Domaine de l'invention L'invention se rapporte à un élément céramique incrusté d'au moins un décor en céramique composite et plus précisément un tel élément destiné à être monté notamment dans une pièce d'horlogerie.

Arrière-plan de l'invention

Il est connu de former des lunettes de montre au moins partiellement en saphir synthétique pour montrer, par transparence, un dépôt effectué dans un creux sous la lunette formant par exemple une graduation ou une dénomination commerciale. Cette configuration à l'avantage de protéger le dépôt de toute dégradation mécanique par recouvrement total de la partie en saphir. Cependant, cette configuration peut rendre difficile la lecture du décor par la transmission altérée de la coloration du dépôt mais également par le manque de différence de la teinte du saphir par rapport à celle du dépôt.

Résumé de l'invention

Le but de la présente invention est de pallier tout ou partie les inconvénients cités précédemment en gardant l'avantage de la résistance mécanique en apportant celui d'une qualité visuelle améliorée.

A cet effet, l'invention se rapporte à un procédé de fabrication d'un élément céramique incrusté d'une pièce d'horlogerie comportant les étapes suivantes :

a) former un corps en céramique ; b) graver au moins un évidement dans une face du corps en céramique, chaque au moins un évidement formant l'empreinte d'un décor ;

c) modifier l'état de surface du fond dudit au moins un évidement afin d'augmenter sa surface de contact ;

d) remplir ledit au moins un évidement d'une céramique composite afin de former ledit décor ;

e) aplanir ladite céramique composite afin de n'en laisser que dans le creux dudit au moins un évidement.

On réalise immédiatement que la variété des teintes du décor et/ou de la céramique n'est plus limitée par la transparence de cette dernière tout en gardant une bonne résistance à l'usure. A titre d'exemple, il est ainsi possible d'obtenir un rendu visuel très contrasté avec le corps en céramique de couleur sombre et des décors en céramique composite d'une ou plusieurs couleur(s) claire(s) tout en ayant un aspect « céramique » .

Conformément à d'autres caractéristiques avantageuses de l'invention :

- l'étape a) est réalisée par frittage ;

- le corps en céramique comporte un carbure, un oxyde ou un nitrure de matériaux comme le titane, le silicium, l'aluminium ou le zirconium ou un cermet ;

- l'étape b) est réalisée par laser ;

- chaque au moins un évidement comporte une profondeur comprise entre 80 μΐη et 500 μΐη afin d'améliorer la force d'accrochage ;

- l'étape c) est réalisée par laser, par sablage ou par gravage chimique ;

- lorsque l'étape c) est réalisée par laser, elle permet de former des cavités dans ledit fond dudit au moins un évidement ;

- les cavités forment des rainures courant sur ledit fond dudit au moins un évidement : lesdites rainures courant sur ledit fond dudit au moins un évidement sont sécantes ;

les cavités ont des profondeurs qui sont inférieures au cinquième de la profondeur dudit au moins un évidement ;

l'étape d) comporte les phases i) : remplir ledit au moins un évidement avec une matrice organique chargée avec des particules de céramique et ii) : réticuler et densifier sous atmosphère contrôlée ladite matrice afin de former la céramique composite ;

la matrice organique est formée à partir d'un époxyde modifié ou non et/ou d'un acrylique modifié ou non et/ou d'un polyuréthane et/ou d'une silicone ;

les particules de céramique sont formées à partir d'un carbure, d'un oxyde ou d'un nitrure de matériaux comme le titane, le silicium, l'aluminium ou le zirconium ;

la phase ii) est réalisée à une température comprise entre 20 et 300 °C et/ou à une pression comprise entre 1 et 6 bars ;

le procédé comporte, avant l'étape d), l'étape f) : former une couche de liaison au niveau du fond dudit au moins un évidement afin d'assurer un meilleur accrochage de la céramique composite ;

la couche de liaison est formée à partir d'une laque, d'un métal, d'un alliage métallique, d'un nitrure métallique, d'un carbure métallique, d'un silane, un organosiloxane, un alcanéthiol, un alcane disulfide, un zirconate, un titanate et/ou un aluminate ;

