CH712718A2 - Pivot axis for watch movement. - Google Patents

Abstract

L’invention se rapporte à un axe de pivotement comportant un pivot (3) en métal à chacune de ses extrémités. Le métal est un alliage de cuivre amagnétique (4) afin de limiter sa sensibilité aux champs magnétiques et au moins la surface externe (5) d’un des deux pivots (3) est durcie en profondeur par rapport au cœur de l’axe selon une profondeur prédéterminée afin de durcir le ou les pivot(s) (3). L’invention concerne le domaine des mouvements d’horlogerie.The invention relates to a pivot axis having a pivot (3) made of metal at each of its ends. The metal is a nonmagnetic copper alloy (4) in order to limit its sensitivity to magnetic fields and at least the outer surface (5) of one of the two pivots (3) is hardened in depth with respect to the core of the axis according to a predetermined depth to harden the pivot (s) (3). The invention relates to the field of watch movements.

Description

DescriptionDescription

Domaine de l’invention [0001] L’invention se rapporte à une pièce pour mouvement d’horlogerie et notamment à un axe de pivotement amagné-tique pour un mouvement d’horlogerie mécanique et plus particulièrement à un axe de balancier, une tige d’ancre et un pignon d’échappement amagnétiques.FIELD OF THE INVENTION [0001] The invention relates to a piece for a watch movement and in particular to an amagné-tick pivoting axis for a mechanical clockwork movement and more particularly to a balance shaft, a rod of anchor and a non-magnetic exhaust pinion.

Arrière-plan de l’invention [0002] La fabrication d’un axe de pivotement horloger consiste, à partir d’une barre en acier trempable, à réaliser des opérations de décolletage pour définir différentes surfaces actives (portée, épaulement, pivots etc.) puis à soumettre l’axe décolleté à des opérations de traitement thermique comprenant au moins une trempe pour améliorer la dureté de l’axe et un ou plusieurs revenus pour en améliorer la ténacité. Les opérations de traitements thermiques sont suivies d’une opération de roulage des pivots des axes, opération consistant à polir les pivots pour les amener aux dimensions requises. Au cours de l’opération de roulage la dureté ainsi que ia rugosité des pivots sont encore améliorées. On notera que cette opération de roulage est très difficile voire impossible à réaliser avec la plupart des matériaux dont la dureté est faible c’est-à-dire inférieure à 600 HV.BACKGROUND OF THE INVENTION [0002] The manufacture of a clockwise pivoting pin consists, from a hardenable steel bar, of performing bar turning operations to define different active surfaces (bearing, shoulder, pivots, etc.). and then subjecting the neckline to heat treatment operations comprising at least one quenching to improve the hardness of the axis and one or more incomes to improve toughness. The heat treatment operations are followed by a rolling operation of the pivots of the axes, an operation consisting in polishing the pivots to bring them to the required dimensions. During the rolling operation the hardness as well as the roughness of the pivots are further improved. Note that this rolling operation is very difficult or impossible to achieve with most materials whose hardness is low, that is to say less than 600 HV.

[0003] Les axes de pivotement, par exemple les axes de balancier, utilisés classiquement dans les mouvements d’horlogerie mécaniques sont réalisés dans des nuances d’aciers de décolletage qui sont généralement des aciers mar-tensitiques au carbone incluant du plomb et des sulfures de manganèse pour améliorer leur usinabilité. Un acier de ce type désigné 20 AP est typiquement utilisé pour ces applications.The pivot axes, for example the balance axes, conventionally used in mechanical watch movements are made in grades of free cutting steels which are generally mar-tensitic carbon steels including lead and sulphides. of manganese to improve their machinability. A steel of this type referred to as AP is typically used for these applications.

[0004] Ce type de matériau a l’avantage d’être facilement usinable, en particulier d’être apte au décolletage et présente, après des traitements de trempe et de revenu, des propriétés mécaniques élevées très intéressantes pour la réalisation d’axes de pivotement horlogers. Ces aciers présentent en particulier une résistance à l’usure et une dureté après traitement thermique élevées. Typiquement la dureté des pivots d’un axe réalisé en acier 20 AP peut atteindre une dureté dépassant les 700 HV après traitement thermique et roulage.This type of material has the advantage of being easily machinable, in particular to be able to bar-turning and has, after quenching and tempering treatments, high mechanical properties very interesting for the realization of axes of pivoting watchmakers. In particular, these steels exhibit high wear resistance and hardness after heat treatment. Typically the hardness of the pivots of an axis made of steel AP may reach a hardness exceeding 700 HV after heat treatment and rolling.

[0005] Bien que fournissant des propriétés mécaniques satisfaisantes pour les applications horlogères décrites ci-dessus, ce type de matériau présente l’inconvénient d’être magnétique et de pouvoir perturber la marche d’une montre après avoir été soumis à un champ magnétique, et ce notamment lorsque ce matériau est utilisé pour la réalisation d’un axe de balancier coopérant avec un balancier spiral en matériau ferromagnétique. Ce phénomène est bien connu de l’homme du métier. On notera également que ces aciers martensitiques sont également sensibles à la corrosion.Although providing satisfactory mechanical properties for horological applications described above, this type of material has the disadvantage of being magnetic and can disrupt the running of a watch after being subjected to a magnetic field, and in particular when this material is used for producing a balance shaft cooperating with a balance spring of ferromagnetic material. This phenomenon is well known to those skilled in the art. It should also be noted that these martensitic steels are also susceptible to corrosion.

