CN102534448A - 钟表部件的制造方法及钟表部件 - Google Patents

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CN102534448A CN2011104216406A CN201110421640A CN102534448A CN 102534448 A CN102534448 A CN 102534448A CN 2011104216406 A CN2011104216406 A CN 2011104216406A CN 201110421640 A CN201110421640 A CN 201110421640A CN 102534448 A CN102534448 A CN 102534448A
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Abstract

本发明提供一种钟表部件(40)的制造方法及钟表部件，该钟表部件(40)硬度的偏差小且具备金属光泽。该钟表部件的制造方法包括：热处理工序，对钟表部件(40)进行热处理，使钛等的多个结晶(41、42、43)粗大化；形状加工工序，对钟表部件(40)的形状进行加工；蚀刻工序，对钛等进行蚀刻，使各结晶(41、42、43)的表面(41s、42s、43s)镜面化，使各结晶(41、42、43)的表面(41s、42s、43s)的法线方向(41v、42v、43v)互不相同；以及阳极氧化工序，对钟表部件(40)的表面(40s)进行阳极氧化处理。

Description

钟表部件的制造方法及钟表部件
技术领域
本发明涉及钟表部件的制造方法及钟表部件。
背景技术
作为钟表部件的材料，广泛利用轻量的钛或钛合金(以下称为“钛等”)。利用钛等形成的钟表部件通过在形状加工后进行阳极氧化处理，能够获得耐腐蚀性。另外通过调整阳极氧化处理的条件，所述钟表部件能够获得各种色彩。
专利文献1：日本特开平11-100627号公报
一般地，在针对钛等的阳极氧化处理中，难以产生金属光泽。因此作为钟表部件存在欠缺高级感的问题。
在专利文献1中，作为钛或钛合金产品的制造方法，公开了如下技术：将钛或钛合金的原材料在真空或惰性气体中以900℃～1500℃的温度加热，在表面及端部的一部分或全部析出包括100μm以上的双晶的晶粒。通过该方法制造出的钛或钛合金产品的结晶面相对于金属表面的法线方向取向为微妙的方向，根据观察角度不同而能看到闪闪发光。
但是，在该专利文献1的发明中，为了得到充分的金属光泽，在现实中需要使晶粒粗大化至数mm以上以确保结晶表面的光反射面积。将专利文献1的发明应用于作为微小部件的钟表部件，并使钟表部件的晶粒更加粗大化时，钟表部件有可能按结晶形成(由单结晶构成)。一般地，钛等多晶材料按结晶而硬度不同，因此将钟表部件按结晶形成的话，钟表部件的硬度会发生偏差。
发明内容
本发明正是鉴于上述问题而完成的，其目的在于，提供硬度的偏差小且具备金属光泽的钟表部件的制造方法及钟表部件。
为了解决上述的问题，本发明的钟表部件的制造方法是由多晶材料形成的钟表部件的制造方法，该钟表部件的制造方法特征在于，该钟表部件的制造方法包括以下工序：热处理工序，对所述多晶材料进行热处理，使所述多晶材料所包含的多个结晶粗大化；以及蚀刻工序，对所述多晶材料进行蚀刻，使所述各结晶的表面镜面化，使所述各结晶的表面的法线方向互不相同。
根据本发明，通过在热处理工序中使结晶粗大化，使钟表部件的表面获得金属光泽。另外，即使在为了抑制钟表部件的硬度偏差而限制了结晶的粗大化、从而导致金属光泽不足的情况下，通过在蚀刻工序中使各结晶的表面镜面化，使各结晶的表面的法线方向互不相同，也能够使钟表部件的表面获得闪闪发光的金属光泽。
另外，优选的是，在所述热处理工序中，使所述结晶的粒径粗大化为至7μm以上且3mm以下。
