WO2018198065A1 - Procédé de durcissement d'une couche d'or formant un revêtement sur un article et article obtenu par ce procédé - Google Patents

Procédé de durcissement d'une couche d'or formant un revêtement sur un article et article obtenu par ce procédé Download PDF

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coating
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gold layer
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Mickaël Chabart
Giuseppe GAGLIARDO
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Montblanc Montre Sa
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    • A44C27/006—Metallic coatings

Definitions

  • the present invention relates to the field of precious metals. More specifically, it relates to a method of hardening a gold layer forming a gold coating on an article, and an article obtained by this method.
  • Watchmaking elements, jewels or other objects of goldsmithery can be made of solid precious metal, or their surface can be plated with such a precious metal.
  • such surfaces would be easy. Since gold is relatively soft, these surfaces can quickly have an unsightly appearance when they have been subjected to repeated abrasion of friction during their normal use.
  • an outer coating also called plating, on an article.
  • This plating is made of gold, preferably 18K gold (carats), by galvanic deposition.
  • a first layer is deposited comprising a type of gold and reinforcing particles, and a second layer covering the first layer, the second layer being made in the type of gold having the appearance that must have the Article.
  • the first and second layers are made with the same type of gold.
  • gold can be used almost pure (24-carat gold), but also in the form of alloys, to obtain golds of particular colors: yellow gold (gold alloy, copper and silver), white gold (gold and silver alloy) or red gold (gold and copper alloy).
  • the present invention relates to a method of depositing a coating for an article comprising a substrate, and more
  • the method comprises the steps of:
  • the outer gold layer is made in the first type of gold used in the first layer of gold.
  • the first type of gold may be 18K gold or red gold.
  • the invention also relates to a coating obtained by the process and a component comprising a substrate on which the coating is deposited.
  • the method of the invention allows to deposit a coating having an appearance comparable to that of a conventional coating of a noble metal, but with a higher hardness than that of such a
  • FIG. 1 shows a sectional view of a coating on a substrate, according to one embodiment.
  • a method of curing a gold layer forming a coating 1 (or plating) for an article comprising a substrate comprises the steps of:
  • the thickness of the first gold layer 2 may be between 1 and 10 ⁇ and the thickness of the outer gold layer 4 may be between 1 and 10 ⁇ .
  • the total thickness of the first layer of gold 2 and the outer layer of gold 4 is between 10 and 20 ⁇ . This total thickness corresponds to the conventional thickness of a gold plating.
  • the hardening particles 3 have a size between 0.01 ⁇ and 1 ⁇ .
  • the hardening particles 3 have a size of between 0.01 and 0.5 ⁇ and still preferably between 0.01 and 0.25 ⁇ .
  • Hardening 3 are diamond particles.
  • the hardness of the gold layer increases with the size of the curing particles. For example, a hardness between 500 and 600 Hv can be obtained for plating, with the first gold layer 2 comprising diamond particles 3 having a size of the order of 8 ⁇ .
  • such a coating 1 formed by the first layer of gold 2 and the outer layer 4 is too hard to use. Indeed, the outer layer of gold 4 may abrade wear, and the diamond particles 3 can then appear on the surface of the article. This can result in an unpleasant and abrasive contact with the skin with the coating 1.
  • Such a first gold layer 2 having diamond particles 3 of several ⁇ will also require the deposition of an outer layer of gold 4 thicker than 10 to 20 ⁇ so as to fill the surface microrelief that can form the diamond particles 3 protruding from the surface of the first gold layer 2, and maintain a smooth and flat outer surface, after the deposition of the outer gold layer 4.
  • the first layer of gold 2 is gold
  • embrittlement of the first deposited gold layer 2 may result in embrittlement of the first deposited gold layer 2. This embrittlement can be caused by problems of consistency of the material, related to a lack of homogeneity.
  • a red gold layer will be deposited by a galvanic deposition process using a gold bath comprising between 4.5 and 5.5 g / L of gold, between 4.5 and 5.5 g / l of gold.
  • L of copper and having a pH between 7.2 and 7.6.
  • the bath also includes potassium aurocyanide.
  • the bath may also include a brightener.
  • the golden bath can be a commercial bath like the "Auruna 500" bath from Umicore Galvanothechnik GmbH.
  • the diamond particles 3 are added to the bath, with a concentration of between 2 and 3 g / l, typically of the order of 2.5 g / l, and suspended by stirring.
  • the deposition of the first gold layer 2 on the substrate 5 is carried out in the bath at a temperature between 40 ° C and 50 ° C.
  • the current density is typically between 0.2 and 0.8 A dm 2 resulting in a deposition rate of about 0.14 ⁇ / min at 0.4 A / dm 2 (the deposition rate is proportional to the current density).
  • composition of the bath makes it possible to have good colloidal suspension of the diamond particles 3.
  • the bath can be stirred during the deposition so as to keep the diamond particles 3 in
  • the substrate 5 can also be set in motion during deposition so as to homogenize the density of diamond particles in the first deposited gold layer 2.
  • the first layer of deposited gold 2 is homogeneous, even when the substrate 5 is of complex shape and comprises cavities or projections.
  • the first layer of gold 2 thus deposited results in a red gold deposit with a gold composition of about 75% m gold (18 carats) and about 25% m of copper, containing the particles. of diamond 3.
  • the outer gold layer 4 can be deposited by a galvanic deposition process using the same gold bath that used to deposit the first layer of gold 2, but without the gold particles. In this case, the outer gold layer 4 will have the appearance of a red gold deposit with a gold composition of about 75% m gold (18 carats) and about 25% m copper.
  • the coating 1 formed by the first gold layer 2 and the outer gold layer 4 has a hardness between 350 and 500 Hv, typically of the order of 400 Hv. This hardness value is higher than the hardness of a 316L steel (150-200 Hv not hardened). In comparison, 18-carat gold has a hardness typically between 130 and 240 Hv, for similar thicknesses. . It goes without saying that the present invention is not limited to the embodiment which has just been described and that various modifications and simple variants can be envisaged by the skilled person without departing from the scope of the present invention. .
  • the bath may comprise another composition than that described above, to the extent that the diamond particles 3 remain in suspension in the bath and do not agglomerate.
  • the bath pH can be adjusted and additives (additives) can be added to the bath.
  • the bath may be adapted for deposition of the first gold layer 2 and the outer gold layer 4 with a gold content of more than 90% m or even 99.9% m.
  • the first layer of gold 2 is gold
  • the method comprises hardening particles other than diamond, for example particles 3 may comprise a material selected from a ceramic, such as nitrides, carbides or oxides such as alumina.
  • the method comprises the deposition of a plurality of first metal layers 2. The proportion of hardening particles 3 may vary from a first gold layer 2 to another. One or more outer layers of gold 4 may be deposited, sandwiched between the first layers of gold 2.
  • the first gold layer 2 may be deposited so as to include a concentration gradient of the hardening particles 3 in the thickness of the layer.
  • the method of the invention provides a coating 1 having the appearance of a conventional plating, but with a higher hardness.
  • the coating 1 is thus more resistant to scratching and wear in general.
  • the article is a watch case.
  • the substrate 5 may also comprise a watchmaking element, such as a dial, a needle, an index, a loop, a bracelet link, etc.
  • the gold layer deposited by the process according to the invention is not intended to undergo friction.
  • the gold layers will include the least additive possible. In particular, they will not include
  • the article may also be an element of a writing instrument, such as a feather, a bar, etc., or be a spectacle frame, or a decorative object.
  • a writing instrument such as a feather, a bar, etc.
  • a spectacle frame or a decorative object.

