CH718134A2 - Procédé de traitement de pièces d'horlogerie. - Google Patents

Abstract

La présente invention concerne le domaine de l'horlogerie, plus particulièrement un procédé de traitement de pièces d'horlogerie comprenant une étape d'anodisation par micro-arc plasma. L'invention porte aussi sur l'utilisation d'un tel procédé et sur les pièces d'horlogerie recouvertes d'une couche d'oxyde, obtenues selon ce procédé.

Description

DOMAINE DE L'INVENTION

[0001] La présente invention concerne le domaine de l'horlogerie, plus particulièrement un procédé de traitement de pièces d'horlogerie comprenant une étape d'anodisation par micro-arc plasma. L'invention porte aussi sur l'utilisation d'un tel procédé et sur les pièces d'horlogerie recouvertes d'une couche d'oxyde obtenues selon ce procédé.

CONTEXTE DE L'INVENTION

[0002] Dans le domaine de l'horlogerie, de nombreuses pièces sont soumises à des sollicitations mécaniques. Ces pièces sont fabriquées à partir de métaux tels que le titane, l'aluminium, le magnésium, ou leurs alliages.

[0003] En particulier, le titane est connu pour ses propriétés de dureté, de légèreté, sa résistance aux chocs, ses propriétés amagnétiques, sa résistance aux produits chimiques et à la corrosion.

[0004] Cependant, les surfaces des pièces d'horlogerie sont sujettes aux problèmes tribologiques de frottements et d'usure. En particulier, les pièces en titane ou en alliages de titane sont sensibles à ces problèmes. Il est donc important de protéger ces surfaces afin d'augmenter la durée de vie de ces pièces.

[0005] L'anodisation par micro-arc plasma est un procédé d'oxydation de surfaces de métaux ou de leurs alliages permettant de les transformer en céramique dures. Ce procédé est également connu sous le nom de céramisation ou anodisation de type 2.

[0006] Ce procédé d'oxydation par électro-plasma permet d'améliorer la dureté de la matière, son coefficient de frottement, sa résistance à l'usure et à la corrosion, selon la norme de matériaux aérospatiaux AMS 2488D. Ce traitement biocompatible est appliqué dans l'aérospatiale, l'automobile et le domaine médical.

[0007] Dans le domaine de l'horlogerie, il existe un réel besoin pour des pièces en titane, ou en alliages de titane résistantes aux frottements, à l'usure, dont la résistance à la traction et la dureté sont accrues par rapport aux matériaux de base.

[0008] La présente invention propose la mise au point d'un traitement d'anodisation par micro-arc plasma approprié aux pièces horlogères en titane ou en alliages de titane.

RESUME DE L'INVENTION

[0009] L'invention a pour objet un procédé de traitement de pièces d'horlogerie comprenant une étape d'anodisation par micro-arc plasma dans laquelle les pièces d'horlogerie sont immergées dans un bain électrolytique et soumises à l'application d'une tension électrique ≥ 200V.

[0010] Un autre objet de l'invention concerne des pièces d'horlogerie traitées selon le procédé de l'invention, lesdites pièces comprenant une couche d'oxyde.

DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION

[0011] La présente invention applique le principe de l'oxydation anodique ou anodisation couplée à une tension électrique élevée. Ce procédé provoque des micro-décharges électriques ou micro-arcs se déplaçant à la surface des métaux à traiter. Les fortes énergies ainsi libérées de l'ordre de 500 Watts par pièce provoquent des décharges électriques en formant un plasma électrolytique à la surface des pièces. Cela génère une couche d'oxyde dont la croissance dépend entre autres de la tension électrique appliquée. Le procédé d'anodisation par micro-arcs plasma permet ainsi de transformer la surface des métaux en une couche d'oxyde qui forme une céramique très dure.

[0012] Ce procédé peut être appliqué de façon appropriée à des pièces d'horlogerie de façon à augmenter leur durée de vie et de palier aux problèmes tribologiques.

[0013] Dans la présente invention, les inventeurs ont réalisé que l'épaisseur et les propriétés tribologiques de la couche d'oxyde sont fonction des nombreux paramètres utilisés lors du de procédé comme la tension du courant, le type de courant (continu, continu pulsé ou alternatif), la composition et la concentration de l'électrolyte, le temps de traitement ou encore le type de métaux des pièces horlogères concernées.

[0014] Ainsi, la présente invention a pour premier objet un procédé de traitement de pièces d'horlogerie comprenant une étape d'anodisation par micro-arc plasma dans laquelle les pièces d'horlogerie sont immergées dans un bain électrolytique et soumises à l'application d'une tension électrique ≥ 200V.

