CH715040A2 - Article de joaillerie, d'horlogerie ou de maroquinerie. - Google Patents

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CH715040A2 CH6392019A CH6392019A CH715040A2 CH 715040 A2 CH715040 A2 CH 715040A2 CH 6392019 A CH6392019 A CH 6392019A CH 6392019 A CH6392019 A CH 6392019A CH 715040 A2 CH715040 A2 CH 715040A2
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Colas Damien
Diologent Frédéric
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Richemont Int Sa
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Abstract

La présente invention a pour objet un article de joaillerie, d’horlogerie ou de maroquinerie comprenant au moins une partie dans un alliage à mémoire de forme comprenant de l’or. L’alliage à mémoire de forme est titré à au moins 18 carats et présente la composition suivante en pourcentage atomique: 46 à 55at% d’or, 38 à 47at% de titane, 0,1 à 15at% de zirconium, 0 à 5at% de niobium.

Description

Description [0001] La présente invention a pour objet un article de joaillerie, d’horlogerie ou de maroquinerie comprenant au moins une partie dans un alliage de mémoire de forme.
[0002] Un alliage à mémoire de forme (AMF) est un alliage métallique possédant plusieurs propriétés: la capacité de garder en mémoire une forme initiale et de la retrouver même après une déformation (effet mémoire simple sens) ou la possibilité d’alterner entre deux formes préalablement mémorisées lorsque sa température varie autour d’une température critique (effet mémoire double sens), et un comportement superélastique permettant des allongements sans déformation permanente supérieurs à ceux des autres métaux. Parmi les alliages à mémoire de forme les plus connus et utilisés, on trouve toute une famille d’alliages de nickel et de titane (NiTi).
[0003] Les caractéristiques des AMF proviennent du fait que ces alliages ont deux phases cristallographiques appelées phase martensitique et phase austénitique (par analogie aux aciers, bien que la transformation soit indépendante du temps dans le cas des AMF). Le passage d’une phase à une autre se fait soit par changement de température, soit par application d’une contrainte. L’intérêt des AMF est que la transformation de phase est displacive (faibles déplacements globaux et homogènes d’atomes, donc pas de changement même local de la composition chimique) plutôt que diffusive. Toute déformation pseudo plastique appliquée dans la phase martensitique va entraîner la réorientation des variantes de martensites (déformation en dessous de la limite élastique). En chauffant pour retrouver la phase austénitique, l’alliage retrouve sa forme initiale.
[0004] On définit les températures de transition suivantes:
- Ms et Mf, les températures auxquelles la transition en phase martensitique débute et respectivement finit lorsque l’alliage est refroidi;
- As et Af, les températures auxquelles la transition de phase martensitique en phase austénitique débute et respectivement finit lorsque l’alliage est chauffé.
[0005] Comme indiqué plus haut, certains alliages à mémoire de forme ont un effet mémoire simple sens: l’alliage est capable de retrouver par chauffage sa forme initiale après une déformation mécanique.
[0006] Le principe de l’effet mémoire simple sens est le suivant (voir les graphiques des fig. 1 et 2):
a) L’alliage dans sa forme initiale est refroidi sans contrainte en partant d’une température Ti qui est supérieure à Ms, et cela jusqu’à une température Tf inférieure à Mf. On forme donc de la martensite mais la déformation de transformation est nulle.
b) Une contrainte (charge et décharge) est appliquée à température constante (Tf) pour déformer l’alliage dans une seconde forme. Il n’y a pas transformation de phase, mais réorientation des variantes de martensite formées lors du refroidissement à l’étape (a). Il est important de noter que cette contrainte appliquée ne doit pas dépasser la limite élastique. La déformation lors de cette étape est pseudoplastique.
c) L’alliage est réchauffé jusqu’à une température Ti supérieure à Af sous contrainte nulle. Il y a changement de phase (la martensite se transforme en austénite) et l’alliage reprend ainsi sa forme initiale.
[0007] Les propriétés des alliages à mémoire de forme peuvent être utilisées pour réaliser des articles de joaillerie, d’horlogerie ou de maroquinerie dont la forme peut être modifiée par contrainte et/ou changement de température soit pour des raisons pratiques (mise en forme, sertissage, réparation de déformation accidentelle) ou pour des raisons esthétiques et ludiques. Par exemple, EP 1 238 600 décrit des articles de joaillerie en AMF dont la forme change à des températures proches de celle du corps humain (température de porter). C’est-à-dire que les alliages choisis présentent des températures de transition, et notamment une température Af, entre 20 °C et 35 °C. Un tel bijou va donc changer de forme lorsqu’il est porté (chauffé par le porteur, chauffé sous une veste, refroidi à l’air libre ou trempé dans l’eau froide) pour un aspect ludique, esthétique ou encore pratique (enfilage facilité d’un bracelet qui se resserre une fois porté grâce à la chaleur corporelle du porteur).
[0008] Le document JP 2014 152 355 cherche à obtenir un alliage à mémoire de forme à base d’or et de titane présentant des températures de transition élevées (entre 300 °C à 600 °C) notamment pour une utilisation dans les domaines automobile et aéronautique qui requièrent des pièces devant supporter des températures élevées. La composition suivante en pourcentage atomique y est notamment décrite: 48 à 52at% de titane; 0,1 à 22at% d’un ou plusieurs des éléments suivants: Zr, Nb, Hf, Ta, V, Mo et W; 26 à 51,9at% d’or. Bien que contenant de l’or, ce document ne cherche pas à obtenir un alliage avec un titre supérieur ou égal à 18 carats.