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Abstract

La présente invention concerne un procédé de dépôt d'un revêtement (1) d'un article comportant un substrat (5) et plus particulièrement un procédé de durcissement d'une couche d'or formant un revêtement sur le substrat, le procédé comprenant les étapes de: fournir ledit substrat (5);déposer de manière galvanique sur le substrat (5), une première couche d'or comportant un premier type d'or et des particules de durcissement (3); et déposer de manière galvanique sur la première couche d'or (2), une couche d'or externe (4). Le procédé de l'invention permet de déposer un revêtement ayant un aspect comparable à celui d'un revêtement conventionnel d'un métal noble, mais avec une dureté plus élevée que celle d'un tel revêtement conventionnel.

Description

Procédé de durcissement d'une couche d'or formant un revêtement sur un article et article obtenu par ce procédé
Domaine technique
[0001] La présente invention se rapporte au domaine des métaux précieux. Elle concerne plus précisément un procédé de durcissement d'une couche d'or formant un revêtement d'or sur un article, ainsi qu'un article obtenu par ce procédé.
Etat de la technique
[0002] Les éléments d'habillage horloger, les bijoux ou autres objets d'orfèvrerie peuvent être réalisés en métal précieux massif, ou leur surface peut être plaquée avec un tel métal précieux. Cependant, par exemple dans le cas de l'or, de telles surfaces se raient facilement. L'or étant relativement mou, ces surfaces peuvent présenter rapidement un aspect usé inesthétique quand elles ont été soumises à l'abrasion répétée des frottements subis au cours de leur usage normal.
[0003] L'homme du métier a donc déjà cherché à déposer des couches protectrices transparentes sur ces surfaces fragiles ou à réaliser des alliages plus durs et plus résistants, permettant de réaliser des articles massifs, ayant un aspect similaire, voire identique, à la matière usuelle non protégée.
[0004] Ainsi, on a proposé des procédés consistant à effectuer, sur le substrat, le dépôt d'une couche comprenant un composé d'azote et un métal du groupe IV de la classification périodique des éléments ou d'un mélange de ces composants. Un tel dépôt peut être obtenu par un procédé d'évaporation sous vide. Un tel procédé ne permet cependant pas d'obtenir, pour le revêtement, l'aspect usuel de l'or non protégé. Bref résumé de l'invention
[0005] Dans la présente invention, on réalise un revêtement extérieur, également appelé plaquage, sur un article. Ce plaquage est réalisé en or, de préférence en or 18K (carats), par dépôt galvanique. Selon l'invention, on dépose une première couche comprenant un type d'or et des particules de renforcement, et une deuxième couche recouvrant la première couche, la deuxième couche étant réalisée dans le type d'or ayant l'aspect que doit avoir l'article. De préférence, la première et la deuxième couches sont réalisées avec le même type d'or.
[0006] En matière d'orfèvrerie, l'or peut s'utiliser quasiment pur (or 24 carats), mais également sous forme d'alliages, afin d'obtenir des ors de couleurs particulières : or jaune (alliage d'or, de cuivre et d'argent), or blanc (alliage d'or et d'argent) ou or rouge (alliage d'or et de cuivre).
D'autres compositions sont également connues de l'homme du métier.
Dans les bijoux et pièces de haut de gamme, on conserve en général un caratage minimum de l'ordre de 18 carats, équivalent à un pourcentage massique de 75% d'or.
[0007] La présente invention concerne un procédé de dépôt d'un revêtement pour un article comportant un substrat, et plus
particulièrement un procédé de durcissement d'une couche d'or formant un revêtement sur le substrat. Le procédé comprend les étapes de :
fournir un substrat;
déposer de manière galvanique sur le substrat, une première couche d'or comportant un premier type d'or et des particules de durcissement; et
déposer de manière galvanique sur la première couche d'or, une couche d'or externe.
[0008] Selon un mode de réalisation, la couche d'or externe est réalisée dans le premier type d'or utilisé dans la première couche d'or. [0009] Selon un mode de réalisation, le premier type d'or peut être de l'or 18K ou encore de l'or rouge.
