DE102004056880B4

DE102004056880B4 - Verfahren zum Herstellen eines Funktionselementes für Armbanduhren

Info

Publication number: DE102004056880B4
Application number: DE102004056880A
Authority: DE
Inventors: Konrad Damasko
Original assignee: Individual
Current assignee: Damasko GmbH
Priority date: 2004-09-07
Filing date: 2004-11-25
Publication date: 2009-10-08
Anticipated expiration: 2024-11-26
Also published as: DE102004056880A1

Abstract

Verfahren zum Herstellen eines Funktionselementes für Armbanduhren in Form eines Uhrengehäuses oder eines Teils eines solchen Gehäuses, bei dem ein Rohling des Funktionselementes als Sinterkörper durch Sintern unter Verwendung eines Edelstahls aus Sintermaterial hergestellt und dieser dann mechanisch und/oder chemisch an seinen Oberflächen bearbeitet wird,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Rohling mit einer Porengröße im Bereich zwischen 0,01 und 2,0 μm gefertigt wird, und
dass nach der Freilegung der Poren des Sintermaterials durch die mechanische und/oder chemische Bearbeitung des Rohlings eine Kohlenstoffdiffusion zur Einlagerung von Kohlenstoffatomen in das Metallgitter des Rohlings bei einer Temperatur über 100°C aber unter 270°C erfolgt.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren gemäß Oberbegriff Patentanspruch 1.
Funktionselemente für Armbanduhren im Sinne der Erfindung sind u. a. das Uhrengehäuse, der zum Verschließen des Uhrengehäuses dienende Deckel oder Boden, Kronen, Drücker sowie auch Metallarmbänder oder Teile der vorgenannten Elemente.
Speziell Gehäuse für Armbanduhren sind in verschiedensten Ausführungen bekannt. In neuerer Zeit wurde auch vorgeschlagen, derartige Gehäuse aus einem härtbaren, nicht magnetisierbaren Stahl herzustellen, um so für das Gehäuse einer Armbanduhr u. a. eine besonders harte und widerstandsfähige Oberfläche zu erhalten.
Bekannt ist insbesondere auch, Funktionselemente und dabei speziell Gehäuse für Armbanduhren als Formkörper durch Sintern unter Verwendung eines Edelstahls als Sintermaterial herzustellen ( DE24 22 185 A1 ).
Bekannt ist ferner, aus Edelstahl gefertigte Funktionselemente für Armbanduhren nach einer mechanischen Bearbeitung an der Oberfläche mit einer Cr₂O₃.
Oberflächenschicht zu versehen und anschließend zur weiteren Verbesserung der Oberflächenhärte bei einer Prozesstemperatur im Bereich zwischen 400 und 500°C einer Kohlenstoffdiffusion zu unterziehen ( EP 1 146 136 A1 ). Dieses bekannte Verfahren ist aufwendig, nicht nur durch die Erzeugung der Cr₂O₃ enthaltenden Oberflächenschicht, sondern vor allem auch wegen der hohe Prozesstemperatur, die für die Durchführung der Kohlenstoffdiffusion erforderlich ist.
Bekannt sind weiterhin Verfahren zum Härten von Metallen, insbesondere von Edelstählen im Vakuum mit einem durch ein Plasmasystem ionisierten kohlenstoffhaltigen Gas, beispielsweise mit einem Gasgemisch bestehend aus Argon, Wasserstoff und Azetylen ( GB 2 261 227 A ). Die Herstellung eines Uhrengehäuses oder anderer Funktionselemente für Armbanduhren ist nicht angesprochen.
Bekannt sind weiterhin Verfahren zur Kohlenstoffbehandlung von aus Edelstählen hergestellten Produkten ( US 5 792 282 ), auch in Form von Uhrengehäusen. Bei den bekannten Verfahren wird das jeweilige Produkt zur Verbesserung der Oberflächenhärte zunächst einer Fluorbehandlung und im Anschluss daran einer Kohlenstoffbehandlung bei einer Temperatur deutlich oberhalb von 400°C unterzogen.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren aufzuzeigen, mit welchem in besonders einfacher Weise Funktionselemente für Armbanduhren mit hoher Festigkeit bzw. Härte an den Oberflächen gefertigt werden können. Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Verfahren entsprechend dem Patentanspruch 1 ausgebildet.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird zunächst unter Verwendung eines Sinterwerkstoffes, der in Pulver- oder Partikelform vorliegt, in einem Formgebungs- und Sinterverfahren ein Rohling aus Sintermaterial gefertigt, der in seiner Form bereits weitestgehend dem herzustellenden Funktionselement, beispielsweise Gehäuse oder Gehäuseboden bzw. -deckel usw. entspricht. Im Fortgang des Verfahrens erfolgt dann eine Kohlenstoffdiffusion bei einer Temperatur deutlich über 100°C aber unter 270°C zum Einlagern von Kohlenstoffatomen in das Metallgitter des Rohlings bzw. Sinterkörpers, sodass dann für den Rohling eine Oberflächenschicht mit besonders großer Härte erreicht wird, und zwar mit einer relativ großen Dicke, d. h. mit einer Dicke bis zu 1 mm.
Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Die Erfindung wird im Folgenden im Zusammenhang mit der Figur, die in vereinfachter schematischer Darstellung als Funktionselement das Gehäuse 1 einer Armbanduhr zeigt, näher erläutert.
Die Herstellung des Gehäuses 1 erfolgt in mehreren Verfahrensschritten. In einem ersten Verfahrensschritt wird zunächst ein der Form des Gehäuses 1 entsprechender Rohling aus einem Metall-Sinter-Material hergestellt, und zwar unter Verwendung eines für die Herstellung von Uhrengehäuse geeigneten nichtmagnetisierbaren Stahles oder austenitischen Edelstahles in Pulver- oder Partikelform, beispielsweise eines Stahles mit der Werkstoffnummer 1.4401 durch Formen bzw. Kompaktieren und anschließendes Sintern. Der Rohling wird bei diesem Sinterprozess beispielsweise derart hergestellt, dass Poren in der Größe zwischen 0,1–0,5 μm verbleiben.

