EP3226082A1 - Composant de mouvement horloger - Google Patents

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EP3226082A1
EP3226082A1 EP17164652.4A EP17164652A EP3226082A1 EP 3226082 A1 EP3226082 A1 EP 3226082A1 EP 17164652 A EP17164652 A EP 17164652A EP 3226082 A1 EP3226082 A1 EP 3226082A1
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EP
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glass
ceramic
component according
watch movement
movement component
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Nicolas Yoakim
Gregory Bruttin
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Richemont International SA
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Richemont International SA
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    • G04B21/02—Regular striking mechanisms giving the full hour, half hour or quarter hour
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    • G04B23/02—Alarm clocks
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    • G04B5/00—Automatic winding up
    • G04B5/02—Automatic winding up by self-winding caused by the movement of the watch
    • G04B5/16—Construction of the weights

Definitions

  • the present invention relates to a watch movement component.
  • watch movement components are made of metal alloys that often have disadvantages, including internal stresses following shaping operations, a tendency to oxidation, a limited hardness for certain alloys to be compensated by subsequent treatments to the machining steps, a certain sensitivity to wear, tribological characteristics requiring the use of lubricants, a high density resulting in significant inertia of moving parts, and in some cases a sensitivity to magnetic fields which can disrupt the operation of a watch movement.
  • ceramics most often require sintering and baking operations with anisotropic shrinkage of the material. These methods also limit additional operations to the material, such as subsequent decoration or machining operations, which are only possible with specific tools, particularly because of the hardness and fragility of the material. material.
  • DRIE etching deep etching
  • the components made in this family of materials have a certain fragility and are brittle. Their assembly with other components also require special measures. Indeed, conventional assemblies such as driving or screwing are hardly applicable to components made of such materials.
  • the glasses have seen their use spread as a result of the development of hybrid production technologies, often involving the exposure of the material to a light wavelength and the etching of this irradiated zone in an appropriate environment.
  • photostructurable glasses most often sensitive to UV, or more standard glasses such as "fused silicate” (or quartz glass) or borosilicate, in the case of etching by exposure to a femtosecond laser. Exposure and chemical attack times, the equipment required and the geometries that are currently achievable greatly limit the use of such technologies.
  • An object of the invention is to overcome, at least in part, these disadvantages and to achieve a watch movement component obtained by conventional machining techniques and having interesting mechanical properties.
  • watch components made of such materials are particularly difficult to decorate. Indeed, to be decorated, they require complicated treatments.
  • the decoration of such watch components is sometimes essential, especially when it comes to display components.
  • Another object of the invention is therefore to obtain a decorated clock component that is easy to manufacture, that is to say a clock component comprising a localized modification of some of its optical properties that is achievable with the aid of easily reproducible treatments.
  • the subject of the invention is a watch movement component according to claim 1.
  • the watch movement component according to the invention comprises a glass-ceramic, said glass-ceramic comprising a crystalline phase representing at least 50% by volume of said glass-ceramic, the remainder of the glass-ceramic being a vitreous matrix, said crystalline phase being at least 50% of mica type.
  • the expression "glass-ceramic with a mica structure" is used to designate such a glass-ceramic.
  • the glass-ceramic component of the watch movement component according to the invention further comprises at least one additional element giving at least one zone of the glass-ceramic a color, shade or luminescence different from that of the remainder of the glass-ceramic.
  • the watch movement component according to the invention comprises at least two distinct glass ceramic areas of different colors, shades or luminescences.
  • Said at least one color zone, shade or luminescence different from that of the rest of the glass-ceramic can advantageously be obtained by exposure or irradiation of at least a portion of the glass-ceramic comprising said at least one additional element to a laser beam or by implantation localized at least one additional element, the additional element being or not previously loaded, as the case may be.
  • the watch movement component according to the invention is typically obtained by at least one mechanical machining step by removing material from a substrate of said glass-ceramic.
  • at least 50% of these machining steps are machining mechanical machining steps, chosen for example from the following conventional mechanical machining techniques: turning, milling, polishing, satin finishing, mechanical etching, drilling or cutting.
  • the glass-ceramic preferably has a density of less than 3 g / cm 3 .
  • said at least one additional element comprises metal oxides such as zirconium oxide and / or aluminum oxide.
  • a motion component watchmaker comprising such a glass-ceramic comprises at least two zones with different shades. These differences in hue can be obtained under the effect of a targeted exposure to a laser beam.
  • said at least one additional element comprises metal ions of one of the elements of the rare earth group, such as for example europium or erbium ions, of one of the elements of the group of transition metals, for example For example, yttrium ions or one of the elements of the group of poor metals, for example bismuth ions, the presence of such metal ions in the glass-ceramic conferring on said at least one zone of the component a luminescence different from that of the remainder of the component.
  • This difference in luminescence can be obtained under the effect of an exposure of at least a portion of the glass-ceramic comprising said at least one additional element to a laser beam or by ion implantation of the at least one additional element in a charged form . In this way, a watch movement component comprising at least two zones with different luminescence can be obtained.
  • said at least one additional element comprises metallic elements such as gold or copper imparting a different color to the component in the zone in which they are present. These elements can typically be made to the glass-ceramic by ion implantation in said at least one zone.
  • the glass-ceramic component of the watch movement component according to the invention may comprise zones of different colors or shades, these differences being obtained by selective diffusion of a tinting element in the glass-ceramic of the component.
  • a tinting element such as enamel can for example be used.
  • Other tinting agents may be used and diffused into the glass ceramic of the watch movement component according to the invention by increasing the temperature.
  • the watch movement component according to the invention preferably comprises at least one cavity, which can be blind or through, hollowed at least partially in the glass-ceramic.
  • it comprises a second material at least partially filling said cavity.
