Les méthodes de fabrication appliquées à la mise en forme de certaines boites de montre sont actuellement dans une phase d'évolution rapide. Depuis quelques années, on s'efforce de mettre au point des méthodes d'élaboration de telles pièces et des matériaux constitutifs qui sont entièrement différents de ceux dont on avait l'habitude dans l'horlogerie traditionnelle. Ces nouveaux procédés ont en général pour but l'obtention de boites de montre moins sensibles au contact d'objets extérieurs durs. Ils permettent aussi de réaliser des formes de boites et des présentations de surface qui n'étaient pas possibles avec les carrures et les lunettes en acier, en or, en laiton, usinées selon les méthodes habituelles.
Toutefois. ces procédés sont laborieux et coûteux.
Le mémoire CH N" 1979 6X divulgue un procédé de fabrication qui comporte le dépôt d'une couche dure sur un substrat en un matériau qui est lui-meme dur et qui est fabriqué par frittage.
Les conditions opératoires dans lesquelles cette couche superficielle est formée sont telles que sa surface est irrégulière. D'autre part, l'épaisseur de la couche atteint de I à 30 tt Il est donc nécessaire de prévoir une opération de polissage après le dépôt de la couche superficielle, mais sa faible épaisseur a pour conséquence qu'elle peut disparaître entièrement à certains endroits de la surface de la boîte au cours de i'opération de polissage. Les résultats obtenus en pratique par application du procédé décrit dans le mémoire précité ne sont donc pas satisfaisants.
On sait, d'autre part (CH N"" 319957 et 339575) que l'on peut former sur un objet métallique une couche résistant à la corrosion par le procédé de l'évaporation sous vide ou de la projection cathodique. Cette couche peut être par exemple d'oxyde de silicium, d'un carbure métallique ou de certains alliages de métaux.
Jusqu'à maintenant, ces procédés de dépôt d'une couche résistante étaient appliqués sur des substrats constitués de pièces métalliques susceptibles d'être usinées facilement à des cotes exactes. Ces substrats étaient donc des métaux dont la dureté est relativement faible. De tels procédés ne peuvent pas être appliqués a la fabrication de boîtes de montre, car la couche résistant à la corrosion. bien qu'elle présente une grande dureté, ne présente qu'une très faible rigidité du fait de sa faible épaisseur. Des chocs contre des objets acérés provoquent dés lors une déformation du substrat. ce qui conduit au décollement de la couche superficielle ou à son arrachement. L'adhérence entre la couche superficielle et le substrat dans des pièces obtenues par les procédés révélés par les deux brevets précités est donc insuffisante.
La présente invention résulte de recherches et d'essais approfondis qui ont été effectués dans le but de trouver un procédé opératoire rationnel pour fabriquer des pièces de boites de montre
présentant une résistance à la corrosion élevée ainsi qu'une grande résistance aux chocs contre des objets acérés, tout en ayant un aspect esthétique.
Dans ce but, la présente invention a pour objet un procédé de fabrication d'une pièce de boite de montre, caractérisé en ce que, sur un substrat massif et dur. en un matériau fritté préalablement
mis en forme et présentant son état de surface final, on dépose par évaporation à partir d'une source dans une enceinte sous vide un
revêtement inaltérable formé d'au moins une couche mince ayant
une épaisseur maximale de 2000 , la couche qui constitue la face
externe de la pièce étant constituée d'un carbure de bore, de
silicium, de zirconium, de titane, de chrome ou de tungstène, d'un nitrure de bore, de titane ou de zirconium, d'un borure de titane,
de zirconium. de tungstène ou de nickel, d'un siliciure de magné.
sium ou de tungstène ou d'un oxyde d'aluminium, de silicium, de
zirconium ou de chrome, après quoi on fait subir à ladite pièce un
traitement thermique de diffusion.
Elle a également pour objet une pièce de boîte de montre
fabriquée selon ce procédé.
Ce procédé permet d'obtenir par des moyens simples et d'un
coût moins élevé qu'avec les procédés connus des pièces de boites
de montre présentant des couleurs inaltérables.
On décrira maintenant, à l'aide de quelques exemples, comment ce procédé peut être mis en oeuvre pratiquement.
La fabrication du substrat peut être réalisée selon n'importe quelle méthode connue. On peut utiliser des substrats en matériau fritté par exemple en un des matériaux appelés métal dur ) > ou céramique . Les procédés de frittage utilisés pour les pièces d'horlogerie sont connus. Dans tous les cas. il est essentiel que le substrat. une fois en forme, présente un état de surface terminé.
