprato.
Qual è allora un possibile problema?
L’acciaio temprato, ha necessariamente una quantita’ elevata di Carbonio, il che lo rende per caratteristiche intrinseche ossidabile!Si forma sul metallo stesso una pila naturale che provoca un processo ossido-riduttivo : si forma ossido di Ferro (la ruggine!) che si sgretola, e l’acciaio sottostante si arrugginisce a sua volta,in un continuo fino alla distruzione.Il processo è enormemente accelerato dall’ umidita’ dell’aria in presenza di sali.E’ per questo che è importante che non entri acqua di mare all’ interno dell’ orologio: accelererebbe la corrosione molto, ma molto velocemente.
Per le casse si utilizza solitamente acciaio 316L, che è un acciaio inossidabile (inox), con una quantita’ di Carbonio compresa tra 0,07% e 02%.
Ultimamente è utilizzato da qualche casa anche il 904L, ma che da un punto di vista pratico non ha effettivi vantaggi sul 316L : ha una durezza espressa in gradi Vickers superiore, ma di alcune decine di gradi.Da un punto di vista tecnico è il nulla assoluto, in quanto per avere dei benefici a livello pratico la durezza dovrebbe essere superiore di centinaia o migliaia di gradi.E non è cosi.Anzi, un aspetto da considerare è che l’acciaio 904L ha un contenuto di Nickel doppio rispetto al 316L, con maggior problemi per chi è allergico. Una curiosita’ : l’acciaio chirurgico è quello a basso contenuto di Nickel.Un processo comune agli acciai è la cosidetta cavitazione o pitting, meglio conosciuto come cancro dell’acciaio, dovuta appunto all’erosione dovuto all’HCl formato da piccole quantita’ di H proveniente dal sudore della pelle in presenza di Sali : ecco perche’ in ambiente marino l’acciaio va facilmente incontro a questo processo.Il 904L dovrebbe essere leggermente piu’ resistente del 316L per quanto riguarda questo fenomeno, ma solo in condizioni estreme e per periodi lunghissimi.
Ultima informazione il costo : varia da 15 a 25 Euro al chilo. Decisamente a buon mercato.
Ricapitolando :
Per il meccanismo si utilizza l’acciao temprato
Per le casse si utilizza l’acciao inox
Il vantaggio dell’acciaio è il prezzo basso e la buona resistenza al tempo ( se ben “tagliandato”).
Viene utilizzato per casse e bracciali e movimenti.
Titanio
Qui si parla di un elemento chimico che si trova in natura all’interno di alcuni minerali (Rutilio e Ilmenite).
Rispetto all’acciaio ha una resistenza paragonabile, ma pesa il 40% in meno!!
Negli orologi viene utilizzato come lega (Molibdeno, Ferro, Alluminio).
Ma allora il vantaggio sta solo nel peso rispetto all’acciaio?
Beh, gia sarebbe cosa importante, ma c’è un’altra caratteristica fondamentale . il Titanio forma con l’Ossigeno dell’ aria una patina ( come l’acciaio), ma che possiede una caratteristica fondamentale : questa patina è resistente a tutti i Sali e acidi , compreso l’acido Cloridrico, anche al solforico è resistente, basta che non sia assoluto.Anzi, l’attacco di questi agenti, aumenta la passivazione del Titanio in superficie!!! Come certi super eroi : piu mi attacchi e piu divento forte!
Per i Divers è una mano santa…
Il costo non è proibitivo, siamo tra i 20 e i 40 Euro al chilo.
Sembrerebbero tutti vantaggi…In realta è cosi, ma purtroppo il Titanio ha un processo molto costoso per l’estrazione, e questo lo rende meno a buon mercato per l’industria.
Viene utilizzato quindi per casse e bracciali e minuteria varia (tipo viti).
Bronzo nautico
Anche se magari non è utilizzatissimo nel nostro campo, c’e da dire cha alcune case ne fanno utilizzo, soprattutto per i divers.
