WO2009043391A1 - Ressort de barillet a grande capacite de stockage d'energie et son procede de fabrication - Google Patents

Ressort de barillet a grande capacite de stockage d'energie et son procede de fabrication Download PDF

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WO2009043391A1
WO2009043391A1 PCT/EP2008/003316 EP2008003316W WO2009043391A1 WO 2009043391 A1 WO2009043391 A1 WO 2009043391A1 EP 2008003316 W EP2008003316 W EP 2008003316W WO 2009043391 A1 WO2009043391 A1 WO 2009043391A1
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WO
WIPO (PCT)
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barrel spring
barrel
ions
deposited
mainspring
Prior art date
Application number
PCT/EP2008/003316
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English (en)
Inventor
Claude Bourgeois
Serguei Mikhailov
Original Assignee
Creepservice Sarl
Corolem Bourgeois Consulting
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F1/00—Springs
    • F16F1/02—Springs made of steel or other material having low internal friction; Wound, torsion, leaf, cup, ring or the like springs, the material of the spring not being relevant
    • F16F1/024—Covers or coatings therefor
    • G—PHYSICS
    • G04—HOROLOGY
    • G04B—MECHANICALLY-DRIVEN CLOCKS OR WATCHES; MECHANICAL PARTS OF CLOCKS OR WATCHES IN GENERAL; TIME PIECES USING THE POSITION OF THE SUN, MOON OR STARS
    • G04B1/00—Driving mechanisms
    • G04B1/10—Driving mechanisms with mainspring
    • G04B1/14—Mainsprings; Bridles therefor
    • G04B1/145—Composition and manufacture of the springs

Definitions

  • the present invention relates to the watch industry in general and, in particular, the cylinder springs fitted mechanical watches. It relates more particularly barrels with a large energy storage capacity, and the process for increasing this capacity.
  • the barrel spring is housed in a barrel drum which, when armed, transmits a torque that causes the movement of the watch.
  • the mainspring is the motor of the mechanical watch and functions as an energy accumulator that the user of the watch recharges when he turns the crown of the winding stem.
  • the barrel spring is a rectangular section blade made of steel or in an alloy based on cobalt, nickel and / or chromium. It could also be made of silicon. Ductile and of very high mechanical resistance, it must resist corrosion and very strong stresses without breaking. The unwinding of the blade produces the energy necessary for the operation of the watch. Its shape evolved to a form recognized in S returned (see Figure 1 and "Clockwork Theory" by CA Reymondin et al., Published by the Federation of Technical Schools, Switzerland, 1998). This particular shape makes it possible to produce a relatively constant torque irrespective of the state of arming of the spring. The maximum energy is stored by the spring when the proportion between the area occupied by the latter, when it is armed, and that which remains free in the drum, is about 50%.
  • Watch manufacturers have always sought to increase the energy storage capacity of the barrel springs and, thus, the power reserve of mechanical watches, without increasing the volume, that is to say clutter, barrels. Efforts have mainly been directed towards the reduction of energy losses, particularly due to friction. Thus it has been proposed to coat the barrel spring with a lubricating layer, for example in DLC ("Diamond-Like Carbon”), to limit internal friction. Such a layer had a typical thickness of a few tens of nanometers.
  • DLC Diamond-Like Carbon
  • the international application WO 2007/000271 A1 describes more generally a silicon part, such as a spiral mounted in a watch movement, all or part of the surface is coated with a thick amorphous material.
  • This thick amorphous deposit is at least partially coated with a coating chosen for its tribological properties, such as DLC.
  • An object of the present invention is to provide a cylinder spring having an increased energy storage capacity compared to devices of the prior art.
  • Another object of the invention consists in the production of a mainspring having an increased energy storage capacity without having recourse to an upper volume of the drum barrel. Yet another object of the invention is the realization of a barrel spring having a better wear resistance.
  • Yet another object of the invention is the presentation of a method for producing a cylinder spring with improved performance.
