CH715040A2 - Article of jewelery, watchmaking or leather goods. - Google Patents
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Abstract
La présente invention a pour objet un article de joaillerie, d’horlogerie ou de maroquinerie comprenant au moins une partie dans un alliage à mémoire de forme comprenant de l’or. L’alliage à mémoire de forme est titré à au moins 18 carats et présente la composition suivante en pourcentage atomique: 46 à 55at% d’or, 38 à 47at% de titane, 0,1 à 15at% de zirconium, 0 à 5at% de niobium.The present invention relates to an article of jewelery, watchmaking or leather goods comprising at least a part in a shape memory alloy comprising gold. The shape memory alloy is titrated to at least 18 carats and has the following atomic percentage composition: 46 to 55at% gold, 38 to 47at% titanium, 0.1 to 15at% zirconium, 0 to 5at % of niobium.
Description
Description [0001] La présente invention a pour objet un article de joaillerie, d’horlogerie ou de maroquinerie comprenant au moins une partie dans un alliage de mémoire de forme.Description: The present invention relates to a piece of jewelry, watchmaking or leather goods comprising at least one part in a shape memory alloy.
[0002] Un alliage à mémoire de forme (AMF) est un alliage métallique possédant plusieurs propriétés: la capacité de garder en mémoire une forme initiale et de la retrouver même après une déformation (effet mémoire simple sens) ou la possibilité d’alterner entre deux formes préalablement mémorisées lorsque sa température varie autour d’une température critique (effet mémoire double sens), et un comportement superélastique permettant des allongements sans déformation permanente supérieurs à ceux des autres métaux. Parmi les alliages à mémoire de forme les plus connus et utilisés, on trouve toute une famille d’alliages de nickel et de titane (NiTi).A shape memory alloy (AMF) is a metal alloy with several properties: the ability to keep in memory an initial shape and to find it even after a deformation (one-way memory effect) or the possibility of alternating between two shapes previously memorized when its temperature varies around a critical temperature (two-way memory effect), and a superelastic behavior allowing elongations without permanent deformation greater than those of other metals. Among the best known and used shape memory alloys, there is a whole family of nickel and titanium alloys (NiTi).
[0003] Les caractéristiques des AMF proviennent du fait que ces alliages ont deux phases cristallographiques appelées phase martensitique et phase austénitique (par analogie aux aciers, bien que la transformation soit indépendante du temps dans le cas des AMF). Le passage d’une phase à une autre se fait soit par changement de température, soit par application d’une contrainte. L’intérêt des AMF est que la transformation de phase est displacive (faibles déplacements globaux et homogènes d’atomes, donc pas de changement même local de la composition chimique) plutôt que diffusive. Toute déformation pseudo plastique appliquée dans la phase martensitique va entraîner la réorientation des variantes de martensites (déformation en dessous de la limite élastique). En chauffant pour retrouver la phase austénitique, l’alliage retrouve sa forme initiale.The characteristics of AMF come from the fact that these alloys have two crystallographic phases called martensitic phase and austenitic phase (by analogy to steels, although the transformation is time independent in the case of AMF). The transition from one phase to another is done either by temperature change, or by application of a constraint. The advantage of AMF is that the phase transformation is displacive (small global and homogeneous displacements of atoms, therefore no change even local to the chemical composition) rather than diffusive. Any pseudo plastic deformation applied in the martensitic phase will lead to the reorientation of the martensite variants (deformation below the elastic limit). By heating to regain the austenitic phase, the alloy regains its initial shape.
[0004] On définit les températures de transition suivantes:The following transition temperatures are defined:
- Ms et Mf, les températures auxquelles la transition en phase martensitique débute et respectivement finit lorsque l’alliage est refroidi;- Ms and Mf, the temperatures at which the martensitic phase transition begins and ends respectively when the alloy is cooled;
- As et Af, les températures auxquelles la transition de phase martensitique en phase austénitique débute et respectivement finit lorsque l’alliage est chauffé.- As and Af, the temperatures at which the transition from martensitic phase to austenitic phase begins and ends respectively when the alloy is heated.
