CH715191A2 - Procédé de décoration d'un composant d'habillage en horlogerie. - Google Patents

Procédé de décoration d'un composant d'habillage en horlogerie. Download PDF

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Abstract

La présente invention concerne un procédé de décoration, par un matériau d’apport (5) selon un motif prédéfini, d’un composant d’habillage en horlogerie ou en bijouterie comprenant un substrat (1), le procédé comprenant les étapes suivantes: a. déposer au moins une couche sacrificielle (2, 3) sur le substrat (1); b. graver des creusures (4) dans le substrat (1) selon le motif prédéfini au travers de ladite couche sacrificielle (2, 3); c. déposer le matériau d’apport (5) sur ledit substrat (1) et la couche sacrificielle (2, 3); d. enlever ladite couche sacrificielle (2, 3) au moyen d’une attaque chimique sélective.

Description

Description Objet de l’invention [0001] La présente invention concerne un procédé de décoration d’un composant d’habillage en horlogerie ou en bijouterie.
Arrière-plan technologique [0002] La présente invention vise à améliorer les procédés de dépôts de motifs décoratifs à la surface d’un composant d’horlogerie. En particulier, la présente invention vise à proposer un procédé permettant de déposer un décor obtenu par déposition d’une couche mince de type PVD (Physical Vapor Déposition, ou déposition physique en phase vapeur) selon un motif délimité dont l’état de surface est différent de celui du composant. Par exemple, une lunette en céramique noire polie avec une minuterie mate sur laquelle on dépose une couche PVD grise.
[0003] Selon l’art antérieur, ce type de dépôt décoratif est obtenu par un dépôt PVD suivi d’un enlèvement de la couche PVD par un procédé mécanique en dehors des zones mates. Cette technique nécessite une différence de hauteur significative entre les deux états de surface pour éviter de détériorer la couche dans la partie mate lors de l’opération d’élimination mécanique de la couche dans la zone polie, l’outil pouvant venir toucher la zone mate.
[0004] De façon alternative, il est possible de structurer la couche PVD à l’aide d’un masque ou d’une technologie de polymérisation sélective s’alignant sur la zone mate. Néanmoins, il est difficile d’obtenir un alignement parfait du masque avec la zone mate. Cette technique laisse généralement une zone mate non recouverte par la couche PVD.

Claims (13)

