CN114073362A - 用宝石装饰的黑色构件及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于钟表的内部部件或机芯的或用于珠宝的构件，该构件包括基底(2)，该基底局部地涂覆有黑色层(3)并且该基底装饰有至少一个宝石(4)，所述至少一个宝石搁置于所述基底(2)中所形成的容纳部(5)中并定位在该基底(2)上，所述黑色层(3)包含碳纳米管或铝氧化物，所述基底(2)至少在面对所述宝石(4)的部分上没有黑色层(3)。本发明还涉及一种包括上述的构件和用于钟表的内部部件或机芯的或用于珠宝的另一构件的组件以及一种用于钟表的内部部件或机芯的或用于珠宝的构件的制造方法。

Description

用宝石装饰的黑色构件及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种用于钟表的内部部件或机芯的或用于珠宝的构件。本发明还涉及用于制造所述构件的方法。
背景技术
“黑色”可通过材料本身的颜色或通过在材料中添加颜料或染料来获得。“黑色”也可只在表面存在。这种表面着色可通常通过金属基底的氧化/硫化/增碳或通过在基底上沉积氧化物/硫化物/碳化物而以多种不同的方式获得。因此，碳是一种众所周知会使表面变黑的元素。以纳米管的形式以细长形的方式沉积，所形成的材料可接近于完美吸收性的黑色主体，其在可见光和近红外中给出高达99.96％的光吸收系数。这种黑色完美到使得当从正面看时可以隐藏物体的三维形状。
黑色涂层的使用在手表行业是众所周知的。从文献EP3327517中已知一种表盘，该表盘具有涂覆有面向表的表镜的由纳米管构成的黑色层的第一基底并且具有在与表镜相反的表面上固定至第一基底的第二基底。第一基底被穿孔，以产生用作窗口的开口，用于形成分度/指示件。第二基底至少在面对开口的区域中包括发光涂层，以便在第一基底上在黑色层和被照亮的分度/指示件之间产生对比。
因此，通过具有不同涂层的两个基底的叠加获得对比。这种叠加避免了在同一表面上选择性地沉积这两个涂层，并且不必须操作特别脆弱的纳米管层。然而，这种叠加具有需要制造两个基底的缺点，这增加了生产成本。
文献CH711141公开了一种制造表盘的方法，其中装饰件即针盘刻度被附着到炭黑涂层上。装饰件与表盘分开制造，然后简单地添加，这允许极大地方便表盘的制造。然而，这种制造技术不适用于某些类型的装饰件，在这些类型的装饰件中，装饰件下面的黑色影响装饰件的美观和/或亮度。
特别是，这种制造技术不太适合由宝石，特别是钻石形成的装饰件。难点在于宝石在涂覆有黑色层的表盘上的镶嵌。黑色层在存在降低宝石亮度的风险的宝石处必须是不连续的，同时完美地涂覆宝石以获得预期的对比度。必须特别注意制造方法，以免损坏碳纳米管层。该层可能非常易碎，几乎不可能在不损坏表面、不显示出与碳纳米管原始颜色形成对比的亮雾或甚至孔洞的情况下接触它。
发明内容
本发明的目的是提供一种被涂成黑色并装饰有宝石，更具体地说是镶嵌有宝石的表构件或珠宝构件的制造方法。开发这种方法是为了不破坏黑色涂层，同时具有在宝石处不连续的黑色层。
因此，根据本发明的制造方法不能满足于像现有技术那样简单地在涂层中添加装饰件，该装饰件在这种情况下是宝石。根据本发明，直接在具有选择性地沉积的黑色层的基底上制造由宝石形成的装饰件，以便在装饰件下方保持黑色的坯件表面。
更具体地，本发明涉及一种用于钟表的内部部件或机芯或珠宝的构件的制造方法，所述构件包括至少部分涂覆有包含碳纳米管或铝氧化物的黑色层的基底，经涂覆的基底用至少一个宝石装饰，该至少一个宝石位于在基底中形成的容纳部中，该基底至少在容纳部的表面上没有黑色层，所述方法包括:
-步骤a)：提供基底；
在步骤a)之后的以非指明的顺序执行的以下步骤：
-步骤b)：在基底上沉积黑色层；
-步骤c)：在基底上机加工出容纳部；
-步骤d)：将宝石定位并固定在容纳部内，
有选择地进行所述沉积步骤b)以使得至少容纳部的表面没有黑色层。
