KR19980041971A - 장식요소, 특히 시계의 일부를 형성하는 장식요소 - Google Patents

Abstract

본 발명은 경질 재료로 제조된 보호 장식 필름이 적어도 부분적으로 코팅된 기질을 포함하는 장식요소에 관계하며, 상기 필름형성 재료는 미소결정구조와 규칙적인 꽃양배추형 모양을 가지는 외부 표면을 가짐을 특징으로 한다.

Description

장식요소, 특히 시계의 일부를 형성하는 장식요소

본 발명은 경질재료로 제조된 보호장식필름이 코팅된 표면을 포함하는 장식요소, 특히 시계케이스 또는 팔찌의 부분을 형성하는 요소에 관계하며, 상기 요소는 필요하다면 큰 어려움없이 연마될 수 있는 단단하고 매끄러운 재료의 필름으로 코팅된 외부표면을 가진다.

특허 EP-A-0 199 207 은 시계케이스와 같은 시계의 부분을 형성하는 장식요소제조를 발표하는데, 케이스의 상부표면과 같은 타물체와 접촉하게 되는 외부의 가시적 표면을 가지는 상기 부분은 불변의 모양을 가진다. 즉, 이들은 타물체와 접촉시 긁히지 않으며 공기와 접촉시 산화되거나 녹슬지 않아서 케이스의 이러한 부분이 미세하고 잘 마무리된 외양을 가지는 것이 가능하다. 이러한 목적을 위해서 상기 특허는 0.4 내지 0.8㎜의 두께를 가지는 폴리크리스탈 다이아몬드 필름으로 코팅된 금속 탄화물 소판(텅스텐 탄화물 또는 티타늄 탄화물)의 사용을 제안하며, 이들 소판은 결합 또는 용접에 의해 시계 케이스에 첨가된다.

소판은 최대 51㎜ 직경의 디스크로부터 수득된다. 이러한 디스크의 제조는 16.5캐럿에 동일한 1㎜ 크기의 다이아몬드 4000개의 사용을 필요로 한다. 이러한 다이아몬드는 먼저 분말로 분쇄되고 분말을 경질 금속기질(금속 탄화물)상에서 5000MPa의 압력하에 1500℃에서 소결된다. 이후에 디스크는 샌드블라스팅되며 전기 방전공정을 사용하여 매끄러워지며 마지막으로 다이아몬드 연마휘일을 사용하여 연마된다. 다음에 이러한 디스크가 팔목시계의 요소 또는 부분으로 사용될 때 두께 및 외양, 특히 다이아몬드 필름 윤곽의 균질성을 검사하기 위해서 디스크가 주의깊게 선택된다. 수득된 디스크는 전기 부식기 또는 레이저 가공기와 같은 공지 방식으로 최종 모양으로 기계가공되어서 필요한 소판 또는 링을 얻는다. 마지막으로 최종 모깎는 작업동안 소판의 예리한 모서리가 다이아몬드 연마휘일을 사용하여 제거된다.

이러한 소판 제조는 여러 가지 문제점을 갖는다.

다이아몬드 분말의 양 및 소결에 의해 분말을 변환시키고 수득된 다이아몬드 필름을 연마하고 완성된 소판을 얻기 위해 디스크를 기계가공 및 모깎기 작업하는데 필요한 에너지의 양이 디스크 비용을 매우 높게 하므로 이러한 소판이 사용되는 제품의 단가를 크게 증가시킨다.

이러한 방법의 또다른 문제점은 동일한 팔목시계에 사용된 소판이 동일한 디스크에서 나오도록 정확히 동일한 윤곽의 디스크를 획득하는 것이 불가능하다는 점이다. 따라서 이것은 특허 EP-A-0 199 207 의 도 2 및 도 3 에 도시된 것과 부합하게 시계 사면 또는 소판을 제조하는데 이러한 디스크의 사용을 제한한다.

게다가, 이러한 방법은 다이아몬드 분말에 대한 부착성을 이유로 바인더로서 코발트를 포함한 소결된 경질 금속기질 사용을 필요로 한다. 기질에서 바인더로서 코발트의 존재는 기질을 더욱 산화되기 쉽게 하므로 기질상에 보호필름의 침적을 필요로하며 디스크 비용을 더욱 증가시킨다.

게다가, 압축 및 소결에 의해 다이아몬드 필름을 형성하는 방법은 본질적으로 평평한 표면 및 비교적 단순한 기하학 형태를 가지는 소판 제조에 제한된다.