E’una lega di Rame e Stagno principalmente, ma nel caso del nautico è previsto il 7% di Zinco e il 3% di Piombo.La caratteristica di questo materiale è la forte resistenza alla corrosione per passivazione ( come il Titanio), con un costo di produzione inferiore.
Addirittura cambia colore con il tempo per il processo di passivazione, per cui dopo qualche anno non esistera’ un modello uguale all’altro per tonalita’ di colori della cassa.
Il suo utilizzo è soprattutto per le casse.
Sottovalutato.
Resina
Ho messo resina e non plastica per parlare maggiormente di una categoria di orologi molto cara a questa sezione : i G Shock!
Questo tipo di orologi è costruito con una speciale resina poliuretanica.
Essenzialmente sono polimeri (sono strutture di molecole molto ramificate, immaginate un fitto incastro di palline collegate tra di loro da fili) di origine anche naturale ( resina dei Pini).Questo tipo di materiale ha delle caratteristiche particolari : è una resina termoindurente, la quale una volta formata con l’azione del calore presenta una struttura molto rigida ( i fili delle palline sono molto tesi), e se sottoposta di nuovo a calore non fonde, ma si degrada.
Le caratteristiche salienti delle resine poliuretaniche sono : scarsa conducibilita’ del calore ( i reticoli fitti e rigidi, sotto l’azione del calore, “vibrano poco”), elevata resistenza alla snervatura, non soggetti all’attacco dei Sali in ambiente umido, densita’ e quindi peso ridotti.D’altra parte a basse temperature possono andare in uno stato vetroso, con perdita delle caratteristiche iniziali;inoltre sono soggette al processo di fotodegradazione, lo stesso procedimento che succede alle gomme delle auto /moto.
Gli orologi in plastica sono essenzialmente delle resine, che pero possono essere termoplastiche o termoindurenti.I cinturini dei G Shock sono in resina naturale.
Alluminio
Con questo elemento, o meglio con le sua lega, nel nostro settore ci si costruiscono diverse parti, ma soprattutto inserti.Possiede come caratteristica un peso specifico basso ( un terzo rispetto all’acciaio), si lavora facilmente essendo molto duttile e malleabile, e amagnetico, è resistente alla corrosione perche passiva facilmente,Caratteristiche eccezionali, considerando che il processo di estrazione dalla bauxite è collaudato e poco costoso, quindi alla portata. Per le casse pero è difficile trovare applicazioni, perche le sue doti di malleabilita’e duttilita’ si ritorcono contro, offrendo il fianco a facili ammaccature.Per il meccanismo non ne parliamo proprio. Ma per gli inserti, tipo i suporti delle ghiere, risulta proprio per le caratteristiche elencate sopra, eccezionale.
Alcune case utilizzano l’Alluminio per le casse, utilizzando processi di anodizzazione per renderli piu’ resistenti.Suunto ad esempio costruisce anche casso in alluminio ( ma anche altre case).
Ottone
Eè un materiale utilizzato spesso per le casse, ed è una lega di Rame e Zinco, ed anche qui le caaratteristiche variano a seconda delle quantita di questi due elementi e di altri con cui si legano (Piombo,Silicio,etc).Ha un peso leggermente superiore all’acciaio e una discreta resistenza alla corrosione ,molto duttile e malleabile.In realta si tratta spesso l’ottone delle casse con un processo di cromatura (Ottone cromato), che serve per creare uno spessore sulla superficie del metallo per evitare la corrosione.Infatti il Cromo ha una capacita’ di resistenza alla corrosione migliore ad alcuni metalli o leghe (tipo acciaio e ottone) perche’ ha la tendenza a formare una pila naturale (ricordate sopra l’acciaio?) in maniera minore.L’importante è che lo spessore della cromatura sia consistente, altrimenti se si scalfisce e rimane scoperto sotto, avremo un fenomeno di corrosione localizzato molto forte (punto d’attacco).Oggi per le cromature si usa il cromo trivalente, perche quello esavalente che si usava in passato è cancerogeno.
