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CN115220325A - 制造钟表运动件的方法和由实施该方法获得的钟表运动件 - Google Patents

制造钟表运动件的方法和由实施该方法获得的钟表运动件 Download PDF

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CN115220325A
CN115220325A CN202210413895.6A CN202210413895A CN115220325A CN 115220325 A CN115220325 A CN 115220325A CN 202210413895 A CN202210413895 A CN 202210413895A CN 115220325 A CN115220325 A CN 115220325A
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ETA SA Manufacture Horlogere Suisse
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Abstract

本发明涉及制造钟表运动件(10)的方法，包括接续的以下步骤:用至少包含镍的第一材料根据一几何形状沉积(101)第一薄层(11)，第一薄层的几何形状的外周限定出钟表运动件(10)的几何形状的轮廓；用至少包含镍和磷的第二材料沉积(102)中间层(12)，以便使中间层覆盖第一薄层(11)的表面，并且具有一几何形状，中间层的几何形状的外周对应于第一薄层(11)的几何形状的外周；用第一材料沉积(103)第二薄层(13)，以便使第二薄层覆盖中间层(12)的表面并且具有一几何形状，第二薄层的几何形状的外周对应于第一薄层(11)的几何形状的外周，第一薄层(11)和第二薄层(13)比中间层(12)更加贫磷，或者第一薄层(11)和第二薄层(13)不含磷。本发明还涉及一种通过实施上述方法制造的钟表运动件。

