CH706576A2 - Elément céramique incrusté d'au moins un décor en céramique composite. - Google Patents

Abstract

L’invention se rapporte à un procédé de fabrication (21) d’un élément céramique incrusté comportant les étapes suivantes: a) former (22) un corps en céramique; b) graver (23) au moins un évidement dans une face du corps en céramique, chaque au moins un évidement formant l’empreinte d’un décor; c) modifier (24) l’état de surface du fond dudit au moins un évidement afin d’augmenter sa surface de contact; d) remplir (26) ledit au moins un évidement d’une céramique composite afin de former ledit décor; e) aplanir (27) ladite céramique composite afin de n’en laisser que dans le creux dudit au moins un évidement. L’invention concerne le domaine des pièces d’horlogerie et des articles de bijouterie ou de joaillerie.

Description

Domaine de l’invention

[0001] L’invention se rapporte à un élément céramique incrusté d’au moins un décor en céramique composite et plus précisément un tel élément destiné à être monté notamment dans une pièce d’horlogerie.

Arrière-plan de l’invention

[0002] Il est connu de former des lunettes de montre au moins partiellement en saphir synthétique pour montrer, par transparence, un dépôt effectué dans un creux sous la lunette formant par exemple une graduation ou une dénomination commerciale. Cette configuration à l’avantage de protéger le dépôt de toute dégradation mécanique par recouvrement total de la partie en saphir. Cependant, cette configuration peut rendre difficile la lecture du décor par la transmission altérée de la coloration du dépôt mais également par le manque de différence de la teinte du saphir par rapport à celle du dépôt.

Résumé de l’invention

[0003] Le but de la présente invention est de pallier tout ou partie les inconvénients cités précédemment en gardant l’avantage de la résistance mécanique en apportant celui d’une qualité visuelle améliorée.

[0004] A cet effet, l’invention se rapporte à un procédé de fabrication d’un élément céramique incrusté comportant les étapes suivantes: a) former un corps en céramique; b) graver au moins un évidement dans une face du corps en céramique, chaque au moins un évidement formant l’empreinte d’un décor; c) modifier l’état de surface du fond dudit au moins un évidement afin d’augmenter sa surface de contact; d) remplir ledit au moins un évidement d’une céramique composite afin de former ledit décor; e) aplanir ladite céramique composite afin de n’en laisser que dans le creux dudit au moins un évidement.

[0005] On réalise immédiatement que la variété des teintes du décor et/ou de la céramique n’est plus limitée par la transparence de cette dernière tout en gardant une bonne résistance à l’usure. A titre d’exemple, il est ainsi possible d’obtenir un rendu visuel très contrasté avec le corps en céramique de couleur sombre et des décors en céramique composite d’une ou plusieurs couleur(s) claire(s) tout en ayant un aspect «céramique».

[0006] Conformément à d’autres caractéristiques avantageuses de l’invention: – l’étape a) est réalisée par frittage; – le corps en céramique comporte un carbure, un oxyde ou un nitrure de matériaux comme le titane, le silicium, l’aluminium ou le zirconium; – l’étape b) est réalisée par laser; – chaque au moins un évidement comporte une profondeur comprise entre 80 µm et 500 µm afin d’améliorer la force d’accrochage; – l’étape c) est réalisée par laser; – l’étape c) forme des cavités dans ledit fond dudit au moins un évidement; – les cavités ont des profondeurs qui sont inférieures au cinquième de la profondeur dudit au moins un évidement; – l’étape d) comporte les phases i): remplir ledit au moins un évidement avec une matrice organique chargée avec des particules de céramique et ii): réticuler et densifier sous atmosphère contrôlée ladite matrice afin de former la céramique composite; – la matrice organique est formée à partir d’un époxyde modifié ou non et/ou d’un acrylique modifié ou non et/ou d’un polyuréthane et/ou d’une silicone; – les particules de céramique sont formées à partir d’un carbure, d’un oxyde ou d’un nitrure de matériaux comme le titane, le silicium, l’aluminium ou le zirconium; – la phase ii) est réalisée à une température comprise entre 20 et 300 °C et/ou à une pression comprise entre 1 et 6 bars; – le procédé comporte, avant l’étape d), l’étape f): former une couche de liaison au niveau du fond dudit au moins un évidement afin d’assurer un meilleur accrochage de la céramique composite; – la couche de liaison est formée à partir d’un silane, un organosiloxane, un alcanéthiol, un alcane disulfide, un zirconate, un titanate et/ou un aluminate.