[0006] Des essais pour tenter de remédier à ces inconvénients ont été menés avec des aciers inoxydables austénitiques qui présentent la particularité d’être amagnétiques c’est-à-dire du type paramagnétique ou diamagnétique ou antiferromagnétique. Toutefois, ces aciers austénitiques présentent une structure cristallographique ne permettant pas de les tremper et d’atteindre des duretés et donc des résistances à l’usure compatibles avec les exigences requises pour la réalisation d’axes de pivotement horlogers. Un moyen d’augmenter la dureté de ces aciers est l’écrouissage, toutefois cette opération de durcissement ne permet pas d’obtenir des duretés supérieure à 500 HV. Par conséquent, dans le cadre de pièces nécessitant une grande résistance à l’usure par frottement et devant avoir des pivots ne présentant pas ou peu de risque de déformation, l’utilisation de ce type d’aciers reste limitée.Attempts to overcome these disadvantages have been conducted with austenitic stainless steels which have the distinction of being non-magnetic ie paramagnetic or diamagnetic or antiferromagnetic type. However, these austenitic steels have a crystallographic structure that does not allow them to be hardened and to reach hardnesses and therefore wear resistances that are compatible with the requirements required for the realization of clockwise pivot axes. One way to increase the hardness of these steels is work hardening, however this hardening operation does not allow to obtain hardnesses greater than 500 HV. Therefore, in the context of parts requiring high resistance to frictional wear and having pivots having little or no risk of deformation, the use of this type of steel remains limited.

[0007] Une autre approche pour tenter de remédier à ces inconvénients a consisté à déposer sur les axes de pivotements des couches dures de matériaux tels que le carbone amorphe connu sous la dénomination anglaise diamond like carbone (DLC). Or, on a constaté des risques importants de déiamination de la couche dure et donc la formation de débris qui peuvent circuler à l’intérieur du mouvement horloger et venir perturber le fonctionnement de ce dernier, ce qui n’est pas satisfaisant.Another approach to try to overcome these disadvantages has been to deposit on the pivot axes of the hard layers of materials such as the amorphous carbon known as English diamond carbon (DLC). However, there have been significant risks of deiamination of the hard layer and therefore the formation of debris that can circulate inside the watch movement and come to disrupt the operation of the latter, which is not satisfactory.

[0008] Une approche similaire, décrite dans le brevet FR 2015 873, prévoit de réaliser un axe de balancier dont au moins la partie principale est réalisé en certains matériaux amagnétiques. Les pivots peuvent être dans ce même matériau ou en acier. Il est également possible de prévoir le dépôt d’une couche supplémentaire appliquée par voie galvanique, chimique, ou à partir de la phase gazeuse (par exemple en Cr, Rh, etc.). Cette couche supplémentaire présente un risque important de délamination. Ce document décrit également un axe de balancier fabriqué entièrement en bronze durcissable. Toutefois, aucune information n’est donnée sur le procédé de fabrication des pivots. De plus, une pièce réalisée en bronze durcissable présente une dureté inférieure à 450 HV. Une telle dureté apparait pour l’homme du métier comme insuffisante pour réaliser un traitement par roulage.A similar approach, described in patent FR 2015 873, provides for making a balance shaft at least the main part is made of certain non-magnetic materials. The pivots can be in the same material or steel. It is also possible to provide the deposition of an additional layer applied galvanically, chemically, or from the gas phase (for example in Cr, Rh, etc.). This additional layer presents a significant risk of delamination. This document also describes a rocker shaft made entirely of curable bronze. However, no information is given on the manufacturing process of the pivots. In addition, a piece made of curable bronze has a hardness less than 450 HV. Such hardness appears to those skilled in the art as insufficient to perform a rolling treatment.

[0009] On connaît également de la demande EP 2 757 423 des axes de pivotements réalisés en alliage de cobalt ou de nickel du type austénitique et présentant une surface externe durcie selon une certaine profondeur. Toutefois, de tels alliages peuvent s’avérer difficiles à usiner par enlèvement de copeaux. De plus, ils sont relativement coûteux en raison du prix élevé du nickel et du cobalt. Résumé de l’invention [0010] Le but de la présente invention est de pallier tout ou partie des inconvénients cités précédemment en proposant un axe de pivotement permettant à la fois de limiter la sensibilité aux champs magnétiques et d’obtenir une dureté améliorée compatible avec les exigences de résistance à l’usure et aux chocs dans le domaine horloger.EP 2 757 423 also discloses pivoting pins made of a cobalt or nickel alloy of the austenitic type and having an outer surface hardened to a certain depth. However, such alloys can be difficult to machine by chip removal. In addition, they are relatively expensive because of the high price of nickel and cobalt. SUMMARY OF THE INVENTION [0010] The object of the present invention is to overcome all or part of the aforementioned drawbacks by proposing a pivot axis making it possible at the same time to limit the sensitivity to magnetic fields and to obtain an improved hardness compatible with the requirements of resistance to wear and shock in the watchmaking field.

[0011] L’invention a également pour but de fournir un axe de pivotement amagnétique ayant une résistance à la corrosion améliorée.The invention also aims to provide a nonmagnetic pivot axis having improved corrosion resistance.

[0012] L’invention a encore pour but de fournir un axe de pivotement amagnétique qui puisse être fabriqué de manière simple et économique.The invention also aims to provide a non-magnetic pivot axis that can be manufactured simply and economically.

[0013] A cet effet, l’invention se rapporte à un axe de pivotement pour mouvement horloger comportant au moins un pivot en métal à au moins une de ses extrémités.For this purpose, the invention relates to a pivot axis for a watch movement comprising at least one metal pivot at at least one of its ends.

