EP1538492B1 - Cadran émaillé avec pieds et son procédé de fabrication - Google Patents

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EP1538492B1
EP1538492B1 EP03027684A EP03027684A EP1538492B1 EP 1538492 B1 EP1538492 B1 EP 1538492B1 EP 03027684 A EP03027684 A EP 03027684A EP 03027684 A EP03027684 A EP 03027684A EP 1538492 B1 EP1538492 B1 EP 1538492B1
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feet
dial
enamelled
layer
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Rudolf Dinger
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Asulab AG
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    • G04B—MECHANICALLY-DRIVEN CLOCKS OR WATCHES; MECHANICAL PARTS OF CLOCKS OR WATCHES IN GENERAL; TIME PIECES USING THE POSITION OF THE SUN, MOON OR STARS
    • G04B19/00—Indicating the time by visual means
    • G04B19/06—Dials
    • G04B19/10—Ornamental shape of the graduations or the surface of the dial; Attachment of the graduations to the dial
    • G—PHYSICS
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    • G04B19/06—Dials
    • G04B19/12—Selection of materials for dials or graduations markings
    • G—PHYSICS
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    • G04B19/06—Dials
    • G04B19/14—Fastening the dials to the clock or watch plates
    • G—PHYSICS
    • G04—HOROLOGY
    • G04D—APPARATUS OR TOOLS SPECIALLY DESIGNED FOR MAKING OR MAINTAINING CLOCKS OR WATCHES
    • G04D3/00—Watchmakers' or watch-repairers' machines or tools for working materials
    • G04D3/0002—Watchmakers' or watch-repairers' machines or tools for working materials for mechanical working other than with a lathe
    • G04D3/0043—Watchmakers' or watch-repairers' machines or tools for working materials for mechanical working other than with a lathe for components of the time-indicating mechanisms
    • G04D3/0048—Watchmakers' or watch-repairers' machines or tools for working materials for mechanical working other than with a lathe for components of the time-indicating mechanisms for dials

Definitions

  • the present invention relates to an enamelled dial with feet, including an enamelled dial for a timepiece.
  • the invention also relates to a method for manufacturing such a dial, and to fix the feet with a precision requiring no retouch for later positioning in the housings provided in the plate.
  • a template slightly larger than the shape of the wrist is cut out.
  • dial drill holes for copper dial feet, then rivet / weld the feet. It will be observed that no opening, such as the passageways of needles or wickets, is made in the base plate, on the one hand not to weaken it, on the other hand to avoid the formation of wells during enameling.
  • a second step after bending, is deposited an enamel composition on both sides of the plate, by known methods, such as soaking, screen printing or sieving. In the latter case, the underside is previously coated with an adhesive.
  • the dial thus prepared is then passed to the oven at a temperature of between 750 ° C. and 850 ° C., depending on the composition of the enamel. The bending and the lower enamel layer make it possible to control the deformations of the dial, due to the difference between the coefficient of expansion of the copper and that of the enamel, at the end of manufacture.
  • this second step is repeated several times, namely between 2 to 5 times, until the enamel layer has a thickness of about 0.7 mm, the thickness necessary to mask the best possible unattractive appearance of the copper substrate and give the dial the desired mechanical properties.
  • a surface condition check is performed to remove unwanted inclusions and to fill the pores, and the dial is again subjected to heat treatment.
  • the third step involves tracing the dial indexes, applying a film of enamel or very fine enamel with a passage in the oven, and then pressing at a certain temperature to give the dial the optimum flatness.
  • the fourth step is to retouch on the back of the dial.
  • the "technical" enamel layer is roughly leveled, but retains a granular and porous appearance.
  • the feet which may have undergone distortions during previous handling and thermal treatments, are first removed by filing the enamel film which can cover them and then straightened so that they coincide perfectly with the housings provided in the plate. .
  • the risks of damaging an almost finished product are great. Indeed, the straightening of the feet can cause either their breakage, or cracks in the enamel layer, or even its partial detachment.