[0007] De plus, l’invention se rapporte à une partie de l’habillage d’une pièce d’horlogerie ou plus généralement à une pièce d’horlogerie ou à un article de bijouterie ou de joaillerie caractérisé en ce qu’il comporte au moins un élément incrusté par un décor en céramique composite conforme à l’une des variantes précédentes. De manière avantageuse, on comprend donc que l’élément céramique peut notamment former indifféremment tout ou partie d’un boîtier, d’un bracelet, d’une lunette, d’un cadran, d’une glace, d’un poussoir et/ou d’une couronne d’une montre.

Description sommaire des dessins

[0008] D’autres particularités et avantages ressortiront clairement de la description qui en est faite ci-après, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux dessins annexés, dans lesquels: <tb>la fig. 1<sep>est une représentation d’une pièce d’horlogerie selon l’invention; <tb>les fig. 2 à 4<sep>sont des étapes successives du procédé de fabrication selon l’invention; <tb>la fig. 5<sep>est une vue partielle d’un élément obtenu selon l’invention; <tb>la fig. 6<sep>est un schéma fonctionnel du procédé selon l’invention.

Description détaillée des modes de réalisation préférés

[0009] Dans l’exemple illustré à la fig. 1, on peut voir une pièce d’horlogerie généralement annotée 1 comportant au moins un élément 10 incrusté. Chaque élément 10 incrusté est destiné à former une pièce résistante à l’usure comportant au moins un décor 13 en céramique composite, comme par exemple une céramique dans une matrice organique, dont la qualité visuelle est améliorée notamment en termes de contraste.

[0010] L’élément 10 incrusté selon l’invention peut notamment former indifféremment tout ou partie de l’habillage de la pièce d’horlogerie 1. Ainsi, il pourrait former tout ou partie d’un boîtier 2, d’un bracelet 3, d’une lunette 4, d’un cadran 5, d’une glace 6, d’un poussoir 7 et/ou d’une couronne 8. Dans l’exemple illustré ci-après, l’explication de l’invention sera donnée à partir d’un anneau 10 comportant des décors 13 incrustés formant les graduations d’une lunette 4. Il est également possible de former des éléments 10 incrustés appartenant à un mouvement horloger comme, par exemple, un pont et/ou une platine et/ou une masse oscillante.

[0011] Comme illustré aux fig. 1et 5, l’élément céramique incrusté 10 comporte un corps 11 comportant au moins un évidement 12 formant l’empreinte d’un décor 13. A la fig. 1, on peut voir que chaque décor 13 peut, avantageusement selon l’invention, être de forme quelconque, comme, par exemple, une figure géométrique ou un caractère alphanumérique. Selon l’invention, chaque évidement 12 est entièrement rempli par au moins une céramique composite 16. Cette configuration permet de protéger chaque décor 13 dans le corps 11.

[0012] Comme mieux expliqué ci-après, selon l’invention, la céramique composite 16 est obtenue à partir d’une matrice organique chargée avec des particules de céramique permettant d’obtenir une grande variété de matériaux de dureté suffisante pour être notamment polis en même temps que le corps 11.

[0013] Selon l’invention, le corps 11 peut être obtenu à partir d’une grande variété de matériaux. Préférentiellement, le corps 11 est en céramique. Il peut ainsi être formé par un cermet qui est un matériau formé par un mélange de céramique et de métal. Plus généralement, on peut utiliser, à titre d’exemple, un carbure, un oxyde ou un nitrure de matériaux comme le titane, le silicium, l’aluminium ou le zirconium pour former tout ou partie du corps 11.

[0014] Afin d’améliorer l’accrochage du décor 13 dans le corps 11, l’évidement 12 comporte une profondeur comprise entre 80 µm et 500 µm et, de manière préférée, sensiblement égale à 400 µm. On comprend donc que, de manière préférée, l’évidement 12 ne débouche pas sur la face opposée P.

[0015] De plus, pour des raisons d’adhérence de la céramique composite 16, préférentiellement, chaque fond dudit au moins un évidement 12 comporte un état de surface modifié afin d’augmenter sa surface de contact. Comme expliqué ci-après, l’augmentation de surface peut notamment être obtenue en formant des cavités dans ledit fond dudit au moins un évidement.

