CH720599A2

CH720599A2 - Axes horlogers amagnétiques en alliages à base de platine et procédés de fabrication de tels axes

Info

Publication number: CH720599A2
Application number: CH000273/2023A
Authority: CH
Inventors: Giraud Damien; Diologent Frédéric
Original assignee: Richemont Int Sa
Priority date: 2023-03-10
Filing date: 2023-03-10
Publication date: 2024-09-30

Abstract

L'invention concerne un axe horloger (1) destiné à équiper un élément pivotant d'un mouvement horloger, caractérisé en ce que ledit axe (1) est fait en un alliage amagnétique comportant: – entre 1% et 4% par poids d'aluminium ; – entre 1% et 3% par poids de chrome; – entre 2% et 10% par poids de vanadium; – entre 0% et 2% par poids de niobium; – entre 0% et 2% par poids de ruthénium; – jusqu'à 2% par poids d'autres éléments ; – des impuretés inévitables ; – balance en platine. Trois autres tels axes sont également proposés, faits dans un alliage amagnétique comportant également le platine comme élément majoritaire et, au moins, le titane, ou l'aluminium, ou le titane et le vanadium, ou l'aluminium, le chrome et le vanadium, comme éléments secondaires. L'invention concerne également un oscillateur mécanique comprenant un tel axe.

Description

Domaine technique

[0001] La présente invention se rapporte au domaine de l'horlogerie. Elle concerne, plus particulièrement, un axe horloger destiné à équiper un élément pivotant d'un mouvement horloger.

Etat de la technique

[0002] L'horloger contemporain est toujours à la recherche de nouveaux matériaux pour divers rôles dans le mouvement mécanique d'une pièce d'horlogerie. L'industrialisation oblige que les matériaux présentent non seulement des excellentes propriétés lors de leur utilisation dans la pièce terminée, mais également lors de la fabrication.

[0003] Même si un matériau particulier présentait des propriétés irréprochables pour son fonctionnement, s'il est impossible de le mettre en forme pour former une pièce mécanique, il serait inutile dans la pratique.

[0004] Traditionnellement, les axes horlogers, notamment pour le pivotement de roues, pignons, mobiles en général, balanciers, ancres, composants du barillet etc., sont fabriqués à partir d'une barre en acier trempable par décolletage, finition mécanique de surface (polissage, roulage etc.) ainsi que par un ou plusieurs traitements thermiques afin d'obtenir une dureté convenable pour minimiser l'usure en service.

[0005] Plus récemment, des axes horlogers ont été proposés en d'autres matériaux qui présentent des avantages par rapport aux matériaux traditionnels, comme le titane grade 5 (comprenant 5.5 à 6.75% par poids d'aluminium et 3.5 à 4,5% par poids de vanadium) dévoilé par le document CH713264. Cependant, cet alliage nécessite une anodisation afin d'obtenir une dureté de surface suffisante pour une utilisation horlogère, ce qui implique, dans le cas d'un axe de balancier, des centaines de millions, voire même des milliards, d'oscillations en contact avec un palier en rubis ou autre matériau très dur.

[0006] Le document CH707504 dévoile un autre axe horloger en titane, dont l'état de surface est durci par implantation ou diffusion d'atomes d'azote ou d'oxygène dans sa surface.

[0007] Dans chacun des cas décrits ci-dessus, une étape ultérieure de traitement est nécessaire pour obtenir la dureté de surface nécessaire pour une résistance à l'usure nécessaire. Cette étape ultérieure est coûteuse à mettre en œuvre, et ralentit la production industrielle.

[0008] Le but de l'invention est par conséquent de proposer un axe horloger dans lequel les défauts susmentionnés sont au moins partiellement surmontés.