  • the rigidity of the barrel springs In order to increase the energy storage capacity of the barrel springs, it is proposed to increase the rigidity by ionic implantations. In addition, it is proposed to coat the barrel springs with a hard layer in order to increase their resistance to wear.
  • the hard coating layer is a DLC layer. If the hard layer is deposited on a surface having an ion implantation according to the present invention, the rigidity of the mainspring and thus its energy storage capacity can be further increased.
  • the increase in rigidity resulting from ion implantation substantially increases the energy storage capacity of the mainspring according to the invention or in other words to increase the energy it is able to store without requiring additional volume.
  • the life of the mainspring is also substantially increased by the hard layer deposited on its surface.
  • FIG. 1 shows an example of a barrel spring unrolled from its drum
  • FIG. 2 illustrates a barrel spring having implanted ions and a coating of a hard layer
  • FIG. 3 schematically shows a DLC deposit equipment.
  • the authors of the present invention have discovered that it was possible to increase the energy storage capacity of a barrel spring by increasing its rigidity. This can be increased by the ion implantation over all or part of the length and / or section of the surface of the mainspring.
  • the rigidity can be further increased by the deposition of a hard layer on all or part of its surface.
  • ion implantation refers to a deposit or in other words an ion penetration of, for example, Ti, Mo, Yb, Cr, Mn, C, N, Ar, O or B, under the surface of the mainspring.
  • the implantation can be carried out on certain faces and / or on part of the length of the mainspring and to a well controlled variable depth.
  • the mainspring can be made of steel, and more particularly of stainless steel, or of an alloy, such as cobalt, nickel, chromium, Nivaflex, phosphorous bronze, copper, beryllium , brass or a special alloy.
  • Nivaflex is preferable because it is 100% stainless, non-magnetic, indefatigable, and has a very high coefficient of elasticity.
  • the ion implantation is done at low temperature, and preferably at a temperature below 200 0 C, by bombarding the respective surfaces of the mainspring by means of accelerated ions with an energy of about 1 to
  • the implantation doses may vary from 10 15 to 10 18 at / cm 2 .
  • the accelerated ions penetrate the respective surfaces of the spring to a depth of 1 to 2000 nm. The exact depth depends on several factors, such as the type of ion, their energy, the type of spring material, the temperature of the mainspring, the presence of channels and the irradiation defects.
  • the ion implantation and penetration of ions / atoms under the surface is achieved using different types of stimulation, including bombardment of accelerated ions and its path inside materials. Their diffusion is stimulated by the temperature or "ion beam mixing" for a diffusion and mixing of the atoms at the interface, stimulated by bombardment of the "third" ions ("nock in surface atoms inside of spring").
  • the rigidity of the surface of the mainspring to a certain depth of the material used for its realization can advantageously be increased, and then becomes greater than that of the base material.
  • the stiffness of the spring can be increased by one factor 2 to 5 by ion implantation generating internal stresses in the penetration zone of implanted or diffused ions, as well as residual stress by the change of its microstructure (amorphization). This microstructure change penetrated beneath the implanted zone, also inducing an increase in local hardness and rigidity with deep evanescence. Since ion implantation is a well controllable process, it does not result in a change in the dimensions of the mainspring, such as its thickness.
  • the bending stiffness of the mainspring according to the invention varies approximately as six times the product of the relative stiffness of the zones modified by the implantation depth of the ions. For maximum efficiency, it is recommended to perform ion implantation throughout the length of the spring and all surfaces. However, implantation on part of the surface is also possible. The ion implantation at different depths by bombardment with ions having a different energy therefore makes it possible to achieve more constant spring-barrel spring torques in time.
  • FIG. 2 illustrates a barrel spring 4 having a surface 8.
  • ions 9 are implanted under the surface 8, as described above.
  • a hard layer In order to maximize the rigidity of the barrel spring 4, a hard layer
  • FIG. 2 represents ions 9 implanted under the entire surface 8 of the mainspring spring 4, whereas the hard layer 10 is only deposited on a part of said surface.