[0016] Enfin, comme visible à la fig. 5, optionnellement, une couche de liaison 15, comprise entre 2 µm et 150 µm, peut être formée entre le fond dudit au moins un évidement et la céramique composite 16 afin d’assurer un meilleur accrochage du décor 13. A titre d’exemple, la couche de liaison 15 peut être formée à partir de technique d’impression afin de recouvrir de manière continue le fond dudit au moins un évidement. Une telle technique peut notamment consister en une tampographie, une pulvérisation, un dépôt par rouleau ou pinceau. Une telle couche 15 peut notamment comporter un silane et/ou un titanate et/ou un zirconate et/ou un aluminate.

[0017] Ainsi, selon l’invention, le rendu visuel de chaque décor 13 est obtenu par la teinte de la céramique composite 16. Par conséquent, le matériau utilisé pour la céramique composite 16 sera préférentiellement guidé par sa teinte ou plus globalement son rendu esthétique. A titre d’exemple, il est ainsi possible d’obtenir un rendu visuel très contrasté avec le corps 11 de couleur sombre et des décors 13 d’une ou plusieurs couleur(s) claire(s) tout en ayant un aspect «céramique».

[0018] On comprend donc que les décors 13 peuvent être formés avec le même matériau pour offrir un aspect homogène ou avec plusieurs matériaux différents pour, par exemple, donner une teinte différente entre deux décors comme une première teinte pour les index et une autre teinte pour les caractères alphanumériques dans la cas de la fig. 1.

[0019] Il est également envisageable, afin d’uniformiser les teintes, de former des décors 13 du même matériau que celui qui entoure le corps 11. On pourrait ainsi, dans un exemple de réalisation de la fig. 1, avoir des décors 13 de lunette 4 du même matériau que le boîtier 2, le bracelet 3, le reste de la lunette 4, le cadran 5, les poussoirs 7 et/ou la couronne 8.

[0020] Le procédé de fabrication 21 d’un élément 10 incrusté va maintenant être expliqué à partir des fig. 2à 6avec l’exemple d’un corps 11 en céramique.

[0021] Dans une première étape 22 illustrée à la fig. 6, le procédé 21 consiste à former le corps 11 comme par exemple en zircone ou en alumine. Comme le montre partiellement le passage de la fig. 2 à la fig. 3, le corps final 11 de l’étape 22 est obtenu préférentiellement par frittage, c’est-à-dire à partir d’un corps vert 17 préformé par exemple à l’aide d’un processus d’injection. A la fin de l’étape 22, le corps 11 visible à la fig. 3 comporte ses dimensions finales.

[0022] Comme illustré à la fig. 6, le procédé 21 comporte une deuxième étape 23 destinée à graver au moins un évidement 12 borgne dans une face F du corps 11 en céramique, les évidements 12 formant l’empreinte des futurs décors 13 comme visible à la fig. 4. Préférentiellement, chaque évidement 12 comporte une profondeur comprise entre 80 µm et 500 µm. L’étape 23 est préférentiellement obtenue par un rayonnement destructif au moyen d’un laser permettant d’obtenir une bonne précision des gravures.

[0023] Comme illustré à la fig. 6, le procédé 21 se poursuit selon une troisième étape 24 destinée à modifier l’état de surface du fond dudit au moins un évidement 12 afin d’augmenter sa surface de contact. Préférentiellement, l’étape 24 forme des cavités dans le fond dudit au moins un évidement. Préférentiellement, ces cavités ont des profondeurs qui ne sont, de manière préférée, pas supérieure au cinquième de la profondeur des évidements 12 afin d’assurer une augmentation de surface de contact. L’étape 24 est préférentiellement obtenue par un rayonnement destructif au moyen d’un laser permettant d’obtenir une bonne précision des gravures. Bien entendu, on pourrait également imaginer un trou formé grossièrement dans un moule suivi d’une reprise au laser pour obtenir la même précision des gravures. Le but est d’améliorer l’adhérence par augmentation de la surface sans toutefois pénaliser la mouillabilité des matériaux qui doivent remplir les cavités et chaque évidement.

[0024] Dans un premier mode de réalisation, visible en traits doubles à la fig. 6, l’étape 24 se poursuit avec l’étape 25 du procédé 21 consistant à former une couche de liaison 15 au niveau du fond dudit au moins un évidement afin d’assurer un meilleur accrochage de la future céramique composite 16 formée lors de l’étape 26. Ce premier mode de réalisation concerne le cas où le matériau du décor 13 est formé par la céramique composite 16 et optionnellement la couche de liaison 15 comme visible à la fig. 5.