le procédé, entre l'étape d) et l'étape e), comporte les étapes b') : graver au moins un deuxième évidement dans une face de la céramique composite, c') : modifier l'état de surface du fond dudit au moins un deuxième évidement afin d'augmenter sa surface de contact et d') remplir ledit au moins un deuxième évidement d'une deuxième céramique composite formée d'une matrice organique chargée avec des particules de céramique afin de former ledit décor avec deux céramiques composites. De plus, l'invention se rapporte à une partie de l'habillage d'une pièce d'horlogerie, au mouvement d'une pièce d'horlogerie ou plus généralement à une pièce d'horlogerie caractérisé en ce qu'il comporte au moins un élément incrusté par un décor formé par au moins une céramique composite conforme à l'une des variantes précédentes.

De manière avantageuse, on comprend donc que l'élément céramique peut notamment former indifféremment tout ou partie d'un boîtier, d'un bracelet, d'une lunette, d'un cadran, d'une glace, d'un poussoir, d'une couronne, d'un pont, d'une platine et/ou d'une masse oscillante d'une montre.

Description sommaire des dessins

D'autres particularités et avantages ressortiront clairement de la description qui en est faite ci-après, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux dessins annexés, dans lesquels :

- la figure 1 est une représentation d'une pièce d'horlogerie selon l'invention ;

- les figures 2 à 4 sont des étapes successives du procédé de fabrication selon l'invention ;

- la figure 5 est une vue partielle d'un élément obtenu selon l'invention ;

- la figure 6 est un schéma fonctionnel du procédé selon l'invention.

Description détaillée des modes de réalisation préférés

Dans l'exemple illustré à la figure 1 , on peut voir une pièce d'horlogerie généralement annotée 1 comportant au moins un élément 10 incrusté. Chaque élément 1 0 incrusté est destiné à former une pièce résistante à l'usure comportant au moins un décor 1 3 en céramique composite, comme par exemple une céramique dans une matrice organique, dont la qualité visuelle est améliorée notamment en termes de contraste. L'élément 1 0 incrusté selon l'invention peut notamment former indifféremment tout ou partie de l'habillage de la pièce d'horlogerie 1 . Ainsi, il pourrait former tout ou partie d'un boîtier 2, d'un bracelet 3, d'une lunette 4, d'un cadran 5, d'une glace 6, d'un poussoir 7 et/ou d'une couronne 8. Dans l'exemple illustré ci-après, l'explication de l'invention sera donnée à partir d'un anneau 1 0 comportant des décors 1 3 incrustés formant les graduations d'une lunette 4. Il est également possible de former des éléments 1 0 incrustés appartenant à un mouvement horloger comme, par exemple, un pont et/ou une platine et/ou une masse oscillante.

Comme illustré aux figures 1 et 5, l'élément céramique incrusté 1 0 comporte un corps 1 1 comportant au moins un évidement 1 2 formant l'empreinte d'un décor 1 3. A la figure 1 , on peut voir que chaque décor 1 3 peut, avantageusement selon l'invention, être de forme quelconque, comme, par exemple, une figure géométrique ou un caractère alphanumérique. Selon l'invention, chaque évidement 1 2 est entièrement rempli par au moins une céramique composite 1 6. Cette configuration permet de protéger chaque décor 1 3 dans le corps 1 1 .

Comme mieux expliqué ci-après, selon l'invention, la céramique composite 1 6 est obtenue à partir d'une matrice organique chargée avec des particules de céramique permettant d'obtenir une grande variété de matériaux de dureté suffisante pour être notamment polis en même temps que le corps 1 1 .

Selon l'invention, le corps 1 1 peut être obtenu à partir d'une grande variété de matériaux. Préférentiellement, le corps 1 1 est en céramique. Il peut ainsi être formé par un cermet qui est un matériau formé par un mélange de céramique et de métal. Plus généralement, on peut utiliser, à titre d'exemple, un carbure, un oxyde ou un nitrure de matériaux comme le titane, le silicium, l'aluminium ou le zirconium pour former tout ou partie du corps 1 1 .