Als Sinterwerkstoff eignen sich beispielsweise auch folgende Stähle in Pulver- oder Partikelform:

	Werkstoffnummer	DIN-Kurzname	Markenbezeichnung

Ohne Molybdän	1.4310	X 10 CrNi 18 8	AISI 301
	1.4319	X 3 CrNiN 17 8	AISI 302
	1.4567	X 3 CrNiCu 18 9	AISI 302 HO
	1.4305	X 12 CrNiS 18 9	AISI 303
	1.4301	X 5 CrNi 18 9	AISI 304

Mit Molybdän	1.4401	X 5 CrNiMo 17 12 2	AISI 316
	1.4571	X 6 CrNiMoTi 17 12 2	AISI 316Ti
	1.4404	X 2 CrNiMo 17 13 2	AISI 316L
	1.4429	X 2 CrNiMoN 1713 3	AISI 316LN
	1.4435	X 2 CrNiMo 18 14 3	AISI 316L

Superausteniten	1.4539	X 1 NiCrMoCu 25 20 5	AISI 904L
	1.4547	X 1 CrNMoCuN 20 18 7	254 SMO
	1.4563	X 1 NiCrMoCuN 31 27 4	Sanicro 28
	1.4591	X 1 CrNiMoCuN 33 32 1	Alloy 33
	1.4652		654 SMO

Duplex-Stähle (tenitisch – austenitischer Stähle)	1.4362	X 2 CrNiN 23 4	SAF 2304
	1.4460	X 3 CrNiMoN 27 5 2	AISI 329
	1.4462	X 2 CrNiMoN 22 5 3	SAF 2205

Superduplex-Stähle	1.4410	X 2 CrNiMo 25 7 4	SAF 2507
			Ferralium 225
	1.4501	X 2 CrNiMoCuWN 25 7 4	Zeron 100

Nickelbasislegierungen	2.4616	EL NiMo 29	Hastelloy B-2
			Hastelloy B-3
	2.4612	EL NiMo 15 Cr 15 Ti	Hastelley C-4
	2.4602	NiCr 21 Mo 14 W	Hastelloy C-22
	2.4819	NiMo 16 Cr 15 W	Hastelloy C-276
	2.4856	NiCr 22 Mo 9 Nb	Inconel 625
	2.4668	NiCr 19 NbMo	Inconel 718
	2.4858	NiCr 21 Mo	Incoloy 825
	1.4847	X 8 CrNiAlTi 20 20	Incoloy 800

Ausscheidungshärt bare Stähle	1.4944/1.3980	X 4 NiCrTi 26 15	AISI 660
	1.4534	X 3 CrNiMoAl 13 8 2	PH 13-8Mo
	1.4542	-	17-4 PH
	1.4568	-	17.7 PH
	1.4545	-	15-5 PH