[0005] Comme indiqué plus haut, certains alliages à mémoire de forme ont un effet mémoire simple sens: l’alliage est capable de retrouver par chauffage sa forme initiale après une déformation mécanique.As indicated above, certain shape memory alloys have a one-way memory effect: the alloy is capable of returning to its initial shape by heating after mechanical deformation.
[0006] Le principe de l’effet mémoire simple sens est le suivant (voir les graphiques des fig. 1 et 2):The principle of the one-way memory effect is as follows (see the graphs in FIGS. 1 and 2):
a) L’alliage dans sa forme initiale est refroidi sans contrainte en partant d’une température Ti qui est supérieure à Ms, et cela jusqu’à une température Tf inférieure à Mf. On forme donc de la martensite mais la déformation de transformation est nulle.a) The alloy in its initial form is cooled without constraint starting from a temperature Ti which is higher than Ms, and this up to a temperature Tf lower than Mf. Martensite is therefore formed but the transformation deformation is zero.
b) Une contrainte (charge et décharge) est appliquée à température constante (Tf) pour déformer l’alliage dans une seconde forme. Il n’y a pas transformation de phase, mais réorientation des variantes de martensite formées lors du refroidissement à l’étape (a). Il est important de noter que cette contrainte appliquée ne doit pas dépasser la limite élastique. La déformation lors de cette étape est pseudoplastique.b) A stress (charge and discharge) is applied at constant temperature (Tf) to deform the alloy in a second form. There is no phase transformation, but reorientation of the martensite variants formed during cooling in step (a). It is important to note that this applied stress must not exceed the elastic limit. The deformation during this stage is pseudoplastic.
c) L’alliage est réchauffé jusqu’à une température Ti supérieure à Af sous contrainte nulle. Il y a changement de phase (la martensite se transforme en austénite) et l’alliage reprend ainsi sa forme initiale.c) The alloy is heated to a temperature Ti greater than Af under zero stress. There is a phase change (martensite turns into austenite) and the alloy returns to its original shape.
[0007] Les propriétés des alliages à mémoire de forme peuvent être utilisées pour réaliser des articles de joaillerie, d’horlogerie ou de maroquinerie dont la forme peut être modifiée par contrainte et/ou changement de température soit pour des raisons pratiques (mise en forme, sertissage, réparation de déformation accidentelle) ou pour des raisons esthétiques et ludiques. Par exemple, EP 1 238 600 décrit des articles de joaillerie en AMF dont la forme change à des températures proches de celle du corps humain (température de porter). C’est-à-dire que les alliages choisis présentent des températures de transition, et notamment une température Af, entre 20 °C et 35 °C. Un tel bijou va donc changer de forme lorsqu’il est porté (chauffé par le porteur, chauffé sous une veste, refroidi à l’air libre ou trempé dans l’eau froide) pour un aspect ludique, esthétique ou encore pratique (enfilage facilité d’un bracelet qui se resserre une fois porté grâce à la chaleur corporelle du porteur).The properties of shape memory alloys can be used to make jewelry, watchmaking or leather goods, the shape of which can be modified by constraint and / or temperature change, either for practical reasons (shaping , crimping, repair of accidental deformation) or for aesthetic and playful reasons. For example, EP 1 238 600 describes articles of jewelry made of AMF whose shape changes at temperatures close to that of the human body (wearing temperature). That is to say that the alloys chosen have transition temperatures, and in particular a temperature Af, between 20 ° C and 35 ° C. Such a jewel will therefore change shape when worn (heated by the wearer, heated under a jacket, cooled in the open air or soaked in cold water) for a playful, aesthetic or even practical aspect (easy donning of a bracelet which tightens once worn thanks to the body heat of the wearer).
