DE102005023574B4 - Method for producing a functional element for wristwatches with hardened surface - Google Patents

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Abstract

Verfahren zum Herstellen eines Funktionselementes für Armbanduhren in Form eines Uhrengehäuses, eines zum Verschließen des Uhrengehäuses dienenden Deckels, einer Krone, eines Drücker oder eines Metallarmbandes jeweils mit gehärteter Oberfläche, wobei zunächst ein Rohling des Funktionselementes als Sinterkörper durch Sintern unter Verwendung eines Edelstahles als Sintermaterial hergestellt und mechanisch und/oder chemisch an seinen Oberflächen bearbeitet wird, und wobei anschließend eine Kohlenstoffdiffusion bei einer Temperatur über 100°C und unter 300°C zur Einlagerung von Kohlenstoffatomen in das Metallgitter des Rohlings erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass die Kohlenstoffdiffusion in einer Salzschmelze durchgeführt wird.A method for producing a functional element for watches in the form of a watch case, serving for closing the watch case lid, a crown, a pusher or a metal bracelet each with hardened surface, wherein first a blank of the functional element as a sintered body by sintering using a stainless steel produced as a sintered material and machined mechanically and / or chemically on its surfaces, and then followed by a carbon diffusion at a temperature above 100 ° C and below 300 ° C for incorporation of carbon atoms in the metal grid of the blank, characterized in that the carbon diffusion is carried out in a molten salt becomes.

Figure 00000001
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Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen eines Funktionselementes für Armbanduhren mit gehärteter Oberfläche gemäß Oberbegriff Patentanspruch 1.The The invention relates to a method for producing a functional element for wrist watches with hardened surface according to the generic term Claim 1.

Funktionselemente für Armbanduhren im Sinne der Erfindung sind u. a. das Uhrengehäuse, der zum Verschließen des Uhrengehäuses dienende Deckel oder Boden, Kronen, Drücker sowie auch Metallarmbänder.functional elements for wrist watches within the meaning of the invention are u. a. the watch case, used to close the watchcase Serving lid or bottom, crowns, pushers and metal bracelets.

Speziell Gehäuse für Armbanduhren sind in verschiedensten Ausführungen bekannt. In neuerer Zeit wurde auch vorgeschlagen, derartige Gehäuse aus einem härtbaren, nicht magnetisierbaren Stahl herzustellen, um so für das Gehäuse einer Armbanduhr u. a. eine besonders harte und widerstandsfähige Oberfläche zu erhalten.specially casing for wrist watches are in different versions known. Recently, it has also been proposed to make such housings a curable, produce non-magnetizable steel, so as to the housing of a Wristwatch u. a. to obtain a particularly hard and resistant surface.

Ein Verfahren der gattungsmäßigen Art ist Gegenstand der älteren, aber nicht vor veröffentlichten DE 10 2004 056 880 A1 , und zwar zum Herstellen von Funktionselementen für Armbanduhren.A method of the generic type is the subject of the older, but not before published DE 10 2004 056 880 A1 , namely for producing functional elements for watches.

Bekannt ist weiterhin ein Verfahren zum Herstellen von Filtermembranen durch Aufbringen von metallischen Partikeln mit einer Partikelgrößer kleiner als 50 μm auf ein poröses metallisches Substrat, durch Vorsintern der von den Partikeln und dem metallischen Substrat gebildeten Schichtfolge, durch Aufbringen von ultrafeinen Keramikpartikeln mit einer Partikelgrößer kleiner als 500 nm, durch anschließendes plastisches Verformen der Keramikpartikel unter Anwendung von Scherkräften und durch anschließendes Sintern zur Bildung einer Komposit-Membrane bestehend aus einer Filterschicht und einem metallischen Substrat ( US 5 364 586 ).Also known is a process for producing filter membranes by applying metallic particles having a particle size smaller than 50 μm to a porous metallic substrate by pre-sintering the layer sequence formed by the particles and the metallic substrate by applying ultrafine ceramic particles having a particle size smaller than 500 nm, by subsequent plastic deformation of the ceramic particles using shear forces and by subsequent sintering to form a composite membrane consisting of a filter layer and a metallic substrate ( US 5,364,586 ).

