EP2757423B1 - Pièce pour mouvement d'horlogerie - Google Patents

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EP2757423B1
EP2757423B1 EP13151669.2A EP13151669A EP2757423B1 EP 2757423 B1 EP2757423 B1 EP 2757423B1 EP 13151669 A EP13151669 A EP 13151669A EP 2757423 B1 EP2757423 B1 EP 2757423B1
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EP
European Patent Office
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austenitic
pivot
pin
pivots
pivot pin
Prior art date
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EP13151669.2A
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German (de)
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EP2757423A1 (fr
Inventor
Cédric Von Gruenigen
Christian Charbon
Marco Verardo
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Omega SA
Original Assignee
Omega SA
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Publication date
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Application filed by Omega SA filed Critical Omega SA
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Priority to US14/154,673 priority patent/US9182742B2/en
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Priority to CN201910758457.1A priority patent/CN110376868A/zh
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Priority to HK15100660.2A priority patent/HK1200221A1/xx
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Priority to JP2015240807A priority patent/JP6420752B2/ja
Priority to JP2018070668A priority patent/JP2018136328A/ja
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    • G04B—MECHANICALLY-DRIVEN CLOCKS OR WATCHES; MECHANICAL PARTS OF CLOCKS OR WATCHES IN GENERAL; TIME PIECES USING THE POSITION OF THE SUN, MOON OR STARS
    • G04B15/00—Escapements
    • G04B15/14—Component parts or constructional details, e.g. construction of the lever or the escape wheel
    • G—PHYSICS
    • G04—HOROLOGY
    • G04B—MECHANICALLY-DRIVEN CLOCKS OR WATCHES; MECHANICAL PARTS OF CLOCKS OR WATCHES IN GENERAL; TIME PIECES USING THE POSITION OF THE SUN, MOON OR STARS
    • G04B1/00—Driving mechanisms
    • G04B1/10—Driving mechanisms with mainspring
    • G04B1/16—Barrels; Arbors; Barrel axles
    • G—PHYSICS
    • G04—HOROLOGY
    • G04B—MECHANICALLY-DRIVEN CLOCKS OR WATCHES; MECHANICAL PARTS OF CLOCKS OR WATCHES IN GENERAL; TIME PIECES USING THE POSITION OF THE SUN, MOON OR STARS
    • G04B13/00—Gearwork
    • G04B13/02—Wheels; Pinions; Spindles; Pivots
    • G—PHYSICS
    • G04—HOROLOGY
    • G04B—MECHANICALLY-DRIVEN CLOCKS OR WATCHES; MECHANICAL PARTS OF CLOCKS OR WATCHES IN GENERAL; TIME PIECES USING THE POSITION OF THE SUN, MOON OR STARS
    • G04B1/00—Driving mechanisms
    • G04B1/02—Driving mechanisms with driving weight
    • G04B1/04—Mechanisms in which the clockwork acts as the driving weight
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture

Definitions

  • the invention relates to a piece for a watch movement and in particular to a non-magnetic pivoting axis for a mechanical clockwork movement and more particularly to a balance shaft, an anchor rod and a nonmagnetic escape pinion.
  • the manufacture of a clock pivot axis consists, from a bar of hardened steel, to perform machining operations to define different active surfaces (scope, shoulder, pivots etc.) and then to submit the axis Vietnameselleté to heat treatment operations comprising at least one quench to improve the hardness of the axis and one or more income 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 materials whose hardness is low, that is to say less than 600HV
  • the pivot axes for example the balance shafts, conventionally used in mechanical watch movements are made in grades of free cutting steels which are generally carbon martensitic steels including lead and manganese sulphides to improve their performance. machinability.
  • a steel of this type is known, designated 20AP is typically used for these applications.
  • This type of material has the advantage of being easily machinable, in particular to be able to bar-turning and has, after treatments of quenching and tempering, high mechanical properties very interesting for the realization of horological pivot axes.
  • these steels exhibit high wear resistance and hardness after heat treatment.
  • the hardness of the pivots of an axis made of steel AP may reach a hardness exceeding 700 HV after heat treatment and rolling.
  • this type of material has the disadvantage of being magnetic and of being able to 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 and is for example described in Swiss Annual Chronometry Newsletter Vol. I, pages 52 to 74 . It should also be noted that these martensitic steels are also susceptible to corrosion.