根据本发明的变型，有选择地进行的所述沉积步骤b)可通过沉积促进黑色层在选定位置沉积的前体层来进行，或者通过在这些选定位置固定涂覆有黑色层的板来进行。
本发明还涉及用于钟表的内部部件或机芯的或用于珠宝的构件，该构件包括基底，该基底部分涂覆有黑色层并装饰至少一个宝石，所述至少一个宝石位于在基底上形成的容纳部中，所述黑色层包括碳纳米管或铝氧化物，所述基底至少在面对宝石的部分上或者换句话说在容纳部的表面上没有黑色层。
对于在碳纳米管构成的涂层上具有钻石装饰件的变体，本发明提出生产表面上具有碳的两种同素异形体的表构件或珠宝构件，用于碳纳米管的一种同素异形体是非常黑的，用于钻石的另一种同素异形体是非常白的，从而允许非常明显的亮度对比。
根据参考附图给出的描述，本发明的其他特征和优点将变得显而易见。
附图说明
图1是根据本发明的方法设置了经涂覆的表盘并且装饰了宝石的钟表的平面图。放大后，显示了带有镶设元件的宝石。
图2至图4是根据本发明的方法的不同实施例的示意图，其具有相继实施的多个步骤。
具体实施方式
本发明涉及一种用于钟表的内部部件或机芯的或用于珠宝的构件。该构件可从包括表盘、指针、针盘刻度、镶字块、自动锤、压板(platen)、桥夹板等的非穷举列表中选择。根据本发明，该构件至少部分地涂覆有黑色层。本发明还涉及由至少部分地涂覆有黑色层的两个所述构件构成的构件组。
本发明将在应用于由涂有黑色层3的基底2形成的表盘1的背景下进行描述，如图1示意性所示。所述基底可由金属材料制成，例如钢、钛、铝、钛或铝合金、黄铜或任何其它铜合金。该基底也可由陶瓷材料、金属陶瓷、蓝宝石、复合材料或聚合物制成。基底2被装饰并且优选地镶嵌有分布在黑色层3内的一个或多个宝石4。所述宝石可以是诸如钻石、半宝石或人造宝石如氧化锆等的宝石。根据本发明，基底至少在面对宝石的部分上没有黑色层。黑色层可以与宝石的平台面/嵌合部齐平。也可以考虑将基底装饰成具有多个宝石线列，该基底在线列之间包括黑色层。
基底2包括在图2中示意性示出的容纳部5，该容纳部用作宝石4的容座，更具体地说，用作宝石的搁置部位。优选地，通过使用图1放大图中所示的镶设元件6进行镶嵌来将宝石固定在容座内。镶设元件可以是设置在容纳部中的小爪、作为基底的一体部分的颗粒状部/结构部、用于长阶梯型宝石或隐形镶嵌的容纳部中的缺口等。根据本发明，优选地，镶设元件也涂覆有黑色层，以实现用户肉眼似乎不可见的镶嵌。视觉上，它与表盘的黑色背景融为一体。或者，本发明不排除用不会降低宝石亮度的粘合剂将宝石粘合在底座内。
根据本发明的变型，黑色层包括碳纳米管。碳纳米管层包括至少1重量％，优选至少10重量％的碳纳米管。所述层可以是包含至少1重量％，优选至少10重量％的碳纳米管的清漆。碳纳米管的比例越高，颜色越黑。在这种清漆中，碳纳米管是随机分散的。这种清漆可例如通过喷涂来沉积。或者，该层包括至少50重量％、至少60重量％、至少70重量％、至少80重量％、至少90重量％的相对于基底平面垂直排列的碳纳米管，其余由其他形式的碳组成。优选地，该层包括100％的相对于基底平面垂直排列的碳纳米管。与碳纳米管在清漆中的随机取向相比，纳米管的垂直排列允许获得更深的黑色，但具有机械强度低于清漆的缺点。然而，为了克服这个缺点，可以在黑色层上沉积保护层，其必然结果是光吸收系数降低。保护层可以是清漆或薄层材料，例如Al2O3、二氧化钛或二氧化硅，或者由ALD沉积(原子层沉积)的一种或多种这些材料的叠层。具有垂直取向的纳米管通过真空方法如PVD(物理气相沉积)、CVD(化学气相沉积)来沉积或通过激光烧蚀来合成。碳纳米管层的厚度在1μm至100μm的范围内。
根据另一种变型，黑色层是主要包含铝氧化物AlxOy如Al2O3以及另外的有色金属氧化物如铜、锌或锰氧化物的层。该层包含至少90％的AlxOy，优选100％的AlxOy。铝氧化物的铝含量在45质量％至65质量％的范围内，优选在45质量％至50质量％的范围内。该层的厚度在1微米至50微米的范围内，优选在2微米至10微米的范围内，更优选在4微米至7微米的范围内。它可以通过PVD、CVD或PECVD(等离子体增强化学气相沉积)来沉积。
