CN116018564B - 微机械部件、表面优化的钟表运动件和擒纵轮 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种微机械部件，尤其是钟表运动件，尤其是擒纵轮，其包括由至少包含镍和磷的第一材料制成的基材，该基材在运动件的基材的至少一个表面上由至少包含镍且含磷比第一材料少或不含磷的第二材料的涂层覆盖，并且所述第二材料在该基材的该至少一个表面处构成运动件的外周层。

Description

微机械部件、表面优化的钟表运动件和擒纵轮

技术领域

本发明涉及一种微机械部件，尤其是一种表面优化的钟表运动件，尤其是一种擒纵轮。

本发明还涉及一种钟表擒纵机构，其包括构成擒纵轮或擒纵叉的至少一个非磁性运动件。

本发明涉及钟表机构领域，更具体地涉及包括至少一个擒纵轮和至少一个擒纵叉的擒纵机构，擒纵轮和擒纵叉中的至少一者是非磁性的。

背景技术

在瑞士杠杆式钟表擒纵机构中，瑞士杠杆式擒纵轮历来由镀镍钢制成，这些擒纵轮对磁场敏感。

替代品是已知的材料，诸如通过“LIGA”(光刻、电铸和注塑)法实现的镍磷合金(NiP12)等材料，此类材料具有非磁性行为。

然而，使用此类材料、镍磷或类似材料在某些气候条件下可能会变得敏感，这可能会导致性能退化，尤其是在振幅规律性、停止或老化方面，尤其是当摩擦力矩的两个对抗分量在类似的LIGA材料中产生时。

发明内容

本发明旨在解决常见气候条件下在由LIGA NiP12或类似的非铁磁性材料制成的部件上、尤其是瑞士杠杆式擒纵轮上常用钟表润滑剂的阻力的技术问题，尤其是保证防油扩散效果的技术问题。

为此，本发明涉及一种钟表运动件，尤其是擒纵轮，包括由至少包含镍和磷的第一材料制成的基材，其特征在于，所述基材在所述运动件的该基材的至少一个表面上由第二材料的涂层覆盖，该第二材料至少包含镍且比所述第一材料含磷少，并且所述第二材料在所述运动件的该基材的所述至少一个表面处构成所述运动件的外周层，所述第二材料是非磁性的并且包含重量比在10％与15％之间的磷。

本发明还涉及一种钟表擒纵机构，其包括构成擒纵轮或擒纵叉的至少一个这样的运动件。

具体实施方式

本发明涉及微机械部件领域，更具体地涉及钟表运动件。

本发明提出解决在常见气候条件下在由LIGA NiP12或类似的非铁磁性材料制成的部件上、尤其是在瑞士杠杆式擒纵轮上的常用的钟表润滑剂的阻力的技术问题。

在瑞士杠杆式钟表擒纵机构中，擒纵叉的由红宝石制成的叉瓦(gathering-pallet)与擒纵轮的齿之间的接触特别敏感，就像叉头与圆盘钉或叉头与擒纵叉限位销之间的接触一样。

特别地，这涉及确保擒纵轮与擒纵叉之间的接触表面上存在润滑剂，以及减少擒纵轮和擒纵叉的老化。

主要问题是擒纵轮的基板上的防油扩散效果损失，这会导致擒纵轮的齿与由红宝石制成的叉瓦之间的接触处的油扩散和润滑剂流失。

擒纵叉中的叉瓦与擒纵轮之间的接触处的润滑剂的稳定性必须能够保证振幅的一致性。

为此，在由LIGA NiP12制成的擒纵轮上添加形式为一层电镀镍(Ni)或化学镍(例如NiP6-9)或化学沉积的镍硼的涂层可以大幅提高机芯的性能。

事实上，多种测试已经证明，这种显著的改进与防油扩散剂在预定气候条件下(例如在50摄氏度和90％的湿度水平下)的更好的阻力有关。当表面上的磷量减少时，发明人已经观察到防油扩散剂在材料上的更好附着，因此，当磷的量低时，润滑剂的阻力甚至更好。

在一个变型中，电镀镍涂层可以是合金，例如Ni-Fe或Ni-W或其他合金。

因此，本发明涉及一种微机械部件，尤其是钟表运动件。

该部件有利地可通过一种用于制造钟表运动件的方法来生产，根据该方法，用至少包含镍和磷的第一材料生产基材，该基材被成形为运动件的几何形状，并且所述基材通过用至少一种第二材料以尤其是小于10微米的低厚度对运动件的基材的至少一个表面以电镀和/或化学方式进行涂覆，所述第二材料在运动件的基材的该至少一个表面处构成运动件的外周层，且其至少包含镍且磷含量低于第一材料，或者包含镍但不含磷。

