EP4720783A1

EP4720783A1 - Composant horloger léger et robuste

Info

Publication number: EP4720783A1
Application number: EP24729302.0A
Authority: EP
Inventors: Sébastien GRAVIER; Bruno Lisiecki
Original assignee: Rolex SA
Current assignee: Rolex SA
Priority date: 2023-06-01
Filing date: 2024-05-30
Publication date: 2026-04-08
Also published as: EP4720784A1; WO2024246209A1; CN121285776A; WO2024246210A1

Abstract

Composant, notamment composant horloger, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un cœur poreux, comprenant un premier matériau ou à base d'un premier matériau, de densité inférieure ou égale à 80%, voire inférieure ou égale à 60%, voire inférieure ou égale à 50%, de la densité du premier matériau massif, et en ce qu'il comprend un revêtement de surface comprenant au moins une couche comprenant un deuxième matériau métallique au moins partiellement amorphe surmoulé au moins sur le au moins un cœur poreux.

Description

Composant horloger léger et robuste

La présente invention concerne un composant horloger, notamment un composant horloger d’habillage, voire plus généralement tout autre composant, même en dehors du domaine de l’horlogerie. Elle porte aussi sur une pièce d’horlogerie, notamment une montre bracelet, comprenant au moins un tel composant horloger. Elle porte aussi sur un procédé de fabrication d’un tel composant, notamment d’un tel composant horloger.

Un composant horloger, et plus particulièrement un composant horloger d’habillage, doit atteindre de nombreuses propriétés mécaniques, parfois antinomiques. Parmi ces propriétés recherchées, nous pouvons mentionner :

- La légèreté, qui permet de rendre le port d’une pièce d’horlogerie confortable ;

- Une apparence très attrayante, exempte de défaut, compatible avec les exigences esthétiques de l’horlogerie de luxe ;

- La robustesse, pour résister aux contraintes extérieures subies par une pièce d’horlogerie, de sorte que le composant horloger conserve une même apparence de manière pérenne, et plus généralement l’ensemble de ses propriétés mécaniques de manière pérenne.

En pratique, les solutions existantes correspondent à des compromis entre ces propriétés. En général, les composants horlogers sont ainsi réalisés de manière massive à partir d’un matériau pouvant être à la fois léger et dur. Ces solutions existantes présentent toutefois des limites, et il existe un besoin d’identifier des nouvelles solutions qui permettent d’optimiser les propriétés et/ou l’aspect des composants horlogers.

Un objet de la présente invention est donc de proposer une solution pour obtenir un composant, en particulier un composant horloger, léger et robuste, de manière améliorée par rapport à l’état de la technique. A cet effet, l’invention repose sur un composant, notamment un composant horloger, caractérisé en ce qu’il comprend au moins un cœur poreux, comprenant un premier matériau ou à base d’un premier matériau, de densité inférieure ou égale à 80%, voire inférieure ou égale à 60%, voire inférieure ou égale à 50%, de la densité du premier matériau massif, et en ce qu’il comprend un revêtement de surface comprenant au moins une couche comprenant au moins un deuxième matériau métallique au moins partiellement amorphe surmoulé au moins sur le au moins un cœur poreux.

L’invention repose aussi sur un procédé de fabrication d’un composant, notamment d’un composant horloger, caractérisé en ce qu’il comprend les étapes suivantes :

Réalisation d’un cœur poreux, comprenant un premier matériau ou à base d’un premier matériau, de densité inférieure ou égale à 80%, voire inférieure ou égale à 60%, voire inférieure ou égale à 50%, de la densité du premier matériau massif ;

Surmoulage d’au moins une couche comprenant d’un deuxième matériau métallique au moins partiellement amorphe d’un revêtement de surface au moins sur le au moins un cœur poreux.

L’invention est plus précisément définie par les revendications.

Ces objets, caractéristiques et avantages de la présente invention seront exposés en détail dans la description suivante de modes de réalisation particuliers faits à titre non-limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles :

La figure 1 illustre des structures élémentaires en treillis obtenues par une première étape d’un procédé de fabrication d’un composant, notamment d’un composant horloger, selon un mode de réalisation de l’invention.

La figure 2 illustre des structures élémentaires de type TPMS (pour la dénomination anglaise de Triply Periodic Minimal Surface) obtenues par la première étape d’un procédé de fabrication d’un composant, notamment d’un composant horloger, selon un autre mode de réalisation de l’invention.

Les figures 3a et 3b illustrent les cœurs poreux d’une carrure issus de la première étape du procédé de fabrication d’un composant horloger respectivement selon deux variantes du mode de réalisation de l’invention.

Les figures 4a et 4b illustrent deux vues du cœur poreux d’une ébauche de carrure issue de la première étape du procédé de fabrication d’un composant horloger selon une troisième variante du mode de réalisation de l’invention.

La figure 5 illustre un diffractogramme, obtenu par diffraction de rayons X, d’un alliage métallique amorphe à base de Zr, surmoulé sur un composant selon l’invention.

