CN110275418B - 用于钟表机芯的部件 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于钟表机芯的枢转销(1)，该枢转销包括位于其至少一个端部处的至少一个枢转部，该枢转销的特征在于，所述至少一个枢转部由含有金属基的复合材料制成，所述金属基含有从镍、钛、铬、锆、银、金、铂、硅、钼、铝或上述金属的合金中选定的至少一种金属，所述基填充有从WC、TiC、TaC、TiN、TiCN、Al2O3、ZrO2、Cr2O3、SiC、MoSi2、AlN或它们的组合中选定的硬颗粒，以限制所述枢转销对磁场的敏感性。本发明还涉及钟表机芯领域。
Description
本申请是申请日为2014年1月17日、申请号为201410022901.0、发明名称为“用于钟表机芯的部件”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及用于钟表机芯的部件，尤其涉及机械钟表机芯的非磁性枢转销，更具体地涉及非磁性的擒纵齿轴、摆轮轴和叉轴。
背景技术
制造用于钟表的枢转销包括：在可硬化的钢棒上执行棒车削操作以限定各种工作表面(肩部、突出部分、枢转部等)；然后使由棒车削而成的销经受热处理，该热处理包括至少一个硬化操作以改善销的硬度以及一个或多个回火操作以改善韧度。所述热处理操作之后是轧制销枢转部的操作，该轧制操作包括抛光枢转部至所要求的尺寸。所述轧制操作还改善了枢转部的硬度和韧度。需要注意的是，对于具有低硬度、即小于600HV的材料而言，这种轧制操作非常困难或者甚至不可能实现。
通常用在机械钟表机芯中的枢转销(例如摆轮轴)由棒车削钢制成，所述钢一般是马氏体碳钢，其含有铅和锰硫化物以改善它们的机加工性能。以20AP表示的已知的这种类型的钢通常用于这些应用。
这种类型的材料具有容易机加工的优点——尤其适合棒车削，并且在硬化和回火以后具有对于制造钟表枢转销非常有利的出众的机械性能。这些钢在热处理后尤其具有出众的耐磨性和硬度。通常，在热处理和轧制以后，由20AP钢制成的销枢转部的硬度可以超过700HV。
尽管这种材料提供了如上所述的用于钟表应用的令人满意的机械性能，但是它具有这样的缺点，即，这种材料是磁性的，并且在遇到磁场以后能扰乱手表的运转，尤其在所述材料用于制造与由铁磁材料制成的游丝协作的摆轮轴时。这种现象对于本领域技术人员而言是熟知的，并且例如在Bulletin Annuel Suisse de Chromométrie的第一卷的第52-74页中有所描述。还应当注意到，这些马氏体钢还是不耐腐蚀的。
人们已经尝试利用奥氏体不锈钢来克服这些缺陷，所述奥氏体不锈钢具有非磁性的特性，即，顺磁性或者反磁性或反铁磁性的特性。然而，这些奥氏体钢具有晶体结构，这意味着它们不能被硬化或者不能获得硬度并因此不能获得与制造钟表枢转销所必需的要求相符合的耐磨性。提高这种钢的硬度的一种方法是冷加工；然而，这种硬化操作不能获得大于500HV的硬度。因而，对于由于摩擦而要求高耐磨性的部件以及具有小的破坏或变形风险或者不具有破坏或变形风险的枢转部来说，这种类型的钢的使用仍然受到限制。
尝试克服这些缺陷的另一途径在于，将诸如类金刚石(DLC)的材料的硬层沉积在枢转销上。然而，已经观察到，存在所述硬层层离以及因此形成碎屑的重大风险，所述碎屑可以在手表机芯内部四处移动并且扰乱钟表的运转，这是不令人满意的。
另外已经设想了用于克服奥氏体不锈钢的缺陷的另一途径，即，通过渗氮、渗碳或碳氮共渗来使枢转销表面硬化。然而，已知这些处理会显著削弱耐腐蚀性，因为氮和/或碳与钢中的铬反应并且形成导致铬基局部耗尽的氮化铬和/或碳化铬，这对期望的钟表应用是有害的。
发明内容