[0010] L'invention concerne également un revêtement obtenu par le procédé et un composant comportant un substrat sur lequel est déposé le revêtement.
[0011] Le procédé de l'invention permet de déposer un revêtement ayant un aspect comparable à celui d'un revêtement conventionnel d'un métal noble, mais avec une dureté plus élevée que celle d'un tel
revêtement selon l'état de la technique.
Brève description des figures [0012] Des exemples de mise en œuvre de l'invention sont indiqués dans la description illustrée par la figure 1 qui montre une vue en coupe d'un revêtement sur un substrat, selon un mode de réalisation.
Exemple(s) de mode de réalisation de l'invention
[0013] Selon un mode de réalisation, un procédé de durcissement d'une couche d'or formant un revêtement 1 (ou plaquage) pour un article comportant un substrat, comprend les étapes de :
déposer de manière galvanique sur le substrat au moins une première couche 2 comportant un premier type d'or et des particules de durcissement 3, et
déposer de manière galvanique sur la première couche d'or 2, une couche d'or externe 4.
[0014] L'épaisseur de la première couche d'or 2 peut être comprise entre 1 et 10 μηη et l'épaisseur de la couche d'or externe 4 peut être comprise entre 1 et 10 μηη. L'épaisseur totale de la première couche d'or 2 et la couche d'or externe 4 est comprise entre 10 et 20 μηη. Cette épaisseur totale correspond à l'épaisseur conventionnelle d'un plaquage d'or.
[0015] Selon une forme d'exécution, les particules de durcissement 3 ont une taille comprise entre 0.01 μηη et 1 μηη. De manière préférée, les particules de durcissement 3 ont une taille comprise entre 0.01 et 0.5 μηη et encore préférablement entre 0.01 et 0.25 μηη.
[0016] Dans un mode de réalisation préféré, les particules de
durcissement 3 sont des particules de diamant.
[0017] La dureté de la couche d'or augmente avec la taille des particules de durcissement. Par exemple, une dureté entre 500 et 600 Hv peut être obtenue pour le plaquage, avec la première couche d'or 2 comprenant des particules de diamant 3 ayant une taille de l'ordre de 8 μηη.
[0018] Cependant, un tel revêtement 1 formé par la première couche d'or 2 et la couche externe 4, est trop dur à l'usage. En effet, la couche d'or externe 4 peut s'abraser par usure, et les particules de diamants 3 peuvent alors apparaître en surface de l'article. Cela peut résulter dans un contact désagréable et abrasif au contact de la peau avec le revêtement 1.
[0019] Une telle première couche d'or 2 présentant des particules de diamant 3 de plusieurs μηη, nécessitera également le dépôt d'une couche d'or externe 4 plus épaisse de 10 à 20 μηη de manière à combler le microrelief de surface que peuvent former les particules de diamant 3 faisant saillie à la surface de la première couche d'or 2, et conserver une surface externe lisse et plane, après le dépôt de la couche d'or externe 4. En alternative, il n'est pas très réaliste d'envisager de procéder à une
opération de polissage pour obtenir une surface externe lisse dans le cas de particules de diamant. [0020] Selon une forme d'exécution, la première couche d'or 2
comprend entre 1 et 15 %vol de particules de diamant 3. Une
concentration plus élevée en particules de diamant 3 peut résulter dans une fragilisation de la première couche d'or 2 déposée. Cette fragilisation peut être causée par des problèmes de cohérence du matériau, liée à un défaut d'homogénéité.
[0021] Selon une forme d'exécution, on déposera une couche d'or rouge par un procédé de dépôt galvanique à l'aide bain d'or comprenant entre 4.5 et 5.5 g/L d'or, entre 4.5 et 5.5 g/L de cuivre, et ayant un pH entre 7.2 et 7.6. Le bain comprend également de l'aurocyanure de potassium. Le bain peut également comprendre un brillanteur. Le bain d'or peut être un bain commercial comme le bain "Auruna 500 " de Umicore Galvanothechnik GmbH. Les particules de diamant 3 sont ajoutées au bain, avec une concentration comprise entre 2 et 3 g/L, typiquement de l'ordre de 2,5g/L et mises en suspension par agitation.
[0022] Le dépôt de la première couche d'or 2 sur le substrat 5 est réalisé dans le bain à une température entre 40°C et 50°C. La densité de courant est typiquement comprise entre 0.2 et 0.8 A dm2 résultant dans une vitesse de dépôt d'environ 0.14 μηη/min à 0.4 A/dm2 (la vitesse de dépôt est proportionnelle à la densité de courant).
