CH708928A2 - Solid amorphous alloy based on beryllium-free zirconium. - Google Patents

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CH708928A2
CH708928A2 CH02020/13A CH20202013A CH708928A2 CH 708928 A2 CH708928 A2 CH 708928A2 CH 02020/13 A CH02020/13 A CH 02020/13A CH 20202013 A CH20202013 A CH 20202013A CH 708928 A2 CH708928 A2 CH 708928A2
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Alban Dubach
Yves Winkler
Tommy Carozzani
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Swatch Group Res & Dev Ltd
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Abstract

L’invention concerne un alliage amorphe massif à base de zirconium ou/et de hafnium, exempt de béryllium, avec rajout d’argent, d’or et/ou de platine pour augmenter son diamètre critique. L’invention concerne également un composant d’horlogerie ou de joaillerie réalisé en ledit alliage amorphe.The invention relates to a solid amorphous alloy based on zirconium or / and hafnium, free of beryllium, with addition of silver, gold and / or platinum to increase its critical diameter. The invention also relates to a timepiece or jewelry component made of said amorphous alloy.

Description

Domaine de l’inventionField of the invention

[0001] L’invention concerne un alliage amorphe massif. [0001] The invention relates to a solid amorphous alloy.

[0002] L’invention concerne encore un composant d’horlogerie réalisé en un tel alliage. [0002] The invention also relates to a timepiece component made from such an alloy.

[0003] L’invention concerne les domaines de l’horlogerie, de la bijouterie, et de la joaillerie, en particulier pour les structures: boîtes de montres, carrures, platines, lunettes, poussoirs, couronnes, boucles, bracelets, bagues, boucles d’oreilles et autres. The invention relates to the fields of watchmaking, jewelry, and jewelry, in particular for structures: watch cases, middle parts, plates, glasses, pushers, crowns, buckles, bracelets, rings, buckles ears and others.

Arrière-plan de l’inventionBackground of the invention

[0004] Les alliages amorphes sont de plus en plus utilisés dans les domaines de l’horlogerie, de la bijouterie, et de la joaillerie, en particulier pour les structures: boîtes de montres, carrures, platines, lunettes, poussoirs, couronnes, boucles, bracelets, et autres. Amorphous alloys are increasingly used in the fields of watchmaking, jewelry, and jewelry, in particular for structures: watch cases, middle parts, plates, bezels, pushers, crowns, buckles , bracelets, and others.

[0005] Les composants à usage externe, destinés à être en contact avec la peau de l’utilisateur, doivent obéir à certaines contraintes, en particulier en raison de la toxicité ou des effets allergènes de certains métaux, notamment le béryllium et le nickel. Malgré les qualités intrinsèques particulières de tels métaux, on s’attache à mettre sur le marché, au moins pour les composants susceptibles d’entrer en contact avec l’épiderme de l’utilisateur, des alliages comportant peu voire pas de béryllium ou de nickel. [0005] Components for external use, intended to be in contact with the user's skin, must comply with certain constraints, in particular due to the toxicity or allergenic effects of certain metals, in particular beryllium and nickel. Despite the particular intrinsic qualities of such metals, efforts are made to place on the market, at least for the components liable to come into contact with the user's skin, alloys comprising little or no beryllium or nickel. .

[0006] Les alliages amorphes massifs à base de zirconium sont connus depuis les années 90. Les publications suivantes concernent de tels alliages: [0006] Massive amorphous alloys based on zirconium have been known since the 90s. The following publications relate to such alloys:

[0007] [1] Zhang, et al., Amorphous Zr-AI-TM (TM = Co, Ni, Cu) Alloys with Significant Supercooled Liquid Région of Over 100 K, Materials Transactions, JIM, Vol. 32, No. 11 (1991) pp. 1005–1010. [0007] [1] Zhang, et al., Amorphous Zr-AI-TM (TM = Co, Ni, Cu) Alloys with Significant Supercooled Liquid Region of Over 100 K, Materials Transactions, JIM, Vol. 32, No. 11 (1991) pp. 1005–1010.

[0008] [2] Lin, et al., Effect of Oxygen Impurity on Crystallization of an Undercooled Bulk Glass Forming Zr-Ti-Cu-Ni-AI Alloy, Materials Transactions, JIM, Vol. 38, No. 5 (1997) pp. 473–477. [0008] [2] Lin, et al., Effect of Oxygen Impurity on Crystallization of an Undercooled Bulk Glass Forming Zr-Ti-Cu-Ni-AI Alloy, Materials Transactions, JIM, Vol. 38, No. 5 (1997) pp. 473-477.

[0009] [3] Brevet US 6592 689. [0009] [3] US Patent 6,592,689.

[0010] [4] Inoue, et al., Formation, Thermal Stability and Mechanical Properties of Bulk Glassy Alloys with a Diameter of 20 mm in Zr-(Ti,Nb)-AI-Ni-Cu System, Materials Transactions, JIM, Vol. 50, No. 2 (2009) pp. 388–394. [0010] [4] Inoue, et al., Formation, Thermal Stability and Mechanical Properties of Bulk Glassy Alloys with a Diameter of 20 mm in Zr- (Ti, Nb) -AI-Ni-Cu System, Materials Transactions, JIM, Flight. 50, No. 2 (2009) pp. 388–394.

