镶嵌有至少一个陶瓷装饰件的陶瓷元件.pdf

本发明涉及一种制造用于钟表(1)的镶嵌陶瓷元件(10)的方法(21)，所述方法包括以下步骤：a)形成(22)陶瓷本体(11)；b)在所述陶瓷本体(11)的一个表面(F)中蚀刻(23)至少一个凹部(12)，所述至少一个凹部中的每一个形成用于装饰件(13)的造型凹腔；c)改变(24)所述至少一个凹部的底部的表面状态，以增加其接触表面；d)通过热喷涂在所述至少一个凹部上方沉积(26)第二陶瓷材料(16)，以便完全充填所述至少一个凹部；e)平整(27)所述第二陶瓷材料(16)，以便所述第二陶瓷材料仅保留在所述至少一个凹部的空心部分中。

1.  一种制造用于钟表(1)的镶嵌陶瓷元件(10)的方法(21)，包 括以下步骤：
a)形成(22)陶瓷本体(11)；
b)在所述陶瓷本体(11)的一个表面(F)中蚀刻(23)至少一个凹 部(12)，所述至少一个凹部中的每一个均形成用于装饰件(13)的造型 凹腔；
c)改变(24)所述至少一个凹部的底部的表面状态，以增加该底部的 接触表面；
d)通过热喷涂在所述至少一个凹部上方沉积(26)第二陶瓷材料(16)， 以便完全充填所述至少一个凹部；
e)平整(27)所述第二陶瓷材料(16)，以便所述第二陶瓷材料仅保 留在所述至少一个凹部的空心部分中。

2.  根据权利要求1所述的方法(21)，其特征在于，所述陶瓷本体(11) 包括钛、硅、铝或锆的碳化物、氧化物或氮化物。

3.  根据权利要求1所述的方法(21)，其特征在于，所述陶瓷本体(11) 是金属陶瓷。

4.  根据权利要求1所述的方法(21)，其特征在于，步骤a)通过烧 结实现。

5.  根据权利要求1所述的方法(21)，其特征在于，所述陶瓷本体(11) 是人造刚玉。

6.  根据权利要求1所述的方法(21)，其特征在于，步骤b)通过激 光执行。

7.  根据权利要求1所述的方法(21)，其特征在于，所述至少一个凹 部(12)中的每一个具有介于80μm与500μm之间的深度，以提高附着 力。

8.  根据权利要求1所述的方法(21)，其特征在于，步骤c)通过激 光执行。

9.  根据权利要求1所述的方法(21)，其特征在于，步骤c)在所述 至少一个凹部的底部中形成凹坑。

10.  根据权利要求9所述的方法(21)，其特征在于，所述凹坑形成 在所述至少一个凹部的底部上延伸的沟槽。

11.  根据权利要求10所述的方法(21)，其特征在于，在所述至少一 个凹部的底部上延伸的所述沟槽是交叉的。

12.  根据权利要求9所述的方法(21)，其特征在于，所述凹坑的深 度小于所述至少一个凹部(12)的深度的五分之一。

13.  根据权利要求1所述的方法(21)，其特征在于，步骤c)通过喷 砂执行。

14.  根据权利要求1所述的方法(21)，其特征在于，步骤c)通过化 学蚀刻执行。

15.  根据权利要求1所述的方法(21)，其特征在于，所述第二陶瓷 材料包括钛、硅、铝或锆的碳化物、氧化物或氮化物。

16.  根据权利要求1所述的方法(21)，其特征在于，所述热喷涂为 等离子类型的热喷涂。

17.  根据权利要求1所述的方法(21)，其特征在于，在步骤d)之 前，所述方法还包括以下步骤：
f)在所述至少一个凹部的底部上形成(25)连接层，以实现改善的附 着性或者改变所述第二陶瓷材料的美学外观。

