CN112987542A - 用于制造提供有磁性功能区域的机械时计零件的方法 - Google Patents
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Abstract
用于制造提供有磁性功能区域的机械时计零件的方法。本发明涉及用于制造机械时计零件（1）的方法，该机械时计零件（1）包括能够将润滑剂（9）限制于其中的至少一个功能区域（2），该方法包括构造包括所述至少一个功能区域（2）的所述零件（1）的坯件的步骤（10），以及将所述至少一个功能区域（2）转变为磁化功能区域（2）的步骤（12），当所述润滑剂（9）具有磁性时该磁化功能区域（2）能够与所述润滑剂（9）配合。
Description
技术领域
本发明涉及用于制造提供有磁性功能区域的机械时计零件的方法。
本发明还涉及通过这样的制造方法获得的机械时计零件。机械时计零件例如是微机械零件，通常是轮、板、锚杆、摆轮或者轴。
背景技术
在发生摩擦接触和相对位移的机械部件领域中，诸如在制表领域中，机械零件的适当操作尤其取决于其润滑。因此而使用的润滑剂的主要功能在于分离发生相对位移的接触表面，同时减少能量耗散和磨损。
所使用的润滑剂主要分为两类：流体润滑剂和使用被称为机构的固体润滑的润滑的润滑剂。固体润滑剂通常具有层状结构，其在制表中使用得少于流体润滑剂，这是因为固体润滑剂固有地会产生碎屑。因此，这样的固体润滑剂具有在较长期或较短期内导致机械磨损的缺点。然而，这样的难以预测的磨损被证明是对时计机芯的可靠性来说非常不利的。
流体润滑剂通常是以或多或少粘性的润滑脂或油的形式。流体润滑剂具有比固体润滑剂应用更容易且更快速的优点。待使用的润滑剂的量也更容易控制。油的物理特征（粘性、润湿性等）允许润滑机构的若干功能区域，而不论其复杂性如何。由摩擦生成的导致发热的能量主要由油耗散。在操作期间，油膜通常会再次形成，即使是在破裂后并以较小的量使用。由于流体天然倾向于扩散开，因此应尽可能保持流体限制在功能区域内。因此，润滑剂的耐久性取决于其在工作区域中的保留：但是，任何制表师已经观察到，润滑剂液滴会在清洁零件上迅速扩散开。尽管因为机构的所有敏感区域都得到了有效地覆盖，该能力证明是有益的，但也证明该能力对组件的正确操作有害。实际上，在关键区域中油的缺失，典型地是零件接触和相对位移的区域（功能区域），可造成不可逆转的损害，并且由于在恶劣操作条件下零件的潜在老化而加剧。此外，润滑剂可进入到不需要的位置并导致粘附问题，或更一般地导致美学问题。
因此，无论是以油还是润滑脂形式的流体润滑剂的扩散都对时计机构的操作构成主要问题。在润滑脂的情况下，在皂基和基础油之间的分层现象非常常见。因此，基础油将能够迁移到零件的表面上并离开功能区域，这导致了上述关于以油形式的流体润滑剂的问题。通常，当流体润滑剂的表面张力高于流体润滑剂附着于其上的载体的表面张力时，流体润滑剂保持就位。如果润滑剂的表面张力太低，则油会扩散开并且不会留在其位置上。
为了克服这个问题，制表师在其部件上附着被称为防油涂层（epilame）的涂层。该防油涂层通常以不可见的疏油性分子层的形式存在，其是降低载体的表观表面张力的产品。应当指出的是，由防油涂层赋予的表面张力约为20至30mN/m，而时计油的表面张力典型地为35mN/m。该5至15mN/m的差异产生了具有对于制表师来说连接角度可接受的液滴形状。该连接角度通常约为25至60。这允许将润滑剂保持在期望的区域中。较大的角度可导致不希望的位移（例如，在新的Gore-TexTM上，润滑剂珠像水那样在表面上滚动）。
