專利名稱：表殼體用陶瓷部件以及制造此部件的工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于配合到表殼體上的陶瓷部件，陶瓷部件的可見的外表具有特征或零件(features)，以及本發(fā)明涉及制造此部件的工藝。
背景技術(shù)：
許多扁平的橫截面的環(huán)形部件，優(yōu)選地具有截錐上表面，并設(shè)有刻度或者帶有裝飾，通過夾緊固定而被安置在手表殼體的中間或者底座上，特別是安裝到旋轉(zhuǎn)底座上。這些部件具有指示時間的技術(shù)角色和裝飾的角色，并經(jīng)常用很容易被裝飾的合金、諸如鋁制造，這使得可以使用鍍層或者表面處理技術(shù)，諸如陽極電鍍來獲得不同的顏色和特征類型。這在選擇顏色和特征時提供了更大的靈活性，多虧由于與分色涂蓋技術(shù)相組合應(yīng)用了不同顏色的幾層。
當(dāng)受到外部的撞擊時，例如手表殼體本身，這樣的部件的缺點是它們由相對較軟的材料制造，這容易劃傷。此外，此材料可以用諸如金的特定金屬形成電池效應(yīng)并導(dǎo)致腐蝕問題。
突起的特征通過沖壓產(chǎn)生，這使得難于獲得顏色對比和材料對比并且也難于產(chǎn)生無錐度刻度，但是這些從美學(xué)的角度而言是很重要的問題。
已經(jīng)提出，尤其是EP 0 850 900，EP 0 947 490以及JP09-228050，表的殼體部件由陶瓷制造。然后特征或者裝飾通過淀積充分粘結(jié)到襯底上的薄硬層而獲得。這些技術(shù)需要產(chǎn)生顏色不完全等同于由貴重金屬制造的表的其它部件的較硬非金屬層。
洞使用激光已經(jīng)設(shè)置在陶瓷底座的扁平或者截錐圓盤或者圓環(huán)上，特別用于形成特征。這樣的洞的深度被限制到0.05mm。其必須小于0.05mm以防止弱化該部分和在沒有斷裂危險的情況下不再能夠夾緊固定它。結(jié)果，通過激光加工所獲得的洞不能深到足以在其中釬焊特征而焊縫(bead)不超出這些洞。通過激光加工所獲得的洞的側(cè)壁不垂直于它們被制造的表面，而是朝向洞的中心傾斜。此外，這種加工方法在圓盤或者扁平環(huán)中產(chǎn)生斷裂起因，使得其由于其較脆而不能夾緊固定，而是不得不被粘結(jié)連接并且由此不能以可移除的方式固定。結(jié)果，不能互換。
另外的問題起因于這樣的事實扁平陶瓷底座環(huán)通常是截錐形狀。結(jié)果，使用注塑陶瓷部件的技術(shù)，這就不能制造側(cè)壁垂直于可見截錐表面的洞，那樣，它們不能再被脫模。
此外，CH 322 541中提出保護通過諸如藍寶石可見裝飾性金屬部件。因此所使用的合金與表的其它部分具有相同的類型。但是，通過透明材料可見的這些裝飾性部件與表面上具有特征所獲得的外觀不同的外觀。此外，使用諸如藍寶石的透明陶瓷考慮到此種材料較高的剛度對于通過夾緊固定而安裝不是很有利。
在DE 2 533 524和EP 0 230 853中已經(jīng)提出將金屬層淀積在陶瓷襯底上，所述方法構(gòu)成如下將CuO或者Ti活性第一層真空淀積至少厚度100nm，接著是至少100nm厚的真空淀積銅、銀、金或者鎳第二層，通過化學(xué)或者電化學(xué)鍍加厚到厚度0.004-0.020mm。兩層之間的粘接通過經(jīng)過爐子而獲得。在銅和CuO的情況下，爐的溫度必須位于CuO的共晶點和銅的熔點之間，即1068℃和1078℃之間。在此處理之后，被淀積的層準備釬焊。
在釬焊之前，這樣的工藝就其需要真空淀積、化學(xué)或者電化學(xué)淀積以及熱處理操作而言相對比較復(fù)雜。它還需要加熱到較高的溫度以在兩層之間獲得粘接。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是消除(至少部分地)上述的缺點。
出于此目的，本發(fā)明的主題首先是用于配合到表殼體上的陶瓷部件，陶瓷部件的可見的表面具有如權(quán)利要求1所述的特征。本發(fā)明的主題也是如權(quán)利要求9中所述的制造陶瓷部件的工藝。
