專利名稱：作為鐘表部件的裝飾部件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種裝飾部件，其表面覆蓋有硬質(zhì)材料保護(hù)裝飾膜，尤其是涉及一種組成表殼或表帶的部件，所述部件具有一個(gè)由堅(jiān)硬平滑的材料構(gòu)成的薄膜覆蓋的外表面，在必要時(shí)可以不過(guò)于困難地進(jìn)行拋光。
專利EP-A-0199207已經(jīng)公開(kāi)了一種作為鐘表，如手表表殼的裝飾部件，所述部件具有一個(gè)可見(jiàn)的外表面部分，可用于與外界物體接觸，例如，殼體表面外層具有不可改變的性質(zhì)，亦即它既不會(huì)被所接觸的外界物體劃傷，也不會(huì)被與其接觸的空氣所氧化或銹蝕，因而可使這些殼體部件保持細(xì)致和良好的精加工外表。為達(dá)到此目的，上述專利提出利用一層厚度在0.4至0.8mm之間，并覆蓋有一層多晶金剛石膜的硬質(zhì)合金(鎢合金或鈦合金)片晶，被粘結(jié)或焊接到表殼上。
通過(guò)盤片得到的該片晶最大直徑等于51mm，制做這樣的盤片需要大約4,000顆1mm尺寸的金剛石，亦即165克拉。這些金剛石首先被研磨成粉末，并在大約1,500℃以及5,000MPa壓力下燒結(jié)在硬金屬(硬質(zhì)合金)基片上。之后，盤片經(jīng)放電工藝進(jìn)行粗磨和精磨，最后，使用金剛石砂輪經(jīng)長(zhǎng)長(zhǎng)的拋光工序進(jìn)行拋光。下一步，對(duì)盤片進(jìn)行細(xì)致的挑選，尤其是欲將其用于手表的零部件時(shí)，要對(duì)其厚度和外觀，特別是金剛石膜顏色的均勻性進(jìn)行檢測(cè)。所得的盤片通過(guò)公知的方法例如電蝕加工或激光加工進(jìn)行加工，以得到預(yù)期的片晶或環(huán)的形狀。最后經(jīng)過(guò)一道倒角工序用金剛石砂輪去掉片晶的鋒利邊緣。
以上片晶的制做存在許多缺點(diǎn)。
大量使用的金剛石粉末以及大量的通過(guò)燒結(jié)粉末來(lái)得到亮的金剛石膜所消耗的能量，以及為獲得成品盤片所需的加工和打磨成本是很高的，因而抑制了使用這些片晶的產(chǎn)品產(chǎn)量的增加。
這種方法的另一個(gè)缺點(diǎn)是不可能使得到的盤片具有完全相同的顏色，因而用于同一只手表的片晶必須取材于同一盤片。因此，限制了將這種盤片用于手表上蓋或需要相同膜片的場(chǎng)合。參見(jiàn)專利EP-A-0199207的圖2和3。
再有，這種方法需要硬質(zhì)燒結(jié)金屬基體包含鈷以作為附著金剛石顆粒的粘結(jié)材料。粘結(jié)材料鈷在基體中的存在，導(dǎo)致后者易于被氧化，于是需要在基體上沉積保護(hù)層，因而進(jìn)一步增加了盤片的成本。
還有，實(shí)際上，這種通過(guò)壓力和燒結(jié)形成金剛石膜的方法，局限于生產(chǎn)平面的，以及具有相對(duì)簡(jiǎn)單幾何形狀的片晶。
其他用于在基體上覆蓋硬質(zhì)材料膜的方法也已被重視。尤其是通過(guò)化一種學(xué)氣相沉積法在基體上沉積金剛石膜制做切割工具的方法，已從專利文件US4,73-4,339上獲知。用這種方法得到的金剛石膜具有粗糙和不規(guī)則的外貌，因此，這種膜與和它們所接觸的材料之間起著銼刀一樣的作用。再者，它們的外貌是無(wú)光澤的。
用這種方法得到的薄膜的外貌，呈現(xiàn)5μm尺寸金剛石微晶的聚合，微晶具有平行六面體形狀以及非常堅(jiān)硬的邊緣(達(dá)到10,000維氏硬度)，非常耐磨。這種硬度及高耐磨性取決于形成金剛石薄膜的碳原子間具有半排斥性的SP3型鍵的存在。這種金剛石薄膜表面上邊緣分明的聚合體，對(duì)與其相磨擦的其他材料形成聚集的固著點(diǎn)。來(lái)自于一般應(yīng)用材料，亦即相對(duì)于金剛石較軟的材料的擦刮，可能在堅(jiān)硬的薄膜表面留下看得見(jiàn)的痕跡，且不能通過(guò)使用簡(jiǎn)單的方式，例如對(duì)用戶而言易于利用的濕布而完全清除。