更具体地，该第一材料是非磁性的。

更具体地，该第二材料是非磁性的。更具体地，它具有非磁性性质。

应当注意，镍不是非磁性的，而NiP6-9％不一定如此，正是沉积物的低厚度赋予了该零件的非磁性性质。

在一个特定实施例中，基材是化学式为NiPx的镍-磷，其中x按重量计在1％与15％之间，或者更具体地x按重量计在10％与15％之间，后一范围使得可以保证涂层的非磁性性质。

覆盖基材的涂层含磷量低，其厚度在但不限于0.2微米与10.0微米之间，更加具体地在0.2微米与2.0微米之间。

优选地，涂层的厚度为0.5微米。

根据本发明，用含磷量低的涂层进行的涂层处理可以电镀方式执行。

可以在沉积操作之前对基材应用热处理，尤其是电镀，或者也可以在沉积操作、尤其是电镀之后对由基材及其涂层形成的组件应用热处理。

也可以对基材应用化学处理以改变其表面特征，从而促进涂层的附着，尤其是以电镀方式附着。

或者，根据一种用于应用化学镍的方法，该化学镍可以是纯镍，或含磷量低的镍-磷，例如按重量计含6％至9％的磷NiP6-9或镍-硼NiB，根据本发明的使用含磷量低或不含磷的涂层的涂层处理可以化学方式执行。

添加一层镍或NiP6-9或NiB可以提高防油扩散剂在所有气候条件下的稳定性、防油扩散剂的附着以及因此任何常用钟表润滑剂的阻力。

更具体地，所使用的防油扩散剂是基于氟的制剂。

润滑剂也可以沉积在擒纵轮上，并以充当润滑剂和润滑剂海绵的基于二硫化钼MoS2的糊状物的形式进行补充。

有利地，所涉及的擒纵轮具有能够将接触表面减至最小的几何形状，例如优先使用倒圆的擒纵叉，这种擒纵叉的叉头的要与圆盘钉和限位销接触的工作面被倒圆，这使得有可以具有接触点而不是接触线。

擒纵机构的一个创新实施例包括由LIGA制成的擒纵叉，或至少叉瓦由LIGA制成的擒纵叉。在这种情况下，擒纵叉的由LIGA制成的部分会遇到相同的问题，并且可以应用相同的解决方案。

本发明可以保证正常的老化条件、振幅的一致性和停摆的消除，尤其是在存在倒圆的LIGA镍-磷擒纵叉的情况下，例如，这确保了比硅擒纵叉更好的抗震性。

因此，以优选的方式，实施一种用于制造这种微机械部件、尤其是钟表运动件的方法，根据该方法：

-用至少包含镍和磷的第一材料制造基材，并且

-在运动件的基材的至少一个表面上用至少一种第二材料对该基材进行涂覆，该第二材料在基材的该至少一个表面处构成运动件的外周层；

-该至少一种第二材料至少包含镍，并且含磷量低于第一材料，或者该至少一种第二材料含镍但不含磷。

更具体地，在邻接运动件的摩擦表面的至少一个表面上用该至少一种第二材料对基材进行该涂覆，该至少一种第二材料在邻接摩擦表面的所述至少一个表面处构成运动件的外周层。“邻接”意味着两个表面是连续的，或者至少是相切的，它们的交点不是空的，即使它被限制在一个截面非常小的狭窄部中。

这样的微机械部件，尤其是钟表运动件，因此包括经过优化的表面。

该微机械部件，更具体地该钟表运动件，包括由至少包含镍和磷的第一材料制成的基材。根据本发明，在运动件的基材的至少一个表面上该基材被覆盖有第二材料的涂层，该第二材料至少包含镍并且比第一材料含磷少，或者不含磷，并且第二材料在基材的至少一个表面处构成运动件的外周层。

更具体地，基材的涂层在除了运动件的用于其枢转或用于其根据单个自由度的引导的引导表面之外的运动件的表面上覆盖基材。更加具体地，基材的涂层在运动件的除了引导表面之外的所有表面上覆盖基材。

更具体地，基材在邻接运动件的摩擦表面的至少一个表面上被第二材料的涂层覆盖，该第二材料至少包含镍并且含磷比第一材料少，或者不含磷，并且第二材料在邻接摩擦表面的至少一个表面处构成运动件的外周层。

