[发明专利]包含非晶态金属合金的制表或制钟的部件

说明书

技术领域

本发明涉及一种制表或制钟的部件，所述部件包含非晶态金属合金。该部件具体可为弹簧，例如，发条盒弹簧（barrel spring）。

发明背景

非晶态金属合金，也称为金属玻璃，其特定的特点为它们缺乏长程原子排序。这些合金对于机械应用意义重大，因为它们可具有高的断裂应力和宽范围的弹性负载。通常，金属玻璃的断裂应力远高于具有等效杨氏模量的晶态合金。

这些材料的阿什比指数σ²/E非常高，这就将他们定位为制备储能弹簧的首选材料。但是，对金属玻璃的机械特性的研究表明，只有Fe基或Co基金属玻璃能与最有名的弹簧钢和合金竞争。在这些合金中，除了例如Gu等人的Mechanical properties of iron-based bulk metallic glasses，J.Mater.Res.22，258（2007）中意在用于形成体金属玻璃的合金外，还有Fe-Si或Fe-Co-Si或Fe-Co-Si合金因其磁特性以约30mm厚的带状物形式用在电感器的芯中。还已知，这些合金在磁带的情况下成形后是脆性的，或在体金属玻璃的情况下本身就是脆性的。

现在，在钟表制造业中的机械应用，特别是作为弹簧，需要抗塑性变形和/或抗疲劳强度，这就意味着材料具有一定的延性。而且，这些合金中的大部分都是可磁化的，这能够引起对钟或表机芯的某些元件，例如，振荡器的干扰。

一些科学著作提到Fe或Co基金属玻璃的某些成分存在塑性，例如上述著作中公开的Fe₅₉Cr₆Mo₁₄C₁₅B₆。

欧洲专利申请EP0018096涉及由含有硼（特别是以比率5-12原子%）的过渡金属合金的超细颗粒组成的粉末。这些粉末意在用于制备切削工具。

欧洲专利申请EP0072893涉及金属玻璃，该金属玻璃基本上由以下物质组成：66-82原子%的铁，其中1-8%可任选地被至少一种选自镍、钴及它们的混合物的元素代替；1-6原子%的至少一种选自铬、钼、钨、钒、铌、钽、钛、锆和铪的元素；和17-28原子%的硼，其中0.5-6%可任选地被硅代替并且至多2%可被碳代替。这些金属玻璃意在用作磁带录音机读头，继电器、变压器和类似设备的芯。

国际专利申请WO2010/000081记载了由式Ni₅₃Nb₂₀Zr₈Ti₁₀Co₆Cu₃的非晶态金属合金构成的带状物作为发条盒弹簧的用途。

公开号为JP4124246的日本专利申请涉及一个表盘，该表盘为制表或制钟的部件，没有任何机械功能。该表盘不必显示出延性或高弹性抗力，与部件例如发条盒弹簧相反。此外，非晶态合金不这样使用，而是在使用前形成结晶。除了Fe和B外，该合金必须包含Zr和/或Hf，其实例涉及FeZrCuB合金。

公开号为JP57108237的日本专利申请记载了一种用于钟或表弹簧的非晶态合金，但该非晶态合金并非为发条盒弹簧那样的高性能弹簧。所要求保护的合金的要求为它应包含Si、P或C。所述记载提到了B的用途，但没有给出有关定量组分的信息，并且也没有提到Ni或Fe的添加。最后，实施例涉及包含Cr和P的合金。

公开号为EP0942337的欧洲专利申请涉及一种制表或制钟的弹簧，所述弹簧由非晶态金属，例如，Ni-Si-B、Ni-Si-Cr、Ni-B-Cr和Co-Fe-Cr组成。

尽管对目前工艺水平中已知的组合物（例如，Fe₅₉Cr₆Mo₁₄C₁₅B₆）进行了大量试验，但由于获得的带状物形式的材料的脆性，本发明者未能获得可用于钟表制造业中的预期应用的结果。于是，他们探索了特别适合钟表制造业中应用要求的合金。

为了能用在钟表制造业中，合金必须具有合适的机械特性（特别是极高的抗断应力），并且它必须能够铸造或加工成带状物形式并能够根据非常精确的形状被定形以便最大化通过弹簧储存的能量。

更确切地说，本发明者已定义了基本上非晶态金属合金必须满足的技术要求（specifications）以便用于钟表制造业领域的机械应用中，更具地为用作弹簧元件，举例而言，简单弹簧，例如弹簧片，或由带状物通过切割或冲压获得的元件，或通过带状物的热成形和/或通过冷变形获得的元件。因此，所述金属合金必须：