CH707505A2

CH707505A2 - Metal pivoting axle e.g. nonmagnetic balance axle, for mechanical clockwork movement of watch, has pivot arranged at end, where axle is made of metal e.g. austenitic cobalt or nickel alloy, in order to limit sensitivity to magnetic fields

Info

Publication number: CH707505A2
Application number: CH00196/13A
Authority: CH
Inventors: Cédric Von Grueningen; Christian Charbon; Marco Verardo
Original assignee: Omega Sa
Priority date: 2013-01-17
Filing date: 2013-01-17
Publication date: 2014-07-31
Also published as: CH707505B1

Abstract

The axle e.g. nonmagnetic balance axle, has a pivot (3) arranged at an end, where the axle is made of metal (4) e.g. austenitic steel, austenitic cobalt or nickel alloy, in order to limit sensitivity of the axle to magnetic fields. An external surface (5) of the pivot is hardened with respect to a core of the axle according to a predetermined depth ranging between 5% and 40% of total diameter of the axle. The hardened external surface comprises diffused atoms of a chemical element e.g. non metal such as nitrogen and/or oxygen. An independent claim is also included for a method for manufacturing a metal pivoting axle.

Description

Domaine de l’inventionField of the invention

[0001] L’invention se rapporte à une pièce pour mouvement d’horlogerie et notamment à un axe de pivotement amagnétique pour un mouvement d’horlogerie mécanique et plus particulièrement à un axe de balancier, une tige d’ancre et un pignon d’échappement amagnétiques. The invention relates to a watch movement piece and in particular to a non-magnetic pivoting axis for a mechanical clockwork movement and more particularly to a balance shaft, an anchor rod and a pinion gear. non-magnetic exhaust.

Arrière-plan de l’inventionBackground of the invention

[0002] La fabrication d’un axe de pivotement horloger consiste, à partir d’une barre en acier trempable, à réaliser des opérations de décolletage pour définir des différentes surfaces actives (portée, épaulement, pivots etc.) puis à soumettre l’axe décolleté à des opérations de traitement thermique comprenant au moins une trempe pour améliorer la dureté de l’axe et un ou plusieurs revenus pour en améliorer la ténacité. Les opérations de traitements thermiques sont suivies d’une opération de roulage des pivots des axes, opération consistant à polir les pivots pour les amener aux dimensions requises. Au cours de l’opération de roulage la dureté ainsi que la rugosité des pivots sont encore améliorées. On notera que cette opération de roulage est très difficile voire impossible à réaliser avec des matériaux dont la dureté est faible c’est-à-dire inférieure à 600 HV. The manufacture of a horological pivot axis consists, from a hardenable steel bar, to perform machining operations to define different active surfaces (scope, shoulder, pivots etc.) and then to submit the neckline axis at heat treatment operations comprising at least one quenching to improve the hardness of the axis and one or more income to improve toughness. The heat treatment operations are followed by a rolling operation of the pivots of the axes, an operation consisting in polishing the pivots to bring them to the required dimensions. During the rolling operation the hardness as well as the roughness of the pivots are further improved. Note that this rolling operation is very difficult or impossible to achieve with materials whose hardness is low, that is to say less than 600 HV.

[0003] Les axes de pivotement, par exemple les axes de balancier, utilisés classiquement dans les mouvements d’horlogerie mécaniques sont réalisés dans des nuances d’aciers de décolletage qui sont généralement des aciers martensitiques au carbone incluant du plomb et des sulfures de manganèse pour améliorer leur usinabilité. Un acier de ce type est connu, désigné 20 AP est typiquement utilisé pour ces applications. [0003] Pivoting axes, for example rocker shafts, conventionally used in mechanical clockwork movements are made in grades of free-cutting steels which are generally carbon martensitic steels including lead and manganese sulphides. to improve their machinability. A steel of this type is known, designated AP is typically used for these applications.

[0004] Ce type de matériau a l’avantage d’être facilement usinable, en particulier d’être apte au décolletage et présente, après des traitements de trempe et de revenu, des propriétés mécaniques élevées très intéressantes pour la réalisation d’axes de pivotement horlogers. Ces aciers présentent en particulier une résistance à l’usure et une dureté après traitement thermique élevées. Typiquement la dureté des pivots d’un axe réalisé en acier 20 AP peut atteindre une dureté dépassant les 700 HV après traitement thermique et roulage. This type of material has the advantage of being easily machinable, in particular to be able to bar-turning and has, after quenching and tempering treatments, high mechanical properties very interesting for the realization of axes of pivoting watchmakers. In particular, these steels exhibit high wear resistance and hardness after heat treatment. Typically the hardness of the pivots of an axis made of steel AP may reach a hardness exceeding 700 HV after heat treatment and rolling.