Divulgation de l'invention

[0009] De façon plus précise, l'invention concerne un axe horloger destiné à équiper un élément pivotant d'un mouvement horloger. Cet axe est fait en un alliage amagnétique comportant : – entre 2% et 3% par poids d'aluminium ; – entre 1% et 2% par poids de chrome ; – entre 3% et 7.5% par poids de vanadium ; – entre 0% et 0.5% par poids de niobium ; – entre 0% et 1% par poids de ruthénium; – jusqu'à 2% par poids d'autres éléments que le platine et ceux mentionnés ci-dessus en lien avec cette famille d'alliages ; – des impuretés inévitables (typiquement jusqu'à 1% supplémentaire par poids) ; – balance en platine, ou alternativement : – entre 15% et 30% par poids de titane ; – jusqu'à 2% par poids d'autres éléments que le platine et ceux mentionnés ci-dessus en lien avec cette famille d'alliages ; – des impuretés inévitables (typiquement jusqu'à 1% supplémentaire par poids) ; – balance en platine, ou encore alternativement : – entre 2.5% et 5.5% par poids d'aluminium; – entre 0% et 10% par poids de nickel ; – jusqu'à 2% par poids d'autres éléments que le platine et ceux mentionnés ci-dessus en lien avec cette famille d'alliages ; – des impuretés inévitables (typiquement jusqu'à 1% supplémentaire par poids) ; – balance en platine, ou encore alternativement : – entre 17% et 25% par poids de titane; – entre 2% et 7% par poids de vanadium; – jusqu'à 2% par poids d'autres éléments que le platine et ceux mentionnés ci-dessus en lien avec cette famille d'alliages ; – des impuretés inévitables (typiquement jusqu'à 1% supplémentaire par poids) ; – balance en platine.

[0010] Ces alliages présentent tous une bonne résistance à l'usure, une bonne dureté, une excellente résistance à l'oxydation, tout en étant suffisamment usinables pour permettre une fabrication sans nécessiter des modifications ou traitements de surface à l'exception d'un polissage et/ou un roulage, et/ou sans nécessiter de traitement thermique de durcissement après décolletage.

[0011] Avantageusement, ledit alliage présente une dureté Vickers supérieure à 400HV, de préférence supérieure à 450HV, encore de préférence supérieure à 500HV.

[0012] L'axe selon l'invention peut notamment trouver une application pour le pivotement d'une roue, d'un pignon, d'un mobile, d'un balancier, d'une ancre d'un échappement ou d'un composant d'un barillet.

[0013] Dans le cas où l'axe est un axe de balancier, un oscillateur mécanique peut comprendre un balancier monté sur un axe tel que défini ci-dessus, un ressort spiral en liaison cinématique avec ledit axe horloger de façon conventionnelle, ainsi qu'un plateau de balancier solidaire en rotation dudit axe, au moins l'un dudit balancier, dudit ressort spiral et dudit plateau étant en matière amagnétique.

[0014] Par ces moyens, un oscillateur, qui est particulièrement insusceptible à des champs magnétiques, peut être obtenu.

[0015] L'invention porte également sur un procédé de fabrication d'un axe horloger, comprenant les étapes de : – se doter d'une barre en alliage amagnétique selon l'une des définitions ci-dessus ; – effectuer un décolletage ainsi qu'un polissage et/ou un roulage pour former ledit axe horloger.

[0016] Un axe horloger présentant les propriétés mentionnées ci-dessus est ainsi obtenu.

[0017] De manière avantageuse, ledit procédé est exempt d'étape de traitement thermique de durcissement et/ou de traitement de surface à l'exception dudit polissage et/ou dudit roulage, améliorant ainsi l'efficacité de production.

Brève description des dessins

[0018] D'autres détails de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui suit, faite en référence au dessin annexé dans lequel : - Fig. 1 est une vue schématique latérale d'un axe horloger selon l'invention.

Modes de réalisation de l'invention

[0019] La figure 1 illustre schématiquement un axe horloger 1 selon l'invention. Un tel axe est formé d'une tige 1a qui se termine en deux pivots 1b de diamètre réduit qui sont destinés à coopérer avec des paliers respectifs (non illustrés) de façon conventionnelle. Typiquement, la tige 1a présente un diamètre d'environ 1mm, les pivots présentant un diamètre de 0.05mm, mais ces valeurs ne sont pas limitatives. Pour le surplus, l'axe 1 peut présenter d'autres structures telles que des flasques, rebords ou similaires afin de positionner une roue, un pignon, un mobile quelconque, une ancre, un balancier, un composant d'un barillet (tel que son couvercle et/ou tambour) ou similaire. Les paliers dans lesquels les pivots 1b entrent en contact peuvent être de tout type en tout matériau connu, typiquement en rubis synthétique.