[0011] [5] Zhang, et al., Glass-Forming Ability and Mechanical Properties of the Ternary Cu-Zr-AI and Quaternary Cu-Zr-AI-Ag Bulk Metallic Glasses, Materials Transactions, Vol. 48, No. 7 (2007) pp. 1626–1630. [0011] [5] Zhang, et al., Glass-Forming Ability and Mechanical Properties of the Ternary Cu-Zr-AI and Quaternary Cu-Zr-AI-Ag Bulk Metallic Glasses, Materials Transactions, Vol. 48, No. 7 (2007) pp. 1626–1630.

[0012] [6] Inoue, et al., Formation of Icosahedral Quasicristalline Phase in Zr-AI-Ni-Cu-M (M=Ag,Pd,Au or Pt) Systems, Materials Transactions, JIM, Vol. 40, No. 10 (1999) pp. 1181–1184. [0012] [6] Inoue, et al., Formation of Icosahedral Quasicrystalline Phase in Zr-Al-Ni-Cu-M (M = Ag, Pd, Au or Pt) Systems, Materials Transactions, JIM, Vol. 40, No. 10 (1999) pp. 1181–1184.

[0013] [7] Inoue, et al., Effect of Additional Eléments on Glass transition Behavior and Glass Formation tendency ofZr-AI-Cu-Ni Alloys, Materials Transactions, JIM, Vol. 36, No. 12 (1995) pp. 1420–1426. [0013] [7] Inoue, et al., Effect of Additional Elements on Glass transition Behavior and Glass Formation tendency of Zr-AI-Cu-Ni Alloys, Materials Transactions, JIM, Vol. 36, No. 12 (1995) pp. 1420–1426.

[0014] Les alliages amorphes avec les meilleures aptitudes à la vitrification, aptitude couramment désignée sous le vocable GFA utilisé ci-après (glass-forming ability), se trouvent dans les systèmes: – Zr-Ti-Cu-Ni-Be (par exemple LM1 b, Zr44Ti11Cu9.8Ni10.2Be25), – et Zr-Cu-Ni-AI. The amorphous alloys with the best aptitudes for vitrification, aptitude commonly referred to under the term GFA used hereafter (glass-forming ability), are found in the systems: - Zr-Ti-Cu-Ni-Be (for example LM1 b, Zr44Ti11Cu9.8Ni10.2Be25), - and Zr-Cu-Ni-Al.

[0015] Vue la toxicité du béryllium, des alliages avec béryllium ne sont pas utilisables pour des applications en contact avec la peau, comme des pièces d’habillage ou similaire. Toutefois les alliages amorphes à base zirconium sans béryllium montrent en général des diamètres critiques qui sont inférieurs à ceux des alliages avec béryllium, ce qui est défavorable pour la réalisation de pièces massives. La meilleure composition en termes de diamètre critique (Dc) et de différence ΔTxentre la température de cristallisation Txet la température de transition vitreuse Tg(supercooled liquid région) dans le système Zr-Cu-Ni-AI est l’alliage Zr65Cu17.5Ni10Al7.5[1]. [0015] Due to the toxicity of beryllium, alloys with beryllium cannot be used for applications in contact with the skin, such as clothing or the like. However, amorphous zirconium-based alloys without beryllium generally show critical diameters which are smaller than those of alloys with beryllium, which is unfavorable for the production of massive parts. The best composition in terms of critical diameter (Dc) and difference ΔTx between the crystallization temperature Tx and the glass transition temperature Tg (supercooled liquid region) in the Zr-Cu-Ni-AI system is the alloy Zr65Cu17.5Ni10Al7.5 [1].

[0016] On connaît encore des modifications où le GFA a été amélioré en rajoutant du titane et/ou du niobium: – Zr52.5Cu17.9Ni14.6AI10Ti5(Vit105) [2] – Zr57Cu15.4Ni12.6AI10Nb5(Vit106) et Zr58.5Cu15.6Ni12.8Al10.3Nb2.8(Vit106a) [3] – Zr61Cu17.5Ni10AI7.5Ti2Nb2[4] Modifications are still known where the GFA has been improved by adding titanium and / or niobium: - Zr52.5Cu17.9Ni14.6AI10Ti5 (Vit105) [2] - Zr57Cu15.4Ni12.6AI10Nb5 (Vit106) and Zr58.5Cu15.6Ni12.8Al10.3Nb2.8 (Vit106a) [3] - Zr61Cu17.5Ni10AI7.5Ti2Nb2 [4]

[0017] En général, ce rajout de titane et/ou niobium augmente le diamètre critique des alliages, par contre la modification diminue fortement le gradient ΔTxet ainsi la fenêtre de procédé pour une éventuelle déformation à chaud de ces alliages. En plus, vue sa température de fusion très élevée (2468°C), le niobium n’est pas facile à fondre, ce qui complique la fabrication d’un alliage homogène. In general, this addition of titanium and / or niobium increases the critical diameter of the alloys, on the other hand the modification greatly reduces the gradient ΔTx and thus the process window for a possible hot deformation of these alloys. In addition, given its very high melting point (2468 ° C), niobium is not easy to melt, which complicates the manufacture of a homogeneous alloy.

