EP-4737427-A1 - METHOD FOR PRODUCING A TECHNICAL CERAMIC COMPONENT

Abstract

La présente invention concerne un procédé pour la fabrication d'une pièce en céramique technique (10), comportant les étapes suivantes : i) une étape (S1) consistant à déposer dans un moule (M) une composition à base d'au moins une poudre de céramique (P1 ; P2....Pn) et d'au moins un oxyde métallique en poudre; ii) une étape (S2) consistant à réaliser un premier cycle de frittage SPS permettant d'obtenir une préforme (PF) d'une densité inférieure à une densité finale de la pièce en céramique technique (10) pour faciliter un usinage subséquent de ladite préforme (PF) ; iii) une étape (S3) consistant à réaliser au moins une opération d'usinage de la préforme (PF) afin d'obtenir une ébauche (E) ; iv) une étape (S4) consistant à placer dans ledit moule (M) l'ébauche (E) et à l'entourer d'une poudre sacrificielle (PS) jusqu'à combler tout espace vide au sein du moule ; v) une étape (S5) consistant à réaliser un second cycle de frittage SPS permettant d'obtenir l'ébauche (E) avec ladite densité finale, et vi) une étape (S7) consistant à rectifier l'ébauche (E) de densité finale afin d'obtenir ladite pièce en céramique technique (10) aux dimensions finales. La composition de la poudre sacrificielle (PS) est choisie afin de ne pas adhérer à l'ébauche (E) au cours du second cycle de frittage.

Inventors

• LE LOARER, THIBAUT
• Métailler, Vincent

Assignees

• Manufacture d'Horlogerie Audemars Piguet SA

Dates

Publication Date

20260506

Application Date

20241101

Claims (14)

1. Procédé pour la fabrication d'une pièce en céramique technique (10), comportant les étapes suivantes : i) une étape (S1) consistant à déposer dans un moule (M) une composition à base d'au moins une poudre de céramique (P1 ; P2....Pn) et d'au moins un oxyde métallique en poudre; ii) une étape (S2) consistant à réaliser un premier cycle de frittage SPS permettant d'obtenir une préforme (PF) d'une densité inférieure à une densité finale de la pièce en céramique technique (10) pour faciliter un usinage subséquent de ladite préforme (PF) ; iii) une étape (S3) consistant à réaliser au moins une opération d'usinage de la préforme (PF) afin d'obtenir une ébauche (E) ; iv) une étape (54) consistant à placer dans ledit moule (M) l'ébauche (E) et à l'entourer d'une poudre sacrificielle (PS) jusqu'à combler tout espace vide au sein du moule; v) une étape (S5) consistant à réaliser un second cycle de frittage SPS permettant d'obtenir l'ébauche (E) avec ladite densité finale, et vi) une étape (S7) consistant à rectifier l'ébauche (E) de densité finale afin d'obtenir ladite pièce en céramique technique (10) aux dimensions finales, et dans lequel la composition de la poudre sacrificielle (PS) est choisie afin de ne pas adhérer à l'ébauche (E) au cours du second cycle de frittage.
2. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel l'ébauche avant le second cycle de frittage SPS est au plus un cinquième, de préférence un dixième, voire un vingtième de fois plus volumineuse que la pièce en céramique technique (10).
3. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la préforme (PF) obtenue après le premier cycle de frittage comporte une porosité comprise dans une plage allant de 25 à 50%.
4. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel ladite composition comporte un ou plusieurs oxydes sélectionnés parmi l'oxyde de fer, l'oxyde d'aluminium, l'oxyde de bismuth, l'oxyde de cuivre, l'oxyde de cérium, l'oxyde de zinc, l'oxyde de titane, l'oxyde de manganèse, l'oxyde de cobalt, l'oxyde de nickel, l'oxyde de chrome, l'oxyde d'europium, l'oxyde d'étain, l'oxyde de silicium, l'oxyde de vanadium, l'oxyde de néodyme, l'oxyde de praséodyme, l'oxyde d'hafnium, l'oxyde de calcium et l'oxyde d'yttrium, ou au moins l'une quelconque combinaison de ces oxydes.
5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel la préforme obtenue après le premier cycle de frittage comporte une densité comprise dans une plage allant de 4 à 6 g/cm 3 .
6. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la poudre sacrificielle possède une température de frittage au moins supérieure de 100°C par rapport à la température de frittage moyenne de ladite composition.
7. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel l'ébauche est placée dans le moule sur une première couche de poudre sacrificielle et est totalement recouverte d'une seconde couche de ladite poudre sacrificielle, chacune desdites première et seconde couches ayant une épaisseur comprise entre 0.5 et 5mm, de préférence entre 1 et 2mm.
8. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la poudre sacrificielle est choisie parmi l'oxyde d'alumine, la silice amorphe ou une combinaison d'oxyde d'alumine et de silice amorphe, ou encore d'une poudre réfractaire dont la température de frittage se situe au-delà des 2000°C.
9. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel ladite composition déposée dans le moule (M) forme un arrangement inhomogène de poudres.
10. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel l'ébauche (E) de densité finale subit en outre une étape visant à réaliser une ou plusieurs opérations marginales d'usinage complémentaires.
11. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel l'étape (S7) consistant à rectifier l'ébauche (E) est réalisée par fraisage, par meulage, par outils diamantés, par laser et/ou par jet d'eau.
12. Procédé selon l'une des revendications précédentes, comportant en outre une étape (S6) de réoxydation de l'ébauche (E) réalisée entre l'étape (S5) consistant à réaliser le second cycle de frittage et l'étape (S7) de rectification ou après ladite étape (S7) de rectification.
13. Composant horloger, notamment d'habillage tel qu'une carrure, une lunette, un bracelet ou un fond, obtenu par le procédé selon l'une des revendications précédentes.
14. Pièce d'horlogerie comprenant un composant horloger selon la revendication précédente.