[0005] Bien que fournissant des propriétés mécaniques satisfaisantes pour les applications horlogères décrites ci-dessus, ce type de matériau présente l’inconvénient d’être magnétique et de pouvoir perturber la marche d’une montre après avoir été soumis à un champ magnétique, et ce notamment lorsque ce matériau est utilisé pour la réalisation d’un axe de balancier coopérant avec un balancier spiral en matériau ferromagnétique. Ce phénomène est bien connu de l’homme du métier et est par exemple décrit dans le Bulletin Annuel Suisse de Chronométrie Vol. I, pages 52 à 74. On notera également que ces aciers martensitiques sont également sensibles à la corrosion. Although providing satisfactory mechanical properties for horological applications described above, this type of material has the disadvantage of being magnetic and can disrupt the running of a watch after being subjected to a magnetic field, and in particular when this material is used for producing a balance shaft cooperating with a balance spring of ferromagnetic material. This phenomenon is well known to those skilled in the art and is for example described in the Swiss Annual Chronometric Newsletter Vol. I, pages 52 to 74. It will also be appreciated that these martensitic steels are also susceptible to corrosion.

[0006] Des essais pour tenter de remédier à ces inconvénients ont été menés avec des aciers inoxydables austénitiques qui présentent la particularité d’être amagnétiques c’est -à-dire du type paramagnétique ou diamagnétique ou antiferromagnétique Toutefois, ces aciers austénitiques présentent une structure cristallographique ne permettant pas de les tremper et d’atteindre des duretés et donc des résistances à l’usure compatibles avec les exigences requises pour la réalisation d’axes de pivotement horlogers. Un moyen d’augmenter la dureté de ces aciers est l’écrouissage, toutefois cette opération de durcissement ne permet pas d’obtenir des duretés supérieure à 500 HV. Par conséquent, dans le cadre de pièces nécessitant une grande résistance à l’usure par frottement et devant avoir des pivots ne présentant pas ou peu de risque de déformation, l’utilisation de ce type d’aciers reste limitée. Attempts to overcome these drawbacks have been carried out with austenitic stainless steels which have the particularity of being non-magnetic, that is to say of the paramagnetic or diamagnetic or antiferromagnetic type. However, these austenitic steels have a structural structure. crystallographic not allowing them to be hardened and to reach hardnesses and therefore wear resistances compatible with the requirements required for the realization of clockwise pivot axes. One way to increase the hardness of these steels is work hardening, however this hardening operation does not allow to obtain hardnesses greater than 500 HV. Therefore, in the context of parts requiring high resistance to frictional wear and having pivots having little or no risk of deformation, the use of this type of steel remains limited.

[0007] Une autre approche pour tenter de remédier à ces inconvénients a consisté à déposer sur les axes de pivotements des couches dures de matériaux tels que le carbone amorphe connu sous la dénomination anglaise diamond like carbone (DCL). Or, on a constaté des risques importants de délamination de la couche dure et donc la formation de débris qui peuvent circuler à l’intérieur du mouvement horloger et venir perturber le fonctionnement de ce dernier, ce qui n’est pas satisfaisant. Another approach to overcome these drawbacks has been to deposit on the pivot axes of the hard layers of materials such as the amorphous carbon known as English diamond carbon (DCL). However, there have been significant risks of delamination of the hard layer and therefore the formation of debris that can circulate inside the watch movement and come to disrupt the operation of the latter, which is not satisfactory.

[0008] Encore une autre approche a été envisagée pour remédier aux inconvénients des aciers inoxydables austénitiques, à savoir le durcissement superficiel de ces axes de pivotement par nitruration, carburation ou nitrocarburation. Toutefois ces traitements sont connus pour entrainer une perte importante de la résistance à la corrosion en raison de la réaction de l’azote et/ou du carbone avec le chrome de l’acier et la formation de nitrure de chrome et/ou de carbure de chrome causant un appauvrissement localisé de la matrice en chrome, ce qui est préjudiciable pour l’application horlogère souhaitée. Another approach has been considered to overcome the disadvantages of austenitic stainless steels, namely the surface hardening of these pivot axes by nitriding, carburizing or nitrocarburizing. However, these treatments are known to cause a significant loss of corrosion resistance due to the reaction of nitrogen and / or carbon with the chromium of the steel and the formation of chromium nitride and / or carbide. chromium causing a localized depletion of the matrix in chromium, which is detrimental to the desired watchmaking application.

