用于装饰机械部件的方法与流程

本发明涉及一种装饰机械部件的方法。更具体地，本发明涉及一种用于装饰钟表或珠宝领域的机械部件的至少一个待装饰表面的方法。

背景技术：

在现有技术中已知用于在诸如手表表盘或表圈的机械部件的表面上产生凸起装饰的多种方法。这些已知方法中的一些包括：与待装饰的机械部件分开地制造装饰元件，然后将这些装饰元件紧固到它们所旨在的机械部件。

用于装饰诸如表盘的机械部件的另一方法从由swatchgroupresearchanddevelopmentltd提交的欧洲专利申请ep2370865a1已知。该装饰方法包括：

-获取待装饰的机械部件；

-制造板型的掩膜，其厚度至少等于装饰元件的所需厚度，并且在该掩膜中机加工有开口，开口的轮廓对应于所需的装饰元件的形状；

-将所述掩膜定位在所述机械部件的待装饰表面上，使得所述掩膜的开口与所述机械部件的旨在接收所述装饰元件的位置重合；

-其厚度至少对应于装饰元件的所需厚度的掩膜与待装饰的机械部件一起形成将被填充材料填充的模具；以及

-移除所述掩膜以露出被装饰的机械部件的表面上的所述装饰元件。

这种装饰方法的一个优点在于其实现相对简单。更具体地说，尽管在多种装饰方法的情况下，装饰元件与待装饰的机械部件分开地制造，然后装饰元件仅紧固到该机械部件，但是在使用掩膜的情况下，装饰元件在该方法的同一步骤中直接制造并紧固到待装饰的机械部件，这节省了时间。

然而，使用放置在机械部件的待装饰表面上的掩膜的装饰方法的一个缺点可以在以下事实中看到，即，不能排除掩膜不与机械部件的待装饰表面紧密接触的风险，并且当填充不同的模具时，存在填充材料在机械部件的表面上泄漏一些的风险，这需要丢弃这些机械部件中的一些。当希望装饰用于时计的表盘时，这尤其成问题，因为这种表盘是昂贵的机械部件。

技术实现要素：

本发明的目的是通过提出一种用于装饰例如手表表盘或表圈的机械部件的方法来克服上述问题以及其它问题，该方法特别地防止固定到机械部件的待装饰表面的装饰元件具有必须被消除的污点、或者甚至导致这些机械部件中的一些被丢弃。本发明还涉及获得一种用于装饰机械部件的方法，由于该方法，装饰元件被牢固地锚定到被装饰的机械部件的表面。

为此目的，本发明涉及一种用于装饰机械部件的至少一个待装饰表面的方法，包括以下步骤：

-获取待装饰的机械部件，在所述机械部件上将要根据预定的厚度和轮廓来制造至少一个装饰元件；

-在所述机械部件的所述至少一个待装饰表面上沉积掩膜层，所述掩膜层的厚度至少等于待制造的所述至少一个装饰元件的厚度；

-在所述掩膜层中制造至少一个第一腔，所述至少一个第一腔与所述机械部件的所述至少一个待装饰表面上的将制造所述至少一个装饰元件的位置重合，所述至少一个第一腔具有与待制造的所述至少一个装饰元件的轮廓对应的轮廓并且与所述机械部件的所述至少一个待装饰表面限定体积；

-用填充材料填充由所述至少一个第一腔界定的体积，所述至少一个装饰元件旨在被制造在所述填充材料中；

-移除所述掩膜层。

由于这些特征，本发明提供了一种用于装饰机械部件（例如时计的表盘或表圈）的方法，其中掩膜层直接形成在机械部件的待装饰表面上。因此，保证掩膜层与机械部件的待装饰表面紧密接触，从而防止将由其制造装饰元件的填充材料在掩膜层与机械部件的待装饰表面之间流动的任何风险，这允许获得限定的高精度装饰元件。特别地，装饰元件的形状和厚度被精心地调节。此外，与独立于待装饰的机械部件来机加工掩膜、然后将该掩膜定位并挤压在机械部件的待装饰表面上相比，在待结构化的物体的表面上直接形成牺牲掩膜更简单、更快速且成本更低。还应理解，在用于掩膜层的材料和用于制造装饰元件的材料具有类似硬度的特定情况下，大大简化了诸如砂磨、刷涂、上光、抛光或其它操作的修整操作。

根据具体实施例，根据本发明的用于装饰机械部件的方法的特征在于，其包括以下步骤：

-在所述至少一个第一腔之后，在所述机械部件的所述至少一个待装饰表面中制造至少一个第二腔；

-在沉积掩膜层之前，在机械部件的至少一个待装饰表面上沉积第一结合层，以促进掩膜层的结合；

-在已经形成第一腔和可选的第二腔的位置中在掩膜层的顶部上和在至少一个待装饰表面上沉积第二结合层，以促进至少一个装饰元件的结合；

-通过填充材料填充由所述掩膜层和所述机械部件的所述至少一个待装饰表面界定的体积，所述至少一个装饰元件将要在所述填充材料中被制造，所述填充材料优选地通过电流生长沉积；

