CH713609A2

CH713609A2 - Elément céramique incrusté d'au moins un décor en émail.

Info

Publication number: CH713609A2
Application number: CH00373/17A
Authority: CH
Inventors: Kissling Gregory; Netuschill Alexandre; Mc Gill Claire
Original assignee: Omega Sa
Priority date: 2017-03-22
Filing date: 2017-03-22
Publication date: 2018-09-28
Also published as: CH713609B1

Abstract

L’invention se rapporte à un procédé de fabrication d’un élément d’habillage horloger extérieur en céramique (10) comportant les étapes suivantes: a) former un corps en céramique (11); b) graver au moins un évidement dans une face du corps en céramique, chaque au moins un évidement formant l’empreinte d’un décor; c) former au moins une couche d’émail (10) dans ledit au moins un évidement par dépôt et cuisson d’émail de manière à ce que la couche d’émail déborde dudit au moins un évidement; d) éliminer par polissage ladite couche d’émail afin de n’en laisser que dans le creux dudit au moins un évidement de sorte que la surface du corps en céramique voisine dudit au moins un évidement et ladite couche d’émail ont des surfaces apparentes dont l’état de surface est similaire, reliées l’une à l’autre sans solution de continuité. L’invention concerne le domaine des pièces céramiques incrustées.

Description

Domaine de l’invention [0001] L’invention se rapporte à un élément céramique incrusté d’au moins un décor en émail et plus précisément à un tel élément destiné à former un élément d’habillage extérieur pour une pièce d’horlogerie.

Arrière-plan de l’invention [0002] Il est connu de former des lunettes de montre au moins partiellement en saphir synthétique pour montrer, par transparence, un dépôt effectué dans un creux sous la lunette formant par exemple une graduation ou une dénomination commerciale. Cette configuration a l’avantage de protéger le dépôt de toute dégradation mécanique par recouvrement total de la partie en saphir. Cependant, cette configuration peut rendre difficile la lecture du décor par la transmission altérée de la coloration du dépôt mais également par le manque de différence de la teinte du saphir par rapport à celle du dépôt. Il est connu par ailleurs de réaliser des lunettes de montre en céramique incrustée d’un décor en céramique ou en métal amorphe. Résumé de l’invention [0003] Le but de la présente invention est de pallier tout ou partie les inconvénients cités précédemment en proposant un élément d’habillage extérieur en céramique pour une pièce d’horlogerie dont le décor présente un aspect esthétique nouveau et original en combinaison avec l’élément d’habillage et dont le décor présente des propriétés de résistance mécanique et de résistance à l’usure compatibles avec une utilisation en tant qu’élément d’habillage extérieur.

[0004] L’invention a également pour but de fournir un élément d’habillage extérieur en céramique incrusté d’un décor en émail qui satisfasse les lois en vigueur en matière de protection de la santé humaine et de l’environnement contre les risques liés aux substances chimiques les plus sévères et notamment les exigences européennes (Reach) et américaines (proposition 65 de la Californie).

[0005] A cet effet, l’invention se rapporte à un procédé de fabrication d’un élément d’habillage extérieur en céramique pour une pièce d’horlogerie comportant les étapes suivantes: a) former un corps en céramique; b) graver au moins un évidement dans une face du corps en céramique, chaque au moins un évidement formant l’empreinte d’un décor; c) former au moins une coche d’émail dans ledit au moins un évidement par dépôt et cuisson d’émail de manière à ce que ladite couche d’émail déborde dudit au moins un évidement; d) éliminer par polissage ladite couche d’émail afin de n’en laisser que dans le creux dudit au moins un évidement de sorte que la surface du corps en céramique voisine dudit au moins un évidement et ladite couche d’émail ont des surfaces apparentes dont l’état de surface est similaire, reliées l’une à l’autre sans solution de continuité.

[0006] Cette combinaison de céramique et de décor incrustés en émail confère à la pièce un aspect original et permet notamment d’obtenir un rendu visuel très contrasté avec un corps en une première céramique de couleur sombre et des décors en émail d’une (ou plusieurs) couleur(s) claire(s).