[0014] Selon l’invention, le métal est un alliage de cuivre amagnétique afin de limiter sa sensibilité aux champs magnétiques, et au moins la surface externe dudit au moins un pivot est durcie en profondeur par rapport au cœur de l’axe selon une profondeur prédéterminée.According to the invention, the metal is a non-magnetic copper alloy in order to limit its sensitivity to magnetic fields, and at least the outer surface of said at least one pivot is hardened in depth relative to the core of the axis according to a predetermined depth.

[0015] Par conséquent, une zone superficielle ou la totalité de la surface de l’axe est durcie c’est-à-dire que le cœur de l’axe peut rester peu ou pas modifié. Par ce durcissement sélectif de portions de l’axe, l’axe de pivotement permet de cumuler les avantages comme la faible sensibilité aux champs magnétiques, et dans les zones de contrainte principales, une dureté, en plus d’une bonne résistance à la corrosion tout en conservant une bonne ténacité générale. Par ailleurs l’utilisation d’un tel alliage de cuivre amagnétique est avantageuse dans la mesure où ces derniers présentent une bonne usinabilité.Therefore, a surface area or the entire surface of the axis is hardened, that is to say that the heart of the axis can remain little or no change. By this selective hardening of portions of the axis, the pivot axis can accumulate advantages such as low sensitivity to magnetic fields, and in the main stress zones, hardness, in addition to good corrosion resistance while maintaining a good general tenacity. Moreover, the use of such a non-magnetic copper alloy is advantageous insofar as the latter have good machinability.

[0016] Conformément à d’autres caractéristiques avantageuses de l’invention: - la profondeur prédéterminée représente entre 5% et 40% du diamètre d total du pivot, typiquement entre 5 et 35 microns; - la surface externe durcie en profondeur comporte des atomes diffusés d’au moins un élément chimique; - la surface externe durcie en profondeur comporte une dureté de préférence supérieure à 600 HV.According to other advantageous features of the invention: the predetermined depth is between 5% and 40% of the total diameter of the pivot, typically between 5 and 35 microns; the deep-hardened outer surface comprises diffused atoms of at least one chemical element; the deep-hardened outer surface has a hardness of preferably greater than 600 HV.

[0017] De plus, l’invention se rapporte à un mouvement d’horlogerie comprenant un axe de pivotement selon l’une des variantes précédentes, et en particulier un axe de balancier, une tige d’ancre et/ou un pignon d’échappement comprenant un axe tel que défini ci-dessus.In addition, the invention relates to a watch movement comprising a pivot axis according to one of the preceding variants, and in particular a balance shaft, an anchor rod and / or a pinion of exhaust comprising an axis as defined above.

[0018] Enfin, l’invention se rapporte à un procédé de fabrication d’un axe de pivotement comportant les étapes suivantes: a) former, de préférence par décolletage ou toute autre technique d’usinage par enlèvement de copeaux, une axe de pivotement comportant au moins un pivot en métal à au moins une de ses extrémités, ledit métal étant un alliage de cuivre amagnétique, pour limiter sa sensibilité aux champs magnétiques; b) diffuser des atomes selon une profondeur prédéterminée au moins dans la surface externe dudit pivot afin de durcir en profondeur l’axe de pivotement au niveau des zones de contraintes principales tout en gardant une ténacité élevée.Finally, the invention relates to a method of manufacturing a pivot axis comprising the following steps: a) forming, preferably by bar turning or any other machining process by removing chips, a pivot axis having at least one metal pivot at at least one of its ends, said metal being a non-magnetic copper alloy, to limit its sensitivity to magnetic fields; b) scattering atoms at a predetermined depth at least in the outer surface of said pivot to deepen the pivot axis at the main stress zones while maintaining high toughness.

[0019] Par conséquent, par diffusion d’atomes dans l’alliage de cuivre, une zone superficielle ou la totalité de la surface des pivots est durcie sans avoir à déposer un deuxième matériau par-dessus les pivots. En effet, le durcissement est réalisé directement dans le matériau de l’axe de pivotement ce qui permet avantageusement selon l’invention d’éviter tout délaminage ultérieur comme cela peut se produire dans le cas du dépôt d’une couche dure sur l’axe.Therefore, by diffusion of atoms in the copper alloy, a surface area or the entire surface of the pivots is cured without having to deposit a second material over the pivots. Indeed, the hardening is carried out directly in the material of the pivot axis which advantageously allows according to the invention to avoid any subsequent delamination as may occur in the case of the deposition of a hard layer on the axis .

[0020] Conformément à d’autres caractéristiques avantageuses de l’invention: - la profondeur prédéterminée représente entre 5% et 40% du diamètre d total du pivot; - les atomes comportent au moins un élément chimique; - l’étape b) consiste en un traitement thermochimique de diffusion; - l’étape b) consiste en un processus d’implantation ionique suivi ou non d’un traitement de diffusion; - les pivots sont roulés ou polis après l’étape b).According to other advantageous features of the invention: the predetermined depth represents between 5% and 40% of the total diameter of the pivot; the atoms comprise at least one chemical element; step b) consists of a thermochemical diffusion treatment; step b) consists of an ion implantation process followed or not by a diffusion treatment; the pivots are rolled or polished after step b).

