CH714347B1 - Pièce d'horlogerie ayant un composant en alliage non-magnétique. - Google Patents

Abstract

La présente invention se rapporte à une pièce d'horlogerie, en particulier une pièce d'horlogerie mécanique telle qu'une montre-bracelet ou une montre de poche, ayant un composant en alliage non-magnétique, composé d'au moins 60% en poids de cobalt (Co),de chrome (Cr) et en option de molybdène (Mo). Le composant en alliage non-magnétique de la présente invention est particulièrement approprié pour des exigences de haute précision de très haut standard de pièces d'horlogerie mécaniques, par exemple un axe d'une roue pivotante, une roue pivotante avec un axe, un pignon, un ressort moteur, une fourche, un échappement et/ou un barillet. Le composant en alliage non-magnétique produit selon la présente invention par exemple peut être composé d'au moins environ 60% en poids de cobalt (Co) et de chrome (Cr) tout en gardant la composition de nickel ou de fer à moins de 0.2% en poids.

Description

Domaine technique de l'invention

[0001] La présente invention se rapporte au domaine général de l'horlogerie, et se rapporte particulièrement aux pièces d'horlogerie mécaniques telles que les montres-bracelets ou une montre de poche. Plus spécifiquement, la présente invention se rapporte aux pièces d'horlogerie qui comprennent un ou plusieurs composants en alliage non-magnétique.

Arrière-plan de l'invention

[0002] Dans une pièce d'horlogerie mécanique, des dizaines à des centaines de composants mécaniques différents sont précisément agencés et insérés de manière rapprochée dans le mouvement d'horloge mécanique. Plusieurs facteurs peuvent donc affecter la précision et l'exactitude du mouvement d'horloge mécanique.

[0003] Les champs magnétiques sont omniprésents de nos jours et sont désormais devenus un des plus grands problèmes pour les montres mécaniques. Bien que l'horlogerie ait été capable de résoudre plusieurs problèmes qui affectent la précision des pièces d'horlogerie mécaniques, par exemple en réduisant les problèmes d'ajustement, d'étanchéité à la poussière et d'imperméabilité, en trouvant une alternative pour remplacer l'huile qui durcit trop rapidement ou entraînant de courts intervalles de maintenance, ces champs magnétiques invisibles qui sont tout autour de nous et qui augmentent presque chaque jour restent un grand enjeu.

[0004] Des générateurs de champs magnétiques qui représentent une menace pour les montres-bracelets comprennent les fermoirs invisibles des sacs à main, les accessoires et divers dispositifs, les gadgets électroniques, les équipements de cuisine, les téléphones, les téléphones sans fil, les smartphones, les tablettes, les laptops, les ordinateurs, les radios, les haut-parleurs, les voitures, les dispositifs du contrôle de sécurité de l'aéroport etc.

[0005] Des composants qui sont faits de matériaux non-magnétiques ne sont pas affectés lorsqu'ils sont exposés à un champ magnétique. Ces matériaux n'ont aucune rémanence magnétique. En d'autres mots, après avoir été exposés à un champ magnétique, ils ne deviennent pas eux-mêmes de petits aimants. Cependant, beaucoup de matériaux utilisés dans un mouvement de montre sont ferromagnétiques de nature, et ces stockages d'énergie sous forme magnétique ont une rémanence magnétique.

[0006] En outre, il est généralement connu qu'un composant en alliage sur une base Ni-Co-Cr ou Fe-Co-Cr peut être utilisée pour la production de composants de pièce d'horlogerie mécanique. Cependant, dans de tels exemples, la présence de nickel et/ou de fer dans de telles compositions d'alliage est toujours prédominante sur d'autres éléments. Cependant, des composants mécaniques de pièces d'horlogerie mécaniques de très haut standard, en particulier des axes de roues pivotantes, des roues pivotantes, des pignons, des ressorts principaux et des échappements sont extrêmement sensibles au reste de champ magnétique et par conséquent une telle haute composition de nickel/fer n'est pas appropriée pour les composants en alliage non-magnétique de pièce d'horlogerie mécanique de très haut standard. Une telle composition d'alliage a plutôt été sélectionnée car elle possède un coefficient thermoélastique de zéro ou approximativement zéro. Un coefficient thermique est un paramètre basique caractérisant la sensibilité du ressort et celui-ci est dépendant du coefficient thermoélastique de l'alliage.

[0007] Dans ces exemples, la prise en compte du coefficient thermique du ressort est privilégiée par rapport à l'influence magnétique. Par conséquent, une méthode telle que la démagnétisation est utilisée pour éliminer le reste du champ magnétique, cette méthode étant typiquement appliquée après le nettoyage et la lubrification des composants de la montre. Néanmoins, en raison de l'hystérésis magnétique, il n'est généralement pas possible de réduire un champ magnétique complètement à zéro, par conséquent la démagnétisation induit typiquement un très petit champ „connu“ qu'on nomme généralement biais. Pour un très haut standard de pièce d'horlogerie mécanique, un tel biais ne peut pas être toléré.