[0025] L’étape 25 peut être réalisée par un dépôt sous forme liquide ou pâteux d’un liant devant éventuellement être activé postérieurement à l’aide d’un traitement thermique et/ou d’un séchage. Une telle couche de liaison 15 peut, par exemple, être formée à partir d’un silane ou un organosiloxane vinylé seul ou partiellement hydrolyse ainsi que l’un de ses produits de réaction, d’un silane ou un organosiloxane fonctionnalisé par une fonction époxy seul ou partiellement hydrolyse ainsi que l’un de ses produits de réaction, d’un silane ou un organosiloxane amino fonctionnel seul ou partiellement hydrolyse ainsi que l’un de ses produits de réaction, d’un silane ou un organosiloxane fonctionnalisé par un radical anhydride seul ou partiellement hydrolyse ainsi que l’un de ses produits de réaction et/ou un alcoxyde métallique ou un chélate de métal comme du titane, du zirconium, de l’aluminium comme, par exemple, du titanate de tertiobutyle. On peut donc notamment envisager un silane, un organosiloxane, un alcanéthiol, un alcane disulfide, un zirconate, un titanate et/ou un aluminate.

[0026] Dans le premier mode de réalisation, à la suite de cette étape 25, le procédé 21 se poursuit avec l’étape 26.

[0027] Dans un deuxième mode de réalisation, visible en trait simple à la fig. 6, l’étape 24 se poursuit directement avec l’étape 26. Ce deuxième mode de réalisation concerne le cas où le matériau du décor 13 est uniquement formé par la céramique composite 16.

[0028] L’étape 26 consiste à remplir ledit au moins un évidement 12 d’une céramique composite 16 afin de former ledit décor. Préférentiellement, l’étape 26 comporte les phases i) et ii).

[0029] Dans une première phase i), le procédé 21 consiste à remplir ledit au moins un évidement 12 avec une matrice organique chargée avec des particules de céramique. Le procédé 21 se poursuit avec la deuxième phase ii) destinée à chauffer sous atmosphère contrôlée ladite matrice afin de la réticuler et de la densifier. On comprend donc qu’on obtient une céramique composite 16 dont la dureté sera suffisante pour être notamment polie en même temps que le corps 11.

[0030] De manière préférée, la matrice organique utilisée lors de l’étape 26 est formée par exemple à partir d’un époxyde modifié ou non, d’un acrylique modifié ou non, d’un polyuréthane ou d’une silicone. A titre d’exemple, il est ainsi possible d’utiliser les produits commerciaux E28311, E2840 vendus par la société Asulab S.A.. Par conséquent, au vu de ces matériaux, la phase ii) peut être réalisée à une température comprise entre 20 et 300 °C et une pression comprise entre 1 et 6 bars.

[0031] De plus, préférentiellement selon l’invention, les particules de céramique sont formées à partir d’un carbure, d’un oxyde ou d’un nitrure de matériaux comme le titane, le silicium, l’aluminium ou le zirconium pour former tout ou partie du corps 11. On comprend donc que ces particules peuvent être de la même famille que celle du corps 11 ou non.

[0032] Comme expliqué ci-dessus, suivant la teinte ou plus globalement le rendu visuel souhaité, la ou les céramique(s) composite(s) 16 formée(s) lors de l’étape 26 comporte(nt) de manière préférée une ou plusieurs teintes contrastant avec celle du corps 11.

[0033] Enfin, dans une dernière étape 27, le procédé 21 se termine en aplanissant chaque céramique composite 16 afin de n’en laisser que dans le creux de chaque évidement. L’élément 10 incrusté est. ainsi terminé et n’a, éventuellement, plus qu’à être monté sur une pièce finale. Cette étape 27 peut être obtenue par une méthode de surfaçage habituelle comme un meulage ou un rodage pour enlever le surplus de matière suivit d’un polissage.

[0034] Bien entendu, la présente invention ne se limite pas à l’exemple illustré mais est susceptible de diverses variantes et modifications qui apparaîtront à l’homme de l’art. En particulier, l’application de l’élément 10 incrusté selon l’invention ne saurait se limiter à une pièce d’horlogerie 1. Ainsi, l’élément 10 incrusté pourrait, à titre d’exemple, être appliqué à un article de bijouterie ou de joaillerie ou encore aux arts de la table.