Résumé de l’inventionSummary of the invention

[0009] Le but de la présente invention est de pallier tout ou partie des inconvénients cités précédemment en proposant un axe de pivotement permettant à la fois de limiter la sensibilité aux champs magnétiques et d’obtenir une dureté améliorée compatible avec les exigences de résistance à l’usure et aux chocs dans le domaine horloger. The object of the present invention is to overcome all or part of the disadvantages mentioned above by providing a pivot axis for both limiting the sensitivity to magnetic fields and to obtain an improved hardness compatible with the requirements of resistance to wear and shock in the watchmaking field.

[0010] L’invention a également pour but de fournir un axe de pivotement amagnétique ayant une résistance à la corrosion améliorée. The invention also aims to provide a nonmagnetic pivot axis having improved corrosion resistance.

[0011] L’invention a encore pour but de fournir un axe de pivotement amagnétique qui puisse être fabriqué de manière simple et économique. The invention also aims to provide a non-magnetic pivot axis that can be manufactured simply and economically.

[0012] A cet effet, l’invention se rapporte à un axe de pivotement en métal pour mouvement horloger comportant au moins un pivot à au moins une de ses extrémités caractérisé en ce que le métal est un acier du type austénitique, un alliage de cobalt du type austénitique ou un alliage de nickel du type austénitique afin de limiter sa sensibilité aux champs magnétiques et en ce qu’au moins la surface externe dudit au moins un pivot est durcie par rapport au cœur de l’axe selon une profondeur prédéterminée. For this purpose, the invention relates to a metal pivot axis for a watch movement comprising at least one pivot at at least one of its ends, characterized in that the metal is a steel of the austenitic type, an alloy of austenitic type cobalt or a nickel alloy of the austenitic type to limit its sensitivity to magnetic fields and in that at least the outer surface of said at least one pivot is hardened relative to the core of the axis to a predetermined depth.

[0013] Par conséquent, une zone superficielle ou la totalité de l’axe est durcie c’est-à-dire que le cœur l’axe peut rester peu ou pas modifié. Par ce durcissement sélectif de portions de l’axe, l’axe de pivotement permet de cumuler les avantages comme la faible sensibilité aux champs magnétiques, et dans les zones de contrainte principales, une dureté, en plus d’une bonne résistance à la corrosion tout en conservant une bonne ténacité générale. Par ailleurs l’utilisation d’un tel acier austénitique est avantageuse dans la mesure où ce dernier présente une grande usinabilité. Therefore, a superficial zone or the entire axis is hardened, that is to say that the heart axis can remain little or no change. By this selective hardening of portions of the axis, the pivot axis can accumulate advantages such as low sensitivity to magnetic fields, and in the main stress zones, hardness, in addition to good corrosion resistance while maintaining a good general tenacity. Moreover, the use of such austenitic steel is advantageous in that it has a high machinability.

[0014] Conformément à d’autres caractéristiques avantageuses de l’invention: – la profondeur prédéterminée représente entre 5% et 40% du diamètre d total du pivot, typiquement entre 5 et 35 microns; – la surface externe durcie comporte des atomes diffusés d’un élément chimique, ledit au moins élément chimique étant un non-métal et de préférence de l’azote et/ou du carbone; – la surface externe durcie comporte une dureté supérieure à 1000 HV. According to other advantageous features of the invention: The predetermined depth represents between 5% and 40% of the total diameter of the pivot, typically between 5 and 35 microns; The hardened outer surface comprises diffused atoms of a chemical element, said at least one chemical element being a non-metal and preferably nitrogen and / or carbon; The hardened outer surface has a hardness greater than 1000 HV.