该防油涂层可以若干方式附着，但是为此目的，主要的已知方法包括将待以防油涂层涂覆的机械零件浸入溶液中，该溶液由溶剂和一定量的溶解于其中的分子组成，该分子将附着在零件的表面上以改变零件的表面张力。然后在下一步中蒸发溶剂，仅留下分子附着层。然后，防油涂层覆盖零件的整个表面。在操作的最初时刻以及在摩擦区域中，通过研磨去除防油涂层，留下润滑剂可润湿的表面。可使一些关键的机构（诸如擒纵机构）保持运行达用于使该防油涂层研磨发生的最短时间。一旦该操作完成，则执行新的润滑。润滑剂然后精确地在摩擦点处润湿研磨已经发生处的表面。
然而，这样的浸涂方法的主要缺点之一与以下事实相关：该方法需要将大量零件浸入浴中，其中“活性”分子的浓度降低，这需要定期的过程监视，并且这带来具有的浓度过低并且因此防油涂层效果过低的可能技术风险。另外，通过该方法实施的基于氟化物的防油涂层涂覆溶剂通常与现有标准矛盾，这些标准特别是旨在与温室气体排放作斗争。并且最后，该方法特别是提供“活性”分子过高的浓度，或者较生态但挥发性较低的溶剂，在防油涂层涂覆操作期间该溶剂可导致污点。然而，污点可位于远离功能区域的位置，并且因此不需要使用防油涂层涂覆。
应当理解的是，需要找到一种解决方案，特别是不具有现有技术的缺点的解决方案。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供用于制造时计的机械时计零件的方法，该方法允许以简单且稳健的方式限定零件的部分，该零件的部分界定用于限制润滑剂的精确功能区域。
为此，本发明涉及用于制造机械时计零件的方法，该机械时计零件包括能够将润滑剂限制于其中的至少一个功能区域，该方法包括构造包括所述至少一个功能区域的所述零件的坯件的步骤，以及将所述至少一个功能区域转变为磁化功能区域的步骤，所述磁化功能区域能够与具有磁性的所述润滑剂配合以实现在所述至少一个区域中的润滑剂的所述限制。
由于这样的特征，磁化功能区域因此允许将磁性润滑剂限制在该区域的功能接触表面上，这是通过在该润滑剂上施加吸引力以将其吸引并保持在该表面上。
在其他实施例中：
-转变步骤包括在位于所述至少一个功能区域中的坯件本体的部分中，特别是在包括在所述至少一个区域中的功能接触表面的下方，产生至少一个通道的子步骤；
-转变步骤包括在所述至少一个通道中布置产生磁场的材料的子步骤；
-布置子步骤包括在所述至少一个通道中加入包括磁性颗粒的流体的阶段，该流体特别是可交联树脂；
-布置子步骤包括磁化包括在所述流体中的磁性颗粒的阶段；
-布置子步骤包括相对于所述润滑剂的极性限定包括在所述流体中的磁性颗粒的极性的定向的阶段；
-布置子步骤包括固化所述流体的阶段，所述流体包括磁化的并提供有定向的极性的磁性颗粒；
-磁化阶段、限定阶段和固化阶段基本上同时地执行或同时地执行；
-固化阶段包括通过光交联和/或通过化学交联的聚合作用；
-布置子步骤包括在所述至少一个通道中加入至少一个永磁体的阶段；
-布置子步骤包括在所述至少一个通道中机械地保持所述至少一个永磁体的阶段；以及
-转变步骤包括在所述至少一个功能区域的后表面上施加包括磁性颗粒的流体的子步骤，该后表面与该区域的功能接触表面基本上相对布置。
本发明还涉及能够通过这样的方法获得的机械时计零件。
有利地，零件包括能够将润滑剂限制于其中的至少一个功能区域，所述功能区域是磁化的并且当所述润滑剂具有磁性时能够与所述润滑剂配合。
特别是，零件由非磁性材料制成和/或具有低磁导系数或者甚至零磁导系数。
附图说明
在下面的描述中，在由附图示出的至少一个非限制性实施例的基础上，根据本发明的用于制造机械时计零件的方法的目的、优点和特征将变得更加清楚，其中：