[0008] En outre, dans certains composants, par exemple le spiral, le balancier et le ressort, bien que le problème de la sensibilité magnétique peut être traité par l'usage de matériau non-magnétique tel que le silicium pour la production de tels composants, certains composants hautement sensibles tels que l' axe et le pivot restent un enjeu pour être manufacturés en utilisant du silicium, étant donné que de tels composants ne requièrent pas seulement une plus haute précision (par conséquent exempt de restes d'influences magnétiques), lesdits composants requièrent également un plus haut standard de propriétés mécaniques.

[0009] Par conséquent, il reste un besoin dans l'art de fournir une alternative pour produire des pièces d'horlogerie qui sont plus précises et qui sont exemptes d'influences aux champs magnétiques tout en ayant de meilleures caractéristiques telles qu'une meilleure résistance à l'usure, une grande robustesse, une résistance à la corrosion et une grande dureté.

Description détaillée de l'invention

[0010] Les inventeurs de la présente invention ont étonnamment découvert que les exigences formulées ci-dessus peuvent être atteinttes en produisant un composant en alliage non-magnétique, comprenant de manière prédominante du cobalt et du chrome. La présente invention telle que présentement revendiquée fournit une alternative de sorte que les composants mécaniques soient exempts d'influences magnétiques tout en ayant de meilleures caractéristiques telles qu'une meilleure résistance à l'usure et à la corrosion, une grande robustesse et une grande dureté tout en gardant les bas coûts de production.

[0011] Dans un premier aspect, la présente invention se rapporte par conséquent à une pièce d'horlogerie, en particulier une pièce d'horlogerie mécanique telle qu'une montre-bracelet ou une montre de poche, ayant un composant en alliage non-magnétique, composé de manière prédominante de cobalt et de chrome. Un tel alliage a des caractéristiques non-magnétiques et par conséquent n'a pas besoin de démagnétisation pour éliminer le champ magnétique résiduel. En outre, un tel matériau d'alliage a des propriétés très recherchées telles qu'une meilleure résistance à l'usure et à la corrosion, une grande robustesse et une grande dureté. Des alliages faits de cobalt et de chrome sont largement utilisés dans les technologies dentaires prothétiques et médicales, principalement en raison de leur très bonne résistance à l'usure et de leur biocompatibilité. Plus communément, de tels alliages sont utilisés pour faire des articulations artificielles telles que des articulations des genoux et des hanches et également pour la production d'une armature métallique pour des prothèses dentaires. Cependant, ces alliages n'ont pas été utilisés dans l'horlogerie en raison de propriétés complètement différentes qui sont requises pour des mouvements d'horlogerie.

[0012] Comme déjé mentionné, le composant en alliage non-magnétique décrit ici est de manière prédominante composé de cobalt et de chrome. En d'autres mots, il est typique qu'un tel composant en alliage soit composé d'au moins environ 60% en poids de cobalt et de chrome en combinaison. Cependant, dans un autre exemple, un tel composant en alliage peut être composé d'au moins environ 75% en poids de cobalt et de chrome en combinaison. Un plus haut pourcentage de composition de cobalt et de chrome permet une plus grande robustesse et dureté ainsi qu'une meilleure résistance à l'usure et à la corrosion.

[0013] Dans un mode de réalisation selon la présente invention, le composant en alliage non-magnétique est fait d'au moins environ 50% en poids de cobalt et d'au moins environ 20% en poids de chrome. Ces compositions de poids minimales de cobalt en combinaison avec le chrome rendent ledit alliage comme ayant les propriétés mécaniques désirées, telles qu'une haute résistance à l'usure et à la corrosion.

[0014] Dans encore un autre mode de réalisation selon la présente invention, le composant en alliage non-magnétique est composé de manière prédominante de cobalt et de chrome, où le cobalt est au moins de 60% à 69% en poids alors que le chrome est au moins d'environ 20% à 30 % en poids. Les inventeurs de la présente invention ont trouvé qu'une telle combinaison de composition présente des caractéristiques mécaniques optimales comme décrit ci-dessus.

[0015] Dans un autre mode de réalisation selon la présente invention, le composant en alliage non-magnétique est composé de manière prédominante de cobalt, de chrome et de molybdène. Par exemple, au moins environ 90% en poids de la composition peut être faite de ces trois matériaux. Cependant, il est également possible d'avoir au moins 95% en poids d'une telle composition d'alliage composée par ces trois matériaux, donnant même une qualité supérieure qui est exempte d'influences magnétiques tout en ayant un point de Curie bas.

