CH710325B1

CH710325B1 - Dial of watch and watch equipped with such a dial.

Info

Publication number: CH710325B1
Application number: CH01679/14A
Authority: CH
Inventors: Provent Christophe; Rats David
Original assignee: Neocoat Sa
Priority date: 2014-11-03
Filing date: 2014-11-03
Publication date: 2018-08-31
Also published as: CH710325A2

Abstract

L’invention concerne un cadran de montre comportant un substrat (2) revêtu, au moins en partie, d’un film de diamant polycristallin (1) permettant d’obtenir des effets esthétiques originaux et surprenants. L’invention concerne également une montre équipée d’un tel cadran.The invention relates to a watch face comprising a substrate (2) coated, at least in part, with a polycrystalline diamond film (1) for obtaining original and surprising aesthetic effects. The invention also relates to a watch equipped with such a dial.

Description

DescriptionDescription

Domaine technique [0001] La présente invention se rapporte au domaine de l’horlogerie et concerne, plus particulièrement, un cadran de montre. L’invention concerne également une montre équipée d’un ou de plusieurs cadrans selon l’invention.Technical Field [0001] The present invention relates to the field of watchmaking and relates, more particularly, to a watch face. The invention also relates to a watch equipped with one or more dials according to the invention.

Etat de la technique [0002] L’utilisation de couches minces PVD ou CVD (Physical Vapour Déposition ou Chemical Vapour Déposition) décoratives colorées pour des cadrans de montre est connue. Il s’agit en général de revêtir un substrat d’une couche de métal, de céramique ou de carbone amorphe de quelques microns d’épaisseur pour lui conférer des propriétés décoratives qui peuvent par exemple être liées à une couleur, une texture ou un effet quelconque propre à la matière qui est déposée.STATE OF THE ART [0002] The use of colored decorative PVD or CVD (Physical Vapor Deposition or Chemical Vapor Deposition) layers for watch dials is known. This usually involves coating a substrate with a layer of metal, ceramic or amorphous carbon a few microns thick to give it decorative properties that may for example be related to a color, texture or effect any specific to the matter that is deposited.

[0003] Pour donner un aspect scintillant à un cadran, il est possible d’y inclure des éléments décoratifs brillants, tels que des diamants naturels taillés. Dans ce cas, les diamants utilisés sont inclus, par exemple par sertissage ou toute autre technique équivalente, dans un cadran réalisé dans une matière autre que du diamant et/ou revêtue d’une couche mince d’une matière autre que le diamant. Dans ce cas, seules des parties du cadran peuvent simplement être scintillantes.To give a glittering appearance to a dial, it is possible to include bright decorative elements, such as cut natural diamonds. In this case, the diamonds used are included, for example by crimping or any other equivalent technique, in a dial made of a material other than diamond and / or coated with a thin layer of a material other than diamond. In this case, only parts of the dial can simply be flickering.

[0004] La présente invention a pour but de proposer un cadran offrant un effet scintillant ou des effets de couleur d’un genre nouveau et un aspect original.The present invention aims to provide a dial with a glitter effect or color effects of a new kind and an original appearance.

Divulgation de l’invention [0005] De façon plus précise, la présente invention concerne un cadran de montre comportant un substrat revêtu, au moins en partie, d’un film de diamant polycristallin.Disclosure of the Invention [0005] More specifically, the present invention relates to a watch dial comprising a substrate coated, at least in part, with a polycrystalline diamond film.

[0006] Dans une première variante, ce film de diamant polycristallin présente une épaisseur comprise entre 0.1 et 2 millimètres.In a first variant, this polycrystalline diamond film has a thickness of between 0.1 and 2 millimeters.

[0007] Dans une deuxième variante, ce film présente une épaisseur comprise entre 0.05 et 100 micromètres.In a second variant, this film has a thickness between 0.05 and 100 micrometers.

