EP3339968A1 - Pièce pour mouvement d'horlogerie - Google Patents

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EP3339968A1
EP3339968A1 EP16205455.5A EP16205455A EP3339968A1 EP 3339968 A1 EP3339968 A1 EP 3339968A1 EP 16205455 A EP16205455 A EP 16205455A EP 3339968 A1 EP3339968 A1 EP 3339968A1
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EP
European Patent Office
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magnetic
pivot
oxide layer
alloy
light metal
Prior art date
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Pending
Application number
EP16205455.5A
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German (de)
English (en)
Inventor
Alexandre Fussinger
Philippe Barfuss
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Nivarox Far SA
Nivarox SA
Original Assignee
Nivarox Far SA
Nivarox SA
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Filing date
Publication date
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Priority to CN201711372696.0A priority patent/CN108205249A/zh
Priority to RU2017144413A priority patent/RU2766515C2/ru
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    • 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
    • G04B13/026—
    • 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
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    • G04B15/14—Component parts or constructional details, e.g. construction of the lever or the escape wheel
    • G—PHYSICS
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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
    • G04B17/00—Mechanisms for stabilising frequency
    • G04B17/32—Component parts or constructional details, e.g. collet, stud, virole or piton
    • 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
    • G04B31/00—Bearings; Point suspensions or counter-point suspensions; Pivot bearings; Single parts therefor
    • G04B31/004—Bearings; Point suspensions or counter-point suspensions; Pivot bearings; Single parts therefor characterised by the material used
    • G04B31/012—Metallic bearings
    • 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
    • G04B43/00—Protecting clockworks by shields or other means against external influences, e.g. magnetic fields
    • G04B43/007—Antimagnetic alloys

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 subject 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.
  • 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 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 have in particular after heat treatment a high hardness, to obtain a very good resistance to shocks.
  • 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. 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 that does not allow them to be hardened and to reach hardnesses and therefore impact strengths that are compatible with the requirements required for the realization of clockwise pivot axes.
  • the axes obtained then have marks or severe damage in case of shocks which will then have a negative influence on the chronometry of the movement.
  • 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 having pivots having a high impact resistance, the use of this type of steel remains limited.
  • the object of the present invention is to overcome the drawbacks mentioned above by proposing a pivot axis which makes 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.
  • the invention also aims to provide a non-magnetic pivot axis that can be manufactured simply and economically.
  • the invention relates to a pivot axis for a watch movement comprising at least one pivot made of a nonmagnetic metallic material at at least one of its ends in order to limit its sensitivity to magnetic fields.
  • said non-magnetic metallic material is a non-magnetic light metal or a non-magnetic alloy of said light metal, and at least the outer surface of said pivot is covered with an anode oxide layer of said material.
  • the anodic oxide layer being obtained by growth during anodization has excellent adhesion and a much higher hardness than the nonmagnetic metallic material.
  • the pivot axis according to the invention makes it possible to combine the advantages of a low sensitivity to magnetic fields and of an improved hardness compatible with the requirements of resistance to wear and shocks in the watchmaking field.
  • the invention relates to a clockwork comprising a pivot axis as defined above, and in particular a balance shaft, an anchor rod and / or an exhaust pinion comprising an axis. as defined above.
  • non-magnetic material means a paramagnetic or diamagnetic or antiferromagnetic material whose magnetic permeability is less than or equal to 1.01.
  • An alloy of an element is an alloy containing at least 50% by weight of said element.
  • 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, preferably formed by machining or any other machining by chip removal technique, and classically defining bearing surfaces 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.
  • the pivot 3 is made of a nonmagnetic metallic material 4 in order to advantageously limit its sensitivity to magnetic fields.
  • said nonmagnetic metallic material 4 is a non-magnetic light metal or a non-magnetic alloy of said light metal.
  • said non-magnetic metal material 4 used in the invention is chosen from the group comprising aluminum, titanium, magnesium and their non-magnetic alloys.