[0016] Les inventeurs ont trouvé que le point de Curie d'un tel alliage peut être grandement réduit par des ajouts appropriés de molybdène, alors que toutes les caractéristiques désirées sont préservées dans le matériau ainsi obtenu en ajustant les proportions des autres éléments.

[0017] En physique et en science des matériaux, la température de Curie (Tc), ou le point de Curie, est la température à laquelle certains matériaux perdent leurs propriétés magnétiques permanentes, pour être remplacés par un magnétisme induit. Par conséquent, dans un mode de réalisation, le molybdène est d'au moins environ 2% à environ 8% en poids de la composition. Dans un mode de réalisation préféré, une composition d'environ 3 à 6% en poids offre le meilleur résultat qui donne les caractéristiques désirées tout en réduisant grandement le point de Curie.

[0018] Dans encore un autre mode de réalisation de la présente invention, le composant en alliage non-magnétique comprend en outre du métal et/ou un ou des oligo-élément(s) non-métallique(s) sélectionnés dans le groupe constitué de carbone (C), manganèse (Mn), silicium (Si), phosphore (P), soufre (S), nickel (Ni), cuivre (Cu), aluminium (AI), azote (N), titane (Ti), niobium (Nb), tungstène (W), oxygène (O), bore (B), béryllium (Be), Cadmium (Cd) et fer (Fe). Le composant en alliage dans ce mode de réalisation peut en outre comprendre un pourcentage infime d'environ 0.2% de chacun de ces oligo-éléments. L'ajout d'oligo-éléments peut en outre améliorer les propriétés mécaniques du composant en alliage. Néanmoins, il est vital de garder la composition de certains matériaux ferromagnétiques de sorte que chacun parmi le nickel et/ou le fer soit de moins de 0.2% en poids pour que l'alliage lui-même ne se transforme pas en petits aimants, ainsi qu'il a été trouvé par les inventeurs.

[0019] Par conséquent, contrairement à l'art antérieur, la présente invention vise à trouver une composition d'alliage alternative afin de produire des composants mécanique non-magnétiques qui remplissent les exigences en matière d'exactitude des pièces d'horlogerie mécaniques de très haut standard, qui sont totalement exemptes d'influences magnétiques environnementales. L'objectif est atteint en gardant la composition du fer et du nickel dans le composant en alliage à un pourcentage vraiment infime, qui est de moins de 0.2% en poids. Une composition d'alliage comprenant du fer ou du nickel de moins de 0.2% en poids n'a pas de rémanence magnétique. Ainsi, le composant d'alliage ne se transformera pas en petit aimant ou en gardant une quantité limitée de caractéristiques magnétiques.

[0020] Par conséquent, la composition d'alliage communément utilisée Ni-Co-Cr ou Fe-Co-Cr qui est utilisée dans l'industrie horlogère mécanique n'est pas appropriée dans la présente invention. Bien que de tels composants en alliage aient un coefficient thermoélastique proche de zéro, ils sont toutefois encore sujets à des restes d'influences magnétiques et par conséquent ne remplissent pas les exigences de grande exactitude des pièces d'horlogerie mécaniques de très haut standard. De plus, même si un plus haut pourcentage de molybdène est ajouté dans la composition, le point de Curie reste haut et ces composants peuvent encore être sous les influences des champs magnétiques.

[0021] Certains composants mécaniques, en particulier les axes de roues pivotantes, dans lesquelles les roues pivotantes tournent, sont particulièrement sensibles aux influences magnétiques. En outre, les roues, qui sont pivotantes aux axes, aux pignons, aux ressorts moteurs, aux fourches, aux échappements et/ou aux barillets des pièces d'horlogerie mécaniques de très haut standard sont aussi extrêmement sensibles à la rémanence de l'influence magnétique. Par conséquent, une composition d'alliage non-magnétique comme décrite ici est particulièrement adaptée pour de tels composants mécaniques.

[0022] En outre, bien que des matériaux non-magnétiques tels que le silicium peuvent être utilisés pour fabriquer des composants moins sensibles (balancier, ressort, spiral), l'axe et le pivot qui requièrent un haut standard de propriétés mécaniques (grande robustesse, haute tension, grande dureté, résistance à l'usure, etc.) ne peuvent pas être fabriqués en utilisant des matériaux non-magnétiques tels que le silicium. Dans la présente invention, il est trouvé que le composant en alliage, comprenant de manière prédominante du chromecobalt et/ou cobalt-chrome-molybdène est une alternative idéale pour des matériaux non-magnétiques tels que le silicium. En outre, de telles compositions d'alliage selon la présente invention offrent de grandes propriétés mécaniques qui sont utilisées pour de tels composants à haute performance, en particulier l'axe et le pivot.