Quindi le casse in ottone cromato, se fatte a regola d’arte, sono ben resistenti.
Con l’Ottone si costruiscono anche parti del meccanismo, come ruote e bariletti.Generalmente l’Ottone è Nikelato o dorato, depositando nikel e oro con dei processi simili ala cromatura.
Ceramica
La ceramica utilizzata per gli orologi è in realta una miscela a partire da ossido o biossido di zirconio, sostanza alla quale vengono mescolati molti elementi tra cui colle, acqua e ossidi di vario genere.Attraverso poi un processo che viene chiamato sinterizzazione, si ottiene il prodotto finito che ha delle caratteristiche eccezionali : non viene attaccato dagli agenti chimici, Ha una durezza in gradi Vickers che puo’ essere di 1300 (circa 4 volte l’acciaio), è leggero.Punto debole : è fragile.
Grande materiale che nel futuro ci riservera delle sorprese.Attualmente la lavorazione è abbastanza complicata.
Oro
E’uno dei materiali piu’ utilizzati in campo orologiero, sia per le casse che per il movimento.
Generalmente viene utilizzato legandolo ad altri elementi chimici, in quanto allo stato puro è estremamente duttile e malleabile ( puro non andrebbe bene per una cassa…).Generalmente si lega al Rame, al Palladio, al Ferro, all’Argento.Presenta un ‘elevata resistenza alla corrosione, ma pesa molto.per questo motivo alcune case lo utilizzano per i rotori degli automatici. Per gli orologi tecnici ha poco senso, proprio per il peso, la costruzione della cassa.Le varie denominazioni di oro che ci sono in circolazione, dipendono proprio dal tipo di lega; ad esempio l’oro bianco è utilizzato legando l’oro al Palladio,argento e Nikel.Il suo costo varia in funzione della quantita nella lega : arriva fino a 40 Euro al grammo.
Platino
Ha delle caratteristiche tecniche simili all’oro, sia come duttilita’ che come malleabilità, ed un peso leggermente superiore. In natura si trova piu difficilmente dell’ oro, ed il suo costo è il doppio.
Ottime proprieta’ anti corrosive, e spesso si utilizza per casse e piu’ raramente per i movimenti.
Un agrande caratteristica del Platino è che in lega con l’iridio, ha una deformazione quasi nulla; difatti è usato come standard di riferimento, cioe’ campione, per il metro.
Gomma
Con questo termine si identifica un prodotto sia sintetico che naturale formato da polimeri ad elevato peso molecolare.Diciamo per semplicita’ che il mattoncino di partenza è il butadiene.
La gomma fin dal 700 era ben conosciuta, ma a livello tecnico non si poteva utilizzare perche molto plastica e scivolosa.Solo nell’ 800,Goodyear invento il processo di Vulcanizzazione ( mi verrebbe voglia di raccontarvelo perche è una storia stupenda, lui lavorava a casa facendo gli esperimenti con la stufa, ma la moglie si incacchiava, un giorno pero’…sono OT,scusate) che donava alla gomma quelle caratteristiche che servivano : prima della vulcanizzazione la gomma si squagliava con un po di calore e vetrificava con un po di freddo. Dopo questo processo cambio tutto…
Ovviamente negli orologi la gomma serve per le guarnizioni di tenuta, semplici o ring, ed ovviamente i cinturini.Il Caucciu infatti è una gomma naturale.
Il principale problema della gomma ( oltre al calore ovviamente) e il processo di fotodegradazione, molto simile a quello della resina.
Nei Vostok la gomma di tenuta del fondello è molto particolare, è un polimero speciale ottenuto con un processo molto complicato, ma che dona una resistenza superiore alla maggior parte delle guarnizioni.