  • said nonmagnetic metal material 4 is chosen from the group comprising a 6000 series aluminum alloy (Al Mg Si), a 7000 series aluminum alloy with copper (Al Zn Cu). , a Grade 5 titanium alloy (comprising from 5.5 to 6.75% Al and 3.5 to 4.5% V), an alloy of Mg-Zr, the proportions of the various elements of the alloys being chosen to give them non-magnetic properties as well as 'good machinability. These alloys have the particular property of being able to be turned and be suitable for anodizing.
  • a particularly preferred alloy is the EN AW 6082 aluminum alloy, the EN AW 7075 aluminum alloy, and the EN AW 7068 aluminum alloy.
  • composition values are given as a percentage by mass.
  • the elements without indication of composition value are either the remainder (majority) or elements for which the percentage in the composition is less than 1% by weight.
  • non-magnetic alloys based on light metal are possible since the proportion of their constituents gives them non-magnetic properties and good machinability.
  • the nonmagnetic metal material based on light metal used in the invention generally has a hardness of less than 250 HV or 100 HV. In addition to the advantage of being non-magnetic, this material has a low inertia due to its low weight.
  • At least the outer surface of said pivot 3 is covered with an anodic oxide layer of said material 5, obtained by growth by anodization.
  • This growth-grown oxide layer has excellent adhesion to the pivot base material to prevent further delamination during use.
  • Said growth-grown oxide layer also has improved hardness compatible with wear and shock resistance requirements in the watchmaking field.
  • the formed anodic layer 5 has a hardness of advantageously greater than 300 HV, preferably greater than 400 HV, and more preferably greater than 500 HV.
  • the anodic layer 5 formed may have a thickness of between 2 ⁇ m and 50 ⁇ m, preferably between 10 ⁇ m and 30 ⁇ m.
  • the anodic oxide layer 5 is formed by anodization according to step b) to have a thickness of between 2 microns and 50 microns, preferably between 10 microns and 30 microns.
  • the anodizing treatment of step b) is a conventional anodizing process or a micro-arc oxidation process.
  • Conventional anodizing is achieved by imposing a continuous current on the system.
  • the conventional anodization can be of different types and can be carried out for example in oxalic or sulfuric medium.
  • An oxalic medium is preferred.
  • the various parameters of conventional anodization to be taken into account such as the composition of the electrolytic bath, and in particular the choice and the concentration of the acid, the operating conditions such as the temperature of the electrolyte, the pH, the intensity of the Anodizing current, to obtain an anode oxide layer of thickness and hardness suitable for the invention, are known to those skilled in the art.
  • anodizing treatments for titanium are carried out in accordance with AMS 2488 with alkaline anodization.
  • the thickness of the anodic layer is approximately 3 ⁇ m.
  • Microscale oxidation is a surface electrolytic process based on the principle of conventional anodizing while differentiating itself from it by both the power supply and the nature of the electrolyte. It shows on the surface of the material micro-plasma discharges during treatment. Electrolytic plasma oxidation processes are generally carried out in weakly concentrated alkaline baths with current densities generally less than 1 A / cm 2 and voltages greater than 200 V. Those skilled in the art can choose the relative parameters in particular to the power supply source, namely the current mode (current density, frequency and waveform), charge density and current density, and electrolytes, in particular those based on water (composition and concentration) for obtain an anode layer of oxide of thickness and hardness suitable for the invention.
  • the power supply source namely the current mode (current density, frequency and waveform), charge density and current density, and electrolytes, in particular those based on water (composition and concentration) for obtain an anode layer of oxide of thickness and hardness suitable for the invention.
  • the method according to the invention may comprise a preliminary surface treatment step necessary to clean the axes before subjecting them to anodization.
  • the pivot axis according to the invention may comprise pivots treated according to the invention by applying step b) only pivots or be made entirely of a non-magnetic metallic material based on light metal, its outer surface can be covered completely an anode oxide layer of said material by applying step b) on all of the surfaces of the pivot axis.
  • the method according to the invention may further comprise, after step b), a finishing step c).
  • the finishing treatment may be a rolling or polishing operation in order to achieve the desired final surface state for the pivots 3.
  • the finishing treatment may be an operation of raking to remove the porous surface layer.