Bekannt ist weiterhin auch das Aufkohlen von Werkstücken aus Stahl im Salzbad bei einer Temperatur im Bereich von 930°C ( DE 39 40 426 C1 ), im Rahmen eines Carbonnitrierverfahrens bei Temperaturen nicht unter 310°C ( US 4 461 656 ).Also known is the carburizing of workpieces made of steel in a salt bath at a temperature in the range of 930 ° C ( DE 39 40 426 C1 in a carbonitriding process at temperatures not lower than 310 ° C ( US 4,461,656 ).

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren aufzuzeigen, mit welchem in besonders einfacher Weise Bauteile mit hoher Festigkeit bzw. Härte an den Oberflächen gefertigt werden können. Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Verfahren entsprechend dem Patentanspruch 1 ausgebildet.task The invention is to provide a method with which in Particularly simple way components with high strength or hardness to the surfaces can be made. To the solution This object is a method according to the claim 1 formed.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird zunächst unter Verwendung eines Sinterwerkstoffes, der in Pulver- oder Partikelform vorliegt, in einem Formgebungs- und Sinterverfahren ein Rohling aus Sintermaterial gefertigt, der in seiner Form bereits weitestgehend dem herzustellenden Bauteil oder Funktionselement, beispielsweise Gehäuse oder Gehäuseboden bzw. -deckel usw. entspricht. Im Fortgang des Verfahrens erfolgt dann eine Kohlenstoffdiffusion bei einer Temperatur deutlich über 100°C aber unter 300°C zum Einlagern von Kohlenstoffatome in das Metallgitter des Rohlings bzw. Sinterkörpers, sodass dann für den Rohling eine Oberflächenschicht mit besonders großer Härte erreicht wird, und zwar mit einer relativ großen Dicke, d. h. mit einer Dicke bis zu 1 mm.at the method according to the invention will be first using a sintered material in powder or particulate form present, in a shaping and Sintering process a blank made of sintered material, which in its shape already largely the part to be manufactured or Functional element, such as housing or housing bottom or -deckel etc. corresponds. The process then proceeds a carbon diffusion at a temperature well above 100 ° C but below 300 ° C to Insert carbon atoms into the metal lattice of the blank or sintered bodies, so then for the blank a surface layer with a particularly big one Hardness reached is, with a relatively large thickness, d. H. with a thickness up to 1 mm.

Durch die Herstellung des Rohlings im Sinterverfahren lässt sich der Aufwand bei der mechanischen und/oder chemischen Nachbehandlung des Rohlings zur Erzielung der angestrebten Form und/oder Oberflächenstruktur wesentlich reduzieren. Weiterhin wird durch die bei dem Sinterprozess erzeugten Poren die Kohlenstoffdiffusion begünstigt, sodass mit diesem Verfahrensschritt die relativ dicke, sehr harte Oberflächenschicht bis zu 1 mm erzielt wird.By the production of the blank in the sintering process can be the effort in the mechanical and / or chemical aftertreatment of the blank to achieve the desired shape and / or surface structure significantly reduce. Furthermore, by the in the sintering process generated pores promotes carbon diffusion, so with this process step achieved the relatively thick, very hard surface layer up to 1 mm becomes.

Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Die Erfindung wird im Folgenden im Zusammenhang mit der Figur, die in vereinfachter schematischer Darstellung als Bauteil oder Funktionselement das Gehäuse 1 einer Armbanduhr zeigt, näher erläutert.Further developments of the invention are the subject of the dependent claims. The invention will be described below in conjunction with the figure, which in a simplified schematic representation as a component or functional element, the housing 1 a wristwatch shows, explained in more detail.