  • the present invention therefore aims to overcome the drawbacks of this prior art, by providing a method of manufacturing an enamelled dial with feet having a smaller number of steps and not requiring the repositioning of the feet at the end of manufacture, nor a grinding for the setting of the dial.
  • the subject of the invention is an enamelled dial with positioning feet in the plate of a watch movement, said dial being formed from a ceramic substrate whose outer surface is coated with one to two layers enamel and whose inner surface, on the movement side, comprises a gripping film allowing the deposition of a thicker metal layer for fixing with precision the head of the feet by gluing, This deposit can be performed, for example by galvanic growth.
  • the ceramic substrate has a light hue, the small number of enamel layers is sufficient to have, with a thickness of between 0.1 mm and 0.4 mm, a very satisfactory surface state and allows conversely have a thicker substrate.
  • the thickness of the ceramic substrate is preferably between 0.4 mm, which is a value already allowing to have satisfactory mechanical properties, and 0.9 mm.
  • the finished dial is therefore substantially the same thickness as the dials of the prior art, but with an inversion of the substrate / enamel layer thickness ratios.
  • a housing for the head said housing being designed during pressing, or subsequently produced by machining.
  • the Figure 1A represents the first step of the process consisting in coating a ceramic substrate 1 having a thickness of between 0.4 mm and 0.9 mm, preferably 0.7 mm, of one or two enamel layers having a total of thickness between 0.1 and 0.4 mm, that is to say having a substrate whose thickness is at least twice greater than that of the enamel layer. This small number of enamel layers is quite sufficient, given the clear appearance of the ceramic substrate.
  • Substrate 1 is obtained by pressing or by the well-known CIM (Ceramic Injection Molting) process, from a ceramic powder such as aluminum oxide or zirconium oxide.
  • CIM Chemical Injection Molting
  • the control of this process is currently sufficient to produce parts with a very tight tolerance requiring no further editing, especially as the very small number of enamel layers does not produce edge effects.
  • edge effects although not represented on the Figure 1A it is also possible to start from a substrate 1 having needle axis passages and possibly wickets, or to form them by machining before enameling.
  • the ceramic plate forming the substrate 1 is indeed sufficiently rigid not to be weakened by through passages.
  • the decal is also performed hourly indexes or other signs, then the frosting (not shown).
  • the second step relates to the treatment of the underside of the dial for fixing the dial foot by gluing, brazing.
  • the attachment layer 5, of the order of a few tens of nanometers, is made for example of titanium, nickel, chromium, tungsten or vanadium. Given the small thickness of the ceramic substrate 1 and the enamel layer 3, the attachment layer 5 can also act as a reflector and make the dial even brighter. As regards the deposition of the thick layer 7, whose thickness is of the order of 0.01 mm, it is made of nickel, copper or copper alloys, or gold or gold alloys, especially for high-end timepieces.
  • the third step consists in coming to fix on the thick layer 7, the head 11 of the foot 9, by gluing, welding or brazing, in the precise position that it must occupy for mounting the dial on the plate, that is to say without having to exert mechanical constraints on it to reposition it.
  • the foot 9 and its head 11 is made from a copper rod, or even gold alloy if the thick layer 7 junction is also gold.
  • a dial according to the invention obtained according to a second embodiment. It differs from the first embodiment which has just been described in that the positioning of the foot 9 is obtained even more precisely thanks to a cylindrical housing 13 provided during the manufacture of the ceramic substrate 1 or by subsequent machining.
  • the other treatments of the underside of the dial and the attachment means of the foot are also identical.

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Description

  • La présente invention a pour objet un cadran émaillé avec pieds, notamment un cadran émaillé pour pièce d'horlogerie. L'invention concerne également un procédé permettant de fabriquer un tel cadran, et de fixer les pieds avec une précision ne demandant aucune retouche pour le positionnement ultérieur dans des logements prévus dans la platine.