  • the 6082 aluminum balance shaft is covered with an anodic aluminum oxide layer of thickness 5.8 ⁇ m.
  • the hardness at heart is measured at 119 HV0.01.
  • the hardness in the anodic oxide layer is measured at 695 HV0.01.
  • a lightweight metal (aluminum) balance shaft is obtained which combines the advantages of low sensitivity to magnetic fields, hardness and high toughness in the main stress zones while having good resistance to corrosion and fatigue. .

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Abstract

L'invention se rapporte à un axe de pivotement pour mouvement horloger comportant au moins un pivot (3) en un matériau métallique amagnétique (4) à au moins une de ses extrémités afin de limiter sa sensibilité aux champs magnétiques. Ledit matériau métallique amagnétique (4) est un métal léger amagnétique ou un alliage amagnétique dudit métal léger, et au moins la surface externe dudit pivot (3) est recouverte d'une couche anodique d'oxyde dudit matériau (5), obtenue par croissance par anodisation.
L'invention concerne le domaine des mouvements d'horlogerie.

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 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.
  • 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 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 après traitement thermique une dureté élevée, permettant d'obtenir une très bonne tenue aux chocs. 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. 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 aux chocs compatibles avec les exigences requises pour la réalisation d'axes de pivotement horlogers. Les axes obtenus présentent alors des marques ou des endommagements sévères en cas de chocs qui vont avoir ensuite une influence négative sur la chronométrie du mouvement. Un moyen d'augmenter la dureté de ces aciers est l'écrouissage, toutefois cette opération de durcissement ne permet pas d'obtenir des duretés supérieures à 500 HV. Par conséquent, dans le cadre de pièces devant avoir des pivots présentant une grande résistance aux chocs, 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 (DLC). 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.
  • On connait 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 pour la fabrication d'axes de pivotement. De plus, ils sont relativement coûteux en raison du prix élevé du nickel et du cobalt.
    • Résumé de l'invention
  • Le but de la présente invention est de pallier les 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 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 pour mouvement horloger comportant au moins un pivot en un matériau métallique amagnétique à au moins une de ses extrémités afin de limiter sa sensibilité aux champs magnétiques.
  • Selon l'invention, ledit matériau métallique amagnétique est un métal léger amagnétique ou un alliage amagnétique dudit métal léger, et au moins la surface externe dudit pivot est recouverte d'une couche anodique d'oxyde dudit matériau.
  • La couche anodique d'oxyde étant obtenue par croissance lors d'une anodisation présente une excellente adhérence et une dureté très supérieure au matériau métallique amagnétique.
  • Par conséquent, l'axe de pivotement selon l'invention permet de cumuler les avantages d'une faible sensibilité aux champs magnétiques et d'une dureté améliorée compatible avec les exigences de résistance à l'usure et aux chocs dans le domaine horloger.
  • Conformément à d'autres caractéristiques avantageuses de l'invention :
    • la couche anodique formée présente une épaisseur comprise entre 2 µm et 50 µm, et de préférence entre 10 µm et 30 µm;
    • la couche anodique formée présente une dureté de préférence supérieure à 300 HV, préférentiellement supérieure à 400 HV et plus préférentiellement supérieure à 500 HV.
  • De plus, l'invention se rapporte à un mouvement d'horlogerie comprenant un axe de pivotement tel que défini ci-dessus, 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.
  • Enfin, l'invention se rapporte à un procédé de fabrication d'un axe de pivotement tel que défini ci-dessus comportant les étapes suivantes :
    1. a) former une axe de pivotement comportant au moins un pivot en un matériau métallique amagnétique à au moins une de ses extrémités pour limiter sa sensibilité aux champs magnétiques, ledit matériau métallique amagnétique étant un métal léger amagnétique ou un alliage amagnétique dudit métal léger;
    2. b) soumettre au moins la surface externe dudit pivot à un traitement d'anodisation afin de faire croitre à ladite surface une couche anodique d'oxyde dudit matériau par anodisation.
