CN110824880B - 着色的热补偿螺旋弹簧及其制造方法 - Google Patents

着色的热补偿螺旋弹簧及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及制造热补偿和着色螺旋弹簧(1)的方法，其包括以下步骤：‑在芯部(2)的至少一个表面(2a，2c)和芯部(2)的至少一个其它表面(2a，2b，2c，2d)上形成二氧化硅(3)的第一层，第一层的厚度等于用于实现热补偿所需厚度的一部分，‑从芯部(2)的所述至少一个表面(2a，2c)去除第一层，‑在芯部(2)的所述至少一个表面(2a，2c)上以及在芯部(2)的所述至少一个其它表面(2a，2b，2c，2d)上形成二氧化硅(3)的第二层，第二层的厚度等于用于实现热补偿所需厚度的剩余部分，该剩余部分小于或等于1μm，以便由于干涉效应而使芯部(2)的所述至少一个表面(2a，2b)具有颜色。

Description

着色的热补偿螺旋弹簧及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种螺旋弹簧，其设计成提供机械表的调节元件。
背景技术
机械钟表构件的价值通常与其部件的可见性有关。在这方面，镂空表受到客户的高度推崇，他们可以看到这些表所包含的复杂对象的元件和主要功能。作为运动源的螺旋弹簧的显示尤为受到重视。因此，需要特别注意该部件的美学外观。
着色是改善部件的美学外观的一种方式。通常，对制表部件着色可以通过用于沉积层的各种方法，例如PVD、ALD、电镀工艺、阳极氧化等。然而，在螺旋弹簧的特定情况下，这种美学层的沉积与该部件的规格不相容，因为它需要对磁场不敏感并且与摆锤一起工作，以确保在不同温度下运行的最小差异。
发明内容
因此，本发明的主题是一种用于制造螺旋弹簧的方法，该方法使得螺旋弹簧的可见表面能够着色并且同时保证基体的规格(刚度的调节、防磁、补偿游丝摆轮组件的热变化等)。
为此目的，该制造方法包括在螺旋弹簧的芯部的至少一个表面上形成薄膜，从而由于干涉效应而在所述表面上产生颜色。该薄膜是二氧化硅(SiO2)膜，其与由较厚的二氧化硅层覆盖的其它表面一起有助于对螺旋弹簧的热补偿。通过调节薄膜的厚度，可以获得大量的颜色选择。
更具体地，该方法包括在以下几个步骤中增加二氧化硅层：
-第一步：在芯部的所有表面上形成由二氧化硅构成的第一层，第一层的厚度等于形成热补偿螺旋弹簧所需厚度的一部分，
-第二步：从芯部的被设计成着色的表面去除之前形成的由二氧化硅构成的第一层，
-第三步：在与第一步相同的表面上形成由二氧化硅构成的第二层，所述第二层的厚度等于所需厚度的剩余部分，该剩余部分小于或等于1μm，以由于干涉效应而使一个表面或多个表面具有颜色。
优选地，热补偿层形成在芯部的侧表面以及与设计成在钟表构件内部的可见的表面相对的表面上。
该方法的优点在于，着色层的形成对螺旋弹簧的制造方法及其功能几乎没有影响。更确切地说，考虑到在温度下的良好性能，在螺旋弹簧的侧表面上形成热补偿层不受本方法的影响或受本方法的影响很小。
附图说明
本发明的其它特征和优点在以下结合附图对示例性而非限制性地给出的优选实施例的描述中给出。
图1A是根据本发明的螺旋弹簧的透视图。图1B是图1A的螺旋弹簧的一圈的横向剖视图。
图2通过螺旋弹簧的一圈的横向剖视图示意性地示出了根据本发明的方法的不同步骤。
具体实施方式
本发明描述了一种能够使可见表面着色的制表部件制造方法。
在此通过如图1A和1B所示的螺旋弹簧1的简化和非限制性的示例来描述本发明，并且当然可以制造根据本发明的其它部件。
为此目的，本发明描述了一种热补偿螺旋弹簧，其具有由二氧化硅3构成的层覆盖的单晶或多晶硅芯部2，这使得可以与整个螺旋游丝摆轮的行为有关地来调节螺旋弹簧的热弹性系数的变化(图1B)。根据本发明，芯部的设计成组装在表壳内部之后可见的至少一个表面包括二氧化硅层，该二氧化硅层由于干涉效应而着色，该层被称为干涉层。在所示的示例中，表面2a是螺旋弹簧的上表面，设计成透过表壳的玻璃可见。在一个变型中，这可以是设计成透过手表底部可见的下表面2c。在另一变型中，上表面2a和下表面2c可包括干涉层。干涉层是厚度小于或等于1μm的薄膜的形式，并且干涉层的厚度调整到所需的颜色，该厚度范围使得可以获得更鲜艳的颜色，因此更容易看见。例如，表1显示了一些颜色的示例，这些颜色可以通过与薄膜厚度有关的干涉来获得。
表1
Figure BDA0002158827750000031
未被薄膜覆盖的一个或多个表面覆盖有也由二氧化硅制成的热补偿层。优选地，螺旋弹簧在芯部2的侧表面2b、2d上包括至少一个热补偿层。更优选地，芯部在该部分的四个表面中的三个表面上包括热补偿层，即，在图示的示例中，在其侧表面2b、2d及其下表面2c上包括热补偿层。热补偿层与干涉层的厚度不同，热补偿层的厚度大于干涉层的厚度，更精确地大于1μm。然而，应当明确，干涉层部分地涉及螺旋弹簧的热补偿。
此外，螺旋弹簧可以在包括热补偿层的所有或部分表面上包括导电层4。在所示的示例中，连续的导电层4覆盖下表面2c并且部分地覆盖侧表面2b、2d。导电层可以由例如金、铂、铬、钽、钛、铑或钯等金属材料形成，其厚度优选小于50nm。所述导电层具有抗静电功能并确保部分密封。
用于制造该热补偿和着色螺旋弹簧的方法在图2中通过螺旋弹簧的一圈的剖视图部分地示出。在该图中，示出了在二氧化硅生长期间进行的不同步骤。预先地，具有硅芯部的螺旋弹簧可以从硅芯片获得(晶片方法)。以已知的方式，例如可以通过湿法工艺、借助于等离子体的干式加工工艺或通过针对所需的线圈轮廓使用适当的掩模进行反应性离子蚀刻(RIE)来进行化学侵蚀。
本发明包括用如下一系列序列代替设计用于形成热补偿层的常规氧化方法。下面针对芯部2描述该方法，其中，该芯部2在其侧表面2b、2d和其下表面2c上包括补偿层，并且在其上表面2a上包括干涉层。
参考图2a，第一步包括在硅芯部2上生长由二氧化硅3构成的层，该层的厚度是获得热补偿所需厚度的一部分。该步骤可以例如通过热氧化进行。在图2b所示的第二步骤中，完全除去在上表面2a上生长的氧化物层。可以通过雕刻(engraving)来去除氧化物层。雕刻是各向异性的，即定向的，目的是仅影响所涉及的表面。换句话说，侧表面2b、2d和下表面2c上的层不受雕刻的影响。该方法可以包括干式雕刻。
图2c中所示的第三步骤包括在所有表面2a、2b、2c和2d上生长二氧化硅层，以便获得所需的干涉层厚度和所需的热补偿层厚度。该步骤也可以通过热氧化进行。
可选地，在第四步骤(图2d)中，在下表面2c上以及侧表面2b和2d的全部或部分上沉积导电层4。该沉积可以通过各种已知的方法进行，例如PVD、离子注入或电解沉积。
最后，螺旋弹簧因此在芯部2的所有表面上具有连续的SiO2层，在侧表面2b、2c和2d上具有调节成用于热补偿的层，在上表面2a上具有调节成获得所需颜色的层，能够进行热补偿的层的厚度大于着色层的厚度。
当然，这种方法不限于热补偿螺旋弹簧，并且可以应用于齿轮、锚状件或任何其它由硅制成的部件。