[0023] Dans un autre mode de réalisation de la présente invention, le composant en alliage non-magnétique a une dureté de Vickers (HV) d'au moins 850. Cette dureté minimale peut être atteinte en ayant une composition comprenant de manière prédominante du cobalt et du chrome.

[0024] Par „de manière prédominante“ par rapport au pourcentage en poids, tel qu'utilisé ici, on entend au moins environ 60% en poids. Dans un autre contexte, le terme „de manière prédominante“ signifie au moins environ 75% en poids. Dans un mode de réalisation préféré, „de manière prédominante“ signifie au moins environ 90% en poids. Par exemple, un composant en alliage non-magnétique, comprenant de manière prédominante du cobalt, du chrome et du molybdène est sensé avoir au moins environ 90% en poids d'une telle composition. Dans un autre exemple, une telle composition peut être faite d'au moins environ 95% en poids.

[0025] Par „environ“ ou „approximativement“ par rapport à une valeur numérique donnée pour le pourcentage, une quantité ou un poids, il est prévu d'inclure des valeurs numériques à 5% près de la valeur spécifiée.

[0026] Par „oligo-élément“ comme utilisé ici il est prévu d'être utilisé dans des quantités vraiment minimes. Ledit terme comprend typiquement une composition de moins d'environ 0.2% en poids.

[0027] Par „comprenant“ on entend incluant, mais pas limité à, peu importe ce qui suit le mot „comprenant“. Donc, l'utilisation du terme „comprenant“ indique que les éléments listés sont requis ou obligatoires, mais que d'autres éléments sont en option et peuvent ou ne peuvent pas être présents. Les termes „comprenant“ et „incluant“ tells qu'utilisés ici sont interchangeables l'un avec l'autre.

[0028] Par „constitué de“ on entend incluant, et limité à, peu importe s'il suit la phrase „constitué de“. Donc, la phrase „constitué de“ indique que les éléments listés sont requis ou obligatoires, et qu'aucun autre élément ne peut être présent.

[0029] Par „au moins un“ ou „un ou plusieurs“ comme utilisé ici comprend 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 et plus.

[0030] L'article indéfini „un“ ou „une“ comme utilisé ici n'exclut pas une pluralité, ceci devrait être traité de manière large.

Claims (10)

1. Pièce d'horlogerie, en particulier une pièce d'horlogerie mécanique telle qu'une montre-bracelet ou une montre de poche, ayant un composant en alliage non-magnétique, composé d'au moins 60% en poids, de cobalt (Co), de chrome (Cr) et en option de molybdène (Mo).

2. Pièce d'horlogerie selon la revendication 1, ayant ledit composant en alliage non-magnétique, composé d'au moins 60% en poids de cobalt (Co), de chrome (Cr) et de molybdène (Mo).

3. Pièce d'horlogerie selon la revendication 1 ou 2, ayant ledit composant en alliage non-magnétique, dans lequel le cobalt (Co) est au moins 50% en poids et le chrome (Cr) est au moins 20% en poids.

4. Pièce d'horlogerie selon l'une des revendications précédentes, ayant ledit composant en alliage non-magnétique, dans lequel le cobalt (Co) est au moins de 60% à 69% en poids et le chrome (Cr) est au moins de 20% à 30% en poids.

5. Pièce d'horlogerie selon la revendication 2, ayant ledit composant en alliage non-magnétique, dans lequel le molybdène (Mo) est au moins de 2% à 8% en poids.

6. Pièce d'horlogerie selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle le composant en alliage non-magnétique comprend en outre du métal sélectionné depuis le groupe consistant en du manganèse (Mn), du nickel (Ni), du cuivre (Cu), de l'aluminium (Al), du titane (Ti), du niobium (Nb), du tungstène (W), du béryllium (Be), du cadmium (Cd) et du fer (Fe).

7. Pièce d'horlogerie selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle le composant en alliage non-magnétique comprend en outre un ou des oligo-éléments non-métalliques sélectionnés depuis le groupe consistant en du carbone (C), du silicium (Si), du phosphore (P), du soufre (S), de l'azote (N), de l'oxygène (O), et du bore (B).

8. Pièce d'horlogerie selon la revendication 6 ou 7, ayant ledit composant en alliage non-magnétique, dans lequel le nickel (Ni) et/ou le fer (Fe) sont moins que 0.2% en poids de la composition d'alliage.

9. Pièce d'horlogerie selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle le composant en alliage non-magnétique a une dureté de Vickers (HV) d'au moins 850.

10. Pièce d'horlogerie selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle le composant est une tonnelle d'une roue pivotante, une roue pivotante à une tonnelle, un pignon, un ressort moteur, une fourche, un échappement ou un barillet.