一體式電成型金屬部件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種一體式電成型的金屬部件，特別是耐磨性提高的這種部件。
【背景技術(shù)】
[0002]已知借助于LIGA工藝，即組合了例如通過光刻法形成模具和借助于電成型來填充所述模具的工藝，來形成一體式金屬部件。
[0003]但是，這些電成型部件通常太軟，耐磨性不能令人滿意。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的一個目的是通過提出如下的一體式電成型部件以及一種制造方法來克服上述缺陷的全部或一部分，該一體式電成型部件的耐磨性提高，同時保持小于10的相對導(dǎo)磁率和被緊配合或壓配合的能力，該制造方法包括表面硬化步驟，其深度可被容易地控制。
[0005]為此，本發(fā)明涉及一種一體式部件，其包括包含被捕獲的氫的電成型金屬本體，其特征在于，所述本體的外表面僅在預(yù)定深度上耗散所捕獲的氫，導(dǎo)致相對于本體的其余部分的硬化，以提高該一體式部件的耐磨性，同時保持小于10的相對導(dǎo)磁率和被緊配合或壓配合的能力。
[0006]因此，令人驚訝的是，有利地根據(jù)本發(fā)明的電成型金屬本體的這種表面硬化使得可以提高一體式部件的耐磨性，同時保持小于10的相對導(dǎo)磁率，并且保持被緊配合或壓配合的能力。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的其它有利變型:
[0008]-所述預(yù)定深度在該一體式部件的總厚度的0.1%到10%之間；
[0009]-金屬以非晶態(tài)形式電成型，并且外表面包括該電成型金屬的至少部分結(jié)晶相，或者包括比本體的其余部分的電成型金屬更大的粒度；
[0010]-電成型金屬包括鎳、金或者鈾，諸如鎳磷合金、鎳媽合金或者鎳鈷磷合金。
[0011]此外，本發(fā)明涉及一種鐘表，其特征在于，所述鐘表包括根據(jù)前述變型中的任一個的部件，所述部件形成鐘表的外部的一部分或者鐘表機(jī)芯的一部分。
[0012]最后，本發(fā)明涉及一種制造一體式部件的方法，包括以下步驟:
[0013]a)在導(dǎo)電基板上形成模具；
[0014]b)通過電成型填充該模具，以形成至少一個一體式金屬部件；
[0015]c)從所述基板和從所述模具釋放所述至少一個一體式金屬部件；
[0016]其特征在于，該方法進(jìn)一步包括:
[0017]d)實(shí)現(xiàn)在電成型期間在所述至少一個一體式金屬部件中被捕獲的氫的脫附，以便僅在本體的外表面的預(yù)定深度上通過導(dǎo)致相對于本體的其余部分的硬化來產(chǎn)生另一種形式的電成型金屬。
[0018]令人驚訝的是，控制所獲得的一體式金屬部件中的氫脫附使得可以在容易控制的深度上硬化所獲得的一體式金屬部件的外表面。因此可理解，可以容易地實(shí)現(xiàn)和控制從部件的外表面朝向中心的硬化前沿(hardening front)。
[0019]這種令人驚訝的可能性克服了熱處理總是均勻的這一技術(shù)偏見，S卩，尤其對于厚度很少超過200 μπι的鐘表部件，在部件的外表面和芯部之間的硬化是有效的。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的其它有利變型:
[0021]-所述預(yù)定深度在該一體式部件的總厚度的0.1%到10%之間；
[0022]-金屬在步驟b)中以非晶態(tài)形式被電成型，并且外表面包括電成型金屬的至少部分結(jié)晶相，或者具有比步驟b)中電成型的金屬更大的粒度；
[0023]-在步驟b)中電成型的金屬包括鎳、金或者鉑，諸如鎳磷合金、鎳鎢合金或者鎳鈷磷合金；
[0024]-步驟d)在具有低的氫氣分壓的受控氣氛中執(zhí)行，該受控氣氛由處于大氣壓力的95%的雙氮和5%的二氫形成；
[0025]-步驟d)在真空中執(zhí)行；
[0026]-步驟d)在250°C和450°C之間的溫度下持續(xù)15到240分鐘。
【附圖說明】
[0027]本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在以下參照附圖作為非限制性舉例給出的描述中清楚地看到，在附圖中:
[0028]圖1到4是根據(jù)本發(fā)明的方法的步驟的簡圖；
[0029]圖5是旨在解釋根據(jù)本發(fā)明的方法的脫附步驟的因素變化的結(jié)果的曲線圖；
[0030]圖6是對于鐘表的外部部件應(yīng)用本發(fā)明的簡圖；
[0031]圖7和8是對于鐘表機(jī)芯應(yīng)用本發(fā)明的簡圖。
【具體實(shí)施方式】