由于钟表部件的尺寸大致为70μm以上且30mm以下，因此钟表部件跨多个结晶而形成(由多晶构成)，能够抑制钟表部件的硬度偏差。
另外，优选的是，该钟表部件的制造方法中，在所述热处理工序后且在所述蚀刻工序前，具有对所述钟表部件的形状进行加工的形状加工工序。
若在形状加工工序后进行热处理工序，则因热处理而产生翘曲等，导致钟表部件的尺寸精度降低。另外，若在蚀刻工序后进行形状加工工序，则有损通过蚀刻获得的金属光泽。因此，通过在热处理工序后且在蚀刻工序前进行形状加工工序，能够确保钟表部件的尺寸精度，并且能够确保外观性。
另外，优选的是，该钟表部件的制造方法中，在所述蚀刻工序后，具有对所述钟表部件的表面进行阳极氧化处理的阳极氧化工序。
在该情况下，能够使钟表部件的表面获得以特定颜色闪闪发光的金属光泽。
另外，优选的是，将所述多晶材料浸渍于包含氢氟酸、硝酸及过氧化氢水的液体中进行所述蚀刻工序。
在该情况下，能够使多晶材料的各结晶的表面镜面化，使各结晶的表面的法线方向互不相同。
另外，优选的是，所述钟表部件为摆锤、底板、齿轮、摆轮、表盘或针。
在该情况下，能够抑制各钟表部件的硬度偏差，并使各钟表部件的表面获得闪闪发光的金属光泽。
另一方面，本发明的钟表部件是由多晶材料形成的钟表部件，其特征在于，所述多晶材料所包含的多个结晶的表面被镜面化，并且表面的法线方向互不相同。
根据本发明，即使在为了抑制钟表部件的硬度偏差而限制了结晶的粗大化、从而导致金属光泽不足的情况下，由于各结晶的表面被镜面化，各结晶的表面的法线方向互不相同，因此也能够使钟表部件的表面获得闪闪发光的金属光泽。
另外，优选的是，所述结晶的粒径为7μm以上且3mm以下。
由于钟表部件的尺寸大致为70μm以上且30mm以下，因此钟表部件跨多个结晶而形成(由多晶构成)，能够抑制钟表部件的硬度的偏差。
另外，优选的是，所述多晶材料为钛、钛合金或钨。
另外，所述钟表部件的特征在于，对表面实施了阳极氧化处理。
在该情况下，能够使钟表部件的表面获得以特定颜色闪闪发光的金属光泽。
根据本发明的钟表部件的制造方法，通过在热处理工序中使结晶粗大化，使钟表部件的表面获得金属光泽。另外，即使在为了抑制钟表部件的硬度偏差而限制了结晶的粗大化、从而导致金属光泽不足的情况下，通过在蚀刻工序中使各结晶的表面镜面化，使各结晶的表面的法线方向互不相同，也能够使钟表部件的表面获得闪闪发光的金属光泽。
根据本发明的钟表部件，即使在为了抑制钟表部件的硬度偏差而限制了结晶的粗大化、从而导致金属光泽不足的情况下，由于各结晶的表面被镜面化，各结晶的表面的法线方向互不相同，因此也能够使钟表部件的表面获得闪闪发光的金属光泽。
附图说明
图1是成品背面侧的俯视图。
图2是机芯正面侧的俯视图。
图3是机芯正面侧的分解立体图。
图4是热处理后的母材的外观。
图5是沿图4中的A-A线的剖视图，(a)是蚀刻前的状态，(b)是蚀刻后的状态。
标号说明
2：表盘；
4：针；
20：摆锤；
40：钟表部件；
40s：表面；
41、42、43：结晶；
41s、42s、43s：表面；
41v、42v、43v：法线方向；
102：底板；
140b：摆轮；
162：轮系夹板。
具体实施方式
以下，对本发明的实施方式参照附图进行说明。
(钟表)
一般地，将钟表的包括驱动部分的机械体称为“机芯”。将在机芯安装表盘和针并放入钟表壳体中而形成为完成品的状态称为钟表的“成品(complete)”。在构成钟表的基板的底板的两侧中钟表壳体的表镜玻璃所在的一侧、即表盘所在的一侧称为机芯的“背面侧”或“表镜玻璃侧”或“表盘侧”。将底板的两侧中的钟表壳体的底盖所在的一侧、即表盘的相反侧称为机芯的“正面侧”或“底盖侧”。
图1是成品背面侧的俯视图。成品1具备表盘2，该表盘2具有表示有关小时的信息的刻度3等。另外，成品1具备针4，所述针4包括表示小时的时针4a、表示分的分针4b及表示秒的秒针4c。