Cet état de surface pourra être obtenu par meulage à la meule de diamant, ou par n'importe quelle autre méthode classique. Le substrat peut être soit une carrure ou une lunette, soit une coiflè destinée à être montée sur une carrure.
Dans le cas où le substrat est en un matériau de dureté relativement faible, il y aura avantage à lui faire subir un traitement de chromage dur selon les méthodes connues, donnant une couche de chrome de 20 à 40 11, afin d'augmenter la dureté superficielle de la pièce. Si le métal de base a été poli au préalable, le traitement de chromage dur donne une surface également polie.
C'est sur la surface du substrat ainsi préparé que l'on procède au dépôt des couches superficielles. Les procédés qui permettent d'effectuer ces dépôts sont également connus. Le procédé le plus connu est le procédé d'évaporation sous vide. La source peut être constituée, soit par un canon. soit par un creuset contenant le métal à déposer. Des moyens de chauffage permettant de vaporiser ce métal sont connus. Ces moyens agissent sur la source placée au préalable dans une enceinte sous vide de 106 Torr. Le grand avantage du procédé décrit est que les substrats à revêtir n'ont pas besoin d'être chauffés. Ils sont montés dans la cloche en regard du canon ou du creuset, de manière que les vapeurs émises par la source se déposent régulièrement sur les surfaces qui doivent les recevoir.
Toutefois, d'autre procédés présentant certaines analogies.
mais également des différences importantes avec le procédé d'évaporation sous vide décrit ci-dessus. peuvent également être appliqués dans le but d'obtenir les avantages sur lesquels on reviendra plus loin. Ainsi, un procédé qui paraît donner des résultats particulièrement bons est dérivé du procédé connu, de projection cathodique. La pièce destinée à recevoir le revêtement est placée dans une enceinte en contact avec une anode mise a la terre. A l'intérieur de l'enceinte, on maintient une atmosphère d'argon a une pression qui peut varier entre 10 3 et 10 5 torrs environ. Une partie de l'enceinte contient une cible constituée du métal ou du composé à déposer et solidaire d'une cathode portée à un potentiel négatif de quelques milliers de volts par rapport à l'anode.
L'émission d'électrons qui se produit alors à la cathode ionise positivement les atomes d'argon qui sont attirés sur la source et en arrachent des molécules ou des atomes du produit à déposer. Ces particules sont projetées en direction de l'anode. Ce procédé peut être appliqué en différentes variantes. On peut notamment prévoir une cathode auxiliaire au voisinage de la source, les électrons qui provoquent l'ionisation des atomes d'argon étant émis par cette cathode auxiliaire.
D'autre part, en général, le procédé peut être mis en oeuvre sans qu'il soit nécessaire de chauffer le substrat. Toutefois. un chauffage modéré peut, dans certains cas, améliorer les résultats.
Le substrat sera alors placé dans une calotte chauffante
susceptible de le porter à une température de l'ordre de 300 à
400 . Cette façon de faire améliore l'adhérence.
Dans une autre forme de mise en oeuvre du procédé décrit. on
peut également travailler par évaporation sous faible pression en
faisant réger dans l'enceinte une atmosphère d'azote et en utili
sant comme source portée à la température d'évaporation des
atomes, une masse métallique par exemple de titane logée dans
une nacelle. Dans ce cas, les atomes de titane se lient à l'azote au
cours de leur déplacement de la source vers la pièce à traiter et
cette dernière en revêt d'une couche mince de nitrure.
Un autre procédé qui parait susceptible de donner des résul
tats encore meilleurs, spécialement en ce qui concerne l'adhérence
de la couche déposée sur le substrat. est une application d'un procédé connu en soi et appelé lon-pllting > > aux prodults qui
sont mentionnés ci-dessous.
Ce procédé ressemblc aux procédés de projection cathodique.
mais les polarités sont renversées. Dans une enceinte contenant un
gal inerte à faibles pression. est place une cathode destinée à
recevoir les substrats. En face de cette cathode est placé un dispositif d'évaporation du matériau choisi. Ce dispositif d'évaporation
peut lui-même être réalisé de différentes façons. L'agencement le
plus efficace comprend une nacelle contenant le matériau à évapo
rer, fixée à une électrode portée à un potentiel positif de plusieurs milliers de volts par rapport à la cathode et une cathode auxiliaire
qui émet des électrons ou voisinage de la nacelle. Ces électrons
frappent le matériau contenu dans la nacelle en provoquant son évaporation et l'ionisation d'une partie des molécules.