[0023] La composition du bain permet d'avoir une bonne mise en suspension colloïdale des particules de diamant 3. Le bain peut être agité pendant le dépôt de sorte à garder les particules de diamant 3 en
suspension dans le bain. D'autre part, le substrat 5 peut également être mis en mouvement pendant le dépôt de manière à homogénéiser la densité de particules de diamant dans la première couche d'or 2 déposée. La première couche d'or 2 déposée est homogène, même lorsque le substrat 5 est de forme complexe et comprend des cavités ou des saillies. [0024] La première couche d'or 2 ainsi déposée résulte dans un dépôt d'or rouge avec une composition d'or d'environ 75 %m d'or (18 carats) et environ 25 %m de cuivre, contenant les particules de diamant 3.
[0025] La couche d'or externe 4 peut être déposée par un procédé de dépôt galvanique à l'aide du même bain d'or que celui utilisé pour déposer la première couche d'or 2, mais sans les particules d'or. Dans ce cas, la couche d'or externe 4 aura l'aspect d'un dépôt d'or rouge avec une composition d'or d'environ 75 %m d'or (18 carats) et environ 25 %m de cuivre. [0026] Le revêtement 1 formé par la première couche d'or 2 et la couche d'or externe 4 a une dureté comprise entre 350 et 500 Hv, typiquement de l'ordre de 400 Hv. Cette valeur de dureté est plus élevée que la dureté d'un acier 316L (150-200 Hv non écroui). En comparaison, l'or 18 carats a une dureté typiquement entre 130 et 240 Hv, pour des épaisseurs similaires. . [0027] Il va de soi que la présente invention n'est pas limitée au mode de réalisation qui vient d'être décrit et que diverses modifications et variantes simples peuvent être envisagées par l'homme de métier sans sortir du cadre de la présente invention.
[0028] Par exemple, le bain peut comprendre une autre composition que celle décrite ci-dessus, dans la mesure où les particules de diamant 3 restent bien en suspension dans le bain et ne s'agglomèrent pas. A cette fin, le pH du bain peut être ajusté et des additifs (adjuvants) peuvent être ajoutés au bain. Par exemple, le bain peut être adapté pour le dépôt de la première couche d'or 2 et de la couche d'or externe 4 avec une teneur en or de plus de 90 %m, voire de 99.9 %m.
[0029] Dans un mode de réalisation, la première couche d'or 2
comprend des particules de durcissement autres que le diamant, par exemple les particules 3 peuvent comprendre un matériau choisi parmi une céramique, comme les nitrures, les carbures ou les oxydes comme l'alumine. [0030] Encore dans un autre mode de réalisation, le procédé comprend le dépôt d'une pluralité de premières couches métalliques 2. La proportion en particules de durcissement 3 peut varier d'une première couche d'or 2 à l'autre. Une ou plusieurs couches d'or externes 4 peuvent être déposées, intercalées entre les premières couches d'or 2.
[0031] Encore selon une forme d'exécution, la première couche d'or 2 peut être déposée de manière à comprendre un gradient de concentration des particules de durcissement 3 dans l'épaisseur de la couche.
[0032] Le procédé de l'invention permet d'obtenir un revêtement 1 ayant un aspect d'un plaquage conventionnel, mais avec une dureté plus élevée. Le revêtement 1 est ainsi plus résistant aux rayures et à l'usure en général.
[0033] Dans un mode de réalisation, l'article est un boîtier de montre. Le substrat 5 peut également comprendre un élément d'habillage horloger, tel qu'un cadran, une aiguille, un index, une boucle, un maillon de bracelet, etc.
[0034] La couche d'or déposée par le procédé selon l'invention n'est pas destinée à subir des frottements. Ainsi et notamment en raison des problématiques de caratage et afin de conserver un titre de 18K, avec une quantité d'or optimisée, les couches d'or comprendront le moins d'additif possible. En particulier, elles ne comprendront pas d'éléments
autolubrifiants, de type graphène ou oxyde de graphène, sous quelque forme que ce soit.
[0035] L'article peut également être un élément d'un instrument d'écriture, tel qu'une plume, une barrette, etc., ou encore être une monture de lunettes, ou un objet décoratif. Numéros de référence employés sur les figures revêtement
première couche d'or
particules de diamant
couche d'or externe
substrat