根据本发明的构件可以根据在图2至4中示意性示出的几个实施例来制造。为了简化起见，图2至图4仅示出了设置有用于宝石的容座的容纳部的基底，而没有示出镶设元件。在适当的情况下，涉及容纳部机加工的任何步骤都包括诸如颗粒的凝固元件的机械准备。
构件制造方法以非指定的顺序包括以下的步骤b)至d):
-步骤a)：提供基底2，
-步骤b)：在基底2上沉积黑色层3,
-步骤c)：在基底2中机加工出容纳部5，
-步骤d)：将宝石4定位和固定，并且优选地镶嵌在容纳部5内。固定涵盖一般的镶嵌和其他固定技术如胶合。
根据本发明，有选择地进行步骤b)中的沉积，使得至少容纳部5的表面没有黑色层3。
对于图2至图4的示例，构件制造方法依次包括:
-步骤a)：提供基底2,
-步骤c)：在基底2中机加工出容纳部5,
-步骤d)：将宝石4定位和固定在基底2的容纳部5内，
-步骤b)：在基底2上沉积黑色层3，所述步骤b)有选择地进行，使得至少容纳部5的表面没有黑色层3。
对于图2的变型，存在于基底2上沉积和退火/热处理前体层7的附加步骤f)。步骤f)包括沉积前体层并退火以聚合所述前体。该变体适用于基于碳纳米管的黑色层。
然后是有选择地/选择去除沉积在容纳部5中的前体层7的附加步骤g)。该去除可以机械方式进行，更具体地说，可以使用镶嵌工具/安装工具/设置工具手动进行。根据优选的变型，这种有选择的去除是通过激光烧蚀进行的，并且更优选地使用脉冲激光，例如皮秒、纳秒或飞秒激光。然后进行将宝石4定位并固定在基底2的容纳部5内的步骤d)。最后，存在在基底2上提供黑色层3的步骤b)，该步骤有选择地/选择在被前体层7覆盖的部分上进行。在另一种方式(未示出)中，步骤f)可以在机加工容纳部的步骤c)之前进行，步骤c)和g)于是是机加工容纳部和有选择地/选择去除容纳部处的前体层的相同的伴随步骤。在另一种替代方式中(未示出)，前体层的沉积可以在镶嵌有宝石的基底上进行，然后在宝石上进行前体的有选择的去除。
前体包括聚合物和碳纳米管。碳纳米管的重量百分比在0.1％至15％的范围内，聚合物的重量百分比在85％至99.9％的范围内。该聚合物可选自热塑性塑料(如聚酰胺、聚丁烯、聚乙烯、聚酰亚胺、聚丙烯、聚苯乙烯、聚乙酸乙烯酯和聚甲基丙烯酸甲酯)，或者选自热固性塑料(如聚环氧化物和聚氨酯)。为了提高聚合物和碳纳米管之间的粘附力，可以首先对碳纳米管进行官能化/功能化。例如，对于聚酰亚胺基质，碳纳米管可以通过在酸性介质中例如在硝酸中的攻占(attack)而预先官能化。包含分布在聚酰亚胺基质中的碳纳米管的混合物的前体在150-350℃的温度下沉积和聚合1-7小时。
对于图3和4的变型，也可以被限定为添加黑色层的步骤的沉积黑色层3的步骤b)通过将一个或多个涂覆有黑色层3的板9固定在基底2上来执行。步骤b)、c)和d)可以不同的顺序进行。优选地，板的固定在宝石的定位和固定之后进行。在图4中，在机加工步骤c)期间，所述板9被插入在基底2中形成的凹槽10中。
所有实施例均是针对这样的镶设元件示出的，即该镶设元件覆盖有黑色层，以便与表盘的底部相融合。然而，本发明不排除镶设元件没有黑色层。
最后，本发明还涉及一种组件，该组件包括第一构件和第二构件，第一和第二构件中的每一者均用于钟表的内部部件或机芯或用于珠宝。根据本发明，第一和第二构件包括涂覆有黑色层的至少一部分。优选地，第一构件相对于第二构件具有相对运动，并且面向第二构件安装。第一构件用一个或多个宝石装饰。例如，第一构件是指针，该指针涂有黑色层并用镶嵌或粘在指针的末端的宝石装饰，第二构件是涂有黑色层的表盘。
附图标记列表
(1)表盘
(2)基底
(3)黑色层
(4)宝石
(5)容纳部
(6)镶设元件
(7)前体层
(9)板
(10)凹槽

Claims (32)