Die Herstellung des Gehäuses 1 erfolgt in mehreren Verfahrensschritten. In einem ersten Verfahrensschritt wird zunächst ein der Form des Gehäuses 1 entsprechender Rohling aus einem Metall-Sinter-Material hergestellt, und zwar unter Verwendung eines für die Herstellung von Uhrengehäuse geeigneten nichtmagnetisierbaren Stahles oder austenitischen Edelstahles in Pulver- oder Partikelform, beispielsweise eines Stahles mit der Werkstoffnummer 1.4401 durch Formen bzw. Kompaktieren und anschließendes Sintern. Der Rohling wird bei diesem Sinterprozess beispielsweise derart hergestellt, dass Poren in der Größe zwischen 0,1–0,5 μm, vorzugsweise in der Größe zwischen 0,1–30 μm verbleiben, wobei sich eine Porengröße zwischen etwa 5 und 25 μm als besonders vorteilhaft erwiesen hat.The production of the housing 1 takes place in several process steps. In a first method step, first one of the shape of the housing 1 corresponding blank made of a metal-sintered material, using a suitable for the production of watch case non-magnetizable steel or austenitic stainless steel in powder or particle form, for example a steel with the material number 1.4401 by molding or compacting and subsequent sintering. The blank is produced in this sintering process, for example, such that pores in the size between 0.1-0.5 microns, preferably remain in the size between 0.1-30 microns, with a pore size between about 5 and 25 microns as particularly has proved advantageous.

Als Sinterwerkstoff eignen sich beispielsweise auch folgende Stähle in Pulver- oder Partikelform: Werkstoffnummer DIN-Kurzname Markenbezeichnung Ohne Molybdän 1.4310 X 10 CrNi 18 8 AISI 301 1.4319 X 3 CrNiN 17 8 AISI 302 1.4567 X 3 CrNiCu 18 9 AISI 302 HO 1.4305 X 12 CrNiS 189 AISI 303 1.4301 X 5 CrNi 18 9 AISI 304 Mit Molybdän 1.4401 X 5 CrNiMo 17 12 2 AISI 316 1.4571 X 6 CrNiMoTi 17 12 2 AISI 316Ti 1.4404 X 2 CrNiMo 17 13 2 AISI 316L 1.4429 X 2 CrNiMoN 17 13 3 AISI 316LN 1.4435 X 2 CrNiMo 18 14 3 AISI 316L Superausteniten 1.4539 X 1 NiCrMoCu 25 20 5 AISI 904L 1.4547 X 1 CrNMoCuN 20 18 7 254 SMO 1.4563 X 1 NiCrMoCuN 31 27 4 Sanicro 28 1.4591 X 1 CrNiMoCuN 33 32 1 Alloy 33 1.4652 654 SMO Duplex-Stähle (tenitisch – austenitischer Stähle) 1.4362 X 2 CrNiN 23 4 SAF 2304 1.4460 X 3 CrNiMoN 27 5 2 AISI 329 1.4462 X 2 CrNiMoN 22 5 3 SAF 2205 Superduplex-Stähle 1.4410 X 2 CrNiMo 25 7 4 SAF 2507 Ferralium 225 1.4501 X 2 CrNiMoCuWN 25 7 4 Zeron 100 Nickelbasislegierungen 2.4616 EL NiMo 29 Hastelloy 8-2 Hastelloy 8-3 2.4612 EL NiMo 15 Cr 15 Ti Hastelley C-4 2.4602 NiCr 21 Mo 14 W Hastelloy C-22 2.4819 NiMo 16 Cr 15 W Hastelloy C-276 2.4856 NiCr 22 Mo 9 Nb Inconel 625 2.4668 NiCr 19 NbMo Inconel 718 2.4858 NiCr 21 Mo Incoloy 825 1.4847 X 8 CrNiAlTi 20 20 Incoloy 800 Ausscheidungshärtbare Stähle 1.4944/1.3980 X 4 NiCrTi 26 15 AISI 660 1.4534 X 3 CrNiMoAl 13 82 PH 13-8Mo 1.4542 - 17-4 PH 1.4568 - 17.7 PH 1.4545 - 15-5 PH Spezialitäten Corrax Phynox Cronidur 30 Suitable sintered materials include, for example, the following steels in powder or particle form: Material number DIN Short name brand name Without molybdenum 1.4310 X 10 CrNi 18 8 AISI 301 1.4319 X 3 CrNiN 17 8 AISI 302 1.4567 X 3 CrNiCu 18 9 AISI 302 HO 1.4305 X 12 CrNiS 189 AISI 303 1.4301 X 5 CrNi 18 9 AISI 304 With molybdenum 1.4401 X 5 CrNiMo 17 12 2 AISI 316 1.4571 X 6 CrNiMoTi 17 12 2 AISI 316Ti 1.4404 X 2 CrNiMo 17 13 2 AISI 316L 1.4429 X 2 CrNiMoN 17 13 3 AISI 316LN 1.4435 X 2 CrNiMo 18 14 3 AISI 316L Superausteniten 1.4539 X 1 NiCrMoCu 25 20 5 AISI 904L 1.4547 X 1 CrNMoCuN 20 18 7 254 SMO 1.4563 X 1 NiCrMoCuN 31 27 4 Sanicro 28 1.4591 X 1 CrNiMoCuN 33 32 1 Alloy 33 1.4652 654 SMO Duplex steels (tenitic - austenitic steels) 1.4362 X 2 CrNiN 23 4 SAF 2304 1.4460 X 3 CrNiMoN 27 5 2 AISI 329 1.4462 X 2 CrNiMoN 22 5 3 SAF 2205 Super Duplex steels 1.4410 X 2 CrNiMo 25 7 4 SAF 2507 Ferralium 225 1.4501 X 2 CrNiMoCuWN 25 7 4 Zeron 100 Nickel-based alloys 2.4616 EL NiMo 29 Hastelloy 8-2 Hastelloy 8-3 2.4612 EL NiMo 15 Cr 15 Ti Hastelley C-4 2.4602 NiCr 21 Mo 14 W Hastelloy C-22 2.4819 NiMo 16 Cr 15 W Hastelloy C-276 2.4856 NiCr 22 Mo 9 Nb Inconel 625 2.4668 NiCr 19 NbMo Inconel 718 2.4858 NiCr 21 Mo Incoloy 825 1.4847 X 8 CrNiAlTi 20 20 Incoloy 800 Precipitation-hardenable steels 1.4944 / 1.3980 X 4 NiCrTi 26 15 AISI 660 1.4534 X 3 CrNiMoAl 13 82 PH 13-8Mo 1.4542 - 17-4 PH 1.4568 - 17.7 PH 1.4545 - 15-5 PH specialties Corrax phynox Cronidur 30