[0008] Le substrat est réalisé dans un matériau choisi parmi les matériaux suivants; silicium et composés à base de silicium, diamant, métaux réfractaires et dérivés, métaux de transition et dérivés, aciers inoxydables, alliages à base de titane, superalliages, carbures cémentés, polymères, céramiques, verres, oxydes, silice fondue, alumine, semi-conducteurs des colonnes lll-V ou ll-VI de la classification périodique.The substrate is made of a material chosen from the following materials; silicon and silicon-based compounds, diamond, refractory metals and derivatives, transition metals and derivatives, stainless steels, titanium alloys, superalloys, cemented carbides, polymers, ceramics, glasses, oxides, fused silica, alumina, semi-crystalline Conductors of columns III-V or II-VI of the Periodic Table.

[0009] De manière avantageuse, le substrat comporte une structure visible par transparence au travers de la couche de diamant.[0009] Advantageously, the substrate comprises a visible structure through the transparency of the diamond layer.

[0010] La présente invention concerne également une montre munie d’un ou plusieurs cadrans fabriqués à partir de films de diamant tels que mentionnés ci-dessus, produits par une méthode CVD.The present invention also relates to a watch provided with one or more dials made from diamond films as mentioned above, produced by a CVD method.

[0011] Le diamant est un matériau qui peut être synthétisé par dépôt chimique en phase vapeur (CVD) sur différents types de substrats et sur de larges surfaces.Diamond is a material that can be synthesized by chemical vapor deposition (CVD) on different types of substrates and on large surfaces.

[0012] Dans sa forme polycristalline, le diamant croit généralement selon une structure colonnaire et la taille des grains de diamant augmente progressivement avec l’augmentation de l’épaisseur du film. Pour des couches de diamant épaisses (> 100 pm), la taille importante des grains de diamant fait que la surface du matériau prend un aspect gris scintillant, de plus en plus scintillant avec l’augmentation de l’épaisseur de la couche. Pour des couches de diamant très fines (< 1 pm), la grande transparence dans le visible du diamant fait que la surface du matériau revêtu peut prendre quasiment toutes nuances des couleurs de l’arc en ciel par effet interférentiel de la lumière.In its polycrystalline form, the diamond generally grows according to a columnar structure and the size of the diamond grains increases gradually with the increase in the thickness of the film. For thick diamond layers (> 100 μm), the large size of the diamond grains makes the surface of the material take on a shimmering gray appearance, more and more scintillating with increasing thickness of the layer. For very thin diamond layers (<1 μm), the high transparency in the visible diamond makes the surface of the coated material can take almost all shades of rainbow colors by the interferential effect of light.

[0013] Ainsi, l’utilisation de couches minces de diamant produites par dépôt chimique en phase vapeur (CVD) dans des cadrans de montre, permet d’obtenir des effets esthétiques particulièrement originaux.Thus, the use of thin layers of diamond produced by chemical vapor deposition (CVD) in watch dials, allows to obtain particularly original aesthetic effects.

Brève description des dessins [0014] D’autres détails de l’invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui suit, faite en référence au dessin annexé dans lequel: la fig. 1 représente schématiquement la synthèse d’une couche de diamant sur un substrat et son utilisa tion comme élément de base d’un cadran de montre, les fig. 2, 3 et 4, représentent des exemples particuliers d’utilisation de couches de diamant sur un substrat destinées à être utilisées en tant que cadran de montre.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS [0014] Other details of the invention will appear more clearly on reading the description which follows, made with reference to the appended drawing in which: FIG. 1 schematically represents the synthesis of a diamond layer on a substrate and its use as a basic element of a watch face, FIGS. 2, 3 and 4 show particular examples of use of diamond layers on a substrate for use as a watch face.

Mode de réalisation de l’invention [0015] De nombreux matériaux ont été utilisés dans leur version massive ou en couches minces pour fabriquer des cadrans de montres destinés au segment de la haute horlogerie.Embodiment of the Invention [0015] Many materials have been used in their massive version or in thin layers to manufacture watch dials intended for the Haute Horlogerie segment.