  • austenitic stainless steels which have the particularity of being non-magnetic, that is to say of the paramagnetic or diamagnetic or antiferromagnetic type.
  • these austenitic steels have a crystallographic structure which makes it impossible to not to soak them and achieve hardnesses and therefore wear resistances compatible with the requirements for the realization of clock axes of rotation.
  • 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.
  • the document CH 477 718 describes a process for carbonitriding an austenitic steel for a watch case.
  • the aim of the present invention is to overcome all or some of the aforementioned drawbacks by proposing a pivot axis that makes it possible at the same time to limit the sensitivity to magnetic fields and to to obtain an improved hardness compatible with the requirements of resistance to wear and shocks in the field of watchmaking.
  • the invention also aims to provide a non-magnetic pivot axis having improved corrosion resistance.
  • the invention also aims to provide a non-magnetic pivot axis that can be manufactured simply and economically.
  • the invention relates to a metal pivot pin for a watch movement according to claim 1 of the patent.
  • 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.
  • 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.
  • the use of such austenitic steel is advantageous in that it has a high machinability.
  • the invention relates to a watch movement, characterized in that it comprises a pivot axis according to one of the preceding variants, and in particular a balance shaft, an anchor rod and / or an escape pinion comprising an axis according to one of the preceding claims.
  • the invention relates to a method of manufacturing a pivot axis according to claim 9 of the patent.
  • a surface area or all of the pivots is hardened without having to deposit a second material over the pivots.
  • 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 .
  • thermochemical treatment which aims to diffuse carbon and / or nitrogen atoms in the interstitial sites of the alloy does not form in principle carbides and / or nitrides that could degrade the corrosion resistance of the axes of the alloy. pivoting.
  • the invention relates to a piece for a watch movement and in particular to a non-magnetic pivoting axis for a mechanical clockwork movement.
  • a balance shaft 1 which comprises a plurality of sections 2 of different diameters defining typically spans 2a and shoulders 2b arranged between two end portions defining pivots 3. These pivots are each intended to rotate in a bearing typically in an orifice of a stone or ruby.
  • the metal 4 of the axis 1 is of the steel of the austenitic type and, preferably, stainless, in order to advantageously limit its sensitivity to magnetic fields.
  • at least the outer surface 5 of the pivots is hardened relative to the rest of the balance shaft to a predetermined depth to provide, advantageously according to the invention, a high hardness at said outer surface while maintaining a high tenacity.
  • a curing depth of between 5% and 40% of the total diameter of the pivots 3 is sufficient for application to a balance shaft.
  • the radius d / 2 is 50 ⁇ m
  • the depth of hardening is preferably around 15 ⁇ m around the pivots 3.
  • a different depth of hardening between 5 % and 80% of the total diameter d can be provided.
  • the hardened outer surface of the pivots 3 comprises diffused atoms of at least one non-metal such as nitrogen and / or carbon.
  • a surface zone 5 is cured without having to deposit a second material over the pivots 3.
  • the curing is carried out directly in the material 4 pivots 3 which advantageously according to the invention to avoid any subsequent delamination during use.
  • At least one surface zone 5 is hardened, that is to say the core of the pivots 3 and / or the remainder of the axis, can remain little or not modified without significant modification of the mechanical properties of the axis. 1.
  • the pivots 3 are rolled or polished after step b) in order to reach the desired final dimensions and surface condition for the pivots 3.
  • This rolling operation after treatment makes it possible to obtain pins having wear resistance and shock improved compared to axes whose pivots have only undergone the hardening operation.
  • step b) may consist of a thermochemical treatment such as a carburizing or nitriding of several balance shafts and / or several blanks of balance shafts. It is understood that step b) may consist in interstitially diffusing in the steel 4, atoms of a chemical element preferably a non-metal such as nitrogen and / or carbon.
  • Step b) could also consist of an ion implantation process and / or 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.
  • the present invention is not limited to the illustrated example but is susceptible of various variations and modifications that will occur to those skilled in the art.
  • the base material for producing a pivot axis may also be a cobalt alloy of the austenitic type comprising at least 39% cobalt, typically an alloy known under the designation DIN K13C20N16Fe15D7 typically having 39% of Co, 19% Cr, 15% Ni and 6% Mo, 1.5% Mn, 18% Fe and the balance of additives or an austenitic nickel alloy comprising at least 33% nickel typically one alloy known as MP35N® typically having 35% Ni 20% Cr, 10% Mo, 33% Co and the balance of additives.