[0018] Il est aussi connu que rajouter de l’argent dans des alliages ternaires Zr-Cu-AI augmente le diamètre critique. Notamment pour des modifications de la composition Zr46Cu46AI8, par exemple Zr42Cu42Al8Ag8[5]. [0018] It is also known that adding silver in ternary Zr-Cu-Al alloys increases the critical diameter. In particular for modifications of the composition Zr46Cu46AI8, for example Zr42Cu42Al8Ag8 [5].

[0019] Par contre, à cause du taux élevé de cuivre et l’absence de nickel, ces alliages ne résistent pas très bien à la corrosion et ont même une tendance à se décolorer (ou/et noircir) avec le temps à température ambiante. On the other hand, because of the high level of copper and the absence of nickel, these alloys do not resist corrosion very well and even have a tendency to discolor (or / and blacken) over time at room temperature .

[0020] En outre, il est connu que le rajout de plus de 5% d’argent, or, palladium ou platine, dans des alliages amorphes Zr-Cu-Ni-AI stimule la formation des quasi-cristaux lors d’une dévitrification de l’alliage par un traitement thermique entre Tget Tx[6]. In addition, it is known that the addition of more than 5% of silver, gold, palladium or platinum, in amorphous Zr-Cu-Ni-Al alloys stimulates the formation of quasi-crystals during devitrification of the alloy by a heat treatment between Tget Tx [6].

[0021] Dans la publication [7] l’effet d’un élément supplémentaire M (M=Ti, Hf, V, Nb, Cr, Mo, Fe, Co, Pd ou Ag) sur le GFA d’un alliage Zr-Cu-Ni-AI-M a été testé. In the publication [7] the effect of an additional element M (M = Ti, Hf, V, Nb, Cr, Mo, Fe, Co, Pd or Ag) on the GFA of an alloy Zr- Cu-Ni-AI-M has been tested.

[0022] Les résultats montrent que seuls le titane, le niobium et le palladium augmentent le diamètre critique de l’alliage, mais diminuent en même temps fortement le ΔTx. Aucun effet particulier n’est cité en ce qui concerne un rajout d’argent à l’alliage. [0022] The results show that only titanium, niobium and palladium increase the critical diameter of the alloy, but at the same time greatly reduce the ΔTx. No specific effect is cited for adding silver to the alloy.

[0023] Les documents ci-après incluent des alliages amorphes à base de zirconium avec argent ou or. The documents below include amorphous alloys based on zirconium with silver or gold.

[0024] Les documents US 5 980 652 et US 5 803 996 décrivent des alliages de type: Zrbal-(Ti,Hf,AI,Ga)5-20-(Fe,Co,Ni,Cu)20-40-(Pd,Pt,Au,Ag)0-10 et plus particulièrement des alliages avec palladium et/ou platine, un seul exemple citant un apport de 1% d’or ou 1% d’argent, sans appréciation sur l’effet de cet apport sur l’augmentation du diamètre critique. [0024] The documents US 5,980,652 and US 5,803,996 describe alloys of the type: Zrbal- (Ti, Hf, Al, Ga) 5-20- (Fe, Co, Ni, Cu) 20-40- (Pd, Pt, Au, Ag) 0-10 and more particularly alloys with palladium and / or platinum, a single example citing an input of 1% gold or 1% silver, without appreciation of the effect of this input on the increase in the critical diameter.

[0025] Le document EP 0 905 268 décrit des alliages du type: (Zr,Hf)25-85-(Ni,Cu,Fe,Co,Mn)50-70-Al>0-35-T>0-15 où T est un élément avec une enthalpie de mélange négative avec un des autres éléments, et est choisi parmi le groupe qui suit: T = Ru, Os, Rh, Ir, Pd, Pt, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W, Au, Ga, Ge, Re, Si, Sn ou Ti. Ce document ne présente qu’un exemple avec du palladium. Il ne met pas en évidence d’effet positif des éléments T sur Dcet ΔTx. [0025] Document EP 0 905 268 describes alloys of the type: (Zr, Hf) 25-85- (Ni, Cu, Fe, Co, Mn) 50-70-Al> 0-35-T> 0-15 where T is an element with a negative enthalpy of mixing with one of the other elements, and is chosen from the following group: T = Ru, Os, Rh, Ir, Pd, Pt, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W, Au, Ga, Ge, Re, Si, Sn or Ti. This document shows only one example with palladium. It does not demonstrate a positive effect of T elements on Dcet ΔTx.

[0026] Le document EP 0 905 269 décrit un procédé de fabrication d’un alliage multi-phases (14–23% de phase cristalline dans une matrice amorphe) par un traitement thermique de Zr25-85-Ni,Cu)5-70-AI>0-35-Ag>0-15. [0026] Document EP 0 905 269 describes a process for manufacturing a multi-phase alloy (14–23% crystalline phase in an amorphous matrix) by heat treatment of Zr25-85-Ni, Cu) 5-70 -AI> 0-35-Ag> 0-15.

[0027] Les documents CN 101 314 838 décrivent des alliages du type: Zr41-63-CU18-46-Ni1.5-12.5-AI4-15-Ag1.5-26CN 101 314 838 documents describe alloys of the type: Zr41-63-CU18-46-Ni1.5-12.5-AI4-15-Ag1.5-26

[0028] En somme, les effets des apports d’argent ou d’or à faible concentration dans de tels alliages amorphes sont mal connus, et n’ont pas fait l’objet d’investigations particulières dans la littérature. [0028] In short, the effects of adding silver or gold at low concentration in such amorphous alloys are poorly understood, and have not been the subject of specific investigations in the literature.