18.  根据权利要求1所述的方法(21)，其特征在于，在步骤e)之后， 所述方法还包括以下步骤：
b’)在所述第二陶瓷材料的一个面中蚀刻至少一个第二凹部；
c’)改变所述至少一个第二凹部的底部的表面状态，以增加该底部的 接触表面；
d’)通过热喷涂在所述至少一个第二凹部上方沉积第三陶瓷材料，以 便完全充填所述至少一个第二凹部；
e’)平整所述第三陶瓷材料，以便所述第三陶瓷材料仅保留在所述至 少一个第二凹部的空心部分中。

19.  一种钟表(1)，其特征在于，所述钟表包括至少一个根据权利要 求1至18中任一项所述的方法获得的陶瓷元件(10)，所述陶瓷元件镶嵌 有至少一个装饰件(13)并且所述装饰件包括至少一种第二陶瓷材料(16)， 所述陶瓷元件的陶瓷本体(11)形成所述钟表的外部部件(2，3，4，5，6， 7，8)。

20.  根据权利要求19所述的钟表(1)，其特征在于，所述陶瓷元件 形成以下部件的全部或一部分：表壳(2)、表带(3)、表圈(4)、表盘 (5)、表镜(6)、按钮(7)、表冠(8)、手表中间部件、角部、凸缘、 表壳后盖、指针、链节、扣钩、装饰件和/或贴花。

21.  一种钟表(1)，其特征在于，所述钟表包括至少一个根据权利要 求1至18中任一项所述的方法获得的陶瓷元件(10)，所述陶瓷元件镶嵌 有至少一个装饰件(13)并且所述装饰件包括至少一种第二陶瓷材料(16)， 所述陶瓷元件的陶瓷本体(11)形成所述钟表的机芯的一部分。

22.  根据权利要求21所述的钟表(1)，其特征在于，所述陶瓷元件 形成以下部件的全部或一部分：游丝、冲击钉、摆轮、摆轴、圆盘、擒纵 叉、销、擒纵叉杆、叉头、擒纵叉瓦、叉头钉、轮副、轮、心轴、小齿轮、 桥夹板、底板、摆锤、上条柄轴、轴承或轴承组件。