[0015] De plus, l’invention se rapporte à un mouvement d’horlogerie, caractérisé en ce qu’il comprend un axe de pivotement selon l’une des variantes précédentes, et en particulier un axe de balancier, une tige d’ancre et/ou un pignon d’échappement comprenant un axe selon l’une des revendications précédentes. In addition, the invention relates to a watch movement, characterized in that it comprises a pivot axis according to one of the preceding variants, and in particular a balance shaft, an anchor rod. and / or an escape pinion comprising an axis according to one of the preceding claims.

[0016] Enfin, l’invention se rapporte à un procédé de fabrication d’un axe de pivotement comportant les étapes suivantes: a) former une axe de pivotement à base d’acier du type austénitique, d’un alliage de cobalt du type austénitique ou d’un alliage de nickel du type austénitique, pour limiter sa sensibilité aux champs magnétiques comportant au moins un pivot à au moins une de ses extrémités; b) diffuser des atomes selon une profondeur prédéterminée au moins à la surface externe dudit au moins un pivot afin de durcir l’axe de pivotement au niveau des zones de contraintes principales tout en gardant une ténacité élevée. Finally, the invention relates to a method of manufacturing a pivot axis comprising the following steps: a) forming a steel-based pivot axis of the austenitic type, of a cobalt alloy of the austenitic type or of a nickel alloy of the austenitic type, in order to limit its sensitivity to magnetic fields comprising at least one pivot at at least one of its extremities; b) diffusing atoms at a predetermined depth at least to the outer surface of said at least one pivot to harden the pivot axis at the major stress zones while maintaining high toughness.

[0017] Par conséquent, par diffusion d’atomes dans l’acier ou dans l’alliage de cobalt ou de nickel, une zone superficielle ou la totalité des pivots est durcie sans avoir à déposer un deuxième matériau par-dessus les pivots. En effet, le durcissement est réalisé directement dans le matériau de l’axe de pivotement ce qui permet avantageusement selon l’invention d’éviter tout délaminage ultérieur comme cela peut se produire dans le cas du dépôt d’une couche dure sur l’axe. Therefore, by diffusion of atoms in the steel or in the alloy of cobalt or nickel, a surface area or all pivots is hardened without having to deposit a second material over the pivots. Indeed, the hardening is carried out directly in the material of the pivot axis which advantageously allows according to the invention to avoid any subsequent delamination as may occur in the case of the deposition of a hard layer on the axis .

[0018] De plus, ce traitement thermochimique qui vise à diffuser des atomes de carbone et/ou d’azote dans les sites interstitiels de l’alliage ne forme en principe ni carbures et/ou ni nitrures qui pourraient dégrader la résistance à la corrosion des axes de pivotement. In addition, this thermochemical treatment which aims to diffuse carbon atoms and / or nitrogen in the interstitial sites of the alloy does not form in principle or carbides and / or nitrides that could degrade the corrosion resistance pivot axes.

[0019] Conformément à d’autres caractéristiques avantageuses de l’invention: – la profondeur prédéterminée représente entre 5% et 40% du diamètre d total du pivot; – les atomes comportent au moins un élément chimique, ce dernier étant de préférence un non-métal comme de l’azote et/ou du carbone; – l’étape b) effectue un traitement thermochimique de diffusion; – l’étape b) effectue un processus d’implantation ionique et de traitement de diffusion; – les pivots sont roulés ou polis après l’étape b). According to other advantageous features of the invention: The predetermined depth represents between 5% and 40% of the total diameter of the pivot; The atoms comprise at least one chemical element, the latter preferably being a non-metal such as nitrogen and / or carbon; Step b) carries out a thermochemical diffusion treatment; Step b) performs an ion implantation and diffusion treatment process; The pivots are rolled or polished after step b).

Description sommaire des dessinsBrief description of the drawings

[0020] D’autres particularités et avantages rassortiront 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’un axe de pivotement selon l’invention; <tb>la fig. 2<SEP>est une coupe partielle d’un pivot d’axe de balancier selon l’invention après l’opération de traitement de diffusion et avant l’opération de roulage ou de polissage; <tb>la fig. 3<SEP>est une coupe partielle similaire à celle de la fig. 2 illustrant un pivot après l’opération de traitement de diffusion et après l’opération de roulage ou de polissage; <tb>les fig. 4 et 5<SEP>sont des graphes illustrant le profil de dureté du bord en direction du cœur d’un pivot d’axe de balancier selon l’invention, après l’opération de diffusion, respectivement avant et après l’opération de roulage ou polissage.Other features and advantages will clearly show the description which is given below, for information only and not limiting, with reference to the accompanying drawings, in which: <tb> fig. 1 <SEP> is a representation of a pivot axis according to the invention; <tb> fig. 2 <SEP> is a partial section of a balance shaft pivot according to the invention after the diffusion treatment operation and before the rolling or polishing operation; <tb> fig. 3 <SEP> is a partial section similar to that of FIG. 2 illustrating a pivot after the diffusion treatment operation and after the rolling or polishing operation; <tb> figs. 4 and 5 <SEP> are graphs illustrating the hardness profile of the edge in the direction of the core of a balance shaft pivot according to the invention, after the diffusion operation, respectively before and after the rolling operation or polishing.

