用于微机械钟表部件的热处理方法技术

本发明专利技术涉及用于通过LIGA方法生产并呈现非常低的热惯性的微机械钟表构件的热处理方法，所述方法包括局部加热所述微机械钟表构件的一个区域以通过局部相改变来提高硬度的步骤，所述构件被加热足够短的时间，以便仅局部加热的区域受到热处理的影响，而所述构件的未进行处理部分的相保持不变。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种。更具体地，本专利技术涉及一种热处理方法，该方法的目的是局部改变微机械钟表部件——例如齿轮——的某些物理性倉^:。
技术介绍
有吋，为了满足特殊的需求，需要局部改变微机械钟表部件的物理性能，例如硬度、磁性或延展性。对于LIG·A方法尤其如此，LIGA方法在钟表设计领域内使用越来越频繁。该方法允许以非常高的精度以及仍然与エ业制造需求兼容的总成本大批量生产微机械部件。然而，如下面将详细看到的，使用LIGA方法获得的微机械钟表部件有时具有需要克服的耐磨性的问题。首字母缩写词“LIGA”来自德语。它是“Lithographie,Galvanoformung, Abformung”的缩写，“Lithographie, Galvanoformung, Abformung”代表该方法的不同步骤。简言之，在钟表领域中使用的LIGA方法在于使沉积在导电基底上的光敏树脂通过光刻掩模曝光于于UV射线。在树脂显影后，通过电镀实施电铸步骤，在电镀过程中，金属沉积在事先在光敏树脂层中形成的微结构中，该微结构的轮廓与所希望的部件的形状相匹配。最后的步骤在于将光敏树脂的其余层移除，并将因此获得的构件分离。在钟表领域，人们对LIGA方法感兴趣已有多年了。然而，正如从上述描述所理解的，LIGA方法强加的限制条件之ー是，所使用的材料必须能够通过电解沉积。在钟表领域中，使用的第一材料是镍。该材料具有能够在LIGA方法中实施的优点。然而，它的缺点是，在非晶态下是磁性的，这使其难以用于钟表应用中。申请人:目前对使用镍和磷合金通过LIGA方法获得的微机械钟表部件感兴趣，该镍和磷合金包含重量百分比为12%的磷，下面将其称为“合金NiP12”。该合金NiP12的很大优点是，在非晶态下是非磁性的。然而，通过LIGA方法制成的合金NiP12部件的硬度是中等水平的，约580HV。在这些微机械钟表部件中，在某些条件下会出现与该相对低的硬度直接相关联的磨损问题。面对上述磨损的问题，申请人寻求提高通过LIGA方法获得的齿轮齿的硬度。在制造例如用于航空或汽车エ业的实心机械部件的领域中已知的技术在于局部加热齿轮齿。然而，已知的是，虽然例如使用激光束的实心部件的局部加热具有提高加热区域的硬度的效果，但是加热伴随着因此处理的区域的強度降低。然而，在制造实心机械部件的领域中，部件的热惯性使得仅直接加热的表面进行相变，而部件的大部分的相保持其固有特征。然而，在钟表学设计领域却并非如此，在钟表学设计领域，部件通常具有数十至数百微米的数量级的厚度，并且尺寸很少超过一毫米。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是，通过提供一种来克服上述缺点，该方法局部改变所述部件的物理性能，而不因此影响未进行处理部分的相。因此，本专利技术涉及ー种用于通过LIGA方法生产并具有非常低的热惯性的微机械钟表构件的热处理方法，所述方法包括局部加热所述微机械钟表构件的ー个区域以通过局部相改变来提高其硬度的步骤，其中，所述构件被加热足够短的时间，以便仅局部加热的区域受到热处理影响，而所述构件的未进行处理部分的相保持不变。由于这些特征，根据本专利技术的方法通过加热区域的局部相改变以非常局部的方式改变微机械钟表构件的硬度，这种物理性能改变不影响所述构件的未进行处理部分的相。例如，因此，本专利技术能够使微机械钟表构件的硬度以非常局部的方式提高，而不因此影响所述构件的未进行处理部分的相。这点是非常关键的，这是因为，已知的是，虽然热处理具有使构件的加热区域硬化的效果，但是处理的必然结果是使加热区域更加易碎。因此，关键的是，仅加热构件的其硬度需要提高的区域，以避免整体上降低构件强度。设定好该目标后，申请人使通过LIGA方法电镀或电铸NiP12制成的齿轮齿经受局部或点加热源加热，例如激光。令申请人大为惊讶地是，可以观察到，如果将齿轮齿局部加热较短的时间，可以显著提高齿的硬度，而不影响齿轮的未进行处理部分的相。这个结果是最引人注目的，这是因为，人们知道这种类型的齿轮的热惯性相对于它的尺寸以及通过激光束达到的高温来说是低的。该结果通过齿轮的結晶学分析得到证实，結晶学分析使得能够观察到由加热造成的相变。实际上，在初始处于非晶态的齿轮的加热区域，镍和磷成分进行相分离并以镍和Ni3P的形式沉淀。