  • a cobalt alloy of the austenitic type comprising at least 39% cobalt, typically an alloy known under the designation DIN K13C20N16Fe15D7 typically having 39% of Co, 19% Cr, 15% Ni and 6% Mo, 1.5% Mn, 18% Fe and the balance of additives
  • an austenitic nickel alloy comprising at least 33% nickel typically one alloy known as MP35N® typically having 35% Ni 20% Cr, 10% Mo, 33% Co and the balance of additives

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Description

    Domaine de l'invention
  • 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 et plus particulièrement à un axe de balancier, une tige d'ancre et un pignon d'échappement amagnétiques.
    • Arrière-plan de l'invention
  • 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 des 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 la rugosité des pivots sont encore améliorées. On notera que cette opération de roulage est très difficile voire impossible à réaliser avec des matériaux dont la dureté est faible c'est-à-dire inférieure à 600HV
  • 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 martensitiques au carbone incluant du plomb et des sulfures de manganèse pour améliorer leur usinabilité. Un acier de ce type est connu, désigné 20AP est typiquement utilisé pour ces applications.
  • 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.
  • 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 et est par exemple décrit dans le Bulletin Annuel Suisse de Chronométrie Vol. I, pages 52 à 74. On notera également que ces aciers martensitiques sont également sensibles à la corrosion.
  • 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
  • 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 (DCL) . Or, on a constaté des risques importants de délamination 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.
  • Encore une autre approche a été envisagée pour remédier aux inconvénients des aciers inoxydables austénitiques, à savoir le durcissement superficiel de ces axes de pivotement par nitruration, carburation ou nitrocarburation. Toutefois ces traitements sont connus pour entraîner une perte importante de la résistance à la corrosion en raison de la réaction de l'azote et/ou du carbone avec le chrome de l'acier et la formation de nitrure de chrome et/ou de carbure de chrome causant un appauvrissement localisé de la matrice en chrome, ce qui est préjudiciable pour l'application horlogère souhaitée. Le document CH 694 465 décrit un procédé de durcissement des dents d'une roue par implantation ionique. On connait également du document CH 554 501 un axe pour appareil de mesure présentant une résistance à l'usure et à la corrosion améliorée. Pour ce faire, il est proposé de remplacer des axes en inox ou alliage de cobalt, métal dur ou rubis par un axe en fer doux présentant une couche superficielle dure de nitrure de titane.
  • Le document CH 477 718 décrit un procédé de carbonitruration d'un acier austénitique pour une boîte de montre.
    • Résumé de l'invention
  • 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.
  • L'invention a également pour but de fournir un axe de pivotement amagnétique ayant une résistance à la corrosion améliorée.
  • L'invention a encore pour but de fournir un axe de pivotement amagnétique qui puisse être fabriqué de manière simple et économique.
  • A cet effet, l'invention se rapporte à un axe de pivotement en métal pour mouvement horloger selon la revendication 1 du brevet.
  • Par conséquent, une zone superficielle ou la totalité de l'axe est durcie c'est-à-dire que le coeur 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 acier austénitique est avantageuse dans la mesure où ce dernier présente une grande usinabilité.
  • 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 comporte des atomes diffusés d'un élément chimique, ledit au moins élément chimique étant un non-métal et de préférence de l'azote et/ou du carbone ;
    • la surface externe durcie comporte une dureté supérieure à 1000 HV ;
  • De plus, l'invention se rapporte à un mouvement d'horlogerie, caractérisé en ce qu'il comprend 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 selon l'une des revendications précédentes.
  • Enfin, l'invention se rapporte à un procédé de fabrication d'un axe de pivotement selon la revendication 9 du brevet.
  • Par conséquent, par diffusion d'atomes dans l'acier ou dans l'alliage de cobalt ou de nickel, une zone superficielle ou la totalité 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.
  • De plus, ce traitement thermochimique qui vise à diffuser des atomes de carbone et/ou d'azote dans les sites interstitiels de l'alliage ne forme en principe ni carbures et/ou ni nitrures qui pourraient dégrader la résistance à la corrosion des axes de pivotement.
  • 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, ce dernier étant de préférence un non-métal comme de l'azote et/ou du carbone ;
    • l'étape b) effectue un traitement thermochimique de diffusion ;
    • l'étape b) effectue un processus d'implantation ionique et de traitement de diffusion ;
    • les pivots sont roulés ou polis après l'étape b).