Description détaillée des modes de réalisation préférésDetailed Description of the Preferred Embodiments

[0021] L’invention se rapporte à une pièce pour mouvement d’horlogerie et notamment à un axe de pivotement amagnétique pour un mouvement d’horlogerie mécanique. The invention relates to a piece for a watch movement and in particular to a non-magnetic pivoting axis for a mechanical clockwork movement.

[0022] L’invention sera décrite ci-après dans le cadre d’une application à un axe de balancier amagnétique 1. Bien évidemment, d’autres types d’axes de pivotement horlogers sont envisageables comme par exemple des axes de mobiles horlogers, typiquement des pignons d’échappement, ou encore des tiges d’ancre. The invention will be described below in the context of an application to a non-magnetic balance shaft 1. Of course, other types of clockwise pivot axes are possible, such as for example the axes of watchmakers, typically exhaust gears, or anchor rods.

[0023] En se référant à la fig. 1 on voir un axe de balancier 1 selon l’invention qui comporte une pluralité de sections 2 de diamètres différents définissants classiquement des portées 2a et des épaulements 2b arrangés entre deux portions d’extrémité définissant des pivots 3. Ces pivots sont destinés à venir chacun pivoter dans un palier typiquement dans un orifice d’une pierre ou rubis. Referring to FIG. 1 there is shown a balance shaft 1 according to the invention which comprises a plurality of sections 2 of different diameters defining typically spans 2a and shoulders 2b arranged between two end portions defining pivots 3. These pivots are intended to come each pivot in a bearing typically in a hole of a stone or ruby.

[0024] Avec le magnétisme induit par les objets rencontrés au quotidien, il est important de limiter la sensibilité de l’axe de balancier 1 sous peine d’influencer la marche de la pièce d’horlogerie dans lequel il est incorporé. With the magnetism induced by objects encountered on a daily basis, it is important to limit the sensitivity of the balance shaft 1 under penalty of influencing the operation of the timepiece in which it is incorporated.

[0025] De manière surprenante, l’invention permet de résoudre les deux problèmes en même temps sans compromis et en apportant d’autres avantages. Ainsi, le métal 4 de l’axe 1 est de l’acier du type austénitique et, préférentiellement, inoxydable, afin de limiter de manière avantageuse sa sensibilité aux champs magnétiques. De plus, au moins la surface externe 5 des pivots (fig. 2 et 3 ) est durcie par rapport au reste de l’axe de balancier selon une profondeur prédéterminée afin d’offrir, avantageusement selon l’invention, une dureté élevée au niveau de ladite surface externe tout en gardant une ténacité élevée. Surprisingly, the invention solves both problems at the same time without compromise and providing other benefits. Thus, the metal 4 of the axis 1 is of the steel of the austenitic type and, preferably, stainless, in order to advantageously limit its sensitivity to magnetic fields. In addition, at least the outer surface 5 of the pivots (Figures 2 and 3) is hardened relative to the remainder of the balance shaft to a predetermined depth to provide, advantageously according to the invention, a high degree of hardness. of said outer surface while maintaining high toughness.

[0026] En effet, selon l’invention, nous avons pu obtenir des durcissements de la surface externe des pivots 3 supérieur à 1000 HV Les valeurs ci-dessus ont été obtenues à partir de l’acier austénitique inox nickel chrome comprenant au moins 16,5% de Cr et 10% de Ni du type 316L (DIN X2CrNiMo17-12-2+Su+Cu) avec ajout de soufre et de sulfure de manganèse. Bien évidemment, d’autres aciers austénitiques sont envisageables dès lors que la proportion de leur constituant leur confère des propriétés paramagnétiques, diamagnétiques ou antiferromagnétiques ainsi qu’une bonne usinabilité. Indeed, according to the invention, we have been able to obtain hardening of the outer surface of the pivots 3 greater than 1000 HV The above values were obtained from austenitic stainless steel nickel chromium comprising at least 16 , 5% Cr and 10% Ni of type 316L (DIN X2CrNiMo17-12-2 + Su + Cu) with addition of sulfur and manganese sulphide. Of course, other austenitic steels are possible since the proportion of their constituent gives them paramagnetic, diamagnetic or antiferromagnetic properties as well as good machinability.