Description sommaire des dessins [0021] D’autres particularités et avantages assortiront clairement de la description qui en est faite ci-après, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux dessins annexés, dans lesquels: la fig. 1 est une représentation d’un axe de pivotement selon l’invention; et la fig. 2 est une coupe partielle d’un pivot d’axe de balancier selon l’invention après l’opération de traitement de diffusion et après l’opération de roulage ou de polissage.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS [0021] Other features and advantages will clearly show the description which is given below, by way of indication and in no way limitative, with reference to the accompanying drawings, in which: FIG. 1 is a representation of a pivot axis according to the invention; and FIG. 2 is a partial section of a rocker arm pivot according to the invention after the diffusion treatment operation and after the rolling or polishing operation.

Description détaillée des modes de réalisation préférés [0022] Dans la présente description, le terme matériau «amagnétique» signifie un matériau paramagnétique ou diama-gnétique ou antiferromagnétique, dont la perméabilité magnétique est inférieure ou égale à 1.01.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In the present description, the term "non-magnetic" material means a paramagnetic or diamagnetic or antiferromagnetic material whose magnetic permeability is less than or equal to 1.01.

[0023] Un alliage de cuivre est un alliage contenant au moins 50% en poids de cuivre.[0023] A copper alloy is an alloy containing at least 50% by weight of copper.

[0024] L’invention se rapporte à une pièce pour mouvement d’horlogerie et notamment à un axe de pivotement amagnétique pour un mouvement d’horlogerie mécanique.The invention relates to a piece for a watch movement and in particular to a non-magnetic pivoting axis for a mechanical clockwork movement.

[0025] L’invention sera décrite ci-après dans le cadre d’une application à un axe de balancier amagnétique 1. Bien évidemment, d’autres types d’axes de pivotement horlogers sont envisageables comme par exemple des axes de mobiles horlogers, typiquement des pignons d’échappement, ou encore des tiges d’ancre. Les pièces de ce type présentent au niveau du corps des diamètres inférieurs de préférence à 2 mm, et des pivots de diamètre inférieur de préférence à 0.2 mm, avec une précision de quelques microns.The invention will be described below in the context of an application to a non-magnetic balance shaft 1. Of course, other types of clockwise pivot axes are possible, such as for example axes of watchmakers, typically exhaust gears, or anchor rods. The parts of this type have at the body diameters preferably less than 2 mm, and pivots of smaller diameter preferably 0.2 mm, with an accuracy of a few microns.

[0026] En se référant à la fig. 1 on peut voir un axe de balancier 1 selon l’invention qui comporte une pluralité de sections 2 de diamètres différents, formées de préférence par décolletage ou toute autre technique d’usinage par enlèvement de copeaux, et définissant classiquement des portées 2a et des épaulements 2b arrangés entre deux portions d’extrémité définissant deux pivots 3. Ces pivots sont destinés à venir chacun pivoter dans un palier, typiquement dans un orifice d’une pierre ou rubis.Referring to FIG. 1 can be seen a balance shaft 1 according to the invention which comprises a plurality of sections 2 of different diameters, preferably formed by bar turning or any other machining process by chip removal, and classically defining spans 2a and shoulders 2b arranged between two end portions defining two pivots 3. These pivots are intended to each rotate in a bearing, typically in a hole of a stone or ruby.

[0027] Avec le magnétisme induit par les objets rencontrés au quotidien, il est important de limiter la sensibilité de l’axe de balancier 1 sous peine d’influencer la marche de la pièce d’horlogerie dans laquelle il est incorporé.With the magnetism induced by the objects encountered on a daily basis, it is important to limit the sensitivity of the balance shaft 1 under penalty of influencing the operation of the timepiece in which it is incorporated.

[0028] De manière surprenante, l’invention permet de résoudre les deux problèmes en même temps sans compromis et en apportant d’autres avantages. Ainsi, le métal 4 du pivot 3 est un alliage de cuivre amagnétique afin de limiter de manière avantageuse sa sensibilité aux champs magnétiques. De plus, au moins la surface externe 5 des pivots 3 (fig. 2) est durcie en profondeur par rapport au reste du pivot 3 selon une profondeur prédéterminée afin d’offrir, avantageusement selon l’invention, une dureté élevée au niveau de ladite surface externe tout en gardant une ténacité élevée.Surprisingly, the invention solves both problems at the same time without compromise and providing other benefits. Thus, the metal 4 of the pivot 3 is a non-magnetic copper alloy in order to advantageously limit its sensitivity to magnetic fields. In addition, at least the outer surface 5 of the pivots 3 (FIG 2) is hardened in depth relative to the remainder of the pivot 3 to a predetermined depth to provide, advantageously according to the invention, a high hardness at said outer surface while keeping a high tenacity.

[0029] En effet, selon l’invention, la surface externe durcie en profondeur des pivots 3 présente une dureté supérieure à 600 HV.Indeed, according to the invention, the outer surface hardened in depth pivots 3 has a hardness greater than 600 HV.

[0030] De préférence, l’alliage de cuivre amagnétique est choisi parmi le groupe comprenant un laiton (Cu-Zn) ou un laiton spécial (Cu-Zn avec Al et/ou Si et/ou Mn), un cuivre-béryllium, un bronze (Cu-Sn), un bronze à l’aluminium, un cuivre-alu-minium (comprenant optionnellement Ni et/ou Fe), un cuivre-nickel, un Mailiechort (Cu-Ni-Zn), un cuivre-nickel-étain, un cuivre-nickel-silicium, un cuivre-nickel-phosphore, un cuivre-titane, les proportions des différents éléments des alliages étant choisies pour leur conférer des propriétés amagnétiques ainsi qu’une bonne usinabilité.Preferably, the nonmagnetic copper alloy is chosen from the group comprising a brass (Cu-Zn) or a special brass (Cu-Zn with Al and / or Si and / or Mn), a copper-beryllium, a bronze (Cu-Sn), an aluminum bronze, a copper-aluminum-aluminum (optionally including Ni and / or Fe), a copper-nickel, a Mailiechort (Cu-Ni-Zn), a copper-nickel tin, a copper-nickel-silicon, a copper-nickel-phosphorus, a copper-titanium, the proportions of the various elements of the alloys being chosen to give them non-magnetic properties and good machinability.