[0032]如上文所述，電成型部件就它們的尺寸而言非常令人滿意，當(dāng)它們通過LIGA工藝獲得時尤其如此，但是它們通常太軟，并且還具有不能令人滿意的耐磨性。
[0033]根據(jù)下文進(jìn)一步描述的最近的研發(fā)情況，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)令人驚訝的是，可以在容易控制的深度上或者直到容易控制的深度使電成型部件的外表面硬化。
[0034]此令人驚訝的可能性克服了熱處理總是均勻的這一技術(shù)偏見，S卩，尤其對于厚度很少超過200 μπι的鐘表部分，在部件的外表面和芯部之間硬化的有效的。
[0035]有利地根據(jù)本發(fā)明，由電成型本體構(gòu)成的一體式部件包括如下的外表面:該外表面在電成型金屬本體中包括僅在預(yù)定深度上或者直到預(yù)定深度的所捕獲氫的耗散，使得相對于本體的其余部分發(fā)生硬化。
[0036]實(shí)際上，根據(jù)所使用的材料，可以電成型對于磁場不敏感的金屬部件。但是，硬化使得最初以均勻方式被電成型的金屬發(fā)生表面變換，具有不同的形式，其可能對于磁場敏感，但是也可能使得其塑性范圍被過分限制而無法緊配合或壓配合。
[0037]因此，借助于電成型金屬本體的令人驚訝的表面硬化，可以有利地根據(jù)本發(fā)明提高該一體式部件的耐磨性，同時保持小于10的相對導(dǎo)磁率和被緊配合或壓配合的能力。
[0038]根據(jù)本發(fā)明的制造方法包括用于在導(dǎo)電基板3上形成模具I的第一步驟a)，如圖I所示?；?可以本身是導(dǎo)電的，諸如鋼或摻雜硅，或者被涂覆導(dǎo)電層，諸如涂覆金和/或鉻的硅或者玻璃或者陶瓷。
[0039]在圖1所示的示例中，模具I是由通過光刻形成中心部2和周邊部4而獲得的樹脂形成的，該中心部2和周邊部4之間的空隙將被用于精確地形成將來的一體式部件的底版造型(negative pattern) 5 0當(dāng)然，這種模具的優(yōu)點(diǎn)是它不局限于單個圖案5。因此，若干圖案5可有利地在同一基板上制成，并且所述若干圖案可以相同或者不同。
[0040]該方法繼續(xù)進(jìn)行到第二步驟b)，即，通過電成型來填充模具1，以便形成至少一個一體式金屬部件。通過連接基板3的形成底版造型5的底部的導(dǎo)電表面來執(zhí)行電成型。優(yōu)選地，在步驟b)中電成型的金屬包括鎳、金或鉑。
[0041]甚至更優(yōu)選地，發(fā)現(xiàn)鎳磷合金、鎳鎢合金或者鎳鈷磷合金對于形成鐘表部件，例如鐘表的外部部分或者鐘表機(jī)芯的一部分，是尤其有利的。在圖1所示的示例中，底版造型5為輪的形狀。
[0042]該方法包括第三步驟c)，用于從基板3和從模具I釋放所述至少一個一體式金屬部件7，如圖2所示。在該圖中，可以看到一體式金屬部件7因此包括通孔6和齒圈8，由此形成輪。步驟c)取決于所使用的基板3的類型以及所使用的模具I的類型。通常利用選擇性化學(xué)蝕刻以保留所獲得的所述至少一個一體式金屬部件7完好。
[0043]有利地，根據(jù)本發(fā)明，該方法進(jìn)一步包括最后的步驟d)，用于實(shí)現(xiàn)在步驟b)的電成型期間在所述至少一個一體式金屬部件中所捕獲的氫的脫附。實(shí)際上，根據(jù)最近的研究成果，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在電成型步驟期間氫被捕獲。
[0044]因此，令人驚訝的是，控制所獲得的所述至少一個一體式金屬部件7中的氫的脫附使得所獲得的所述至少一個一體式金屬部件7的外表面可以在容易控制的深度上實(shí)現(xiàn)硬化。因此可以理解，可以容易地實(shí)現(xiàn)和控制從部件的外表面朝向部件的中心的硬化前沿。
[0045]如圖4所示，因此清楚的是，獲得了來自于部件7的復(fù)合部件17。因而，外表面19僅在預(yù)定深度E1I包含另一形式的電成型金屬，其實(shí)現(xiàn)了相對于步驟b)中最初電成型的本體20的其余部分的硬化。部件17有利地保持其原始形狀，即齒圈18和通孔16。
[0046]因而，實(shí)驗(yàn)表明，在一體式部件17的總厚度0.1%到10%之間的預(yù)定深度E1,即2 ^E1= 0.1% -10%.ΕΤ，令人驚訝地產(chǎn)生了如下部件卩，該部件的耐磨性增加了 30%，同時仍保持小于10的相對導(dǎo)磁率yR以及被緊配合或壓配合的能力。
[0047]根據(jù)所選擇的材料，外表面可包括相對于本體的其余部分的粒度增加，或者相對于本體的其余部分的相位改變，例如從非晶相到至少部分結(jié)晶相的改變。
[0048]根據(jù)本發(fā)明，可以在具有低的氫氣分壓的受控氣氛中或者在真空中執(zhí)行步驟d)，以便被捕獲的氫脫離部件7。作為非限制性示例，