  1. Résumé de l’invention [0005] La présente invention concerne un procédé de décoration, par un matériau d’apport selon un motif prédéfini, d’un composant d’habillage en horlogerie ou en bijouterie comprenant un substrat, le procédé comprenant les étapes suivantes:
    a. déposer au moins une couche sacrificielle sur le substrat;
    b. graver des creusures dans le substrat selon le motif prédéfini au travers de ladite couche sacrificielle;
    c. déposer le matériau d’apport sur la couche sacrificielle ou sur une couche additionnelle couvrant la couche sacrificielle;
    d. enlever ladite couche sacrificielle au moyen d’une attaque chimique sélective.
    [0006] De préférence, un masque de photorésine présentant des trous alignés sur les creusures est ajouté après la gravure de la couche sacrificielle et avant le dépôt du matériau d’apport. Avantageusement les trous alignés sur les creusures sont de dimensions légèrement supérieures aux dimensions des creusures.
    [0007] Avantageusement, le substrat est réalisé dans un matériau peu ductile. Il peut, par exemple, s’agird’une céramique, du saphir, du rubis, etc. De préférence, il s’agit d’une céramique et, plus préférentiellement, d’une zircone.
    [0008] De préférence, lequel la couche sacrificielle comprend une couche métallique, de préférence de l’or.
    [0009] Avantageusement, la couche sacrificielle comprend une couche adhésive comprenant de préférence du titane.
    [0010] De préférence, l’attaque chimique sélective est une attaque par voie liquide, ledit liquide comprenant avantageusement de l’eau régale, du cyanure, un lodure et/ou de l’acide fluorhydrique.
    [0011] De préférence, la gravure des creusures est effectuée par un procédé de gravure laser permettant de graver la couche sacrificielle et le substrat.
    [0012] Avantageusement, le dépôt du matériau d’apport est un dépôt anisotrope en phase vapeur (PVD, évaporation sous vide, ablation laser pulsé).
    [0013] De préférence, le substrat est poli avant le dépôt de la couche sacrificielle.
    [0014] Avantageusement, le matériau d’apport est sélectionné parmi le groupe consistant en CrN, ZrO2, Cr, Ti, Au, ZrN.
    [0015] Dans les cas où le matériau d’apport est de l’or ou du titane, le matériau de la couche sacrificielle doit être adapté pour permettre une attaque sélective.
    Brève description des figures [0016]
    Les fig. 1a à 1e e représentent les étapes successives d’un exemple préféré de procédé de décoration selon l’invention.
    La fig. 2 représente un composant d’habillage, et, en particulier, une lunette de montre décorée avec le procédé selon l’invention.
    Les fig. 3d à 3g représentent des étapes d’un mode préféré du procédé de l’invention.
    Description détaillée de l’invention [0017] La présente invention propose un procédé de dépôt de motif décoratif sur un composant d’habillage en horlogerie ou en bijouterie par dépôt physique en phase vapeur (PVD). Le composant d’habillage 6 peut notamment être une lunette, un cadran, une boîte, une couronne, un poussoir, une glace, un élément de bracelet, etc. A titre d’exemple illustré à la fig. 2, le composant 6 est une lunette de montre comprenant un corps annulaire constituant le substrat 1 décoré avec des indices formant le motif décoratif 5.
    [0018] Le procédé de l’invention comprend une première étape dans laquelle une couche sacrificielle 2, 3 est déposée sur le substrat 1 du composant horloger, tel que représenté à la fig. 1b. Cette couche sacrificielle 2, 3 est destinée à être enlevée par une attaque chimique sélective lors d’une étape ultérieure. Elle est donc sélectionnée de façon à pouvoir être retirée chimiquement sans dégrader le substrat ni le dépôt. En particulier, l’attaque sélective de la couche sacrificielle ne doit pas modifier l’état de surface des zones sur lesquelles le dépôt PVD n’est pas fait. Selon un mode préféré de l’invention, le substrat est de la zircone polie Dans ce cas, la couche sacrificielle est avantageusement une couche d’or continue 3, par exemple déposée par évaporation sous vide. L’attaque chimique sélective est alors avantageusement effectuée par un stripper à base de cyanure. L’épaisseur de cette couche doit être suffisante pour permettre une attaque par la tranche de la couche. Cette couche aura donc de préférence une épaisseur comprise entre 50 et 250 nm.
    [0019] Pour améliorer la stabilité mécanique de l’interface entre la couche sacrificielle 3 et le substrat 1, une couche intermédiaire adhésive 2 est avantageusement déposée avant la couche sacrificielle 3 proprement dite. Le titane présente généralement une adhésion adéquate sur la plupart des substrats usuels. La couche de titane peut être enlevée par une attaque à l’acide fluorhydrique. L’épaisseur de cette couche peut être extrêmement faible: quelques nm suffisent généralement à améliorer considérablement l’adhésion. Une épaisseur très faible présente l’avantage de réduire le temps d’attaque chimique permettant de retirer cette couche. Le substrat 1 recouvert de la couche sacrificielle 2, 3 est alors gravé selon le motif désiré. Après cette étape, on obtient donc un substrat 1 comprenant des creusures 4 disposées selon le motif désiré. Ces creusures 4 traversent les couches sacrificielles et se prolongent dans le substrat tel que représenté à la fig. 1 c. La profondeur de ces creusures 4 dans le substrat 1 est de préférence au moins égale à l’épaisseur du dépôt 5 PVD envisagé. Le procédé de gravure doit être à la fois directionnel et peu sélectif puisqu’il doit graver à la fois le substrat 1 et la ou les couches sacrificielle(s) 2, 3.
    [0020] Avantageusement, la gravure des creusures 4 est effectuée par un procédé laser qui permet de contrôler aisément le motif gravé, de faire des creusures 4 ayant des parois essentiellement perpendiculaires à la surface du substrat 1, de graver rapidement de nombreuses pièces, et enfin, de contrôler de façon fine l’état de surface de la zone gravée. De façon alternative, un faisceau d’ions peut aussi être utilisé, bien que plus complexe d’utilisation.
