用于钟表机芯的螺旋弹簧制造技术

本发明专利技术涉及一种用于装备钟表机芯摆轮的螺旋弹簧，其特征在于，螺旋弹簧由合金制成，合金由以下元素组成：

【技术实现步骤摘要】
用于钟表机芯的螺旋弹簧
专利

[0001]本专利技术涉及一种用于装备钟表机芯摆轮的螺旋弹簧。它还涉及这种螺旋弹簧的制造方法。
[0002]专利技术背景制表用螺旋弹簧的制造必须面临乍看起来往往不相容的约束：
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需要获得高弹性极限，
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易于生产，特别是拉制和轧制，
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优异的抗疲劳性，
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随着时间推移稳定的性能，
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小截面。
[0003]为螺旋弹簧所选择的合金还必须具有保证保持计时性能的性质，即使包括这种螺旋弹簧的手表的使用温度发生变化。合金的热弹性系数(也称为TEC)这时具有重要意义。为了形成带有CuBe或镍银摆轮的计时振荡器，必须达到+/
‑
10ppm/℃的TEC。
[0004]将合金的TEC和螺旋的膨胀系数(α)和摆轮的膨胀系数(β)与振荡器的热系数(TC)联系起来的式子为如下：变量M和T分别是以s/d为单位的速率和以℃为单位的温度，E是螺旋弹簧的杨氏模量，其中(1/E.dE/dT)是螺旋合金的TEC，膨胀系数以℃
‑1为单位表示。
[0005]实际上，TC如下进行计算：其中具有的值必须介于
‑
0.6至+0.6 s/d℃之间。
[0006]由现有技术已知用于制表的螺旋弹簧，其由二元Nb
‑
Ti合金制成，其中Ti的重量百分比通常为40
‑
60%，更特别地具有47%的百分比。借助经过调整的变形和热处理图，这种螺旋弹簧具有两相微结构，包括在β相中的铌和在α相中呈沉淀物形式的钛。在β相中的冷加工Nb具有强正的TEC，而在α相中的Ti具有强负的TEC，其使两相合金的TEC接近于零，这对TC特别有利的。
[0007]然而，在将Nb
‑
Ti二元合金用于螺旋弹簧时存在一些缺点。如上所述，Nb
‑
Ti二元合金特别有利于低TC。另一方面，它的组成没有针对二次误差(secondary error)进行优化，二次误差是对该速率曲率的度量，速率曲率在上面由通过两点(8℃和38℃)的直线进行近似。该速率可能会在8℃和38℃之间偏离这种线性行为，而在23℃的二次误差是在23℃温度下这种偏差的度量。通常，对于NbTi47合金，二次误差为4.5s/d，而它优选地应介于
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3和+3s/d之间。
[0008]二元Nb
‑
Ti合金的另一个缺点与钛的沉淀有关，钛的沉淀主要在卷绕步骤之后在固定步骤期间发生。固定步骤至关重要，因为它允许固定螺旋的形状并在Ti沉淀后获得接
近零的TC。在实践中，沉淀时间非常长，对于NbTi47合金，时间为8至30小时，平均约为20小时，这显著增加了生产时间。除了生产时间长的问题外，太高的百分比的钛会导致形成易碎的马氏体相，这使得(即使不是不可能)难于将材料变形以生产螺旋弹簧。因此，建议不要在合金中加入过多的钛。
[0009]迄今为止，仍然需要满足不存在易碎相、减少生产时间和减少二次误差的各种标准，同时保持低TC(用于生产螺旋弹簧)的新化学组成。
[0010]专利技术概述本专利技术的目的是提出一种用于允许克服上述缺点的螺旋弹簧的新化学组成。
[0011]为此，本专利技术涉及一种由具有铌和钛基体的至少三元合金制成的表螺旋弹簧。根据本专利技术，将Nb部分地被Ta和/或V替代，以减少二次误差。有利地，在固定期间，Ti被Zr和/或Hf部分替代以加速沉淀，或者换句话说，在固定期间增大沉淀的驱动力同时保持相同TC。此外，在合金中以显著比例存在至少三种元素允许改善合金的机械性能，特别地弹性极限。
[0012]更特别地，本专利技术涉及一种用于装备钟表机芯摆轮的螺旋弹簧，所述螺旋弹簧由至少三元合金制成，该合金由以下元素组成：
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Nb、Ti和至少一种选自V和Ta的元素，
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任选的至少一种选自Zr和Hf的元素，
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任选的至少一种选自W和Mo的元素，
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可能的痕量的其它元素，其选自O、H、C、Fe、N、Ni、Si、Cu、Al；各种元素的重量百分比为如下：
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Nb、V和Ta的总含量为40%至85%，
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Ti、Zr和Hf的总含量为15%至55%，
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W和Mo的含量分别为0至2.5%，
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所述选自O、H、C、Fe、N、Ni、Si、Cu、Al的元素每种的含量为0至1600ppm，其中所述痕量的总和小于或等于0.3重量%。
[0013]优选地，Nb的重量含量大于45%，以便获得足够百分比的具有强正的TEC的β相，其旨在通过Ti、Zr、Hf的α相的负TEC进行补偿。
[0014]优选地，Ti的重量含量为至少15%。
[0015]本专利技术还涉及用于制造这种手表螺旋弹簧的方法。
[0016]本专利技术的其它特征和优点将在阅读下面的详细描述后显现。
[0017]详细描述本专利技术涉及由包括铌和钛和一种或多种附加元素的至少三元合金制成的手表螺旋弹簧。
[0018]根据本专利技术，这种合金由以下元素组成：
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Nb、Ti和至少一种选自V和Ta的元素，
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任选的至少一种选自Zr和Hf的元素，