[0007] Conformément à d’autres caractéristiques avantageuses de l’invention: - l’étape a) est réalisée par frittage - l’étape b) est réalisée par ablation laser - une étape e) consistant à modifier au moyen d’un faisceau laser l’état de surface du fond dudit au moins un évidement afin d’augmenter sa surface de contact est réalisée avant l’exécution de l’étape c) - l’étape c) comprend une succession de dépôts et de cuisson d’émail. - dans l’étape c) l’émail est sous forme d’une ou d’un mélange de poudre(s) et de préférence sous forme d’une ou d’un mélange de poudre(s) associé à un liquide. - l’émail comprend moins de 90 ppm de cadmium et moins de 90 ppm de plomb. - le corps en céramique est un cermet, il comporte entre autre un carbure, un oxyde ou un nitrure de titane, de silicium, d’aluminium, de bore, de zirconium ou encore comporte de la magnésie ou du titanate d’aluminium. - chaque au moins un évidement comporte une profondeur comprise entre 80 μm et 700 μm afin d’améliorer la force d’accrochage. - chaque au moins un évidement comporte une largeur comprise entre 200 μm et 500 μm. - l’étape e) forme des cavités dans ledit fond dudit au moins un évidement. - les cavités forment des rainures courant sur ledit fond dudit au moins un évidement avec un pas de l’ordre de 0.01 mm et sont de préférence sécantes avec des profondeurs qui sont de préférence inférieures au cinquième de la profondeur dudit au moins un évidement.

[0008] L’invention se rapporte également à un élément d’habillage extérieur horloger incrusté comportant un corps en céramique comportant au moins un évidement formant l’empreinte d’un décor caractérisé en ce que ledit au moins un évidement est entièrement rempli par une ou plusieurs couche(s) d’émail.

[0009] De plus, l’invention se rapporte à un élément d’habillage extérieur horloger, obtenu par le procédé de l’invention.

[0010] De manière avantageuse, on comprend donc que l’élément d’habillage extérieur horloger en céramique peut notamment former indifféremment tout ou partie d’un boîtier, d’un bracelet, d’un fermoir de bracelet, d’une lunette, d’un poussoir, d’une couronne d’une montre.

Description sommaire des dessins [0011] D’autres particularités et avantages ressortiront clairement de la description qui en est faite ci-après, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux dessins annexés, dans lesquels: la fig. 1 est une représentation d’une pièce d’horlogerie selon l’invention; les fig. 2 à 6 sont des étapes successives du procédé de fabrication selon l’invention; la fig. 7 est une vue partielle d’un élément obtenu selon l’invention; la fig. 8 est un schéma fonctionnel du procédé selon l’invention.

Description détaillée des modes de réalisation préférés [0012] Dans l’exemple illustré à la fig. 1, on peut voir une pièce d’horlogerie généralement annotée 1 comportant au moins un élément d’habillage extérieur 10 incrusté. Chaque élément 10 incrusté est destiné à former une pièce résistante à l’usure comportant au moins un décor 13 en émail dont la qualité visuelle est améliorée notamment en terme de contraste et dont la résistance à l’usure est homogène et très élevée.

[0013] L’élément 10 incrusté selon l’invention peut notamment former indifféremment tout ou partie de l’habillage de la pièce d’horlogerie 1. Ainsi, il pourrait former tout ou partie d’un boîtier 2, d’un bracelet 3, d’un fermoir de bracelet, d’une lunette 4, d’un poussoir 7 et/ou d’une couronne 8. Dans l’exemple illustré ci-après, l’explication de l’invention sera donnée à partir d’un anneau 10 comportant des décors 13 incrustés formant les graduations d’une lunette 4.