镶嵌有至少一个陶瓷装饰件的陶瓷元件
技术领域
本发明涉及一种镶嵌有至少一个装饰件的陶瓷元件，所述装饰件由另 一种陶瓷材料制成，本发明更具体地涉及用于安装在钟表中的该类元件。
背景技术
已知形成至少部分地由人造蓝宝石制成的表圈，以借助透明度来显示 位于表圈下方的凹部中的沉积层(deposition)，该沉积层例如形成刻度或 品牌名称。这种构型的优点是，通过使用蓝宝石部件完全覆盖沉积层而保 护了沉积层免于任何机械损坏。然而，由于损害了对沉积层颜色的透射， 以及由于蓝宝石与沉积层之间缺乏色差，这种构型可能使装饰件难以辨认。
发明内容
本发明的一个目的是通过提出一种全部陶瓷的元件——即，其主体和 镶嵌元件具备一致的机械抗性——来克服全部或部分上述缺陷。
为此，本发明涉及一种制造用于钟表的镶嵌陶瓷元件的方法，该方法 包括以下步骤：
a)形成陶瓷本体；
b)在所述陶瓷本体的一个表面中蚀刻至少一个凹部，所述至少一个凹 部中的每一个形成用于装饰件的造型/图案；
c)改变所述至少一个凹部的底部的表面状态，以增加其接触表面；
d)通过热喷涂在所述至少一个凹部上方沉积第二陶瓷材料，以便完全 充填所述至少一个凹部；
e)整平所述第二陶瓷材料，以便它仅保留在所述至少一个凹部的空心 部分中。
显然很清楚的是，装饰件和/或本体的颜色的多样性不再受第二陶瓷材 料的透明度限制，而且获得了很高的、均质的耐磨性。举例而言，因此能 利用由第一暗色的陶瓷材料制成的本体和由一种(或多种)其它具有一种 (或多种)亮色的陶瓷材料制成的装饰件来获得高对比度的视觉呈现。
根据本发明其它的有利特征：
-步骤a)通过烧结实现；
-所述陶瓷本体包括诸如钛、硅、铝或锆的材料的碳化物、氧化物或 氮化物；
-所述陶瓷本体为金属陶瓷；
-所述陶瓷本体为人造刚玉，诸如单晶蓝宝石或单晶红宝石；
-通过激光来执行步骤b)；
-所述至少一个凹部中的每一个具有介于80μm与500μm之间的深 度，以提高附着力；
-通过激光执行步骤c)；
-步骤c)在所述至少一个凹部的底部中形成凹坑；
-所述凹坑形成在所述至少一个凹部的底部上延伸的沟槽；
-在所述至少一个凹部的底部上延伸的所述沟槽是交叉的；
-所述凹坑的深度小于所述至少一个凹部的深度的五分之一；
-通过喷砂或化学蚀刻来执行步骤c)；
-所述第二陶瓷材料包括诸如钛、硅、铝或锆的材料的碳化物、氧化 物或氮化物；
-所述热喷涂为等离子类型的热喷涂；
-在步骤d)之前，所述方法包括步骤f)，用于在所述至少一个凹部 的底部上形成连接层以确保改善的附着性或改变第二陶瓷材料的美学外观；
-在步骤e)之后，所述方法包括用于在第二陶瓷材料的一个表面中 蚀刻至少一个第二凹部的步骤b’)，用于改变所述至少一个第二凹部的底 部的表面状态以增加其接触表面的步骤c’)，用于通过热喷涂在所述至少 一个第二凹部上方沉积第三陶瓷材料以完全充填所述至少一个第二凹部的 步骤d’)，和用于整平所述第三陶瓷材料以使得它仅保留在所述至少一个 第二凹部的空心部分中的步骤e’)。
此外，本发明涉及钟表的外部部件，涉及钟表的机芯的部件，或者更 一般地涉及一种钟表，其特征在于，所述钟表包括至少一个根据前述变型 方案中的任一个获得的陶瓷元件，所述陶瓷元件镶嵌有由至少一种第二陶 瓷材料形成的装饰件。
有利地，因此清楚的是，所述陶瓷元件同样可形成以下部件的全部或 一部分：表壳、表带、表圈、表盘、表镜、按钮、表冠、手表中间部件、 角部、凸缘(flange)、表壳后盖、指针、链节、扣钩、装饰件、贴花(applique)、 游丝、冲击钉、摆轮、摆轴、圆盘、擒纵叉、销、擒纵叉杆、叉头、擒纵 叉瓦、叉头钉、轮副、轮、心轴、小齿轮、桥夹板、底板、摆锤、上条柄 轴、手表的轴承组件(bearing-block)或轴承。