  • Said second material is typically a paint, a lacquer, a material having a photoluminescence higher than that of the glass-ceramic, a metal-based material, and / or any other material for providing optical contrast with said glass-ceramic.
  • the watch movement component according to the invention may also comprise a coating in a third material, said coating covering at least a portion of the surface of the glass-ceramic.
  • Said third material is typically a paint, a lacquer, a material having a photoluminescence higher than that of said glass-ceramic, a metal-based material and / or any other material for providing optical contrast with said glass-ceramic.
  • the metallic material constituting the second and / or third material preferably has a density greater than the density of the glass-ceramic, is chosen from the family of precious metals and / or from the family of transition metals, and / or comprises at least one element chosen from a nitride, an oxide and / or a carbide of a metallic element.
  • said second and third materials are identical.
  • the watch movement component is typically an element constituting a blank of a movement, for example a plate, a bridge or a member of a tourbillon cage. It may also be a striking hammer, an oscillating mass rotor, a display member, a cam, in particular a resetting heart, a rocker, a mobile including at least one toothed sector, for example a toothed wheel, a pivot or an exhaust member, said watch movement component being optionally perforated.
  • the openwork portion is typically a skeleton type structure.
  • the watch movement components according to the invention partially offer the properties of the nonmetallic materials mentioned above by overcoming the production difficulties of the latter. They have particular advantages of stability of the material, in particular the absence of known internal stresses in metals, a density close to that of glass, a hardness higher than that of certain metals, a resistance to wear and tribological properties higher. In addition, hunting and assembly with other components are easier than with fragile materials such as ceramics and silicon.
  • a watch movement component 10, 20, 30, 40, 50 according to the invention comprises a glass-ceramic comprising a crystalline phase representing less than 50% by volume of said glass-ceramic, the remainder of the glass-ceramic being a vitreous matrix, said crystalline phase being at least 50% of mica type.
  • the crystalline phases of the mica type are at least partly in the form of lamellae. These last ones favor the machinability of the glass-ceramic with mica structure.
  • Said glass-ceramic contains silicon dioxide and other elements, partly oxides, a non-limiting composition of the material further comprising the following elements: MgO, Al 2 O 3 , K 2 O, B 2 O 3 and F. may be completed, partially or completely replaced by other elements, chosen in particular from magnesium fluoride, strontium oxide, iron oxides, chromium or other metal elements. Certain elements such as copper or gold can advantageously modify the colors of the glass-ceramic.
  • glass-ceramics mica structure do not require sintering step or baking during their shaping to obtain the watch component according to the invention, and have the advantage of being machined without special tools.
  • a watch movement component according to the invention is produced by machining a glass-ceramic substrate with a mica structure. It is typically obtained by at least one mechanical machining step, by removal of material. Preferably, at least 50% of the machining steps of the component are machining mechanical machining steps chosen, for example, from the following conventional mechanical machining techniques: turning, milling, polishing, satin-finishing, mechanical etching, drilling or cutting.
  • a glass ceramic with a mica structure as defined above typically has a density of less than 3 g / cm 3 , which makes its advantageous use for producing mobile elements, the inertia of the components then being greatly reduced. These properties are also particularly advantageous for mobiles, subject to low torques or accelerations, or for display disks.
  • the watch movement component according to the invention is typically selected from the set of elements constituting a blank of a movement, for example a plate 20, a bridge or a member of a tourbillon cage. It may also be a striking hammer 40, an oscillating mass rotor 50, a display member 30, a cam, in particular a resetting heart, a rocker, including a mobile comprising at least one toothed sector, for example a toothed wheel 10, a pivot or an exhaust member. It is typically a display member 30, for example a display disk or a fixed member such as a dial or a body constituting part of a dial.
  • the watch movement component according to the invention can undergo various treatments and take various forms.
  • the perforated portions can typically be indicative of a display component 30 with a skeleton effect 31, as illustrated in FIGS. figures 3a and 3g .
  • An advantage of using a glass ceramic with a mica structure compared to the metals traditionally used in watch movement components, comes from the absence or reduction of the internal stresses after machining, which makes it possible, in particular in the case highly perforated parts such as bridges or so-called skeleton blanks (plate 20), to ensure high geometries and tolerances during assemblies, overcoming the problems of warping or other encountered in thin metal structures.
  • the mica-structure glass-ceramic used comprises certain compounds such as, for example, metal oxides, such as zirconium oxide and / or aluminum oxide
  • its reflectance may be modified, in particular under the effect of laser exposure or irradiation at specific frequency, duration, and wavelength pulsations.
  • it is possible to change the shade of the material usually in shades ranging from white to black, through intermediate gray, selectively and localized. This can for example be used to write indications 32 on a display component 30 as shown in FIGS. Figures 3a and 3c .
  • the presence of certain other metal elements in the glass-ceramic mica structure used such as copper or gold in addition to varying the hue of the entire glass ceramic in some color spectra.
  • these metallic elements are brought to the vitroceramic in a localized manner, typically by ion implantation, they confer a variation of the color of the glass-ceramic only in the part or parts of the glass-ceramic in which they are present.
  • the mica-structure glass-ceramic of the watch movement component may comprise metal ions of one of the elements of the rare earth group, such as, for example, europium or erbium ions, of one of the elements of the group of transition metals, for example yttrium ions or one of the elements of the group of poor metals, for example bismuth ions.
  • Such ions can be introduced into the glass-ceramic by any appropriate technique, including doping or ion implantation.
  • the mica-structure glass-ceramic of the watch movement component comprises such ions, the luminescence of said glass-ceramic with a mica structure can be modified, in particular under the effect of a laser irradiation at frequency pulses, of duration and specific wavelengths.
  • Such irradiation makes it possible to obtain luminescence by excitation of photons and thus to modify the luminescence properties of the exposed zone.