图1是示出根据本发明的一个实施例的用于制造机械时计零件的方法的步骤的流程图，该机械时计零件提供有至少一个磁性功能区域，以及
图2是根据本发明的实施例的机械零件的变型的示意图，该机械零件包括该所述至少一个限制磁性润滑剂的磁性功能区域。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的一个实施例的用于制造机械时计零件1（特别是微机械零件）的方法。特别是，这样的机械零件1限定为在功能区域2处与另一机械零件配合，这特别是由于使用了润滑剂9，该润滑剂9所起的作用在于在相对位移中分开接触表面3并且减少能量耗散和磨损。这些表面3（也称为功能接触表面3）包括在限定在这些零件1中的称为功能区域2的区域中。因此，功能区域2是机械零件1的本体的部分，其与零件1的其他本体部分的区别在于，该区域2是专门提供以参与该机械时计零件1的预期功能的执行，例如，当这些零件1是运动链的链节时，通过与另一机械时计零件1的至少一个功能区域2配合。这样的零件1可是在相对位移中使用机械或微机械部件的物体的零件1，并且其接触凭借流体润滑剂9润滑，该流体润滑剂9可迁移并因此改变摩擦功能。例如，该零件1还可是时计机芯的机械零件1（也称为“机械时计零件”）。这样的机械时计零件1可是齿轮，诸如在图2示出的，或者也可是擒纵轮、锚或任何其他诸如轴的枢转零件。在这样的背景下，当零件1是轮时，则其包括功能接触表面3以及优选地与接触表面3相对的后表面4，在该功能区域2中所述表面3、4由该轮的厚度（标记为e）彼此分开。
这样的方法包括构造包括至少一个功能区域2的所述零件的坯件的步骤10。该方法的步骤10包括构建所述坯件的本体的子步骤11。例如，这样的子步骤11可提供用于以在与文献WO9815504A1中执行的过程类似的方式实施用于蚀刻层/基底的过程，该层/基底是基于例如诸如硅的材料。替代地，该子步骤11还可提供用于根据用于由加强硅制造该坯件的本体的过程而生产该坯件本体，这是根据在文献CH701499A2中实施的技术。在另一替代方案中，该子步骤11还可提供用于实施用于生产该坯件本体的三维打印技术，例如在文献WO2019106407A1中描述的技术。该坯件本体优选地由非磁性材料制成和/或具有低磁导系数或甚至零磁导系数。以非限制性且非穷举性的方式，该材料可是：
•玻璃：熔凝硅石、熔凝石英、硅铝酸盐、硼硅酸盐等。
•以晶体或多晶形式的材料：硅、锗、碳化硅、氮化硅、石英等。
•晶体材料：红宝石、蓝宝石、钻石等。
•陶瓷和玻璃陶瓷材料。
•聚合材料，包括诸如聚碳酸酯或丙烯酸类的有机玻璃。
•以晶体或非晶形式的金属材料。
这样的坯件本体具有提供有至少一个功能区域2的机械零件1的形状和全部特征，除了为该坯件提供的用于将所述至少一个功能区域2转变为磁化功能区域2的布置/修改。因此，在这样的背景下，方法因此包括将所述至少一个功能区域2转变成磁化功能区域2的步骤12，当所述润滑剂9具有磁性时该磁化功能区域2能够与所述润滑剂9配合。这样的磁化功能区域2特别限定为参与确保在该所述至少一个区域中的润滑剂9的限制。
为此目的，该步骤12包括在位于所述至少一个功能区域2中的坯件本体的部分中产生至少一个通道5的子步骤13，该坯件本体的部分在包括在所述至少一个区域中的功能接触表面的后方。这样的所述至少一个通道5产生在功能区域2所位于的坯件本体的部分的厚度e中，其优选地具有小的尺寸。举例来说，这样的通道5的截面具有的表面积小于25,000μm2，优选小于10,000μm2。