Le concept de l’invention consiste à proposer un composant comprenant un cœur poreux, très léger, mais robuste ou résistant, recouvert par un revêtement de surface comprenant au moins une couche comprenant ou à base de ou constitué d’un matériau métallique au moins partiellement amorphe, qui apporte des propriétés avantageuses au composant, parmi lesquelles une forte résistance à la corrosion, des propriétés anti-allergènes, tout en présentant une grande dureté de surface, qui peut être supérieure ou égale à 500 HV. Le résultat est ainsi un composant pour lequel aucun compromis n’est nécessaire, puisqu’il regroupe à la fois la légèreté maximale possible avec une robustesse et une dureté satisfaisantes. En complément, de manière avantageuse, l’état de surface du revêtement de surface est tel qu’il présente ou peut présenter une apparence très attrayante. Un tel revêtement se prête par ailleurs particulièrement bien à un traitement ou à une structuration de surface. Il est également possible de fonctionnaliser un tel revêtement, par exemple grâce à une texturation laser, et/ou d’obtenir des états de surface et des finitions de type sablé, satiné, ou poli. Par ailleurs, un matériau ou alliage métallique au moins partiellement amorphe, en particulier un matériau ou alliage métallique amorphe, présente d’excellentes propriétés de mise en forme et peut donc recouvrir de manière avantageuse un cœur poreux de sorte à former un composant, par exemple par moulage suivi d’un refroidissement rapide. En regard du retrait très faible des alliages amorphes lors des étapes de moulage, la surface du composant correspondra à celle du moule avec un minimum de modifications géométriques, et pourra ainsi présenter toute texture issue des surfaces du moule, à des fins esthétiques ou techniques.

En remarque, Le terme au moins partiellement amorphe ou partiellement amorphe indique que, pour un composant fait en un matériau, le pourcentage de quantité de matière dudit composant présentant l'état amorphe est suffisant pour que le composant en lui-même présente les caractéristiques spécifiques aux métaux et alliages métalliques amorphes.

La figure 5 illustre par exemple un diffractogramme obtenu par diffraction de rayons X d’un alliage métallique amorphe à base de Zr, surmoulé sur un composant selon l’invention. Ce diffractogramme est caractéristique des alliages amorphes avec deux maximas beaucoup plus larges que ceux connus des alliages cristallins.

Notamment, dans l’ensemble du texte, nous utiliserons l’expression « à base d’un matériau » pour désigner le fait que ledit matériau est l’élément principal ou majoritaire. En particulier, nous utiliserons l’expression « à base d’un matériau » pour désigner le fait par exemple de comprendre au moins 50% en poids dudit matériau.

Un procédé de fabrication d’un composant, en particulier d’un composant horloger, selon un mode de réalisation de l’invention va maintenant être détaillé.

Le procédé comprend d’abord une première étape de réalisation d’un cœur poreux, en un premier matériau ou à base d’un premier matériau, de densité inférieure ou égale à 80%, voire inférieure ou égale à 60%, voire inférieure ou égale à 50%, de la densité du premier matériau massif. La densité du cœur poreux est ainsi particulièrement faible en regard de la densité du premier matériau massif. La densité considérée est la densité globale ou moyenne du cœur poreux.

Cette première étape peut être réalisée par le biais de plusieurs variantes de réalisation du procédé.

Selon une variante de réalisation particulière, l’étape de réalisation du cœur poreux comprend une étape d’attaque chimique d’une ébauche massive formée dans le premier matériau. Dans cette première variante de réalisation, la première étape du procédé comprend donc une première sous-étape de réalisation d’une ébauche massive du cœur du composant horloger, dans le premier matériau ou à base du premier matériau. La première étape du procédé comprend ensuite une deuxième sous-étape d’attaque chimique de l’ébauche massive formée dans le premier matériau, pour former comme résultat un cœur poreux. Un tel cœur poreux peut alors se présenter sous la forme d’une mousse, par exemple une mousse métallique.

Selon une autre variante de réalisation particulière, l’étape de réalisation du cœur poreux peut reposer sur la formation de bulles dans un métal liquide qui est ensuite solidifié sous forme de mousse métallique.

Selon encore une autre variante de réalisation particulière, l’étape de réalisation du cœur poreux peut reposer sur une technique d’infiltration d’un métal liquide au sein d’un corps poreux constitué d’un matériau de moulage. Après solidification du métal, le matériau de moulage formant le corps poreux est éliminé.

Selon encore une autre variante de réalisation particulière, l’étape de réalisation du cœur poreux comprend une étape de fabrication additive, pour former directement un cœur poreux dans le premier matériau ou à base du premier matériau. Par exemple, la technique de fusion laser de poudre ou sur lit de poudre (« Power Bed Fusion » en anglais) permet de réaliser une architecture contrôlée, avec une structure précise et une bonne définition de l’ouverture des pores et une bonne maitrise de l’anisotropie.

Dans tous les cas, le cœur poreux présente une densité inférieure ou égale à 80%, voire inférieure ou égale à 60%, voire inférieure ou égale à 50%, de la densité du premier matériau massif. Autrement dit, le cœur poreux présente une masse inférieure ou égale à 80%, voire inférieure ou égale à 60%, voire inférieure ou égale à 50%, à celle de la masse d’un corps qui occuperait le même volume que celui du cœur poreux du composant horloger et qui se présenterait intégralement dans le même premier matériau, de manière massive.

Le cœur poreux peut présenter une multitude d’aspects selon l’invention. Par exemple, il peut s’agir d’un cœur poreux présentant une forme de squelette formé par un réseau poreux régulier ou irrégulier, notamment de type en treillis, ou les structures connues par le sigle TPMS (pour la dénomination anglaise de Triply Periodic Minimal Surface), ou encore les structures alvéolaires, cellulaires, ou trabéculaires. Notamment, le cœur poreux peut par exemple être en mousse métallique.

Le cœur poreux peut se présenter en une multitude de matériaux. Par exemple, il peut s’agir d’un cœur poreux comprenant un premier matériau ou à base d’un premier matériau se présentant sous la forme d’un métal ou d’un alliage métallique, ou d’un superalliage métallique, notamment comprenant un ou des éléments parmi Fe, Mg, Al, Ti, Au, Pd, Pt, Ni, Si, et/ou Co. Ce premier matériau peut aussi être un alliage amorphe ou partiellement amorphe, ou une céramique, par exemple une céramique à base d’alumine ou de zircone.