[0014] Comme illustré aux fig. 1 et 7, l’élément céramique incrusté 10 comporte un corps 11 opaque comportant au moins un évidement 12 formant l’empreinte d’un décor 13. A la fig. 1, on peut voir que chaque décor 13 peut, avantageusement selon l’invention, être de forme quelconque, comme, par exemple, une figure géométrique ou un caractère alphanumérique. Selon l’invention, chaque évidement 12 est entièrement rempli par au moins une couche d’émail 16.

[0015] Avantageusement selon l’invention, la couche 16 est formée d’une ou plusieurs couche(s) d’émail obtenues à partir d’une poudre d’émail ou d’un mélange de poudres d’émail déposée(s) dans l’évidement 12 et cuite(s) successivement.

[0016] Selon l’invention, le corps 11 peut être obtenu à partir d’une grande variété de matériaux. Préférentiellement, le corps 11 est en céramique. Il peut ainsi être formé par un cermet qui est un matériau formé par un mélange de céramique et de métal. Plus généralement, on peut utiliser, à titre d’exemple, un carbure, un oxyde ou un nitrure de titane, de silicium, d’aluminium, de bore, ou de zirconium ou encore de la magnésie ou du titanate d’aluminium pour former tout ou partie du corps 11.

[0017] Afin d’améliorer l’accrochage du décor 13 dans le corps 11, l’évidement 12 comporte une profondeur comprise entre 80 μm et 700 μm et, de manière préférée, sensiblement égale à 400 μm. On comprend donc que, l’évidement 12 ne débouche pas sur la face opposée P du corps 11.

[0018] De plus, pour des raisons d’adhérence de la couche ou des couches d’émail 16, préférentiellement, chaque fond dudit au moins un évidement 12 comporte un état de surface modifié afin d’augmenter sa surface de contact. Comme expliqué ci-après, l’augmentation de surface peut notamment être obtenue en formant des cavités dans ledit fond dudit au moins un évidement ou en augmentant localement sa rugosité.

[0019] Optionnellement ne couche de liaison 15 (fig. 7) peut également être prévue au fond de l’évidement 12.

[0020] Ainsi, selon l’invention, le rendu visuel de chaque décor 13 est obtenu par la teinte de la ou des différentes couches d’émail formant la couche d’émail 16. Par conséquent, le choix de la ou des poudres utilisées pour la couche d’émail 16 sera préférentiellement guidé par sa teinte ou plus globalement son rendu esthétique. A titre d’exemple, il est ainsi possible d’obtenir un rendu visuel très contrasté avec le corps 11 de couleur sombre et des décors 13 d’une ou plusieurs couleur(s) claire(s) tout en émail.

[0021] De fait, la couche optionnelle de liaison 15 peut également être utilisée pour sa couleur. En effet, sa couleur peut être sélectionnée ou modifiée afin de modifier l’aspect de la couche d’émail 16. En effet, l’épaisseur de de la couche d’émail 16 déposée peut, selon l’application, rendre cette dernière sensiblement translucide. Par conséquent, une couche optionnelle de liaison 15 peut être utilisée afin que sa teinte soit perceptible au travers de de la couche d’émail 16. Ainsi, à titre d’exemple, un pigment de couleur ou un matériau sélectionné pourrait être choisi pour la couche optionnelle de liaison 15 pour modifier l’apparence sensiblement translucide de de la couche d’émail 16.

[0022] On comprend que les décors 13 peuvent être formés avec le même matériau pour offrir un aspect homogène ou avec plusieurs couleurs pour, par exemple, donner une teinte différente entre deux décors 13 comme une première teinte pour les indexes et une autre teinte pour les caractères alphanumériques dans la cas de la fig. 1.

[0023] Le procédé de fabrication 21 d’un élément 10 incrusté va maintenant être expliqué à partir des fig. 2 à 8 avec l’exemple d’un corps 11 en céramique.

[0024] Dans une première étape 22 illustrée à la fig. 8, le procédé 21 consiste à former le corps 11, par exemple, en zircone. Comme le montre partiellement le passage de la fig. 2 à la fig. 3, le corps final 11 de l’étape 22 est obtenu préférentiellement par frittage, c’est-à-dire à partir d’un corps vert 17 préformé par exemple à l’aide d’un processus d’injection et/ou de pressage.