  • Conformément à d'autres caractéristiques avantageuses de l'invention :
    • la couche anodique est formée selon l'étape b) pour présenter une épaisseur comprise entre 2 µm et 50 µm, de préférence entre 10 µm et 30 µm;
    • le traitement d'anodisation de l'étape b) peut être un procédé d'anodisation classique ou un procédé d'oxydation micro-arcs.
    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 ; et
    • la figure 2 est une coupe partielle d'un pivot d'axe de balancier selon l'invention.
    Description détaillée des modes de réalisation préférés
  • Dans la présente description, le terme matériau « amagnétique » signifie un matériau paramagnétique ou diamagnétique ou antiferromagnétique, dont la perméabilité magnétique est inférieure ou égale à 1.01.
  • Un alliage d'un élément est un alliage contenant au moins 50% en poids dudit élément.
  • 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. 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.
  • En se référant à la figure 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.
  • 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.
  • Ainsi, le pivot 3 est réalisé en un matériau 4 métallique amagnétique afin de limiter de manière avantageuse sa sensibilité aux champs magnétiques.
  • Selon l'invention, ledit matériau métallique amagnétique 4 est un métal léger amagnétique ou un alliage amagnétique dudit métal léger.
  • De préférence, ledit matériau métallique amagnétique 4 utilisé dans l'invention est choisi parmi le groupe comprenant l'aluminium, le titane, le magnésium et leurs alliages amagnétiques.
  • D'une manière particulièrement avantageuse, ledit matériau métallique amagnétique 4 est choisi parmi le groupe comprenant un alliage d'aluminium de la série 6000 (Al Mg Si), un alliage d'aluminium de la série 7000 avec du cuivre (Al Zn Cu), un alliage de titane Grade 5 (comprenant de 5.5 à 6.75% d'Al et 3.5 à 4.5% de V), un alliage de Mg-Zr, les proportions des différents éléments des alliages étant choisies pour leur conférer des propriétés amagnétiques ainsi qu'une bonne usinabilité. Ces alliages présentent notamment la propriété de pouvoir être décolletés et d'être appropriés pour l'anodisation.
  • Par exemple, un alliage particulièrement préféré est l'alliage d'aluminium EN AW 6082, l'alliage d'aluminium EN AW 7075, et l'alliage d'aluminium EN AW 7068.
  • Les valeurs de composition sont indiquées en pourcentage massique. Les éléments sans indication de valeur de composition sont soit le reste (majoritaire) soit des éléments pour lesquels le pourcentage dans la composition est inférieur à 1% en poids.
  • Bien évidemment, d'autres alliages amagnétiques à base de métal léger sont envisageables dès lors que la proportion de leurs constituants leur confère des propriétés amagnétiques ainsi qu'une bonne usinabilité.
  • Le matériau métallique amagnétique à base de métal léger utilisé dans l'invention présente généralement une dureté inférieure à 250 HV, voire 100 HV. Outre l'avantage d'être amagnétique, ce matériau présente une faible inertie du fait de son faible poids.
  • Selon l'invention, au moins la surface externe dudit pivot 3 est recouverte d'une couche anodique d'oxyde dudit matériau 5, obtenue par croissance par anodisation. Cette couche d'oxyde obtenue par croissance présente une excellente adhérence au matériau de base du pivot permettant d'éviter tout délaminage ultérieur en cours d'utilisation. Ladite couche d'oxyde obtenue par croissance présente également une dureté améliorée compatible avec les exigences de résistance à l'usure et aux chocs dans le domaine horloger.
  • Ainsi, la couche anodique formée 5 présente une dureté de avantageusement supérieure à 300 HV, de préférence supérieure à 400 HV, et plus préférentiellement supérieure à 500 HV.
  • D'une manière avantageuse, la couche anodique 5 formée peut présenter une épaisseur comprise entre 2 µm et 50 µm, de préférence entre 10 µm et 30 µm.
  • Il est bien évident que d'autres couches n'ayant pas de fonction de durcissement peuvent être ensuite déposées sur la couche anodique 5. Ainsi, il est possible de déposer sur la couche anodique 5 une couche de lubrification par exemple
  • Par conséquent, au moins la surface externe du pivot 3 est durcie c'est-à-dire que 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.