Selon une variante de réalisation du cœur poreux, ce dernier peut être constitué de plusieurs matériaux différents. De préférence, le cœur poreux est à base d’un premier matériau tel que décrit précédemment, c’est-à-dire que la structure formée par ce premier matériau est celle qui présente le poids le plus important dans le cœur poreux dans son ensemble, et de préférence constitue au moins 50% en poids du cœur poreux. Dans une variante de réalisation à plusieurs matériaux, le cœur poreux peut comprendre des matériaux différents organisés par couches entre le centre du cœur poreux et la surface du cœur poreux. Dans cette variante particulière, le cœur poreux se présente dans tous les cas dans une structure poreuse de plusieurs matériaux, et la densité de la structure poreuse formée par l’ensemble desdits matériaux est inférieure ou égale à 80%, voire inférieure ou égale à 60%, voire inférieure ou égale à 50%, de la densité de la même structure qui serait massive et intégralement formée dans ledit premier matériau.

Dans ce document, la densité du cœur poreux correspond à la densité moyenne du squelette dans son ensemble formé par le cœur poreux et non à la densité du premier matériau ou des matériaux constituant le cœur. Ainsi, la densité du cœur poreux est fonction de la porosité ou du taux de porosité du cœur poreux.

A cet effet, la figure 1 illustre, à titre d’exemples, des structures élémentaires représentant différentes structures en treillis qui peuvent être mises à profit dans cette première étape de réalisation d’un cœur poreux. La figure 2 illustre de même plusieurs structures élémentaires représentant des structures TPMS qui peuvent être réalisées dans le cadre de la première étape du procédé.

Selon un exemple de réalisation, le cœur poreux peut être une mousse présentant une structure aléatoire, c’est-à-dire comprenant des pores dont les positionnements et les dimensions sont aléatoires, de manière irrégulière. Selon un autre exemple de réalisation, le cœur poreux peut présenter une structure régulière, non aléatoire, par exemple de type réseau tridimensionnel (connu par exemple sous le terme « lattice »), présentant une structure formant un réseau répétitif. C’est le cas des structures en treillis susmentionnées.

La structure peut ainsi être choisie pour obtenir une porosité maximale tout en offrant une grande résistance mécanique. Selon une variante de réalisation, le cœur poreux est conçu non pas seulement pour minimiser le poids global mais aussi pour remplir une ou plusieurs autres fonctions. Par exemple, il peut être conçu pour atteindre une résistance mécanique optimale dans certaines zones destinées à subir les plus fortes contraintes ou de fortes sollicitations mécaniques. Ainsi, la structure du cœur poreux peut répondre au mieux à ces fortes contraintes, en étant adaptée pour résister à ces fortes contraintes, par exemple par une répartition particulière non homogène du premier matériau formant ou compris dans le cœur poreux, de sorte à former des renforts mécaniques dans les zones concernées. Parmi les autres fonctions mécaniques qui peuvent être prises en compte lors de la conception de la structure du cœur poreux, en particulier si le composant horloger est une carrure ou une boîte de montre, on peut notamment prévoir des zones conformées pour absorber des chocs (pour isoler un mouvement horloger au sein d’une boîte ou d’une carrure, par exemple), des zones dédiées à l’assemblage dudit composant horloger avec d’autres composants (pour assembler un mouvement horloger au sein d’une boîte ou d’une carrure, par exemple), des zones permettant de renforcer l’étanchéité dudit composant horloger, ou encore des zones permettant la transmission du son (pour transmettre un son provenant d’un mouvement horloger, par exemple). Alternativement ou complémentairement, on peut également prévoir l’aménagement de zones flexibles pour permettre une déformation élastique du composant horloger, notamment dans le cas de figure d’un composant horloger se présentant par exemple sous la forme d’une lame d’un fermoir de bracelet. Ces zones flexibles peuvent également être dédiées à l’assemblage dudit composant horloger avec d’autres composants.

En complément, la structure peut être conçue pour optimiser l’adhérence du revêtement de surface formé d’une couche en alliage métallique amorphe ou partiellement amorphe qui va être ajouté, comme cela sera décrit par la suite. Pour cela, la structure du cœur poreux peut être différente à proximité de sa surface, pour favoriser par exemple une telle adhérence. Pour cela, le cœur poreux peut comprendre des pores de plus petites dimensions à proximité de sa surface relativement à son centre, de manière à présenter une géométrie en surface compatible avec la technique de dépôt ultérieur du revêtement de surface, par exemple avec le procédé de surmoulage d’un deuxième matériau métallique amorphe ou partiellement amorphe, afin d’obtenir un revêtement de surface compact doté d’une épaisseur optimale. Il est aussi possible de réaliser une couche plus dense en surface du cœur poreux relativement à son centre, avec une épaisseur donnée, définie suivant les propriétés recherchées. Plus généralement, le cœur poreux peut donc présenter une structure non homogène, notamment présentant une différence entre son centre et sa surface, notamment une porosité non homogène. Cette différence peut consister en un gradient de la dimension des pores, qui augmente depuis la surface jusqu’au centre. En particulier, la surface du cœur poreux ou une couche donnée du cœur poreux peut être dénuée de pores, ou présenter très peu de pores. Complémentairement ou alternativement, une couche éventuelle peut être formée en surface du cœur afin de constituer une peau permettant de colmater les pores présents sur ladite surface, voire à proximité de ladite surface. Tout ou partie des variantes de cœurs poreux décrites précédemment peuvent naturellement être combinées.