[0031] Par exemple les laitons peuvent comprendre les alliages CuZn39Pb3, CuZn37Pb2, ou CuZn37.For example, the brasses may comprise CuZn39Pb3, CuZn37Pb2 or CuZn37 alloys.

[0032] Les laitons spéciaux peuvent comprendre les alliages CuZn37Mn3AI2PbSi, CuZn23AI3Co ou CuZn23AI6Mn4Fe3Pb.The special brasses may comprise CuZn37Mn3Al2PbSi, CuZn23Al3Co or CuZn23Al6Mn4Fe3Pb alloys.

[0033] Les Mailiechort peuvent comprendre les alliages CuNi25Zn11 Pb1 Mn, CuNi7Zn39Pb3Mn2 ou CuNi18Zn19Pb1.The Mailiechort can include CuNi25Zn11 Pb1 Mn, CuNi7Zn39Pb3Mn2 or CuNi18Zn19Pb1 alloys.

[0034] Les bronzes peuvent comprendre les alliages CuSn9 ou CuSn6.The bronzes may include CuSn9 or CuSn6 alloys.

[0035] Les bronzes à l’aluminium peuvent comprendre les alliages CuAI9 ou CuAI9Fe5Ni5.Aluminum bronzes may include CuAl9 or CuAl9Fe5Ni5 alloys.

[0036] Les alliages cuivre-nickel peuvent comprendre l’alliage CuNi30.The copper-nickel alloys may comprise the CuNi30 alloy.

[0037] Les alliages cuivre-nickel-étain peuvent comprendre les alliages CuNi15Sn8, CuNi9Sn6 ou CuNi7.5Sn5.The copper-nickel-tin alloys may comprise the CuNi15Sn8, CuNi9Sn6 or CuNi7.5Sn5 alloys.

[0038] Les alliages cuivre-titane peuvent comprendre l’alliage CuTi3Fe.The copper-titanium alloys may comprise the CuTi3Fe alloy.

[0039] Les alliages cuivre-nickel-silicium peuvent comprendre l’alliage CuNi3Si.The copper-nickel-silicon alloys may comprise the CuNi3Si alloy.

[0040] Les alliages cuivre-nickel-phosphore peuvent comprendre l’alliage CuNMP.The copper-nickel-phosphorus alloys may comprise the CuNMP alloy.

[0041] Les alliages cuivre-béryllium peuvent comprendre les alliages CuBe2Pb ou CuBe2.The copper-beryllium alloys may comprise CuBe2Pb or CuBe2 alloys.

[0042] Les valeurs de composition sont indiquées en pourcentage massique. Les éléments sans indication de valeur de composition sont soit le reste (Cuivre) soit des éléments pour lesquels le pourcentage dans la composition est inférieur à 1% en poids.The composition values are given as a percentage by weight. The elements without indication of composition value are either the remainder (Copper) or elements for which the percentage in the composition is less than 1% by weight.

[0043] L’alliage de cuivre amagnétique peut être également un alliage ayant pour composition massique entre 14.5% et 15.5% de Ni, entre 7.5% et 8.5% de Sn, au maximum 0.02% de Pb et le reste de Cu. Un tel alliage est commercialisé sous la marque Toughmet® par la société Materion.The nonmagnetic copper alloy may also be an alloy having a mass composition of between 14.5% and 15.5% of Ni, between 7.5% and 8.5% of Sn, at most 0.02% of Pb and the remainder of Cu. Such an alloy is marketed under the trademark Toughmet® by the company Materion.

[0044] Bien évidemment, d’autres alliages à base de cuivre amagnétiques sont envisageables dès lors que la proportion de leurs constituants leur confère des propriétés amagnétiques ainsi qu’une bonne usinabilité.Of course, other alloys based on nonmagnetic copper are possible since the proportion of their constituents gives them non-magnetic properties and good machinability.

[0045] Il a été montré empiriquement qu’une profondeur de durcissement comprise entre 5% et 40% de diamètre d total des pivots 3 suffit pour l’application à un axe de balancier. A titre d’exemple, si le rayon d/2 est de 50 pm, la profondeur de durcissement est préférentiellement autour de 15 pm tout autour des pivots 3. Bien évidemment, suivant les applications, une profondeur différente de durcissement comprise entre 5% et 80% du diamètre d total peut être prévue.It has been empirically shown that a curing depth of between 5% and 40% of the total diameter of the pivots 3 is sufficient for application to a balance shaft. For example, if the radius d / 2 is 50 pm, the depth of hardening is preferably around 15 pm around the pivots 3. Of course, depending on the application, a different depth of hardening of between 5% and 80% of the total diameter d can be provided.