-通过真空蒸发或通过阴极溅射来沉积所述掩膜层的所述第一结合层和所述装饰元件的所述第二结合层；

-所述掩膜层的所述第一结合层和所述至少一个装饰元件的所述第二结合层由导电材料制成；

-所述掩膜层的所述第一结合层和所述至少一个装饰元件的所述第二结合层由铬(cr)层形成，在所述铬(cr)层的顶部上沉积金(au)层；

-所述铬层和所述金层均具有基本上等于50nm的厚度；

-所述掩膜层是金属的；

-所述掩膜层由银(ag)、铜(cu)或镍(ni)制成；

-所述掩膜层的厚度至少等于20μm，并且优选地处于20μm至400μm(包括端值)的范围内；

-通过电铸将所述掩膜层沉积在所述机械部件的所述至少一个待装饰表面上；

-所述填充材料是晶体金属或非晶体金属；

-所述晶体金属是金或镍；

-所述非晶态金属是非晶态铂合金、或非晶态钯合金、或非晶态锆合金；

-通过在所述至少一个装饰元件的所述掩膜层和所述结合层中制成的所述至少一个第一腔，在所述机械部件的所述至少一个待装饰表面中蚀刻至少一个第二腔；

-使用激光束同时蚀刻所述掩膜层和结合层中的所述至少一个第一腔和所述至少一个待装饰表面中的所述至少一个第二腔；

-在所述机械部件的所述待装饰表面中蚀刻的所述至少一个第二腔的深度不超过20μm；

-在所述机械部件的所述至少一个待装饰表面中蚀刻的所述至少一个第二腔包括用于锚定所述填充材料的装置；

-所述至少一个第二腔由至少一个壁界定，所述至少一个壁相对于垂直于所述机械部件的所述至少一个待装饰表面的竖直平面，随着其移离所述机械部件的所述至少一个待装饰表面而逐渐偏离该竖直平面；

-在所述至少一个第二腔的底部中钻出至少一个锥形孔，该锥形孔朝向所述机械部件的与所述至少一个待装饰表面相对的后表面张开；

-在沉积掩膜层之前，整平第一结合层，该第一结合层旨在促进掩膜层的结合以获得与机械部件的待装饰表面平行的平坦表面；

-在使用所述填充材料填充由所述掩膜层和所述机械部件的所述至少一个待装饰表面以及可选地下面的腔限定的体积之后，对所述至少一个待装饰表面、所述掩膜层和所述填充材料进行机加工和修整；

-在机加工和修整之后，所述掩膜层和所述填充材料的剩余厚度等于约200μm；

-在机加工和修整之后，移除所述掩膜层；

-通过在化学浴中蚀刻来移除掩膜层；

-对所述填充材料进行上光或抛光。

可以看出，在机械部件的待装饰表面上在形成第一腔的位置中沉积第二结合层会使得装饰元件在部件的待装饰表面上的粘附得到显著改善，由此使得在沉积装饰元件之后用于修整装饰元件的顶表面的可选操作更容易进行。此外，这保证了装饰元件随着时间的非常好的抵抗性。优选地，该结合层由导电材料制成，并且因此可以沉积在掩膜层的顶部上。

类似地，可以看出，当在待装饰的机械部件的厚度中在将要接收装饰元件的位置中机加工在第一腔之后的第二腔时，装饰元件的粘附强度进一步提高。更具体地，由于第二腔的存在，装饰元件被深深地锚定在待装饰的机械部件内，并且装饰元件从该机械部件分离的风险非常低。

附图说明

在阅读对根据本发明的方法的一个示例性实施例的以下详细描述之后，本发明的其它特征和优点将变得更加清楚，所述示例结合附图仅出于说明的目的而被提供，并且不旨在限制本发明的范围，其中：