[0027] Il a été montré empiriquement qu’une profondeur de durcissement comprise entre 5% et 40% de diamètre d total des pivots 3 suffit pour l’application à un axe de balancier. A titre d’exemple, si le rayon d/2 est de 50 µm, la profondeur de durcissement est préférentiellement autour de 15 µm tout autour des pivots 3. Bien évidemment, suivant les applications, une profondeur différente de durcissement comprise entre 5% et 80% du diamètre d total peut être prévue. It has been shown empirically that a curing depth of between 5% and 40% of the total diameter of the pivots 3 is sufficient for application to a balance shaft. For example, if the radius d / 2 is 50 microns, the depth of hardening is preferably around 15 microns around the pivots 3. Of course, depending on the application, a different depth of hardening of between 5% and 80% of the total diameter d can be provided.

[0028] Préférentiellement selon l’invention, la surface externe durcie 5 des pivots 3 comporte des atomes diffusés d’au moins un non-métal comme de l’azote et/ou du carbone. En effet, comme expliqué ci-dessous, par sursaturation interstitielle d’atomes dans l’acier 4, une zone superficielle 5 est durcie sans avoir à déposer un deuxième matériau par-dessus les pivots 3. En effet, le durcissement est réalisé directement dans le matériau 4 des pivots 3 ce qui permet avantageusement selon l’invention d’éviter tout délaminage ultérieur en cours d’utilisation. Preferably, according to the invention, the hardened outer surface 5 of the pivots 3 comprises diffused atoms of at least one non-metal such as nitrogen and / or carbon. Indeed, as explained below, by interstitial supersaturation of atoms in the steel 4, a surface zone 5 is cured without having to deposit a second material over the pivots 3. In fact, the curing is carried out directly in the material 4 pivots 3 which advantageously according to the invention to avoid any subsequent delamination during use.

[0029] Par conséquent, au moins une zone superficielle 5 est durcie c’est-à-dire que le cœur des pivots 3 et/ou le reste de l’axe, peut rester peu ou pas modifié sans modification notable des propriétés mécaniques de l’axe de balancier 1. Par ce durcissement sélectif des pivots 3 de l’axe de balancier 1 permet de cumuler les avantages comme la faible sensibilité aux champs magnétiques, une dureté est une ténacité élevée, dans les zones de contrainte principales tout en ayant une bonne résistance à la corrosion et à la fatigue. Therefore, at least one surface area 5 is hardened, that is to say that the heart of the pivots 3 and / or the rest of the axis, can remain little or no change without significant modification of the mechanical properties of the axis of pendulum 1. By this selective hardening of the pivots 3 of the axis of pendulum 1 allows to cumulate the advantages like the weak sensitivity to the magnetic fields, a hardness is a high tenacity, in the zones of principal stress while having good resistance to corrosion and fatigue.

[0030] L’invention se rapporte également au procédé de fabrication d’un axe de balancier comme expliqué ci-dessus. Le procédé comporte avantageusement selon l’invention les étapes suivantes: a) former un axe de balancier 1 à base d’un acier du type austénitique pour limiter sa sensibilité aux champs magnétiques et comportant un pivots 3 à chacune de ses extrémités; b) diffuser des atomes selon une profondeur prédéterminée au moins à la surface externe 5 des pivots 3 afin de durcir les pivots au niveau des zones de contraintes principales. The invention also relates to the method of manufacturing a balance shaft as explained above. The process advantageously comprises according to the invention the following steps: a) forming a balance shaft 1 based on an austenitic type steel to limit its sensitivity to magnetic fields and having a pivots 3 at each of its ends; b) scattering atoms at a predetermined depth at least to the outer surface 5 of the pivots 3 in order to harden the pivots at the main stress zones.