경질재료 필름으로 기질을 코팅하는 다른 방법도 있다. 특히, 절단공구를 얻기 위해 기질상에 다이아몬드필름을 화학증착하는 방법이 US 4,734,339 에 공지된다. 이 방법을 사용하여 수득된 다이아몬드 필름의 모양은 거칠고 불규칙적이어서 이들 필름이 접촉할 수 있는 통상 사용된 물질상에 파일(file)로 작용한다. 게다가 그 모양이 찬란하지 않다.

이 방법에 따라 수득된 필름의 모양은 크게 내마모성인 매우 단단한 모서리(10,000Vickers)를 갖는 평행육면체형이며 5㎛ 크기를 가지는 다중 다이아몬드 미소결정을 가진다. 이러한 경도 및 높은 내마모성은 다이아몬드 필름을 형성하는 탄소원자간의 SP3형 결합의 존재 때문이다. 이러한 다이아몬드 필름 표면에서 여러개의 잘 한정된 모서리는 그 위에 마모되는 재료에 대한 다중 부착점을 형성한다. 통상 사용되는 재료, 즉 다이아몬드에 비해서 부드러운 재료를 긁으면 경질필름의 표면상에 가시적 흔적을 남기는데 이것은 모든 소비자에게 쉽게 이용가능한 축축한 천과 같은 단순한 수단을 사용하여 완전히 제거될 수 없다.

따라서, 시계 케이스 또는 팔찌와 같은 장식품에 이러한 경질 필름은 사용될 수 없다. 사실상 내긁힘성 물건을 구매했다고 믿는 소비자가 또다른 더 부드러운 물질로 긁어서 자신의 물건에 자국이 남아있는가를 알아보지는 않는다.

이러한 결함이 수득된 필름을 연마함으로써 제거됨이 없이 감소될 수 있다. 그러나, 이러한 필름의 연마는 제거될 모서리가 필름의 가장 단단한 부분일 정도로 시간이 걸리며 비싸다. 연마에 의해 더욱 규칙적인 모양을 얻기 위해 모서리를 제거하는 것은 경제적으로 금지되는 작업이며 비현실적이다.

이러한 각진 표면의 연마는 가능한 필름의 마모를 증가시키는 것이 바람직한 다이아몬드 필름의 절단공구에 적용 목적에는 반대되는 것이다. 이것은 물론 장식요소의 제조에 적용될 수 있게 쉽게 마모될 수 있는 모양을 가지는 표면 제조에도 위배된다.

따라서 본 발명의 목적은 장식요소, 특히 규칙적 모양을 가지며 마모적이지 않는 미소결정구조를 가지는 경질재료로 제조된 표면필름을 포함한 시계의 일부를 형성하는 요소를 제공함으로써 공지기술의 문제점을 제공하는 것이다.

도 1 은 본 발명에 따른 장식요소가 끼워진 팔목시계의 부분 단면도이다.

도 2 는 도 1 에 도시된 팔목시계에 사용될 수 있는 팔찌링크형태의 또다른 장식요소의 단면도이다.

도 3 및 도 4 는 각각 자른면이 있는 다이아몬드 필름과 꽃양배추형 다이아몬드 필름의 현미경 사진이다.

* 부호 설명

1...팔목시계 2...내부중앙부위

4...사면(bezel) 6...크리스탈

8...뒷면 커버 10...기계장치

12...다이얼 14...상부

16...하부 18,26...밀폐 가스킷

20...링 22,24...원통면

28...상부면 30...외부면

32...제 1 면 34...제 2 면

36...제 3 면 38...필름

따라서 본 발명은 보호장식 경질재료로 부분적 코팅된 기질을 포함하는 장식요소에 관계하며, 상기 필름을 형성하는 경질재료는 미소결정구조와 꽃양배추형 규칙적 모양을 가지는 외부표면을 가진다.

경질필름의 특별한 모양(소위 꽃양배추형)은 필름을 연마하기 이전 조차도 예리한 모서리나 깊은 중공을 가지지 않는 장점이 있다. 긁은후 코팅 표면에 더 부드러운 재료의 침적으로 남겨진 자국은 소비자에게 이용가능한 천이나 손가락과 같은 단순한 수단에 의해 쉽게 제거될 수 있다. 이러한 코팅은 공지기술에서와 같이 코팅 표면에 지울 수 없는 방식으로 자국을 남길 위험없이 연마되지 않을 수 있다. 본 발명의 선호된 특징에 따르면, 경질재료 필름은 연마된 거울이다.

본 발명의 또다른 특징에 따르면, 경질재료는 입방체 구조를 가지는 다이아몬드 또는 붕소질화물이다.

상기 요소를 코팅하기 위해 꽃양배추형 다이아몬드를 사용함으로써 코팅된 표면의 경도는 8,000Vickers 정도여서 6,000 내지 8,000Vickers의 경도를 가지는 공지 기술의 다이아몬드 코팅보다 4배 높은 내마모성을 가져온다.