Description

Domaine technique La présente invention concerne un procédé pour la fabrication d'une pièce en céramique technique, notamment un composant d'habillage dans le domaine de l'horlogerie, en particulier une carrure de montre. Etat de la technique Les procédés utilisant notamment une opération de frittage d'une composition à base d'une poudre de céramique pour la fabrication de composants horlogers en céramique sont bien connus. L'obtention d'une carrure de montre nécessitant une étape de frittage est par exemple décrit dans la publication CH718069. Les procédés utilisant une opération de frittage de type SPS pour la fabrication de composants horlogers sont aussi connus, un exemple étant décrit dans la publication EP4080293. Les pièces en céramique frittées par SPS sont généralement usinées dans de la matière densifiée, dont la dureté complique les opérations d'usinage afin d'obtenir les dimensions finales de la pièce. Il est connu de réaliser une ébauche d'une pièce en céramique par impression 3D, dont les dimensions sont proches de la forme finale de la pièce. L'impression 3D est typiquement réalisée par stéréolithographie (SLA) ou par « binder jetting ». La pièce obtenue par SLA ou par « Binder jetting » est ensuite soumise à un procédé de frittage SPS afin de densifier la pièce en céramique pour obtenir les propriétés mécaniques souhaitées. Le procédé susvisé implique une étape et une technologie particulière et supplémentaire qui ont le désavantage de compliquer la mise en oeuvre du procédé et d'augmenter les coûts de production. Il est également connu d'utiliser une composition à base d'une poudre de céramique mélangée à un liant puis d'effectuer une opération de pré-frittage selon un procédé de frittage conventionnel permettant ainsi la réalisation d'un cru qui est facilement usinable. Il est toutefois nécessaire de réaliser une opération de déliantage puis une opération de frittage finale après l'usinage de la pièce. Le volume de la pièce est par conséquent réduit suite à la densification de la composition et à la perte de liant. La réduction volumétrique est typiquement comprise entre 10 et 25% du volume de la pièce crue, à savoir du volume de la pièce avant qu'elle ait subit les opérations de déliantage et de frittage. Cela implique de connaître avec précision cette réduction de volume dans les différentes directions afin d'obtenir après frittage une pièce finale aux dimensions souhaitées. Par ailleurs, les procédés de frittage conventionnels, caractérisés par des températures uniformes et souvent très élevées combinées à une durée prolongée dans ces conditions, favorisent la diffusion des éléments chimiques d'une zone à une autre. Cela peut provoquer des réactions chimiques indésirables entre les pigments des différentes zones colorées, compromettant ainsi la séparation nette entre celles-ci. Ce procédé a en outre l'inconvénient d'être complexe à mettre en oeuvre puisqu'il comporte de nombreuses étapes, notamment la préparation d'une composition à base de poudre de céramique, d'un liant et d'un agent stabilisant ainsi qu'une étape de déliantage. La complexité de ce procédé a par conséquent un impact non négligeable sur le coût des pièces produites. Bref résumé de l'invention Un but de la présente invention est par conséquent de proposer un procédé pour la fabrication d'une pièce en céramique technique, notamment un composant horloger tel qu'une carrure de montre, dont la mise en oeuvre est simplifiée par rapport à l'art antérieur susvisé. Un autre but de la présente invention est de proposer un procédé pour la fabrication d'une pièce en céramique technique, notamment un composant horloger tel qu'une carrure de montre, présentant une démarcation nette entre des zones de différentes couleurs. L'objet de la présente invention vise à atteindre au moins l'un de ces buts par un procédé pour la fabrication d'une pièce en céramique technique, comportant les étapes suivantes : i) une étape consistant à déposer dans un moule une composition à base d'au moins une poudre de céramique et d'au moins un oxyde métallique en poudre; ii) une étape consistant à réaliser un premier cycle de frittage SPS permettant d'obtenir une préforme d'une densité inférieure à une densité finale de la pièce en céramique technique pour faciliter un usinage subséquent de ladite préforme ; iii) une étape consistant à réaliser au moins une opération d'usinage de la préforme afin d'obtenir une ébauche; iv) une étape consistant à placer dans le moule l'ébauche et à l'entourer d'une poudre sacrificielle jusqu'à combler tout espace vide au sein du moule ; v) une étape consistant à réaliser un second cycle de frittage SPS permettant d'obtenir l'ébauche avec ladite densité finale, et vi) une étape consistant à rectifier l'ébauche de densité finale afin d'obtenir ladite pièce en céramique technique aux dimensions finales. La composition de la poudre sacrificielle est choisie afin de ne pas adhérer à la pièce usinée au cours du second cycle de fr