DE102004056880B4 - Method for producing a functional element for wristwatches - Google Patents

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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.Method for producing a functional element for watches in the form of a watch case or a part of such a housing, in which a blank of the functional element is produced as a sintered body by sintering using a sintered stainless steel and then machined mechanically and / or chemically on its surfaces,
characterized,
that the blank is manufactured with a pore size in the range between 0.01 and 2.0 microns, and
that after the exposure of the pores of the sintered material by the mechanical and / or chemical processing of the blank carbon diffusion takes place for the incorporation of carbon atoms in the metal grid of the blank at a temperature above 100 ° C but below 270 ° C.

Figure 00000001
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Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren gemäß Oberbegriff Patentanspruch 1.The The invention relates to a method according to the preamble of the patent claim 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.functional elements for wrist watches within the meaning of the invention are u. a. the watch case, used to close the watchcase serving lids or bottoms, crowns, pushers as well as metal bracelets or Parts of the aforementioned elements.

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.specially casing for wrist watches are in different versions known. Recently, it has also been proposed to make such housings a curable, produce non-magnetizable steel, so as to the housing of a Wristwatch u. a. to obtain a particularly hard and resistant surface.

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 ).It is also known, in particular, to produce functional elements and in particular cases for wristwatches as shaped bodies by sintering using a stainless steel as sintered material ( DE24 22 185 A1 ).

Bekannt ist ferner, aus Edelstahl gefertigte Funktionselemente für Armbanduhren nach einer mechanischen Bearbeitung an der Oberfläche mit einer Cr2O3.It is also known, made of stainless steel functional elements for watches after mechanical machining on the surface with a Cr 2 O 3 .

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.Surface layer and then subjected to carbon diffusion to further improve the surface hardness at a process temperature in the range between 400 and 500 ° C ( EP 1 146 136 A1 ). This known method is expensive, not only by the production of the surface layer containing Cr 2 O 3 , but above all because of the high process temperature required for carrying out the carbon diffusion.

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.Also known are processes for hardening metals, in particular stainless steels in a vacuum with a carbon-containing gas ionized by a plasma system, for example with a gas mixture consisting of argon, hydrogen and acetylene (US Pat. GB 2 261 227 A ). The production of a watch case or other functional elements for watches is not addressed.

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.Furthermore, processes for the carbon treatment of products made of stainless steels are known (US Pat. US 5,792,282 ), also in the form of watch cases. In the known methods, the respective product for improving the surface hardness is first subjected to a fluorine treatment and subsequently to a carbon treatment at a temperature well above 400 ° C.

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.task The invention is to provide a method with which in particularly simple way functional elements for watches with high strength or hardness on the surfaces can be made. To the solution This object is a method according to the claim 1 formed.

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.at the method according to the invention will be first using a sintered material in powder or particulate form present, in a shaping and Sintering process a blank made of sintered material, which in its shape already largely the functional element to be produced, for example, housing or caseback or -deckel etc. corresponds. As the process progresses then a carbon diffusion at a temperature well above 100 ° C but below 270 ° C to Incorporation of carbon atoms into the metal lattice of the blank or sintered bodies, so then for the blank a surface layer with a particularly big one Hardness reached is, with a relatively large thickness, d. H. with a thickness up to 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.Further developments of the invention are the subject of the dependent claims. The invention will be described below in conjunction with the figure, in a simplified schematic representation as a functional element of the housing 1 a wristwatch shows, explained in more detail.

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.The production of the housing 1 takes place in several process steps. In a first method step, first one of the shape of the housing 1 corresponding blank made of a metal-sintered material, using a suitable for the production of watch case non-magnetizable steel or austenitic stainless steel in powder or particle form, for example a steel with the material number 1.4401 by molding or compacting and subsequent sintering. The blank is produced in this sintering process, for example, such that pores remain in the size between 0.1-0.5 microns.

