表壳体用陶瓷部件以及制造此部件的工艺 【技术领域】
本发明涉及用于配合到表壳体上的陶瓷部件，陶瓷部件的可见的外表具有特征或零件(features)，以及本发明涉及制造此部件的工艺。
背景技术
许多扁平的横截面的环形部件，优选地具有截锥上表面，并设有刻度或者带有装饰，通过夹紧固定而被安置在手表壳体的中间或者底座上，特别是安装到旋转底座上。这些部件具有指示时间的技术角色和装饰的角色，并经常用很容易被装饰的合金、诸如铝制造，这使得可以使用镀层或者表面处理技术，诸如阳极电镀来获得不同的颜色和特征类型。这在选择颜色和特征时提供了更大的灵活性，多亏由于与分色涂盖技术相组合应用了不同颜色的几层。
当受到外部的撞击时，例如手表壳体本身，这样的部件的缺点是它们由相对较软的材料制造，这容易划伤。此外，此材料可以用诸如金的特定金属形成电池效应并导致腐蚀问题。
突起的特征通过冲压产生，这使得难于获得颜色对比和材料对比并且也难于产生无锥度刻度，但是这些从美学地角度而言是很重要的问题。
已经提出，尤其是EP 0 850 900，EP 0 947 490以及JP09-228050，表的壳体部件由陶瓷制造。然后特征或者装饰通过淀积充分粘结到衬底上的薄硬层而获得。这些技术需要产生颜色不完全等同于由贵重金属制造的表的其它部件的较硬非金属层。
洞使用激光已经设置在陶瓷底座的扁平或者截锥圆盘或者圆环上，特别用于形成特征。这样的洞的深度被限制到0.05mm。其必须小于0.05mm以防止弱化该部分和在没有断裂危险的情况下不再能够夹紧固定它。结果，通过激光加工所获得的洞不能深到足以在其中钎焊特征而焊缝(bead)不超出这些洞。通过激光加工所获得的洞的侧壁不垂直于它们被制造的表面，而是朝向洞的中心倾斜。此外，这种加工方法在圆盘或者扁平环中产生断裂起因，使得其由于其较脆而不能夹紧固定，而是不得不被粘结连接并且由此不能以可移除的方式固定。结果，不能互换。
另外的问题起因于这样的事实：扁平陶瓷底座环通常是截锥形状。结果，使用注塑陶瓷部件的技术，这就不能制造侧壁垂直于可见截锥表面的洞，那样，它们不能再被脱模。
此外，CH 322 541中提出保护通过诸如蓝宝石可见装饰性金属部件。因此所使用的合金与表的其它部分具有相同的类型。但是，通过透明材料可见的这些装饰性部件与表面上具有特征所获得的外观不同的外观。此外，使用诸如蓝宝石的透明陶瓷考虑到此种材料较高的刚度对于通过夹紧固定而安装不是很有利。
在DE 2 533 524和EP 0 230 853中已经提出将金属层淀积在陶瓷衬底上，所述方法构成如下：将CuO或者Ti活性第一层真空淀积至少厚度100nm，接着是至少100nm厚的真空淀积铜、银、金或者镍第二层，通过化学或者电化学镀加厚到厚度0.004-0.020mm。两层之间的粘接通过经过炉子而获得。在铜和CuO的情况下，炉的温度必须位于CuO的共晶点和铜的熔点之间，即1068℃和1078℃之间。在此处理之后，被淀积的层准备钎焊。
在钎焊之前，这样的工艺就其需要真空淀积、化学或者电化学淀积以及热处理操作而言相对比较复杂。它还需要加热到较高的温度以在两层之间获得粘接。
【发明内容】
本发明的目的是消除(至少部分地)上述的缺点。
出于此目的，本发明的主题首先是用于配合到表壳体上的陶瓷部件，陶瓷部件的可见的表面具有如权利要求1所述的特征。本发明的主题也是如权利要求9中所述的制造陶瓷部件的工艺。
形成本发明的主题的陶瓷部件提供了几种可能性，通常最先位于优选通过咬接配合到旋转底座上的环上。这样，由于本发明，所述特征可以相对此陶瓷部件的可见表面作为洞出现。然而，这些零件可以由相对于该可见表面升起的零件形成。这些特征可以钎焊，而围绕它们的基部不出现焊珠，后者通过形成在可见表面之下的充分的深度形成的洞所隐藏。