Nach dem Sinterprozess wird der hergestellte Rohling an seinen Oberflächen nachbearbeitet, und zwar durch geeignete material- oder spanabhebende Techniken, wobei bei dieser Behandlung oder in einem anschließenden Verfahrensschritt beispielsweise durch Schleifen oder dgl. und/oder chemische Verfahren die Poren des Sintermaterials an den Oberflächen freigelegt werden. Die Dichte des Sintermaterials liegt dann beispielsweise im Bereich zwischen 6,8 und 7,25 kg/dm3.After the sintering process, the blank produced is finished on its surfaces, by suitable material or machining techniques, wherein in this treatment or in a subsequent process step, for example by grinding or the like. And / or chemical processes, the pores of the sintered material exposed on the surfaces become. The density of the sintered material is then in the range between 6.8 and 7.25 kg / dm 3, for example.

In einem weiteren Verfahrensschritt erfolgt einer Kohlenstoff-Diffusionsbehandlung (Kolsterisieren) des Rohlings an seinen gesamten Oberfläche zur Einlagerung von Kohlenstoffatomen durch Diffusion in das Metallgitter des Rohlings (Sinterkörpers).In a further process step is a carbon diffusion treatment (Kolsterisieren) of the blank on its entire surface to Incorporation of carbon atoms by diffusion into the metal lattice of the blank (sintered body).