形成本發(fā)明的主題的陶瓷部件提供了幾種可能性，通常最先位于優(yōu)選通過咬接配合到旋轉(zhuǎn)底座上的環(huán)上。這樣，由于本發(fā)明，所述特征可以相對此陶瓷部件的可見表面作為洞出現(xiàn)。然而，這些零件可以由相對于該可見表面升起的零件形成。這些特征可以釬焊，而圍繞它們的基部不出現(xiàn)焊珠，后者通過形成在可見表面之下的充分的深度形成的洞所隱藏。
由于根據(jù)本發(fā)明的工藝，用于容納所述特征的洞可以在所需的深度上制造，即使他們被形成處的表面是錐形或者錐體形，而這通常事實就是如此。
使用磁控管濺射的真空淀積工藝能夠獲得優(yōu)良的淀積層的粘接。假定第一復(fù)合薄膜粘結(jié)(tie)層是高活性的，由Au、Ag、CrN、Ni、Pt、TiN、ZrN、Pd或者它們的合金所形成的組中的材料所形成的第二層的淀積，在相同的腔內(nèi)并且沒有回到空氣中，保證其可以受到保護。必須注意磁控管濺射也使得工作在較低的溫度上成為可能，低到100℃之下，這樣在真空鍍操作之前淀積由光敏聚合物所制造的掩模成為可能。但是，由于存在洞，優(yōu)選地，在整個截錐環(huán)的可見表面上執(zhí)行淀積并接著從截錐表面通過磨蝕移除該層以使得所述淀積層只位于洞中。


本發(fā)明的其他屬性和優(yōu)點將從下述并結(jié)合附圖而變的顯而易見。其中圖1-5說明了制造陶瓷部件的工藝的不同的步驟，所述工藝形成本發(fā)明的一個主題，圖中所示的陶瓷部件從橫截面觀察，并用于配合到表殼體上。
圖6說明了圖1-5中的實施的方法的變化。
圖7是根據(jù)本發(fā)明的表底座用陶瓷環(huán)的直徑方向橫截面的部分視圖。
圖8是圖7的另外的實施例的直徑方向橫截面的部分視圖。
具體實施例方式
圖1說明了由ZrO2、Al2O3或者兩種的混合物所制造而成的燒結(jié)襯底1，其中洞2通過在襯底被燒結(jié)之前移除材料的機械操作而制成。這樣的操作使得可以獲得洞2，其側(cè)壁2a基本垂直于襯底1的可見表面1a。
在燒結(jié)之后，此襯底被安置在真空淀積腔中，其中被稱為復(fù)合薄膜粘結(jié)層3的第一層通過使用磁控管濺射的PVD(物理氣相淀積)技術(shù)而淀積，這使得能夠保證復(fù)合薄膜粘結(jié)層3比不使用磁控管的PVD技術(shù)所獲得的粘結(jié)層3具有更大的粘結(jié)性。此外，由于磁控管濺射，襯底1的溫度在淀積的操作的過程中可以保持較低，大大低于100℃。
在保持淀積腔中的真空時，第二層4通過使用Au、Ag、Pt、Pd、TiN、CrN或者Ni類型的靶子(target)由磁控管濺射而形成。此第二層的厚度至少是500nm，并優(yōu)選地在500nm和15μm之間。
在此第二層4的淀積之后，襯底從淀積腔移出，層3和4的可見表面1a通過磨削而剝落(通過拋光或者金剛石研磨)，以裸露襯底1的陶瓷，并給予所需表面的表面光潔度，使得淀積層3、4現(xiàn)在只保留在洞2中。
然后最后的操作是在洞2的底部中淀積一定的釬焊或銅焊膏并在其中銅焊或焊接特征或零件(feature)5，所述零件5的基部的形狀和尺寸對應(yīng)洞2的形狀和尺寸(圖5)。所述洞對焊縫或焊道(bead)來說足夠深，在此零件被固定之后，焊縫保持在洞2中而不可見。在實際中，為了實現(xiàn)此結(jié)果，洞2最小的深度在粘接層淀積之前是0.08mm。最大的深度主要依賴于襯底1的深度，襯底越厚，洞的深度可以越深。但是，通常沒有必要超過深度0.20mm。
在此工藝的變化中，由圖6進行顯示，在第二層4被淀積之后，圖6所顯示的操作被執(zhí)行，這包括用貴金屬或者貴金屬合金6通過電鑄而填充所述洞2，接著進行拋光操作，這從襯底1的表面1a上移除層3、4和6。