[0008] Le document JP 2014 152 355 cherche à obtenir un alliage à mémoire de forme à base d’or et de titane présentant des températures de transition élevées (entre 300 °C à 600 °C) notamment pour une utilisation dans les domaines automobile et aéronautique qui requièrent des pièces devant supporter des températures élevées. La composition suivante en pourcentage atomique y est notamment décrite: 48 à 52at% de titane; 0,1 à 22at% d’un ou plusieurs des éléments suivants: Zr, Nb, Hf, Ta, V, Mo et W; 26 à 51,9at% d’or. Bien que contenant de l’or, ce document ne cherche pas à obtenir un alliage avec un titre supérieur ou égal à 18 carats.Document JP 2014 152 355 seeks to obtain a shape memory alloy based on gold and titanium having high transition temperatures (between 300 ° C. to 600 ° C.) in particular for use in the automotive fields. and aeronautics that require parts that must withstand high temperatures. The following composition in atomic percentage is especially described there: 48 to 52at% of titanium; 0.1 to 22at% of one or more of the following: Zr, Nb, Hf, Ta, V, Mo and W; 26 to 51.9at% gold. Although containing gold, this document does not seek to obtain an alloy with a title greater than or equal to 18 carats.
[0009] Le document EP 3 040 790 décrit un article de joaillerie en alliage précieux léger à base de titane. Il y est remarqué que les alliages TiPd et TiAu sont titrables et particulièrement légers. Le document s’intéresse au remplacement du palladium dans ces alliages à base de titane. Plus particulièrement, il se propose d’obtenir un alliage ductile basé sur l’intermétallique équi-atomique TiPd dans lequel le surplus de palladium par rapport au titre massique Pd500 est partiellement ou totalement remplacé par un élément non précieux de sorte que le titane représente toujours 50% atomique deThe document EP 3 040 790 describes a piece of jewelry made of light precious alloy based on titanium. It is noted there that the TiPd and TiAu alloys are titratable and particularly light. The document is concerned with the replacement of palladium in these titanium-based alloys. More particularly, it is proposed to obtain a ductile alloy based on the equi-atomic intermetallic TiPd in which the excess of palladium relative to the mass titer Pd500 is partially or completely replaced by a non-precious element so that titanium always represents 50 atomic% of
CH 715 040 A2 l’alliage final. Ce document ne donne aucune indication en ce qui concerne l’obtention d’alliages à base de titane et d’or qui pourraient être titrables à 18 carats (750). De plus, les effets mémoire de forme de ces alliages sont ici considérés comme parasites et ne sont donc pas recherchés.CH 715 040 A2 the final alloy. This document does not give any indication with regard to obtaining titanium and gold alloys which could be titratable to 18 carats (750). In addition, the shape memory effects of these alloys are here considered parasitic and are therefore not sought.
[0010] Le but de la présente invention est de réaliser un article de joaillerie, d’horlogerie ou de maroquinerie comprenant une partie dans un alliage AMF dont la composition comprend majoritairement de l’or, de préférence en assez grande quantité pour être titré à 18 carats au moins.The object of the present invention is to produce an article of jewelry, timepieces or leather goods comprising a part in an AMF alloy, the composition of which mainly comprises gold, preferably in large enough quantities to be titrated to 18 carats at least.
[0011] La présente invention a pour objet un article de joaillerie, d’horlogerie ou de maroquinerie selon la revendication 1. [0012] Les figures annexées servent à illustrer la description de l’invention.The present invention relates to a piece of jewelry, watches or leather goods according to claim 1. The accompanying figures serve to illustrate the description of the invention.
Les fig. 1 et 2 illustrent graphiquement le principe de l’effet mémoire simple sens des AMF.Figs. 1 and 2 illustrate graphically the principle of the one-way memory effect of MFAs.
Les fig. 3 à 5 représentent une courbe de déformation pour différents alliages AMF à base d’or selon la présente invention.Figs. 3 to 5 represent a deformation curve for different gold-based AMF alloys according to the present invention.
[0013] L’invention a donc pour objet un article de joaillerie, d’horlogerie ou de maroquinerie comprenant au moins une partie réalisée dans un alliage à mémoire de forme dont la composition comprend majoritairement de l’or et présente notamment un titre supérieur ou égal à 18 carats. Plus précisément, selon l’invention, l’alliage à mémoire deforme présente la composition suivante donnée en pourcentage atomique:The invention therefore relates to an article of jewelry, timepieces or leather goods comprising at least one part made of a shape memory alloy, the composition of which mainly comprises gold and in particular has a higher content or equal to 18 carats. More precisely, according to the invention, the deformation memory alloy has the following composition given in atomic percentage:
à 55at% d’or, à 47at% de titane,55% gold, 47% titanium,
0,1 à 15at% de zirconium, à 5 at% de niobium.0.1 to 15%% zirconium, 5%% niobium.