Afin d'améliorer l'accrochage du décor 1 3 dans le corps 1 1 , l'évidement 1 2 comporte une profondeur comprise entre 80 μχη et 500 μχη et, de manière préférée, sensiblement égale à 400 //m. On comprend donc que, de manière préférée, l'évidement 12 ne débouche pas sur la face opposée P.

De plus, pour des raisons d'adhérence de la céramique composite 16, préférentiellement, chaque fond dudit au moins un évidement 12 comporte un état de surface modifié afin d'augmenter sa surface de contact. Comme expliqué ci-après, l'augmentation de surface peut notamment être obtenue en formant des cavités dans ledit fond dudit au moins un évidement ou en augmentant localement sa rugosité.

Enfin, comme visible à la figure 5, optionnellement, une couche de liaison 1 5, comprise entre 2 μΐη et 150 μΐη, peut être formée entre le fond dudit au moins un évidement et la céramique composite 1 6 afin d'assurer un meilleur accrochage du décor 13. A titre d'exemple, la couche de liaison 15 peut être formée à partir de technique d'impression afin de recouvrir de manière continue le fond dudit au moins un évidement. Une telle technique peut notamment consister en une tampographie, une pulvérisation, un dépôt par rouleau ou pinceau.

Une telle couche 15 peut notamment comporter une laque et/ou un métal et/ou un alliage métallique et/ou un nitrure métallique et/ou un carbure métallique et/ou un silane et/ou un titanate et/ou un zirconate et/ou un aluminate. De manière non limitative, il a notamment été montré qu'une couche de chrome, de titane ou de nitrure de chrome permettait d'améliorer la liaison entre la céramique du corps 1 1 et la céramique composite 16

Ainsi, selon l'invention, le rendu visuel de chaque décor 1 3 est obtenu par la teinte de la céramique composite 16. Par conséquent, le matériau utilisé pour la céramique composite 1 6 sera préférentiellement guidé par sa teinte ou plus globalement son rendu esthétique. A titre d'exemple, il est ainsi possible d'obtenir un rendu visuel très contrasté avec le corps 1 1 de couleur sombre et des décors 13 d'une ou plusieurs couleur(s) claire(s) tout en ayant un aspect « céramique ». Quand la couche optionnelle de liaison 15 est utilisée, sa couleur peut également être sélectionnée ou modifiée afin de modifier l'aspect de la céramique composite 16. En effet, l'épaisseur de céramique composite 16 déposée peut, selon l'application, rendre cette dernière sensiblement translucide. Par conséquent, si une couche optionnelle de liaison 15 est utilisée, sa teinte sera perceptible au travers de la céramique composite 16. Ainsi, à titre d'exemple, un pigment de couleur ou un matériau sélectionné pourrait être ajouté dans la composition de la couche optionnelle de liaison 15 pour modifier l'apparence sensiblement translucide de la céramique composite 16.

On comprend que les décors 13 peuvent être formés avec le même matériau pour offrir un aspect homogène ou avec plusieurs matériaux différents pour, par exemple, donner une teinte différente entre deux décors comme une première teinte pour les index et une autre teinte pour les caractères alphanumériques dans la cas de la figure 1 .

Il est également envisageable, afin d'uniformiser les teintes, de former des décors 13 du même matériau que celui qui entoure le corps 1 1 . On pourrait ainsi, dans un exemple de réalisation de la figure 1 , avoir des décors 13 de lunette 4 du même matériau que le boîtier 2, le bracelet 3, le reste de la lunette 4, le cadran 5, les poussoirs 7 et/ou la couronne 8.

Le procédé de fabrication 21 d'un élément 1 0 incrusté va maintenant être expliqué à partir des figures 2 à 6 avec l'exemple d'un corps 1 1 en céramique.