本发明的一个目的是：通过提供一种枢转销来克服全部或者部分前述缺陷，所述枢转销限制对磁场的敏感性并且能获得与钟表工业所要求的耐磨和抗震的需求相符合的改善的硬度。
本发明的另一个目的是：提供一种具有改善的耐腐蚀性的非磁性枢转销。
本发明的又一个目的是：提供一种能简便且经济地制造的非磁性枢转销。
因此，本发明涉及一种用于钟表机芯的枢转销，该枢转销包括位于其至少一个端部处的至少一个枢转部，该枢转销的特征在于，所述至少一个枢转部由含有金属基的复合材料制成，所述金属基含有从镍、钛、铬、锆、银、金、铂、硅、钼、铝或上述金属的合金中选定的至少一种金属，所述基填充有从WC、TiC、TaC、TiN、TiCN、Al2O3、ZrO2、Cr2O3、SiC、MoSi2、AlN或它们的组合中选定的硬颗粒，以限制所述枢转销对磁场的敏感性。
因此，整个枢转销或者至少枢转部具有高硬度，枢转销因而能够将例如对磁场的低敏感性以及在主应力区域中的高耐腐蚀性和耐磨性的优点结合起来，且同时保持良好的总体韧度。
根据优选实施例，整个枢转销由所述复合材料制成，该复合材料含有至少75％硬颗粒，该复合材料的硬度大于或等于1000HV，优选地大于1200HV。
优选地，所述硬颗粒的粒度尺寸介于0.1微米和5微米之间。
有利地，所述复合材料的韧度大于8MPa·m1/2。
根据本发明的一变型方案，所述枢转部由复合材料制成并被放置在设置于所述枢转销的端部处的座中，所述枢转销由顺磁性材料、反磁性材料或反铁磁性材料制成。
根据本发明的另一变型方案，两个枢转部制造成由复合材料制成的单个零件，所述由复合材料制成的形成枢转部的零件被放置在沿着所述枢转销的纵向轴线延伸的通孔中，以伸出所述枢转销的两侧，所述枢转销由顺磁性材料、反磁性材料或反铁磁性材料制成。
另外，本发明涉及一种钟表机芯，其特征在于，所述钟表机芯包括根据前述变型的枢转销；所述钟表机芯尤其包括具有根据前述这些变型的枢转销的摆轮轴、叉轴和/或擒纵齿轴。
附图说明
从下面参考附图经由非限制性示例给出的描述中可以清楚地发现其它特征和优点，其中：
-图1是根据本发明的枢转销的示意图。
-图2是根据本发明的摆轮轴的第一变型的截面图。
-图3是根据本发明的摆轮轴的第二变型的截面图。
具体实施方式
本发明涉及用于钟表机芯的部件，尤其涉及用于机械钟表机芯的非磁性的枢转销。
下面将参照非磁性的摆轮轴1的应用来描述本发明。当然，也可以设想其它类型的钟表枢转销，例如，钟表轮副芯轴，典型地为擒纵齿轴或叉轴。
参见图1，其中示出根据本发明的摆轮轴1，所述摆轮轴包括多个具有不同直径的部段2，所述部段常规地限定肩部2a和突出部分2b，所述肩部和突出部分设置在限定枢转部3的两个端部部分之间。这些枢转部中的每一个意在在轴承中、典型地在宝石或红宝石的孔中枢转。
由于由每天遇到的物体感应出的磁力，限制摆轮轴1的敏感性以避免影响包含该摆轮轴的钟表的运转是重要的。
本发明出乎意料地在未做任何妥协的情况下同时克服了上述两个问题并且提供了额外的优点。制造摆轮轴1的材料因此是含有金属基的复合材料，所述金属基含有从镍、钛、铬、锆、银、金、铂、硅、钼、铝或上述金属的合金中选定的至少一种金属，所述基填充有从WC、TiC、TaC、TiN、TiCN、Al2O3、ZrO2、Cr2O3、SiC、MoSi2、Al N或它们的组合中选定的硬颗粒。这些复合材料的非磁性性质，即，顺磁性、反磁性或反铁磁性性质有利地降低了摆轮轴对磁场的敏感性。
此外，根据本发明，对于大于1300HV的硬度，摆轮轴1的韧度约为8MPa·m1/2。上述数值获得自包含92％WC和8％镍的复合材料。枢转销因此获得了高耐磨性。
以下将描述由复合材料制造枢转销、例如摆轮轴1的一个示例方法。首先，取由一种或多种硬材料的颗粒形成的粉末，例如碳钨粉末。所使用的粉末具有微米级的平均粒度尺寸，典型地从0.1到5微米。