-图1是根据本发明的方法装饰的手表表盘的俯视图；

-图2是在其待装饰表面上已经沉积了掩膜层的手表表盘的正视图；

-图3是图2中的手表表盘的正视图，其中在手表表盘的待装饰表面与掩膜层之间插入第一结合层；

-图4是根据图1中的线iv-iv的手表表盘的正视图和截面图，其中在掩膜层和结合层中在将要制造装饰元件的位置处已形成第一腔；

-图5是图4中的圈出区域的放大比例的视图，其中第二腔已经蚀刻在手表表盘的待装饰表面的厚度中以改善装饰元件的锚定；

-图6是与图5类似的视图，其中第二腔具有倾斜的内壁以改善装饰元件的锚定；

-图7是与图5类似的视图，其中，在手表表盘上钻出的并且通向腔底部中的锥形孔旨在改善装饰元件的锚定；

-图8是在其待装饰表面上在掩膜层的顶部上已沉积第二装饰元件结合层的手表表盘的正视图；

-图9是手表表盘的正视图，其中示出了第一腔和第二腔已被填充材料填充；

-图10是手表表盘的正视图，其中，在装饰元件的顶表面上所执行的修整操作期间，看到掩膜层和装饰元件的厚度已经减半；以及

-图11是其中掩膜层和结合层已被移除的手表表盘的正视图。

具体实施方式

本发明源于如下总的发明思想，该总的发明思想包括在机械部件的待装饰表面上形成装饰元件，所述机械部件特别是表盘，更通常地是时计的外部元件，例如表圈、中间件或甚至是表链链节，以及珠宝。为了实现这个结果，本发明公开了在机械部件的待装饰表面上直接沉积牺牲型的掩膜，也就是说，旨在在用于装饰机械部件的操作结束时被移除的掩膜。一旦掩膜已经沉积成与机械部件的待装饰表面紧密接触，则进行结构化以便在其中产生第一腔，该第一腔将填充有其中将要制造装饰元件的材料，由掩膜的顶部和装饰元件形成的表面经历机加工和潜在的修整，此后通常通过在化学浴中蚀刻来移除掩膜。为了进一步提高装饰元件在机械部件的待装饰表面上的抵抗性，本发明提出在沉积掩膜层之后，在已形成第一腔的位置中在待装饰表面上沉积第二结合层，以便促进装饰元件的结合。通过明智地选择用于制造第二结合层的材料，保证了装饰元件在机械部件的待装饰表面上的非常好的粘附。这有利于随后的整修和修整操作，这涉及装饰元件及其随时间的机械抵抗性。

根据本发明，首先获取待装饰的机械部件。在附图所示的示例中，该待装饰的机械部件是手表表盘1。不言而喻，该示例仅是为了说明的目的而提供的，并且决不限制本发明的范围，其中，待装饰的机械部件能够是任何类型的，例如用于时计的外部元件(表圈、表链链节、中间件等)、桥、板、振荡摆锤或甚至珠宝物品。将要被装饰的这种机械部件经受的唯一限制是它必须由具有在本发明方法所实施的温度范围内不改变的机械性能的材料制成。换句话说，在根据本发明的装饰操作期间，机械部件不能变形、软化或熔化。

根据本发明，手表表盘1旨在装配有至少一个装饰元件，其尺寸和厚度取决于需要。例如，在待装饰的机械部件是手表表盘1的情况下，装饰元件可用于形成小时符号：如图1所示，第一尺寸的四个第一装饰元件2a可例如用于表示手表表盘1上的正午、三点钟、六点钟和九点钟，而第二尺寸的八个第二装饰元件2b可用于表示其它完整的小时并完成小时的旋转。

一旦装备有手表表盘1，旨在形成牺牲型掩膜的掩膜层6就沉积在该手表表盘1的待装饰表面4上，所述待装饰表面通常是该手表表盘1的顶表面(见图2)。术语“牺牲”在这里被理解为是指在实现其目的之后被移除的掩膜层。该掩膜层6将具有取决于所需高度的厚度，一旦已经执行机加工操作，装饰元件2a、2b将最终突出到手表表盘1的待装饰表面4上方达所需高度。仅出于说明的目的，掩膜层6的厚度为400μm。掩膜层6的厚度必须至少等于一旦已经执行机加工操作则装饰元件2a、2b将突出到待装饰表面4上方的所需高度。

仅作为优选示例，掩膜层6可以由聚合物层或金属层形成。在掩膜层6是金属的情况下，其可以特别地由银、铜或甚至镍制成，并且通过任何合适的技术（例如电铸）沉积在手表表盘1上。

应当注意，根据本发明的一个优选实施例，在沉积掩膜层6之前，第一结合层8沉积在手表表盘1的待装饰表面4上，以便优化掩膜层6的粘附(见图3)。优选地，该第一结合层8是导电的，并且例如由铬子层10形成，在其上沉积金子层12。一系列试验已经确定，铬子层10和金子层12中的每个的为约50nm的厚度关于掩膜层6在手表表盘1上的粘附强度提供了良好的结果。第一结合层8优选通过真空蒸发或通过阴极溅射被沉积。在手表表盘1由非导电材料（例如陶瓷、石头或搪瓷）制成的情况下，第一结合层8的沉积是特别必要的。不言而喻，手表表盘1也可以由导电金属材料制成。在这种情况下，只要掩膜层6例如通过电铸直接沉积在手表表盘1的待装饰表面4上，则可以省略结合层8。