附图说明
根据以下参考附图通过非限制性说明的方式给出的描述，其它特征和 优点将清楚地显现，在附图中：
-图1是根据本发明的钟表的概图；
-图2至4是根据本发明的制造方法的连续步骤；
-图5是根据本发明获得的元件的局部视图；
-图6是根据本发明的方法的流程图。
具体实施方式
图1所示的示例示出总体用1表示的钟表，其包括至少一个镶嵌元件 10。每个镶嵌元件10用于形成耐磨部件，该耐磨部件包括也由陶瓷材料制 成的至少一个装饰件13，该装饰件的视觉品质特别是在对比度方面得以改 善，并且该装饰件具有很高的均一的耐磨性。
根据本发明的镶嵌元件10可形成钟表1的外部的全部或一部分。因而， 它可以形成表壳2、表带3、表圈4、表盘5、表镜6、按钮7和/或表冠8 的全部或一部分。在下面说明的示例中，将参考环形件10来给出本发明的 说明，所述环形件10包括形成表圈4的刻度的镶嵌装饰件13。还可以形 成用于钟表机芯的镶嵌元件10，例如桥夹板、底板、游丝、冲击钉、摆轮、 摆轴、圆盘、擒纵叉、销、擒纵叉杆、叉头、擒纵叉瓦、叉头钉、轮副、 轮、心轴、小齿轮、上条柄轴、轴承组件、轴承和/或摆锤。举例而言，至 少其中一个装饰件13可形成轴承组件(例如轴承)的全部或一部分。
如图1和5所示，镶嵌陶瓷元件10包括本体11，该本体11包括形成 用于装饰件13的造型凹腔的至少一个凹部12。图1示出，根据本发明有 利地，每个装饰件13可采取任何形式，例如几何图形或字母数字字符。根 据本发明，每个凹部12被完全填充至少一种第二陶瓷材料16。这种构型 保护了本体11中的每个装饰件13。
根据本发明有利地，所述至少一种第二陶瓷材料16由诸如为钛、硅、 铝或锆的材料的碳化物、氧化物或氮化物获得，从而能获得具有与本体11 相同或相似的硬度的多种材料。
因此，所述至少一种第二陶瓷材料16与本体11可具有相同性质，即， 相同类型的陶瓷材料，但组分如掺杂呈现差异，从而使陶瓷材料的颜色形 成对比。
根据本发明，本体11可由多种材料获得。优选地，本体11由陶瓷材 料制成。因此，它可以由金属陶瓷——一种由陶瓷材料与金属的混合物形 成的材料——或由其它人造刚玉如单晶蓝宝石或单晶红宝石形成。更一般 地，举例而言，可以使用呈多晶或单晶形式的诸如为钛、硅、铝或锆的材 料的碳化物、氧化物或氮化物来形成本体11的全部或一部分。本体11因 而例如可以是由单晶蓝宝石制成的表镜，其包括由第二陶瓷材料制成的至 少一个装饰件，该装饰件描绘了商标或显示元件例如时圈。
为了改善装饰件13在本体11中的附着性，凹部12的深度介于80μ m与700μm之间，且优选地大致等于400μm。因而应该理解的是，优选 地，凹部12不在相对的表面P上开口。
此外，为了所述至少一种第二陶瓷材料16的附着性的原因，优选地， 所述至少一个凹部12的每个底部都具有改变的表面状态以增加其接触表 面。如下文中所述，表面的增加特别是可以通过在所述至少一个凹部的所 述底部中形成凹坑或通过局部地增加其粗糙度来获得。
最后，如图5所示，可选地，在所述至少一个凹部的底部与所述至少 一种第二陶瓷材料16之间可形成介于2μm与150μm之间的连接层15， 以确保装饰件13的改善的附着性。举例而言，连接层15可通过印刷技术 形成，以连续地覆盖所述至少一个凹部的底部。特别地，该技术包括：移 印、溅镀、或者通过滚筒或刷子进行涂覆。
该层15特别是可包含金属(如铬或钛)和/或金属合金和/或金属氮化 物(如氮化铬)，和/或金属碳化物和/或钛酸盐和/或锆酸盐和/或铝酸盐。 在研发期间，从来没有证据表明采用该类型的层15对于所测试的陶瓷材料 是必要的，因为附着试验在没有层15的情况下已经满足要求。