Résumé de l’inventionSummary of the invention

[0029] L’invention se propose d’augmenter le diamètre critique des alliages amorphes à base zirconium sans béryllium, tout en gardant une valeur élevée de ΔTx. [0029] The invention proposes to increase the critical diameter of amorphous alloys based on zirconium without beryllium, while keeping a high value of ΔTx.

[0030] L’invention concerne un alliage amorphe massif à base de zirconium ou/et de hafnium, exempt de béryllium, avec rajout d’argent, d’or et/ou de platine pour augmenter son diamètre critique. The invention relates to a solid amorphous alloy based on zirconium and / and hafnium, free of beryllium, with the addition of silver, gold and / or platinum to increase its critical diameter.

[0031] A cet effet l’invention concerne un alliage amorphe massif, caractérisé en ce qu’il est exempt de béryllium, et qu’il consiste, en valeurs en % atomique, en: [0031] To this end, the invention relates to a solid amorphous alloy, characterized in that it is free of beryllium, and that it consists, in atomic% values, of:

[0032] L’invention concerne encore un composant d’horlogerie ou de joaillerie réalisé en un tel alliage. [0032] The invention also relates to a timepiece or jewelry component made from such an alloy.

Description sommaire des dessinsBrief description of the drawings

[0033] D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre, en référence aux dessins annexés, où: la fig. 1 représente, de façon schématisée, la mesure du diamètre critique dans un échantillon conique; la fig. 2 représente, de façon schématisée, une pièce d’horlogerie réalisée en un alliage selon l’invention.[0033] Other characteristics and advantages of the invention will become apparent on reading the detailed description which follows, with reference to the accompanying drawings, where: FIG. 1 diagrammatically represents the measurement of the critical diameter in a conical sample; fig. 2 schematically shows a timepiece made of an alloy according to the invention.

Description détaillée des modes de réalisation préférésDetailed description of the preferred embodiments

[0034] L’invention concerne les domaines de l’horlogerie, de la bijouterie, et de la joaillerie, en particulier pour les structures: boîtes de montres, carrures, platines, lunettes, poussoirs, couronnes, boucles, bracelets, bagues, boucles d’oreilles et autres. The invention relates to the fields of watchmaking, jewelry, and jewelry, in particular for structures: watch cases, middle parts, plates, glasses, pushers, crowns, buckles, bracelets, rings, buckles ears and others.

[0035] L’invention se propose de produire des aciers amorphes sans béryllium, conçus pour présenter des propriétés analogues à celles des alliages amorphes contenant du béryllium. On appellera ci-après «alliage sans béryllium» un alliage exempt de béryllium, et «alliage sans nickel» un alliage comportant moins de 0,5% en % atomique, de nickel. [0035] The invention proposes to produce amorphous steels without beryllium, designed to exhibit properties similar to those of amorphous alloys containing beryllium. Hereinafter, “beryllium-free alloy” will be called an alloy free of beryllium, and “nickel-free alloy” an alloy comprising less than 0.5% by atomic% of nickel.

[0036] Par «exempt de béryllium» on entend que sa teneur est, de préférence nulle, sinon très faible, au même titre que des impuretés, et de préférence inférieure à 0,1%. By "free of beryllium" is meant that its content is preferably zero, if not very low, in the same way as impurities, and preferably less than 0.1%.

[0037] Il s’agit donc de rechercher la fabrication d’alliages, qui comportent des éléments de substitution au béryllium, et qui présentent des valeurs élevées du diamètre critique Dcet du gradient û Tx. [0037] It is therefore a question of researching the manufacture of alloys which contain elements which substitute for beryllium, and which have high values of the critical diameter Dcet of the gradient û Tx.

[0038] Aussi l’invention concerne un alliage amorphe massif à base de zirconium, sans béryllium, avec rajout d’argent ou/et or ou/et platine pour augmenter le diamètre critique Dc. [0038] The invention also relates to a solid amorphous alloy based on zirconium, without beryllium, with the addition of silver or / and gold or / and platinum to increase the critical diameter Dc.

[0039] Plus particulièrement, l’invention concerne un alliage amorphe massif, caractérisé en ce qu’il est exempt de béryllium, et qu’il consiste, en valeurs en % atomique, en: [0039] More particularly, the invention relates to a solid amorphous alloy, characterized in that it is free from beryllium, and that it consists, in atomic% values, of:

[0040] Si on connaît de nombreuses compositions amorphes à base de zirconium, la mise au point d’un alliage amorphe selon la composition de l’invention produit un effet qui est nouveau et très étonnant, puisque en particulier 2% d’un additif suffit pour augmenter d’une manière significative le diamètre critique. If we know many amorphous compositions based on zirconium, the development of an amorphous alloy according to the composition of the invention produces an effect which is new and very surprising, since in particular 2% of an additive is sufficient to significantly increase the critical diameter.

[0041] L’effet de la plage de 0,5% à 4,5% du deuxième métal d’apport choisi parmi un deuxième ensemble comportant l’argent, l’or, et le platine est clair: le rajout à l’alliage de l’un ou l’autre, ou de plusieurs, de ces éléments augmente le diamètre critique par rapport à une composition d’alliage dépourvue de ces additifs, sans diminuer le ΔTx. The effect of the range from 0.5% to 4.5% of the second filler metal chosen from a second set comprising silver, gold, and platinum is clear: the addition to the alloying one or the other, or more, of these elements increases the critical diameter compared to an alloy composition devoid of these additives, without decreasing the ΔTx.