根据在文献WO2019106407A1中描述的技术，这样的子步骤13可提供用于由飞秒脉冲激光器形成这样的通道5。该通道5限定在坯件本体的厚度中在功能区域2的接触表面3的下方。根据机械零件1的类型和/或对于该零件的期望功能，特别是由功能区域2确保的功能，该通道5在功能区域2中具有目标在于确保润滑剂9限制在功能区域2的接触表面3上的形状和部署。通道5在功能区域2中的部署是相对于接触表面3限定的，更具体地是根据在该接触表面3与通道5之间存在的距离/厚度e。此外，该部署还可相对于功能区域2的该接触表面3的长度和/或宽度和/或范围限定。
这样的通道5包括开口8，该开口8限定在包括在功能区域2中的坯件本体的侧向面中或者在该功能区域2的后表面4中，该开口8将该通道5的包围部连接到坯件本体的外部环境。在本实施例中，其中在图2中示出的机械零件1是轮，该开口8限定在轮的功能区域2的侧向面中。将注意的是，在功能区域2中可限定多个通道5，从而形成通道的网络（图2中未示出）。在这样的配置中，根据机械零件1的类型和/或对于该零件1的期望功能，特别是由功能区域确保的功能，然后执行这些通道在功能区域中的形状和分布以确保润滑剂9在功能区域的接触表面上的限制。在功能区域中的该网络的这些通道的分布是相对于接触表面限定的，更具体地是根据在该接触表面3与通道5之间存在的距离/厚度e。此外，该布置还可相对于功能区域2的该接触表面3的长度和/或宽度和/或范围限定。
该转变步骤12然后包括在所述至少一个通道5的包围部中布置产生磁场的材料的子步骤14。这样的产生磁场的材料可是包括磁性颗粒7的流体6，该流体6诸如聚合物，该磁性颗粒7诸如例如钐钴（Samarium-Cobalt）或钕铁硼（Neodymium-Iron-Boron）或铁磁颗粒。包括这些磁性颗粒7的该流体6典型地是光固性、热固性或者化学固性的。换句话说，该流体6可是光固性聚合物或热固性聚合物，例如，诸如可交联环氧树脂。注意的是，当流体6是化学固性的时，则其包括两个组分：诸如树脂的聚合物（例如环氧树脂）以及用于固化的聚合剂（例如，三乙烯四胺）。这两个组分一旦接触，形成固体材料，例如聚环氧化物。该化学固化根据与双组分粘合剂AralditeTM的原理类似的原理作用。
该子步骤14包括在所述至少一个通道5中加入包括磁性颗粒7的该流体6的阶段15。在该阶段15期间，包括这些磁性颗粒7的流体6经由在所述至少一个通道5的包围部中的所述至少一个通道5的开口8引入。随后，该子步骤14包括磁化包括在该流体6中的磁性颗粒7的阶段16，和相对于所述润滑剂9的极性限定包括在所述流体6中的磁性颗粒7的极性的定向的阶段17。这两个磁化阶段16和限定阶段17由永磁体执行，然后将永磁体布置在包括所述通道5的功能区域2附近，流体6包括在该通道5中。例如，在该配置中，永磁体可与接触表面3相对布置。因此，然后由该永磁体磁化这些磁性颗粒7，使得该磁性颗粒7的极性定向为在与磁性润滑剂9的极性的方向互补的明确限定的方向上。在此，互补应理解为润滑剂9极性方向和磁性颗粒7的极性方向使得其允许确保在磁性润滑剂9和功能区域2（包括磁性颗粒7）之间的吸引力，并且由此润滑剂9限制在包括这些磁性颗粒7的功能区域2中。然后，子步骤14包括固化包括磁性颗粒7的所述流体6的阶段18，该磁性颗粒7是磁化的并提供有定向的极性。当流体6是可交联聚合物时，该固化阶段18包括通过光交联、热交联和/或通过化学交联的聚合作用。换句话说，通过穿过烘箱、通过激光加热或者经由电磁辐射而执行热交联，只要构成所述至少一个通道已经产生于其中的坯件本体的材料对于所考虑的波长是可穿透的。也可考虑经由使用根据双组分粘合剂AralditeTM的原理作用的双组分（诸如双组分粘合剂）的化学交联。根据所使用的树脂的选择，在这种情况下自然交联也可是足够的，例如其中该树脂包括溶剂。实际上，在短暂暴露于空气中足以使溶剂蒸发并使树脂“自身”交联。