因而，根据本发明，经由所述至少一种第二陶瓷材料16的颜色获得了 每个装饰件13的视觉呈现。因此，用于所述至少一种第二陶瓷材料16的 材料将优选地通过其颜色或更一般地通过其美学外观来引导。因此，举例 而言，可以利用暗色的本体11和具有一种(或多种)亮色的装饰件13—— 它们全部由陶瓷材料形成——来获得高对比度的视觉呈现。
因此，可选的连接层15也可因其颜色而被使用。实际上，可选择或改 变颜色以修改所述至少一种第二陶瓷材料16的外观。实际上，视应用而定， 所沉积的所述至少一种第二陶瓷材料16的厚度可使其基本上半透明。因此， 可使用可选的连接层15，以便可透过所述至少一种第二陶瓷材料16感知 层15的颜色。因而，举例而言，可为可选的连接层15选择彩色颜料或特 定材料，以改变所述至少一种第二陶瓷材料16的基本上半透明的外观。
应该理解的是，装饰件13可利用相同的材料形成，以提供一致的外观， 或利用若干种不同的材料形成，以便例如为两个装饰件13提供不同的颜色， 例如在图1的情况下，为标记(indice)提供第一颜色，而为字母数字字 符提供另一种颜色。
为了使颜色一致，还可以设想由与主体11周围的材料相同的材料形成 装饰件13。因而，在图1的实施例中，可以使表圈4的装饰件13由与以 下部件相同的材料制成：表壳2、表带3、表圈4的其余部分、表盘5、按 钮7或表冠8、以及手表中间部件、角部、凸缘、表壳后盖、指针、链节、 扣钩、装饰件和/或贴花。
现在将参考图2至6利用陶瓷本体11的示例说明制造镶嵌元件10的 方法21。
在图6所示的第一步骤22中，方法21包括例如由氧化锆或氧化铝形 成本体11。如通过从图2到图3的变化部分示出的，步骤22的最终本体 11优选通过烧结获得，即，从经由注塑和/或压制工艺预成型的生坯17获 得。在步骤22结束时，图3中可见的本体11具有其最终尺寸。
当然，步骤22可以不通过烧结来实现。因而，例如，当本体11由单 晶陶瓷基体如人造刚玉形成时，本体11将采用不同的技术。举例而言，在 形成单晶陶瓷材料的晶锭(boule)之后，可以切割该晶锭，然后将本体的 形状加工成切割的晶片。更一般地，可执行诸如机加工和/或研磨和/或抛 光的步骤。
如图6所示，方法21包括第二步骤23，用于在陶瓷本体11的一个表 面F中蚀刻至少一个非贯通的凹部12，该凹部12形成用于将来的装饰件 13的造型凹腔，如图4所示。优选地，每个凹部12具有在80μm与700 μm之间的深度。步骤23优选利用激光通过破坏性辐射来实现，以获得 适当的蚀刻精度。
在图3的示例中，表面F基本是直线的并且呈环状延伸。因而容易理 解的是，表面F可具有不同的几何形状，而不会使该方法更难以实施。因 而，举例而言，表面F完全可以部分或全部凸起并平移或旋转地延伸，以 形成例如部分或全部球面形、环面形或圆柱形的表面F。
如图6所示，方法21继续包括第三步骤24，用于改变所述至少一个 凹部12的底部的表面状态以增加其接触表面。优选地，步骤24在所述至 少一个凹部的底部中形成凹坑，或者仅仅增加该底部的局部粗糙度。
所述凹坑或粗糙度的深度优选不超过凹部12的深度的五分之一，以增 加接触表面。步骤24优选通过利用激光的破坏性辐射、通过喷砂或通过化 学蚀刻来实现。
举例而言，利用深度为400μm的凹部12来执行试验。通过破坏性辐 射来形成凹坑，从而形成第一系列的基本上平行的直线沟槽，其与第二系 列的基本上平行的直线沟槽相交。将凹坑的深度均调整到10μm与50μm 之间，从而证明在装饰件13向本体11的附着性方面满足要求。因此，所 述凹坑可形成在所述至少一个凹部的所述底部上延伸的沟槽，并且全部或 部分沟槽可以是相交的。
当然，也可以设想在模具中粗略地形成一个孔，然后进行激光精整操 作以获得相同的蚀刻精度。目的在于通过表面的增加来改善附着性，但不 会不利地影响必须充填每个凹部的材料的润湿性。