Hierfür wird der Rohling über einen Zeitraum von mehreren Tagen, beispielsweise über einen Zeitraum von bis zu 6 Tagen, in einer kohlenstoffhaltigen Atmosphäre (Schutzgasatmosphäre) bei einer Temperatur deutlich über Umgebungstemperatur, z. B. bei einer Temperatur über 100°C, aber unter 300°C gehalten, und zwar in einer Salzschmelze.For this purpose, the Blank over a period of several days, for example over one Period of up to 6 days, in a carbon-containing atmosphere (inert gas atmosphere) at a temperature significantly above Ambient temperature, eg. B. at a temperature above 100 ° C, but kept below 300 ° C, in a molten salt.

Mit diesem Verfahren wird dann eine hohe Oberflächenhärte bis zu 1.800 HV, 0,05 oder ca. 80 HRC erreicht, und zwar bis zu einer relativ hohen Materialtiefe, beispielsweise bis zu einer Materialtiefe von etwa 1 mm. Nach der Kohlenstoffdiffusion erfolgt in einem weiteren Verfahrensschritt ein Imprägnieren des Rohlings mit einem für das Verschließen der Poren geeigneten Material, beispielsweise mit einem aushärtenden Kunststoff unter Druck.With This method will then have a high surface hardness up to 1800 HV, 0.05 or reaches about 80 HRC, up to a relatively high material depth, for example, up to a material depth of about 1 mm. After Carbon diffusion takes place in a further process step an impregnation of the blank with a for the closing the pores suitable material, for example with a curing Plastic under pressure.

Die Erfindung wurde voranstehend an einem Ausführungsbeispiel beschrieben. Es versteht sich, dass zahlreiche Änderungen sowie Abwandlungen möglich sind, ohne das dadurch der der Erfindung zugrunde liegende Erfindungsgedanke verlassen wird. So ist die Erfindung auch auf andere Bauteile anwendbar, beispielsweise für die Herstellung von Kugellagern.The The invention has been described above with reference to an exemplary embodiment. It is understood that numerous changes as well as modifications possible are, without thereby the inventive idea underlying the invention will leave. Thus, the invention is also applicable to other components, for example the manufacture of ball bearings.

Claims (14)