[0031] Selon un premier mode préférentiel de réalisation, les pivots 3 sont roulés ou poli après l’étape b) afin d’atteindre les dimensions et l’état de surface finaux désirés pour les pivots 3. Cette opération de roulage après traitement permet d’obtenir des axes présentant une résistance à l’usure et aux chocs améliorée par rapport à des axes dont les pivots n’ont subi que l’opération de durcissement. According to a first preferred embodiment, the pivots 3 are rolled or polished after step b) in order to achieve the desired final dimensions and surface condition for the pivots 3. This rolling operation after treatment allows to obtain pins having improved wear and shock resistance with respect to axes whose pivots have only undergone the hardening operation.

[0032] En observant les graphes illustrés aux fig. 4 et 5 , qui ont été réalisés sur la base d’axes de balancier ayant subi le traitement de diffusion de l’étape b) sur la totalité de ses surfaces on constate que la dureté en surface de l’axe, y compris de la surface de ses pivots 3, atteint une dureté de l’ordre de 1300 HV (courbe A fig. 4 ). On constate également contre toute attente que l’opération de roulage qui a éliminé une partie de la couche superficielle 5a (la couche sombre à la fig. 2 ) a également éliminé la partie la plus dure de la couche superficielle 5 des pivots 3 mais que la dureté superficielle des pivots 3 (courbe 8 fig. 5 ) reste avantageusement supérieure à 1000 HV, ce qui donne aux pivots 3 des propriétés de résistance à l’usure très satisfaisantes pour l’application considérée. By observing the graphs illustrated in FIGS. 4 and 5, which have been made on the basis of balance pins which have undergone the diffusion treatment of step b) on all of its surfaces, it is found that the surface hardness of the axis, including the surface of its pivots 3, reaches a hardness of the order of 1300 HV (curve A Fig. 4). It is also surprisingly found that the rolling operation which has removed part of the superficial layer 5a (the dark layer in Fig. 2) has also eliminated the hardest part of the superficial layer 5 of the pivots 3 but that the surface hardness of the pivots 3 (curve 8, figure 5) advantageously remains greater than 1000 HV, which gives the pivots 3 very satisfactory wear resistance properties for the application under consideration.

[0033] Avantageusement selon l’invention, quel que soit le mode de réalisation, le procédé peut être appliqué en vrac. Ainsi, l’étape b) peut consister en un traitement thermochimique comme une cémentation ou une nitruration de plusieurs axes de balancier et/ou de plusieurs ébauches de d’axes de balancier. On comprend que l’étape b) peut consister à diffuser interstitiellement dans l’acier 4, des atomes d’un élément chimique préférentiellement d’un non-métal comme de l’azote et/ou du carbone. Enfin, avantageusement, il a été trouvé que les contraintes compressives du procédé améliorent la résistance à la fatigue et la tenue aux chocs. Advantageously according to the invention, whatever the embodiment, the method can be applied in bulk. Thus, step b) may consist of a thermochemical treatment such as a carburizing or nitriding of several balance shafts and / or several blanks of balance shafts. It is understood that step b) may consist in interstitially diffusing in the steel 4, atoms of a chemical element preferably a non-metal such as nitrogen and / or carbon. Finally, advantageously, it has been found that the compressive stresses of the process improve the fatigue strength and the impact strength.

[0034] L’étape b) pourrait également consister en un processus d’implantation ionique et/ou d’un traitement thermique de diffusion. Cette variante possède l’avantage de ne pas limiter le type d’atomes diffusés et permettre une diffusion aussi bien interstitielle que substitutionnelle. Step b) could also consist of an ion implantation process and / or a diffusion heat treatment. This variant has the advantage of not limiting the type of diffused atoms and allowing an interstitial as well as a substitutional diffusion.

[0035] 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, il peut être envisagé de totalement ou quasi-totalement traiter les pivots 3, c’est-à-dire traiter un pourcentage supérieur à 80% du diamètre d des pivots 3 même si cela n’est pas nécessaire pour l’application à des axes de pivotements tels que des axes de balanciers horlogers. Of course, the present invention is not limited to the example shown but is susceptible to various variations and modifications that will occur to those skilled in the art. In particular, it can be envisaged to totally or almost totally treat the pivots 3, that is to say treat a percentage greater than 80% of the diameter d pivots 3 even if this is not necessary for the application to pivot axes such as axes of watchmakers.