在第一实施例中，如图6中的双线所示，步骤24之后是方法21的步 骤25，步骤25包括在所述至少一个凹部的底部上形成连接层15，以确保 改善的附着性，或者改变将来在步骤26中形成的至少一种第二陶瓷材料 16的美学外观。此第一实施例涉及装饰件13的材料由所述至少一种第二 陶瓷材料16和可选地连接层15形成的情况，如图5所示。
步骤25可通过干法或湿法沉积形成，其可能需要后续的利用热和/或 干燥处理的活化。此类型的连接层15可例如由金属、金属合金、金属氮化 物、金属碳化物、锆酸盐、钛酸盐和/或铝酸盐形成。在第一实施例中，在 步骤25之后，方法21继续包括步骤26。
在图6中用单线所示的第二实施例中，步骤24之后紧接着步骤26。 此第二实施例是优选的，并且涉及装饰件13的材料仅由所述至少一种第二 陶瓷材料16形成的情况。
步骤26包括用所述至少一种第二陶瓷材料16充填所述至少一个凹部 12，以形成所述装饰件。优选地，步骤26包括通过热喷涂在所述至少一个 凹部12上沉积所述至少一种第二陶瓷材料16，以完全充填所述至少一个 凹部12。
存在若干类型的热喷涂，例如，非限制性地，火焰喷涂、高速氧燃料 涂层喷涂或等离子喷涂。这些方法的目的是使附加材料熔化，然后将它喷 射到目标表面上以形成厚而均匀的附加材料层。
优选地，所述热喷涂为等离子喷涂，因为它提供了优良的陶瓷沉积结 果。更具体地，试验表明，利用常压空气作为喷涂介质以用于沉积氧化铝 的热喷涂完全符合要求。更一般地，清楚的是，对于氧化物可在空气中执 行热喷涂，而对于碳化物或氮化物可在真空中执行热喷涂。
可选地，可以设想本体11相对于热喷涂装置移动，以改善所述至少一 个凹部12的充填。
优选地，根据本发明，所述附加材料可由诸如钛、硅、铝或锆的材料 的碳化物、氧化物或氮化物形成，以形成装饰件13的全部或一部分。因而 可以理解的是，这些粒子可来自或不来自与本体11相同的族。
如上文所述，根据期望的颜色或更一般地根据视觉呈现，在步骤26 中形成的第二陶瓷材料16优选包括与本体11的颜色形成对比的一种或多 种颜色。
最后，在最终步骤27中，方法21包括整平所有的所述至少一种第二 陶瓷材料16以使它仅保留在各凹部12的空心部分中，并就此结束。镶嵌 元件10因而完成且仅需组装在最终部件中。可通过通常的表面加工方法 (如打磨或研磨)来去除任何多余材料并且接着进行抛光以实现该步骤27。
在其中一种试验期间，研制了黑色锆质表圈，其装饰件13形成白色氧 化铝标记，装饰件13通过它的均质的“陶瓷”外观、它的很高的均匀的硬 度和很高的对比度而证实了完全符合要求。
当然，本发明并不限于所说明的示例，而是可以有本领域技术人员可 以想到的各种变型和改变。特别地，根据本发明的镶嵌元件10的应用决不 限于钟表1。因而，镶嵌元件10例如可以应用于珠宝或甚至餐具。
此外，也可以设想，如果其精度和不良品率可以接受，则可以使用其 它类型的蚀刻来代替步骤23中的激光蚀刻和/或步骤24中的激光蚀刻、喷 砂或化学蚀刻。
此外，也可以形成包含若干覆盖的/上部镶嵌的(overlaid)和/或相邻 的陶瓷材料的装饰件。此类实施例例如可以提供多色元件。因而，可例如 通过激光蚀刻具有第一颜色的第二陶瓷材料，以形成具有第二颜色的第三 陶瓷材料。因而，可以在实际装饰件中或跨接本体和装饰件时获得两种对 比颜色或一种包含诸如的磷光材料的颜色。
还可以理解的是，在至少其中一个装饰件13形成轴承的全部或一部分 的情况下，所述至少一种第二陶瓷材料16可被简单地蚀刻，以形成杯形轴 承或穿孔钻石类型的轴承。
最后，还要指出的是，本体11不限于陶瓷元件，而是更一般地涉及由 可机加工的硬质材料制成的元件，即，材料的硬度等于或大于700HV。