Le procédé comprend ensuite une deuxième étape de dépôt d’un revêtement de surface, notamment comprenant au moins une couche comprenant un deuxième matériau métallique amorphe ou partiellement amorphe. Selon un mode de réalisation, la deuxième étape de dépôt de la au moins une couche d’un revêtement de surface est réalisée par surmoulage. Le deuxième matériau métallique amorphe ou partiellement amorphe peut être un verre métallique. Notamment, le matériau amorphe ou partiellement amorphe peut être un alliage métallique au moins partiellement amorphe comprenant une base métallique formée d'au moins un métal parmi les éléments Ni, Cu, Pd, Pt, Fe, Co, Ti, Nb, Zr, en particulier un alliage métallique au moins partiellement amorphe à base de Ni, Cu, Pd, Pt, Fe, Co, Ti, Nb, Zr. En particulier, l'alliage métallique au moins partiellement amorphe peut être à base de zirconium, ou à base de titane, ou à base de nickel, ou à base de palladium, ou à base de platine. Selon une variante de réalisation, la deuxième étape de dépôt d’au moins une couche d’un revêtement de surface en alliage métallique au moins partiellement amorphe comprend une sous-étape de formage ou de surmoulage, notamment à chaud ou à haute température, de l’alliage métallique sous forme liquide, suivi d’un refroidissement rapide pour obtenir l’alliage métallique sous forme amorphe ou au moins partiellement amorphe.

Selon une autre variante de procédé, on procède selon la technique du formage superplastique, qui consiste à chauffer l’alliage métallique sous forme au moins partiellement amorphe au-dessus de sa température de transition vitreuse et en- dessous de sa température de cristallisation, puis à le déformer sous faible contrainte dans un moule ou une empreinte, puis à le refroidir avant cristallisation. Un alliage base zirconium, comme le Zr55Cu30AI10Ni5, ou un alliage base Pd, comme le Pd40Cu30Ni10P20, sont des alliages adaptés, comme tout alliage pouvant être obtenu sous forme au moins partiellement amorphe et disposant d’une large plage de température disponible pour la mise en œuvre du procédé (notamment d’une différence significative entre température de transition vitreuse Tg et température de cristallisation Tx, à l’exemple de l’alliage Zr55Cu30AI10Ni5 pour lequel Tg = 409°C et Tx = 494°C, soit Tx-Tg = 85°C). En pratique, on place le cœur poreux et l’alliage métallique sous forme au moins partiellement amorphe dans un moule, puis on déforme l’alliage de façon newtonienne, ou l’alliage devenu visqueux, à la température de déformation, puis on refroidit rapidement le moule et le composant formé du cœur poreux et de l’alliage au moins partiellement amorphe surmoulé, puis on démoule le composant.

Selon encore une autre variante de procédé, on procède selon la technique de l’injection d’alliages métalliques amorphes, en particulier par moulage par injection. Dans ce cas, on place le cœur poreux au sein d’un moule d’injection qui forme une cavité, on met en fusion l’alliage à une température supérieure à la température de fusion, on injecte l’alliage liquide dans la cavité entre les parois du moule et le cœur poreux par exemple par le biais d’un piston d’injection, puis on refroidit rapidement le moule et/ou le composant formé du cœur poreux et de l’alliage surmoulé afin de permettre à ce dernier de devenir amorphe ou partiellement amorphe, puis on démoule le composant. Les alliages métalliques adaptés à cette variante de procédé sont préférentiellement choisis parmi les alliages à base de zirconium, cuivre, nickel, fer, palladium, titane, cobalt ou encore hafnium, comme par exemple les alliages de composition Zr58Cu16Ni13AI10Nb3, Zr41Ti14Cu13Ni10Be22 ou encore Pd43Cu27Ni10P20.

En variante, tout autre procédé adapté au surmoulage d’un alliage métallique amorphe ou partiellement amorphe sur un cœur poreux pourra être mise en œuvre.

Selon encore une autre variante de réalisation, la deuxième étape de dépôt d’un revêtement de surface comprend une sous-étape complémentaire permettant de réaliser, par exemple par un procédé de dépôt physique par phase vapeur PVD, ou de dépôt chimique en phase vapeur CVD, ou de dépôt de couche atomique ALD, un dépôt d’une couche décorative constituée ou comprenant un troisième matériau en surface de la au moins une couche constituée ou comprenant le deuxième matériau métallique au moins partiellement amorphe. Il peut par exemple s’agir d’une couche d’un métal ou d’un alliage métallique, par exemple de type Au, Ag, Pt, Pd, dotée d’une épaisseur préférentiellement comprise entre 500 nm et 20 pm

Dans tous les cas, la deuxième étape de dépôt d’un revêtement de surface comprend au moins une sous-étape permettant de réaliser une couche comprenant un deuxième matériau métallique au moins partiellement amorphe surmoulé sur le cœur poreux.

Naturellement, il est possible de combiner les différentes variantes de réalisation décrites précédemment pour permettre l’obtention d’un composant dont un revêtement est formé d’au moins une couche comprenant un matériau métallique au moins partiellement amorphe. Par exemple, une première surface du cœur poreux peut être revêtue selon l’une de ces variantes et une deuxième surface du cœur poreux peut être revêtue selon une autre de ces variantes. Préférentiellement, il conviendra de veiller, lors de la fabrication du composant, à réaliser les différentes étapes de procédé de façon à conserver la nature amorphe de l’alliage métallique obtenu, de façon à éviter autant que possible toute cristallisation, et notamment une cristallisation partielle ou totale, qui entraînerait la perte de certaines propriétés de l’alliage amorphe, comme par exemple la résistance à la corrosion. Par ailleurs, le cœur n’est pas nécessairement revêtu dans son entièreté. Par exemple, une première surface du cœur poreux peut être revêtue d’une couche comprenant un matériau métallique au moins partiellement amorphe, tandis qu’une deuxième surface du cœur poreux n’est pas revêtue, laissant apparaître le cœur.

