CH721881A2 - Article avec un décor 3d revêtu et son procédé de fabrication - Google Patents

Article avec un décor 3d revêtu et son procédé de fabrication

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Abstract

L'invention concerne également à l'article (1) issu du procédé de fabrication.

Description

Domaine technique de l'invention
[0001] L'invention concerne un procédé de fabrication d'un article réalisé dans un matériau non conducteur électrique avec ledit article ayant un décor 3D revêtu d'un métal noble ou d'un alliage de métal noble.
Arrière-plan technologique
[0002] Les décors sont généralement rapportés, par collage par exemple, sur les composants réalisés dans des matériaux durs non conducteurs tels que la céramique. Les décors ainsi rapportés ont une adhérence faible sur le substrat avec un risque accru d'arrachage ou de décollement, en particulier sur des composants fortement sollicités tels que les lunettes de montre.
Résumé de l'invention
[0003] La présente invention vise à pallier les manquements précités en proposant un procédé de fabrication d'un article avec un décor en relief positif, aussi dit décor 3D, avec ledit décor étant d'un bloc avec le substrat pour éviter les problèmes d'adhérence. Sur ce décor en relief, une coque en or, en argent ou de manière générale en métal noble ou son alliage est réalisée pour apporter un aspect décoratif à ce décor.
[0004] Plus précisément, l'invention se rapporte à un procédé de fabrication d'un article réalisé dans un matériau non conducteur électrique tel que la céramique, le saphir, le YAG (Yttrium Aluminium Garnet) ou le nitrure de silicium, l'article comprenant au moins un décor en relief revêtu d'une couche visible réalisée dans un métal noble ou dans un de ses alliages, le procédé comprenant les étapes de :
–
Mise à disposition d'une ébauche monobloc comprenant une face composée d'une surface de base et dudit au moins un décor en relief surplombant la surface de base;
–
Dépôt d'une première couche d'accroche et ensuite d'une deuxième couche d'accroche sur le décor en relief et au moins en partie sur la surface de base;
–
Dépôt par électroformage de la couche visible sur la deuxième couche d'accroche;
–
Ablation sélective par laser de la couche visible et au moins partiellement de la première couche d'accroche et de la deuxième couche d'accroche au niveau de la surface de base afin de garder uniquement la couche visible sur le décor en relief incluant ses flancs.
[0005] Avec le procédé selon l'invention, le décor ne peut pas s'arracher ou se décoller du substrat puisqu'il fait partie du substrat.
[0006] En outre, la couche du métal noble ou de son alliage sur le décor en relief a une épaisseur importante pouvant aller jusqu'à plusieurs dixièmes de millimètres. En particulier, le métal noble peut être de l'or ou un alliage d'or. La forte épaisseur de métal ou d''alliage déposée participe à donner l'aspect „massif“ d'un décor qui aurait pu être rapporté, comme une applique par exemple.
[0007] Cette invention étant plus spécifiquement destinée à décorer des lunettes, on ne risque pas, à force de frottements sur les vêtements, d'user le dépôt, ce qui pourrait laisser apparaitre le substrat.
[0008] L'or allié électroformé présente pour autre avantage d'être plus dur qu'un or allié métallurgique qui aurait été rapporté sur le substrat. Cela peut permettre de donner un aspect satiné lors de la terminaison, qui est plus durable dans le temps.
Brève description des figures
Les figures 1 à 5 représentent schématiquement les 5 étapes du procédé selon l'invention.
La figure 6 représente une lunette de montre avec des index et des chiffres formant le décor 3D revêtu du métal noble ou de son alliage selon l'invention.
Description détaillée de l'invention
[0010] L'invention concerne un procédé de réalisation d'un article avec un décor en relief revêtu d'un métal noble ou d'un alliage de métal noble. Le métal noble est plus spécifiquement de l'or, de l'argent, du platine, du palladium, du rhodium ou du ruthénium. L'article peut, à titre d'exemple, être un composant horloger. Il peut plus spécifiquement s'agir d'un composant d'habillage choisi parmi la liste non exhaustive comprenant une carrure, un fond, une lunette, une couronne, un poussoir, un maillon de bracelet, un bracelet, une boucle ardillon, un fermoir, un cadran et une aiguille. Typiquement, le composant horloger est un cadran ou une lunette avec des index et des chiffres formant le décor en relief revêtu de la couche de métal noble ou de son alliage. Le procédé est plus spécifiquement adapté pour un article réalisé dans un matériau non conducteur électrique tel que la céramique, le nitrure de silicium, le YAG ou le saphir. Ces matériaux sont généralement durs avec des duretés supérieures ou égales à 1100 HV.
[0011] Le procédé est illustré aux figures 1 à 5 en 5 étapes. Dans une première étape (fig.1), l'article avec le décor 2a non revêtu, qu'on qualifiera dans son ensemble d'ébauche 3, est mis à disposition. Le décor 2a fait partie intégrante de l'ébauche 3 avec cette dernière réalisée selon un procédé classique de frittage de poudres ou par fabrication additive pour une céramique, un nitrure de silicium et un YAG ou par le procédé Verneuil et la technique EFG (Edge-defined, Film fed Growth) pour le saphir. Ces procédés sont donnés à titre d'exemple et d'autres procédés sont évidemment envisageables pour réaliser l'ébauche.