[0009] Le document EP 3 040 790 décrit un article de joaillerie en alliage précieux léger à base de titane. Il y est remarqué que les alliages TiPd et TiAu sont titrables et particulièrement légers. Le document s’intéresse au remplacement du palladium dans ces alliages à base de titane. Plus particulièrement, il se propose d’obtenir un alliage ductile basé sur l’intermétallique équi-atomique TiPd dans lequel le surplus de palladium par rapport au titre massique Pd500 est partiellement ou totalement remplacé par un élément non précieux de sorte que le titane représente toujours 50% atomique de
CH 715 040 A2 l’alliage final. Ce document ne donne aucune indication en ce qui concerne l’obtention d’alliages à base de titane et d’or qui pourraient être titrables à 18 carats (750). De plus, les effets mémoire de forme de ces alliages sont ici considérés comme parasites et ne sont donc pas recherchés.
[0010] Le but de la présente invention est de réaliser un article de joaillerie, d’horlogerie ou de maroquinerie comprenant une partie dans un alliage AMF dont la composition comprend majoritairement de l’or, de préférence en assez grande quantité pour être titré à 18 carats au moins.
[0011] La présente invention a pour objet un article de joaillerie, d’horlogerie ou de maroquinerie selon la revendication 1. [0012] Les figures annexées servent à illustrer la description de l’invention.
Les fig. 1 et 2 illustrent graphiquement le principe de l’effet mémoire simple sens des AMF.
Les fig. 3 à 5 représentent une courbe de déformation pour différents alliages AMF à base d’or selon la présente invention.
[0013] L’invention a donc pour objet un article de joaillerie, d’horlogerie ou de maroquinerie comprenant au moins une partie réalisée dans un alliage à mémoire de forme dont la composition comprend majoritairement de l’or et présente notamment un titre supérieur ou égal à 18 carats. Plus précisément, selon l’invention, l’alliage à mémoire deforme présente la composition suivante donnée en pourcentage atomique:
à 55at% d’or, à 47at% de titane,
0,1 à 15at% de zirconium, à 5 at% de niobium.
[0014] De manière privilégiée, le pourcentage atomique d’or est compris entre 48 et54%at, encore plus préférentiellement entre 50 et 52%at.
[0015] De manière privilégiée, le pourcentage atomique de titane est compris entre 40 et 47%at.
[0016] De manière privilégiée, le pourcentage atomique de zirconium est compris entre 0.5 et 12%at, encore plus préférentiellement entre 1 et 10%at.
[0017] De manière privilégiée, on considère les compositions suivantes (en pourcentage atomique): 50Au40Ti10Zr, 50Au45Ti3Zr2Nb et 52Au47Ti1Zr.
[0018] Comme exemple de réalisation, on peut citer une bague dont au moins une partie de l’anneau ou l’anneau entier est réalisé dans un alliage tel que ci-dessus ou encore un bracelet de montre à maillon rigide. Dans ces deux exemples, les propriétés de l’alliage à mémoire de forme peuvent être utilisées pour faire varier la taille de l’article ou pour corriger facilement une déformation accidentelle.
[0019] L’élaboration de l’alliage est décrite ci-dessous. La première étape consiste à préparer les éléments purs entrant dans la composition de l’alliage à mémoire de forme. Les éléments sont ensuite fondus ensemble dans un four à arc dont la température atteint au moins 1854.7°C dans le cas d’un alliage à base d’or (point de fusion Tf(Au) = 1064 °C), de titane (point de fusion Tf(Ti) = 1668 °C) et de zirconium (point de fusion Tf(Zr) = 1854.7 °C). Avant la fonte, un vide secondaire de l’ordre de 7 χ 10-5 mbar est tiré et de l’argon est injecté. Le brut de coulée est refroidi sous forme de lingot ou de tige par exemple et peut être ensuite usiné à l’aide de techniques d’usinage classiques. Enfin, un traitement d’homogénéisation est réalisé en maintenant la pièce à 850-900 °C pendant une heure sous argon, en procédant à une première trempe à l’eau et en maintenant à nouveau la pièce à 300 °C sous argon pendant trente minutes avant de procéder à une nouvelle trempe à l’eau.
[0020] En théorie, les possibilités de déformation S(%) récupérée au chauffage des alliages AMF atteignent 6 à 8%. Les résultats pratiques pour les alliages AMF à base d’or selon l’invention atteignent 3 à 6%.
[0021] Les fig. 3 à 5 illustrent les courbes de déformations pour les alliages suivants 50Au40Ti10Zr, 52Au47Ti1Zr et 50Au45Ti3Zr2Nb respectivement.
[0022] Ces courbes ont été obtenues lors d’essais de compression effectués sur des pions de 3mm de diamètre sur 4,5 mm de hauteur élaborés selon la technique ci-dessus et selon le protocole de test suivant:
Compression à 8,5% à température constante, alliage en phase martensitique;
Relâchement de la contrainte;
CH 715 040 A2
Mesure de la déformation S en fin de compression;
Chauffage à une température supérieure à Af, ici entre 550-600 °C pendant 1 minute;
Mesure de la déformation S résiduelle.
[0023] Les résultats obtenus pour les alliages 50Au40Ti10Zr, 52Au47Ti1Zr et 50Au45Ti3Zr2Nb sont donnés dans le tableau ci-dessous et illustrés aux fig. 3 à 5:
Alliage ε(%) fin de compression ε(%) récupérée au chauffage ε(%) résiduelle Ratio AMF (%)
50Au40Tï10Zr 5.7 4.4 1.3 77
52Au47Ti1Zr 6.4 3.7 2.7 58
50Au45Ti3Zr2Nb 6.3 5 1.3 80
[0024] Le ratio AMF est défini comme le ratio entre la déformation S récupérée au chauffage et la déformation S en fin de compression. De préférence, l’alliage à mémoire de forme est choisi pour avoir un ratio AMF supérieur à 50%.
[0025] Des éléments particuliers comme Ta, Sn, Cr, Co, Mo, Y, Pd et Ag pourraient être ajoutés à l’alliage à mémoire de forme selon l’invention afin de maximiser le ratio AMF et/ou pour influer sur les températures de transition.
[0026] La présente invention permet ainsi de réaliser un article de joaillerie, d’horlogerie ou de maroquinerie en métal précieux, puisque l’alliage à base d’or est titrable à au moins à 18 carats. Les propriétés de l’alliage à mémoire de forme permettent une grande variété d’application: ludique, esthétique ou pratique (changement de taille ou réparation de déformation accidentelle). L’absence de nickel en fait un alliage sûr pour le porteur.