    Description sommaire des dessins
  • D'autres particularités et avantages ressortiront clairement de la description qui en est faite ci-après, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux dessins annexés, dans lesquels :
    • la figure 1 est une représentation d'un axe de pivotement selon l'invention ;
    • la figure 2 est une coupe partielle d'un pivot d'axe de balancier selon l'invention après l'opération de traitement de diffusion et avant l'opération de roulage ou de polissage.
    • la figure 3 est une coupe partielle similaire à celle de la figure 2 illustrant un pivot après l'opération de traitement de diffusion et après l'opération de roulage ou de polissage.
    • Les figures 4 et 5 sont des graphes illustrant le profil de dureté du bord en direction du coeur d'un pivot d'axe de balancier selon l'invention, après l'opération de diffusion, respectivement avant et après l'opération de roulage ou polissage.
    Description détaillée des modes de réalisation préférés
  • 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.
  • 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 .
  • En se référant à la figure 1 on voir un axe de balancier 1 selon l'invention qui comporte une pluralité de sections 2 de diamètres différents définissants classiquement des portées 2a et des épaulements 2b arrangés entre deux portions d'extrémité définissant des pivots 3. Ces pivots sont destinés à venir chacun pivoter dans un palier typiquement dans un orifice d'une pierre ou rubis.
  • 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 lequel il est incorporé.
  • 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 de l'axe 1 est de l'acier du type austénitique et, préférentiellement, inoxydable, afin de limiter de manière avantageuse sa sensibilité aux champs magnétiques. De plus, au moins la surface externe 5 des pivots (Figures 2 et 3) est durcie par rapport au reste de l'axe de balancier 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 .
  • En effet, selon l'invention, nous avons pu obtenir des durcissements de la surface externe des pivots 3 supérieur à 1000 HV Les valeurs ci-dessus ont été obtenues à partir de l'acier austénitique inox nickel chrome comprenant au moins 16.5 % de Cr et 10% de Ni du type 316L (DIN X2CrNiMo17-12-2+Su+Cu) avec ajout de soufre et de sulfure de manganèse. Bien évidemment, d'autres aciers austénitiques sont envisageables dès lors que la proportion de leur constituant leur confère des propriétés paramagnétiques, diamagnétiques ou antiferromagnétiques ainsi qu'une bonne usinabilité..
  • 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 µm, la profondeur de durcissement est préférentiellement autour de 15 µm 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.
  • Préférentiellement selon l'invention, la surface externe durcie 5 des pivots 3 comporte des atomes diffusés d'au moins un non-métal comme de l'azote et/ou du carbone. En effet, comme expliqué ci-dessous, par sursaturation interstitielle d'atomes dans l'acier 4, une zone superficielle 5 est durcie 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.
  • Par conséquent, au moins une zone superficielle 5 est durcie c'est-à-dire que le coeur 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. Par 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 est une ténacité élevée, dans les zones de contrainte principales tout en ayant une bonne résistance à la corrosion et à la fatigue.
  • 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 :
    1. a) former un axe de balancier 1 à base d'un acier du type austénitique pour limiter sa sensibilité aux champs magnétiques et comportant un pivots 3 à chacune de ses extrémités;
    2. b) diffuser des atomes selon une profondeur prédéterminée au moins à la surface externe 5 des pivots 3 afin de durcir les pivots au niveau des zones de contraintes principales.
  • Selon un premier mode préférentiel de réalisation, les pivots 3 sont roulés ou poli 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 que l'opération de durcissement.
  • En observant les graphes illustrés aux figures 4 et 5, qui ont été réalisés sur la base d'axes de balancier ayant subi le traitement de diffusion de l'étape b) sur la totalité de ses surfaces on constate que la dureté en surface de l'axe, y compris de la surface de ses pivots 3, atteint une dureté de l'ordre de 1300HV (courbe A figure 4). On constate également contre toute attente que l'opération de roulage qui a éliminé une partie de la couche superficielle 5a (la couche sombre à la figure 2) a également éliminé la partie la plus dure de la couche superficielle 5 des pivots 3 mais que la dureté superficielle des pivots 3 (courbe B Figure 5) reste avantageusement supérieure à 1000HV, ce qui donne aux pivots 3 des propriétés de résistance à l'usure très satisfaisantes pour l'application considérée.