由此容易理解，使用這種硬質(zhì)膜附著在表殼或表帶上是不堪設(shè)想的。實(shí)際上，使用戶相信他或她所購(gòu)買的“防劃傷”產(chǎn)品能被其他較軟材料劃后留下痕跡是不會(huì)被接受的。
這個(gè)缺點(diǎn)通過(guò)對(duì)所得到的膜進(jìn)行有效的拋光，在不能去除的前提下或許可以減小。然而，對(duì)于去除薄膜中最硬的邊緣部分，對(duì)其進(jìn)行拋光在一定程度上是費(fèi)工且昂貴的。通過(guò)拋光去除邊緣得到規(guī)整的外貌所付出過(guò)高的經(jīng)濟(jì)代價(jià)也因而是不現(xiàn)實(shí)的。
將會(huì)注意到，對(duì)于此類小平面表面的拋光，與金剛石薄膜的預(yù)期使用目的是矛盾的。對(duì)切削工具而言，則是希望盡最大可能增加對(duì)膜的磨損量。這當(dāng)然與裝飾部件制造中易于施加拋光的外貌類型相沖突。
本發(fā)明的目的在于克服上述制做裝飾部件的已有技術(shù)的缺點(diǎn)，特別是提供一種鐘表部件，包括一層具有微晶結(jié)構(gòu)和規(guī)則外貌的，且不會(huì)磨損的非常堅(jiān)硬材料制成的表面薄膜。
因此，本發(fā)明涉及一種裝飾部件，包括一個(gè)特別是覆蓋有保護(hù)性和裝飾性堅(jiān)硬材料的基體構(gòu)成，特征在于硬質(zhì)材料構(gòu)成的膜具有微晶結(jié)構(gòu)，以及外表面具有菜花型的規(guī)則外貌。
該硬質(zhì)膜的特殊外貌(稱作菜花型)具有既無(wú)鋒利邊緣，也不存在深槽的優(yōu)點(diǎn)，甚至在對(duì)這種膜進(jìn)行拋光之前亦然。伴隨擦刮而附著于膜表面的軟質(zhì)材料的沉積痕跡，因而可以通過(guò)簡(jiǎn)易的方法，例如對(duì)于使用者易于利用的布或手指輕易地減少或去除。還須指出，這種膜益于在非拋光狀態(tài)下，不必?fù)?dān)心如傳統(tǒng)工藝實(shí)例中膜層表面的不可擦除的痕跡。
根據(jù)本發(fā)明的一種較佳方式，硬質(zhì)材料膜是經(jīng)鏡面拋光的。
根據(jù)本發(fā)明的另一種較佳方式，硬質(zhì)材料是金剛石或氮化硼，具有立方結(jié)構(gòu)。
利用菜花型金剛石涂層覆蓋所述部件，覆蓋面的外表硬度達(dá)到8,000維氏硬度，抗磨損程度四倍于傳統(tǒng)工藝中硬度達(dá)6,000至8,000維氏硬度的金剛石涂層。
本發(fā)明的其他方式及優(yōu)點(diǎn)將通過(guò)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的下列描述來(lái)更詳細(xì)地展現(xiàn)，描述僅作為說(shuō)明而不是對(duì)實(shí)例的限制，描述將結(jié)合以下附圖

圖1是安裝有本發(fā)明裝飾部件的手表局部截面圖；圖2是可用于圖1所示手表表鏈鏈節(jié)的根據(jù)本發(fā)明的另一裝飾部件截面圖；以及圖3和4分別是小平面型和菜花型金剛石膜的顯微圖片。
根據(jù)本發(fā)明的一種裝飾部件，在此將通過(guò)一種鐘表部件特別是一種如圖1中標(biāo)記1所示的手表上蓋制做中的應(yīng)用來(lái)詳細(xì)描述。
手表1由四個(gè)主要部分構(gòu)成里面的中間部件2，上蓋4，石英玻璃6和背蓋8。中間部件2和上蓋4已根據(jù)易于制做及方便裝配的原則成型。
中間部件2由易于加工的金屬，如不銹鋼制成，中間部件2用于容納一個(gè)機(jī)芯10，其上安裝有一個(gè)表盤12，并具有一個(gè)上部14和一個(gè)下部16。下部16圍繞并支承著機(jī)芯10和表盤12，作為常規(guī)方式，在此不進(jìn)行詳細(xì)描述。背蓋8也按常規(guī)方式通過(guò)密封墊圈18固定在下部16上。
中間部件2通過(guò)一個(gè)環(huán)20固定在上蓋件4上，環(huán)20由可變形材料制成并嵌入由同軸且相對(duì)的中間部件2和上蓋4上的柱面22、24形成的空間。