Notamment, il est ainsi possible d’obtenir un composant, notamment un composant horloger, en particulier une carrure ou une boîte, dont la surface extérieure est revêtue d’un revêtement au moins partiellement amorphe, par exemple un alliage métallique au moins partiellement amorphe, obtenu par une première opération de surmoulage, ou par toute autre variante décrite ci-dessus, dans l’objectif de protéger ledit composant horloger des sollicitations externes, et dont une surface du cœur poreux est revêtue d’un matériau résilient tel qu’un polymère, à l’issue d’une deuxième opération de surmoulage, différente de la première opération de surmoulage, dans l’objectif de permettre une absorption des chocs à l’interface avec le mouvement de montre. Une telle surface du cœur poreux peut par exemple être une surface d’assemblage prévue pour réceptionner un mouvement horloger, qui est conformée pour absorber les chocs. Dans une telle réalisation d’un revêtement de surface à base ou comprenant un matériau résilient tel qu’un polymère, le revêtement de surface peut être réalisé par un procédé de surmoulage, pour surmouler un tel matériau comme un polymère, en particulier un élastomère comme un élastomère thermoplastique (TPE) ou un fluoro-élastomère (FKM, FFKM ou FEPM), ou un caoutchouc naturel (NR) ou synthétique (SBR, HNBR, EPDM), ou un vinyle méthylsilicone (VMQ) ou un fluorosilicone (FVMQ). Alternativement, il peut s’agir d’un élastomère thermodurcissable. Quelle que soit la variante de réalisation, le procédé de fabrication permet avantageusement de créer une zone de transition à l’interface entre le cœur poreux et le revêtement de surface, qui comprend les matériaux respectifs du cœur poreux et du revêtement de surface imbriqués, pour optimiser l’adhésion du revêtement de surface. Avantageusement, cette zone de transition présente une épaisseur supérieure ou égale à 50 pm.

Quelle que soit la variante de réalisation, le procédé de fabrication peut également comprendre une étape de remplissage de la majorité, voire de l’intégralité ou de la quasi-intégralité, des pores du cœur poreux avec un quatrième matériau, qui appartient ou non au revêtement de surface. Ce quatrième matériau peut être similaire ou identique au deuxième matériau du revêtement de surface, ou être différent du deuxième matériau. Dans un tel cas, nous continuons de définir le cœur poreux comme la structure considérée en dehors de son matériau de remplissage.

Dans un premier cas de figure au sein duquel le quatrième matériau est similaire ou identique au deuxième matériau métallique au moins partiellement amorphe du revêtement de surface, l’étape de remplissage peut correspondre ou former une sous-étape initiale de la deuxième étape de dépôt d’un revêtement de surface.

Dans le deuxième cas de figure au sein duquel le quatrième matériau est différent du deuxième matériau du revêtement de surface, l’étape de remplissage peut former une étape intermédiaire distincte et complémentaire à la deuxième étape de dépôt d’un revêtement de surface. La majorité des pores peuvent être remplis d’un quatrième matériau, tandis que les pores du cœur poreux à proximité de la surface revêtue s’inscrivent au sein de la zone de transition, qui peut présenter une épaisseur supérieure ou égale à 50 pm. Le quatrième matériau peut par exemple être un matériau résilient tel qu’un polymère. Ainsi, le composant horloger peut par exemple comprendre un cœur poreux dont les pores sont tous ou quasiment tous remplis d’un matériau élastomère, et comprendre une surface revêtue d’une couche comprenant ou à base d’un matériau distinct, métallique et au moins partiellement amorphe, optionnellement revêtue d’une couche décorative.

Avantageusement, une telle étape de remplissage des pores permet de proposer un composant selon l’invention qui est en outre doté d’un cœur comprenant un matériau permettant de dissiper les chocs et ainsi de préserver au mieux le squelette formé par le cœur poreux.

En outre, la deuxième étape de dépôt d’un revêtement de surface peut comprendre plusieurs sous-étapes de réalisation d’un dépôt de couches superposées, donnant comme résultat un revêtement, notamment un revêtement de surface, composé de plusieurs couches distinctes. Dans un tel cas, ces couches peuvent être réalisées par une même variante de réalisation parmi les variantes explicitées ci-dessus, ou par des variantes de réalisation différentes. De plus, ces couches peuvent se présenter dans le même matériau, ledit deuxième matériau, ou dans des matériaux différents, ledit deuxième matériau, puis un autre matériau, etc.

Un avantage de ce revêtement de surface provient du fait qu’il permet de former une couche de surface en matériau métallique au moins partiellement amorphe, qui répond aux hautes exigences de l’horlogerie de luxe.

Ainsi, dans tous les cas, la deuxième étape de revêtement de surface permet de former au moins une couche métallique au moins partiellement amorphe, qui peut représenter à elle seule le revêtement de surface, et/ou en variante qui peut être recouverte par une couche de décoration, en particulier une fine couche de décoration. Dans cette dernière variante, la deuxième étape de réalisation du revêtement de surface comprend ainsi deux sous-étapes distinctes, permettant de déposer des matériaux distincts et complémentaires. En remarque, l’adhérence entre le cœur poreux et le revêtement de surface est obtenue par une adhésion mécanique naturelle résultant du procédé de fabrication. Selon une variante de réalisation avantageuse, la structure du cœur poreux, notamment au niveau de sa surface extérieure destinée à recevoir le revêtement de surface, est conformée pour optimiser cette adhésion. Pour cela, elle peut comprendre des pores de petite dimension, voire peut présenter une surface pleine, dénuée de pores, ou présentant très peu de pores.