  • the zone of evanescence 11 of hardness and rigidity below the implanted zone is also represented in FIG. 2.
  • the material of the deposited layer 10 must not only have a rigidity significantly greater than that of the base material used to make the barrel spring 4, but also have the proper mechanical properties to allow it to withstand the stresses applied to the mainspring 4. Concerning the deposition of the hard layer 10, it is recommended that it be carried out at a temperature below 100 ° C. and, if possible, at a temperature below 80 ° C. so as not to modify the intrinsic qualities of the spring 4.
  • the preferred deposition material is DLC.
  • the DLC layer 10 has an interface with a stiffness gradient between it and the surface
  • the deposition of the DLC layers of different thickness over the barrel spring length makes it possible to achieve barrel spring running torques more constant over time.
  • the DLC has, in addition, the advantage of being amorphous, perfectly inert, non-magnetic and hydrophobic and has, in known manner, tribological properties. In addition, it has very low temperature elastic drifts and negligible aging effects.
  • a thickness of a few nanometers is sufficient, whereas to achieve the present invention it is necessary to deposit a greater thickness of
  • the deposition process must be performed at low temperature to avoid modifying the properties of the base material.
  • Figure 3 schematically shows equipment to satisfy this condition. It uses an improved principle of the PVD method ("Physical Vapor Deposition") called VAD ("Vacuum Arc Deposition" according to the English terminology).
  • the equipment shown schematically in FIG. 3 illustrates this principle and comprises a source 3 for emitting carbon ions and the mainspring
  • the source 3 comprises a cathode 31 made of graphite and an anode 32.
  • An electric field of typically 20 kV is applied between the anode and the cathode, thus constituting a kind of charged capacitor.
  • the emission of carbon ions is triggered by a low frequency signal (about 10 Hz).
  • the ion implantation functions in a manner similar to the pulsed ion bombardment described above.
  • the essential difference between these two processes is that the ions are accelerated and have a much higher energy during their implantation.
  • Ti titanium
  • This layer of Ti can be deposited using the equipment
  • the titanium layer smooths the surface of the mainspring 4 and thus reduce the risk of development of microcracks in the deposited layer.
  • the DLC is, for its properties, the preferred deposition material, it is possible to envisage the use of other hard materials, such as crystalline diamond, titanium carbide or nitride, etc.
  • the material used should, however, be compressive.
  • the ion implantation and the deposition of a hard layer increase the bending stiffness of the mainspring and have the consequence of increasing the torque applied to the movement of the associated mechanical watch.

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Abstract

La présente invention se rapporte à l'industrie horlogère en général et, notamment, aux ressorts de barillet équipant les montres mécaniques. Elle concerne plus particulièrement les barillets ayant une grande capacité de stockage d'énergie ainsi que le procédé permettant d'accroître cette capacité. Selon un mode d'exécution préféré, un ressort de barillet est réalisé dans un matériau de base et comporte sous au moins une partie de sa surface des ions implantés dans une zone d'implantation associée étant rendue plus dure que ledit matériau de base, afin d'augmenter la rigidité à la flexion et ainsi la capacité de stockage d'énergie du dit ressort de barillet.

Description

RESSORT DE BARILLET A GRANDE CAPACITE DE STOCKAGE D'ÉNERGIE ET
SON PROCÉDÉ DE FABRICATION
Domaine technique
[0001] La présente invention se rapporte à l'industrie horlogère en général et, notamment, aux ressorts de barillet équipant les montres mécaniques. Elle concerne plus particulièrement les barillets ayant une grande capacité de stockage d'énergie, ainsi que le procédé permettant d'accroître cette capacité.
Etat de la technique
[0002] De manière générale, le ressort de barillet est logé dans un tambour de barillet auquel, lorsqu'il est armé, il transmet un couple qui entraîne le mouvement de la montre. Le ressort de barillet constitue l'organe moteur de la montre mécanique et fonctionne comme un accumulateur d'énergie que l'utilisateur de la montre recharge lorsqu'il tourne la couronne de la tige de remontoir.