[0016] La recherche de nouvelles solutions pour l’horlogerie haut de gamme a révélé que l’utilisation de couches de diamant produites par dépôt chimique en phase vapeur (CVD) est particulièrement intéressante à la constitution de cadrans de montres esthétiques aux propriétés variées destinées à des montres des segments de haut de gamme.The search for new solutions for high-end watchmaking has revealed that the use of diamond layers produced by chemical vapor deposition (CVD) is particularly advantageous to the constitution of aesthetic watch dials with varied properties intended to watches of high-end segments.

[0017] Selon un premier aspect de l’invention, ces couches de diamant sont polycristallines et déposées sur un substrat. Elles sont dans ce cas obtenues par dépôt chimique en phase vapeur avec une activation de la phase gazeuse qui peut être réalisée par plasma microonde, filament chaud ou tout autre mode d’activation, par croissance du film de diamant sur un substrat pouvant être de natures variées, après que celui-ci ait été ensemencé à l’aide de particules nanométriques de diamant.According to a first aspect of the invention, these diamond layers are polycrystalline and deposited on a substrate. In this case, they are obtained by chemical vapor deposition with an activation of the gas phase which can be carried out by microwave plasma, hot filament or any other mode of activation, by growth of the diamond film on a substrate which can be of natures after it has been seeded with nanometric diamond particles.

[0018] La croissance de ce type de couches sur leur substrat est suivie des nécessaires opérations de découpes et d’éventuels polissages et autres post-traitements permettant d’obtenir une pièce de forme et dimensions parfaitement adaptées à son utilisation en tant que cadran de montre. Cette étape de mise aux dimensions est par exemple réalisée par usinage laser.The growth of this type of layers on their substrate is followed by necessary cutting operations and possible polishing and other post-treatments to obtain a piece of shape and dimensions perfectly suited to its use as a dial. shows. This dimensioning step is for example performed by laser machining.

[0019] La présente invention a également pour objet une montre comportant au moins un cadran qui est constitué entièrement ou partiellement d’une couche de diamant polycristallin synthétisé par dépôt chimique en phase vapeur et déposée sur un substrat tel que mentionné ci-dessus.The present invention also relates to a watch comprising at least one dial which consists wholly or partially of a layer of polycrystalline diamond synthesized by chemical vapor deposition and deposited on a substrate as mentioned above.

[0020] En mettant en oeuvre l’invention, on peut ainsi fabriquer un cadran A en synthétisant une couche de diamant polycristallin 1 sur un substrat plan 2 tel que proposé à la fig. 1. Un tel substrat peut être réalisé en un matériau choisi parmi les matériaux suivants: silicium et composés à base de silicium, diamant, métaux réfractaires et dérivés, métaux de transition et dérivés, aciers inoxydables, alliages à base de titane, superalliages, carbures cémentés, polymères, céramiques, verres, oxydes (silice fondue, alumine), semi-conducteurs des colonnes lll-V ou H-VI de la classification périodique. Le substrat peut également comporter une base réalisée en un matériau quelconque, revêtue d’une couche mince des matériaux précédemment cités qui définit le substrat pour le dépôt de diamant.By implementing the invention, it is thus possible to manufacture a dial A by synthesizing a layer of polycrystalline diamond 1 on a plane substrate 2 as proposed in FIG. 1. Such a substrate may be made of a material chosen from the following materials: silicon and silicon-based compounds, diamond, refractory metals and derivatives, transition metals and derivatives, stainless steels, titanium-based alloys, superalloys, carbides hardened, polymers, ceramics, glasses, oxides (fused silica, alumina), semiconductors of columns III-V or H-VI of the Periodic Table. The substrate may also include a base made of any material, coated with a thin layer of the above-mentioned materials which defines the substrate for diamond deposition.

[0021] La couche de diamant peut-être de structure microcristalline et son épaisseur supérieure à 100 pm.The diamond layer may be of microcrystalline structure and its thickness greater than 100 .mu.m.

[0022] Selon un premier exemple particulier représenté sur la fig. 2, le substrat 2 présente une épaisseur de 500 pm et est en silicium, monocristallin, de forme circulaire plane, ensemencé par une méthode de l’état de l’art et sans aucun prétraitement additionnel ou dépôt préalable.According to a first particular example shown in FIG. 2, the substrate 2 has a thickness of 500 μm and is silicon, monocrystalline, circular planar shape, seeded by a method of the state of the art and without any additional pretreatment or prior deposit.