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任选的至少一种选自W和Mo的元素，
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可能的痕量的其它元素，其选自O、H、C、Fe、N、Ni、Si、Cu、Al，
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以下重量百分比总计为100%：
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Nb、V和Ta的总含量为40
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85%，优选Nb含量大于45%，或者甚至大于或等于50%，
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Ti、Zr和Hf的总含量为15%
‑
55%，优选地最小Ti含量为15%，
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W和Mo的含量分别为0
‑
2.5%，
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选自O、H、C、Fe、N、Ni、Si、Cu、Al的所述元素每种的含量为0至1600ppm，所述痕量的总和小于或等于0.3重量%。
[0019]根据本专利技术，将Nb部分地用Ta和/或V替代。将Nb部分地用Ta和/或V替代旨在减少二次误差。对二元Nb
‑
V和Nb
‑
Ta合金进行了测试，以分别显示V和Ta对二次误差的影响。二次误差是在23℃下进行测量。这是在23℃时的速率相对于使在8℃时的速率和在38℃时的速率连接的直线的差异。例如，在8℃、23℃和38℃时的速率可以使用Witschi计时仪类型的设备进行测量。
[0020]下面表1显示了对于纯Nb、纯V、纯Ta和NbTi47合金的参考数据，以及作为V和Ta分别在二元合金Nb
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V和Nb
‑
Ta中的重量百分比的函数而获得的值。纯Nb具有为
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6.6s/d的在23℃时的二次误差。在NbTi47合金中Ti在α相中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于装备钟表机芯摆轮的螺旋弹簧，其特征在于螺旋弹簧由合金制成，该合金由以下元素组成：
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Nb、Ti和至少一种选自V和Ta的元素，
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任选的至少一种选自Zr和Hf的元素，
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任选的至少一种选自W和Mo的元素，
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可能的痕量的其它元素，其选自O、H、C、Fe、N、Ni、Si、Cu、Al，具有如下重量百分比：
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Nb、V和Ta的总含量为40%至85%，
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Ti、Zr和Hf的总含量为15%至55%，
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W和Mo的含量分别为0至2.5%，
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所述选自O、H、C、Fe、N、Ni、Si、Cu、Al的元素每种的含量为0至1600ppm，所述痕量的总和小于或等于0.3重量%。2.根据前述权利要求所述的螺旋弹簧，其特征在于，所述Nb含量大于45重量%。3.根据权利要求1或2所述的螺旋弹簧，其特征在于，所述Ti含量大于或等于15重量%。4.根据前述权利要求中任一项所述的螺旋弹簧，其特征在于，V和Ta的含量之和为5至25重量%。5.根据前述权利要求中任一项所述的螺旋弹簧，其特征在于，V和Ta的含量之和为10至25重量%。6.根据前述权利要求中任一项所述的螺旋弹簧，其特征在于，V和Ta的含量之和为15
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25重量%。7.根据前述权利要求中任一项所述的螺旋弹簧，其特征在于，它包括Zr和/或Hf，其中Zr和Hf的含量总和为1
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40重量%。8.根据前述权利要求中任一项所述的螺旋弹簧，其特征在于，它包括Zr和/或Hf，其中Zr和Hf的含量总和为5
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25重量%。9.根据前述权利要求中任一项所述的螺旋弹簧，其特征在于，它包括Zr和/或Hf，其中Zr和Hf的含量总和为10
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25重量%。10.根据前述权利要求中任一项所述的螺旋弹簧，其特征在于，它包括Zr和/或Hf，其中Zr和Hf的含量总和为15
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25重量%。11.根据前述权利要求中任一项所述的螺旋弹簧，其具有微结构，该微结构包括Nb、V和/或Ta的β相，和Ti和Zr和/或Hf的α相，当合金包含Zr和/或Hf时。12.根据前述权利要求中任一项所述的螺旋弹簧，其特征在于，其具有大于等于500MPa的弹性极限，和大于等于100GPa，优选大于或等于110GPa弹性模量。13.一种用于制造装配钟表机芯摆轮的螺旋弹簧的方法，其特征在于，其依次包括：
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由至少三元合金生产坯料的步骤，该合...

【专利技术属性】
技术研发人员：C，
申请(专利权)人：尼瓦罗克斯法尔股份公司，
类型：发明
国别省市：