[0003] Le ressort de barillet est une lame de section rectangulaire réalisée en acier ou encore dans un alliage à base de cobalt, nickel et/ou chrome. Il pourrait aussi être réalisé en silicium. Ductile et de très haute résistance mécanique, elle doit résister à la corrosion et à de très fortes sollicitations sans casser. Le déroulement de la lame produit l'énergie nécessaire au fonctionnement de la montre. Sa forme a évolué jusqu'à une forme reconnue en S retourné (voir figure 1 et « Théorie d'horlogerie » par C-A Reymondin et al., édité par la Fédération des Ecoles Techniques, Suisse, 1998). Cette forme particulière permet de produire un couple relativement constant quel que soit l'état d'armement du ressort. L'énergie maximale est emmagasinée par le ressort de barillet lorsque la proportion entre la surface occupée par ce dernier, lorsqu'il est armé, et celle qui reste libre dans le tambour est d'environ 50%.
[0004] Les manufacturiers horlogers ont cherché de tout temps à augmenter la capacité de stockage d'énergie des ressorts de barillet et, ainsi, la réserve de marche des montres mécaniques, sans pour autant accroître le volume, c'est-à-dire l'encombrement, des barillets. Les efforts ont principalement été dirigés vers la réduction des pertes d'énergie, notamment dues aux frottements. C'est ainsi qu'il a été proposé de revêtir le ressort de barillet d'une couche lubrifiante, par exemple en DLC («Diamond-Like Carbon»), pour limiter les frottements internes. Une telle couche avait une épaisseur typique de quelques dizaines de nanomètres.
[0005] La demande internationale WO 02/04836 A2 décrit un tel ressort de barillet qui est fabriqué dans un matériau élastique. Au moins une partie de la surface de ce ressort est revêtue d'une couche possédant une composition et des caractéristiques différentes du dit matériau élastique. Ladite couche est préférablement plus dure, et par conséquent plus rigide que le matériau élastique constituant le ressort de barillet et elle est réalisée, par exemple, en DLC. Elle peut être appliquée sur les deux côtés de la lame constituant le ressort de barillet ou seulement sur un des deux côtés. [0006] La demande de brevet japonaise JP 2007147329 A décrit également un ressort de barillet. Celui-ci consiste en un matériau ayant au moins une de ses surfaces revêtue d'une couche de DLC, NiP ou autre.
[0007] La demande internationale WO 2007/000271 A1 décrit plus généralement une pièce en silicium, tel qu'un spiral monté dans un mouvement horloger, dont toute ou partie de la surface est revêtue d'un matériau amorphe épais.
Ce dépôt amorphe épais est au moins partiellement revêtu d'un revêtement choisi pour ses propriétés tribologiques, tel que le DLC.
[0008] Les améliorations qui découlent d'un revêtement du ressort de barillet tel que décrit dans les documents précités ne sont, toutefois, pas suffisantes pour augmenter sensiblement la capacité de stockage d'énergie du ressort de barillet, de sorte que l'on est toujours en attente d'une vraie solution qui permettrait d'accroître la réserve de marche des montres mécaniques de façon notable. De plus, l'adhésion de telles couches de revêtements appliquées aux surfaces du ressort de barillet s'avère insuffisante. Plus particulièrement, lorsqu'un ressort de barillet est notamment fortement plié, il arrive la plupart du temps que les couches de revêtements n'adhèrent pas à sa surface à cause des contraintes (principalement de cisaillement) générées à l'interface avec le matériau de base du ressort de barillet.
Divulgation de l'invention
[0009] Un objet de la présente invention consiste à proposer un ressort de barillet ayant une capacité de stockage d'énergie accrue par rapport aux dispositifs de l'art antérieur.