    [0021] Ensuite, lors d’une étape de dépôt PVD représenté à la fig. 1 d, un matériau d’apport 5 est déposé sur l’ensemble de la surface du composant à décorer. L’épaisseur de la couche déposée est typiquement de l’ordre de 0,1 à 2 μm. L’épaisseur de la couche d’apport 5 est essentiellement constante. Avantageusement, le dépôt est un dépôt directionnel, laissant libre les parois des creusures 4 au-dessus de la couche déposée. Par exemple, le dépôt peut être effectué par évaporation sous vide, par pulvérisation cathodique d’une cathode de composition adéquate ou encore par ablation d’une cible par un laser pulsé.
    [0022] La couche décorative est par exemple un matériau mat présentant un contraste important avec le substrat. Par exemple, il peut s’agir d’un dépôt de nitrure de chrome gris mate sur un substrat de zircone noir polie. Avantageusement, le dépôt de la couche décorative 5 laisse libre la tranche de la couche sacrificielle.
    [0023] Dans l’étape suivante, représentée à la fig. 1 e, une attaque chimique sélective retire la ou les couches sacrificielles 2,3, découvrant les zones hors creusures 4 libres. En effet, la suppression de la couche sacrificielle sous le dépôt 5 élimine l’adhésion de celui-ci sur le substrat hors des creusures 4.
    [0024] Dans l’exemple mentionné dans lequel le matériau d’apport est du CrN déposé sur un substrat de zircone noire, une couche sacrificielle adéquate est une bicouche titane/or, avec une épaisseur de titane de l’ordre de 1 à 50 nm et une couche d’or d’épaisseur comprise entre 50 et 200 nm, l’attaque de la couche d’Au étant faite au moyen un stripper à base de cyanure. Si nécessaire, une attaque à l’acide fluorhydrique permet de supprimer les résidus de Tl. D’autres combinaisons possibles incluent par exemple des zircones de différentes couleurs, par exemple une zircone noire polie pour le substrat et une zircone blanche mate pour le dépôt décoratif.
    [0025] Tel que représenté aux figures 3d à 3g, pour réduire des effets de bords, il peut être utile d’ajouter un masque 8 de photorésine 7 avant le dépôt du matériau d’apport 5. Cette photorésine 7 est d’abord déposée en une couche continue tel que représenté à la fig. 3d. Elle est ensuite irradiée (généralement pas des UV) selon un motif correspondant à celui des creusures 4. Selon qu’il s’agit d’une résine positive ou négative, les parties irradiées ou non-irradiées sont ensuite dissoutes laissant à nouveau apparaître les creusures 4. Avantageusement, le motif du masque 8 laisse apparaître une marge étroite 9 au bord des creusures tel que représenté à la fig. 3e. Le matériau d’apport est ensuite déposé en couche d’épaisseur constante (fig. 3f) comme en absence de masque. Enfin, le masque 8 est dissout, laissant apparaître la couche sacrificielle 3 (fig. 3g). Le procédé reprend alors comme en absence de masque.
    Références numériques des figures [0026]
    1 substrat
  2. 2 couche adhésive
  3. 3 couche sacrificielle
  4. 4 creusure
  5. 5 motif décoratif ou matériau d’apport
  6. 6 composant d’habillage
  7. 7 Photorésine
  8. 8 Masque
    Revendications
    1. Procédé de décoration par un matériau d’apport (5) selon un motif prédéfini d’un composant d’habillage en horlogerie ou en bijouterie comprenant un substrat (1), le procédé comprenant les étapes suivantes:
    a. déposer au moins une couche sacrificielle (2, 3) sur le substrat (1);
    b. graver des creusures (4) dans le substrat (1) selon le motif prédéfini au travers de ladite couche sacrificielle (2, 3);
    c. déposer le matériau d’apport (5) sur le substrat (1) et la couche sacrificielle (2, 3);
    d. enlever ladite couche sacrificielle (2, 3) au moyen d’une attaque chimique sélective.
    2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le substrat (1) est réalisé dans un matériau choisi parmi la céramique, le saphir, le rubis, l’acier, le titane, les alliages d’or, les alliages platinoïdes et leurs mélanges.
    3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le substrat (1) est réalisé dans une céramique à base de zircone.
    4. Procédé selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la couche sacrificielle (2, 3) comprend une couche métallique, de préférence de l’or.
    5. Procédé selon la revendication 4, dans lequel l’attaque chimique sélective est une attaque par voie humide.
    6. Procédé selon la revendication 5, dans lequel ledit liquide comprend avantageusement de l’eau régale, du cyanure, un lodure et/ou de l’acide fluorhydrique.
    7. Procédé selon l’une de revendications précédentes, dans lequel la couche sacrificielle (2, 3) comprend une couche adhésive (2) comprenant de préférence du titane.
    8. Procédé selon l’une des revendications 1 ou 2, dans lequel le matériau d’apport (5) est sélectionné parmi le groupe consistant en CrN, ZrO2, Cr, Au, Tl, ZrN et leurs mélanges.
  9. 9. Procédé selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la gravure des creusures (4) est effectuée par un procédé de gravure laser permettant de graver la couche sacrificielle (2, 3) et le substrat (1).
  10. 10. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le dépôt du matériau d’apport (5) est un dépôt anisotrope en phase vapeur.
  11. 11. Procédé selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le substrat (1) est poli avant le dépôt de la couche sacrificielle (2, 3).
  12. 12. Procédé selon l’une des revendications précédentes dans lequel un masque (8) de photorésine (7) présentant des trous alignés sur les creusures (4) est ajouté après la gravure de la couche sacrificielle (2, 3) et avant le dépôt du matériau d’apport (5).
  13. 13. Procédé selon la revendication 12 dans lequel les trous alignés sur les creusures sont de dimensions légèrement supérieures aux dimensions des creusures.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022253983A1 (fr) * 2021-06-03 2022-12-08 Rolex Sa Procédé de fabrication d'un composant de mouvement horloger

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