  • Pour les pièces d'horlogerie anciennes, montres ou pendules, l'émaillage de la face visible du cadran était utile, notamment pour masquer un substrat généralement réalisé en cuivre, ou alliage de cuivre dans un but esthétique. De plus, dans les pièces de petites dimensions, telles que les montres-bracelets, il est nécessaire que la face arrière du cadran soit pourvue de pieds pour assurer un positionnement correct dudit cadran. Il est également nécessaire que ladite face arrière du cadran comporte un contre-émaillage, même grossier, pour compenser les tensions résultant de l'émaillage de la face visible. Ainsi, pour obtenir un cadran émail de qualité, encore utilisé dans les montres haut de gamme, le procédé traditionnel de fabrication comporte un très grand nombre d'étapes exigeant de la part du fabricant un grand savoir-faire qui n'empêche pas malgré cela d'avoir un pourcentage de rebut important, comme on va le comprendre ci-après.
  • Dans une première étape, on découpe dans une mince plaque de cuivre, ou alliages de cuivre (0,1 mm pour une montre bracelet, jusqu'à 0,4 mm pour une pendule), un gabarit un peu plus grand que la forme du cadran, on perce des trous pour les pieds de cadran en cuivre, puis on effectue le rivetage/soudage des pieds. On observera qu'aucune ouverture, telle que les passages d'aiguilles ou des guichets, n'est effectuée dans la plaque de base, d'une part pour ne pas l'affaiblir, d'autre part pour éviter la formation de puits lors de l'émaillage.
  • Dans une deuxième étape, après avoir effectué un bombage, on dépose une composition d'émail sur les deux faces de la plaque, par des procédés connus, tels que le trempage, la sérigraphie ou le saupoudrage au tamis. Dans ce dernier cas, la face inférieure est préalablement revêtue d'une colle. Le cadran ainsi préparé est ensuite passé au four à une température comprise entre 750° C et 850° C selon la composition de l'émail. Le bombage et la couche d'émail inférieure permettent de maîtriser les déformations du cadran, dues à la différence entre le coefficient de dilatation du cuivre et celui de l'émail, en fin de fabrication.
  • Pour la face visible du cadran, cette deuxième étape est renouvelée plusieurs fois, à savoir entre 2 à 5 fois, jusqu'à ce que la couche d'émail ait une épaisseur d'environ 0,7 mm, épaisseur nécessaire pour masquer le mieux possible l'aspect peu esthétique du substrat en cuivre et conférer au cadran les propriétés mécaniques désirées. A la fin de ce cycle, un contrôle d'état de surface est effectué pour éliminer les inclusions indésirables et pour remplir les pores, et le cadran est à nouveau soumis à un traitement thermique.
  • La troisième étape consiste à décalquer les index de cadran, à appliquer un film de vernis ou d'émail très fin avec un passage au four, puis à effectuer un pressage à une température déterminée pour conférer au cadran la planéité optimum.
  • La quatrième étape consiste à faire des retouches sur la face arrière du cadran. La couche d'émail "technique" est grossièrement mise à niveau, mais conserve un aspect granuleux et poreux. Les pieds, qui ont pu subir des distorsions lors des manipulations et des traitements thermiques précédents, sont d'abord débarrassés par limage du film d'émail qui peut les recouvrir, puis redressés pour qu'ils coïncident parfaitement avec les logements prévus dans la platine. Au cours de cette étape, les risques d'endommager un produit presque fini sont grands. En effet, le redressement des pieds peut provoquer soit leur rupture, soit des craquelures dans la couche d'émail, voire son décollement partiel.
  • Dans une dernière étape, on effectue le perçage d'un trou au centre et, si nécessaire, la découpe d'un guichet, puis on effectue par meulage, la mise aux cotes du cadran, étant donné que les couches d'émail présentent une inclinaison sur le pourtour. On connaît également des cadrans avec pieds dont le substrat n'est pas nécessairement métallique. Le brevet GB 2 052 113 décrit par exemple un cadran dont le substrat peut également être en pierre précieuse, en plastique ou en céramique. Dans ce document les pieds sont fixés par soudage en ayant préalablement déposé sur la face intérieure du cadran un film d'accrochage et une couche métallique, la face supérieure du cadran ne comportant aucun revêtement.