Spezialitäten			Corrax
			Phynox
			Cronidur 30

Nach dem Sinterprozess wird der hergestellte Rohling an seinen Oberflächen nachbearbeitet, und zwar durch geeignete material- oder spanabhebende Techniken, wobei bei dieser Behandlung oder in einem anschließenden Verfahrensschritt beispielsweise durch Schleifen oder dgl. und/oder chemische Verfahren die Poren des Sintermaterials an den Oberflächen freigelegt werden. Die Dichte des Sintermaterials liegt dann beispielsweise im Bereich zwischen 6,8 und 7,25 kg/dm³.
In einem weiteren Verfahrensschritt erfolgt einer Kohlenstoff-Diffusionsbehandlung (Kolsterisieren) des Rohlings an seinen gesamten Oberfläche zur Einlagerung von Kohlenstoffatomen durch Diffusion in das Metallgitter des Rohlings (Sinterkörpers). Hierfür wird der Rohling über einen Zeitraum von mehreren Tagen, beispielsweise über einen Zeitraum von bis zu 6 Tagen, in einer kohlenstoffhaltigen Atmosphäre (Schutzgasatmosphäre) bei einer Temperatur deutlich über Umgebungstemperatur, z. B. bei einer Temperatur über 100°C, aber unter 270°C gehalten.
Mit diesem Verfahren wird dann eine hohe Oberflächenhärte bis zu 1.800 HV, 0,05 oder ca. 80 HRC erreicht, und zwar bis zu einer relativ hohen Materialtiefe, beispielsweise bis zu einer Materialtiefe von etwa 1 mm. Nach der Kohlenstoffdiffusion erfolgt in einem weiteren Verfahrensschritt ein Imprägnieren des Rohlings mit einem für das Verschließen der Poren geeigneten Material, beispielsweise mit einem aushärtenden Kunststoff unter Druck.
Die Erfindung wurde voranstehend an einem Ausführungsbeispiel beschrieben. Es versteht sich, dass zahlreiche Änderungen sowie Abwandlungen möglich sind, ohne das dadurch der der Erfindung zugrunde liegende Erfindungsgedanke verlassen wird.

Claims

Verfahren zum Herstellen eines Funktionselementes für Armbanduhren in Form eines Uhrengehäuses oder eines Teils eines solchen Gehäuses, bei dem ein Rohling des Funktionselementes als Sinterkörper durch Sintern unter Verwendung eines Edelstahls aus Sintermaterial hergestellt und dieser dann mechanisch und/oder chemisch an seinen Oberflächen bearbeitet wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Rohling mit einer Porengröße im Bereich zwischen 0,01 und 2,0 μm gefertigt wird, und dass nach der Freilegung der Poren des Sintermaterials durch die mechanische und/oder chemische Bearbeitung des Rohlings eine Kohlenstoffdiffusion zur Einlagerung von Kohlenstoffatomen in das Metallgitter des Rohlings bei einer Temperatur über 100°C aber unter 270°C erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Rohling mit einer Dichte zwischen 5,2 und 7,8 kg/dm³ hergestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Rohling mit einer Dichte zwischen etwa 6,8 und 7,25 kg/dm³ hergestellt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rohling für die Kohlenstoffdiffusion in einer kohlenstoffenthaltenden Atmosphäre, beispielsweise Schutzgasatmosphäre behandelt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rohling nach der Kohlenstoffdiffusion mit einem die Poren des Rohlings verschließenden Material, beispielsweise mit einem aushärtenden Kunststoffmaterial imprägniert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rohling mit einer Porengröße im Bereich zwischen 0,01 und 0,5 μm gefertigt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rohling mit einer Porengröße im Bereich zwischen etwa 0,1 und 0,5 μm gefertigt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kohlenstoffdiffusion über einen Zeitraum bis zu 14 Tagen, beispielsweise über einen Zeitraum von 5–6 Tage durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Sinterwerkstoff ein Chrom und/oder Nickel enthaltender Stahl verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass als Sinterwerkstoff ein Stahl verwendet wird, der zusätzlich Molybdän und/oder Kupfer und/oder Stickstoff und/oder Titan und/oder Wismut und/oder Niob und/oder Aluminium enthält.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet, durch die Herstellung eines Gehäusedeckels oder -bodens oder einer eines Drückers oder einer Krone.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Sinterwerkstoff ein austenitischer Edelstahl verwendet wird.