Les molécules ionisées positivement sont violemment attirées par la
cathode, de sorte qu'elles parviennent à la surface du substrat à
une grande vitesse et s'y implantent assurant une adhérence remarquable. Elles entraînent les molécules non ionisées dont une partie s'ionise à son tour par suite des chocs dans le parcours jusqu'à la cathode. La surface du substrat est chauffée par le
bombardement des ions du matériau à déposer.
Les procédés décrits ci-dessus peuvent être appliqués et permettre d'obtenir le résultat visé, c'est-à-dire une pièce de boite de montre revetue d'une couche mince inaltérable colorée par des
moyens économiques en utilisant une assez grande variété de composés destinés à former la couche superficielle déposée sur le substrat.
La liste de ces composés est la suivante:
Carbures de bore B4C
de silicium Sic
de irconium ZrC
de titane TiC
de chrome CrC
de tungstène WC
Nitrures de bore BN
de titane TiN
de de zirconium ZrN
Siliciures de magnésium Mg2Si
de tungstène WcSi3
Oxydes d'aluminium A12O3 trioxyde
de silicium SiO2 dioxyde
de zirconium ZiO2 dioxyde
de chrome Cr2O3 trioxyde
Borures de titane TiB2
de zirconium ZrB2
de de tungstène WB
- de nickel NiB
Dans certains cas, notamment si l'on tient à former une couche extérieure de SiO2 ou Au203 sur une pièce en métal dur ou en céramique, il sera nécessaire de commencer par réaliser une première couche par dépôt sous vide,
cette première couche étant de chrome. On sait que l'épaisseur d'une couche formée par dépôt sous vide peut être réglée en agissant sur la durée du traitement ou sur la température de la source. La couche de chrome aura environ 1000 A d'épaisseur.
Quant à la couche finale, son épaisseur pourra varier entre 200 et 2000 A environ suivant les cas. C'est avec le carbure de titane que les expériences les plus favorables ont été réalisées jusqu'à maintenant. Une constatation surprenante a été faite: si la couche de carbure de titane atteint au maximum 2000 A, elle confére à la pièce qu'elle recouvre une couleur dépendant de son épaisseur. A 1000 A, la pièce est bleue, à 1600 A elle prend une couleur indigo.
à 2000 A la pièce apparaît verte.
Au-dela de cette épaisseur, la couleur propre du composé appairait. Finalement, on a.constaté qu'il était avantageux de laire subir un traitement thermique à la pièce terminée. Un tel traitement thermique de diffusion, effectué par exemple à une température de 650"C provoque un réarrangement de la structure micro
graphique de la couche déposée améliorant son adhérence et ses
propriétés.
On peut également prévoir des couches d'épaisseur inférieure à
1000 A par exemple entre 300 et 500 A pour les oxydes d'alumi
nium ou de silicium. Ces produits sont transparents. de sorte que
la couche prend un aspect coloré.
Un des grands avantages du procédé décrit est son coût
extrêmement bas. Cet abaissement du prix de revient est du en
partie au fait qu'aucun polissage final n'est nécessaire sur la
couche colorée après son dépôt, étant donné sa faible épaisseur.
Comme les matières citées sont relativement dures. un polissage méca
nique compliquerait considérablement et renchérirait la fabrication.
Un autre avantage du procédé décrit est qu'il n'est pas néces
saire de chauffer le substrat. Ces deux avantages concourent à un
abaissement du prix de revient qui rend l'application de ce pro
cédé pensable pour de nombreux types de montres.
Etant donné la grande dureté des produits énumérés ci-dessus,
on peut obtenir par le procédé décrit une boite qui, non seulement
est colorée. mais qui, de plus. est inrayable dans des conditions ,d'utilisation normales si le substrat est suffisamment dur. C'est le
cas par exemple des substrats en métal dur ou en céramiques.
Les procédés décrits ci-dessus permettent de réaliser des pièces
de boites de montre, par exemple des lunettes, de même que des
éléments de bracelet ou d'autres pièces devant présenter un aspect
esthétique en choisissant la couleur de ces pièces à volonté. Spé
cialement lorsqu'on utilise le procédé lon-Plating décrit ci-dessus,
on peut régler les conditions d'application de façon à avoir la
couleur désirée et un état de surface parfait. En outre, le revête
ment présente une adhérence remarquable, de sorte que même
déposé sur un substrat relativement tendre. le frottement par des
matières relativement dures ne l'arrache pas.