[0020] L'axe 1 est typiquement fabriqué par décolletage à partir d'une barre en alliage, suivi d'un polissage et/ou un roulage et, facultativement, un traitement thermique de durcissement et/ou de détentionnement.

[0021] Les alliages utilisés pour l'axe 1 selon la présente invention se divisent en quatre familles, à savoir des alliages particuliers Pt-AI, Pt-Ti, Pt-Al-Ni et Pt-Ti-V.

[0022] En ce qui concerne les alliages Pt-AI, ces derniers comprennent, sur une base de platine, entre 2% et 3% par poids d'aluminium, entre 1% et 2% par poids de chrome, entre 3% et 7.5% par poids de vanadium, entre 0% et 0.5% par poids de niobium, entre 0% et 1 % par poids de ruthénium, et jusqu'à 2%, de préférence jusqu'à 1%, par poids d'autres éléments quelconques autres que Al, V, Nb, Ru et Pt (comme par exemple Sn, Mo, Fe, Cu, Ga, Ir, Co, W, Si, W, Ta, Hf, Ru, ainsi que des impuretés inévitables (par exemple O, C, H, N etc., typiquement jusqu'à 1% par poids) qui n'exercent aucune influence significative sur les propriétés de l'alliage et qui peuvent s'ajouter au 2% susmentionnés. La balance de l'alliage est, bien entendu, en platine.

[0023] Ces alliages présentent une dureté Vickers entre environ 400 HV et 625 HV, de préférence sans traitement thermique de durcissement, qui peut être augmentée jusqu'à environ 700 en état écroui.

[0024] En ce qui concerne des alliages Pt-Ti, ces derniers comprennent, sur une base de platine, entre 15% et 30% par poids de titane, et jusqu'à 2%, de préférence jusqu'à 1%, par poids d'autres éléments quelconques autres que Pt et Ti (comme par exemple AI, Sn, Mo, V, Fe, Cr, Cu, Ga, Ir, Ru, Co, W, Si, W, Ta, Hf) ainsi que des impuretés inévitables (par exemple O, C, H, N etc., typiquement jusqu'à 1% par poids) qui n'exercent aucune influence significative sur les propriétés de l'alliage et qui peuvent s'ajouter au 2% susmentionnés. La balance de l'alliage est, bien entendu, en platine.

[0025] Ces alliages présentent une dureté Vickers entre environ 375 HV et 760 HV, de préférence sans traitement thermique de durcissement.

[0026] En ce qui concerne les alliages Pt-Al-Ni, ces derniers présentent, sur une base de platine, entre 2.5% et 5.5% par poids d'aluminium, entre 0% et 10% par poids de nickel, jusqu'à 2%, de préférence jusqu'à 1 %, par poids d'autres éléments autres que le Pt, AI et Ni comme par exemple Sn, Mo, V, Fe, Cr, Cu, Ga, Ir, Ru, Co, W, Si, W, Ta, Hf, ainsi que des impuretés inévitables (par exemple O, C, H, N etc., typiquement jusqu'à 1% par poids) qui n'exercent aucune influence significative sur les propriétés de l'alliage et qui peuvent s'ajouter au 2% susmentionnés. La balance de l'alliage est, bien entendu, en platine.

[0027] Ces alliages présentent des duretés Vickers entre environ 525 HV et 650 HV, de préférence sans traitement thermique de durcissement.

[0028] En ce qui concerne des alliages Pt-Ti-V, ces derniers comportent, sur une base de platine, entre 17% et 25% par poids de titane, entre 2% et 7% par poids de vanadium, jusqu'à 2%, de préférence jusqu'à 1% par poids d'autres éléments autres que le Pt, Ti et V, comme par exemple AI, Sn, Mo, Fe, Cr, Cu, Ga, Ir, Ru, Co, W, Si, W, Ta, Hf, ainsi que des impuretés inévitables (par exemple O, C, H, N etc.) qui n'exercent aucune influence significative sur les propriétés de l'alliage. La balance de l'alliage est, bien entendu, en platine.

[0029] Ces alliages présentent des duretés Vickers entre environ 500 HV et 575 HV, sans traitement thermique de durcissement. Suite à un traitement thermique de solution, ces valeurs peuvent augmenter jusqu'à environ 680 HV.