[0042] Une zone de transition montrant un gradient négatif du diamètre critique commence vers 4,5%, et, au-delà de 5% le diamètre critique est significativement réduit par rapport à la quantité optimale laquelle est comprise entre le seuil inférieur de 0.5%, où l’influence de l’apport du deuxième métal d’apport commence à être visible, et ce seuil supérieur de 4,5%. A transition zone showing a negative gradient of the critical diameter begins at around 4.5%, and, beyond 5%, the critical diameter is significantly reduced compared to the optimum quantity which is between the lower threshold of 0.5 %, where the influence of the input of the second filler metal begins to be visible, and this upper threshold of 4.5%.

[0043] Le domaine de 1,0% à 4,0% est favorable, et de très bons résultats ont été obtenus dans la plage de 1,5% à 3,8%. Plus particulièrement, le taux d’or est compris entre 1,5% et 2,5%. Plus particulièrement, le taux de platine est compris entre 1,5% et 2,5%. Plus particulièrement, le taux d’argent est compris entre 1,0% et 3,8%. [0043] The range of 1.0% to 4.0% is favorable, and very good results have been obtained in the range of 1.5% to 3.8%. More specifically, the gold rate is between 1.5% and 2.5%. More particularly, the level of platinum is between 1.5% and 2.5%. More specifically, the silver rate is between 1.0% and 3.8%.

[0044] Dans une réalisation particulière, le total du zirconium et du hafnium dans la base est limité à 60%. In a particular embodiment, the total of zirconium and hafnium in the base is limited to 60%.

[0045] Dans une variante particulière, l’alliage selon l’invention ne comporte pas de titane. [0045] In a particular variant, the alloy according to the invention does not contain titanium.

[0046] Dans une variante particulière, l’alliage selon l’invention ne comporte pas de niobium. [0046] In a particular variant, the alloy according to the invention does not contain niobium.

[0047] Dans une variante particulière, l’alliage selon l’invention ne comporte ni titane, ni niobium. [0047] In a particular variant, the alloy according to the invention contains neither titanium nor niobium.

[0048] Le palladium n’a pas montré d’effet positif particulier lors de la mise au point de l’invention, contrairement aux métaux du deuxième ensemble: argent, or, et platine. Il est possible de l’intégrer à ce deuxième ensemble, mais sa teneur doit de préférence rester très faible, en particulier inférieure à 1,0%. [0048] Palladium did not show any particular positive effect during the development of the invention, unlike the metals of the second set: silver, gold, and platinum. It is possible to integrate it into this second set, but its content should preferably remain very low, in particular less than 1.0%.

[0049] Un exemple non limitatif de réalisation est décrit ci-après: des charges d’environ 70g d’alliage sont préparées dans un four à arc en utilisant des éléments purs (pureté supérieure à 99.95%). Le pré-alliage ainsi obtenu est ensuite refondu dans une machine de coulée centrifuge et coulé dans un moule en cuivre sous forme d’un cône (épaisseur maximale 11 mm, largeur 20 mm, angle d’ouverture 6.3°. A non-limiting example of an embodiment is described below: charges of approximately 70 g of alloy are prepared in an arc furnace using pure elements (purity greater than 99.95%). The pre-alloy thus obtained is then remelted in a centrifugal casting machine and cast in a copper mold in the form of a cone (maximum thickness 11 mm, width 20 mm, opening angle 6.3 °.

[0050] Une mesure de la température de transition vitreuse et de cristallisation par DSC est effectuée sur des échantillons prélevés à l’extrémité de chaque cône. Une coupe métallographique est réalisée au milieu de chaque cône dans le sens de sa longueur pour mesurer le diamètre critique Dc*, où Dc* correspond à l’épaisseur du cône à l’endroit où commence la zone cristalline, tel que visible sur la figure 1 . A measurement of the glass transition and crystallization temperature by DSC is carried out on samples taken at the end of each cone. A metallographic section is made in the middle of each cone in the direction of its length to measure the critical diameter Dc *, where Dc * corresponds to the thickness of the cone at the place where the crystalline zone begins, as visible in the figure. 1.

[0051] Le tableau suivant résume les essais réalisés (les compositions en italique représentent des compositions connues de la littérature). On peut voir qu’avec la bonne quantité de rajout d’argent, or, ou platine, le diamètre critique Dc* peut être augmenté d’une manière significative par rapport aux alliages de base sans ces additifs. En plus, ces additifs ne diminuent pas le ΔTx. The following table summarizes the tests carried out (the compositions in italics represent compositions known from the literature). It can be seen that with the right amount of addition of silver, gold, or platinum, the critical diameter Dc * can be significantly increased compared to base alloys without these additives. In addition, these additives do not reduce the ΔTx.