更具体地，涂层在邻接除了运动件的用于其枢转或用于其根据单个自由度的引导的引导表面之外的运动件的摩擦表面的至少一个表面上覆盖基材。

更具体地，基材的涂层在邻接除了运动件的用于其枢转或用于其根据单个自由度的引导的引导表面之外的运动件的摩擦表面的所有表面上覆盖基材。

更具体地，基材的涂层在邻接包括运动件的用于其枢转或用于其根据单个自由度的引导的引导表面的运动件的摩擦表面的所有表面上覆盖基材。

更具体地，基材的涂层在包括运动件的用于其枢转或用于其根据单个自由度的引导的引导表面的运动件的所有表面上覆盖基材。

更具体地，第一材料仅包含镍和磷。

更具体地，第一材料包含重量比在1％与15％之间的磷。更加具体地，第一材料是非磁性的并且包含重量比在10％与15％之间的磷。

更具体地，选择磷的重量比小于或等于15％的第二材料。更具体地，选择磷的重量比在10％与15％之间的第二非磁性材料。

在一个替代方案中，选择磷的重量比在6％与12％之间的第二材料。在另一替代方案中，选择磷的重量比在1％与6％之间的第二材料。在又一替代方案中，选择磷的重量比小于或等于1％的第二材料。

更具体地，第二材料仅包含镍和磷。

更具体地，第二材料包含硼。更加具体地，第二材料仅包含镍和硼。

更具体地，第二材料由纯镍制成。

涂层的厚度小于10微米。更加具体地，涂层的厚度小于5微米。更加具体地，涂层的厚度在0.2微米与2.0微米之间。

优选地，涂层的厚度为0.5微米。

在又一个变型中，应用厚度小于0.2微米、尤其是在0.1微米附近的涂层。

本发明还涉及一种钟表机构，尤其是但不限于一种擒纵机构。在这种有利的应用中，钟表擒纵机构包括至少一个这样的运动件，例如，该运动件由擒纵轮或擒纵叉形成。

该运动件包括由至少包含镍和磷的第一材料制成的基材，该基材在邻接运动件的摩擦表面的所有表面上被由至少包含镍和含磷比第一材料少或不含磷的第二材料制成的涂层覆盖。

第二材料在邻接运动件中包括的摩擦表面的表面处构成运动件的外周层以与擒纵叉或擒纵轮或摆轮协作。

运动件可以有利地在其摩擦表面上接收润滑物质，例如钟表领域技术人员已知的适用于精密微工程应用的油或合成油脂。这种润滑物质可以与基于二硫化钼MoS2的糊状物组合。

运动件还可以有利地在除了运动件的摩擦表面之外的所述涂层的至少一个表面上接收防油扩散剂层，以便使润滑物质具有更好的阻力。

Claims (10)

1.一种钟表运动件，包括由至少包含镍和磷的第一材料制成的基材，其特征在于，所述基材在所述运动件的该基材的至少一个表面上由第二材料的涂层覆盖，该第二材料至少包含镍且比所述第一材料含磷少，并且所述第二材料在所述运动件的该基材的所述至少一个表面处构成所述运动件的外周层，所述第二材料是非磁性的并且包含重量比在10%与15%之间的磷。

2.根据权利要求1所述的运动件，其特征在于，所述基材在邻接所述运动件的摩擦表面的至少一个表面上由所述第二材料的涂层覆盖，所述第二材料的涂层在邻接所述运动件的摩擦表面的所述至少一个表面处构成所述运动件的外周层。

3.根据权利要求1所述的运动件，其特征在于，所述第一材料是非磁性的并且包括重量比在10%与15%之间的磷。

4.根据权利要求1所述的运动件，其特征在于，所述第一材料仅包含镍和磷。

5.根据权利要求1所述的运动件，其特征在于，所述第二材料的厚度小于10微米。

6.根据权利要求5所述的运动件，其特征在于，所述第二材料的厚度在0.2微米与2.0微米之间。

7.一种钟表运动件，包括由至少包含镍和磷的第一材料制成的基材，所述基材在所述运动件的该基材的至少一个表面上由第二材料的涂层覆盖，该第二材料至少包含镍且比所述第一材料含磷少，并且所述第二材料在所述运动件的该基材的所述至少一个表面处构成所述运动件的外周层，其特征在于，所述第二材料包含重量比等于1%的磷。

8.一种钟表擒纵机构，其包括至少一个根据权利要求1所述的运动件，所述运动件构成擒纵轮或擒纵叉，其特征在于，所述运动件包括由至少包含镍和磷的第一材料制成的基材，并且其中所述基材在邻接所述运动件的摩擦表面的所有表面上由第二材料的涂层覆盖，所述第二材料至少包含镍且比所述第一材料含磷少，并且其中所述第二材料在邻接所述运动件中所包括的摩擦表面的所述表面处构成所述运动件的外周层，以与擒纵叉或擒纵轮或摆轮协作。

9.根据权利要求8所述的机构，包括在所述运动件的摩擦表面上的润滑物质。

10.根据权利要求9所述的机构，包括在除了所述运动件的摩擦表面之外的所述涂层的至少一个表面上的防油扩散剂层。