[0030] Le tableau suivant illustre un nombre d'alliages spécifiques correspondant aux définitions des quatre familles d'alliages décrites ci-dessus : Pt-Al Variante 1 88.7 2.34 1.59 6.86 1.59 0 0.5 537 Variante 2 90.5 2.25 1.59 5.26 1.59 0 0.44 428 Variante 3 88.2 2.49 1.49 6.93 1.49 0.4 0.51 603 Variante 4 91.8 2.27 1.67 3.32 1.67 0.18 0.73 545 Pt-Ti Variante 1 73 27 757 Variante 2 76.9 23.1 586 Variante 3 78.3 21. 7 520 Variante 4 80.2 19.8 375 Variante 5 82.1 17.9 520 Variante 6 83.2 16.8 595 Pt-Al-Ni Variante 1 85.6 5.16 9.24 9.24 594 Variante 2 90.3 4.95 4.76 4.76 588 Variante 3 93.7 5.32 0.98 0.98 591.8 Variante 4 87.3 2.98 9.68 9.68 536 IPt-Ti-V Variante 1 75.8 21.3 2.9 523 Variante 2 70.6 23.1 6.3 565

[0031] Ces alliages sont amagnétiques, suffisamment durs pour présenter une bonne résistance à l'usure dans un rôle horloger, une bonne dureté ainsi qu'une excellente résistance à l'oxydation, tout en étant suffisamment usinables pour permettre une fabrication sans nécessiter un recours à des modifications ou traitements de surface à l'exception d'un polissage et/ou d'un roulage, et sans nécessiter un recours à un traitement thermique de durcissement après le décolletage, mais un tel traitement est, bien entendu, possible, comme c'est également le cas d'un recuit de détentionnement pour éliminer des contraintes internes issues de l'usinage. Par conséquent, une barre d'alliage peut simplement être décolletée et polie et/ou roulé pour former l'axe 1, ce qui est exceptionnellement efficace au niveau de la production.

[0032] Au niveau des duretés de l'alliage, on privilégie une dureté Vickers supérieure à 400HV, de préférence supérieure à 450HV, encore de préférence supérieure à 500HV, ce qui sous-entend l'ensemble des alliages figurant dans le tableau ci-dessus à l'exception de l'alliage Pt-Ti Variante 4, qui comprend 80 wt% Pt et 20 wt% Ti.

[0033] L'axe 1 selon l'invention peut, bien entendu, prendre place dans un mouvement horloger d'une pièce d'horlogerie.

[0034] Même si l'axe 1 peut être utilisé pour le pivotement d'un élément pivotant tel qu'une roue, un pignon, plus génériquement un mobile quelconque, une ancre, un balancier, un composant d'un barillet, il convient particulièrement pour un balancier d'un oscillateur doté d'un ou plusieurs autres composants amagnétiques. À ce titre, on peut citer un ressort spiral en silicium, diamant, oxyde de silicium ou similaire, un spiral métallique amagnétique, un plateau en laiton ou autre métal amagnétique, un balancier en laiton ou autre matériau amagnétique, etc. Cet oscillateur peut, bien entendu, prendre place dans un mouvement horloger d'une pièce d'horlogerie

[0035] Bien que l'invention ait été dévoilée en lien avec des modes de réalisation spécifiques, davantage de variantes sont possibles sans sortir du cadre des définitions des revendications annexées.

Claims

1. Axe horloger (1) destiné à équiper un élément pivotant d'un mouvement horloger, caractérisé en ce que ledit axe (1) est fait en un alliage amagnétique comportant : – entre 1% et 4%, préférentiellement entre 2% et 3% par poids d'aluminium ; – entre 1% et 3%, préférentiellement entre 1% et 2% par poids de chrome ; – entre 2% et 10%, préférentiellement entre 3% et 7.5% par poids de vanadium; – entre 0% et 2%, préférentiellement entre 0% et 0.5% par poids de niobium ; – entre 0% et 2%, préférentiellement entre 0% et 1% par poids de ruthénium ; – jusqu'à 2% par poids d'autres éléments ; – des impuretés inévitables ; – balance en platine.