[0014] De manière privilégiée, le pourcentage atomique d’or est compris entre 48 et54%at, encore plus préférentiellement entre 50 et 52%at.Preferably, the atomic percentage of gold is between 48 and 54% at, even more preferably between 50 and 52% at.
[0015] De manière privilégiée, le pourcentage atomique de titane est compris entre 40 et 47%at.Preferably, the atomic percentage of titanium is between 40 and 47% at.
[0016] De manière privilégiée, le pourcentage atomique de zirconium est compris entre 0.5 et 12%at, encore plus préférentiellement entre 1 et 10%at.Preferably, the atomic percentage of zirconium is between 0.5 and 12% at, even more preferably between 1 and 10% at.
[0017] De manière privilégiée, on considère les compositions suivantes (en pourcentage atomique): 50Au40Ti10Zr, 50Au45Ti3Zr2Nb et 52Au47Ti1Zr.In a preferred manner, the following compositions are considered (in atomic percentage): 50Au40Ti10Zr, 50Au45Ti3Zr2Nb and 52Au47Ti1Zr.
[0018] Comme exemple de réalisation, on peut citer une bague dont au moins une partie de l’anneau ou l’anneau entier est réalisé dans un alliage tel que ci-dessus ou encore un bracelet de montre à maillon rigide. Dans ces deux exemples, les propriétés de l’alliage à mémoire de forme peuvent être utilisées pour faire varier la taille de l’article ou pour corriger facilement une déformation accidentelle.As an exemplary embodiment, there may be mentioned a ring of which at least part of the ring or the entire ring is made of an alloy as above or even a watch strap with a rigid link. In these two examples, the properties of the shape memory alloy can be used to vary the size of the article or to easily correct accidental deformation.
[0019] L’élaboration de l’alliage est décrite ci-dessous. La première étape consiste à préparer les éléments purs entrant dans la composition de l’alliage à mémoire de forme. Les éléments sont ensuite fondus ensemble dans un four à arc dont la température atteint au moins 1854.7°C dans le cas d’un alliage à base d’or (point de fusion Tf(Au) = 1064 °C), de titane (point de fusion Tf(Ti) = 1668 °C) et de zirconium (point de fusion Tf(Zr) = 1854.7 °C). Avant la fonte, un vide secondaire de l’ordre de 7 χ 10-5 mbar est tiré et de l’argon est injecté. Le brut de coulée est refroidi sous forme de lingot ou de tige par exemple et peut être ensuite usiné à l’aide de techniques d’usinage classiques. Enfin, un traitement d’homogénéisation est réalisé en maintenant la pièce à 850-900 °C pendant une heure sous argon, en procédant à une première trempe à l’eau et en maintenant à nouveau la pièce à 300 °C sous argon pendant trente minutes avant de procéder à une nouvelle trempe à l’eau.The development of the alloy is described below. The first step is to prepare the pure elements used in the composition of the shape memory alloy. The elements are then melted together in an arc furnace, the temperature of which reaches at least 1854.7 ° C in the case of an alloy based on gold (melting point Tf (Au) = 1064 ° C), of titanium (point Tf (Ti) = 1668 ° C) and zirconium (melting point Tf (Zr) = 1854.7 ° C). Before melting, a secondary vacuum of the order of 7 χ 10 -5 mbar is drawn and argon is injected. The stock is cooled in the form of ingot or rod for example and can then be machined using conventional machining techniques. Finally, a homogenization treatment is carried out by maintaining the part at 850-900 ° C for one hour under argon, by carrying out a first quenching with water and again maintaining the part at 300 ° C under argon for thirty minutes before re-quenching with water.
[0020] En théorie, les possibilités de déformation S(%) récupérée au chauffage des alliages AMF atteignent 6 à 8%. Les résultats pratiques pour les alliages AMF à base d’or selon l’invention atteignent 3 à 6%.In theory, the possibilities of deformation S (%) recovered when heating AMF alloys reach 6 to 8%. The practical results for the gold-based AMF alloys according to the invention reach 3 to 6%.