[0015] Dans un mode particulier de réalisation, les pièces d'horlogerie sont formées par un ou plusieurs métaux choisis dans le groupe comprenant du titane, de l'aluminium, du magnésium, ou un alliage de ceux-ci. De préférence, les pièces d'horlogerie sont en titane, ou en alliage de titane. Par exemple, un alliage particulièrement préféré est un alliage de titane Grade 5.

[0016] Il est à noter que ce procédé de traitement est envisageable sous réserve de l'exclusion des pièces d'horlogerie formées de plusieurs métaux comprenant de l'acier.

[0017] Dans une première étape du procédé, une pièce d'horlogerie est immergée dans un bain électrolytique ou bain de céramisation, et placée au niveau de l'anode. A titre d'exemple de réalisation de l'invention, le bain électrolytique comprend au moins un électrolyte alcalin faiblement concentré, non agressif et non polluant sélectionné parmi le groupe comprenant NaOH, NaSiO2, et/ou TiO2.

[0018] La concentration des constituants dans le bain électrolytique peut varier ainsi: NaOH de 50 à 300g/l ; Métasilicate de Sodium NaSiO2de 5 à 50g/l ; et Oxyde de titane TiO2de 5 à 50 g/l.

[0019] Du Charbon actif peut être ajouté au bain électrolytique à une concentration variant de 1 à 10g /I.

[0020] A titre d'exemple de réalisation de l'invention, un bain électrolytique utilisé peut avoir la composition suivante : 160g/l NaOH; 25g NaSiO2; 20g TiO2; et 5g Charbon actif.

[0021] Dans une deuxième étape du procédé, une tension électrique ≥ 200V est appliquée de sorte à générer des micro-décharges électriques. La tension électrique peut être délivrée par différentes sources telles qu'une alimentation électrique continue, continue pulsée, alternative, ou alternative pulsée. De préférence, l'alimentation électrique est pulsée.

[0022] Dans un mode particulier de réalisation du procédé, la tension électrique appliquée est comprise entre 25 et 1000 Volts, entre 30 et 500 Volts, entre 35 et 400V, entre 200V et 400V, de préférence supérieure ou égale à 200Volts.

[0023] L'ampérage est compris entre 100A et 2000A selon la surface à traiter. Par exemple, un ampérage d'environ 30A par dm<2>peut être appliqué.

[0024] Dans un autre mode particulier de réalisation du procédé, la tension électrique appliquée est maintenue pendant une durée comprise entre 5 minutes et 50 minutes, entre 5 minutes et 30 minutes, entre 5 et 15 min, de préférence 10 minutes.

[0025] Un des nombreux avantages de ce procédé est qu'il permet de traiter des pièces d'horlogerie complexes de différentes tailles et formes sans qu'aucune variation dimensionnelle n'affecte les pièces. Les pièces d'horlogerie pouvant être traitées sont par exemple choisies parmi le groupe comprenant une roue, une planche de roue, un rochet, un engrenage, un mobile, un pignon, un barillet, un renvoi, et/ou un disque.

[0026] Selon un mode préféré de l'invention, le mobile est choisi parmi le groupe comprenant un mobile d'entrainement, un mobile de quantième, un mobile de grande moyenne, un mobile de minuterie, un mobile intermédiaire, et/ou un mobile d'échappement.

[0027] Selon un autre mode préféré de l'invention, le pignon est choisi parmi le groupe comprenant un pignon d'échappement, un pignon coulant, et/ou un pignon remontoir.

[0028] Selon un autre mode préféré de l'invention, le disque est le disque des quantièmes.

[0029] Il n'est pas exclu ensuite de procéder à d'autres étapes pour modifier la couche d'oxyde formée à la surface des pièces d'horlogerie en titane ou en alliages de titane. Il est possible entre autres de modifier la rugosité et/ou l'épaisseur de la couche d'oxyde. Selon une variante avantageuse du mode de réalisation de l'invention, le procédé comprend une étape supplémentaire de traitement par microbillage.

[0030] Selon une autre variante avantageuse du mode de réalisation de l'invention, le procédé comprend une étape supplémentaire de traitement par rhodiage.

[0031] D'autres avantages sont apparus lors de l'utilisation du procédé selon l'invention. De façon remarquable, l'utilisation du procédé a permis d'éliminer de nombreux problèmes tels que le grippage, l'adhérence ou la délamination. En effet, la couche d'oxyde en surface des pièces d'horlogerie est une couche de conversion et non une couche déposée sensible à ces problèmes.

[0032] On notera également la possibilité de retraitement des pièces, le procédé ne générant pas ou très peu de déchets.

[0033] L'exemple suivant illustre la présente invention sans toutefois en limiter la portée.