由于根据本发明的工艺，用于容纳所述特征的洞可以在所需的深度上制造，即使他们被形成处的表面是锥形或者锥体形，而这通常事实就是如此。
使用磁控管溅射的真空淀积工艺能够获得优良的淀积层的粘接。假定第一复合薄膜粘结(tie)层是高活性的，由Au、Ag、CrN、Ni、Pt、TiN、ZrN、Pd或者它们的合金所形成的组中的材料所形成的第二层的淀积，在相同的腔内并且没有回到空气中，保证其可以受到保护。必须注意磁控管溅射也使得工作在较低的温度上成为可能，低到100℃之下，这样在真空镀操作之前淀积由光敏聚合物所制造的掩模成为可能。但是，由于存在洞，优选地，在整个截锥环的可见表面上执行淀积并接着从截锥表面通过磨蚀移除该层以使得所述淀积层只位于洞中。
【附图说明】
本发明的其他属性和优点将从下述并结合附图而变的显而易见。其中：
图1-5说明了制造陶瓷部件的工艺的不同的步骤，所述工艺形成本发明的一个主题，图中所示的陶瓷部件从横截面观察，并用于配合到表壳体上。
图6说明了图1-5中的实施的方法的变化。
图7是根据本发明的表底座用陶瓷环的直径方向横截面的部分视图。
图8是图7的另外的实施例的直径方向横截面的部分视图。
【具体实施方式】
图1说明了由ZrO2、Al2O3或者两种的混合物所制造而成的烧结衬底1，其中洞2通过在衬底被烧结之前移除材料的机械操作而制成。这样的操作使得可以获得洞2，其侧壁2a基本垂直于衬底1的可见表面1a。
在烧结之后，此衬底被安置在真空淀积腔中，其中被称为复合薄膜粘结层3的第一层通过使用磁控管溅射的PVD(物理气相淀积)技术而淀积，这使得能够保证复合薄膜粘结层3比不使用磁控管的PVD技术所获得的粘结层3具有更大的粘结性。此外，由于磁控管溅射，衬底1的温度在淀积的操作的过程中可以保持较低，大大低于100℃。
在保持淀积腔中的真空时，第二层4通过使用Au、Ag、Pt、Pd、TiN、CrN或者Ni类型的靶子(target)由磁控管溅射而形成。此第二层的厚度至少是500nm，并优选地在500nm和15μm之间。
在此第二层4的淀积之后，衬底从淀积腔移出，层3和4的可见表面1a通过磨削而剥落(通过抛光或者金刚石研磨)，以裸露衬底1的陶瓷，并给予所需表面的表面光洁度，使得淀积层3、4现在只保留在洞2中。
然后最后的操作是在洞2的底部中淀积一定的钎焊或铜焊膏并在其中铜焊或焊接特征或零件(feature)5，所述零件5的基部的形状和尺寸对应洞2的形状和尺寸(图5)。所述洞对焊缝或焊道(bead)来说足够深，在此零件被固定之后，焊缝保持在洞2中而不可见。在实际中，为了实现此结果，洞2最小的深度在粘接层淀积之前是0.08mm。最大的深度主要依赖于衬底1的深度，衬底越厚，洞的深度可以越深。但是，通常没有必要超过深度0.20mm。
在此工艺的变化中，由图6进行显示，在第二层4被淀积之后，图6所显示的操作被执行，这包括用贵金属或者贵金属合金6通过电铸而填充所述洞2，接着进行抛光操作，这从衬底1的表面1a上移除层3、4和6。
通过磁控管溅射用于执行真空淀积的装置包括：
圆柱形不锈钢腔，具有涡轮分子泵系统和旋转叶片泵；
衬底保持器，所述衬底保持器是具有垂直旋转轴线和垂直安置的衬底的圆盘传送带(carousel)类型，并可能在衬底保持器上执行偏压RF溅射；
两个垂直矩形磁控管阴极，其被安置以相对圆盘传送带的轴线120度的角度朝向圆盘传送带；
两个阴极，即Ti99.99靶和Au99.99靶；
阴极电源，通过RF(13.56MHz)600W发电机，其具有手工电阻匹配盒；