通過磁控管濺射用于執(zhí)行真空淀積的裝置包括圓柱形不銹鋼腔，具有渦輪分子泵系統(tǒng)和旋轉(zhuǎn)葉片泵；襯底保持器，所述襯底保持器是具有垂直旋轉(zhuǎn)軸線和垂直安置的襯底的圓盤傳送帶(carousel)類型，并可能在襯底保持器上執(zhí)行偏壓RF濺射；兩個垂直矩形磁控管陰極，其被安置以相對圓盤傳送帶的軸線120度的角度朝向圓盤傳送帶；兩個陰極，即Ti99.99靶和Au99.99靶；陰極電源，通過RF(13.56MHz)600W發(fā)電機，其具有手工電阻匹配盒；通過質(zhì)量流量計的氣體進給器(純度5.7-6.0)；以及通過潘寧真空規(guī)(潘寧真空計)進行的壓力監(jiān)測器，用于監(jiān)測極限真空，并通過電容規(guī)(絕對測量)來監(jiān)測工作壓力。
所述部件在具有20％的異丙醇/80％脫離子水混合物的超聲波清洗槽中清洗5分鐘，然后用氮槍干燥。
襯底通過將腔安置在真空之下而被剝離，抽吸到小于5×10-2Pa的壓力。離子清洗操作通過反向噴濺(reverse sputtering)而在襯底的表面上執(zhí)行—襯底保持器上的RF功率＞100W；—氬流量＞15cm3/min；—氧流量＞5cm3/min；—總的壓力＜5Pa；以及—持續(xù)時間20-30分鐘。
鈦次層(sublayer)淀積條件如下—陰極上的RF功率＞150W；—氬流量＞5cm3/min；—氬壓＜5Pa；以及—所述層的厚度＞100nm，優(yōu)選地＞100nm并且＜1500nm。
盡管在腔中仍然保持真空，襯底，通過圓盤傳送帶的旋轉(zhuǎn)，被移向設(shè)有Au99.99靶的小陰極。淀積條件如下—陰極上的RF功率＞50W；—氬流量＞10cm3/min；—氬壓＜5Pa；以及—所述層的厚度至少＞100nm，優(yōu)選地＞100nm并且＜15μm。
這樣獲得的襯底完全鍍有鈦復(fù)合薄膜粘結(jié)層3，其本身鍍有金層4，如圖3所示。
為了只在洞中保留淀積層，襯底1的表面1a進行材料移除的機械操作，例如通過用標準的寶石工藝用拋光或者金剛石研磨，以獲得如圖4所示的襯底。
根據(jù)本發(fā)明的第一方法，具有形狀和尺寸對應(yīng)襯底1中的洞2的形狀和尺寸的金零件被釬焊或銅焊。盡管所示的襯底只有一個洞，很明顯優(yōu)選地其實際上具有幾個洞。
由金合金(Au/Sn)所構(gòu)成的釬焊膏使用注射器被淀積在洞2的底部中。不同的零件被淀積在對應(yīng)形狀的洞中，然后它們在受控的氫氣環(huán)境中通過將所述組件經(jīng)過標準的帶式爐被釬焊。
襯底通過所述爐的速度大于10cm/min。爐的溫度是400℃。然后，在拋光之后，獲得具有被釬焊到其上的突起零件的陶瓷部件，如圖5所示。
根據(jù)本發(fā)明的圖6所示的第一變化，也可通過電鑄技術(shù)對洞填充金或者另外的金屬或者貴金屬合金。此情況下所使用的金鹽液(gold bath)具有較高的Au含量并允許用十分之幾毫米的厚度來進行電鑄。電鑄工藝的操作條件通過電鑄池的供給商所指示。
在通過電鑄執(zhí)行淀積之后，襯底通過標準的寶石工藝(lapidary)進行拋光或者金剛石研磨操作以移除多余的材料并獲得具有填充金的洞和與陶瓷部件1的可見表面1a齊平的拋光表面的圓盤，如圖6所示。
根據(jù)本發(fā)明的另外的變化，符號或者裝飾可以位于襯底的表面1a的平面之下。在此情況下，它們可以直接由第二層3形成，如圖4所示，從用于此第二層3的上述鍍層部件之一形成。在這種情況下，洞的底部上的零件的表面光潔度是淀積鍍層的光潔度，即是說無光光潔度。
在所說明的實施例中，通過圖1-6的橫截面中所示的襯底1實際上對應(yīng)形成本發(fā)明的一個主題的陶瓷部件的一部分。此部分可以尤其對應(yīng)包括扁平橫截面的圓形環(huán)的此陶瓷部件的徑向部分。優(yōu)選地，此環(huán)具有截錐形狀，這樣可見表面1a相對此環(huán)的旋轉(zhuǎn)的軸線傾斜。
作為一種變化，而不是截錐環(huán)的形式，形成本發(fā)明的主題的陶瓷部件可以是多邊形框架的形式，所述多邊形框架具有相對此部件的中心軸線傾斜的表面，這樣構(gòu)成截金字塔形或截棱錐。
圖7顯示了用于通過彈性變形配合到表殼體底座(未示出)的截錐陶瓷環(huán)1的一部分，其中洞2完全被填充，如圖6所示，或者部分填充，如圖4所示的實施例中所示。
圖8顯示了用于通過彈性變形配合到表殼體底座(bezel)(未示出)的截錐陶瓷環(huán)1的一部分，其包括突起的零件5，如圖5中的實施例所示。