[0023] Une couche de 1mm de diamant polycristallin 1 a été déposée en utilisant une méthode de dépôt chimique en phase vapeur assistée par plasma microonde au moyen d’une installation prévue à cet effet.A 1mm layer of polycrystalline diamond 1 was deposited using a microwave assisted chemical vapor deposition method by means of a facility provided for this purpose.

[0024] La couleur du dépôt est grise et elle présente un aspect scintillant lié à la présence de grain de diamants de taille importante. Dans ce cas, la taille des grains de diamant présents dans la couche est typiquement comprise entre 50 et 150 pm, de l’ordre de 100 pm.The color of the deposit is gray and it has a scintillating appearance related to the presence of diamond grain large size. In this case, the size of the diamond grains present in the layer is typically between 50 and 150 μm, of the order of 100 μm.

[0025] Le cadran ainsi obtenu peut être mis en forme et monté sur un mouvement de manière connue.The dial thus obtained can be shaped and mounted on a movement in known manner.

[0026] Dans une variante supplémentaire, on peut également effectuer un dépôt de diamant polycristallin ayant une épaisseur comprise en 0.01 pm et 100 pm, sur un substrat composé d’un des matériaux décrits précédemment.In a further variant, it is also possible to perform a polycrystalline diamond deposition having a thickness of 0.01 μm and 100 μm, on a substrate composed of one of the materials described above.

[0027] Du fait de l’indice de réfraction de la lumière très élevé du diamant, les couleurs des couches produites pourront être très différentes selon l’épaisseur de la couche. Pour les couches très minces, une différence de seulement une dizaine de nanomètres suffit à faire changer la couleur de la couche de diamant. Cette couche peut prendre quasiment toutes les couleurs de l’arc-en-ciet (bleu, jaune, vert, rose, etc.), en fonction de l’épaisseur de ladite couche.Due to the refractive index of the very high diamond light, the colors of the layers produced may be very different depending on the thickness of the layer. For very thin layers, a difference of only about ten nanometers is enough to change the color of the diamond layer. This layer can take almost all the colors of the rainbow (blue, yellow, green, pink, etc.), depending on the thickness of said layer.

[0028] Ainsi, selon un second exemple, le substrat 2 tel que représenté sur la fig. 3 est en silicium, monocristallin, parfaitement poli, ensemencé à l’aide de nanodiamant par une méthode de l’état de l’art et sans aucun prétraitement additionnel ou dépôt préalable.Thus, according to a second example, the substrate 2 as shown in FIG. 3 is silicon, monocrystalline, perfectly polished, seeded using nanodiamond by a method of the state of the art and without any additional pretreatment or prior deposit.

[0029] Une couche de 80 nm de diamant polycristallin 1 a été déposée en utilisant une méthode de dépôt chimique en phase vapeur assistée par filament chaud au moyen d’une installation prévue à cet effet.An 80 nm layer of polycrystalline diamond 1 was deposited using a hot filament-assisted chemical vapor deposition method by means of an installation provided for this purpose.

[0030] La couleur du dépôt est un bleu profond et il présente un aspect lisse et très brillant lié à la finesse de la couche de diamant, à la taille très petite des grains de diamant et à l’aspect «poli miroir» du substrat en silicium. Dans ce cas, la taille des grains de diamant présents dans la couche est de l’ordre de 20 nm.The color of the deposit is a deep blue and has a smooth and very bright appearance related to the fineness of the diamond layer, the very small size of the diamond grains and the "mirror-polished" appearance of the substrate in silicon. In this case, the size of the diamond grains present in the layer is of the order of 20 nm.