Dans cette optique, le procédé de fabrication peut mettre en œuvre une étape intermédiaire optionnelle, de traitement mécanique ou thermique ou laser intermédiaire, dont la fonction est de densifier la surface du cœur poreux, notamment en fermant au moins une partie des pores en surface du cœur poreux. Celle-ci peut par exemple être une opération de sablage ou mettant en œuvre un laser, en particulier un laser picoseconde ou femtoseconde. Un autre traitement intermédiaire destiné à favoriser un bon accrochage mécanique du revêtement de surface peut consister à augmenter la rugosité de surface du cœur poreux, ce qui permettra aux particules du revêtement de s’ancrer dans les irrégularités de surface. Encore un autre traitement intermédiaire peut consister en un nettoyage ou un lavage ou un traitement plasma ou une déposition d’un promoteur d’adhésion. Plus généralement, l’étape intermédiaire peut être prévue pour améliorer ou contrôler la surface du cœur poreux, en particulier pour optimiser l’adhérence entre le cœur poreux et le revêtement de surface.

Le procédé de fabrication peut ensuite comprendre des traitements complémentaires, optionnels.

Particulièrement, le procédé peut mettre en œuvre une étape optionnelle de finition, notamment agissant sur l’état de surface et/ou la couleur d’au moins une couche du revêtement, pour lui donner un aspect esthétique particulier et optimiser sa géométrie finale, en effaçant par exemple les éventuels défauts de surface. Une telle étape peut par ailleurs conférer une fonctionnalité particulière à la couche ou à l’une des couches du revêtement. Une telle étape peut être une étape de rectification et/ou texturation laser et/ou de polissage et/ou de microbillage et/ou de terminaison et/ou de décoration et/ou de coloration. Elle peut être mise en œuvre de manière mécanique et/ou de manière électrochimique et/ou par des moyens optiques, par exemple par un laser picoseconde ou femtoseconde. Différentes techniques peuvent ainsi être combinées afin de mettre en œuvre cette étape de finition. Elle permet ainsi par exemple d’obtenir un composant présentant un état de surface final de type texturé, poli, sablé ou satiné, et/ou présentant une couleur spécifique, ou une combinaison de ces états. Cette étape peut être effectuée sur la dernière des couches déposées, mais également de manière intermédiaire sur n'importe laquelle des couches constituant le revêtement de surface, dans le cas où ce revêtement de surface comprend plusieurs couches. Il conviendra de veiller, lors de la fabrication du composant, à réaliser ces différentes étapes optionnelles de façon à conserver la nature amorphe ou partiellement amorphe de l’alliage métallique obtenu.

Les figures 3a et 3b illustrent l’application de la première étape du procédé de fabrication selon l’invention dans le cadre d’exemples particuliers de fabrication d’une carrure pour une montre bracelet. Les figures 3a et 3b illustrent ainsi le cœur poreux d’une carrure de montre, issu de la première étape du procédé, selon deux variantes de réalisation. Dans les deux cas, ce cœur poreux est réalisé par fabrication additive dans un premier matériau qui est le titane, dans une structure en maille présentant respectivement des dimensions de maillage de 500 pm (figure 3a) et 200 pm (figure 3b). Le taux de porosité correspondant est de respectivement 70% et 48%. La masse volumique est respectivement de 1 .6 g/cm³ et 2.3 g/cm³. En remarque, en variante, le premier matériau utilisé pourrait être du magnésium Mg ou de l’aluminium Al ou un alliage à base de Mg ou un alliage à base d’AI ou un alliage à base de Ti, en remplacement du titane, de sorte à obtenir un cœur poreux de même structure encore plus léger. En effet, avec un alliage de Mg de masse volumique de 1 .7 g/cm³ et une porosité d’environ 50%, il est possible d’obtenir une masse volumique apparente de 0.80 - 0.85 g/cm³ du cœur poreux. Il est également possible d’envisager l’utilisation d’alliages précieux à base d’or Au, ou de palladium Pd, ou de platine Pt, pour obtenir un composant en métal précieux avec une densité nettement plus faible que celle de l’alliage massif. En outre, il est aussi possible d’envisager l’utilisation d’une céramique, telle qu’une céramique à base d’alumine ou de zircone, pour obtenir un composant en céramique avec une densité nettement plus faible que celle de ladite céramique.

L’invention porte plus généralement sur un composant, notamment un composant horloger, obtenu par un procédé de fabrication selon l’invention, qui ne se limite naturellement pas à la description précédente.

Ainsi, l’invention permet de former tout composant, notamment tout composant horloger, comprenant un cœur poreux comprenant un premier matériau, le cœur poreux montrant une densité inférieure ou égale à 80%, voire inférieure ou égale à 60%, voire inférieure ou égale à 50%, de la densité du premier matériau massif, et comprenant un revêtement de surface comprenant au moins une couche comprenant ou à base de ou constituée d’un deuxième matériau qui est un métallique au moins partiellement amorphe, au moins directement ou indirectement disposé sur le au moins un cœur poreux..

Le revêtement de surface comprend un deuxième matériau, qui peut être identique ou différent du premier matériau.

Le procédé décrit précédemment présente l’avantage d’être compatible avec un nombre important de matériaux. Par exemple, le premier matériau du cœur poreux peut être un métal ou un alliage métallique ou un superalliage métallique, notamment comprenant un ou des éléments parmi Fe, Mg, Al, Ti, Au, Pd, Pt, Ni, Si, et/ou Co. Ce premier matériau peut aussi être un alliage amorphe ou partiellement amorphe, ou une céramique, par exemple une céramique à base d’alumine ou de zircone. De plus, le deuxième matériau du revêtement de surface est un matériau métallique au moins partiellement amorphe.