[0010] Un autre objet de l'invention consiste dans la réalisation d'un ressort de barillet présentant une capacité de stockage d'énergie accrue sans avoir recours à un volume supérieur du tambour de barillet. [0011] Encore un autre objet de l'invention consiste dans la réalisation d'un ressort de barillet présentant une meilleure résistance à l'usure.
[0012] Encore un autre objet de l'invention consiste dans la présentation d'un procédé de réalisation d'un ressort de barillet aux performances améliorées.
[0013] Dans le but d'augmenter la capacité de stockage d'énergie des ressorts de barillet, il est proposé d'en augmenter la rigidité par des implantations ioniques. De plus, il est proposé de revêtir les ressorts de barillet d'une couche dure afin d'augmenter leur résistance à l'usure. De manière avantageuse, la couche dure de revêtement est une couche de DLC. Si la couche dure est déposée sur une surface ayant une implantation ionique selon la présente invention, la rigidité du ressort de barillet et ainsi sa capacité de stockage d'énergie peuvent encore être augmentées.
[0014] L'augmentation de rigidité résultant de l'implantation ionique permet d'augmenter substantiellement la capacité de stockage d'énergie du ressort de barillet selon l'invention ou en d'autres termes d'augmenter l'énergie qu'il est capable d'emmagasiner et ce, sans requérir un volume supplémentaire. La durée de vie du ressort de barillet est également substantiellement augmentée grâce à la couche dure déposée sur sa surface.
Brève description des dessins
[0015] D'autres objets, caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront au cours de la description suivante d'un exemple de réalisation particulier, ladite description étant faite à titre purement illustratif et en relation avec les dessins joints dans lesquels :
- la figure 1 montre un exemple de ressort de barillet déroulé hors de son tambour, - la figure 2 illustre un ressort de barillet ayant des ions implantés et un revêtement d'une couche dure, et
- la figure 3 représente schématiquement un équipement de dépôt de DLC.
Mode(s) de réalisation de l'invention
[0016] Les auteurs de la présente invention ont découvert qu'il était possible d'augmenter la capacité de stockage d'énergie d'un ressort de barillet en augmentant sa rigidité. Celle-ci peut être augmentée par l'implantation ionique sur toute ou partie de la longueur et/ou de la section de la surface du ressort de barillet. La rigidité peut être encore être accrue par le dépôt d'une couche dure sur toute ou partie de sa surface.
[0017] Dans le contexte de la présente invention, le terme «implantation ionique» fait référence à un dépôt ou en d'autres termes une pénétration d'ions de, par exemple, Ti, Mo, Yb, Cr, Mn, C, N, Ar, O ou B, sous la surface du ressort de barillet. L'implantation peut être effectuée sur certaines faces et/ou sur une partie de la longueur du ressort de barillet et à une profondeur variable bien contrôlée.
[0018] Lors de l'implantation ionique, une ou plusieurs sortes d'ions peuvent être implantées sous la surface du ressort. Ainsi, la rigidité du ressort de barillet sur une profondeur prédéfinie devient supérieure à celle du matériau de base utilisé pour réaliser le ressort de barillet. À titre d'exemple, le ressort de barillet peut être réalisé en acier, et plus particulièrement en acier à ressorts inoxydables, ou dans un alliage, tel qu'à base de cobalt, nickel, chrome, Nivaflex, bronze phosphoreux, cuivre, béryllium, laiton ou un alliage spécial. L'utilisation du Nivaflex est préférable, car celui-ci est à 100% inoxydable, amagnétique, infatigable, et possède un coefficient d'élasticité très élevé. [0019] Selon un mode d'exécution préféré de la présente invention, l'implantation ionique se fait à basse température, et de préférence à une température en dessous de 2000C, par un bombardement des surfaces respectives du ressort de barillet par des ions accélérés avec une énergie d'environ 1 à
3000 KeV. Les doses d'implantation peuvent varier de 1015 à 1018 at/cm2. Les ions accélérés pénètrent les surfaces respectives du ressort jusqu'à une profondeur de 1 à 20O00 nm. La profondeur exacte dépend de plusieurs facteurs, tel que par exemple le type de ion, leur énergie, le type de matériaux de ressort la température du ressort de barillet, la présence de canaux et des défauts d'irradiation.