通过质量流量计的气体进给器(纯度：5.7-6.0)；以及
通过潘宁真空规(潘宁真空计)进行的压力监测器，用于监测极限真空，并通过电容规(绝对测量)来监测工作压力。
所述部件在具有20％的异丙醇/80％脱离子水混合物的超声波清洗槽中清洗5分钟，然后用氮枪干燥。
衬底通过将腔安置在真空之下而被剥离，抽吸到小于5×10-2Pa的压力。离子清洗操作通过反向喷溅(reverse sputtering)而在衬底的表面上执行：
—衬底保持器上的RF功率：＞100W；
—氩流量：＞15cm3/min；
—氧流量：＞5cm3/min；
—总的压力：＜5Pa；以及
—持续时间：20-30分钟。
钛次层(sublayer)淀积条件如下：
—阴极上的RF功率：＞150W；
—氩流量：＞5cm3/min；
—氩压：＜5Pa；以及
—所述层的厚度：＞100nm，优选地＞100nm并且＜1500nm。
尽管在腔中仍然保持真空，衬底，通过圆盘传送带的旋转，被移向设有Au99.99靶的小阴极。淀积条件如下：
—阴极上的RF功率：＞50W；
—氩流量：＞10cm3/min；
—氩压：＜5Pa；以及
—所述层的厚度：至少＞100nm，优选地＞100nm并且＜15μm。
这样获得的衬底完全镀有钛复合薄膜粘结层3，其本身镀有金层4，如图3所示。
为了只在洞中保留淀积层，衬底1的表面1a进行材料移除的机械操作，例如通过用标准的宝石工艺用抛光或者金刚石研磨，以获得如图4所示的衬底。
根据本发明的第一方法，具有形状和尺寸对应衬底1中的洞2的形状和尺寸的金零件被钎焊或铜焊。尽管所示的衬底只有一个洞，很明显优选地其实际上具有几个洞。
由金合金(Au/Sn)所构成的钎焊膏使用注射器被淀积在洞2的底部中。不同的零件被淀积在对应形状的洞中，然后它们在受控的氢气环境中通过将所述组件经过标准的带式炉被钎焊。
衬底通过所述炉的速度大于10cm/min。炉的温度是400℃。然后，在抛光之后，获得具有被钎焊到其上的突起零件的陶瓷部件，如图5所示。
根据本发明的图6所示的第一变化，也可通过电铸技术对洞填充金或者另外的金属或者贵金属合金。此情况下所使用的金盐液(gold bath)具有较高的Au含量并允许用十分之几毫米的厚度来进行电铸。电铸工艺的操作条件通过电铸池的供给商所指示。
在通过电铸执行淀积之后，衬底通过标准的宝石工艺(lapidary)进行抛光或者金刚石研磨操作以移除多余的材料并获得具有填充金的洞和与陶瓷部件1的可见表面1a齐平的抛光表面的圆盘，如图6所示。
根据本发明的另外的变化，符号或者装饰可以位于衬底的表面1a的平面之下。在此情况下，它们可以直接由第二层3形成，如图4所示，从用于此第二层3的上述镀层部件之一形成。在这种情况下，洞的底部上的零件的表面光洁度是淀积镀层的光洁度，即是说无光光洁度。
在所说明的实施例中，通过图1-6的横截面中所示的衬底1实际上对应形成本发明的一个主题的陶瓷部件的一部分。此部分可以尤其对应包括扁平横截面的圆形环的此陶瓷部件的径向部分。优选地，此环具有截锥形状，这样可见表面1a相对此环的旋转的轴线倾斜。
作为一种变化，而不是截锥环的形式，形成本发明的主题的陶瓷部件可以是多边形框架的形式，所述多边形框架具有相对此部件的中心轴线倾斜的表面，这样构成截金字塔形或截棱锥。
图7显示了用于通过弹性变形配合到表壳体底座(未示出)的截锥陶瓷环1的一部分，其中洞2完全被填充，如图6所示，或者部分填充，如图4所示的实施例中所示。
图8显示了用于通过弹性变形配合到表壳体底座(bezel)(未示出)的截锥陶瓷环1的一部分，其包括突起的零件5，如图5中的实施例所示。