[0031] Des disques 3 sont ensuite découpés par usinage laser dans le substrat revêtu du film de diamant. Cette opération de découpe permet d’éliminer les légères variations de couleur de la couche observées sur les bords du substrat qui sont dues à d’infimes différences d’épaisseur de la couche mince (quelques nm) mises en évidence par le très fort indice de réfraction de la lumière du diamant.Discs 3 are then cut by laser machining in the substrate coated with the diamond film. This cutting operation makes it possible to eliminate the slight color variations of the layer observed on the edges of the substrate which are due to minute thickness differences of the thin layer (a few nm) highlighted by the very high index of refraction of diamond light.

[0032] Le cadran ainsi obtenu peut être mis en forme et monté sur un mouvement de manière connue.The dial thus obtained can be shaped and mounted on a movement in known manner.

[0033] On peut également effectuer un dépôt de diamant polycristallin d’une épaisseur comprise en 0.01 pm et 5 pm sur une pièce qui présente des structures internes visibles, ou des microstructures à sa surface, telle que proposée à la fig. 4a.It is also possible to perform a polycrystalline diamond deposition having a thickness of 0.01 μm and 5 μm on a part which has visible internal structures, or microstructures on its surface, as proposed in FIG. 4a.

[0034] Les particularités morphologiques internes de la matière qui constitue la pièce, peuvent alors être visibles par transparence au travers de la couche de diamant et produisent ainsi un aspect esthétique.The internal morphological peculiarities of the material which constitutes the part, can then be visible by transparency through the diamond layer and thus produce an aesthetic appearance.

Claims

Organized microstructures located on the surface of the material may for example, after being coated with a thin layer of diamond from a few tens of nanometers to a few micrometers, produce holographic and aesthetic visual effects. In a third example, the substrate 2 as shown in FIG. 4b is polycrystalline silicon having a controlled average surface roughness of the order of 0.3 .mu.m, for example of planar square shape, seeded with nanodiamond by a method of the state of the art and without any additional pretreatment or prior deposit. A layer 1 of 1 micron of boron-doped polycrystalline diamond was deposited using the hot filament-assisted chemical vapor deposition method by means of an installation provided for this purpose. The color of the deposit is an anthracite gray and it has a matte appearance. Through the diamond layer, the underlying polycrystalline structure of the silicon substrate is visible and gives the piece an original aesthetic appearance linked, among other things, to the fact that the structure that appears through the diamond layer is unique, because of its random crystallization. In this case, the size of the diamond grains present in the layer is when it is of the order of 0.3 pm. The dial thus obtained can be shaped and mounted on a movement in known manner. In the case of the dial A, the shape is circular, but the dial can of course take any parallelepiped shape or free, and possibly be non-plan, for example curved or hollow, or a combination of these variants. Although the present invention has been described rather in connection with some particular examples of dials A using a diamond layer produced by CVD, it is not limited to said examples and is susceptible of many variations and modifications without departing from its scope defined in the claims. For example, watch dials made according to the invention could be of more complex shapes, or include for example, but not limited to, all kinds of inserts, etchings, deposits of thin layer materials, etc. representing for example but not limited to numbers, letters, symbols, drawings or others. Similarly, the dials A can contain or support all types of miniature dials, hands, date window, or any other device or mechanism. The total thickness of the dial A according to the invention will generally be between 0.1 and 5 mm. claims

A watch face comprising a substrate coated, at least in part, with a polycrystalline diamond film.

2. Watch dial according to claim 1, characterized in that said polycrystalline diamond film has a thickness between 0.1 and 2 millimeters.

3. Watch dial according to claim 1, characterized in that said film has a thickness of between 0.05 and 100 micrometers.

4. Watch dial according to one of the preceding claims, characterized in that the substrate is made of a material selected from the following materials: silicon and compounds based on silicon, diamond, refractory metals and derivatives, transition metals and derivatives , stainless steels, titanium alloys, superalloys, cemented carbides, polymers, ceramics, glasses, oxides, fused silica, alumina, semiconductors of columns III-V or II-VI of the Periodic Table.

5. Dial watch according to one of claims 2 and 3, characterized in that the substrate comprises a structure visible through the transparent diamond film.

6. Watch, characterized in that it comprises at least one dial according to one of claims 1 to 5.