  • This can for example be used to write indications 32 on a display component 30 as shown in FIGS. Figures 3a and 3c .
  • Another possibility is to introduce these ions previously loaded with laser ion implantation.
  • the watch movement component according to the invention advantageously comprises at least one cavity 33, 43, 53, blind or through, hollowed at least partly in the glass-ceramic.
  • a cavity 33, 43, 53 may in particular take the form of indications dug in the glass-ceramic of a display component 30 as shown in FIGS. figures 3a and 3d to 3f or of any geometrical shape in a striking hammer 40 or in a rotor of oscillating mass 50.
  • This cavity 33, 43, 53 may advantageously be filled, at least in part, with a second material 34, 44, 54.
  • This second material may be a paint, a lacquer, a material having a higher photoluminescence than said glass-ceramic, a metal-based material and / or any other material for providing optical contrast with said glass-ceramic.
  • hybrid components whose structure is made of glass ceramic mica structure, so rigid and controllable hardness, comprising at least one cavity 43, 53 filled with a metal density typically higher than that of glass-ceramic mica structure, such as a precious metal, to increase the inertia.
  • One possibility concerning the filling of a cavity 33, 43, 53 consists in firstly making a metal coating 46, 56, partial or complete, of at least one surface of said cavity and then filling it with a technique of growth of a metal layer with a material identical to or different from that constituting said metal coating.
  • Figures 4a and 4b illustrate a ring hammer 40 machined in a glass-ceramic substrate with a mica structure and metallized with a metal material 46, said material 46 having typically been deposited in a cavity 43 hollowed out in the glass-ceramic with a mica structure constituting, at least in part, said hammer of ring 40.
  • the cavity 43 metallized with a metal material 46 was then filled by a technique of growth of a metal layer from the coating made in a first time, in the same material 44 or in another metallic material that used for metallization.
  • Such a striking hammer 40 which is caused to shock a resonance body, has favorable properties of hardness, wear and inertia, and even interesting acoustic properties, depending on the thickness of its glass-ceramic wall with a mica structure. , because of the crystalline stamp of this material.
  • FIGS. 5a and 5b for their part, they illustrate an oscillating mass rotor 50 machined in a glass-ceramic with a mica structure, said glass-ceramic having been hollowed out to form a cavity 53, said cavity being filled with a material 54, typically with a metal which is denser than the glass-ceramic with a mica structure used, for example with gold, to weigh it down.
  • the filling of the cavity 53 is typically carried out by a technique of growth of a metal layer 54 from the coating 56 made initially in a material different from or identical to the material of the metal layer 54.
  • a surface coating may be made on at least a portion of the glass-ceramic surface mica structure of the watch movement component according to the invention, for example to represent indications 32 on a display component, as illustrated in FIG. figure 3b .
  • the watch component according to the invention comprises at least one cavity 33, 43, 53
  • such a surface coating may also be made, at least in part, inside said at least one cavity 33, 43, 53.
  • Such a surface coating may consist of a metallization of a part of the glass-ceramic surface of the watch movement component according to the invention.
  • Said metallization can be carried out by various known methods, for example, but without being limiting, by PVD or CVD. It may be used to promote the bonding of a glass-ceramic surface with a mica structure of the watch movement component to another metallic or metallized element of the watch movement component or movement, by soldering, brazing, pressing or any other method the same function of connection between two metallic or metallized elements.
  • the material of the surface coating is typically selected from materials comprising at least one metal element, said metal element having a density greater than the density of the glass-ceramic and / or being selected from the family of precious metals.
  • a surface coating with a metal or metalloid may typically be completed with a step leading to an oxide, nitride and / or carbide thereof. This may be of interest for example to reinforce a surface of the component subjected to high friction and / or wear stress, where the sliding must be maximized or a surface to cooperate with another surface without liquid lubrication or with conditions particular lubrication.
  • Such components may include pivots, cogs, exhaust members or any other component subject to such actions.
  • a pivot can be made monolithically in the glass-ceramic mica structure with the mobile which contains it, the surface of the pivot undergoing the efforts can then be subjected to this process reinforcing its tribological properties.
  • the watch movement components according to the invention are advantageously subjected to finish or decoration treatments including in particular steps such as chamfering or engraving.
  • the watch movement components according to the invention have many advantages. They are particularly easily achievable, mainly by mechanical machining in a mica glass ceramic, without the need for sintering or baking operations to obtain the clock component and without anisotropic removal of the material. It will further be noted that the watch movement component according to the invention also comprises at least one zone of its vitroceramic with a mica structure of a different color, shade or luminescence than that of the rest of its glass-ceramic, this zone typically causing indications or problems. patterns constituting decorations on the surface of the component. Thus, a watch movement component decorated according to the invention can be obtained by localized modification of some of its optical properties using easily reproducible treatments and without adding extra thickness to the component.
  • the watch movement components according to the invention also have a relatively low density which makes it possible to reduce their inertia with respect to the metal watch movement components. They can also be perforated for example in the form of skeleton type structures, while ensuring high geometries and tolerances during assemblies, overcoming the warping or other problems encountered in thin metal structures. In addition, they may be coated with a layer of a second material, typically metallic or photoluminescent for purposes such that improving tribological properties or assembling with other components or for decorative purposes.

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Abstract

L'invention concerne un composant de mouvement horloger (10, 20, 30, 40, 50) comprenant une vitrocéramique. La vitrocéramique comprend une phase cristalline représentant au moins 50% en volume de la vitrocéramique, le reste de la vitrocéramique étant une matrice vitreuse. La phase cristalline est au moins à 50% de type mica. La vitrocéramique comprend au moins un élément supplémentaire conférant à au moins une zone de la vitrocéramique une couleur, nuance ou luminescence différente de celle du reste de la vitrocéramique.