Description

制造钟表运动件的方法和由实施该方法获得的钟表运动件
技术领域
本发明属于微机械部件领域，更确切说，属于钟表运动件领域，尤其是包括至少一个擒纵轮和至少一组擒纵叉的擒纵机构，所述擒纵轮和所述擒纵叉中的至少一者是非磁性的。
本发明尤其涉及一种制造微机械部件、尤其是钟表运动件的方法。
背景技术
现有技术的带擒纵叉的钟表擒纵机构通常包括由镀镍钢制成的擒纵轮。这些擒纵轮对磁场很敏感。
为克服因这种对磁场的敏感性而导致的缺点，擒纵轮已开发成带有具有非磁性行为的材料如镍磷合金(NiP12)，这特别是通过“LIGA”法(来自德语“
Figure BDA0003596166980000011
Galvanoformung,Abformung”，意思为平版印刷、电镀、模制)实现。
然而，在某些气候条件下，此类材料的使用可能是敏感的，因为它们可能导致性能下降，特别是在停止、老化或振幅的规律性方面。
当相互协作以产生摩擦力矩/转矩/扭矩的两个对抗性部件由类似的LIGA材料制成时，性能的降低甚至更大。
特别地，特别重要的是：防止擒纵叉的任何污染、尤其是防止擒纵叉叉头的污染，并确保擒纵轮和擒纵叉的接触表面上存在润滑剂、特别是在擒纵叉的由红宝石制成的叉瓦(gathering-pallet)与擒纵轮的齿之间的接触处存在润滑剂，以限制擒纵轮和擒纵叉的老化。
主要问题是擒纵轮盘上的油膜效应/积油效应(epilame effect)的损失，这会导致擒纵轮的齿和由红宝石制成的叉瓦之间接触处的润滑油损失和油扩散。
擒纵叉的叉瓦与擒纵轮之间的接触处的润滑稳定性必须允许保证振幅的一致性。
发明内容
本发明旨在解决常规钟表润滑剂的保持的技术问题，尤其是实现在所有气候条件下都保证由LIGA NiP12或类似非铁磁性材料制成的部件上的、尤其是擒纵叉和Swiss的杠杆式擒纵轮上的油膜效应。
为此，本发明涉及一种制造钟表运动件的方法，该方法包括接续的以下步骤:
-用至少包含镍的第一材料根据一几何形状沉积第一薄层，该第一薄层的几何形状的外周限定出钟表运动件的几何形状的轮廓；
-用至少包含镍和磷的第二材料沉积中间层，以便使该中间层覆盖第一薄层的表面，并且具有一几何形状，该中间层的几何形状的外周对应于第一薄层的几何形状的外周；
-用第一材料沉积第二薄层，以便该第二薄层覆盖中间层的表面，并且具有一几何形状，该第二薄层的几何形状的外周对应于第一薄层的几何形状的外周。
所述第一薄层和所述第二薄层比所述中间层更贫磷，或者所述第一薄层和所述第二薄层不含磷。
在特定实施例中，本发明可单独地或根据所有技术上可能的组合地进一步包括以下特征中的一者或多者。
在特定实施例中，所述中间层在至少一个界面处叠加在第一薄层上并且第二薄层在至少一个界面处叠加在中间层上，该至少一个界面与钟表运动件的至少一个摩擦面邻接，所述至少一个摩擦面旨在与另一个钟表部件接触。
在特定实施例中，沉积第一薄层、中间层和第二薄层的步骤通过LIGA实施。
在特定实施例中，第二材料仅由镍和磷组成。
在特定实施例中，第二材料的磷的重量百分比在1％至15％的范围内。
在特定实施例中，第二材料由NiP12构成。
在特定实施例中，第一材料仅包含纯镍，或仅包含镍和磷。
在特定实施例中，第一材料包含重量百分比小于或等于9％的磷。
在特定实施例中，第一材料包含重量百分比在6％至9％的范围内的磷。
在特定实施例中，第一材料包含重量百分比在1％至6％的范围内的磷。
在特定实施例中，第一材料包含重量百分比在0％至1％的范围内的磷。
在特定实施例中，第一材料包含硼。
硼允许第一层和第二层具有更好的摩擦性能和更好的硬度特性。
在特定实施例中，第一材料仅由镍和硼组成。
在特定实施例中，第一材料的厚度在0.2微米至10微米的范围内。
在特定实施例中，在100℃至500℃的温度下，对由第一薄层、中间层和第二薄层形成的组件进行1小时至8小时的热处理。
在特定实施例中，该方法被用于制造擒纵机构的运动件，该擒纵机构的运动件为擒纵轮或擒纵叉。
在特定实施例中，沉积第一薄层、中间层和第二薄层，使得形成的钟表运动件在所述层的取向上和在所述层的沉积生长方向上包括磷的浓度梯度，该浓度梯度由贯穿第一薄层的渐进增加、贯穿中间层的稳定状态和贯穿第二薄层的降低来限定。
根据另一个目的，本发明涉及一种通过实施上述方法制造的钟表运动件，该钟表运动件包括插置于第一薄层和第二薄层之间的中间层，所述第一薄层和所述第二薄层由至少包含镍的第一材料制成，所述中间层由至少包含镍和磷的第二材料制成，所述第一薄层和所述第二薄层比所述中间层更加贫磷，或者所述第一薄层和所述第二薄层不含磷。
在特定实施例中，钟表运动件形成擒纵轮或擒纵叉。
附图说明
本发明的其他特征和优点将在阅读以下参考附图的详细说明时变得明显，该详细说明作为示例给出，但不构成限制，其中:
图1示意性地示出了通过实施根据本发明的制造钟表运动件的方法而获得的钟表运动件的横截面视图；
图2示出了说明根据本发明的制造钟表运动件的方法的步骤的流程图。注意，附图未按比例绘制。
具体实施方式
本发明尤其涉及一种制造钟表运动件10的方法，其步骤如图2的流程图所示。
该制造方法包括接续的以下步骤:
-用至少包含镍的第一材料根据一几何形状沉积101形成第一薄层11或衬底，该第一薄层的该几何形状的外周限定出钟表运动件10的几何形状的轮廓，所述第一薄层11的厚度小于5微米；
-用至少包含镍和磷的第二材料沉积102形成中间层12，以便覆盖第一薄层11的表面，并且以便具有一几何形状，该中间层的几何形状的外周对应于第一薄层的几何形状的外周；
-用第一材料沉积103形成第二薄层13，以便覆盖中间层12的表面，并且以便具有一几何形状，该第二薄层的几何形状的外周对应于第一薄层11的几何形状的外周。
如图1中示意性示出的钟表运动件所示，所述第二薄层13的厚度基本等于第一薄层11的厚度，第二薄层13的厚度和第一薄层11的厚度之和是中间层12的厚度的几分之一倍。
优选地，第一薄层11的几何形状的外周限定了擒纵轮或擒纵叉的几何形状的轮廓，使得通过实施根据本发明的方法获得的钟表运动件10为擒纵轮或擒纵叉，或擒纵叉的擒纵叉宝石/擒纵叉叉瓦。
优选地，第一薄层11和第二薄层13以及中间层12根据LIGA法、根据预定的沉积生长方向沉积，该沉积生长方向垂直于第一薄层11的几何形状延伸的平面。
优选地，第一和第二薄层11和13以及中间层12配置为具有非磁性特性。
应注意，第一材料和第二材料不一定是非磁性的，当每个层的小厚度赋予该部件非磁性性质时就是这种情况。
在本发明实施例的示例中，第一和第二薄层11和13可由电镀的镍制成。可选地，第一和第二薄层可以由电镀的镍合金例如Ni-Fe或Ni-W或其他镍合金制成。
或者，第一和第二薄层11和13的沉积可根据施加化学镍的方法以化学方式进行，化学镍例如为纯镍、贫磷的镍-磷，例如NiP6-9，其中磷的重量百分比为6％至9％，磷的重量百分比为0％至1％或1％至6％、或镍-硼(NiB)。
第一和第二薄层11和13有利地比中间层12更贫磷，或不含磷。
通过这一特征，本发明允许增强油膜在通常气候条件下的稳定性、增强油膜的附着力、并且因此增强对任何常用钟表润滑剂的保持。
因此，本发明允许大大提高机芯的性能。
事实上，各种试验已证明，当表面上的磷的量减少时，可实现上述对油膜的影响。
在本发明实施例的实例中，第一薄层11和第二薄层13的厚度均小于10微米，特别是在0.2微米至5微米的范围内，优选在0.2微米至2微米的范围内。
在本发明实施例的示例中，中间层12为至少100微米。
在本发明实施例的特定示例中，中间层12由具有化学式NiPx的镍-磷制成，x的重量百分比在1％至15％的范围内，或者更特别地，x的重量百分比在10％至15％的范围内，后一个范围允许确保涂层的非磁性性质。
优选地，中间层12由NiP12制成。
中间层12可仅由镍和磷组成。此外，该中间层可以通过电镀或化学方法制造。
可对由所述多个层构成的组件所形成的钟表运动件10进行热处理。
更具体地，热处理可包括将由第一薄层11、中间层12和第二薄层13形成的组件置于100℃至500℃的温度下1小时至8小时的时间。
作为替代或补充，可对第一薄层11的表面和中间层12的表面进行化学处理，以改变其表面状态特性，从而有助于后续层即中间层12或第二薄层13的附着力。这种化学处理尤其可以通过电镀进行。
根据本发明的方法通过LIGA实施。
本发明允许保证钟表运动件10的正常老化条件、振幅的一致性和不停止。
如图1所示，中间层12在至少一个称为“界面”14的面处叠加在第一薄层11上并且第二薄层13在至少一个称为“界面”14的面处叠加在中间层12上，该至少一个称为“界面”14的面与钟表运动件10的至少一个称为“摩擦面”15的接触面邻接，所述接触面旨在与另一个钟表运动件或部件接触。术语“邻接”意味着界面14和摩擦面15紧邻，在两者之间没有间隔。换句话说，它们在公共边缘处正割/正切。摩擦面15也可以构成钟表运动件10的引导面，该引导面用于钟表运动件10的枢转或用于该钟表运动件的根据单个自由度的引导。
换句话说，摩擦面15对应于第一和第二薄层11和13以及中间层12的直线部分。优选地，钟表运动件10包括多个摩擦面15。
因此，摩擦面15有利地大部分由第二材料构成，因为第一薄层11和第二薄层13的厚度之和相对于中间层12的厚度相对较小，例如，第一薄层11和第二薄层13的厚度之和至多是中间层的厚度的十分之一倍。
就摩擦在主要由镍-磷组成的表面上进行而言，该特征是有利的，镍-磷具有良好的摩擦性能。
第一和第二薄层11和13还具有形成钟表运动件10的端面16的彼此相对/相反的面。
根据本发明的方法的另一个优点在于获得了一体件式钟表运动件，其与现有技术的可能制造方法相比，允许省去沉积涂层的步骤。
上文已描述了本发明实施例的示例，其中第一薄层11、中间层12和第二薄层13各自具有单个浓度的磷。
然而，在本发明实施例的另一示例中，可沉积第一薄层11、中间层12和第二薄层13，使得所形成的钟表运动件10在所述层的取向上和在所述层的沉积生长方向上包括磷的浓度梯度，该浓度梯度例如由通过/贯穿第一薄层11的渐进增加、通过/贯穿中间层12的稳定状态和通过/贯穿第二薄层13的渐进降低来限定。
浓度梯度包括本发明说明书中提及的磷浓度值。
例如，磷的浓度可从第一薄层11的端面16中的零值增加至中间层12中的最大值12％(重量),然后降低至达到第二薄层13的端面16中的零值。