본 발명에 따른 장식요소가 도 1 에 도시된 팔목시계(1)의 시계부분 형성요소 및 사면(bezel)의 제조에 적용하여 서술될 것이다.

팔목시계(1)는 4개의 주요 부분을 포함한다: 내부 중앙 부분(2), 베젤(4, bezel), 크리스탈(6) 및 뒷면 커버(8). 내부 중앙 부분(2) 및 베젤(4)은 제조작업이 단순화되고 조립작업이 수월해지도록 하는 모양을 가진다.

내부 중앙 부분(2)은 쉽게 기계가공될 수 있는 스텐레스강과 같은 금속으로 제조된다. 다이얼(12)이 장착되는 기계장치(10)를 포함하는 중앙부분(2)은 상부(14) 및 하부(16)를 포함한다. 하부(16)는 전통적인 방식으로 기계장치(10) 및 다이얼(12)을 에워싸서 지탱한다. 뒷면 커버(8) 역시 밀폐 가스킷(18)을 통해 저부(16)에 고정된다.

중앙 부분(2)은 중앙 부분(2)과 베젤(4)의 마주하는 동축 원통형 표면(22, 24) 사이에 제공된 방사상 공간에 맞물려 변형될 수 있는 재료로 제조된 링(20)에 의해 베젤(4)에 고정된다.

크리스탈(6)은 밀폐 가스킷(26)에 의해 베젤(4)의 구멍에 고정되고 내부 중앙 부분(2)의 상부면(28)에 맞닿는다.

경질재료로 코팅될 표면인 베젤(4)의 외부표면(30)은 다이얼 평면에 평행한 제 1 면(32)을 포함한다. 면(32)은 제 2 절단될 면(34)과 다이얼 평면에 수직인 제 3 측부 원형면(36)으로 연장된다.

베젤의 면(32, 34, 36)은 본 발명에 따라 다이아몬드 또는 붕소질화물 필름과 같은 경질재료로된 얇은 필름(38)으로 코팅된다. 필름(38)은 대체로 1 내지 20마이크로미터의 두께를 가지며 8,000 내지 10,000 Vickers의 경도를 가진다.

본 발명에 따라 베젤(4)과 같은 시계의 부분 형성 요소가 기술되는데, 그 위에 미소결정구조 및 꽃양배추형 표면지형을 가지는 다이아몬드 필름이 침적된다.

이를 위해서 최종형태에 코팅하기를 바라는 표면을 가지는 기질이 먼저 제공된다. 기술된 실시예에서 이들은 베젤(4)의 면(32, 34, 36)이다.

최종형태라는 말은 표면이 기계가공기술 등에 의해서 최종 사용하는 모양으로 제조되었음을 의미한다. 이러한 기계가공기술은 물론 기질제조재료에 적합하다.

기질은 800 Vickers 이상의 경도를 가지며 소결된 경질금속 또는 세라믹기질이 적합하다. 만약 기질이 너무 무르다면 얇은 필름(38)에 충격을 주면 기질을 변형시키며 탄성이 약하다면 대개의 경우에 필름(38)에 균열이 생긴다.

경질금속기질이 필요한 경우에 텅스텐 탄화물 또는 티타늄 탄화물 기초 소결경질금속과 같은 녹이 슬지 않은 경질금속이 선택되며, 이들 탄화물은 니켈, 크롬, 코발트 또는 몰리브덴이나 이들의 혼합물과 같은 금속 바인더에 의해 결합된다.

침적될 경질필름에 대한 부착성을 증가시키기 위해서 코팅될 표면은 표면에서 바인더의 농도를 감소시키는 표면처리가 된다(수십 마이크로미터 이상). 예컨대, 이러한 표면처리는 진공에서 열처리하여 열처리동안 표면의 바인더가 증발되거나 각각 5% 및 35%인 H₂SO₄/H₂O₂용액에서 화학적 처리된다.

세라믹 기질이 바람직한 경우에 고내충격성을 갖는 탄화물 또는 질화물 기초 세라믹 재료가 선택된다. 예컨대 실리콘 탄화물 또는 실리콘 질화물 기초 세라믹재가 적합하다.

산화물 기초 세라믹 기질 역시 사용될 수 있으나 코팅될 표면에서 탄화물이 수득되게 하는 사전처리가 필요하다. 예컨대 이러한 처리는 조절된 대기에서 열처리, 화학적 처리 또는 플라즈마 처리로 구성된다.