Claims (11)

1.一种制造用于钟表构件的热补偿和着色螺旋弹簧(1)的方法，所述方法包括以下连续步骤：
a)提供包括硅芯部(2)的螺旋弹簧(1)，
b)在螺旋弹簧(1)的硅芯部(2)的所有表面(2a，2b，2c，2d)上形成由二氧化硅(3)构成的第一层，该第一层的厚度等于用于实现热补偿所需厚度的一部分，
c)从硅芯部(2)的被设计成由于干涉效应而着色的一个表面(2a)去除由二氧化硅(3)构成的第一层，
d)在硅芯部(2)的被设计成由于干涉效应而着色的所述表面(2a)以及在硅芯部(2)的被设计成用于确保热补偿的其它表面(2b，2c，2d)上形成由二氧化硅(3)构成的第二层，由二氧化硅(3)构成的第二层具有预定的厚度以实现热补偿并且还由于干涉效应而使硅芯部(2)的被设计成由于干涉效应而着色的所述表面(2a)具有颜色。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，由二氧化硅(3)构成的第二层的厚度被调节至所需的颜色。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤b)和步骤d)中通过热氧化形成由二氧化硅(3)构成的第一层和第二层。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤c)通过各向异性雕刻进行。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤d)之后还包括步骤e)：在硅芯部(2)的设计成用于确保热补偿的至少一个所述其它表面(2b，2c，2d)的全部或一部分上沉积导电层(4)。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，由二氧化硅(3)构成的第一层和第二层形成在硅芯部(2)的所有表面(2a，2b，2c，2d)上，在步骤c)中从设计成从钟表构件的外部可见的表面(2a，2c)上去除由二氧化硅(3)构成的第一层。
7.一种用于钟表构件的热补偿和着色螺旋弹簧(1)，该螺旋弹簧(1)包括硅芯部(2)，其特征在于，硅芯部(2)包括：
-在设计成组装于钟表构件内后可见的表面上的由二氧化硅(3)构成的干涉层，该干涉层的厚度小于或等于1μm，从而使所述表面具有由于干涉效应导致的颜色，
-在其它表面上的由二氧化硅(3)构成的热补偿层，该热补偿层的厚度大于干涉层的厚度。
8.根据权利要求7所述的螺旋弹簧(1)，其特征在于，硅芯部(2)在其上表面(2a)和/或其下表面(2c)上包括干涉层，并且在其两个侧表面(2b，2d)上包括热补偿层。
9.根据权利要求8所述的螺旋弹簧(1)，其特征在于，硅芯部(2)在其两个侧表面(2b，2d)上以及在其上表面(2a)或其下表面(2c)上包括热补偿层。
10.根据权利要求7所述的螺旋弹簧(1)，其特征在于，该螺旋弹簧(1)包括覆盖所述热补偿层的全部或一部分的导电层(4)。
11.一种钟表构件，其包括根据权利要求1所述的螺旋弹簧(1)。
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