[0052] [0052]

[0053] [0053]

[0054] Plus précisément, les alliages qui suivent ont donné des résultats particulièrement satisfaisants: Zr62Cu15Ag3Ni10AI10, Zr58.5Cu15.6Ni12.8AI10.3Ag2.8, Zr57.9Cu15.44Ni12.67AM 0.9Ag3.8 Zr52.5Ti2.5Cu15.9Ag2Ni14.6AI12.5 Zr52.5Ti2.5Cu15.9Au2Ni14.6AI12.5 Zr52.5Ti2.5Cu15.9Pt2Ni14.6AI12.5 Zr52.5Ti2.5Cu16.9Ag1Ni14.6AI12.5 Zr52.5Ti2.5Cu14.9Ag3Ni14.6AI12.5 Zr52.5Nb2.5Cu15.9Ag2Ni14.6AI12.5 More specifically, the alloys which follow have given particularly satisfactory results: Zr62Cu15Ag3Ni10AI10, Zr58.5Cu15.6Ni12.8AI10.3Ag2.8, Zr57.9Cu15.44Ni12.67AM 0.9Ag3.8 Zr52.5Ti2.5Cu15.9Ag2Ni14.6AI12.5 Zr52.5Ti2.5Cu15.9Au2Ni14.6AI12.5 Zr52.5Ti2.5Cu15.9Pt2Ni14.6AI12.5 Zr52.5Ti2.5Cu16.9Ag1Ni14.6AI12.5 Zr52.5Ti2.5Cu14.9Ag3Ni14.6AI12.5 Zr52.5Nb2.5Cu15.9Ag2Ni14.6AI12.5

[0055] Une première sous-famille favorable concerne un total des teneurs en zirconium et hafnium supérieur à 57,0%, avec un total des premiers métaux d’apport inférieur à 0,5%. A first favorable subfamily relates to a total of zirconium and hafnium contents greater than 57.0%, with a total of the first input metals less than 0.5%.

[0056] Une deuxième sous-famille favorable concerne un total des teneurs en zirconium et hafnium inférieur à 53,0%, avec un total des premiers métaux d’apport compris entre 2,0% et 3,0%. [0056] A second favorable subfamily relates to a total of the zirconium and hafnium contents of less than 53.0%, with a total of the first input metals of between 2.0% and 3.0%.

[0057] Dans d’autres variantes de l’invention, on incorpore encore d’autres éléments comme le fer et le manganèse. [0057] In other variations of the invention, still other elements such as iron and manganese are incorporated.

[0058] La recherche d’un compromis permet d’identifier la meilleure composition, en particulier avec une teneur idéale d’argent, qui est favorable en raison de son coût inférieur à celui de l’or et du platine, tout en apportant les effets recherchés. The search for a compromise makes it possible to identify the best composition, in particular with an ideal silver content, which is favorable because of its lower cost than that of gold and platinum, while providing the desired effects.

[0059] Pour une optimisation de l’alliage, plusieurs règles ont été déterminées lors de l’expérimentation. Des résultats particulièrement favorables ont été obtenus avec: [0059] For optimization of the alloy, several rules were determined during the experiment. Particularly favorable results have been obtained with:

[0060] La question de l’incorporation de nickel dans l’alliage se pose en raison des effets allergènes du nickel pris seul ou en composition d’alliage avec certains autres métaux. Toutefois la présence de nickel dans un alliage amorphe est favorable pour l’obtention d’alliages amorphes à base de zirconium avec des diamètres critiques élevés et avec des bonnes propriétés anti-corrosion. Par analogie, les aciers inoxydables contiennent aussi un taux élevé de nickel, et sont largement utilisés en bijouterie et horlogerie. [0060] The question of incorporating nickel into the alloy arises because of the allergenic effects of nickel taken alone or as an alloy composition with certain other metals. However, the presence of nickel in an amorphous alloy is favorable for obtaining amorphous zirconium-based alloys with high critical diameters and with good anti-corrosion properties. By analogy, stainless steels also contain a high level of nickel, and are widely used in jewelry and watchmaking.

[0061] La contrainte importante à respecter est que l’alliage obtenu satisfasse au test de relargage nickel selon la norme EN1811. The important constraint to be observed is that the alloy obtained satisfies the nickel release test according to standard EN1811.

[0062] Dans une variante particulière de l’invention, l’alliage comporte moins de 0.5% de nickel. [0062] In a particular variant of the invention, the alloy contains less than 0.5% nickel.

[0063] On comprend qu’il ne suffit pas de remplacer le nickel par un autre métal pour obtenir des caractéristiques équivalentes. Les éléments de rayon atomique voisin sont le fer, le cobalt, le palladium, le manganèse et le chrome. Ceci amène donc à repenser la composition complète de l’alliage amorphe. We understand that it is not enough to replace nickel with another metal to obtain equivalent characteristics. Elements of neighboring atomic radius are iron, cobalt, palladium, manganese and chromium. This therefore leads to rethinking the complete composition of the amorphous alloy.

[0064] Aussi l’invention concerne un deuxième alliage amorphe massif, caractérisé en ce qu’il est exempt de béryllium, et qu’il consiste, en valeurs en % atomique, en: [0064] The invention also relates to a second solid amorphous alloy, characterized in that it is free of beryllium, and that it consists, in atomic% values, of:

[0065] L’invention concerne encore un composant d’horlogerie ou de joaillerie réalisé en un tel alliage selon l’invention, ou une pièce d’horlogerie ou de joaillerie, notamment une montre, ou un bracelet, ou similaire. [0065] The invention also relates to a timepiece or jewelry component made from such an alloy according to the invention, or a timepiece or jewelry piece, in particular a watch, or a bracelet, or the like.