[0021] Les fig. 3 à 5 illustrent les courbes de déformations pour les alliages suivants 50Au40Ti10Zr, 52Au47Ti1Zr et 50Au45Ti3Zr2Nb respectivement.Figs. 3 to 5 illustrate the deformation curves for the following alloys 50Au40Ti10Zr, 52Au47Ti1Zr and 50Au45Ti3Zr2Nb respectively.
[0022] Ces courbes ont été obtenues lors d’essais de compression effectués sur des pions de 3mm de diamètre sur 4,5 mm de hauteur élaborés selon la technique ci-dessus et selon le protocole de test suivant:These curves were obtained during compression tests carried out on pins 3mm in diameter by 4.5mm in height developed according to the above technique and according to the following test protocol:
Compression à 8,5% à température constante, alliage en phase martensitique;Compression at 8.5% at constant temperature, martensitic phase alloy;
Relâchement de la contrainte;Relaxation of the constraint;
CH 715 040 A2CH 715 040 A2
Mesure de la déformation S en fin de compression;Measurement of the deformation S at the end of compression;
Chauffage à une température supérieure à Af, ici entre 550-600 °C pendant 1 minute;Heating at a temperature above Af, here between 550-600 ° C for 1 minute;
Mesure de la déformation S résiduelle.Measurement of the residual strain S.
[0023] Les résultats obtenus pour les alliages 50Au40Ti10Zr, 52Au47Ti1Zr et 50Au45Ti3Zr2Nb sont donnés dans le tableau ci-dessous et illustrés aux fig. 3 à 5:The results obtained for the 50Au40Ti10Zr, 52Au47Ti1Zr and 50Au45Ti3Zr2Nb alloys are given in the table below and illustrated in FIGS. 3 to 5:
[0024] Le ratio AMF est défini comme le ratio entre la déformation S récupérée au chauffage et la déformation S en fin de compression. De préférence, l’alliage à mémoire de forme est choisi pour avoir un ratio AMF supérieur à 50%.The AMF ratio is defined as the ratio between the deformation S recovered on heating and the deformation S at the end of compression. Preferably, the shape memory alloy is chosen to have an AMF ratio greater than 50%.
[0025] Des éléments particuliers comme Ta, Sn, Cr, Co, Mo, Y, Pd et Ag pourraient être ajoutés à l’alliage à mémoire de forme selon l’invention afin de maximiser le ratio AMF et/ou pour influer sur les températures de transition.Particular elements such as Ta, Sn, Cr, Co, Mo, Y, Pd and Ag could be added to the shape memory alloy according to the invention in order to maximize the AMF ratio and / or to influence the transition temperatures.
[0026] La présente invention permet ainsi de réaliser un article de joaillerie, d’horlogerie ou de maroquinerie en métal précieux, puisque l’alliage à base d’or est titrable à au moins à 18 carats. Les propriétés de l’alliage à mémoire de forme permettent une grande variété d’application: ludique, esthétique ou pratique (changement de taille ou réparation de déformation accidentelle). L’absence de nickel en fait un alliage sûr pour le porteur.The present invention thus makes it possible to produce an article of jewelry, timepieces or leather goods in precious metal, since the gold-based alloy can be titrated to at least 18 carats. The properties of the shape memory alloy allow a wide variety of applications: playful, aesthetic or practical (change of size or repair of accidental deformation). The absence of nickel makes it a safe alloy for the wearer.
Claims (8)
Applications Claiming Priority (1)
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| CH6512018 | 2018-05-24 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CH715040A2 true CH715040A2 (en) | 2019-11-29 |
| CH715040A8 CH715040A8 (en) | 2020-02-14 |
| CH715040B1 CH715040B1 (en) | 2022-10-31 |
Family
ID=62385952
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CH00639/19A CH715040B1 (en) | 2018-05-24 | 2019-05-16 | Article of jewellery, watchmaking or leather goods. |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CH (1) | CH715040B1 (en) |
-
2019
- 2019-05-16 CH CH00639/19A patent/CH715040B1/en unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| CH715040A8 (en) | 2020-02-14 |
| CH715040B1 (en) | 2022-10-31 |
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