[0046] Préférentiellement selon l’invention, la surface externe durcie en profondeur 5 des pivots 3 comporte des atomes diffusés d’au moins un élément chimique. Par exemple, cet élément chimique peut être un non-métal comme de l’azote, l’argon et/ou le bore. En effet, comme expliqué ci-dessous, par sursaturation interstitielle d’atomes dans l’alliage de cuivre amagnétique 4, une zone superficielle 5 est durcie en profondeur sans avoir à déposer un deuxième matériau par-dessus les pivots 3. En effet, le durcissement est réalisé directement dans le matériau 4 des pivots 3 ce qui permet avantageusement selon l’invention d’éviter tout délaminage ultérieur en cours d’utilisation. De ce fait, la surface externe 5 du pivot 3 comprend une couche superficielle dure mais ne présente aucune couche de durcissement supplémentaire déposée directement sur ladite surface externe 5. Il est bien évident que d’autres couches n’ayant pas de fonction de durcissement peuvent être déposées. Ainsi, il est possible de déposer sur la surface externe du pivot une couche de lubrification par exemple.Preferably, according to the invention, the outer surface hardened in depth of the pivots 3 comprises diffused atoms of at least one chemical element. For example, this chemical element may be a non-metal such as nitrogen, argon and / or boron. Indeed, as explained below, by interstitial supersaturation of atoms in the nonmagnetic copper alloy 4, a superficial zone 5 is hardened in depth without having to deposit a second material over the pivots 3. In fact, the curing is carried out directly in the material 4 of the pivots 3 which advantageously allows according to the invention to avoid any subsequent delamination during use. Therefore, the outer surface 5 of the pivot 3 comprises a hard surface layer but has no additional hardening layer deposited directly on said outer surface 5. It is obvious that other layers having no hardening function can to be deposited. Thus, it is possible to deposit on the outer surface of the pivot a lubrication layer for example.

[0047] Par conséquent, au moins une zone superficielle du pivot est durcie c’est-à-dire que le cœur des pivots 3 et/ou le reste de l’axe, peut rester peu ou pas modifié sans modification notable des propriétés mécaniques de l’axe de balancier 1. Ce durcissement sélectif des pivots 3 de l’axe de balancier 1 permet de cumuler les avantages comme la faible sensibilité aux champs magnétiques, une dureté et une ténacité élevée, dans les zones de contrainte principales tout en ayant une bonne résistance à la corrosion et à la fatigue.Therefore, at least one surface area of the pivot is hardened, that is to say that the heart of the pivots 3 and / or the rest of the axis, can remain little or no change without significant change in mechanical properties This selective hardening of the pivots 3 of the balance shaft 1 makes it possible to cumulate the advantages such as the low sensitivity to the magnetic fields, a hardness and a high tenacity, in the main stress zones while having good resistance to corrosion and fatigue.

[0048] L’invention se rapporte également au procédé de fabrication d’un axe de balancier comme expliqué ci-dessus. Le procédé comporte avantageusement selon l’invention les étapes suivantes: a) former, de préférence par décolletage ou toute autre technique d’usinage par enlèvement de copeaux, un axe de balancier 1 comportant un pivot 3 en métal à chacune de ses extrémités, ledit métal étant un alliage de cuivre amagnétique pour limiter sa sensibilité aux champs magnétiques et; b) diffuser des atomes selon une profondeur prédéterminée au moins dans la surface externe 5 des pivots 3 afin de durcir en profondeur les pivots au niveau des zones de contraintes principales.The invention also relates to the method of manufacturing a balance shaft as explained above. The method advantageously comprises, according to the invention, the following steps: a) forming, preferably by cutting or any other machining by chip removal technique, a balance shaft 1 comprising a metal pivot 3 at each of its ends, said metal being a non-magnetic copper alloy to limit its sensitivity to magnetic fields and; b) scattering atoms at a predetermined depth at least in the outer surface 5 of the pivots 3 to deepen the pivots at the major stress zones.

[0049] Selon un premier mode préférentiel de réalisation, les pivots 3 sont roulés ou polis après l’étape b) afin d’atteindre les dimensions et l’état de surface finaux désirés pour les pivots 3. Cette opération de roulage après traitement permet d’obtenir des axes présentant une résistance à l’usure et aux chocs améliorée par rapport à des axes dont les pivots n’ont subi qu’une opération de durcissement. De ce fait, au moins la surface externe 5 des pivots 3 de l’invention est roulée.According to a first preferred embodiment, the pivots 3 are rolled or polished after step b) in order to achieve the desired final dimensions and surface condition for the pivots 3. This rolling operation after processing allows to obtain axes having an improved resistance to wear and shocks with respect to axes whose pivots have only undergone a hardening operation. As a result, at least the outer surface 5 of the pivots 3 of the invention is rolled.

[0050] Avantageusement selon l’invention, quel que soit le mode de réalisation, le procédé peut être appliqué en vrac. Ainsi, l’étape b) peut consister en un traitement thermochimique de diffusion comme une boruration de plusieurs axes de balancier et/ou de plusieurs ébauches de d’axes de balancier. On comprend que l’étape b) peut consister à diffuser interstitiellement dans l’alliage de cuivre amagnétique 4, des atomes d’un élément chimique, par exemple un non-métal. Enfin, avantageusement, il a été trouvé que les contraintes compressives du procédé améliorent la résistance à la fatigue et la tenue aux chocs.Advantageously according to the invention, whatever the embodiment, the method can be applied in bulk. Thus, step b) may consist of a thermochemical diffusion treatment such as a boruration of several balance axes and / or several blanks of balance axes. It is understood that step b) may consist in interstitially diffusing in the non-magnetic copper alloy 4, atoms of a chemical element, for example a non-metal. Finally, advantageously, it has been found that the compressive stresses of the process improve the fatigue strength and the impact strength.

[0051] L’étape b) pourrait également consister en un processus d’implantation ionique et/ou d’un traitement thermique de diffusion. Cette variante possède l’avantage de ne pas limiter le type d’atomes diffusés et permettre une diffusion aussi bien interstitielle que substitutionnelle.Step b) could also consist of an ion implantation process and / or a diffusion heat treatment. This variant has the advantage of not limiting the type of diffused atoms and allowing an interstitial as well as a substitutional diffusion.