一旦第一结合层8和掩膜层6已经一个接一个地沉积在手表表盘1的待装饰表面4上，则在掩膜层6和结合层8中在与手表表盘1的待装饰表面4上的待装饰元件将被制造的位置(参见图4)重合的位置处制造至少一个第一腔，并且第一腔的轮廓和高度对应于所需的装饰元件的形状和尺寸。在这里描述的情况下，存在十二个这样的第一腔，四个腔14a对应于用于表示手表表盘1上的正午、三点钟、六点钟和九点钟的前四个装饰元件2a，并且八个腔14b对应于用于表示其它完整小时和完成手表表盘1上的小时旋转的装饰元件2b。十二个腔14a、14b可被认为具有相同的形状，例如正方形或矩形，但是四个腔14a的尺寸可被认为大于八个腔14b的尺寸。这十二个腔14a、14b通过任何合适的手段（例如激光束）被切割到掩膜层6和第一结合层8中。

根据本发明的一个优选但非限制性的实施例，第二腔16通过在掩膜层6和结合层8中形成的第一腔14a、14b被蚀刻在手表表盘1的待装饰表面4中(参见图5)。这些第二腔16优选地与第一腔14a、14b同时被机加工，这些第二腔旨在改善装饰元件2a、2b在手表表盘1的待装饰表面4上的固定性能。仅为了说明的目的，这些第二腔16的深度不超过20μm。

为了进一步改进装饰元件2a、2b的固定性能，第二腔16设置有锚定装置。根据本发明的第一实施例(见图6)，这些锚定装置由第二腔16的壁20的至少一个面18形成，该面相对于垂直于手表表盘1的待装饰表面4的竖直平面p随着其移离手表表盘1的所述待装饰表面4而逐渐偏离该竖直平面p。由于该倾斜面18的存在，应理解，一旦第二腔16已经被填充材料填充，所得到的装饰元件2a、2b就不再能够从第二腔16移出，并因此永久地锚定到手表表盘1。

本发明的也目的在于改进装饰元件2a、2b在手表表盘1的待装饰表面4上的锚定的另一实施例提出了在第二腔16的底部24中钻出至少一个锥形孔22，这些锥形孔22朝向手表表盘1的与待装饰表面4相对的后表面26张开(见图7)。在这种情况下还应理解，一旦第二腔16和锥形孔22已被填充材料填充，装饰元件2a、2b就不再能够被移出。

一旦第一腔14a、14b已经被机加工并且第二腔16可能被蚀刻，由导电材料制成的第二结合层28就沉积在待装饰表面4上位于制成第一腔14a、14b的位置中，以促进装饰元件2a、2b的结合(见图8)。不言而喻，为了更容易地实施该方法，第二结合层28也可以沉积在掩膜层6的顶部上。用于结合装饰元件2a、2b的该第二结合层28由通过真空蒸发或通过阴极溅射而沉积的导电材料制成。仅作为非限制性示例，第二结合层28由金子层(au)构成，在金子层的顶部上沉积铬子层(cr)，这两个金子层和铬子层中的每个具有大约50nm的厚度。通过促进将由其来制造装饰元件2a、2b的填充材料的结合，第二结合层28将促进这些装饰元件2a、2b在待装饰表面4上的结合，并保证其随时间的高机械抵抗性。

一旦已经沉积了第二结合层28，则相关的第一腔14a、14b和第二腔16因此填充有填充材料(图9)。根据情况，填充材料可以是晶体金属或非晶体金属。在填充材料为非晶体金属类型的情况下，优选使用非晶体铂合金、非晶体钯合金、非晶体锆合金。

应当注意，在填充由掩膜层6和手表表盘1的待装饰表面4界定的体积之前，掩膜层6可以被整平以获得平行于手表表盘1的待装饰表面4的平坦表面。

如上所述，掩膜层6的厚度可以确定为例如400μm。在本发明的这个阶段，装饰元件2a、2b的厚度因此等于约400μm。如果装饰元件2a、2b的厚度最终期望在待装饰表面4上方200μm，则这意味着提供约200μm厚的过量填充材料以整修装饰元件2a、2b并使其表面光洁度完美，这特别是通过上光或抛光来实现(参见图10)。

一旦完成装饰元件2a、2b的修整操作，通常通过在化学浴中蚀刻来移除掩膜层6，并且完全露出装饰元件2a、2b(参见图11)。

不言而喻，本发明不限于上述实施例，并且在不背离由所附权利要求限定的本发明的范围的情况下，本领域技术人员可以考虑各种简单的替代和修改。

附图标记

1手表表盘

2a,2b装饰元件

4待装饰表面

6掩膜层

8第一结合层

10铬层

12金层

14a,14b第一腔

16第二腔

18面

20壁

22锥形孔

24底部

26后表面

28第二结合层