1.一种用于钟表的内部部件或机芯的或用于珠宝的构件，该构件包括基底(2)，该基底局部地涂覆有黑色层(3)并且该基底装饰有至少一个宝石(4)，所述至少一个宝石搁置于在所述基底(2)中所形成的容纳部(5)中并定位在该基底(2)上，所述黑色层(3)包含碳纳米管或铝氧化物，所述基底(2)至少在面对所述宝石(4)的部分上没有所述黑色层(3)。
2.根据权利要求1所述的构件，其特征在于，所述黑色层(3)与所述宝石(4)的平台面齐平。
3.根据权利要求1或2所述的构件，其特征在于，所述宝石(4)利用镶设元件(6)被镶嵌在所述容纳部(5)内。
4.根据权利要求3所述的构件，其特征在于，所述镶设元件(6)也涂覆有所述黑色层(3)。
5.根据权利要求1所述的构件，其特征在于，该构件包括由宝石(4)构成的多个线列，所述黑色层(3)设置在所述线列之间。
6.根据前述权利要求中任一项所述的构件，其特征在于，所述黑色层(3)是包含按重量计至少1％，优选至少10％的碳纳米管的清漆，所述碳纳米管在所述清漆中具有随机取向。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的构件，其特征在于，所述黑色层(3)包含按重量计至少50％、至少60％、至少70％、至少80％、至少90％的相对于所述基底(2)的平面垂直排列的碳纳米管，剩下的部分由其他形式的碳组成。
8.根据权利要求1至5中任一项所述的构件，其特征在于，所述黑色层(3)包括按重量计100％的相对于所述基底(2)的平面垂直排列的碳纳米管。
9.根据前述权利要求中任一项所述的构件，其特征在于，包含碳纳米管的所述黑色层(3)具有在1μm至100μm的范围内的厚度。
10.根据权利要求1至5中任一项所述的构件，其特征在于，所述黑色层(3)包含按重量计至少90％的铝氧化物，优选按重量计100％的铝氧化物。
11.根据权利要求10所述的构件，其特征在于，所述铝氧化物的铝含量按重量计在45％至65％的范围内，优选在45％至50％的范围内。
12.根据权利要求10或11所述的构件，其特征在于，所述黑色层(3)的厚度在1微米至50微米的范围内，优选在2微米至10微米的范围内，更优选在4微米至7微米的范围内。
13.根据前述权利要求中任一项所述的构件，其特征在于，该构件选自包括表盘、针盘刻度、指针、镶字块、自动锤、压板和桥夹板的组。
14.一种包括根据前述权利要求中任一项所述的构件和用于钟表的内部部件或机芯的或用于珠宝的另一构件的组件，所述另一构件至少局部地涂覆有所述黑色层(3)。
15.根据权利要求14所述的组件，其特征在于，所述构件面向所述另一构件布置，并且以能相对于所述另一构件运动的方式被安装。
16.根据权利要求14或15所述的组件，其特征在于，所述构件是指针，并且所述另一构件是表盘。
17.一种钟表或珠宝，其包括根据权利要求1至13中任一项所述的构件或根据权利要求14至16中任一项所述的组件。
18.一种用于钟表的内部部件或机芯的或用于珠宝的构件的制造方法，所述构件包括基底(2)，该基底至少局部地涂覆有黑色层(3)并且该基底装饰有至少一个宝石(4)，所述至少一个宝石搁置于在所述基底(2)中所形成的容纳部(5)中，所述黑色层(3)包含碳纳米管或铝氧化物，所述基底(2)至少在所述容纳部(5)的表面上没有所述黑色层(3)，该制造方法包括:
-步骤a)：提供所述基底(2)；
在步骤a)之后以非指明的顺序执行的以下步骤：
-步骤b)：在所述基底(2)上沉积所述黑色层(3)；
-步骤c)：在所述基底(2)上机加工出所述容纳部(5)；
-步骤d)：将所述宝石(4)定位并固定在所述容纳部(5)内；
所述步骤b)被有选择地进行，以使得至少所述容纳部(5)的表面没有所述黑色层(3)。
19.根据权利要求18所述的制造方法，其特征在于，针对用包含碳纳米管的黑色层(3)涂覆基底(2)而言，该制造方法包括依次执行的以下步骤:
-步骤a)：提供所述基底(2)；
-步骤c)：在所述基底(2)上机加工出所述容纳部(5)；
-步骤f)：在所述基底(2)上、包括在所述容纳部(5)的表面上沉积前体层(7)并对该前体层(7)执行退火；