Description

  • La présente invention concerne un composant de mouvement horloger.
  • Traditionnellement, les composants de mouvement horloger sont réalisés dans des alliages métalliques qui présentent souvent des désavantages, notamment des contraintes internes suite à des opérations de mise en forme, une tendance à l'oxydation, une dureté limitée pour certains alliages devant être compensée par des traitements ultérieurs aux étapes d'usinage, une certaine sensibilité à l'usure, des caractéristiques tribologiques nécessitant l'emploi de lubrifiants, une densité élevée résultant en des inerties importantes des pièces en mouvement, et dans certains cas, une sensibilité aux champs magnétiques qui peuvent perturber le fonctionnement d'un mouvement horloger.
  • Pour ces raisons, des composants dans des matériaux non métalliques ont été développés, ces derniers comprenant notamment les céramiques, le silicium, ou certains verres.
  • L'utilisation de ces matériaux présente cependant certains désavantages, notamment dans leur mise en forme.
  • En effet, les céramiques requièrent le plus souvent des opérations de frittage et de cuisson avec un retrait anisotrope de la matière. Ces procédés limitent aussi par ailleurs les opérations supplémentaires apportées à la matière, comme les opérations de décoration ou d'usinage ultérieurs, celles-ci n'étant possible qu'avec des outillages spécifiques, en raison notamment de la dureté et de la fragilité du matériau.
  • Le silicium requiert, quant à lui, l'emploi de techniques de production très spécifiques comme par exemple la gravure profonde, dite gravure DRIE, qui ne peut être effectuée que dans des conditions connues sous le nom de salle blanche. L'utilisation d'une telle technologie n'est rentable qu'en cas de volumes de production importants. D'autre part, les composants réalisés dans cette famille de matériaux présentent une certaine fragilité et sont cassants. Leur assemblage avec d'autres composants requiert lui aussi des mesures particulières. En effet, des assemblages conventionnels comme le chassage ou le vissage sont difficilement applicables à des composants réalisés dans de tels matériaux.
  • Enfin, les verres ont vu leur utilisation se répandre suite au développement de technologies de production hybrides, faisant souvent appel à l'exposition de la matière à une longueur d'onde lumineuse et la gravure de cette zone irradiée dans un environnement approprié. On peut citer le cas des verres photostructurables, le plus souvent sensibles aux UV, ou des verres plus standards comme le « fused silicate » (ou verre de quartz) ou le borosilicate, dans le cas de la gravure par exposition à un laser femtoseconde. Les temps d'exposition et d'attaque chimique, l'équipement requis ainsi que les géométries à ce jour réalisables limitent fortement l'utilisation de telles technologies.
  • Un but de l'invention est de pallier, au moins en partie, ces inconvénients et de réaliser un composant de mouvement horloger obtenu par des techniques d'usinage conventionnelles et présentant des propriétés mécaniques intéressantes.
  • Outre les désavantages précédemment cités, associés à l'utilisation de matériaux métalliques ou de matériaux non métalliques tels que les céramiques, le silicium ou le verre pour la réalisation de composants horlogers, des composants horlogers réalisés dans de tels matériaux sont particulièrement difficiles à décorer. En effet, pour être décorés, ils nécessitent des traitements compliqués. Or, la décoration de tels composants horlogers est parfois indispensable, notamment lorsqu'il s'agit de composants d'affichage.
  • Un autre but de l'invention est donc d'obtenir un composant horloger décoré qui soit facile à fabriquer, c'est-à-dire un composant horloger comprenant une modification localisée de certaines de ses propriétés optiques qui soit réalisable à l'aide de traitements facilement reproductibles.
  • Ainsi, l'invention a pour objet un composant de mouvement horloger selon la revendication 1.
  • Le composant de mouvement horloger selon l'invention comprend une vitrocéramique, ladite vitrocéramique comprenant une phase cristalline représentant au moins 50% en volume de ladite vitrocéramique, le reste de la vitrocéramique étant une matrice vitreuse, ladite phase cristalline étant au moins à 50% de type mica. Dans la suite de la description, l'expression « vitrocéramique à structure mica » est utilisée pour désigner une telle vitrocéramique.
  • La vitrocéramique du composant de mouvement horloger selon l'invention comprend en outre au moins un élément supplémentaire conférant à au moins une zone de la vitrocéramique une couleur, nuance ou luminescence différente de celle du reste de la vitrocéramique. Ainsi, le composant de mouvement horloger selon l'invention comprend au moins deux zones distinctes en vitrocéramique de couleurs, nuances ou luminescences différentes.
  • Ladite au moins une zone de couleur, nuance ou luminescence différente de celle du reste de la vitrocéramique peut avantageusement être obtenue par exposition ou irradiation d'au moins une partie de la vitrocéramique comprenant ledit au moins un élément supplémentaire à un faisceau laser ou par implantation localisée de l'au moins un élément supplémentaire, l'élément supplémentaire étant ou non préalablement chargé, selon le cas.
  • Le composant de mouvement horloger selon l'invention est typiquement obtenu par au moins une étape d'usinage mécanique par enlèvement de matière d'un substrat de ladite vitrocéramique. De préférence, au moins 50% de ces étapes d'usinage sont des étapes d'usinage mécanique par enlèvement de matière, choisies par exemple parmi les techniques d'usinage mécanique conventionnelles suivantes : tournage, fraisage, polissage, satinage, gravure mécanique, perçage ou découpage.
  • La vitrocéramique présente, de préférence, une densité inférieure à 3g/cm3.
  • Dans un premier mode de réalisation de l'invention, ledit au moins un élément supplémentaire comprend des oxydes de métaux tels que l'oxyde de zirconium et/ou l'oxyde d'aluminium. Avantageusement, un composant de mouvement horloger comprenant une telle vitrocéramique comprend au moins deux zones avec des nuances différentes. Ces différences de nuance peuvent être obtenues sous l'effet d'une exposition ciblée à un faisceau laser.