Verfahren zum Herstellen eines Funktionselementes für Armbanduhren in Form eines Uhrengehäuses, eines zum Verschließen des Uhrengehäuses dienenden Deckels, einer Krone, eines Drücker oder eines Metallarmbandes jeweils mit gehärteter Oberfläche, wobei zunächst ein Rohling des Funktionselementes als Sinterkörper durch Sintern unter Verwendung eines Edelstahles als Sintermaterial hergestellt und mechanisch und/oder chemisch an seinen Oberflächen bearbeitet wird, und wobei anschließend eine Kohlenstoffdiffusion bei einer Temperatur über 100°C und unter 300°C zur Einlagerung von Kohlenstoffatomen in das Metallgitter des Rohlings erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass die Kohlenstoffdiffusion in einer Salzschmelze durchgeführt wird.A method for producing a functional element for watches in the form of a watch case, serving for closing the watch case lid, a crown, a pusher or a metal bracelet each with hardened surface, wherein first a blank of the functional element as a sintered body by sintering using a stainless steel produced as a sintered material and machined mechanically and / or chemically on its surfaces, and then followed by a carbon diffusion at a temperature above 100 ° C and below 300 ° C for incorporation of carbon atoms in the metal grid of the blank, characterized in that the carbon diffusion is carried out in a molten salt becomes. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Rohling für die Kohlenstoffdiffusion in einer kohlenstoffenthaltenden Atmosphäre, beispielsweise Schutzgasatmosphäre, bei einer Temperatur deutlich über Raumtemperatur behandelt wird.Method according to claim 1, characterized in that that the blank for carbon diffusion in a carbon-containing atmosphere, for example Protective gas atmosphere, at a temperature significantly above Room temperature is treated. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Rohling nach der Kohlenstoffdiffusion mit einem die Poren des Rohlings verschließenden Material, beispielsweise mit einem aushärtenden Kunststoffmaterial imprägniert wird.Method according to claim 1 or 2, characterized that the blank after carbon diffusion with one's pores of the blank occluding Material, for example with a thermosetting plastic material waterproof becomes. Verfahren nach einem der Ansprüche 1–3, dadurch gekennzeichnet, dass der Rohling mit einer Dichte zwischen etwa 5,2 und 7,80 kg/dm3 gefertigt wird.Method according to one of claims 1-3, characterized in that the blank is manufactured with a density between about 5.2 and 7.80 kg / dm 3 . Verfahren nach einem der Ansprüche 1–3, dadurch gekennzeichnet, dass der Rohling mit einer Dichte zwischen etwa 6,8 und 7,25 kg/dm3 gefertigt wird.Method according to one of claims 1-3, characterized in that the blank is made with a density between about 6.8 and 7.25 kg / dm 3 . Verfahren nach einem der Ansprüche 1–5, dadurch gekennzeichnet, dass der Rohling mit einer Porengröße im Bereich zwischen etwa 0,01 und 2,0 μm gefertigt wird, vorzugsweise mit einer Porengröße zwischen etwa 0,01 und 0,5 μmMethod according to one of claims 1-5, characterized in that the blank is made with a pore size in the range between about 0.01 and 2.0 microns, preferably with a pore size between about 0.01 and 0.5 microns Verfahren nach einem der Ansprüche 1–5, dadurch gekennzeichnet, dass der Rohling mit einer Porengröße im Bereich zwischen etwa 0,01 und 30,0 μm gefertigt wird, vorzugsweise mit einer Porengröße zwischen etwa 5 und 25 μmMethod according to one of claims 1-5, characterized in that that the blank with a pore size in the range between about 0.01 and 30.0 μm is manufactured, preferably with a pore size between about 5 and 25 microns Verfahren nach einem der Ansprüche 1–5, dadurch gekennzeichnet, dass der Rohling mit einer Porengröße im Bereich zwischen etwa 0,1 und 0,5 μm gefertigt wird.Method according to one of claims 1-5, characterized in that that the blank with a pore size in the range between about 0.1 and 0.5 μm is manufactured. Verfahren nach einem der Ansprüche 1–8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kohlenstoffdiffusion in einer kohlenstoffenthaltenden Schutzgasatmosphäre erfolgt.Method according to one of claims 1-8, characterized the carbon diffusion takes place in a carbon-containing protective gas atmosphere. Verfahren nach einem der Ansprüche 1–9, dadurch gekennzeichnet, dass die Kohlenstoffdiffusion über einen Zeitraum bis zu 14 Tagen, beispielsweise über einen Zeitraum von 5–6 Tage durchgeführt wird.Method according to one of claims 1-9, characterized that the carbon diffusion over a Period up to 14 days, for example over a period of 5-6 days carried out becomes. Verfahren nach einem der Ansprüche 1–10, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche des Rohlings zum Freilegen der Poren vor der Kohlenstoffdiffusion chemisch und/oder mechanisch bearbeitet wird.Method according to one of Claims 1-10, characterized that the surface of the blank to expose the pores before carbon diffusion is processed chemically and / or mechanically. Verfahren nach einem der Ansprüche 1–11, dadurch gekennzeichnet, dass als Sinterwerkstoff ein Chrom und/oder Nickel enthaltender Stahl verwendet wird.Method according to one of Claims 1-11, characterized that as the sintered material containing a chromium and / or nickel Steel is used. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass als Sinterwerkstoff ein Stahl verwendet wird, der zusätzlich Molybdän und/oder Kupfer und/oder Stickstoff und/oder Titan und/oder Wismut und/oder Niob und/oder Aluminium enthält.Method according to claim 12, characterized in that that a steel is used as the sintered material, in addition molybdenum and / or Copper and / or nitrogen and / or titanium and / or bismuth and / or niobium and / or aluminum. Verfahren nach einem der Ansprüche 1–11, dadurch gekennzeichnet, dass als Sinterwerkstoff ein austenitischer Edelstahl verwendet wird.Method according to one of Claims 1-11, characterized in that an austenitic stainless steel is used as the sintered material becomes.
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