  • 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, de préférence par décolletage ou toute autre technique d'usinage par enlèvement de copeaux, un axe de balancier 1 comportant au moins un pivot 3 en un matériau métallique amagnétique à chacune de ses extrémités, pour limiter sa sensibilité aux champs magnétiques, ledit matériau métallique amagnétique étant un métal léger amagnétique ou un alliage amagnétique dudit métal léger;
    2. b) soumettre au moins la surface externe dudit pivot 3 à un traitement d'anodisation afin de faire croitre à ladite surface une couche anodique d'oxyde dudit matériau par anodisation pour former en surface dudit pivot 3 une couche dure au moins au niveau des zones de contraintes principales.
  • D'une manière préférée, la couche anodique d'oxyde 5 est formée par anodisation selon l'étape b) pour présenter une épaisseur comprise entre 2 µm et 50 µm, de préférence entre 10 µm et 30 µm.
  • Avantageusement, le traitement d'anodisation de l'étape b) est un procédé d'anodisation classique ou un procédé d'oxydation micro-arcs.
  • L'anodisation classique est réalisée en imposant au système un courant continu. L'anodisation classique peut être de différents types et peut être réalisée par exemple en milieu oxalique ou sulfurique. Un milieu oxalique est préféré. Les différents paramètres d'anodisation classique à prendre en compte, tels la composition du bain électrolytiques, et notamment le choix et la concentration de l'acide, les conditions opératoires telles que la température de l'électrolyte, le pH, l'intensité du courant d'anodisation, pour obtenir une couche anodique d'oxyde d'épaisseur et de dureté appropriées pour l'invention, sont connus de l'homme du métier.
  • Des traitements d'anodisation classique pour aluminium peuvent être les suivants :
    • Traitement 1 :
      • Bain 1
      • H2SO4: 150 g/l ± 5
      • Al3+ : 20g/l ± 5
      • Température : 8°C ± 3
      • Intensité de courant: 1.5 A/dm2 ± 0.5
    • Traitement 2 :
      • Bain 2
      • H2SO4: 150 g/l ± 10
      • Acide oxalique: 50g/l ± 10
      • Température : 16°C ± 2
      • Intensité de courant: 1 A/dm2 ± 0.5
  • Des traitements d'anodisation classique pour le titane sont réalisés conformément à la norme AMS 2488 avec une anodisation alcaline. L'épaisseur de la couche anodique est de 3 µm environ.
  • L'oxydation micro-arcs (OMA) est un procédé électrolytique de surface basé sur le principe de l'anodisation classique tout en se différenciant de cette dernière tant par l'alimentation électrique que par la nature de l'électrolyte. Elle fait apparaitre à la surface du matériau des micro-décharges plasmas au cours du traitement. Les procédés d'oxydation par plasma électrolytique sont en général réalisés dans des bains alcalins faiblement concentrés avec des densités de courant généralement inférieures à 1 A/cm2 et des tensions supérieures à 200 V. L'homme du métier sait choisir les paramètres relatifs notamment à la source d'alimentation électrique, à savoir le mode de courant (densité, fréquence et forme d'onde du courant), la densité de charge et la densité de courant, et aux électrolytes notamment à base aqueuse (composition et concentration) pour obtenir une couche anodique d'oxyde d'épaisseur et de dureté appropriées pour l'invention.
  • Le procédé selon l'invention peut comprendre une étape de traitement de surface préliminaire nécessaire pour nettoyer les axes avant de les soumettre à l'anodisation.
  • L'axe de pivotement selon l'invention peut comprendre des pivots traités selon l'invention en appliquant l'étape b) aux seuls pivots ou être réalisé entièrement en un matériau métallique amagnétique à base de métal léger, sa surface externe pouvant être recouverte entièrement d'une couche anodique d'oxyde dudit matériau en appliquant l'étape b) sur la totalité des surfaces de l'axe de pivotement.