일단 기질이 준비되었다면 기질은 화학적 증착설비의 챔버에 놓이고 기질은 다이아몬드 필름 침적을 수행해서 꽃양배추형 지형이나 구조를 갖는 필름을 얻기 위해 적절한 지지수단상에 배열된다. 이러한 필름 수득방법은 마이크로웨이브 플라즈마 화학증착에 의해 이산화탄소-탄화수소 가스로부터 다이아몬드 합성시 수소의 역할이란 명칭의 문헌에 상술된다(Chia-Fu Chen, Tsao-Ming Hong, 1992, Surface and Coatings Technology 54/55, 368-373). 꽃양배추형 구조 또는 지형이 기질상에 침적되는 경질재료 필름 제조방법도 탐구될 수 있다.

수득된 다이아몬드 필름의 표면은 2000배 배율로 꽃양배추형 다이아몬드 필름의 표면에 대한 현미경 사진을 보여주는 도 4 와 같이 미소구 클러스터를 포함하는 지형을 가진다. 절단형 다이아몬드 필름에서 탄소원자간의 결합은 거의 SP3여서 대략 10,000 Vickers 경도를 가지는 반면에 본 발명에 따른 장식요소에 사용된 꽃양배추형 다이아몬드 필름은 대부분이 SP2형 결합에 의해 결합되며 작은 부분의 SP3형 결합을 가지므로 8,000 Vickers 경도를 가진다. SP3 및 SP2형 탄소-탄소 결합의 혼합은 사실상 다이아몬드필름이 기질표면으로부터 성장할 때 나타나며 도 4 에 도시된 바와 같은 매끄러운 미소구 구조를 가져오는 결함이다.

US 4,734,339 에 발표된 CVD 성장 다이아몬드 필름은 2000배 배율로 절단형 다이아몬드의 표면 현미경사진을 보여주는 도 3 에서 알 수 있듯이 무작위로 배열된 예리한 모서리와 깊은 중공을 여러개 포함하는 지형을 가진다.

따라서 꽃양배추형 필름은 시계의 부분 형성 요소에 사용시 장점이 되며 큰 어려움 없이 다이아몬드 연마휘일을 사용하여 경질필름이 연마될 수 있다.

물론 기질의 모든 면이 경질재료로 코팅되기를 바라지 않는 경우에 면을 보호하는 마스크가 제공되어서 재료가 침적되지 않게 할 수 있다.

도 2 에 도시된 팔찌 링크(36)와 같은 기타 장식요소도 본 발명의 적용될 수 있다.

본 발명에 따라서 경질재료로 제조된 보호장식필름이 코팅된 표면을 포함하는 장식요소를 제조할 수 있으며 상기 요소는 필요시 큰 어려움 없이 연마될 수 있는 단단하고 매끄러운 재료의 필름이 코팅된 외부 표면을 가진다.

Claims (12)

1. 경질재료로 제조된 보호장식필름이 적어도 부분적으로 코팅된 기질을 포함하는 장식요소에 있어서, 상기 필름을 형성하는 경질재료가 미소결정구조와 규칙적 꽃양배추형 지형을 가지는 외부표면을 가짐을 특징으로 하는 장식요소.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 장식요소가 시계의 부분형성 요소임을 특징으로 하는 장식요소.
3. 제 1 항 또는 2 항에 있어서, 경질재료 필름이 거울 연마됨을 특징으로 하는 장식요소.
4. 제 1 항 내지 3 항중 한 항에 있어서, 상기 경질재료가 다이아몬드임을 특징으로 하는 장식요소.
5. 제 1 항 내지 3 항중 한 항에 있어서, 상기 경질재료가 입방체 구조를 가지는 붕소질화물임을 특징으로 하는 장식요소.
6. 제 1 항 내지 5 항중 한 항에 있어서, 기질이 800 Vickers 이상의 경도를 가짐을 특징으로 하는 장식요소.
7. 제 1 항 내지 6 항중 한 항에 있어서, 기질이 경질의 스텐레스 금속으로 제조됨을 특징으로 하는 장식요소.
8. 제 1 항 내지 6 항중 한 항에 있어서, 기질이 경질금속과 바인더의 혼합물을 소결시켜서 제조됨을 특징으로 하는 장식요소.
9. 제 1 항 내지 6 항중 한 항에 있어서, 기질이 세라믹재로 제조됨을 특징으로 하는 장식요소.
10. 제 9 항에 있어서, 상기 세라믹재가 실리콘 질화물 또는 실리콘 탄화물임을 특징으로 하는 장식요소.
11. 앞선 청구항중 한 항에 있어서, 상기 요소가 시계 케이스에서 사용하는 중앙부분-베젤임을 특징으로 하는 장식요소.
12. 제 1 항 내지 10 항중 한 항에 있어서, 상기 요소가 팔찌링크임을 특징으로 하는 장식요소.