图2是机芯正面侧的俯视图。此外，在图2中，为了使附图容易看清，省略了构成机芯100的钟表部件中的一部分的图示。机械式钟表的机芯100具有构成基板的底板102。柄轴110以能够旋转的方式组装于底板102的柄轴引导孔102a。该柄轴110利用切换装置来确定轴线方向的位置，所述切换装置包括拉档190、离合杆192、离合杆弹簧194及背压件(setting lever jumper)196。
并且，在使柄轴110旋转时，立轮112经由离合轮(未图示)的旋转而旋转。通过立轮112的旋转，小钢轮114及大钢轮116依次旋转，收纳于条盒轮120的发条(未图示)被卷紧。
条盒轮120以能够旋转的方式支承于底板102与条盒夹板160之间。二号轮124、三号轮126、四号轮128及擒纵轮130以能够旋转的方式支承于底板102与轮系夹板162之间。擒纵叉142以能够旋转的方式支承于底板102与擒纵叉夹板164之间。
通过发条的复原力使条盒轮120旋转，通过条盒轮120的旋转，二号轮124、三号轮126、四号轮128及擒纵轮130依次旋转。这些条盒轮120、二号轮124、三号轮126及四号轮128构成正面轮系。用于控制该正面轮系的旋转的擒纵和调速装置由擒纵轮130、擒纵叉142及游丝摆轮140构成。在擒纵轮130的外周形成有齿130a。擒纵叉142具备一对叉瓦钻142a。游丝摆轮140具备摆轴140a、摆轮140b及游丝140c。
在擒纵叉142的一个叉瓦钻142a与擒纵轮130的齿130a卡合的状态下，擒纵轮130暂时停止。从该状态开始，游丝摆轮140通过游丝140c的伸缩而旋转时，固定于摆轴140a的摆钻(振り石)将擒纵叉142顶起。由此，擒纵叉142的一个叉瓦钻142a从擒纵轮130脱离，擒纵轮130运行到与擒纵叉142的另一个叉瓦钻142a卡合的位置。由于游丝摆轮140以固定周期往复旋转，因此能够以固定速度使擒纵轮130擒纵。
二号轮124旋转时，基于该旋转，分轮(未图示)同时旋转，安装于该分轮的分针4b(参照图1)显示“分”。另外，基于分轮的旋转，经由跨轮的旋转，时轮(未图示)旋转，安装于该时轮的时针4a(参照图1)显示“时”。
图3是机芯正面侧的分解立体图。另外，在图3中，为了使附图容易看清，省略了构成机芯100的钟表部件中的一部分的图示。本实施方式中，以所谓的“魔术杆”(MAGIC LEVER)方式的自动上弦钟表的机芯100为例进行说明。在条盒夹板160的正面侧，摆锤20、一号卷紧轮14、二号卷紧轮16及大钢轮18被支承成能够转动。
摆锤20由钛等形成。摆锤20具备形成为大致半圆形的板状的摆锤体22以及沿摆锤体22的外周配置的重锤24。摆锤体22及重锤24一体形成，但也可以在分别形成后使用紧固连结构件进行紧固连结。摆锤20可透过钟表壳体的透明的内盖从外部辨认。因此，摆锤20的表面被赋予了金属光泽。另外，对摆锤20的表面实施阳极氧化处理而赋予色彩，确保了外观性。
通过摆锤20的转动，一号卷紧轮14转动。在一号卷紧轮14的背面侧，在偏离转动中心的位置设有偏心销14a。在偏心销14a以能够旋转的方式安装有棘爪杆30。棘爪杆30具备外插于偏心销14a的环状部31、以及从环状部31延伸的一对棘爪部(进给棘爪及拉引棘爪)32。在一对棘爪部32之间配置有二号卷紧轮16，一对棘爪部32的末端与二号卷紧轮16的外周的齿卡合。通过二号卷紧轮16的旋转，大钢轮18旋转。大钢轮18与条盒夹板160的背面侧的条盒轮(未图示)连结。