[0025] A la fin de l’étape 22, le corps 11 visible à la fig. 3 comporte ses dimensions finales. Bien entendu, l’étape 22 peut être obtenue autrement que par un frittage. Ainsi, par exemple, on pourra utiliser une autre technique comme l’usinage et/ou le rodage et/ou le polissage.

[0026] Comme illustré à la fig. 8, le procédé 21 comporte une deuxième étape 23 destinée à graver au moins un évidement 12 borgne dans une face F du corps 11 en céramique, les évidements 12 formant l’empreinte des futurs décors 13 comme visible à la fig. 4. Préférentiellement, chaque évidement 12 comporte une profondeur comprise entre 80 μm et 700 μm et une largeur comprise entre 200 μm et 500 μm.

[0027] L’étape 23 est préférentiellement obtenue par un rayonnement destructif au moyen d’un laser permettant d’obtenir une bonne précision des gravures.

[0028] Le procédé se poursuit avec une étape de sablage de la face F et du fond des évidements formés au cours de l’étape précédente, de préférence à l’aide de particules de corindon. Cette étape permet de nettoyer le corps 11 et notamment les évidements 12 de tout résidus et poussières résultant de l’étape 23. Optionnellement cette étape est suivie d’une étape de lavage dans un bain de lessive avec application d’ultrasons, d’une étape de rinçage à l’eau claire et d’une étape de séchage.

[0029] Dans l’exemple de la fig. 3, la face F est sensiblement rectiligne et s’étend annulairement. On comprend aisément que la face F peut être de géométrie différente sans que le procédé en soit rendu plus difficile à mettre en oeuvre. Ainsi, à titre d’exemple, il est parfaitement possible que la face F soit partiellement ou totalement bombée et s’étende en translation ou en rotation pour former, par exemple, une face F, partiellement ou totalement, sphérique, toroidale ou cylindrique.

[0030] Comme illustré à la fig. 8, le procédé 21 se poursuit selon une troisième étape 24 optionnelle destinée à modifier l’état de surface du fond dudit au moins un évidement 12 afin d’augmenter sa surface de contact. Préférentiellement, l’étape 24 forme des cavités dans le fond dudit au moins un évidement ou se limite à augmenter localement sa rugosité.

[0031] Les cavités ou la rugosité peuvent avoir des profondeurs qui ne sont, de manière préférée, pas supérieures au cinquième de la profondeur des évidements 12 afin d’assurer une augmentation de surface de contact. L’étape 24 est préférentiellement obtenue par un rayonnement destructif au moyen d’un laser, par un sablage ou par un g ravage chimique.

[0032] A titre d’exemple, une expérimentation a été réalisée à partir d’évidements 12 de 400 μm de profondeur. Les cavités ont été réalisées par rayonnement destructif en formant une première série de rainures sensiblement rectilignes et parallèles qui se croise avec une deuxième série de rainures sensiblement rectilignes et parallèles. La profondeur des cavités a été modulée entre 10 et 50 μm en donnant à chaque fois satisfaction quant à l’adhérence du décor 13 par rapport au corps 11. Par conséquent, les cavités peuvent former des rainures courant sur ledit fond dudit au moins un évidement et tout ou partie des rainures peuvent être sécantes.

[0033] Bien entendu, on pourrait également imaginer un trou formé grossièrement dans un moule suivi d’une reprise au laser pour obtenir la même précision des gravures. Le but est d’améliorer l’adhérence par augmentation de la surface sans toutefois pénaliser la mouillabilité des matériaux qui doivent remplir chaque évidement.

[0034] Le procédé 21 se poursuit par l’étape 25 qui consiste à remplir ledit au moins un évidement 12 d’un dépôt d’émail de manière à ce que la couche d’émail déborde dudit au moins un évidement 12 qui formera après une étape ultérieure le décor 13.