  • La présente invention vise donc à pallier les inconvénients de cet art antérieur, en procurant un procédé de fabrication d'un cadran émaillé avec pieds comportant un moins grand nombre d'étapes et ne nécessitant pas le repositionnement des pieds en fin de fabrication, ni un meulage pour la mise aux cotes du cadran.
  • A cet effet, l'invention a pour objet un cadran émaillé avec des pieds de positionnement dans la platine d'un mouvement horloger, ledit cadran étant formé à partir d'un substrat céramique dont la surface externe est revêtue d'une à deux couches d'émail et dont la surface interne, côté mouvement, comporte un film d'accrochage permettant le dépôt d'une couche métallique plus épaisse permettant de fixer avec grande précision la tête des pieds par collage, Ce dépôt peut être effectué, par exemple par croissance galvanique. La mise en place des pieds intervenant au tout dernier stade de fabrication, ceux-ci n'ont pas subi les contraintes thermiques, ni les manipulations dues à l'émaillage, ce qui évite leur repositionnement ultérieur lors du montage sur le mouvement.
  • Etant donné que le substrat céramique a une teinte claire, le petit nombre de couches d'émail est suffisant pour avoir, avec une épaisseur comprise entre 0,1 mm et 0,4 mm, un état de surface très satisfaisant et permet inversement d'avoir un substrat plus épais. L'épaisseur du substrat céramique est de préférence comprise entre 0,4 mm, qui est une valeur permettant déjà d'avoir des propriétés mécaniques satisfaisantes, et 0,9 mm. Le cadran terminé a donc sensiblement la même épaisseur que les cadrans de art antérieur, mais avec une inversion des rapports d'épaisseur substrat/couche d'émail.
  • Pour assurer un positionnement encore plus précis de pieds, il est également possible de prévoir dans le substrat céramique un logement pour la tête, ledit logement étant conçu lors du pressage, ou réalisé ultérieurement par usinage.
  • D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront dans la description suivante donnée à titre illustratif et non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels :
    • les figures 1A, 1B et 1C représentent en coupe, près d'un bord d'un cadran émaillé avec pieds selon l'invention, les étapes de fabrication selon un premier mode de réalisation; et
    • la figure 2 représente en coupe près d'un bord une partie de cadran selon l'invention obtenu selon un deuxième mode de réalisation.
  • On observera tout d'abord que, pour plus de clarté dans les dessins, toutes les épaisseurs n'ont pas été représentées à la même échelle.
  • La figure 1A représente la première étape du procédé qui consiste à revêtir un substrat 1 en céramique ayant une épaisseur comprise entre 0,4 mm et 0,9 mm, de préférence 0,7 mm, d'une ou deux couches d'émail ayant en tout une épaisseur comprise entre 0,1 et 0,4 mm, c'est-à-dire en ayant un substrat dont l'épaisseur est au moins deux fois supérieure à celle de la couche d'émail. Ce petit nombre de couches d'émail est tout à fait suffisant, compte tenu de l'aspect clair du substrat en céramique.
  • Le substrat 1 est obtenu par pressage ou par le procédé CIM (Ceramic Injection Molting) bien connu, à partir d'une poudre de céramique telle qu'oxyde d'aluminium ou de zirconium. La maîtrise de ce procédé est actuellement suffisante pour produire des pièces avec une tolérance très serrée ne nécessitant aucune retouche ultérieure, d'autant que le très petit nombre de couches d'émail ne produit pas d'effet de bord. Compte tenu de cette absence d'effet de bord, bien que non représenté sur la figure 1A, il est également possible de partir d'un substrat 1 comportant des passages d'axes d'aiguilles et éventuellement des guichets, ou de les former par usinage avant émaillage. La plaquette de céramique formant le substrat 1 est en effet suffisamment rigide pour ne pas être affaiblie par des passages traversants. Dans cette étape, on effectue également le décalque des index horaires ou autres signes, puis le glaçage (non représenté).