注意的是，磁化阶段16、限定阶段17和固化阶段18同时地或基本同时地执行。
在方法的变型中，布置子步骤14可提供以下阶段作为流体6加入阶段15、磁化阶段16、限定阶段17和固化阶段18的替代：
-在所述至少一个通道5中加入至少一个永磁体的阶段19，以及
-在所述至少一个通道5中机械地保持所述至少一个永磁体的阶段20。
在加入阶段19期间，所述至少一个永磁体（在此为固态磁体）在通道5中布置/放置/驱动，以便使极性定向在与磁性润滑剂9的极性的方向互补的限定方向上。每个磁体可具有根据机械零件1的类型和/或对于该零件的期望功能而限定的特定形状，以便确保磁性润滑剂9优化地限制在功能区域2中。在机械保持阶段20期间，所述至少一个永磁体通过胶合、焊接等机械地紧固到通道5的包围部的壁上。
注意的是，一旦通过在通道5的包围部的内壁4上三维打印所述永磁体的过程（例如使以商标FemtoprintTM已知的技术）实施了该组装子步骤，这两个加入阶段19和机械保持阶段20阶段则可同时地执行。
在方法的另一变型中，转变步骤可仅包括在所述至少一个功能区域2的内表面4上施加包括磁性颗粒7的流体6的施加子步骤21，该内表面4与该区域2的功能接触表面3基本上相对布置。该流体6典型地是光固性、热固性或者化学固性的。换句话说，该流体6可是光固性聚合物或热固性聚合物，例如，诸如可交联环氧树脂。注意的是，当流体6是化学固性的时，则其包括两个组分：诸如环氧树脂的聚合物以及用于固化的聚合剂（三乙烯四胺）。这两个组分一旦接触，形成聚环氧化物。该化学固化根据双组分粘合剂AralditeTM的原理作用。该施加子步骤21可提供在功能区域2的内表面4上投射包括磁性颗粒7的流体6的至少一个准直束或局域（localised）束的阶段22。该阶段22可以在内表面4上投射流体6的单个束的形式执行。例如，该束配置为在内表面4上投射该流体6的连续/不连续且局域的珠。作为变型，阶段22可以在内表面4上投射两个准直束或局域束的形式执行。第一束包括包含磁性颗粒7的流体6，并且第二束包括选择为使得当其与流体6接触时引起流体6固体化的液体材料。如之前已经提到的，这是双组分粘合剂AralditeTM的原理，其由包括磁性颗粒7的环氧树脂和诸如聚合剂（三乙烯四胺）的材料组成。这两个组分的一旦接触，形成聚环氧化物。
在该方法中，磁性润滑剂9可基于离子液体，如在专利文献CN104879384A和/或JP2008081673A中描述的。例如，该离子液体以由1-丁基-3-甲基咪唑氯化物（[bmim] Cl）阳离子和FeCl3阴离子组成。
该磁性润滑剂9可包括一个或多个常规润滑剂，其中添加有磁性颗粒7，诸如例如铁磁流体。这些铁磁流体是尺寸约为10纳米的铁磁纳米颗粒或铁淦氧磁物纳米颗粒在液体流体中的胶态悬浮体。在这样的背景下，这样的流体在施加外部磁场时成为磁性的并且维持胶态稳定性。铁磁流体最通常地由磁铁矿（Fe3O4）或磁赤铁矿（γ-Fe2O3）的纳米颗粒组成，该两者都是氧化铁。流体可是离子液体或酯或矿物油。
注意的是，这样的磁性润滑剂9可具有添加剂。在众多可能性中，可提及的包括抗磨损、抗腐蚀、高压、抗氧化剂或表面活性剂添加剂。
因此，本发明允许具有机械时计零件1，该机械时计零件1的功能区域2是磁化的以便将磁性润滑剂9限制在该区域的功能接触表面3上。实际上，根据所描述的变型，在适当的情况下，根据在该表面3下方的该材料的部署/分布并且根据所述至少一个通道5的形状，在该部件的功能区域2中产生磁场的材料在该润滑剂9上施加吸引力以将该润滑剂9吸引到接触表面3上。