[0035] Pour ce faire on dépose l’émail de préférence sous la forme d’une poudre d’émail ou un mélange de poudres d’émail selon une composition déterminée dans au moins un des évidements 12. De préférence, la poudre d’émail ou le mélange de poudre est associé à un liquide par exemple de l’eau ou de l’huile pour faciliter son introduction dans les évidements 12 qui sont en l’occurrence de petites dimensions comme mentionné ci-dessus.

[0036] Une fois le dépôt de l’émail dans au moins un des évidements 12 effectué, le corps 11 est passé au four à une température de cuisson comprise entre 700 °C et 1300 °C selon la nature de la composition d’émail. Ces étapes de dépôt d’émail et de cuisson successives sont répétées jusqu’à obtenir l’épaisseur d’émail permettant de remplir totalement et de sorte que la couche d’émail déborde dudit au moins un évidement.

[0037] La composition d’émail choisie pour l’élément d’habillage 10 selon l’invention comprend moins de 90 ppm de cadmium et moins de 90 ppm de plomb. Les émaux comprennent typiquement un mélange de poudres de verre pour 90% à 95% en poids et 5% à 10% en poids de pigments inorganiques. A titre d’exemple une composition d’émail de coupleur blanche comprend en poids, 75% de SiO2, 13% de B2O3, 2% de AI2O3, 4% de Na2O, 0,5% de K2O et 5.5% de pigments comprenant du TiO2 et/ou de ZnO.

[0038] Selon la couleur de l’émail souhaitée on remplacera le pigment TiO2 et/ou ZnO par d’autres pigments comme par exemple le CO3(PO4)2 pour le violet, le Fe2O3 pour le fer ou tout autre pigment coloré non allergène.

[0039] Bien entendu une combinaison de pigments peut être envisagée.

[0040] La couche d’émail 16 peut être opaque à la lumière en fonction des pigments entrant dans la composition de l’émail. La teinte visible par l’observateur sera donc celle de l’émail. Au contraire la couche d’émail 16 peut être translucide et permettre de voir le fond de l’évidemment 12 sous-jacent, par exemple cela peut être intéressant esthétiquement avec une céramique opaque de couleur claire, par exemple une céramique blanche et une couche d’émail translucide de couleur. Si on le souhaite, le fond de l’évidement sous-jacent 12 peut comporter une métallisation ou avoir subi un traitement local modifiant son aspect esthétique typiquement un traitement plasma pour former des carbures ou des nitrures, préalablement aux étapes de formation des couches d’émail.

[0041] Comme expliqué ci-dessus, suivant la teinte ou plus globalement le rendu visuel souhaité, la couche d’émail 16 formée lors de l’étape 26 comporte de manière préférée une ou plusieurs teintes contrastant avec celle du corps 11.

[0042] Enfin, dans une dernière étape 26, le procédé 21 se termine en aplanissant la couche 16 afin d’éliminer par polissage ladite couche d’émail 16 afin de n’en laisser que dans ledit au moins un évidement de sorte que la surface F du corps en céramique voisine dudit au moins un évidement et ladite couche d’émail 16 ont des surfaces apparentes dont l’état de surface est similaire, reliées l’une à l’autre sans solution de continuité. Cette étape de finition consiste à polir la céramique du corps 11 et l’émail de la couche 16 avec une meule ou un papier abrasif à grains fins (typiquement 9 à 15 microns) pour arriver aux cotes et à l’état de surface souhaités. De manière optionnelle un dernier passage au four peut être effectué pour obtenir un glaçage de la surface émaillée.

[0043] L’élément 10 incrusté est ainsi terminé et n’a, éventuellement, plus qu’à être monté sur une pièce finale. Cette étape 27 peut être obtenue par une méthode de surfaçage habituelle comme un meulage ou un rodage pour enlever le surplus de matière suivi d’un polissage.