然后，将硬材料粉末与用于形成硬颗粒之间的粘合剂的基、例如镍合金(典型地是Ni和钛合金，其在加工过程中允许钛与碳结合以形成碳化物并且释放出将形成NiW基的钨，如在美国专利No.3918138中描述的，该美国专利以引用方式合并在本文中)混合。使所得到的混合物例如在常规的雾化器中均质化。将所得到的颗粒筛选到典型地300微米。随后将所筛选出的颗粒喷射到具有希望的摆轮轴的构型的模具中，以形成所述摆轮轴的坯料。当然要考虑到摆轮轴在后续的烧结步骤中可能经历的任何收缩来确定所述模具的尺寸。因此，需要注意的是，所述尺寸比摆轮轴的最终尺寸大。在喷射之后，将所述摆轮轴从模具中取出。然后，将摆轮轴放置在烧结炉中，在该烧结炉中将所述摆轮轴加热至介于1300℃和1600℃之间约一个小时。将摆轮轴从烧结炉中取出并冷却。然后，例如使用金刚砂研磨膏来抛光摆轮轴和尤其枢转部，以获得希望的尺寸特征。
显然，可以设想其它复合材料，只要其中的硬颗粒的比例提供大于或等于1000HV的硬度并且提供顺磁性或反磁性特性。
或者，可以由如上定义的复合材料制成的圆棒来机加工出根据本发明的摆轮轴。
由于枢转部3的硬度直接由实际枢转部3的材料获得，所以根据本发明这有利地防止了在使用期间发生任何随后的层离。
当然，本发明不限于已示出的示例，而是包括对于本领域技术人员来说显而易见的各种变型和修改。
尤其是，可以设想仅由复合材料制造枢转部3并且将该枢转部放置在设置于如图2中示出的摆轮轴的端部处的座4中。
根据另一变型，摆轮轴的枢转部3制成单个零件，其被放置在沿着摆轮轴1的纵向轴线延伸的通孔5中，以伸出摆轮轴的两侧，如图3所示。
在后两种变型中，摆轮轴有利地由顺磁性材料、反磁性材料或反铁磁性材料——例如黄铜、镍银(nickel silver)、CuBe或奥氏体钢——制成，所述枢转部优选地通过被压入座4中或者通孔5中而被保持。
Claims (8)
1.一种用于钟表机芯的枢转销(1)，该枢转销包括位于其至少一个端部处的至少一个枢转部，该枢转销的特征在于，所述至少一个枢转部由含有金属基的复合材料制成，所述金属基用于形成硬颗粒之间的粘合剂并且含有从镍、钛、铬、锆、银、金、铂、钼、铝或上述金属的合金中选定的至少一种金属，所述金属基填充有从WC、TiC、TaC、TiN、TiCN、Al2O3、ZrO2、Cr2O3、SiC、MoSi2、AlN中选定的一种或多种硬颗粒，以限制所述枢转销对磁场的敏感性，并且所述复合材料含有至少75％硬颗粒，所述复合材料的韧度大于8MPa·m1/2，所述复合材料的硬度大于或等于1000HV，所述硬颗粒的粒度尺寸介于0.1微米和5微米之间。
2.根据权利要求1所述的枢转销(1)，其特征在于，整个枢转销由所述复合材料制成。
3.根据权利要求1所述的枢转销(1)，其特征在于，所述枢转销包括两个由所述复合材料制成的枢转部。
4.根据权利要求1所述的枢转销(1)，其特征在于，所述枢转部由复合材料制成，所述枢转部被放置在设置于所述枢转销的端部处的座中，所述枢转销由顺磁性材料、反磁性材料或反铁磁性材料制成。
5.根据权利要求1所述的枢转销(1)，其特征在于，所述枢转部由复合材料制成，两个枢转部制造成单个零件，所述由复合材料制成的零件被放置在沿着所述枢转销的纵向轴线延伸的通孔中，以伸出所述枢转销的两侧，所述枢转销由顺磁性材料、反磁性材料或反铁磁性材料制成。
6.根据权利要求1所述的枢转销(1)，其特征在于，所述复合材料的硬度大于1200HV。
7.一种钟表机芯，其特征在于，所述钟表机芯包括根据权利要求1所述的枢转销(1)。
8.一种钟表机芯，其特征在于，所述钟表机芯包括具有根据权利要求1所述的枢转销的摆轮轴(1)、叉轴和/或擒纵齿轴。
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