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 Suitable sintered materials include, for example, the following steels in powder or particle form: Material number DIN Short name brand name Without molybdenum 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 With molybdenum 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 steels (tenitic - austenitic steels) 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 Super Duplex steels 1.4410 X 2 CrNiMo 25 7 4 SAF 2507 Ferralium 225 1.4501 X 2 CrNiMoCuWN 25 7 4 Zeron 100 Nickel-based alloys 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 Precipitation-hardening steels 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 specialties 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.After the sintering process, the blank produced is finished on its surfaces, by suitable material or machining techniques, wherein in this treatment or in a subsequent process step, for example by grinding or the like. And / or chemical processes, the pores of the sintered material exposed on the surfaces become. The density of the sintered material is then in the range between 6.8 and 7.25 kg / dm 3, for example.

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.In a further process step is a carbon diffusion treatment (Kolsterisieren) of the blank on its entire surface to Incorporation of carbon atoms by diffusion into the metal lattice of the blank (sintered body). Therefor the blank is over a period of several days, for example over one Period of up to 6 days, in a carbon-containing atmosphere (inert gas atmosphere) at a temperature significantly above Ambient temperature, eg. B. at a temperature above 100 ° C, but kept below 270 ° C.

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.With This method will then have a high surface hardness up to 1800 HV, 0.05 or reaches about 80 HRC, up to a relatively high material depth, for example, up to a material depth of about 1 mm. After Carbon diffusion takes place in a further process step an impregnation of the blank with a for the closing the pores suitable material, for example with a curing Plastic under pressure.

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.The The invention has been described above with reference to an exemplary embodiment. It is understood that numerous changes as well as modifications possible are, without thereby the inventive idea underlying the invention will leave.

Claims (12)

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.A method for producing a functional element for watches in the form of a watch case or a part of such a housing in which a blank of the functional element as a sintered body by sintering using a stainless steel made of sintered material and this is then processed mechanically and / or chemically on its surfaces, characterized characterized in that the blank is manufactured with a pore size in the range between 0.01 and 2.0 microns, and that after exposing the pores of the sintered material by the mechanical and / or chemical processing of the blank carbon diffusion for incorporation of carbon atoms in the metal mesh of the blank at a temperature above 100 ° C but below 270 ° C. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Rohling mit einer Dichte zwischen 5,2 und 7,8 kg/dm3 hergestellt wird.A method according to claim 1, characterized in that the blank is produced with a density between 5.2 and 7.8 kg / dm 3 . Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Rohling mit einer Dichte zwischen etwa 6,8 und 7,25 kg/dm3 hergestellt wird.A method according to claim 1, characterized in that the blank is produced at a density between about 6.8 and 7.25 kg / dm 3 . Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rohling für die Kohlenstoffdiffusion in einer kohlenstoffenthaltenden Atmosphäre, beispielsweise Schutzgasatmosphäre behandelt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the blank for carbon diffusion treated in a carbon-containing atmosphere, for example inert gas atmosphere becomes. 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.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the blank after carbon diffusion with a material occluding the pores of the blank, for example with a hardening plastic material waterproof becomes. 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.Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the blank having a pore size in the range between 0.01 and 0.5 μm is manufactured. 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.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the blank with a pore size in the range between about 0.1 and 0.5 microns is made. 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.Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the carbon diffusion over a period of up to 14 Days, for example, over a period of 5-6 Days is performed. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Sinterwerkstoff ein Chrom und/oder Nickel enthaltender Stahl verwendet wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that a sintered material is a chromium and / or nickel containing steel is used. 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.Method according to claim 9, characterized that a steel is used as the sintered material, in addition molybdenum and / or Copper and / or nitrogen and / or titanium and / or bismuth and / or niobium and / or aluminum. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet, durch die Herstellung eines Gehäusedeckels oder -bodens oder einer eines Drückers oder einer Krone.Method according to one of the preceding claims, characterized by the production of a housing cover or floor or one of a pusher or a crown. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Sinterwerkstoff ein austenitischer Edelstahl verwendet wird.Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the sintered material is an austenitic stainless steel is used.
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