  • Dans un autre mode de réalisation, ledit au moins un élément supplémentaire comprend des ions métalliques d'un des éléments du groupe des terres rares, comme par exemple des ions europium ou erbium, d'un des éléments du groupe des métaux de transition, par exemple des ions yttrium ou d'un des éléments du groupe des métaux pauvres, par exemple des ions bismuth, la présence de tels ions métalliques dans la vitrocéramique conférant à ladite au moins une zone du composant une luminescence différente de celle du reste du composant. Cette différence de luminescence peut être obtenue sous l'effet d'une exposition d'au moins une partie de la vitrocéramique comprenant ledit au moins un élément supplémentaire à un faisceau laser ou par implantation ionique de l'au moins un élément supplémentaire sous forme chargée. De cette façon, un composant de mouvement horloger comprenant au moins deux zones avec des luminescences différentes peut être obtenu.
  • Dans un autre mode de réalisation, ledit au moins un élément supplémentaire comprend des éléments métalliques tels que l'or ou le cuivre conférant une couleur différente au composant dans la zone dans laquelle ils sont présents. Ces éléments peuvent typiquement être apportés à la vitrocéramique par implantation ionique dans ladite au moins une zone.
  • Dans un autre mode de réalisation, la vitrocéramique du composant de mouvement horloger selon l'invention peut comprendre des zones de couleurs ou de nuances différentes, ces différences étant obtenues par diffusion sélective d'un élément teintant dans la vitrocéramique du composant. Un élément teintant tel que l'émail peut par exemple être utilisé. D'autres agents teintant peuvent être utilisés et diffusés dans la vitrocéramique du composant de mouvement horloger selon l'invention par augmentation de la température.
  • Le composant de mouvement horloger selon l'invention comprend, de préférence, au moins une cavité, qui peut être borgne ou traversante, creusée au moins en partie dans la vitrocéramique. Avantageusement, il comprend un second matériau remplissant au moins en partie ladite cavité. Ledit second matériau est typiquement une peinture, une laque, un matériau présentant une photoluminescence supérieure à celle de la vitrocéramique, un matériau à base métallique, et/ou tout autre matériau permettant d'assurer un contraste optique avec ladite vitrocéramique.
  • Le composant de mouvement horloger selon l'invention peut également comprendre un revêtement dans un troisième matériau, ledit revêtement recouvrant au moins une partie de la surface de la vitrocéramique. Ledit troisième matériau est typiquement une peinture, une laque, un matériau présentant une photoluminescence supérieure à celle de ladite vitrocéramique, un matériau à base métallique et/ou tout autre matériau permettant d'assurer un contraste optique avec ladite vitrocéramique.
  • Le cas échéant, le matériau à base métallique constituant le second et/ou le troisième matériau présente de préférence une densité supérieure à la densité de la vitrocéramique, est choisi dans la famille des métaux précieux et/ou dans la famille des métaux de transition, et/ou comprend au moins un élément choisi parmi un nitrure, un oxyde et/ou un carbure d'un élément métallique.
  • Dans un mode de réalisation particulier de l'invention, lesdits second et troisième matériaux sont identiques.
  • Le composant de mouvement horloger selon l'invention est typiquement un élément constituant une ébauche d'un mouvement, par exemple une platine, un pont ou un élément d'une cage de tourbillon. Il peut également s'agir d'un marteau de sonnerie, d'un rotor de masse oscillante, d'un organe d'affichage, d'une came, en particulier d'un coeur de remise à zéro, d'une bascule, d'un mobile notamment comprenant au moins un secteur denté, par exemple une roue dentée, d'un pivot ou d'un organe d'échappement, ledit composant de mouvement horloger étant optionnellement ajouré. La partie ajourée est typiquement une structure de type squelette.
  • Les composants de mouvement horloger selon l'invention offrent en partie les propriétés des matériaux non métalliques cités précédemment en s'affranchissant des difficultés de production de ces derniers. Ils présentent notamment des avantages de stabilité de la matière, notamment l'absence des contraintes internes connues dans les métaux, une densité proche de celle du verre, une dureté supérieure à celle de certains métaux, une résistance à l'usure et des propriétés tribologiques supérieures. En outre, le chassage et l'assemblage avec d'autres composants sont plus aisés qu'avec des matériaux fragiles comme les céramiques et le silicium.
  • D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée suivante faite en référence aux dessins annexés dans lesquels :
    • la figure 1 est une vue de face d'une roue d'un mouvement horloger selon l'invention.
    • la figure 2 est une vue de face d'une platine selon l'invention
    • la figure 3a est une vue de face d'un composant d'affichage selon l'invention
    • les figures 3b à 3g sont des coupes transversales de variantes du composant d'affichage de la figure 3a selon différents axes de coupe.
    • la figure 4a est une vue de dessus d'un marteau de sonnerie selon l'invention
    • la figure 4b est une coupe transversale du marteau de sonnerie de la figure 4a.
    • la figure 5a est une vue de dessus d'un rotor de masse oscillante selon l'invention.
    • la figure 5b est une coupe transversale partielle du rotor de masse oscillante de la figure 5a.
  • Un composant de mouvement horloger 10, 20, 30, 40, 50 selon l'invention comprend une vitrocéramique comprenant une phase cristalline représentant au moins 50% en volume de ladite vitrocéramique, le reste de la vitrocéramique étant une matrice vitreuse, ladite phase cristalline étant au moins à 50% de type mica.
  • Les phases cristallines de type mica se présentent au moins en partie sous forme de lamelles. Ces dernières favorisent l'usinabilité de la vitrocéramique à structure mica.