[0020] L'implantation ionique et pénétration des ions/atomes sous la surface se réalise à l'aide de différents types de stimulation, notamment par bombardement des ions accélérés et son parcours à l'intérieur de matériaux. Leur diffusion est stimulée par la température ou « ion beam mixing » pour une diffusion et mélange des atomes à l'interface, stimulé par bombardement des ions « tiers » (« nock in surface atoms inside of ressort »).
[0021] Par l'implantation ionique, la rigidité de la surface du ressort de barillet jusqu'à une certaine profondeur du matériau utilisé pour sa réalisation peut avantageusement être augmentée, et devient alors supérieure à celle du matériau de base. Plus, la rigidité du ressort peut être augmentée d'un facteur de 2 à 5 par l'implantation ionique générant des contraintes internes dans la zone de pénétration des ions implantés ou diffusés, ainsi qu'un stress résiduel par le changement de sa microstructure (amorphisation). Ce changement de microstructure pénétré au dessous de la zone implantée, induisant également une augmentation de dureté et de rigidité locales avec évanescence en profondeur. Comme l'implantation ionique est un processus bien contrôlable, elle n'entraîne pas un changement des dimensions du ressort de barillet, telle que son épaisseur.
[0022] La rigidité à la flexion du ressort de barillet selon l'invention varie approximativement comme six fois le produit de la rigidité relative des zones modifiées par la profondeur d'implantation des ions. Pour une efficacité maximale, il est recommandé d'effectuer l'implantation ionique sur toute la longueur du ressort et sur toutes ses surfaces. Toutefois, une implantation sur une partie de la surface est également envisageable. [0023] L'implantation ionique à profondeur différent par bombardement avec des ions possédant une énergie différente permet donc de réaliser des couples de marche de ressort de barillet plus constantes dans le temps.
[0024] La figure 2 illustre un ressort de barillet 4 ayant une surface 8. A titre d'exemple, des ions 9 sont implantés sous la surface 8, comme décrit ci- dessus. Afin de maximiser la rigidité du ressort de barillet 4, une couche dure
10 est déposée au moins sur une partie de la surface 8, selon un mode d'exécution préféré de la présente invention. La figure 2 représente des ions 9 implantés sous toute la surface 8 du ressort de barillet 4, tandis que la couche dure 10 est seulement déposée sur une partie de ladite surface. La zone d'évanescence 11 de dureté et de rigidité en dessous de la zone implantée est également représentée sur la figure 2.
[0025] De préférence, le matériau de la couche déposée 10 doit, non seulement, posséder une rigidité nettement supérieure à celle du matériau de base utilisé pour réaliser le ressort de barillet 4, mais aussi présenter des propriétés mécaniques propres à lui permettre de supporter les contraintes appliquées au ressort de barillet 4. Concernant le dépôt de la couche dure 10, il est recommandé qu'il soit effectué à une température inférieure à 1000C et, si possible, à une température inférieure à 800C pour ne pas modifier les qualités intrinsèques du ressort 4.
[0026] Le matériau de dépôt préférentiel est le DLC. De préférence, la couche de DLC 10 possède un interface avec gradient de rigidité entre elle et la surface
8 du ressort 4. Sa rigidité peut atteindre des valeurs proches de 800 GPa, ce qui permet d'envisager une épaisseur de couche de l'ordre de 0.1 à 2 μm. Avec ce type de couche déposée sur la surface du ressort de barillet 4 et des ions implantés 9 tel que décrit ci-dessus, on peut s'attendre à une amélioration de la capacité de stockage d'énergie du ressort 4 de l'ordre de
100%.