Claims (11)
1.用于制造机械时计零件（1）的方法，所述机械时计零件（1）包括能够将润滑剂（9）限制于其中的至少一个功能区域（2），所述方法包括构造包括所述至少一个功能区域（2）的所述零件（1）的坯件的步骤（10），以及将所述至少一个功能区域转变为磁化功能区域（2）的步骤（12），所述磁化功能区域（2）能够与具有磁性的所述润滑剂（9）配合以实现在所述至少一个区域中的所述润滑剂（9）的所述限制。
2.根据前一项权利要求所述的方法，其特征在于，转变步骤（12）包括在位于所述至少一个功能区域（2）中的坯件本体的部分中，特别是在包括在所述至少一个区域（2）中的功能接触表面（3）的后方，产生至少一个通道（5）的子步骤（13）。
3.根据前一项权利要求所述的方法，其特征在于，所述转变步骤（12）包括在所述至少一个通道（5）中布置产生磁场的材料的子步骤（14）。
4.根据前一项权利要求所述的方法，其特征在于，布置子步骤（14）包括：
-在所述至少一个通道（5）中加入包括磁性颗粒（7）的流体（6）的阶段（15），所述流体（6）特别是可交联树脂；
-磁化包括在所述流体（6）中的所述磁性颗粒（7）的阶段（16）；
-相对于所述润滑剂（9）的极性限定包括在所述流体（6）中的所述磁性颗粒（7）的极性的定向的阶段（17）；
-固化所述流体（6）的阶段（18），所述流体（6）包括磁化的并提供有定向的极性的所述磁性颗粒（7）。
5.根据前一项权利要求所述的方法，其特征在于，磁化阶段（16）、限定阶段（17）和固化阶段（18）基本上同时地执行或同时地执行。
6.根据权利要求4和5中的任一项所述的方法，其特征在于，固化阶段（18）包括通过光交联和/或通过化学交联的聚合作用。
7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，布置子步骤（14）包括以下阶段：
-在所述至少一个通道（5）中加入至少一个永磁体的阶段（19）；
-在所述至少一个通道（5）中机械地保持所述至少一个永磁体的阶段（20）。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，转变步骤（12）包括在所述至少一个功能区域（2）的后表面（4）上施加包括磁性颗粒（7）的流体（6）的子步骤（21），所述后表面（4）与该区域（2）的功能接触表面（3）基本上相对布置。
9.机械时计零件（1），所述机械时计零件（1）能够通过根据前述权利要求中的任一项所述的方法获得。
10.根据前一项权利要求所述的零件（1），其特征在于，所述零件（1）包括能够将润滑剂（9）限制于其中的至少一个功能区域（2），所述功能区域（2）是磁化的并且当所述润滑剂（9）具有磁性时能够与所述润滑剂（9）配合。
11.根据权利要求9和10中的任一项所述的零件（1），其特征在于，所述零件（1）由非磁性材料制成和/或具有低磁导系数或者甚至零磁导系数。
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| REG | Reference to a national code |
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| GR01 | Patent grant | ||
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