[0036] L’invention prévoit également que le matériau de base pour la réalisation d’un axe de pivotement peut être également un alliage de cobalt du type austénitique comprenant au moins 39% de cobalt, typiquement un alliage connu sous la désignation DIN K13C20N16Fe15D7 ayant typiquement 39% de Co, 19% de Cr, 15% de Ni et 6% de Mo, 1.5% de Mn, 18% de Fe et le soldes d’additifs ou un alliage de nickel de type austénitique comprenant au moins 33% de nickel typiquement un alliage connu sous la désignation MP35N® ayant typiquement 35% de Ni 20% de Cr, 10% de Mo, 33% de Co et le solde d’additifs. The invention also provides that the base material for producing a pivot axis may also be a cobalt alloy of the austenitic type comprising at least 39% cobalt, typically an alloy known under the designation DIN K13C20N16Fe15D7 having typically 39% Co, 19% Cr, 15% Ni and 6% Mo, 1.5% Mn, 18% Fe and the balance of additives or an austenitic nickel alloy comprising at least 33% of nickel typically an alloy known as MP35N® typically having 35% Ni 20% Cr, 10% Mo, 33% Co and the balance of additives.

Claims

1. Metal pivot pin (1) for a watch movement comprising at least one pivot at at least one of its ends, characterized in that the metal is austenitic type steel, a cobalt alloy of the austenitic type or a nickel alloy of the austenitic type in order to limit its sensitivity to the magnetic fields and in that at least the outer surface (5) of the at least one pivot (3) is hardened with respect to the center of the axis to a predetermined depth.

2. Pivot axis (1) according to claim 1, characterized in that the predetermined depth is between 5% and 40% of the total diameter (d).

Pivot pin (1) according to claim 1 or 2, characterized in that the hardened outer surface (5) has diffused atoms of at least one chemical element.

4. Pivot axis (1) according to claim 3, characterized in that said at least one chemical element is a non-metal

5. Pivot axis (1) according to claim 4, characterized in that said at least non-metal is nitrogen and / or carbon.

6. Pivot axis (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the cured outer surface (5) has a hardness greater than 1000 HV.

7. Pivot axis (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the metal forming the axis is selected from the set comprising austenitic stainless steel nickel chromium comprising at least 16.5% of Cr and 10% of Ni, the austenitic cobalt alloys comprising at least 39% cobalt, the austenitic nickel alloys having at least 33% nickel.

8. Pivot axis (1) according to claim 7, characterized in that the metal forming the axis is selected from the group consisting of austenitic steel X2CrNiMo17-12-2 + Su + Cu, cobalt alloys of austenitic type K13C20N16Fe15D7, and the austenitic nickel alloy having a composition of 35% Ni 20% Cr, 10% Mo, 33% Co and the balance of additives.

9. Pivot axis (1) according to one of the preceding claims, characterized in that it comprises two pivots.

10. Movement for a timepiece characterized in that it comprises a pivot axis (1) according to one of the preceding claims.

11. Movement for a timepiece characterized in that it comprises a rocker shaft (1), an anchor rod and / or an exhaust pinion comprising an axis according to one of the preceding claims.

12. A method of manufacturing a pivot axis (1) comprising the following steps: a) forming a steel-based pivot axis (1) of the austenitic type, of a cobalt alloy of the austenitic type or of a nickel alloy of the austenitic type, in order to limit its sensitivity to magnetic fields comprising at least one pivot (3) at one of its ends; b) diffusing atoms at a predetermined depth at least to the outer surface of said at least one pivot (3) to harden the pivot axis (3) at the main stress zones while maintaining high toughness.

13. The method of claim 12, characterized in that the predetermined depth is between 5% and 40% of the total diameter (d) pivots (3).

14. The method of claim 12 or 13, characterized in that the diffusion step comprises the diffusion of atoms of at least one chemical element

15. The method of claim 14, characterized in that the atoms comprise at least one non-metal.

16. The method of claim 15, characterized in that said at least one non-metal is nitrogen and / or carbon.

17. Method according to one of claims 12 to 16, characterized in that step b) consists of a thermochemical diffusion treatment.

18. Method according to one of claims 12 to 16, characterized in that step b) consists of an ion implantation process followed or not a diffusion treatment.

19. Method according to one of claims 12 to 18, characterized in that the pivots (3) is subjected to a rolling / polishing operation after step b).