  • La deuxième étape, représentée à la figure 1B, concerne le traitement de la face inférieure du cadran permettant la fixation du pied de cadran par collage, brasage. On effectue d'abord, par évaporation sur la surface céramique, le dépôt d'un film d'accrochage 5, puis par croissance galvanique, ou autres techniques équivalentes, le dépôt d'une couche plus épaisse 7 permettant de fixer le pied.
  • La couche d'accrochage 5, de l'ordre de quelques dizaines de nanomètres, est réalisée par exemple en titane, nickel, chrome, tungstène ou vanadium. Compte tenu de la faible épaisseur du substrat céramique 1 et de la couche d'émail 3, la couche d'accrochage 5 peut en outre faire fonction de réflecteur et rendre le cadran encore plus lumineux. En ce qui concerne le dépôt de la couche épaisse 7, dont l'épaisseur est de l'ordre de 0,01 mm, il est réalisé en nickel, en cuivre ou alliages de cuivre, ou en or ou alliages d'or notamment pour les pièces d'horlogerie haut de gamme.
  • La troisième étape, représentée à la figure 1C, consiste à venir fixer sur la couche épaisse 7, la tête 11 du pied 9, par collage, soudage ou brasage, dans la position précise qu'il doit occuper pour le montage du cadran sur la platine, c'est-à-dire sans devoir exercer des contraintes mécaniques sur celui-ci pour la repositionner. Le pied 9 et sa tête 11 est réalisé à partir d'une tige en cuivre, voire en alliage d'or si la couche épaisse 7 de jonction est également en or.
  • En se référant maintenant à la figure 2, on a représenté un cadran selon l'invention obtenu selon un deuxième mode de réalisation. Il diffère du premier mode de réalisation qui vient d'être décrit en ce que le positionnement du pied 9 est obtenu de façon encore plus précise grâce à un logement cylindrique 13 prévu lors de la fabrication du substrat céramique 1 ou par usinage ultérieur. Les autres traitements de la face inférieure du cadran et les moyens de fixation du pied sont par ailleurs identiques.

Claims (9)

  1. Cadran émaillé avec pieds de positionnement, constitué par un substrat (1) en céramique, la surface interne dudit substrat (1) comportant un film d'accrochage (5) sur lequel est déposée une couche métallique (7) plus épaisse, charactérisé en ce que la surface externe dudit substrat est revêtue d'une à deux couches d'émail (3), et en ce que la tête (11) des pieds (9) est fixée par collage à ladite couche métallique.
  2. Cadran émaillé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la surface interne du substrat (1) comporte en outre un logement cylindrique (13) permettant un positionnement précis des pieds (9).
  3. Cadran émaillé selon la revendication 1, caractérisée en ce que le substrat (1) en céramique a une épaisseur au moins deux fois supérieure à l'épaisseur de la couche d'émail (3).
  4. Cadran émaillé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le substrat (1) en céramique comporte en outre avant émaillage des passages d'axes d'aiguilles et éventuellement des guichets.
  5. Cadran émaillé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le film d'accrochage (5) est choisi parmi le titane, le vanadium, le tungstène et le chrome.
  6. Cadran émaillé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couche épaisse (7) est choisie parmi le nickel, le cuivre ou un alliage de cuivre, le chrome et l'or ou un alliage d'or.
  7. Procédé de fabrication d'un cadran émaillé avec pieds, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes consistant à
    - former un substrat (1) en céramique aux dimensions exactes souhaitées pour le cadran;
    - appliquer sur la face externe du substrat (1) une à deux couches d'émail;
    - appliquer sur la face interne du cadran un film d'accrochage (5);
    - effectuer sur le film d'accrochage (5) un dépôt métallique épais (7), et
    - fixer les pieds (9) aux emplacements appropriés par collage, soudage ou brasage.
  8. Procédé de fabrication d'un cadran émaillé selon la revendication 7, caractérisé en ce que la surface interne du substrat (1) comporte en outre un logement cylindrique (13) permettant un positionnement précis des pieds (9).
  9. Procédé de fabrication d'un cadran émaillé selon la revendication 7, caractérisé en ce que le substrat comporte en outre des passages d'axes d'aiguilles et éventuellement des guichets.
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