-步骤g)：选择将沉积在所述容纳部(5)的表面上的所述前体层(7)去除；
-步骤d)：将所述宝石(4)定位和固定在所述基底(2)的所述容纳部(5)内；
-步骤b)：选择在所述前体层(7)处将所述黑色层(3)沉积在所述基底(2)上。
20.根据权利要求18所述的制造方法，其特征在于，针对用包含碳纳米管的黑色层(3)涂覆基底(2)而言，该制造方法包括依次执行的以下步骤:
-步骤a)：提供所述基底(2)；
-步骤f)：在所述基底(2)上沉积前体层(7)并对所述前体层执行退火；
-步骤c)：在所述基底(2)上机加工出所述容纳部(5)，从而选择将所述容纳部(5)处的所述前体层(7)去除；
-步骤d)：将所述宝石(4)定位和固定在所述基底(2)的所述容纳部(5)内；
-步骤b)：选择在所述前体层(7)处将所述黑色层(3)沉积在所述基底(2)上。
21.根据权利要求18所述的制造方法，其特征在于，针对用包含碳纳米管的黑色层(3)涂覆基底(2)而言，该制造方法包括依次执行的以下步骤:
-步骤a)：提供所述基底(2)；
-步骤c)：在所述基底(2)上机加工出所述容纳部(5)；
-步骤d)：将所述宝石(4)定位和固定在所述基底(2)的所述容纳部(5)内；
-步骤f)：在所述基底(2)上、包括在所述宝石(4)的自由表面上沉积前体层(7)并对所述前体层执行退火；
-步骤g)：选择将沉积在所述宝石(4)的自由表面上的所述前体层(7)去除；
-步骤b)：选择在所述前体层(7)处将所述黑色层(3)沉积在所述基底(2)上。
22.根据权利要求19至21中任一项所述的制造方法，其特征在于，所述前体层的前体包含聚合物和碳纳米管。
23.根据权利要求22所述的制造方法，其特征在于，碳纳米管的重量百分比在0.1％至15％的范围内，聚合物的重量百分比在85％至99.9％的范围内。
24.根据权利要求22或23所述的制造方法，其特征在于，所述聚合物选自聚酰胺、聚丁烯、聚乙烯、聚酰亚胺、聚丙烯、聚苯乙烯、聚乙酸乙烯酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚环氧化物和聚氨酯。
25.根据权利要求19至24中任一项所述的制造方法，其特征在于，所述前体层(7)的厚度在10微米至200微米的范围内，优选在100微米至200微米的范围内。
26.根据权利要求18所述的制造方法，其特征在于，通过将涂覆有所述黑色层(3)的一个或多个板(9)固定在所述基底(2)上来有选择地执行将所述黑色层(3)沉积在所述基底(2)上的步骤b)。
27.根据权利要求26所述的制造方法，其特征在于，该制造方法包括依次执行的以下步骤:
-步骤a)：提供所述基底(2)；
-步骤c)：在所述基底(2)上机加工出所述容纳部(5)；
-步骤d)：将所述宝石(4)定位和固定在所述基底(2)的所述容纳部(5)内；
-步骤b)：通过将涂覆有所述黑色层(3)的一个或多个板(9)固定在所述基底(2)上来将所述黑色层(3)有选择地沉积在所述基底(2)上。
28.根据权利要求27所述的制造方法，其特征在于，所述板(9)被相应地固定在所述基底(2)中所开设的一个或多个凹槽(10)中。
29.根据权利要求19或21所述的制造方法，其特征在于，将所述前体层(7)有选择地去除的步骤g)通过激光烧蚀或通过机械方式实现。
30.根据权利要求18至29中任一项所述的制造方法，其特征在于，包含碳纳米管的所述黑色层(3)通过喷涂、物理气相沉积或化学气相沉积来沉积。
31.根据权利要求18和26至28中任一项所述的制造方法，其特征在于，包含铝氧化物的所述黑色层(3)通过物理气相沉积、化学气相沉积或等离子体增强化学气相沉积来沉积。
32.根据权利要求18至31中任一项所述的制造方法，其特征在于，所述宝石(4)的固定通过镶嵌来进行。
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