同样地，齿轮的加热区域的硬度相对于合金NiP12的固有硬度提高约50%，而齿轮的未进行处理 部分的硬度几乎不发生变化。最后，可观察到齿轮的加热区域轻微磁化，但是这不会对包括该齿轮的钟表机构的正常工作不利。根据补充特征，根据本专利技术的方法适用于通过LIGA方法生产并由选自由镍以及镍和磷、钨或铁的合金形成的群组中的材料制成的任何类型的微机械钟表部件，以及适用于通过传统方法生产并用能够进行回火处理的材料——例如碳素钢——或具有结构硬化的合金——例如铜/铍合金——制成的任何类型的微机械钟表部件。根据本专利技术的另ー特征，可以使用:激光束、感应加热系统、例如根据水的氢和氧成分的水解和重组理论工作的微吹管(micro blowpipe)或者用于非常局部地施加高密度能量以局部硬化构件的任何其它系统。通过示例，也可以设想通过例如预先加热的棒的小元件和待处理部件之间的接触或者通过使预先加热的元件靠近待处理区域的辐射局部加热构件。附图说明从下面对根据本专利技术的方法的实施例的具体描述中，可更清楚地发现本专利技术的其它特征和优点，该示例通过结合附图仅以非限制性示例的方式给出，其中:图1是根据LIGA方法通过电铸NiP12制成的钟表构件的透视图；和图2是安装在用于实施本专利技术的方法的配件上的图1中的钟表构件的透视图。具体实施方式本专利技术源于这样一种总的专利技术构思:以非常局部的方式短暂加热微机械构件，以便改变加热区域的硬度。“微机械钟表构件”是指在钟表机芯中使用并且通过用于对可进行回火处理的材料进行成型加工的传统方法获得或者通过LIGA方法获得的任何类型的部件，例如齿轮、带齿的轮或其它部件。事实上，已意识到，在某些老化试验中，通过LIGA方法获得的磷的重量百分比为12%的镍/磷构件表现出异常的快速磨损。为了克服这个问题，设想将这些构件——例如齿轮——在其与邻近构件接触的区域硬化。然而，用于提高机械构件的硬度的唯一已知的技术在于局部加热这些构件。虽然加热这些构件提高了它们的硬度，但是这伴随着加热区域的強度降低。该技术成功地用于意在例如用于航空或汽车エ业的实心部件。实际上，由于它们的尺寸，这些实心部件具有足够高的热惯性，从而只有加热区域受到热处理的影响，而所述部件的未进行处理部分的相保持不变。然而，在钟表领域情况却并非如此，在钟表领域，构件具有非常小的尺寸并具有非常低的热惯性。尽管如此，申请人在克服了这些偏见的情况下意识到，通过以非常局部的方式并在非常短的时间内加热微机械钟表构件，可以提高加热区域的硬度，而不影响钟表构件的未进行处理部分的相，并因此提高了它们的机械磨损。在由磷的重量百分比为12%的镍和磷合金制成的齿轮的特定情况下，申请人观察到，齿轮齿的末端的局部加热伴随着相变。实际上，最初在晶态下的合金进行相分离，镍和磷成分以镍和NI3P的形式沉淀。并行地，该相变伴随着加热区域的硬度提高大约2倍。从后者示值也明显地看出，不可以设想在部件的整个体积中以这些比例提高齿轮的硬度，否则部件不本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于通过LIGA方法生产并具有非常低的热惯性的微机械钟表构件的热处理方法，所述方法包括局部加热所述微机械钟表构件的一个区域以通过局部相改变来提高其硬度的步骤，所述构件被加热足够短的时间，以便仅局部加热的区域受到热处理影响，而所述构件的未进行处理部分的相保持不变。

【技术特征摘要】
2011.10.27 EP 11186833.71.关于通过LIGA方法生产并具有非常低的热惯性的微机械钟表构件的热处理方法，所述方法包括局部加热所述微机械钟表构件的ー个区域以通过局部相改变来提高其硬度的步骤，所述构件被加热足够短的时间，以便仅局部加热的区域受到热处理影响，而所述构件的未进行处理部分的相保持不变。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，为了局部硬化所述构件，使用激光束、感应加热系统、微吹管或者通过直接接触或通过辐射局部加热所述构件的预加热元件。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法适用于通过LIGA方法生产并由选自由镍以及镍和磷、钨或铁的合金形成的群组中的材料制成的任何类型的微机械钟表部件，以及适用于通过传统方法生产并用能够进行回火处理的材料例如碳素钢或具有结构硬化的合金例如铜/铍合金制成的任何类型的微机械部件。4.根据权利要求2...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·沙邦，A·弗辛格，
申请(专利权)人：尼瓦洛克斯法尔股份有限公司，
类型：发明
国别省市：