Dans une première étape 22 illustrée à la figure 6, le procédé 21 consiste à former le corps 1 1 comme, par exemple, en zircone ou en alumine. Comme le montre partiellement le passage de la figure 2 à la figure 3, le corps final 1 1 de l'étape 22 est obtenu préférentiellement par frittage, c'est-à-dire à partir d'un corps vert 1 7 préformé par exemple à l'aide d'un processus d'injection et/ou de pressage. A la fin de l'étape 22, le corps 1 1 visible à la figure 3 comporte ses dimensions finales. Bien entendu, l'étape 22 peut être obtenue autrement que par un frittage. Comme illustré à la figure 6, le procédé 21 comporte une deuxième étape 23 destinée à graver au moins un évidement 12 borgne dans une face F du corps 1 1 en céramique, les évidements 12 formant l'empreinte des futurs décors 1 3 comme visible à la figure 4. Préférentiellement, chaque évidement 1 2 comporte une profondeur comprise entre 80 μχη et 500 //m. L'étape 23 est préférentiellement obtenue par un rayonnement destructif au moyen d'un laser permettant d'obtenir une bonne précision des gravures.

Comme illustré à la figure 6, le procédé 21 se poursuit selon une troisième étape 24 destinée à modifier l'état de surface du fond dudit au moins un évidement 1 2 afin d'augmenter sa surface de contact. Préférentiellement, l'étape 24 forme des cavités dans le fond dudit au moins un évidement ou se limite à augmenter localement sa rugosité.

Les cavités ou la rugosité peuvent avoir des profondeurs qui ne sont, de manière préférée, pas supérieure au cinquième de la profondeur des évidements 12 afin d'assurer une augmentation de surface de contact. L'étape 24 est préférentiellement obtenue par un rayonnement destructif au moyen d'un laser, par un sablage ou par un gravage chimique.

A titre d'exemple, une expérimentation a été réalisée à partir d'évidements 12 de 400 μπ\ de profondeur. Les cavités ont été réalisées par rayonnement destructif en formant une première série de rainures sensiblement rectilignes et parallèles qui se croise avec une deuxième série de rainures sensiblement rectilignes et parallèles. La profondeur des cavités a été modulée entre 1 0 et 50 μπ\ en donnant à chaque fois satisfaction quant à l'adhérence du décor 13 par rapport au corps 1 1 . Par conséquent, les cavités peuvent former des rainures courant sur ledit fond dudit au moins un évidement et tout ou partie des rainures peuvent être sécantes.

Bien entendu, on pourrait également imaginer un trou formé grossièrement dans un moule suivi d'une reprise au laser pour obtenir la même précision des gravures. Le but est d'améliorer l'adhérence par augmentation de la surface sans toutefois pénaliser la mouillabilité des matériaux qui doivent remplir les cavités et chaque évidement.

Dans un premier mode de réalisation, visible en traits doubles à la figure 6, l'étape 24 se poursuit avec l'étape 25 du procédé 21 consistant à former une couche de liaison 15 au niveau du fond dudit au moins un évidement afin d'assurer un meilleur accrochage de la future céramique composite 16 formée lors de l'étape 26. Ce premier mode de réalisation concerne le cas où le matériau du décor 1 3 est formé par la céramique composite 16 et optionnellement la couche de liaison 1 5 comme visible à la figure 5.

L'étape 25 peut être réalisée par un dépôt sous forme liquide ou pâteux d'un liant devant éventuellement être activé postérieurement à l'aide d'un traitement thermique et/ou d'un séchage. Une telle couche de liaison 15 peut, par exemple, être formée à partir d'un silane ou un organosiloxane vinylé seul ou partiellement hydrolysé ainsi que l'un de ses produits de réaction, d'un silane ou un organosiloxane fonctionnalisé par une fonction époxy seule ou partiellement hydrolysée ainsi que l'un de ses produits de réaction, d'un silane ou un organosiloxane amino fonctionnel seul ou partiellement hydrolysé ainsi que l'un de ses produits de réaction, d'un silane ou un organosiloxane fonctionnalisé par un radical anhydride seul ou partiellement hydrolysé ainsi que l'un de ses produits de réaction et/ou un alcoxyde métallique ou un chélate de métal comme du titane, du zirconium, de l'aluminium comme, par exemple, du titanate de tertiobutyle. On peut donc notamment envisager une laque, un métal, un alliage métallique, un nitrure métallique, un carbure métallique, un silane, un organosiloxane, un alcanéthiol, un alcane disulfide, un zirconate, un titanate et/ou un aluminate.