  • Ladite vitrocéramique contient du dioxyde de silicium et d'autres éléments, en partie des oxydes, une composition non limitative du matériau comprenant en outre les éléments suivants : MgO, Al2O3, K2O, B2O3 et F. Ceux-ci peuvent être complétés, partiellement ou intégralement remplacés par d'autres éléments, choisis notamment parmi le fluorure de magnésium, l'oxyde de strontium, des oxydes de fer, de chrome ou d'autres éléments métalliques. Certains éléments tels que le cuivre ou l'or peuvent avantageusement modifier les couleurs de la vitrocéramique.
  • Contrairement aux céramiques traditionnelles, les vitrocéramiques à structure mica ne requièrent pas d'étape de frittage ni de cuisson lors de leur mise en forme pour obtenir le composant horloger selon l'invention, et présentent l'avantage de pouvoir être usinées sans outillage spécifique.
  • Un composant de mouvement horloger selon l'invention est réalisé par usinage d'un substrat vitrocéramique à structure mica. Il est typiquement obtenu par au moins une étape d'usinage mécanique, par enlèvement de matière. De préférence, au moins 50% des étapes d'usinage du composant sont des étapes d'usinage mécanique par enlèvement de matière choisies par exemple parmi les techniques d'usinage mécanique conventionnelles suivantes : tournage, fraisage, polissage, satinage, gravure mécanique, perçage ou découpage.
  • D'autres opérations minoritaires d'usinage pouvant faire appel à des procédés comme l'électroérosion, la gravure ou le polissage par laser, peuvent également entrer dans la fabrication d'un composant de mouvement horloger selon l'invention. Dans le cas de l'électroérosion, il est possible d'appliquer un procédé d'usinage par étincelage (ex. µ-EDM) à une céramique non conductrice.
  • Une vitrocéramique à structure mica telle que définie ci-dessus présente typiquement une densité inférieure à 3g/cm3, ce qui rend son utilisation avantageuse pour la réalisation d'éléments mobiles, l'inertie des composants étant alors largement réduite. Ces propriétés sont également particulièrement avantageuses pour des mobiles, soumis à de faibles couples ou à de fortes accélérations, ou pour des disques d'affichage.
  • Le composant de mouvement horloger selon l'invention est typiquement choisi parmi l'ensemble des éléments constituant une ébauche d'un mouvement, par exemple une platine 20, un pont ou un élément d'une cage de tourbillon. Il peut également s'agir d'un marteau de sonnerie 40, d'un rotor de masse oscillante 50, d'un organe d'affichage 30, d'une came, en particulier d'un coeur de remise à zéro, d'une bascule, d'un mobile notamment comprenant au moins un secteur denté, par exemple une roue dentée 10, d'un pivot ou d'un organe d'échappement. Il s'agit typiquement d'un organe d'affichage 30, par exemple d'un disque d'affichage ou d'un organe fixe tel qu'un cadran ou un organe constituant une partie d'un cadran.
  • Le composant de mouvement horloger selon l'invention peut subir divers traitements et prendre diverses formes.
  • Il peut notamment être ajouré, comme cela est visible dans les figures 1, 2, 3a et 3g. Les parties ajourées peuvent typiquement constituer les indications d'un composant d'affichage 30 avec un effet de type squelette 31, comme illustré dans les figures 3a et 3g. Cela représente à la fois un gain en termes de poids et un effet esthétique particulièrement intéressant. Un avantage de l'utilisation d'une vitrocéramique à structure mica par rapport aux métaux traditionnellement utilisés dans les composants de mouvement horloger, vient de l'absence ou de la réduction des contraintes internes après usinage, ce qui permet, en particulier dans le cas de pièces fortement ajourées comme des ponts ou ébauches dits squelettes (platine 20), de garantir des géométries et tolérances élevées lors des assemblages, s'affranchissant des problèmes de gauchissement ou autres rencontrés dans les structures minces métalliques.
  • Lorsque la vitrocéramique à structure mica utilisée comprend certains composés tels que, par exemple, des oxydes de métaux, comme l'oxyde de zirconium et/ou l'oxyde d'aluminium, sa réflectance est susceptible d'être modifiée, notamment sous l'effet d'une exposition ou irradiation par laser à des pulsations de fréquence, de durée et de longueur d'onde spécifiques. Ainsi, il est possible de changer la nuance du matériau, le plus souvent dans des tons allant du blanc au noir, en passant par des gris intermédiaires, de manière sélective et localisée. Ceci peut par exemple être utilisé pour écrire des indications 32 sur un composant d'affichage 30 tel que représenté aux figures 3a et 3c.
  • En outre, la présence de certains autres éléments métalliques dans la vitrocéramique à structure mica utilisée tels que du cuivre ou de l'or, permet en plus de faire varier la teinte de l'ensemble de la vitrocéramique dans certains spectres de couleurs. Dans le cas où ces éléments métalliques sont apportés à la vitrocéramique de manière localisée, typiquement par implantation ionique, ils confèrent une variation de la couleur de la vitrocéramique uniquement dans la ou les parties de la vitrocéramique dans lesquelles ils sont présents.
  • La vitrocéramique à structure mica du composant de mouvement horloger peut comprendre des ions métalliques d'un des éléments du groupe des terres rares, comme par exemple des ions europium ou erbium, d'un des éléments du groupe des métaux de transition, par exemple des ions yttrium ou d'un des éléments du groupe des métaux pauvres, par exemple des ions bismuth. De tels ions peuvent être introduits dans la vitrocéramique par toute technique appropriée, notamment par dopage ou par implantation ionique. Lorsque la vitrocéramique à structure mica du composant de mouvement horloger comprend de tels ions, la luminescence de ladite vitrocéramique à structure mica est susceptible d'être modifiée, notamment sous l'effet d'une irradiation par laser à des pulsations de fréquence, de durée et de longueur d'onde spécifiques. Une telle irradiation permet d'obtenir une luminescence par excitation de photons et ainsi de modifier les propriétés de luminescence de la zone exposée. Ceci peut par exemple être utilisé pour écrire des indications 32 sur un composant d'affichage 30 tel que représenté aux figures 3a et 3c.