Trattamenti superficiali
PVD (physical vapor deposition) . è un procedimento che serve per ricoprire superfici ; se vogliamo ad esempio formare del nitruro di titanio su una superficie in acciaio, si vaporizza il titanio in atmosfera di Azoto,e attraverso questo processo si deposita molecola per molecola il nitruro di titanio sula superficie in acciaio.Il film che abbiamo puo aumentaredi molto la caratteristica che ci interessa.nell’esempi specifico la durezza,inquesto caso si possono arrivare anche a durezze di 1200 Vickers, che in questo caso fa la differenza…
IP (ion plating) : è un procedimento simile al pvd, cambia la procedura di formazione del materiale da depositare.In questo caso, proprio per il diverso processo, si possono arrivare a durezze di 2000 Vickers.
Laminatura : questo indica un processo generico di deposito di materiale; quindi anche il pvd è una tecnica di laminatura. Generalmente la semplice laminatura viene effettuata per elettrolisi.l’oro si deposita sulle casse degli orologi cosi.
Questi trattamenti servono o per aumentare la durezza superficiale, o solo per estetica (raramente)
Vetro
In generale per ottenere il vetro basterebbe raffreddare ad elevata velocita un liquido per farlo passare a solido, non dando il tempo alla struttura dei cristalli di formarsi. In realta solo poche sostanze ( quelle che hanno la fase di formazione dei cristalli lenta) possono passare a vetro.
Il piu’ comune ‘ l’ossido di Silicio.
Vetro zaffiro : è ossido di Alluminio, chiamato anche corindone.ha un grado di durezza (2200 Vickers) che l’acciaio in confronto sembra nutella…Il problema è dato dal fatto che produce un fastidioso fenomeno di rifrazione, per cui se non viene trattatato con antiriflesso, distorce le immagini.
Vetro minerale : è ottenuto con l’aggiunta di terre rare (lantanio ad esempio), molto meno duro dello zaffiro. Durezza intorno agli 800 Vickers
Esalite : vetro acrilico, durezza 500 Vickers, facile da trattare per l’antiriflesso.
Una considerazione : questo non è un post esaustivo, ci mancherebbe, ma vuole in realta’ essere uno stimolo ad arricchirlo,nelle notizie e nelle cose che potrebbero mancare, affinche possa rimanerne traccia per chi vorra’ avere maggior informazioni.Nasce come post aperto, quindi sotto con il “riempimento”.
Volevo fare un piccolo commento : mi sono molto divertito a fare questo post, facendomi crescere sempre di piu la convinzione che post tecnici fatti e condivisi in serenita’ fanno bene e sono divertenti.
Edited by andrea-bonsai - 25/9/2011, 21:42
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Jeffrey69 .
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complimenti!! e grazie mille
anche se hai detto che non citavi i minerali piu' nobili mi piacerebbe se dicessi qualcosina anche sul tantalium..usato da alcune case orologifere,mi piace molto il colore bluastro ma come duttilita'?
grazie ancora. -
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Molto istruttivo Andrea. Grazie.
Come sai, sono un fervente sostenitore dei post senza foto.
Si disponga la collocazione nei link importanti.
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DareDevil67 .
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Wow! Sì questo va dritto dritto fra i topic più importanti!
Ma una curiosità: quindi il paventato 904L su cui punta molto Rolex, se ha il doppio di contenuto di Nickel, e quello chirurgico è quello più povero di questo elemento, perchè spesso il 904L viene accompagnato dalla frase "quello chirurgico.." ??
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Stupendo! Tecnicissimo, ma trattato con la giusta dose di leggerezza e semplicità. Grazie Andrea. . -
andrea-bonsai .
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Wow! Sì questo va dritto dritto fra i topic più importanti!
Ma una curiosità: quindi il paventato 904L su cui punta molto Rolex, se ha il doppio di contenuto di Nickel, e quello chirurgico è quello più povero di questo elemento, perchè spesso il 904L viene accompagnato dalla frase "quello chirurgico.." ??