[0012] L'ébauche 3 est définie par sa face 2 qui comporte une surface de base 2b et au moins un décor en relief 2a qui surplombe cette surface de base 2b.
[0013] Ensuite, dans une deuxième étape (fig.2), au moins deux couches d'accroche 4a,4b sont déposées préférentiellement par PVD (Physical Vapor Deposition) sur le décor en relief 2a et sur au moins une partie de la surface de base 2b. Une première couche 4a est formée de Cr ou de Ti et une deuxième couche 4b est formée d'Au, d'Ag ou de Cu. Chaque couche a une épaisseur comprise entre 30 nm et 70 nm avec typiquement une couche de l'ordre de 50 nm. Selon l'invention, une ou les deux couches d'accroche pourraient être sélectivement déposées, via un masque par exemple, sur seulement une partie de la surface de base. Il est également possible de structurer, par laser par exemple, la surface d'une ou des deux couches d'accroche de manière à changer ses propriétés physiques telles que l'hydrophobicité.
[0014] Dans une troisième étape (fig.3), la couche du métal noble ou son alliage 5 est déposée par électroformage. Cette couche 5 a une épaisseur comprise entre 0.02 mm et 0.7 mm, de préférence entre 0.03 mm et 0.3 mm. Pour la croissance d'un alliage d'or dans une teinte comprise entre les domaines 3N et 5N (selon la norme ISO 8654 de février 2018), les paramètres sont les suivants :
–
le bain comporte de 1 à 10 g.I-1 d'or métal sous forme d'aurocyanure alcalin ;
–
le bain comporte de 30 à 80 g.I-1 de cuivre métal sous forme de cyanure double alcalin ;
–
le bain peut comporter de 10 mg.I-1 à 5 g.I-1 d'indium métal sous forme complexé ;
–
le bain comporte de 15 à 35 g.I-1 de cyanure libre;
–
la température du bain est maintenue entre 50 et 80 °C;
–
le pH du bain est maintenu entre 8 et 12;
–
le procédé est réalisé à des densités de courant comprises entre 0,05 et 1,5 A.dm- 2.
[0015] Dans une quatrième étape optionnelle (fig.4), la partie supérieure de la couche de métal noble ou de son alliage 5 peut être soumise à une opération mécanique ayant pour objet de polir, de satiner et/ou de matifier cette couche.
[0016] Dans une cinquième étape (fig.5), la couche de métal noble ou de son alliage 5 et au moins en partie les deux couches d'accroches 4a,4b sont enlevées par ablation laser au niveau de la surface de base 2b de manière à ne laisser subsister les différentes couches 4a,4b,5 que sur le décor en relief 2a incluant ses flancs. L'ablation laser est préférentiellement réalisée avec un laser à impulsion tel qu'un laser picoseconde, nanoseconde ou femtoseconde. Une grande variété de combinaison de source et paramètres peuvent permettre d'ablater les couches métalliques. Cependant, préférentiellement, une source laser femtoseconde est utilisée avec une longueur d'onde comprise entre 310 nm et 600 nm, des impulsions mises en forme afin de présenter un minimum d'énergie moyenne et des pics par impulsion élevés au regard de l'énergie moyenne appliquée à la couche métallique. Typiquement, des fréquences de répétitions comprises entre 400 kHz et 1200 kHz ainsi qu'une mise en forme d'enveloppe par rafale comprenant une pente linéaire croissante ou décroissante d'inclinaison variable et contenant 1 à 35 impulsions sont utilisées.
[0017] On précisera que la quatrième étape pourrait également être réalisée après cette cinquième étape et éventuellement après les sixième et septième étapes mentionnées ci-dessous.
[0018] Dans une sixième étape optionnelle non représentée, le matériau de l'ébauche peut être texturé pour donner un aspect mat, satiné et/ou avec des motifs à la surface du matériau. La texturation peut être réalisée par laser ou par une opération mécanique.
[0019] Dans une septième étape optionnelle non représentée, un strippage des couches d'accroche 4a,4b au niveau de la surface de base 2b peut être réalisé sur l'article si l'ablation laser a laissé subsister quelques résidus de ces couches d'accroche. Le strippage consiste à enlever chimiquement les résidus des couches en immergeant l'article dans un bain qui est, par exemple, un bain de Chrome Etch n°1, formulé par la société Technic. Le strippage de ces couches impactera peu la couche de métal noble ou de son alliage car les différences d'épaisseur entre les couches d'accroche et la couche de métal noble ou de son alliage sont importantes. En d'autres mots, enlever les éventuels quelques nanomètres restants des couches d'accroche enlèvera proportionnellement peu de matière sur la couche épaisse du métal noble ou de son alliage. Cette étape optionnelle pourra également être réalisée avant la sixième étape si cette dernière, qui comme susmentionnée est optionnelle, est d'application.
[0020] L'article 1 ainsi obtenu, représenté à la figure 6 pour une lunette, présente ainsi un ou plusieurs décors en relief 2a surplombant la surface de base 2b avec uniquement sur les décors en relief 2a incluant ses flancs la couche de métal noble ou son alliage 5.