  • Une autre possibilité consiste à introduire ces ions préalablement chargés au laser par implantation ionique. Il est par exemple possible d'implanter des ions Er3+ dans une vitrocéramique à structure mica à base SiO2 ou d'implanter des ions Bi3+ à différents niveaux de charge dans une vitrocéramique à structure mica comprenant des éléments Er ou Y-Er.
  • Le composant de mouvement horloger selon l'invention comprend avantageusement au moins une cavité 33, 43, 53, borgne ou traversante, creusée au moins en partie dans la vitrocéramique. Une telle cavité 33, 43, 53 peut notamment prendre la forme d'indications creusées dans la vitrocéramique d'un composant d'affichage 30 tel que représenté aux figures 3a et 3d à 3f ou d'une forme géométrique quelconque dans un marteau de sonnerie 40 ou dans un rotor de masse oscillante 50.
  • Cette cavité 33, 43, 53 peut être avantageusement remplie, au moins en partie, avec un second matériau 34, 44, 54. Ce second matériau peut être une peinture, une laque, un matériau présentant une photoluminescence supérieure à celle de ladite vitrocéramique, un matériau à base métallique et/ou tout autre matériau permettant d'assurer un contraste optique avec ladite vitrocéramique.
  • Il est par exemple possible de réaliser des composants hybrides, dont la structure est réalisée en vitrocéramique à structure mica, donc rigide et d'une dureté contrôlable, comprenant au moins une cavité 43, 53 remplie d'un métal de densité typiquement plus élevée que celle de la vitrocéramique à structure mica, comme par exemple un métal précieux, pour en augmenter l'inertie.
  • Une possibilité concernant le remplissage d'une cavité 33, 43, 53 consiste à réaliser dans un premier temps un revêtement métallique 46, 56, partiel ou complet, d'au moins une surface de ladite cavité et de la remplir ensuite par une technique de croissance d'une couche métallique avec un matériau identique ou différent de celui constituant ledit revêtement métallique.
  • A titre d'exemple, les figures 4a et 4b illustrent un marteau de sonnerie 40 usiné dans un substrat vitrocéramique à structure mica et métallisé avec un matériau 46 métallique, ledit matériau 46 ayant typiquement été déposé dans une cavité 43 creusée dans la vitrocéramique à structure mica constituant, au moins en partie, ledit marteau de sonnerie 40. La cavité 43 métallisée avec un matériau 46 métallique a ensuite été remplie par une technique de croissance d'une couche métallique à partir du revêtement réalisé dans un premier temps, dans le même matériau 44 ou dans un autre matériau métallique que celui utilisé pour la métallisation. Un tel marteau de sonnerie 40, qui est amené à choquer un corps de résonance, possède des propriétés de dureté, d'usure et d'inertie favorables, voire des propriétés acoustiques intéressantes, selon l'épaisseur de sa paroi en vitrocéramique à structure mica, en raison du timbre cristallin de cette matière.
  • Les figures 5a et 5b illustrent quant à elles un rotor de masse oscillante 50 usiné dans une vitrocéramique à structure mica, ladite vitrocéramique ayant été creusée pour former une cavité 53, ladite cavité étant remplie avec un matériau 54, typiquement avec un métal plus dense que la vitrocéramique à structure mica utilisée, par exemple avec de l'or, afin de l'alourdir. Le remplissage de la cavité 53 est typiquement réalisé par une technique de croissance d'une couche métallique 54 à partir du revêtement 56 réalisé dans un premier temps dans un matériau différent ou identique au matériau de la couche métallique 54.
  • Avantageusement, un revêtement de surface peut être réalisé sur au moins une partie de la surface en vitrocéramique à structure mica du composant de mouvement horloger selon l'invention, par exemple pour représenter des indications 32 sur un composant d'affichage, comme illustré dans la figure 3b.
  • Dans le cas où le composant horloger selon l'invention comprend au moins une cavité 33, 43, 53, un tel revêtement de surface peut en outre être réalisé, au moins en partie, à l'intérieur de ladite au moins une cavité 33, 43, 53.
  • Un tel revêtement de surface peut consister en une métallisation d'une partie de la surface vitrocéramique du composant de mouvement horloger selon l'invention. Ladite métallisation peut être réalisée par divers procédés connus, par exemple, mais sans être limitatif, par PVD ou CVD. Elle peut être utilisée pour favoriser la liaison d'une surface en vitrocéramique à structure mica du composant de mouvement horloger à un autre élément métallique ou métallisé du composant de mouvement horloger ou du mouvement, par soudure, brasage, pressage ou par toute autre méthode réalisant la même fonction de liaison entre deux éléments métalliques ou métallisés.
  • A titre d'illustration, on peut par exemple métalliser les parois du centre de rotation 15 d'une roue 10, du centre de pivotement 45 d'un marteau de sonnerie 40 ou du centre de rotation 55 d'un rotor de masse oscillante 50 pour le rendre solidaire d'un axe de rotation métallique ou métallisé.
  • Le matériau du revêtement de surface est typiquement choisi parmi les matériaux comprenant au moins un élément métallique, ledit élément métallique présentant une densité supérieure à la densité de la vitrocéramique et/ou étant choisi parmi la famille des métaux précieux.