Bisognerebbe chiederlo alla Rolex. L'acciaio Chirurgico deve avere necessariamente un contenuto in Nikel basso, tant'è vero che spesso si usa il 300 a posto addirittura del 316. Le tabelle sul 904L sono abbastanza chiare, e non esistono lavorazioni successive per togliere il Nikel.. -
DareDevil67 .
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Wow! Sì questo va dritto dritto fra i topic più importanti!
Ma una curiosità: quindi il paventato 904L su cui punta molto Rolex, se ha il doppio di contenuto di Nickel, e quello chirurgico è quello più povero di questo elemento, perchè spesso il 904L viene accompagnato dalla frase "quello chirurgico.." ??
Bisognerebbe chiederlo alla Rolex. L'acciaio Chirurgico deve avere necessariamente un contenuto in Nikel basso, tant'è vero che spesso si usa il 300 a posto addirittura del 316. Le tabelle sul 904L sono abbastanza chiare, e non esistono lavorazioni successive per togliere il Nikel.
Infatti, ma bisognerebbe chiederlo anche agli autori di note testate del settore quando redigono i loro articoli...
io non ho dubbi che sia come hai descritto...grazie. 
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.CITAZIONEUltimamente è utilizzato da qualche casa anche il 904L, ma che da un punto di vista pratico non ha effettivi vantaggi sul 316L : ha una durezza espressa in gradi Vickers superiore, ma di alcune decine di gradi.Da un punto di vista tecnico è il nulla assoluto, in quanto per avere dei benefici a livello pratico la durezza dovrebbe essere superiore di centinaia o migliaia di gradi.E non è cosi.Anzi, un aspetto da considerare è che l’acciaio 904L ha un contenuto di Nickel doppio rispetto al 316L, con maggior problemi per chi è allergico.
Ma allora una certa casa che afferma di utilizzare il 904L come materiale di maggior pregio, sta dicendo una balla / fesseria?. -
Darkmoon .
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Sulla fiducia...Bravo Andrea....
Non l'ho letto adesso,lo faro' domani,sono troppo stanco oggi.. -
andrea-bonsai .
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CITAZIONEUltimamente è utilizzato da qualche casa anche il 904L, ma che da un punto di vista pratico non ha effettivi vantaggi sul 316L : ha una durezza espressa in gradi Vickers superiore, ma di alcune decine di gradi.Da un punto di vista tecnico è il nulla assoluto, in quanto per avere dei benefici a livello pratico la durezza dovrebbe essere superiore di centinaia o migliaia di gradi.E non è cosi.Anzi, un aspetto da considerare è che l’acciaio 904L ha un contenuto di Nickel doppio rispetto al 316L, con maggior problemi per chi è allergico.
Ma allora una certa casa che afferma di utilizzare il 904L come materiale di maggior pregio, sta dicendo una balla / fesseria?
Simone, se ne molto discusso su quest'aspetto.Il mix di informazioni che ho dato nel post (anche se espresse sinteticamente) è il frutto di parecchio studio è ricerca.Diciamo cosi: il marketing spesso è la vera arma vincente.C'è solo una differente quantita di Cromo che potrebbe aiutare, a lungo andare, a ridurre il fenomeno del pitting.Ma parliamo di ambienti estremi e periodi lunghi e...scarsa manutenzione.Sulla durezza e l'allergia è marketing puro.Qualcuno tira in ballo la lucentezza:ma non è un parametro tecnico.... -
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...uhelà, questo si che un topic che mi piace...mi ricorda i vecchi tempi... 
GRASSIE !!. -
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Grazie,informazioni molto interessanti ! . -
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Grazie mille di questa mini guida!
Un bel condensato di informazioni, che speriamo venga arricchito cammin facendo!
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andrea-bonsai .
User deleted
Grazie mille di questa mini guida!
Un bel condensato di informazioni, che speriamo venga arricchito cammin facendo!
Ecco!! vorrei proprio questo!
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