[0034] Des pièces d'horlogerie en titane sont traitées selon le procédé de l'invention dans un bain électrolytique comprenant 160g/l NaOH, 25g NaSiO2, 20g TiO2, 5g Charbon actif, à une température de 25°C et application d'une tension électrique de 200V et d'un ampérage de 30 A/dm<2>. Après traitement, la pièce d'horlogerie est recouverte d'une couche de conversion d'oxyde de titane duale comprenant une couche compacte, dense, dure et une couche poreuse poudreuse qui sera enlevée en post-traitement mécanique ou chimique. L'épaisseur de la couche de conversion d'oxyde de titane duale est d'environ 10µm. La micro-dureté mesurée est entre 500 et 1000 Vickers en fonction des paramètres appliqués.

[0035] La présente invention a pour deuxième objet une pièce d'horlogerie traitée selon le procédé décrit précédemment, ladite pièce comprenant une couche d'oxyde, en particuliers d'oxyde de titane.

[0036] Dans un mode particulier de réalisation du procédé, la pièce d'horlogerie traitée comprend une couche d'oxyde, par exemple de titane dont l'épaisseur est comprise entre 1 et 50µm, entre 1 et 30µm, entre 1 et 15µm, entre 2 et 10µm, de préférence 10µm, 5µm, 4µm, 3µm, 2µm ou 1µm.

[0037] De façon avantageuse, les inventeurs ont réalisé que la couche d'oxyde formée à la surface des pièces d'horlogerie a des propriétés exceptionnelles comme une dureté accrue par rapport aux matériaux de base, une résistance accrue à l'usure, une résistance accrue à la traction, une amélioration des propriétés de frottements telle qu'une diminution du coefficient de frottement, une homogénéité de la couche, et une stabilité chimique à la plupart des produits chimiques.

[0038] Dans les applications à frottements, l'usure est un des seuls défauts du titane. De façon remarquable, les pièces d'horlogerie en titane ou en alliages de titane traitées selon le procédé de l'invention, outre l'avantage d'être légères, sont moins sujettes aux problèmes tribologiques d'usure et de frottements. Ainsi, sur un mouvement de montre, la diminution de la perte d'énergie due aux frottements entraîne un gain de la réserve de marche.

[0039] De plus, les pièces d'horlogerie traitées comprennent une couche d'oxyde de titane ayant une couleur homogène. Il existe uniquement deux nuances de couleur, gris-vert ou gris anthracite.

[0040] Les inventeurs ont également observé une amélioration à la tenue aux rayures, une stabilité dans le temps, une très bonne tenue à la corrosion et une sensibilité faible aux traces de doigts. En effet, la couche étant dense et non poreuse, celle-ci ne marque pas ou très peu. Enfin, les matériaux utilisés durant la procédure sont biocompatibles et sont conformes au règlement REACH.

Claims (10)

1. Procédé de traitement de pièces d'horlogerie en titane, ou en alliage de titane comprenant une étape d'anodisation par micro-arc plasma dans laquelle les pièces d'horlogerie sont immergées dans un bain électrolytique et soumises à l'application d'une tension électrique ≥ 200V.

2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel les pièces d'horlogerie sont en alliage de titane de grade 5.

3. Procédé selon l'une des revendications 1-2, dans lequel le bain électrolytique comprend au moins un composant sélectionné parmi le groupe comprenant NaOH, NaSiO2, et/ou TiO2.

4. Procédé selon l'une des revendications 1-3, dans lequel la tension électrique est délivrée par une alimentation électrique continue, continue pulsée, alternative, ou alternative pulsée.

5. Procédé selon l'une des revendications 1-4, dans lequel la tension électrique appliquée est comprise entre 200V et 1000V, de préférence entre 200V et 500V, de préférence 200V.

6. Procédé selon l'une des revendications 1-5, dans lequel la tension électrique appliquée est maintenue pendant une durée comprise entre 5 minutes et 30 minutes, de préférence entre 5 et 10 minutes.

7. Procédé selon l'une des revendications 1-6, dans lequel les pièces d'horlogerie sont choisies parmi le groupe comprenant une roue, une planche de roue, un rochet, un engrenage, un mobile, un pignon, un barillet, un renvoi, et/ou un disque.

8. Procédé selon l'une des revendications 1-7, comprenant une étape supplémentaire de traitement des pièces d'horlogerie par microbillage.

9. Pièce d'horlogerie traitée selon le procédé de l'une quelconque des revendications 1 à 8, ladite pièce comprenant une couche d'oxyde de titane.

10. Pièce d'horlogerie selon la revendication 9, dans laquelle l'épaisseur de la couche d'oxyde de titane est comprise entre 1 et 15µm, de préférence entre 2 et 10µm.