權(quán)利要求
1.一種用于配合到表殼體上的陶瓷部件，陶瓷部件的可見的表面包括零件或特征，其中所述可見表面(1a)在每一個零件具有洞(2)，所述洞(2)具有所述零件的底部的形狀，并具有至少0.05mm的深度，所述洞的側(cè)壁(2a)實質(zhì)上垂直于所述可見表面，所述洞(2)的底部具有厚度至少是100nm的第一復(fù)合薄膜粘結(jié)層或第一粘結(jié)層(3)，以及來自Au、Ag、CrN、Ni、Pt、TiN、ZrN、Pd或者其合金的組中的厚度至少為100nm的至少一個第二層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陶瓷部件，其形狀是圓形或環(huán)形，形成所述可見表面的面(1a)是截頭圓錐形狀的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陶瓷部件，其形狀是多邊形框架形，形成所述可見表面的面具有截棱錐形。
4.根據(jù)前述任一項權(quán)利要求中所述的陶瓷部件，其中所述零件(5)通過釬焊或銅焊而被配合到所述層的第二層(4)上，所述零件的各底部對應(yīng)所述各洞的形狀，它們的高度比所述洞的深度大。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項所述的陶瓷部件，其中所述零件通過所述第二層形成。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的陶瓷部件，其中所述零件的表面位于所述可見表面之下。
7.根據(jù)前述任一項權(quán)利要求中所述的陶瓷部件，其中所述陶瓷是ZrO2、Al2O3或者兩者的混合物。
8.根據(jù)前述任一項權(quán)利要求中所述的陶瓷部件，其具有實質(zhì)上矩形徑向橫截面的環(huán)形形狀，用于可移除地通過彈性變形配合到底座上。
9.根據(jù)前述任一項權(quán)利要求中所述的陶瓷部件，其中所述第一粘結(jié)層是Ti、Ta、Cr或者Th類型的。
10.一種制造如前述任一項權(quán)利要求所述的陶瓷部件的工藝，其中，所述洞在所述陶瓷部件被燒結(jié)之前通過機械移除材料的操作而制造，燒結(jié)后通過用磁控管濺射的物理氣相淀積PVD操作真空淀積所述Ti、Ta、Cr或者Th類型的第一層，不釋放到空氣中，接著進行所述Au、Pt、Ag、Cr、Pd、TiN、CrN、ZrN或者Ni的第二層的PVD淀積。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的工藝，其中具有所述洞的所述陶瓷部件的整個可見面被所述層所覆蓋，然后這些層從所述可見表面通過磨去而移除以只在所述洞中留下所述層。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的工藝，其中，由Au、Pt、Ag、Cr、Pd或者其合金所形成的第三層通過電解淀積而進行淀積，然后所述可見表面經(jīng)過材料移除的機械操作直到此第三層從所述可見表面移除。
13.根據(jù)權(quán)利要求10或者11所述的工藝，其中，一些釬焊或銅焊被淀積在所述洞(2)中，零件(5)被焊在這些洞中。
全文摘要
一種陶瓷部件，所述陶瓷部件的可見表面包括用于固定到表殼體上的零件。此可見表面(1a)在每一個零件具有洞(2)，洞(2)具有所述零件形狀，深度至少等于0.05mm，所述洞的側(cè)壁(2a)基本垂直于所述可見表面，所述洞(2)的底部具有Ti、Ta、Cr或者Th類型的第一復(fù)合薄膜粘結(jié)層(3)，厚度至少是100nm，以及來自Au、Ag、CrN、Ni、Pt、TiN、ZrN、Pd或者合金的組中厚度至少為100nm的第二層。
文檔編號C04B41/90GK1637663SQ200410081908
公開日2005年7月13日 申請日期2004年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月23日
發(fā)明者埃里克·格里波, 威廉·帕薩坎 申請人:勞力士有限公司