[0027] Le dépôt des couches DLC à différent épaisseur sur la longueur de ressort de barillet permet de réaliser des couples de marche de ressort de barillet plus constantes dans le temps. [0028] Le DLC possède, en outre, l'avantage d'être amorphe, parfaitement inerte, amagnétique et hydrophobe et présente, de manière connue, des propriétés tribologiques. En plus, il présente de très faibles dérives élastiques en température et des effets de vieillissement négligeables. Toutefois, il convient de mentionner que, pour assurer les propriétés tribologiques, une épaisseur de quelques nanomètres est suffisante, alors que pour réaliser la présente invention il est nécessaire de déposer une épaisseur supérieure de
3 ordres de grandeur.
[0029] Comme mentionné précédemment, le procédé de dépôt doit être effectué à basse température pour ne pas modifier les propriétés du matériau de base. La figure 3 montre schématiquement un équipement permettant de satisfaire cette condition. Il utilise un principe amélioré de la méthode PVD («Physical Vapor Déposition») appelée VAD («Vacuum Arc Déposition» selon la terminologie anglo-saxonne).
[0030] L'équipement montré schématiquement dans la figure 3 illustre ce principe et comprend une source 3 d'émission d'ions de carbone et le ressort de barillet
4 de la figure 2, avant le revêtement de la surface 8 avec la couche dure 10. La source 3 comprend une cathode 31 en graphite et une anode 32. Un champ électrique de typiquement 20 kV est appliqué entre l'anode et la cathode, constituant ainsi une sorte de condensateur chargé. L'émission d'ions de carbone est déclenchée par un signal de faible fréquence (environ 10 Hz).
[0031] C'est le fait d'avoir un bombardement ionique puisé et aussi le fait que ces impulsions soient à faible fréquence qui permet de maintenir le procédé de dépôt à faible température. Le contrôle de la fréquence des impulsions permet également de contrôler l'épaisseur de la couche déposée. Les parties de la cible qui ne doivent pas être revêtues auront été préalablement masquées par tout moyen approprié.
[0032] II est à noter, que l'implantation ionique fonctionne de manière similaire au bombardement ionique puisé décrit ci-dessus. La différence essentielle entre ces deux procédés est le fait que les ions sont accélérés et possèdent une énergie bien plus élevée lors de leur implantation.
[0033] A chaque impulsion lors du dépôt de la couche de DLC1 des ions de carbone sont extraits de la cathode 31 et dirigés vers le ressort de barillet 4 avec une énergie d'environ 100 eV. Toutefois, dans la réaction de décharge il peut arriver qu'un agglomérat d'ions soit extrait. Si un tel agglomérat atteignait le ressort de barillet 4, cela nuirait à l'homogénéité de la couche déposée. Afin de l'éviter, il est proposé d'inclure un filtre (non représenté) qui crée un champ magnétique destiné à dévier les agglomérats, ou macro particules, tandis que les ions individuels de carbone, de masse beaucoup plus faible, sont peu affectés et atteignent directement la surface du ressort 4. Ce filtrage permet de garantir une couche déposée très homogène.
[0034] Pour garantir une bonne adhésion de la couche de DLC au ressort de barillet 4, il convient que celui-ci soit en un matériau présentant une bonne affinité avec le carbone. Si tel n'est pas le cas, il peut être recommandé, avant le dépôt du DLC, de déposer une fine couche de titane (Ti) d'épaisseur comprise typiquement entre 20 et 200 nm sur toute ou une partie de la surface du ressort de barillet 4, même si l'implantation ionique améliore déjà significativement l'adhésion de la couche de DLC au ressort 4. comme décrit plus haut. Cette couche de Ti peut être déposée à l'aide de l'équipement
VAD décrit ci-dessus ou par tout autre moyen connu approprié, pour autant toutefois, que ce dépôt soit effectué à basse température pour les raisons énoncées plus haut. En plus de favoriser l'adhésion du DLC sur le ressort 4, la couche de titane permet de lisser la surface du ressort de barillet 4 et, ainsi, de diminuer le risque de développement de microfissures dans la couche déposée.