Le revêtement de surface est optionnellement prévu pour présenter une grande dureté, comme décrit précédemment. Il peut ainsi présenter une dureté de surface supérieure ou égale à 500HV, voire supérieure ou égale à 600HV, voire supérieure ou égale à 900HV. En alternative ou en complément, le revêtement de surface est notamment prévu pour présenter une teinte attractive, notamment une couleur ou un effet qui ne peut pas être atteint par le premier matériau.

Enfin, il peut préférentiellement présenter une densité élevée. Ainsi, il comprend ou consiste en un deuxième matériau et sa densité est avantageusement supérieure ou égale à 90%, voire supérieure ou égale à 99% de la densité du deuxième matériau massif.

Ainsi, avantageusement, le revêtement de surface ou une couche du revêtement de surface peut présenter un taux de porosité inférieur ou égal à 0.5%, voire inférieur ou égal à 0.1 %, voire inférieur ou égal à 0.05 %, voire inférieur ou égal à 0.01 %. En remarque, le taux de porosité a des conséquences aussi bien esthétiques que fonctionnelles. Selon la taille des défauts découlant de la porosité, une surface polie mettra par exemple en évidence la porosité, qui peut se manifester par une irrégularité de la réflexion de la frange de lumière. De plus, la porosité peut nuire à la fonctionnalité du dépôt et rendre celui-ci perméable, donc inefficace comme barrière de protection (thermique, chimique... ). Il est donc intéressant d’obtenir un dépôt de revêtement de surface présentant une porosité la plus faible possible.

D’autre part, le revêtement de surface présente une épaisseur suffisante pour contribuer aux propriétés mécaniques du composant horloger terminé. Avantageusement, cette épaisseur est comprise entre 20 et 700 pm, voire entre 70 et 700 pm, voire entre 100 et 700 pm, voire entre 20 et 500 pm, voire entre 70 et 350 pm, sur le composant horloger terminé après que le revêtement ait subi un éventuel traitement. L’étape de dépôt peut déposer la au moins une couche d”épaisseur supérieure ou égale à 20 pm, voire supérieure ou égale à 100 pm, voire supérieure ou égale à 250 pm, voire supérieure ou égale à 300 pm, voire supérieure ou égale à 350 pm. Avantageusement, cette épaisseur est inférieure ou égale à 1.5 mm, pour ne pas trop alourdir le composant horloger terminé, ne pas trop complexifier le procédé de fabrication, et limiter le risque d’obtenir une porosité trop élevée du revêtement de surface. De plus, ce revêtement de surface peut présenter un état de surface texturé, poli, sablé ou satiné. Après un tel traitement de surface, l’épaisseur résultante du revêtement de surface est naturellement inférieure à celle déposée : par exemple, dans le cas d’un dépôt d’épaisseur comprise entre 150 et 500 pm, un polissage par un moyen mécanique ou par texturation laser peut réduire cette épaisseur finale à environ 80 pm.

Comme mentionné, le procédé de fabrication permet avantageusement de créer une zone de transition à l’interface entre le cœur poreux et le revêtement de surface qui comprend lesdits deux matériaux imbriqués, pour optimiser l’adhésion du revêtement de surface. Avantageusement, cette zone de transition présente une épaisseur supérieure ou égale à 50 pm.

L’invention est particulièrement adaptée à tout composant, en particulier à tout composant horloger, notamment à tout composant d’habillage, comme un composant se présentant sous la forme d’une carrure de montre ou d’un bracelet.

Par ailleurs, selon une déclinaison particulière de l’invention, au moins une portion ou une région du composant, notamment du composant horloger, pourrait comprendre un cœur poreux comprenant un revêtement de surface selon l’invention, le reste du composant pouvant comprendre toute autre architecture, notamment conventionnelle. Ainsi, l’invention porte également sur un composant horloger qui comprend un cœur partiellement poreux, c’est-à-dire un cœur poreux uniquement dans certaines portions, ou plusieurs cœurs poreux reliés entre eux par une ou des portions non poreuses. En variante, le composant horloger pourrait comprendre un cœur constitué de plusieurs portions poreuses différentes, par la structure de leur porosité et/ou par le ou leurs matériaux. Dans tous les cas, le composant horloger comprend donc au moins un cœur poreux. Autrement dit, le cœur du composant horloger peut être en tout ou partie composé dudit au moins un cœur poreux. A titre d’exemple, les figures 4a et 4b représentent une ébauche de carrure 1 dotée de portions formant des cœurs poreux susceptibles d’être revêtus d’un revêtement de surface. Ces portions peuvent par exemple préfigurer des flancs 2 ou des cornes 3 d’une carrure. Ces cœurs poreux comprennent un premier matériau ou sont à base d’un premier matériau, de densité inférieure ou égale à 80%, voire inférieure ou égale à 60%, voire inférieure ou égale à 50%, de la densité du premier matériau massif, et au moins une couche du revêtement de surface, non représentée, susceptible d’être déposée comprend au moins un deuxième matériau métallique au moins partiellement amorphe. En remarque, les cœurs poreux de ces réalisations selon les figures 4a et 4b comprennent des arêtes 5 massives, non poreuses, pour former des zones renforcées aux endroits fragiles.

L’invention porte aussi sur une pièce d’horlogerie, notamment une montre bracelet, qui comprend au moins un tel composant horloger.