石英玻璃6通過(guò)密封圈26安裝在上蓋4的開(kāi)口上，并與里面中間部2的上端面28相接合。
上蓋4的外表面30，即實(shí)例中所描述的，表面覆蓋有硬質(zhì)材料，包括一個(gè)平行于表盤的主面32，主面32通過(guò)一個(gè)斜切面34擴(kuò)展，再擴(kuò)展到一個(gè)與表盤平面相垂直的環(huán)形側(cè)面36上。
上蓋的各面32，34和36覆蓋有根據(jù)本發(fā)明的，由非常堅(jiān)硬材料，如金剛石或氮化硼的膜38。膜38通常厚度在1至20微米之間，硬度為8,000至10,000維氏硬度。
下面將描述制做根據(jù)本發(fā)明的鐘表部件，如上蓋4，使之具有微晶結(jié)構(gòu)以及菜花型外貌金剛石膜的方法。
為了進(jìn)行這些工作，首先要提供精加工成型的，具有將被覆蓋的一個(gè)表面或幾個(gè)表面的基體。在所描述的例子中，即為上蓋4的各面32，34和36。
“精加工成型的”意味著已通過(guò)傳統(tǒng)成型或機(jī)加工技術(shù)得到的最終形狀的表面。成型或機(jī)加工方法當(dāng)然取決于制做基體的材料。
基體最好具有大于800的維氏硬度，通常較適宜的是燒結(jié)硬質(zhì)金屬或陶瓷材料基體。如果基體材料太軟，對(duì)于膜38的沖擊將會(huì)導(dǎo)致基體的變形并由于膜38的韌性差而導(dǎo)致在大多數(shù)情況下使膜38碎裂。
如果希望用一種硬質(zhì)金屬基體，一類不銹硬質(zhì)金屬例如鎢合金或鈦合金基硬質(zhì)燒結(jié)金屬是較佳的選擇，這些硬質(zhì)合金通過(guò)金屬粘結(jié)料，如鎳，鉻，鈷或鉬或它們的混合物進(jìn)行粘結(jié)。
為了增加欲沉積的硬質(zhì)膜的結(jié)合能力，欲覆蓋的表面需進(jìn)行表面處理以減少粘結(jié)料在表面的聚集(超過(guò)大約幾十微米)。例如，表面處理可以包括真空熱處理，使表面的粘結(jié)料蒸發(fā)，或者用濃度分別為5％和35％的H2SO4/H2O2溶液來(lái)進(jìn)行化學(xué)處理。
如果希望用一種陶瓷基體，碳或氮基陶瓷材料以其較高的抗沖擊性將是較好的選擇。例如，碳化硅和/或氮化硅基陶瓷材料即十分適宜。
氧化基陶瓷基體也可以使用，但必須在預(yù)處理中使待覆蓋的表面獲得必需的碳化物。例如，這類處理可以包括受控氣氛熱處理，化學(xué)或等離子處理。
一旦基體準(zhǔn)備就緒，將其置于化學(xué)蒸汽沉積裝置的容器中，基體被安置在適宜的支承件上，以實(shí)施金剛石膜沉積并獲得菜花型外貌或結(jié)構(gòu)的膜。一種獲得這種膜的方法，在公開(kāi)的標(biāo)題為“在通過(guò)微波等離子化學(xué)汽相沉積法從二氧化碳-碳?xì)浠衔餁怏w合成金剛石中氫氣的作用”一文，作者Chia-Fu Chen和Tsao-Mng Hong，1992出版，表面與涂覆技術(shù)展望(the review Surface and CoatingTechnology)54/55，第368至373頁(yè)中有詳細(xì)描述，現(xiàn)完全結(jié)合于此作為參照。顯然，任何其他使硬質(zhì)材料膜在基體上沉積為菜花型結(jié)構(gòu)或外貌的方法均可能被考慮。
得到的金剛石膜表面具有微球狀集群的外貌，如圖4所示，它展示了一個(gè)×2,000放大率的菜花型金剛石膜表面的顯微圖片。同時(shí)，在平面型金剛石膜中，碳原子間的結(jié)合幾乎僅有SP3型鍵，并具有大約10,000維氏硬度。根據(jù)本發(fā)明的裝飾部件所用的菜花型金剛石膜，其大部分碳原子間的結(jié)合為SP2型鍵，以及有少量SP3型鍵，并達(dá)到8,000維氏硬度。這種SP3型和SP2型碳-碳鍵的混合實(shí)際為一種缺陷，它出現(xiàn)于當(dāng)金剛石膜從基體表面生長(zhǎng)的時(shí)候，并導(dǎo)致如圖4所示的平滑的微球結(jié)構(gòu)。