  • Un revêtement de surface avec un métal ou un métalloïde peut typiquement être complété par une étape menant à un oxyde, à un nitrure et/ou à un carbure de cet élément. Ceci peut être intéressant par exemple pour renforcer une surface du composant soumise à d'importantes contraintes de frottement et/ou d'usure, où le glissement doit être maximisé ou encore une surface devant coopérer avec une autre surface sans lubrification liquide ou avec des conditions de lubrification particulières. De tels composants peuvent inclure les pivots, les rouages, les organes d'échappement ou tout autre composant soumis à de telles actions. Ainsi, de manière avantageuse, un pivot peut être réalisé de manière monolithique dans la vitrocéramique à structure mica avec le mobile qui le contient, la surface du pivot subissant les efforts pouvant alors être soumise à ce procédé renforçant ses propriétés tribologiques.
  • Les composants de mouvement horloger selon l'invention sont avantageusement soumis à des traitements de finition ou de décoration incluant notamment des étapes telles que des anglages ou des gravures.
  • Il apparaîtra clairement à l'homme du métier que la présente invention n'est en aucun cas limitée aux modes de réalisation présentés ci-dessus et illustrés aux figures. Il est en particulier très bien envisageable de combiner les différents modes de réalisation décrits.
  • Les composants de mouvement horloger selon l'invention présentent de nombreux avantages. Ils sont en particulier facilement réalisables, principalement par usinage mécanique dans une vitrocéramique à structure mica, sans nécessiter d'opérations de frittage ou de cuisson pour obtenir le composant horloger et sans retrait anisotrope de la matière. On notera en outre que le composant de mouvement horloger selon l'invention comprend également au moins une zone de sa vitrocéramique à structure mica de couleur, nuance ou luminescence différente de celle du reste de sa vitrocéramique, cette zone faisant typiquement apparaître des indications ou des motifs constituant des décorations à la surface du composant. Ainsi, un composant de mouvement horloger décoré selon l'invention peut être obtenu par modification localisée de certaines de ses propriétés optiques à l'aide de traitements facilement reproductibles et sans ajouter de surépaisseur au composant.
  • Les composants de mouvement horloger selon l'invention présentent en outre une densité relativement faible permettant de diminuer leur inertie par rapport aux composants de mouvement horloger métalliques. Ils peuvent également être ajourés par exemple sous forme de structures de type squelette, tout en garantissant des géométries et des tolérances élevées lors des assemblages, s'affranchissant des problèmes de gauchissement ou autres rencontrés dans les structures minces métalliques. En outre, ils peuvent être revêtus d'une couche d'un second matériau, typiquement métallique ou photoluminescent à des fins telles que l'amélioration des propriétés tribologiques ou d'assemblage avec d'autres composants ou à des fins décoratives.

Claims (12)

  1. Composant de mouvement horloger (10, 20, 30, 40, 50) comprenant une vitrocéramique comprenant une phase cristalline représentant au moins 50% en volume de ladite vitrocéramique, le reste de la vitrocéramique étant une matrice vitreuse, ladite phase cristalline étant au moins à 50% de type mica, ladite vitrocéramique comprenant au moins un élément supplémentaire conférant à au moins une zone de la vitrocéramique une couleur, nuance ou luminescence différente de celle du reste de la vitrocéramique.
  2. Composant de mouvement horloger selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit au moins un élément supplémentaire comprend un élément métallique, choisi parmi l'or et le cuivre, et confère à l'au moins une zone une couleur différente de celle du reste du composant.
  3. Composant de mouvement horloger selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit au moins un élément supplémentaire comprend un oxyde de métal tel que l'oxyde d'aluminium ou l'oxyde de zirconium, la nuance de l'au moins une zone étant différente de celle du reste du composant.
  4. Composant de mouvement horloger selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit au moins un élément supplémentaire comprend des ions métalliques d'un des éléments du groupe des terres rares, par exemple des ions europium ou erbium, d'un des éléments du groupe des métaux de transition, par exemple des ions yttrium ou d'un des éléments du groupe des métaux pauvres, par exemple des ions bismuth, la luminescence de l'au moins une zone étant différente de celle du reste du composant.
  5. Composant de mouvement horloger selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend au moins une cavité (33, 43, 53), creusée au moins en partie dans ladite vitrocéramique, et au moins un second matériau (34, 44, 54) remplissant au moins en partie ladite cavité (33, 43, 53).
  6. Composant de mouvement horloger selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit second matériau (34, 44, 54) est un matériau à base métallique présentant une densité supérieure à la densité de la matière vitrocéramique.
  7. Composant de mouvement horloger selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il s'agit d'un élément constituant une ébauche d'un mouvement, par exemple une platine (20), un pont ou un élément d'une cage de tourbillon, d'un marteau de sonnerie (40), d'un rotor de masse oscillante (50), d'un organe d'affichage (30), d'une came, en particulier d'un coeur de remise à zéro, d'une bascule, d'un mobile notamment comprenant au moins un secteur denté, par exemple une roue dentée (10), d'un pivot ou d'un organe d'échappement.
  8. Composant de mouvement horloger selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il s'agit d'un organe d'affichage (30), par exemple d'un disque d'affichage ou d'un organe fixe tel qu'un cadran ou un organe constituant une partie d'un cadran.
  9. Composant de mouvement horloger selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est ajouré.
  10. Composant de mouvement horloger selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un premier élément réalisé au moins en partie dans ladite vitrocéramique assemblé à au moins un second élément réalisé dans un autre matériau.
  11. Pièce d'horlogerie comprenant un composant de mouvement horloger selon l'une des revendications précédentes.
  12. Procédé de fabrication d'un composant horloger (10, 20, 30, 40, 50) selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce qu'il comprend une étape d'exposition d'au moins une partie de la vitrocéramique comprenant ledit au moins un élément supplémentaire à un faisceau laser, conférant à ladite au moins une zone une nuance ou une luminescence différente de celle du reste de la vitrocéramique.
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