[0052] Lorsque le traitement mis en œuvre lors de l’étape b) est un processus d’implantation ionique, la profondeur de durcissement de la surface externe 5 peut avantageusement être augmentée à l’aide d’un traitement thermique effectué pendant ou après l’étape b) de traitement par implantation ionique.When the treatment implemented in step b) is an ion implantation process, the hardening depth of the outer surface 5 may advantageously be increased by means of a heat treatment carried out during or after step b) ion implantation treatment.

[0053] Le procédé selon l’invention ne comprend aucune étape de dépôt, directement sur la surface externe 5 du pivot 3, d’une couche de durcissement supplémentaire.The method according to the invention comprises no deposition step, directly on the outer surface 5 of the pivot 3, an additional curing layer.

[0054] L’axe de pivotement selon l’invention peut comprendre des pivots traités selon l’invention ou être réalisé entièrement en alliage de cuivre amagnétique. De plus, le traitement de diffusion de l’étape b) peut être réalisé à la surface des pivots ou sur la totalité des surfaces de l’axe de pivotement.The pivot axis according to the invention may comprise pivots treated according to the invention or be made entirely of nonmagnetic copper alloy. In addition, the diffusion treatment of step b) can be performed on the surface of the pivots or on all of the surfaces of the pivot axis.

[0055] L’axe de pivotement selon l’invention peut être réalisé avantageusement par décolletage ou toute autre technique d’usinage par enlèvement de copeaux à partir de barres en alliage de cuivre amagnétique de diamètre de préférence inférieur à 3 mm, et préférentiellement inférieur à 2 mm. Les alliages de cuivre sont connus de l’homme du métier pour être trop mous pour pouvoir être roulés et pour la tenue à l’usure en mouvement. Toutefois, l’utilisation de tels matériaux selon l’invention permet d’une manière surprenante et inattendue de réaliser des axes de pivotement présentant une dureté supérieure à 600 HV permettant d’effectuer un roulage et d’atteindre une longévité satisfaisante en mouvement. Pour réaliser la présente invention, l’homme du métier a dû vaincre le préjugé à utiliser un alliage à base de cuivre amagnétique pour réaliser une pièce de très faibles dimensions au moyen d’un procédé comprenant une étape de décolletage (ou toute autre technique d’usinage par enlèvement de copeaux) et de roulage.The pivot axis according to the invention can be advantageously produced by machining or any other machining technique by removing chips from non-magnetic copper alloy bars of diameter preferably less than 3 mm, and preferably lower at 2 mm. Copper alloys are known to those skilled in the art to be too soft to be rolled and for wear resistance in motion. However, the use of such materials according to the invention makes it possible, in a surprising and unexpected manner, to provide pivoting axes having a hardness greater than 600 HV making it possible to carry out a rolling motion and to achieve satisfactory longevity in motion. In order to realize the present invention, one skilled in the art has had to overcome the prejudice of using a non-magnetic copper-based alloy to make a very small workpiece by means of a process including a turning step (or any other machining technique). machining) and rolling.

Claims (17)