[0044] Lors d’un des tests, il a été développé une lunette noire en zircone dont les décors 13 forment des indices blancs en émail qui a donné entière satisfaction par son apparence homogène, sa dureté homogène très élevée et son très bon contraste.

[0045] Bien entendu, la présente invention ne se limite pas à l’exemple illustré mais est susceptible de diverses variantes et modifications qui apparaîtront à l’homme de l’art. En particulier, l’application de l’élément 10 incrusté selon l’invention ne saurait se limiter à une pièce d’horlogerie 1. Ainsi, l’élément 10 incrusté pourrait, à titre d’exemple, être appliqué à un article de bijouterie ou de joaillerie ou encore aux arts de la table.

[0046] De plus, il est envisageable de substituer le gravage par laser de l’étape 23 et/ou le gravage par laser, le sablage ou le gravage chimique de l’étape 24 par un autre type de gravage si sa précision et son taux de rebut est acceptable.

Claims

Revendications

1. Procédé de fabrication d’un élément d’habillage horloger extérieur en céramique comportant les étapes suivantes: a) former un corps en céramique; b) graver au moins un évidement dans une face du corps en céramique, chaque au moins un évidement formant l’empreinte d’un décor; c) former au moins une couche d’émail dans ledit au moins un évidement par dépôt et cuisson d’émail de manière à ce que la couche d’émail déborde dudit au moins un évidement; d) éliminer par polissage ladite couche d’émail afin de n’en laisser que dans le creux dudit au moins un évidement de sorte que la surface du corps en céramique voisine dudit au moins un évidement et ladite couche d’émail ont des surfaces apparentes dont l’état de surface est similaire, reliées l’une à l’autre sans solution de continuité.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l’étape a) est réalisée par frittage.

3. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’étape b) est réalisée par ablation laser.

4. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que une étape e) consistant à modifier au moyen d’un faisceau laser l’état de surface du fond dudit au moins un évidement afin d’augmenter sa surface de contact est réalisée avant l’exécution de l’étape c).

5. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’étape c) comprend une succession de de dépôts et de cuisson d’émail.

6. Procédé selon la revendication 5 caractérisé en ce que dans l’étape c) l’émail est sous forme d’une ou d’un mélange de poudre(s) et de préférence sous forme d’une ou d’un mélange de poudre(s) associé à un liquide.

7. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que l’émail comprend moins de 90 ppm de cadmium et plomb.

8. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le corps en céramique comporte un carbure, un oxyde ou un nitrure de titane, de silicium, d’aluminium, de bore, de zirconium ou encore comporte de la magnésie ou du titanate d’aluminium.

9. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le corps en céramique est un cermet.

10. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque au moins un évidement comporte une profondeur comprise entre 80 μm et 700 μm afin d’améliorer la force d’accrochage.

11. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque au moins un évidement comporte une largeur comprise entre 200 μm et 500 μm.

12. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes quand elle dépend de la revendication 4, caractérisé en ce que l’étape e) forme des cavités dans ledit fond dudit au moins un évidement.

13. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les cavités forment des rainures courant sur ledit fond dudit au moins un évidement avec un pas de l’ordre de 0.01 mm.

14. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que lesdites rainures courant sur ledit fond dudit au moins un évidement sont sécantes.

15. Procédé selon l’une des revendications 12 à 14, caractérisé en ce que les cavités ont des profondeurs qui sont inférieures au cinquième de la profondeur dudit au moins un évidement.

16. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que l’étape d) est réalisé mécaniquement à l’aide d’un matériau abrasif.

17. Elément d’habillage horloger extérieur en céramique incrusté comportant un corps en céramique comportant au moins un évidement formant l’empreinte d’un décor caractérisé en ce que ledit au moins un évidement est entièrement rempli par une ou plusieurs couche d’émail.

18. Pièce d’horlogerie caractérisée en ce qu’elle comporte au moins un élément d’habillage extérieur céramique incrusté par au moins un décor la selon la revendication 17 ou obtenu par un procédé selon l’une des revendications 1 à 16.