[0035] Bien que le DLC soit, pour ses propriétés, le matériau de dépôt préférentiel, il est possible d'envisager l'utilisation d'autres matériaux durs, tels que le diamant cristallin, le carbure ou nitrure de titane etc. Le matériau utilisé devra, toutefois, être compressif.
[0036] Comme décrit plus haut, l'implantation ionique et le dépôt d'une couche dure augmentent la rigidité à la flexion du ressort de barillet et ont pour conséquence d'augmenter le couple appliqué au mouvement de la montre mécanique associé. Il est cependant envisageable de déposer une couche dure sur un ressort de section réduite tout en conservant un couple moteur identique de manière à disposer d'une longueur de ressort plus grande et par conséquent d'un temps de fonctionnement plus grand. [0037] Bien que la présente invention ait été décrite dans le cadre d'une application particulière, elle est susceptible de modifications ou adaptations sans sortir de son cadre.

Claims

Revendications
1. Ressort de barillet pour montre mécanique, ledit ressort de barillet étant réalisé dans un matériau de base et comportant sous au moins une partie de sa surface des ions implantés dans une zone d'implantation associée étant rendue plus dure et plus rigide que ledit matériau de base.
2. Ressort de barillet selon la revendication 1 , comportant des ions d'au moins un des éléments suivants: Ti, Mo, Yb, Cr, Mn, C, N, Ar, O, B.
3. Ressort de barillet selon la revendication 1 ou 2, comportant des ions implantés provenant de différents éléments.
4. Ressort de barillet selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, comportant des ions implantés dans une profondeur de 1 à 20O00 nm.
5. Ressort de barillet selon l'une quelconque des revendications précédentes, comportant des ions implantés à des doses d'implantation de 1015 à 1018 at/cm2.
6. Ressort de barillet selon l'une quelconque des revendications précédentes, comportant des ions implantés sous au moins une partie de ses faces et/ou au moins sur une partie de sa longueur.
7. Ressort de barillet selon l'une quelconque des revendications précédentes, comportant des ions implantés à des profondeurs variables.
8. Ressort de barillet selon l'une quelconque des revendications précédentes, comportant une couche dure de DLC («Diamond-Like Carbon») déposée sur ladite surface.
9. Ressort de barillet selon la revendication 8, dans lequel la couche de DLC possède un interface avec gradient de rigidité entre elle et ladite surface.
10. Ressort de barillet selon la revendication 8 ou 9, dans lequel ladite couche dure est déposée sur toutes les faces et toute la longueur du ressort.
11. Ressort de barillet selon la revendication 8 ou 9, dans lequel ladite couche dure est déposée sur certaines faces et/ou sur une partie de la longueur du ressort.
12. Ressort de barillet selon l'une quelconque des revendications 8 à 11 , dans lequel ladite couche dure déposée a une épaisseur comprise entre 0.1 et 2 μm.
13. Méthode de réalisation d'un ressort de barillet selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, comportant les étapes de : - réalisation d'un ressort de barillet dans un matériau approprié, et
- implantation d'ions sous au moins une partie de la surface du ressort de barillet pour augmenter sa rigidité et accroître sa capacité de stockage d'énergie.
14. Méthode selon la revendication 13, comportant l'étape supplémentaire du dépôt d'une couche de DLC sur au moins une partie de la surface du dit ressort de barillet.
15. Méthode selon la revendication 14, dans laquelle ladite couche de DLC a une épaisseur comprise entre 0,1 et 2 μm.
16. Méthode selon la revendication 15, dans laquelle la couche de DLC est déposée à basse température, typiquement inférieure à 1000C.
17. Méthode selon l'une quelconque des revendications 13 à 16, dans laquelle la couche de DLC est déposée selon une méthode «Vacuum Arc Déposition» (VAD).
18. Méthode selon la revendication 17, dans laquelle la méthode VAD est du type impulsionnel.
19. Méthode selon la revendication 18, dans laquelle les impulsions sont à basse fréquence, typiquement 10 Hz.
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