[0056] Contre toute attente, le procédé de l’invention permet d’obtenir un axe de pivotement horloger dont au moins les pivots sont formés par décolletage (ou toute autre technique d’usinage par enlèvement de copeaux) et roulage à partir d’un alliage de cuivre amagnétique. [0057] Bien entendu, la présente invention ne se limite pas à l’exemple illustré mais est susceptible de diverses variantes et modifications qui apparaîtront à l’homme de l’art. En particulier, il peut être envisagé de totalement ou quasi-totalement traiter les pivots 3, c’est-à-dire traiter un pourcentage supérieur à 80% du diamètre d des pivots 3 même si cela n’est pas nécessaire pour l’application à des axes de pivotements tels que des axes de balanciers horlogers. RevendicationsAgainst all expectations, the method of the invention makes it possible to obtain a horological pivoting axis of which at least the pivots are formed by bar turning (or any other machining process by chip removal) and rolling from a non-magnetic copper alloy. Of course, the present invention is not limited to the example shown but is susceptible to various variations and modifications that will occur to those skilled in the art. In particular, it can be envisaged to totally or almost totally treat the pivots 3, that is to say treat a percentage greater than 80% of the diameter d pivots 3 even if this is not necessary for the application to pivot axes such as axes of watchmakers. claims 1. Axe de pivotement (1) pour mouvement horloger comportant au moins un pivot (3) en métal à au moins une de ses extrémités, caractérisé en ce que le métal est un alliage de cuivre amagnétique afin de limiter sa sensibilité aux champs magnétiques, et en ce qu’au moins la surface externe (5) dudit pivot (3) est durcie en profondeur par rapport au cœur de l’axe selon une profondeur prédéterminée.Pivoting axis (1) for a watch movement comprising at least one metal pivot (3) at at least one of its ends, characterized in that the metal is a non-magnetic copper alloy in order to limit its sensitivity to magnetic fields, and in that at least the outer surface (5) of said pivot (3) is hardened in depth relative to the core of the axis to a predetermined depth. 2. Axe de pivotement (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la profondeur prédéterminée représente entre 5% et 40% du diamètre total(d) du pivot (3).2. Pivot axis (1) according to claim 1, characterized in that the predetermined depth is between 5% and 40% of the total diameter (d) of the pivot (3). 3. Axe de pivotement (1) selon l’une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la surface externe (5) durcie en profondeur comporte des atomes diffusés d’au moins un élément chimique.3. Pivot axis (1) according to one of claims 1 or 2, characterized in that the outer surface (5) cured in depth comprises diffused atoms of at least one chemical element. 4. Axe de pivotement (1) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la surface externe (5) durcie en profondeur présente une dureté supérieure à 600 HV.4. Pivot axis (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the outer surface (5) hardened in depth has a hardness greater than 600 HV. 5. Axe de pivotement (1) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’alliage de cuivre amagnétique est choisi parmi le groupe comprenant un laiton à base de cuivre et de zinc, un cuivre-béryllium, un Maillechort, un bronze, un bronze à l’aluminium, un cuivre-aluminium, un cuivre-nickel, un cuivre-nickel-étain, un cuivre-nickel-sili-cium, un cuivre-nickel-phosphore, un cuivre-titane, un alliage ayant pour composition massique entre 14.5% et 15.5% de Ni, entre 7.5% et 8.5% de Sn, au maximum 0.02% de Pb et le reste de Cu.5. Pivot axis (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the nonmagnetic copper alloy is selected from the group consisting of brass based on copper and zinc, a copper-beryllium, a nickel silver, bronze, aluminum bronze, copper-aluminum, copper-nickel, copper-nickel-tin, copper-nickel-silicon, copper-nickel-phosphorus, copper-titanium, alloy having for mass composition between 14.5% and 15.5% of Ni, between 7.5% and 8.5% of Sn, at most 0.02% of Pb and the remainder of Cu. 6. Axe de pivotement (1) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite surface externe (5) dudit pivot (3) ne présente aucune couche de durcissement déposée directement sur ladite surface externe.6. Pivot axis (1) according to one of the preceding claims, characterized in that said outer surface (5) of said pivot (3) has no curing layer deposited directly on said outer surface. 7. Axe de pivotement (1) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’au moins la surface externe (5) dudit pivot (3) est roulée.7. Pivot axis (1) according to one of the preceding claims, characterized in that at least the outer surface (5) of said pivot (3) is rolled. 8. Axe de pivotement (1) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comprend deux pivots.8. Pivot axis (1) according to one of the preceding claims, characterized in that it comprises two pivots. 9. Mouvement pour pièce d’horlogerie, caractérisé en ce qu’il comprend un axe de pivotement (1) selon l’une des revendications précédentes.9. Movement for timepiece, characterized in that it comprises a pivot axis (1) according to one of the preceding claims. 10. Mouvement pour pièce d’horlogerie caractérisé en ce qu’il comprend un axe de balancier (1), une tige d’ancre et/ou un pignon d’échappement comprenant un axe selon l’une des revendications 1 à 9.10. Movement for a timepiece characterized in that it comprises a rocker shaft (1), an anchor rod and / or an exhaust pinion comprising an axis according to one of claims 1 to 9. 11. Procédé de fabrication d’un axe de pivotement (1) pour mouvement horloger comportant les étapes suivantes: a) former un axe de pivotement (1) comportant au moins un pivot (3) en métal à au moins une de ses extrémités, ledit métal étant un alliage de cuivre amagnétique pour limiter sa sensibilité aux champs magnétiques; b) diffuser des atomes selon une profondeur prédéterminée au moins dans la surface externe (5) dudit pivot (3) afin de durcir en profondeur l’axe de pivotement (1 ) au niveau des zones de contraintes principales tout en gardant une ténacité élevée.11. A method of manufacturing a pivot axis (1) for a watch movement comprising the following steps: a) forming a pivot axis (1) comprising at least one pivot (3) made of metal at at least one of its ends, said metal being a non-magnetic copper alloy to limit its sensitivity to magnetic fields; b) scattering atoms at a predetermined depth at least in the outer surface (5) of said pivot (3) in order to deepen the pivot axis (1) at the main stress zones while maintaining high toughness. 12. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que la profondeur prédéterminée représente entre 5% et 40% du diamètre total (d) du pivot (3).12. The method of claim 11, characterized in that the predetermined depth is between 5% and 40% of the total diameter (d) of the pivot (3). 13. Procédé selon l’une des revendications 11 ou 12, caractérisé en ce que l’étape de diffusion comprend la diffusion d’atomes d’au moins un élément chimique.13. Method according to one of claims 11 or 12, characterized in that the diffusion step comprises the diffusion of atoms of at least one chemical element. 14. Procédé selon l’une des revendications 11 à 13, caractérisé en ce que l’étape b) consiste en un traitement thermochimique de diffusion.14. Method according to one of claims 11 to 13, characterized in that step b) consists of a thermochemical diffusion treatment. 15. Procédé selon l’une des revendications 11 à 13, caractérisé en ce que l’étape b) consiste en un processus d’implantation ionique suivi ou non d’un traitement de diffusion.15. Method according to one of claims 11 to 13, characterized in that step b) consists of an ion implantation process followed or not by a diffusion treatment. 16. Procédé selon l’une des revendications 11 à 15, caractérisé en ce qu’il ne comprend aucune étape de dépôt, directement sur la surface externe (5) du pivot (3), d’une couche de durcissement.16. Method according to one of claims 11 to 15, characterized in that it comprises no deposition step, directly on the outer surface (5) of the pivot (3), a hardening layer. 17. Procédé selon l’une des revendications 11 à 16, caractérisé en ce que le pivot (3) subit une opération de roulage/po-lissage après l’étape b).17. Method according to one of claims 11 to 16, characterized in that the pivot (3) undergoes a rolling / po-smoothing operation after step b).