相反，展示在專利文件US4,734,339中化學(xué)氣相沉積(CVD)法生長(zhǎng)的金剛石膜，其外貌上具有多重鋒利的邊緣及隨機(jī)分布的深槽，如圖3所示，它展示了×2,000放大率的小平面型金剛石膜表面的顯微圖片。
對(duì)于用于構(gòu)成鐘表部件的菜花型金剛石膜，因此具有一個(gè)根本的優(yōu)點(diǎn)，即硬質(zhì)膜可以利用金剛石砂輪不太困難地進(jìn)行鏡面拋光。
當(dāng)然，如果人們不希望基體的所有表面上均覆蓋有硬質(zhì)材料，也還需要提供一種用于沒(méi)有沉積材料表面上的保護(hù)屏障。
無(wú)需申明根據(jù)本發(fā)明的裝飾部件并不局限于前述的鐘表部件的制做上，可以設(shè)想用于如圖2所示表鏈鏈接38的裝飾部件。
權(quán)利要求
1.一種裝飾部件，包括一個(gè)基體，至少在局部覆蓋有硬質(zhì)材料制做的保護(hù)性裝飾膜，其特征在于，形成所述膜的硬質(zhì)材料具有微晶結(jié)構(gòu)以及一個(gè)具有規(guī)則的菜花型外貌的外表面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述裝飾部件，其特征在于，它是鐘表的零件的一個(gè)部分。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述裝飾部件，其特征在于，硬質(zhì)材料膜是徑鏡面拋光的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3的任何一個(gè)所述裝飾部件，其特征在于，所述硬質(zhì)材料是金剛石。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至3的任何一個(gè)所述裝飾部件，其特征在于，所述硬質(zhì)材料是具有立方體結(jié)構(gòu)的氮化硼。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5的任何一個(gè)所述裝飾部件，其特征在于，基體具有大于或等于800的維氏硬度。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6的任何一個(gè)所述裝飾部件，其特征在于，基體是由硬質(zhì)不銹金屬制做的。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至6的任何一個(gè)所述裝飾部件，其特征在于，基體是由硬質(zhì)金屬和粘結(jié)材料混合燒結(jié)制做的。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至6的任何一個(gè)所述裝飾部件，其特征在于，基體是由陶瓷材料制做的。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述裝飾部件，其特征在于，所述陶瓷材料是氮化硅或碳化硅。
11.根據(jù)上述任何一個(gè)權(quán)利要求所述裝飾部件，其特征在于，所述部件是用于表殼的中間部件-上蓋結(jié)合體。
12.根據(jù)權(quán)利要求1至10的任何一個(gè)所述裝飾部件，其特征在于，所述部件是一個(gè)表鏈鏈節(jié)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種裝飾部件包括一個(gè)基體,基體至少在局部覆蓋有硬質(zhì)材料制做的保護(hù)性裝飾膜,其特征在于,形成所述膜的硬質(zhì)材料具有微晶結(jié)構(gòu)以及一個(gè)具有規(guī)則的菜花型外貌的外表面。
文檔編號(hào)G04B37/00GK1185599SQ9711413
公開(kāi)日1998年6月24日 申請(qǐng)日期1997年11月21日 優(yōu)先權(quán)日1996年11月22日
發(fā)明者M·巴赫 申請(qǐng)人:雷達(dá)表公司