当摆锤20伴随钟表的移动而转动时，一号卷紧轮14转动。伴随于此，安装于一号卷紧轮14的偏心销14a的棘爪杆30相对于二号卷紧轮16接近及背离。当棘爪杆30接近二号卷紧轮16时，进给棘爪按压二号卷紧轮16的齿，拉引棘爪在齿上滑过。当棘爪杆30背离二号卷紧轮16时，拉引棘爪拉引二号卷紧轮16的齿，进给棘爪在齿上滑过。由此，二号卷紧轮16仅向一个方向旋转。当二号卷紧轮16旋转时，大钢轮18及条盒轮120旋转。由此，收纳于条盒轮120的发条被自动地卷紧。
(钟表部件的制造方法)
接着，对本发明的实施方式的钟表部件的制造方法进行说明。本实施方式的钟表部件的制造方法，能够应用于由多晶材料形成的钟表部件。特别是对于要求外观性的小钟表部件的制造有效。例如能够制造上述的摆锤20、底板102、齿轮系夹板162、各齿轮、摆轮140b、表盘2、针4等。以下，以利用作为多晶材料的钛或钛合金(以下称为“钛等”。)制造钟表部件的情况为例进行说明。
(热处理工序)
首先，准备钛等母材(板材或棒材等)。接着，对该母材实施热处理，使钛等的结晶粗大化。在结晶粗大化后，结晶表面的光反射面积增大，得到金属光泽。纯钛的结晶在880℃再结晶，原子排列以核为中心整齐地生长。因此，设定热处理的温度条件为900℃以上且1500℃以下。另外，设定保持时间为5小时以上。
图4是热处理后的母材的外观。图4的例子中，通过950℃×5小时的热处理，使结晶粗大化至1mm左右。
小的钟表部件的尺寸为70μm左右(例如摆轴140a的直径等)，大的钟表部件的尺寸为30mm左右(例如摆锤20、底板102、表盘2等)。因此，当使钛等的结晶比钟表部件的尺寸粗大时，钟表部件可能按结晶形成(由单结晶构成)。一般地，多晶材料按结晶而硬度不同，因此当钟表部件按结晶形成时，钟表部件的硬度存在偏差。
因此本实施方式中，通过使结晶尺寸比部件尺寸小，使得钟表部件跨多个结晶形成(由多晶构成)，抑制了钟表部件的硬度偏差。钟表部件所包含的结晶尺寸为钟表部件的尺寸的十分之一左右被认为是优选的。由于钟表部件的尺寸大致为70μm以上且30mm以下，因此优选钛等的结晶的尺寸为7μm以上且3mm以下。上述的热处理工序中，以结晶的尺寸为7μm以上且3mm以下的方式使钛等的结晶粗大化。越提高热处理的温度，并且越延长保持时间，则越能够使结晶粗大化。特别是通过提高温度，能够有效地使结晶粗大化。
(形状加工工序)
接着，将热处理后的母材加工成钟表部件的形状。加工方法可以为冲压或锻造、机械加工等任一种。此外，如果在形状加工工序后进行热处理工序的话，会因热处理而产生翘曲等，钟表部件的尺寸精度降低。另外，如果在下述的蚀刻工序后进行形状加工工序的话，则有损通过蚀刻获得的金属光泽。因此，通过在热处理工序后且在蚀刻工序前进行形状加工工序，能够确保钟表部件的尺寸精度，并且确保外观性。
(蚀刻工序)
在上述的热处理工序中，为了获得金属光泽而使结晶粗大化，但为了抑制硬度偏差而限制结晶尺寸，因此不能充分得到金属光泽。因此，接下来对形状加工后的钟表部件的表面进行蚀刻，使钟表部件的表面获得充分的金属光泽。
图5是沿图4中的A-A线的剖视图，图5的(a)是蚀刻前的状态，图5的(b)是蚀刻后的状态。如图5的(a)所示，钟表部件40包括在热处理工序中粗大化的多个结晶41～43，钟表部件40的表面40s在形状加工工序中被加工得平坦。在蚀刻工序中，将该钟表部件40浸渍于蚀刻液，对钟表部件40的表面40s进行湿式蚀刻。
蚀刻进行前处理及后处理。在前处理中，将钟表部件浸渍于含0.3wt％～7wt％的氢氟酸(HF)的水溶液。在后处理中，将钟表部件浸渍于含0.3wt％～3wt％的氢氟酸(HF)、0.1wt％～10wt％的硝酸(HNO3)、5wt％～35wt％的过氧化氢水(H2O2)的水溶液。
如图5的(b)所示，通过蚀刻，使钛等的结晶41～43的表面41s～43s镜面化。另外，由于各结晶41～43具有结晶方位，因此相对于蚀刻前的表面40s，蚀刻后的表面41s～43s成为倾斜面。另外，各结晶41～43由于分别以不同的核为中心生长，因此结晶方位不同。因此，各结晶41～43的蚀刻速率不同，蚀刻后的表面41s～43s的倾斜方向及倾斜角度不同。即，蚀刻后的表面41s～43s的法线方向41v～43v互不相同。由此，向钟表部件40的表面入射的光在各结晶41～43的表面41s～43s向不同的方向反射。其结果是，使钟表部件40的表面获得闪闪发光的金属光泽。