  • 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 comme une cémentation ou une nitruration 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'acier 4, des atomes d'un élément chimique préférentiellement d'un non-métal comme de l'azote et/ou du carbone. Enfin, avantageusement, il a été trouvé que les contraintes compressives du procédé améliorent la résistance à la fatigue et la tenue aux chocs.
  • 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.
  • 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.
  • L'invention prévoit également que le matériau de base pour la réalisation d'un axe de pivotement peut être également un alliage de cobalt du type austénitique comprenant au moins 39% de cobalt, typiquement un alliage connu sous la désignation DIN K13C20N16Fe15D7 ayant typiquement 39% de Co, 19% de Cr, 15% de Ni et 6% de Mo, 1.5% de Mn, 18% de Fe et le soldes d'additifs ou un alliage de nickel de type austénitique comprenant au moins 33% de nickel typiquement un alliage connu sous la désignation MP35N® ayant typiquement 35% de Ni 20% de Cr, 10% de Mo, 33% de Co et le solde d'additifs.

Claims (13)

  1. Axe de pivotement en métal (1) pour mouvement horloger comportant au moins un pivot (3) à au moins une de ses extrémités, au moins la surface externe (5) dudit au moins un pivot (3) étant durcie par rapport au coeur de l'axe selon une profondeur prédéterminée via des atomes caractérisé en ce que le métal est un acier austénitique, un alliage de cobalt austénitique ou un alliage de nickel austénitique afin de limiter sa sensibilité aux champs magnétiques et en ce que les atomes sont des atomes de carbone et/ou d'azote dans des sites diffusés interstitiels de l'alliage.
  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 ).
  3. Axe de pivotement (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la surface externe durcie (5) comporte une dureté Vickers supérieure à 1000 HV.
  4. Axe de pivotement (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le métal formant l'axe (1) est choisi parmi l'ensemble comprenant les aciers austénitiques inoxydable nickel chrome comprenant au moins 16.5 % de Cr et 10% de Ni, les alliages de cobalt austénitique comprenant au moins 39% de cobalt, les alliages de nickel austénitique ayant au moins 33% de nickel.
  5. Axe de pivotement (1) selon la revendication 4, caractérisé en ce que le métal formant l'axe est choisi parmi l'ensemble comprenant l'acier austénitique X2CrNiMo17-12-2+S+Cu, l'alliage de cobalt austénitique K13C20N16Fe15D7, et l'alliage de nickel austénitique ayant pour composition 35% de Ni 20% de Cr, 10% de Mo, 33% de Co et le solde d'additifs.
  6. Axe de pivotement (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend deux pivots (3).
  7. Mouvement pour une pièce d'horlogerie caractérisé en ce qu'il comprend un axe de pivotement (1) selon l'une des revendications 1 à 6.
  8. Mouvement pour une pièce d'horlogerie selon la revendication 7 caractérisé en ce que l'axe de pivotement est un axe de balancier (1), une tige d'ancre et/ou un axe de pivotement pour un pignon d'échappement.
  9. Procédé de fabrication d'un axe de pivotement (1) comportant les étapes suivantes :
    a) former un axe de pivotement (1) à base d'acier (5) austénitique, d'un alliage de cobalt austénitique ou d'un alliage de nickel du type austénitique, pour limiter sa sensibilité aux champs magnétiques comportant au moins un pivot (3) à une de ses extrémités;
    b) diffuser des atomes de carbone et/ou d'azote dans des sites interstitiels selon une profondeur prédéterminée au moins à la surface externe dudit au moins un pivot (3) afin de durcir l'axe de pivotement (1) au niveau des zones de contraintes principales tout en gardant une ténacité élevée .
  10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que la profondeur prédéterminée représente entre 5% et 40% du diamètre total (d) dudit au moins un pivot (3).
  11. Procédé selon l'une des revendications 9 ou 10, caractérisé en ce que l'étape b) consiste en un traitement thermochimique de diffusion.
  12. Procédé selon l'une des revendications 9 à 11, caractérisé en ce que l'étape b) consiste en un processus d'implantation ionique suivi ou non d'un traitement de diffusion.
  13. Procédé selon l'une des revendications 9 à 12, caractérisé en ce que ledit au moins un pivot (3) est subit une opération de roulage/polissage après l'étape b).
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