[发明专利]用以成形由金属玻璃制成的发条盒发条的方法

说明书

本发明涉及一种用于成形由金属玻璃(metallic glass)材料制成的主发条的方法，该主发条应用于通过驱动发条驱动的机构，特别是用于时钟。

在EP0942337中已经提出了一种手表，其包括由无定形金属制成的驱动发条。实际上，在上面的文献中仅描述了由层压板(laminate)形成的条带，该层压板具有由无定形金属环制成的、厚度达50μm的带子，这些带子通过环氧树脂结合在一起。作为变形，已经提出了一种条带组件，其通过点焊发条自由形状的两端和弯曲点而实现。

这种条带的主要问题在于，其成形过程中以及后续的这种发条所承受的反复的旋紧和展开操作中产生的层压板脱层的高风险。在树脂老化并且失去它的性能以后，该风险将更加严重。

该解决方法不能确保发条的功能性能和疲劳性能(fatigue behavior)。此外，提出的发条的理论形状的模型并未考虑层压板材料的性能。

因为获得较厚金属玻璃条带比较困难，因此选择采用几个被结合在一起的薄条带，尽管通过快速淬火来制造具有范围从大约10至大约30微米厚度的带子的方法是已知的，在1970年代，无定形带子基于它们的磁特性已经得到了发展。

明显地，这种解决方法不能满足主发条必须确保的扭矩，可靠性和自主性需要。

在特别是由合金Nivaflex制成的传统发条中，初始的合金条带通过两个步骤形成发条：

-条带旋紧于自身之上，以便形成紧密螺旋(弹性变形)，并且然后在炉中处理以便固定该形状。该热处理对于机械特性也是必要的，因为它能够通过调节条带的晶体结构(沉淀结构硬化)而增加的材料的屈服强度；以及

-使螺旋发条疲劳，因此塑性冷变形，从而获取它的确定形状。这使可用的应力水平增加。

合金的机械特性和最终形状由这两个步骤的共同决定。仅通过热处理，对于传统的合金，不可能获得期望的机械特性。

结晶金属合金的固化包括在非常高的温度下相对长的处理时间(几个小时)，以便促使晶体结构发生所期望的调节。

对于金属玻璃来说，由于它的无定形结构，它的材料机械特性是固有的，并且在凝固之后立即获得，因此不像由合金Nivaflex制成的传统发条的机械特性，需要在其制备过程中通过在多个步骤中的一系列热处理而获得。因此，并且不像合金Nivaflex中的，通过热处理随后的硬化不是必须的。

通常，只有疲劳步骤能够使发条采用最佳形状，该最佳形状在发条被经旋紧时允许条带在其整个长度上的最大应力。然而，对于由金属玻璃制成的发条，仅通过单独的热处理固化最后的最佳形状，所使用的高机械特性单独取决于无定形结构。热处理或塑性变形不能改变金属玻璃的机械特性，因为该机构完全不同于在结晶材料中遇到的那些。

本发明的目的是至少部分补救上面提到的缺陷。

为了该目的，本发明的主题是用于成形如权利要求1所述的主发条的方法。

通过制造由金属玻璃的单片带子制成的发条，可以受益于这类材料的全部优点，特别是存储高密度的弹性能量，以及利用非常恒定的扭矩恢复它的能力。这些材料的最大应力和杨氏模量值使之可能相对于比如Nivaflex的传统合金，增大σ²/E比率。

附图进行了示意性的并且通过了例子描述了实施用于依据本发明成形发条的方法的一种方式。

-图1是在发条盒中的完全旋紧的主发条的平面图；

-图2是在发条盒中的完全展开的主发条的平面图；

-图3是在它的自由状态中主发条的平面图；以及

-图4是用于由金属玻璃制成的主发条的旋紧-展开曲线图。

在下面所述的例子中，通过在轮子上对材料进行淬火的技术(或者平面流铸)制备试图形成发条的带子，所述技术是一种用于通过快速冷却制备金属带的技术。一股熔化金属被投射于以高速旋转的冷轮之上。轮子的速度，注射沟槽的宽度以及注射压力是限定被制备的带子的宽度和厚度的一些参数。也可以使用其它带制备技术，比如双辊铸造。

在该例子中，使用的合金是Ni₅₃Nb₂₀Zr₈Ti₁₀Co₆Cu₃：在被加热至1050至1150℃之间的输送喷嘴中布置10至20g的该合金。喷嘴沟槽的宽度在0.2和0.8mm之间。喷嘴和轮子之间的距离在0.1和0.3mm之间。在其上沉积熔化合金的轮子是由铜合金制成的轮子，并被以5至20m/s的速度驱动。用以通过喷嘴排出熔化金属而施加的压力在10和50kPa之间。