Dans le premier mode de réalisation, à la suite de cette étape 25, le procédé 21 se poursuit avec l'étape 26. Dans un deuxième mode de réalisation, visible en trait simple à la figure 6, l'étape 24 se poursuit directement avec l'étape 26. Ce deuxième mode de réalisation concerne le cas où le matériau du décor 1 3 est uniquement formé par la céramique composite 16.

L'étape 26 consiste à remplir ledit au moins un évidement 12 d'une céramique composite 1 6 afin de former ledit décor. Préférentiellement, l'étape 26 comporte les phases i) et ii).

Dans une première phase i), le procédé 21 consiste à remplir ledit au moins un évidement 1 2 avec une matrice organique chargée avec des particules de céramique. Le procédé 21 se poursuit avec la deuxième phase ii) destinée à chauffer sous atmosphère contrôlée ladite matrice afin de la réticuler et de la densifier. On comprend donc qu'on obtient une céramique composite 16 dont la dureté sera suffisante pour être notamment polie en même temps que le corps 1 1 .

De manière préférée, la matrice organique utilisée lors de l'étape 26 est formée par exemple à partir d'un époxyde modifié ou non, d'un acrylique modifié ou non, d'un polyuréthane ou d'une silicone. Ainsi, suivant la nature de la matrice, la réticulation peut être initiée et/ou effectuée et/ou améliorée à l'aide d'un rayonnement électromagnétique comme, par exemple, par un rayonnement dans le domaine des ultraviolets (UV). A titre d'exemple, il est ainsi possible d'utiliser les produits commerciaux E2831 1 , E2840 vendus par la société The Swatch Group Research and Development Ltd., div. Polymers. Par conséquent, au vu de ces matériaux, la phase ii) peut être réalisée à une température comprise entre 20 et 300 °C et une pression comprise entre 1 et 6 bars.

De plus, préférentiellement selon l'invention, les particules de céramique sont formées à partir d'un carbure, d'un oxyde ou d'un nitrure de matériaux comme le titane, le silicium, l'aluminium ou le zirconium pour former tout ou partie du décor 13. On comprend donc que ces particules peuvent être de la même famille que celle du corps 1 1 ou non. De plus, des particules de diamant peuvent être ajoutées en plus des particules de céramique.

Comme expliqué ci-dessus, suivant la teinte ou plus globalement le rendu visuel souhaité, la ou les céramique(s) composite(s) 16 formée(s) lors de l'étape 26 comporte(nt) de manière préférée une ou plusieurs teintes contrastant avec celle du corps 1 1 .

Enfin, dans une dernière étape 27, le procédé 21 se termine en aplanissant chaque céramique composite 1 6 afin de n'en laisser que dans le creux de chaque évidement 1 2. L'élément 1 0 incrusté est ainsi terminé et n'a, éventuellement, plus qu'à être monté sur une pièce finale. Cette étape 27 peut être obtenue par une méthode de surfaçage habituelle comme un meulage ou un rodage pour enlever le surplus de matière suivi d'un polissage.

Bien entendu, la présente invention ne se limite pas à l'exemple illustré mais est susceptible de diverses variantes et modifications qui apparaîtront à l'homme de l'art. En particulier, l'application de l'élément 10 incrusté selon l'invention ne saurait se limiter à une pièce d'horlogerie 1 . Ainsi, l'élément 10 incrusté pourrait, à titre d'exemple, être appliqué à un article de bijouterie ou de joaillerie ou encore aux arts de la table.

De plus, il est envisageable de substituer le gravage par laser de l'étape 23 et/ou le gravage par laser, le sablage ou le gravage chimique de l'étape 24 par un autre type de gravage si sa précision et son taux de rebut est acceptable.

En outre, il est également possible de réaliser des décors comportant plusieurs céramiques composites imbriquées et/ou adjacentes. Un tel mode de réalisation peut par exemple permettre un élément multicolore. Ainsi, une première céramique composite d'une première couleur peut être elle-même gravée, par exemple par laser, pour y former une deuxième céramique composite d'une deuxième couleur. On peut ainsi obtenir dans le décor lui-même deux couleurs en contraste ou une couleur avec un matériau phosphorescent tel que du superluminova®.

Enfin, il est également à noter que le corps 1 1 ne saurait se limiter à un élément céramique mais plus généralement à un élément en matériau dur usinable.