Claims (8)

  1. Revendications
    1. Article de joaillerie, d’horlogerie ou de maroquinerie comprenant au moins une partie dans un alliage à mémoire de forme comprenant de l’or, caractérisé par le fait que l’alliage à mémoire de forme est titré à au moins 18 carats et présente la composition suivante en pourcentage atomique:
    - 46 à 55at% d’or,
    - 38 à 47at% de titane,
    -0,1 à 15at% de zirconium,
    - 0 à 5at% de niobium.
  2. 2. Article selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit alliage à mémoire de forme présente un pourcentage atomique de niobium de 0,1 à 5 at.
  3. 3. Article selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit alliage à mémoire de forme présente un pourcentage atomique d’or compris entre 48 et 54%at, de préférence entre 50 et 52%at.
  4. 4. Article selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit alliage à mémoire de forme présente un pourcentage atomique de titane compris entre 40 et 47%at.
  5. 5. Article selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit alliage à mémoire de forme présente un pourcentage atomique de zirconium compris entre 0,5 et 12%at, de préférence entre 1 et 10%at.
  6. 6. Article selon l’une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le ratio AMF de l’alliage à mémoire de forme, défini comme étant le ratio entre la déformation S récupérée lors du chauffage de l’alliage à une température supérieure à la température (Af) de fin de transition de phase martensitique en phase austénitique et la déformation S après application d’une contrainte lorsque l’alliage est en phase martensitique, est supérieur à 50%.
  7. 7. Article selon la revendication précédente, caractérisé par le fait que le ratio AMF de l’alliage à mémoire de forme est supérieur à 70%.
  8. 8. Article selon l’une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l’alliage à mémoire de forme présente l’une des compositions suivantes données en pourcentage atomique 50Au40Ti10Zr, 50Au45Ti3Zr2Nb ou 52Au47Ti1Zr.
    CH 715 040 A2
CH00639/19A 2018-05-24 2019-05-16 Article de joaillerie, d'horlogerie ou de maroquinerie. CH715040B1 (fr)

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