Claims (20)

1. Alliage amorphe massif, caractérisé en ce qu’il est exempt de béryllium, et qu’il consiste, en valeurs en % atomique, en: – une base composée de zirconium ou/et hafnium, avec un total zirconium et hafnium: valeur mini 50%, valeur maxi 63%; – un premier métal d’apport, la valeur du total dudit au moins un premier métal d’apport ou desdits premiers métaux d’apport étant comprise entre: valeur mini 0%, valeur maxi 4,5%, ledit au moins un premier métal d’apport étant choisi parmi un premier ensemble comportant le titane, le niobium, et le tantale la valeur du niobium étant inférieure à 2,5%; – un deuxième métal d’apport, la valeur du total dudit au moins un deuxième métal d’apport ou desdits deuxièmes métaux d’apport étant comprise entre: valeur mini 0.5%, valeur maxi 4,5%, ledit au moins un deuxième métal d’apport étant choisi parmi un deuxième ensemble comportant l’argent, l’or, et le platine; – un troisième métal d’apport, la valeur du total dudit au moins un troisième métal d’apport ou desdits troisièmes métaux d’apport étant comprise entre: valeur mini 8.5%, valeur maxi 17.5%, ledit au moins un troisième métal d’apport étant choisi parmi un troisième ensemble comportant le nickel, le cobalt, le manganèse, et le fer; – aluminium: valeur mini 9%, valeur maxi 13 %; – cuivre et impuretés inévitables: le complément à 100 %, mais inférieur à 18%.1. Solid amorphous alloy, characterized in that it is free from beryllium, and that it consists, in values in atomic%, of: A base composed of zirconium and / or hafnium, with a total zirconium and hafnium: minimum value 50%, maximum value 63%; A first filler metal, the value of the total of said at least one filler metal or said first filler metals being between: minimum value 0%, maximum value 4.5%, said at least one first metal delivery member being selected from a first set comprising titanium, niobium, and tantalum, the niobium value being less than 2.5%; A second filler metal, the value of the total of said at least one second filler metal or said second filler metals being between: minimum value 0.5%, maximum value 4.5%, said at least one second metal delivery member being selected from a second set comprising silver, gold, and platinum; A third filler metal, the value of the total of said at least one third filler metal or said third filler metals being between: minimum value 8.5%, maximum value 17.5%, said at least one third metal of intake being selected from a third set comprising nickel, cobalt, manganese, and iron; - aluminum: minimum value 9%, maximum value 13%; - copper and unavoidable impurities: the complement at 100%, but less than 18%. 2. Alliage selon la revendication 1, caractérisé en ce que la valeur du total dudit au moins un deuxième métal d’apport ou desdits deuxièmes métaux d’apport en % atomique est comprise entre: valeur mini 1,0%, valeur maxi 4,0%.2. An alloy according to claim 1, characterized in that the value of the total of said at least one second filler metal or said second filler metals in atomic% is between: minimum value 1.0%, maximum value 4, 0%. 3. Alliage selon la revendication 2, caractérisé en ce que la valeur du total dudit au moins un deuxième métal d’apport ou desdits deuxièmes métaux d’apport en % atomique est comprise entre: valeur mini 1,5%, valeur maxi 3,8%.3. An alloy according to claim 2, characterized in that the value of the total of said at least one second filler metal or said second filler metals in atomic% is between: minimum value 1.5%, maximum value 3, 8%. 4. Alliage selon l’une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le taux d’or en % atomique est compris entre 1,5% et 2,5%.4. Alloy according to one of claims 1 to 3, characterized in that the gold content in atomic% is between 1.5% and 2.5%. 5. Alliage selon l’une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le taux de platine en % atomique est compris entre 1,5% et 2,5%.5. Alloy according to one of claims 1 to 3, characterized in that the platinum content in atomic% is between 1.5% and 2.5%. 6. Alliage selon l’une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le taux d’argent en % atomique est compris entre 1,0% et 3,8%.6. Alloy according to one of claims 1 to 3, characterized in that the silver content in atomic% is between 1.0% and 3.8%. 7. Alliage selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la valeur en % atomique du total du zirconium et du hafnium dans la base est inférieure ou égale à 60%.7. Alloy according to one of the preceding claims, characterized in that the atomic value of the total zirconium and hafnium in the base is less than or equal to 60%. 8. Alliage selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la valeur en % atomique du total dudit au moins un premier métal d’apport ou desdits premiers métaux d’apport est comprise entre: valeur mini 2,5%, valeur maxi 4,5%.8. Alloy according to one of the preceding claims, characterized in that the value in atomic% of the total of said at least one first filler metal or said first filler metals is between: minimum value 2.5%, value max 4.5%. 9. Alliage selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la teneur en aluminium est supérieure à 10,0%.9. Alloy according to one of the preceding claims, characterized in that the aluminum content is greater than 10.0%. 10. Alliage selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le rapport de la teneur en zirconium à celle en cuivre: Zr/Cu, est compris entre 3.0 et 5.0.10. Alloy according to one of the preceding claims, characterized in that the ratio of the zirconium content to the copper: Zr / Cu, is between 3.0 and 5.0. 