此外，钟表部件40所容许的尺寸误差为50μm左右。因此，将蚀刻时间设定成使蚀刻量最大的结晶与蚀刻量最小的结晶的蚀刻量的差为50μm以下。此外，由于在蚀刻工序前(形状加工工序后)的状态下已经存在尺寸误差，因此优选将蚀刻量的差抑制为10μm～30μm以下。
(阳极氧化工序)
接着，对钟表部件的表面进行阳极氧化处理以赋予耐腐蚀性。具体而言，将钟表部件40浸渍于电解液中并与阳极连接，使该钟表部件40与阴极之间流过电流。由此水被电解，在钟表部件40的表面形成钛等的氧化膜。此处，通过调整施加电压，能够使钟表部件40的表面多种多样地发色。由此，使钟表部件40的表面获得以特定颜色闪闪发光的金属光泽。
如以上所详细说明的，本实施方式的钟表部件的制造方法构成为具有：热处理工序，对钛等进行热处理而使钛等的多个结晶41～43粗大化；以及蚀刻工序，对钛等进行蚀刻，使各结晶41～43的表面41s～43s镜面化，使各结晶41～43的表面41s～43s的法线方向41v～43v互不相同。
通过在热处理工序中使结晶粗大化，使钟表部件的表面获得金属光泽。另外，即使在为了抑制钟表部件的硬度偏差而限制了结晶的粗大化、从而导致金属光泽不足的情况下，通过在蚀刻工序中使各结晶的表面镜面化，使各结晶的表面的法线方向互不相同，也能够使钟表部件的表面获得闪闪发光的金属光泽。
此外，本发明的技术范围不限于上述的实施方式，还包括在不脱离本发明的主旨的范围内对上述实施方式施加了各种变更后的实施方式。即，实施方式中举出的具体的材料和层结构等只不过是一例，能够适当地进行变更。
例如在本实施方式中对通过钛等制造钟表部件的情况进行了说明，但在通过钨制造钟表部件的情况下也能够应用本发明。

Claims (10)

1.一种钟表部件的制造方法，所述钟表部件由多晶材料形成，该钟表部件的制造方法的特征在于，
该钟表部件的制造方法包括以下工序：
热处理工序，对所述多晶材料进行热处理，使所述多晶材料所包含的多个结晶粗大化；以及
蚀刻工序，对所述多晶材料进行蚀刻，使所述各结晶的表面镜面化，使所述各结晶的表面的法线方向互不相同。
2.根据权利要求1所述的钟表部件的制造方法，其特征在于，
在所述热处理工序中，使所述结晶的粒径粗大化至7μm以上且3mm以下。
3.根据权利要求1所述的钟表部件的制造方法，其特征在于，
该钟表部件的制造方法中，在所述热处理工序后且在所述蚀刻工序前，具有对所述钟表部件的形状进行加工的形状加工工序。
4.根据权利要求1所述的钟表部件的制造方法，其特征在于，
该钟表部件的制造方法中，在所述蚀刻工序后，具有对所述钟表部件的表面进行阳极氧化处理的阳极氧化工序。
5.根据权利要求1所述的钟表部件的制造方法，其特征在于，
将所述多晶材料浸渍于包含氢氟酸、硝酸及过氧化氢水的液体中进行所述蚀刻工序。
6.根据权利要求1所述的钟表部件的制造方法，其特征在于，
所述钟表部件为摆锤、底板、齿轮、摆轮、表盘或针。
7.一种钟表部件，该钟表部件由多晶材料形成，该钟表部件的特征在于，
所述多晶材料所包含的多个结晶的表面被镜面化，并且表面的法线方向互不相同。
8.根据权利要求7所述的钟表部件，其特征在于，
所述结晶的粒径在7μm以上且3mm以下。
9.根据权利要求7所述的钟表部件，其特征在于，
所述多晶材料为钛、钛合金或钨。
10.根据权利要求7所述的钟表部件，其特征在于，
对该钟表部件的表面实施了阳极氧化处理。
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