2. Axe horloger (1) destiné à équiper un élément pivotant d'un mouvement horloger, caractérisé en ce que ledit axe (1) est fait en un alliage amagnétique comportant : – entre 10% et 40%, préférentiellement entre 15% et 30% par poids de titane ; – jusqu'à 2% par poids d'autres éléments ; – des impuretés inévitables ; – balance en platine.

3. Axe horloger (1) destiné à équiper un élément pivotant d'un mouvement horloger, caractérisé en ce que ledit axe (1) est fait en un alliage amagnétique comportant : – entre 1% et 6%, préférentiellement entre 2.5% et 5.5% par poids d'aluminium ; – entre 0% et 15%, préférentiellement entre 0% et 10% par poids de nickel ; – jusqu'à 2% par poids d'autres éléments ; – des impuretés inévitables ; – balance en platine.

4. Axe horloger (1) destiné à équiper un élément pivotant d'un mouvement horloger, caractérisé en ce que ledit axe (1) est fait en un alliage amagnétique comportant : – entre 15% et 30%, préférentiellement entre 17% et 25% par poids de titane; – entre 1% et 9%, préférentiellement entre 2% et 7% par poids de vanadium; – jusqu'à 2% par poids d'autres éléments ; – des impuretés inévitables ; – balance en platine.

5. Axe horloger (1) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel ledit alliage présente une dureté Vickers supérieure à 400HV, de préférence supérieure à 450HV, encore de préférence supérieure à 500HV.

6. Axe horloger (1) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel ledit élément pivotant est choisi parmi : – une roue ; – un pignon ; – un mobile ; – un balancier ; – une ancre ; – un composant d'un barillet.

7. Mouvement d'horlogerie comportant au moins un axe horloger (1) selon l'une des revendications précédentes.

8. Oscillateur mécanique comprenant : – Un balancier monté sur un axe horloger (1) selon l'une des revendications 1 à 6 ; – Un ressort spiral en liaison cinématique avec ledit axe horloger ; – Un plateau de balancier solidaire en rotation dudit axe horloger ; dans lequel au moins l'un dudit balancier, dudit ressort spiral et dudit plateau est en matière amagnétique.

9. Mouvement d'horlogerie comportant au moins un oscillateur mécanique selon la revendication 8.

10. Pièce d'horlogerie comportant un mouvement selon la revendication 9.

11. Procédé de fabrication d'un axe horloger (1), comprenant les étapes de : – se doter d'une barre en alliage amagnétique comportant : – entre 2% et 3% par poids d'aluminium ; – entre 1% et 2% par poids de chrome ; – entre 3% et 7.5% par poids de vanadium ; – entre 0% et 0.5% par poids de niobium ; – entre 0% et 1% par poids de ruthénium ; – jusqu'à 2% par poids d'autres éléments ; – des impuretés inévitables ; – balance en platine ; – effectuer un décolletage ainsi qu'un polissage et/ou un roulage pour former ledit axe horloger.

12. Procédé de fabrication d'un axe horloger (1), comprenant les étapes de : – se doter d'une barre en alliage amagnétique comportant : – entre 15% et 30% par poids de titane ; – jusqu'à 2% par poids d'autres éléments; – des impuretés inévitables ; – balance en platine ; – effectuer un décolletage ainsi qu'un polissage et/ou un roulage pour former ledit axe horloger.

13. Procédé de fabrication d'un axe horloger (1), comprenant les étapes de : – se doter d'une barre en alliage amagnétique comportant : – entre 2.5% et 5.5% par poids d'aluminium ; – entre 0% et 10% par poids de nickel ; – jusqu'à 2% par poids d'autres éléments ; – des impuretés inévitables ; – balance en platine ; – effectuer un décolletage ainsi qu'un polissage et/ou un roulage pour former ledit axe horloger.

14. Procédé de fabrication d'un axe horloger (1), comprenant les étapes de : – se doter d'une barre en alliage amagnétique comportant : – entre 17% et 25% par poids de titane; – entre 2% et 7% par poids de vanadium; – jusqu'à 2% par poids d'autres éléments ; – des impuretés inévitables ; – balance en platine ; – effectuer un décolletage ainsi qu'un polissage et/ou un roulage pour former ledit axe horloger.

15. Procédé selon l'une des revendications 11-14, dans lequel ledit procédé est exempt d'étape de traitement thermique de surface et/ou de traitement de surface autre que ledit polissage et/ou ledit roulage.