11. Alliage selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le rapport de la teneur en zirconium à celle totale en cuivre et en nickel: Zr/(Cu+Ni) est compris entre 1.5 et 3.0.11. Alloy according to one of the preceding claims, characterized in that the ratio of the zirconium content to the total copper and nickel: Zr / (Cu + Ni) is between 1.5 and 3.0. 12. Alliage selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le rapport du total des teneurs en % atomique en zirconium, hafnium, titane, niobium, tantale, au total des teneurs en % atomique en cuivre et nickel: (Zr,Hf,Ti,Nb,Ta)/(Cu+Ni) est compris entre 1.5 et 3.0.12. Alloy according to one of the preceding claims, characterized in that the ratio of the total contents in atomic% zirconium, hafnium, titanium, niobium, tantalum, total levels of atomic percent copper and nickel: (Zr, Hf, Ti, Nb, Ta) / (Cu + Ni) is between 1.5 and 3.0. 13. Alliage selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit alliage ne comporte pas de titane.13. Alloy according to one of the preceding claims, characterized in that said alloy does not contain titanium. 14. Alliage selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit alliage ne comporte pas de niobium.14. Alloy according to one of the preceding claims, characterized in that said alloy does not comprise niobium. 15. Alliage selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit alliage ne comporte ni titane, ni niobium.15. Alloy according to one of the preceding claims, characterized in that said alloy comprises no titanium nor niobium. 16. Alliage selon la revendication 1, caractérisé en ce que le total des teneurs en zirconium et hafnium en % atomique est supérieur à 57,0%, et en ce que le total desdits premiers métaux d’apport en % atomique est inférieur à 0,5%.16. An alloy according to claim 1, characterized in that the total content of zirconium and hafnium in atomic% is greater than 57.0%, and in that the total of said first filler metals in atomic% is less than 0 , 5%. 17. Alliage selon la revendication 1, caractérisé en en ce que le total des teneurs en zirconium et hafnium en % atomique est inférieur à 53,0%, et en ce que le total desdits premiers métaux d’apport en % atomique est compris entre 2,0% et 3,0%.17. An alloy according to claim 1, characterized in that the total content of zirconium and hafnium in atomic% is less than 53.0%, and in that the total of said first filler metals in atomic% is between 2.0% and 3.0%. 18. Alliage selon la revendication 1, caractérisé en ce qu’il comporte moins de 0.5% de nickel en % atomique.18. An alloy according to claim 1, characterized in that it comprises less than 0.5% nickel in atomic%. 19. Alliage amorphe massif, caractérisé en ce qu’il est exempt de béryllium, et qu’il consiste, en % atomique, en: – une base composée de zirconium ou/et hafnium, avec un total zirconium et hafnium: valeur mini 50%, valeur maxi 63%; – un premier métal d’apport, la valeur du total dudit au moins un premier métal d’apport ou desdits premiers métaux d’apport étant comprise entre: valeur mini 0%, valeur maxi 4.5%, ledit au moins un premier métal d’apport étant choisi parmi un premier ensemble comportant le titane, le niobium, et le tantale, la valeur du niobium étant inférieure à 2,5%; – un deuxième métal d’apport, la valeur du total dudit au moins un deuxième métal d’apport ou desdits deuxièmes métaux d’apport étant comprise entre: valeur mini 0.5%, valeur maxi 4.5%, ledit au moins un deuxième métal d’apport étant choisi parmi un deuxième ensemble comportant l’argent, l’or, le palladium et le platine; – un troisième métal d’apport, la valeur du total dudit au moins un troisième métal d’apport ou desdits troisièmes métaux d’apport étant comprise entre: valeur mini 8.5%, valeur maxi 17.5%, ledit au moins un troisième métal d’apport étant choisi parmi un troisième ensemble comportant le chrome, le cobalt, le manganèse, et le fer; – aluminium: valeur mini 9%, valeur maxi 13 %; – et impuretés inévitables: le complément à 100 %, mais inférieur à 18%.Solid amorphous alloy, characterized in that it is free from beryllium, and consists, in atomic%, of: A base composed of zirconium and / or hafnium, with a total zirconium and hafnium: minimum value 50%, maximum value 63%; A first filler metal, the value of the total of said at least one filler metal or said first filler metals being between: minimum value 0%, maximum value 4.5%, said at least one first metal of a feed being selected from a first set comprising titanium, niobium, and tantalum, the niobium value being less than 2.5%; A second filler metal, the value of the total of said at least one second filler metal or said second filler metals being between: minimum value 0.5%, maximum value 4.5%, said at least one second metal of intake being selected from a second set comprising silver, gold, palladium and platinum; A third filler metal, the value of the total of said at least one third filler metal or of said third filler metals being between: minimum value 8.5%, maximum value 17.5%, said at least one third metal of said intake being selected from a third group comprising chromium, cobalt, manganese, and iron; - aluminum: minimum value 9%, maximum value 13%; - and unavoidable impurities: the complement at 100%, but less than 18%. 20. Composant d’horlogerie ou de joaillerie réalisé en un alliage amorphe selon l’une des revendications précédentes.20. Watchmaking or jewelery component made of an amorphous alloy according to one of the preceding claims.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN115948706A (en) * 2023-03-13 2023-04-11 松诺盟科技有限公司 Amorphous alloy high-pressure common rail pipe forging process, common rail pipe and high-pressure common rail system
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