Claims (19)

1.一种制造钟表运动件(10)的方法，其特征在于，该方法包括接续的以下步骤:
-用至少包含镍的第一材料根据一几何形状沉积(101)第一薄层(11)，所述第一薄层的几何形状的外周限定出所述钟表运动件(10)的几何形状的轮廓；
-用至少包含镍和磷的第二材料沉积(102)中间层(12)，以便使所述中间层覆盖所述第一薄层(11)的表面，并且具有一几何形状，所述中间层的几何形状的外周对应于所述第一薄层(11)的几何形状的外周；
-用所述第一材料沉积(103)第二薄层(13)，以便使所述第二薄层覆盖所述中间层(12)的表面，并且具有一几何形状，所述第二薄层的几何形状的外周对应于所述第一薄层(11)的几何形状的外周，
-所述第一薄层(11)和所述第二薄层(13)比所述中间层(12)更加贫磷，或者所述第一薄层(11)和所述第二薄层(13)不含磷。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述中间层(12)在与所述钟表运动件(10)的至少一个摩擦面(15)邻接的相应的至少一个界面(14)处叠加在所述第一薄层(11)上，并且所述第二薄层(13)在与所述钟表运动件(10)的至少一个摩擦面(15)邻接的相应的至少一个界面(14)处叠加在所述中间层(12)上，所述至少一个摩擦面旨在与另一个钟表部件接触。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，沉积(101、102、103)所述第一薄层(11)、所述中间层(12)和所述第二薄层(13)的步骤通过LIGA法实现。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，所述第二材料仅由镍和磷组成。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，所述第二材料的磷的重量百分比在1％至15％的范围内。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述第二材料由NiP12构成。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中，所述第一材料仅包含纯镍，或者仅包含镍和磷。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中，所述第一材料包含重量百分比小于或等于9％的磷。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述第一材料包含重量百分比在6％至9％的范围内的磷。
10.根据权利要求8所述的方法，其中，所述第一材料包含重量百分比在1％至6％的范围内的磷。
11.根据权利要求8所述的方法，其中，所述第一材料包含重量百分比在0％至1％的范围内的磷。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的方法，其中，所述第一材料包含硼。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述第一材料仅由镍和硼组成。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的方法，其中，所述第一材料的厚度在0.2微米至10微米的范围内。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的方法，其中，在100℃至500℃的温度下，对由所述第一薄层(11)、所述中间层(12)和所述第二薄层(13)形成的组件进行1小时至8小时的热处理。
16.根据权利要求1至15中任一项所述的方法，其中，该方法被用于制造擒纵机构的运动件，该擒纵机构的运动件为擒纵轮或擒纵叉。
17.根据权利要求1至16中任一项所述的方法，其中，所述第一薄层(11)、所述中间层(12)和所述第二薄层(13)被沉积成使得所形成的钟表运动件(10)在这些层的取向上和在这些层的沉积生长方向上包括磷的浓度梯度，该浓度梯度由贯穿所述第一薄层(11)的渐进增加、贯穿所述中间层(12)的稳定状态和贯穿所述第二薄层(13)的降低来限定。
18.一种通过实施根据权利要求1至17中任一项所述的方法制造的钟表运动件(10)，该钟表运动件包括插置于第一薄层(11)和第二薄层(13)之间的中间层(12)，所述第一薄层(11)和所述第二薄层(13)由至少包含镍的第一材料制成，所述中间层(12)由至少包含镍和磷的第二材料制成，所述第一薄层(11)和所述第二薄层(13)比所述中间层(12)更加贫磷，或者所述第一薄层(11)和所述第二薄层(13)不含磷。
19.根据权利要求18所述的钟表运动件(10)，其中，该钟表运动件形成擒纵轮或擒纵叉。
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