Finalement, l’invention permet donc de combiner deux objectifs majeurs pour un composant, notamment un composant horloger d’habillage, qui n’étaient pas atteints jusqu’ici. Elle permet d’obtenir à la fois un composant léger et un composant mécaniquement robuste, présentant une couche de surface métallique au moins partiellement amorphe, tout en étant esthétiquement attrayante. Il est également possible de fonctionnaliser le revêtement, par exemple grâce à une texturation laser, et/ou d’obtenir des états de surface et finitions de type sablé, satiné, ou poli.

L’invention a été décrite dans le cadre d’un composant horloger. Il ressort toutefois qu’elle pourrait être mise en œuvre pour tout autre domaine, notamment en dehors de l’horlogerie, par exemple automobile, aéronautique, spatial, médical, etc., pour lequel il est utile de disposer de composants légers et robustes.

Claims

REVENDICATIONS

1. Composant, notamment composant horloger, caractérisé en ce qu’il comprend au moins un cœur poreux, comprenant un premier matériau ou à base d’un premier matériau, de densité inférieure ou égale à 80%, voire inférieure ou égale à 60%, voire inférieure ou égale à 50%, de la densité du premier matériau massif, et en ce qu’il comprend un revêtement de surface comprenant au moins une couche comprenant un deuxième matériau métallique au moins partiellement amorphe surmoulé au moins sur le au moins un cœur poreux.

2. Composant selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le deuxième matériau métallique au moins partiellement amorphe est un verre métallique ou un alliage métallique au moins partiellement amorphe comprenant une base métallique formée d'au moins un métal parmi les éléments Ni, Cu, Pd, Pt, Fe, Co, Ti, Nb, Zr, en particulier un alliage métallique au moins partiellement amorphe à base de Ni, Cu, Pd, Pt, Fe, Co, Ti, Nb, Zr.

3. Composant selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le deuxième matériau est différent du premier matériau, notamment le premier matériau présentant une dureté plus faible que celle du deuxième matériau.

4. Composant selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit revêtement de surface consiste en la au moins une couche et optionnellement une couche de décoration recouvrant tout ou partie de ladite au moins une couche.

5. Composant selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comprend un quatrième matériau, différent ou pas dudit deuxième matériau, qui occupe tout ou partie des pores du au moins un cœur poreux.

6. Composant selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la au moins une couche du revêtement de surface présente une dureté de surface supérieure ou égale à 500HV, voire supérieure ou égale 600HV, voire supérieure ou égale à 900HV.

7. Composant selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la au moins une couche du revêtement de surface présente un taux de porosité inférieur ou égal à 0.5%, voire inférieur ou égal à 0.1 %, voire inférieur ou égal à 0.05 %, voire inférieur ou égal à 0.01 % et/ou une densité supérieure ou égale à 90%, voire supérieure ou égale à 99% de la densité du deuxième matériau massif.

8. Composant selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le au moins un cœur poreux se présente en mousse métallique ou est un squelette formé par un réseau poreux régulier ou irrégulier, notamment de type en treillis, TPMS, alvéolaire, cellulaire, ou encore trabéculaire.

9. Composant selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le premier matériau du au moins un cœur poreux est un métal ou un alliage métallique ou un superalliage métallique, notamment comprenant des éléments comme Fe, Mg, Al, Ti, Au, Pd, Pt, Ni, Si, et/ou Co, et/ou est un alliage amorphe ou partiellement amorphe, ou est une céramique, notamment une céramique à base d’alumine ou de zircone.

10. Composant selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le deuxième matériau de la au moins une couche du revêtement de surface est disposé au moins sur le au moins un cœur poreux, ledit revêtement de surface ou ladite au moins une couche présentant une épaisseur comprise entre 20 et 700 pm, voire entre 70 et 700 pm, voire entre 100 et 700 pm, voire entre 20 et 500 pm, voire entre 70 et 350 pm, et/ou présentant un état de surface texturé, poli, sablé ou satiné.

11 . Composant selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le au moins un cœur poreux présente une porosité non homogène, et/ou présente une porosité au niveau de sa surface inférieure à sa porosité vers son centre, et/ou présente des pores au niveau de sa surface de dimensions inférieures à celles des pores vers son centre ou comprend une surface dénuée de pores.

12. Composant selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il est un composant d’habillage horloger, comme un composant se présentant sous la forme d’une carrure de montre ou d’un bracelet.

13. Pièce d’horlogerie, caractérisée en ce qu’elle comprend au moins un composant selon l’une des revendications précédentes.

14. Procédé de fabrication d’un composant, notamment d’un composant horloger, caractérisé en ce qu’il comprend les étapes suivantes :

Réalisation d’au moins un cœur poreux, comprenant un premier matériau ou à base d’un premier matériau, de densité inférieure ou égale à 80%, voire inférieure ou égale à 60%, voire inférieure ou égale à 50%, de la densité du premier matériau massif ;

Surmoulage d’au moins une couche comprenant un deuxième matériau métallique au moins partiellement amorphe d’un revêtement de surface sur le au moins un cœur poreux.

15. Procédé de fabrication d’un composant selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l’étape de réalisation du au moins un cœur poreux comprend une étape d’attaque chimique d’une ébauche massive dans le premier matériau ou à base du premier matériau ou une étape de fabrication additive, formant au moins un cœur poreux en mousse métallique ou sous forme de squelette formé par un réseau poreux régulier ou irrégulier, notamment de type en treillis, TPMS, alvéolaire, cellulaire, ou encore trabéculaire.

16. Procédé de fabrication d’un composant selon l’une des revendications 14 ou 15, caractérisé en ce qu’il comprend une étape finale de rectification et/ou de polissage et/ou de microbillage et/ou de décoration, pour obtenir un état de surface final de type texturé, poli, sablé ou satiné du revêtement de surface.