Claims (12)

1. Procédé de fabrication d'un article (1) réalisé dans un matériau non conducteur électrique, ledit article (1) comprenant au moins un décor en relief (2a) revêtu d'une couche visible (5) réalisée dans un métal noble ou dans un de ses alliages, le procédé comprenant les étapes de: – Mise à disposition d'une ébauche (3) monobloc comprenant une face (2) composée d'une surface de base (2b) et dudit au moins un décor en relief (2a) surplombant la surface de base (2b) ; – Dépôt d'une première couche d'accroche (4a) et ensuite d'une deuxième couche d'accroche (4b) sur le décor en relief (2a) et au moins en partie sur la surface de base (2b); – Dépôt par électroformage de la couche visible (5) sur la deuxième couche d'accroche (4b); – Ablation sélective par laser de la couche visible (5) et au moins partiellement de la première couche d'accroche (4a) et de la deuxième couche d'accroche (4b) au niveau de la surface de base (2b) afin de garder uniquement la couche visible (5) sur le décor en relief (2a).
2. Procédé de fabrication selon la revendication 1, dans lequel la première couche d'accroche (4a) est formée d'une couche de Cr ou de Ti et la deuxième couche d'accroche (4b) est formée d'une couche d'Au, d'Ag ou de Cu.
3. Procédé de fabrication selon la revendication 2, dans lequel la première couche d'accroche (4a) et la deuxième couche d'accroche (4b) sont déposées par PVD.
4. Procédé de fabrication selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la première couche d'accroche (4a) et/ou la deuxième couche d'accroche (4b) sont structurées par laser pour modifier les propriétés physiques de surface.
5. Procédé de fabrication selon l'une des revendications précédentes, dans lequel l'ébauche (3) est réalisée par frittage de poudres, par fabrication additive ou par le procédé Verneuil et la technique EFG (Edge-defined, Film fed Growth).
6. Procédé de fabrication selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la première couche d'accroche (4a) et la deuxième couche d'accroche (4b) ont chacune une épaisseur comprise entre 30 et 70 nm et dans lequel la couche visible (5) a une épaisseur comprise entre 0.02 mm et 0.7 mm, de préférence entre 0.03 mm et 0.3 mm.
7. Procédé de fabrication selon l'une des revendications précédentes, comprenant une étape additionnelle d'opération mécanique de la partie supérieure de la couche visible (5) ayant pour objet de polir, satiner et/ou matifier la couche visible (5).
8. Procédé de fabrication selon l'une des revendications précédentes, comprenant une étape additionnelle de strippage des première et deuxième couches d'accroche (4a,4b) après l'étape d'ablation sélective, le strippage consistant à enlever chimiquement des résidus éventuels des première et deuxième couches d'accroche (4a,4b) subsistant sur la surface de base (2b) en immergeant l'article (1) dans un bain.
9. Article (1) réalisé dans un matériau non conducteur électrique, comprenant au moins un décor en relief (2a) revêtu successivement en direction de l'extérieur de l'article (1) d'au moins une première couche d'accroche (4a), une deuxième couche d'accroche (4b) et d'une couche visible (5) réalisée dans un métal noble ou dans un de ses alliages, la première couche d'accroche (4a) et la deuxième couche d'accroche (4b) ayant chacune une épaisseur comprise entre 30 nm et 70 nm et la couche visible (5) ayant une épaisseur comprise entre 0.02 mm et 0.7 mm, de préférence entre 0.03 mm et 0.3 mm.
10. Article (1) selon la revendication précédente, ledit article (1) étant un composant horloger.
11. Article (1) selon la revendication précédente, ledit article (1) étant une lunette ou un cadran.
12. Article (1) selon l'une des revendications 9 à 11 ou procédé selon l'une des revendications 1 à 8, ledit article (1) étant réalisé dans une céramique, un saphir, un YAG ou un nitrure de silicium.
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