Claims

Revendications
1. Procédé de durcissement d'une couche d'or formant un revêtement (1) d'un article, ledit article comportant un substrat (5), comprenant les étapes de :
fournir ledit substrat (5);
déposer de manière galvanique sur le substrat (5), une première couche d'or comportant un premier type d'or et des particules de durcissement (3); et
déposer de manière galvanique sur la première couche d'or (2), une couche d'or externe (4), le revêtement (1) formé par la première couche d'or (2) et la couche d'or externe (4) ayant une dureté comprise entre 350 et 500 Hv.
2. Procédé selon la revendication 1 ,
caractérisé en ce que la couche d'or externe est réalisée dans le premier type d'or utilisé dans la première couche.
3. Procédé selon la revendication 1 ou 2,
caractérisé en ce que le premier type d'or est de l'or 18K.
4. Procédé selon l'une des revendications précédentes,
caractérisé en ce que le premier type d'or est de l'or rouge.
5. Procédé selon l'une des revendications précédentes,
dans lequel l'épaisseur de la couche d'or composite (2) est comprise entre 1 et 10 μηη et l'épaisseur de la couche d'or externe (4) est comprise entre 1 et 10 μπΊ.
6. Procédé selon l'une des revendications précédentes,
dans lequel les particules dures (3) ont une taille comprise entre 0.01 μηη et 1 μηη, entre 0.01 et 0.5 μηη, ou entre 0.01 et 0.25 μηη.
7. Procédé selon l'une des revendications précédentes,
dans lequel les particules dures (3) sont des particules de diamant.
8. Procédé selon la revendication 7,
dans lequel la couche d'or composite (2) est déposée de manière à contenir entre 1 et 15 %vol de particules de diamant (3).
9. Procédé selon l'une des revendications 1 à 8,
dans lequel la couche d'or composite (2) comprend un gradient de concentration de particules dures (3) dans l'épaisseur de la couche.
10. Procédé selon l'une des revendications 1 à 8,
comprenant le dépôt d'une pluralité de couches d'or composite (2).
1 1. Revêtement (1) obtenu par le procédé selon l'une des revendications 1 à 10.
12. Article comportant un substrat (5) sur lequel est déposé le revêtement (1) selon la revendication 1 1 par le procédé selon l'une des revendications 1 à 10.
13. Article selon la revendication 12, constituant un élément d'habillage horloger.
14. Article selon la revendication 12, constituant un élément d'un instrument d'écriture.
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