[0035] De plus, il est envisageable de substituer le gravage par laser de l’étape 23 et/ou de l’étape 24 par un autre type de gravage si sa précision et son taux de rebut est acceptable.

[0036] En outre, il est également possibilité de réaliser des décors comportant plusieurs céramiques composites imbriquées et/ou adjacentes. Un tel mode de réalisation peut par exemple permettre un élément multicolore. Ainsi, une première céramique composite d’une première couleur peut être elle-même gravée, par exemple par laser, pour y former une deuxième céramique composite d’une deuxième couleur. On peut ainsi obtenir dans le décor lui-même deux couleurs en contraste ou une couleur avec un matériau phosphorent tel que du superluminova®.

[0037] Enfin, il est également à noter que le corps 11 ne saurait se limiter à un élément céramique mais plus généralement à un élément en matériau usinable.

Claims (17)

1. Procédé de fabrication (21) d’un élément céramique incrusté (10) comportant les étapes suivantes: a) former (22) un corps (11) en céramique; b) graver (23) au moins un évidement (12) dans une face (F) du corps (11) en céramique, chaque au moins un évidement formant l’empreinte d’un décor (13); c) modifier (24) l’état de surface du fond dudit au moins un évidement afin d’augmenter sa surface de contact; d) remplir (26) ledit au moins un évidement d’une céramique composite (16) afin de former ledit décor (13); e) aplanir (27) ladite céramique composite (16) afin de n’en laisser que dans le creux dudit au moins un évidement.

2. Procédé (21) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l’étape a) est réalisée par frittage.

3. Procédé (21) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le corps (11) en céramique comporte un carbure, un oxyde ou un nitrure de matériaux comme le titane, le silicium, l’aluminium ou le zirconium.

4. Procédé (21) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’étape b) est réalisée par laser.

5. Procédé (21) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque au moins un évidement (12) comporte une profondeur comprise entre 80 µm et 500 µm afin d’améliorer la force d’accrochage.

6. Procédé (21) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’étape c) est réalisée par laser.

7. Procédé (21) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’étape c) forme des cavités dans ledit fond dudit au moins un évidement.

8. Procédé (21) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les cavités ont des profondeurs qui sont inférieures au cinquième de la profondeur dudit au moins un évidement (12).

9. Procédé (21) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’étape d) comporte les phases suivantes: i) remplir ledit au moins un évidement (12) avec une matrice organique chargée avec des particules de céramique; ii) réticuler et densifier sous atmosphère contrôlée ladite matrice afin de former la céramique composite.

10. Procédé (21) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la matrice organique est formée à partir d’un époxyde modifié ou non et/ou d’un acrylique modifié ou non et/ou d’un polyuréthane et/ou d’une silicone.

11. Procédé (21) selon la revendication 9 ou 10, caractérisé en ce que les particules de céramique sont formées à partir d’un carbure, d’un oxyde ou d’un nitrure de matériaux comme le titane, le silicium, l’aluminium ou le zirconium.

12. Procédé (21) selon l’une des revendications 9 à 11, caractérisé en ce que la phase ii) est réalisée à une température comprise entre 20 et 300 °C.

13. Procédé (21) selon l’une des revendications 9 à 12, caractérisé en ce que la phase ii) est réalisée à une pression comprise entre 1 et 6 bars.

14. Procédé (21) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comporte, avant l’étape d), l’étape suivante: f) former (25) une couche de liaison au niveau du fond dudit au moins un évidement afin d’assurer un meilleur accrochage de la céramique composite.

15. Procédé (21) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la couche de liaison est formée à partir d’un silane, un organosiloxane, un alcanéthiol, un alcane disulfide, un zirconate, un titanate et/ou un aluminate.

16. Pièce d’horlogerie (1) caractérisée en ce qu’elle comporte au moins un élément céramique (10) incrusté par au moins un décor (13) en céramique composite (16) obtenu à partir du procédé conforme à l’une des revendications précédentes, le corps (11) en céramique dudit élément formant une pièce (2, 3, 4, 5, 6, 7, 8) de l’habillage de ladite pièce d’horlogerie.

17. Article de bijouterie ou de joaillerie caractérisé en ce qu’il comporte au moins un élément céramique (10) incrusté par au moins un décor (13) en céramique composite (16) obtenu à partir du procédé conforme à l’une des revendications 1 à 15.