  • Le procédé selon l'invention peut comprendre en outre, après l'étape b), une étape c) de traitement de finition. Le traitement de finition peut être une opération de roulage ou de polissage afin d'atteindre l'état de surface final désiré pour les pivots 3. Dans le cas particulier de l'oxydation micro-arcs, le traitement de finition peut être une opération de rôdage afin d'éliminer la couche poreuse de surface.
  • L'exemple suivant illustre la présente invention sans toutefois en limiter la portée.
  • Des axes de balancier en aluminium 6082 sont réalisés d'une manière connue et traités selon le procédé de l'invention selon le traitement d'anodisation classique 1 :
    • Bain 1:
      • H2SO4: 150 g/l ± 5
      • Al3+ : 20g/l ± 5
      • Température : 8°C ± 3
      • Intensité de courant: 1.5 A/dm2 ± 0.5
  • Après traitement d'anodisation classique, l'axe de balancier en aluminium 6082 est recouvert d'une couche anodique d'oxyde d'aluminium d'épaisseur 5,8 µm. La dureté à coeur est mesurée à 119 HV0.01. La dureté dans la couche anodique d'oxyde est mesurée à 695 HV0.01. On obtient un axe de balancier en métal léger (aluminium) cumulant les avantages d'une 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.

Claims (13)

  1. Axe de pivotement (1) pour mouvement horloger comportant au moins un pivot (3) en un matériau métallique amagnétique (4) à au moins une de ses extrémités afin de limiter sa sensibilité aux champs magnétiques, caractérisé en ce que ledit matériau métallique amagnétique (4) est un métal léger amagnétique ou un alliage amagnétique dudit métal léger, et en ce qu'au moins la surface externe dudit pivot (3) est recouverte d'une couche anodique d'oxyde dudit matériau (5).
  2. Axe de pivotement (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est réalisé en un matériau métallique amagnétique, ledit matériau métallique amagnétique étant un métal léger amagnétique ou un alliage amagnétique dudit métal léger afin de limiter sa sensibilité aux champs magnétiques, et en ce que sa surface externe est recouverte d'une couche anodique d'oxyde dudit matériau.
  3. Axe de pivotement (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le matériau métallique amagnétique (4) est choisi parmi le groupe comprenant l'aluminium, le titane, le magnésium et leurs alliages amagnétiques.
  4. Axe de pivotement (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le matériau métallique amagnétique (4) présente une dureté inférieure à 250 HV.
  5. Axe de pivotement (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la couche anodique d'oxyde (5) présente une épaisseur comprise entre 2 µm et 50 µm, de préférence entre 10 µm et 30 µm.
  6. Axe de pivotement (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite couche anodique d'oxyde (5) présente une dureté supérieure à 300 HV, de préférence supérieure à 400 HV, et plus préférentiellement supérieure à 500 HV.
  7. Axe de pivotement (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le matériau métallique amagnétique (4) est choisi parmi le groupe comprenant un alliage d'aluminium de la série 6000, un alliage d'aluminium de la série 7000 avec du cuivre, un alliage de Titane Grade 5, et un alliage Mg-Zr.
  8. Mouvement pour pièce d'horlogerie, caractérisé en ce qu'il comprend un axe de pivotement (1) selon l'une des revendications précédentes.
  9. 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 7.
  10. 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 un matériau métallique amagnétique (4) à au moins une de ses extrémités pour limiter sa sensibilité aux champs magnétiques, ledit matériau métallique amagnétique (4) étant un métal léger amagnétique ou un alliage amagnétique dudit métal léger;
    b) soumettre au moins la surface externe dudit pivot (3) à un traitement d'anodisation afin de faire croitre à ladite surface une couche anodique d'oxyde dudit matériau (5) par anodisation.
  11. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que la couche anodique d'oxyde (5) présente une épaisseur comprise entre 2 µm et 50 µm, de préférence entre 10 µm et 30 µm.
  12. Procédé selon l'une des revendications 10 et 11, caractérisé en ce que le traitement d'anodisation de l'étape b) est un procédé d'anodisation classique ou un procédé d'oxydation micro-arcs.
  13. Procédé selon l'une des revendications 10 à 12, caractérisé en en ce qu'il comprend en outre, après l'étape b), une étape c) de traitement de finition.
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