СПИРАЛЬНАЯ ПРУЖИНА ДЛЯ ЧАСОВОГО МЕХАНИЗМА Российский патент 2023 года по МПК G04B17/06 C22C30/00 C22C27/04 C22F1/18 

Описание патента на изобретение RU2801168C1

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к спиральной пружине, предназначенной для установки на балансе часового механизма. Оно также относится к способу изготовления указанной спиральной пружины.

Уровень техники

Изготовление спиральных пружин для производства часов, должно решить некоторые задачи, которые часто на первый взгляд кажутся несовместимыми:

- необходимость обеспечения высокого предела упругости,

- простота изготовления, в частности, с помощью волочения и прокатки,

- исключительная усталостная прочность,

- стабильность технических характеристик во времени,

- малые сечения.

Сплав, выбранный для изготовления спиральной пружины, также должен иметь свойства, обеспечивающие поддержание хронометрических характеристик вне зависимости от колебания температур при использовании часов, содержащих такую спиральную пружину. В таком случае большое значение имеет температурный коэффициент упругости, также именуемый TEC сплава. Для изготовления хронометрического генератора колебаний с балансом из сплава CuBe или никелевого серебра должен быть обеспечен TEC +/- 10 млн-1/°C. Ниже приведена формула, связывающая TEC сплава и коэффициенты расширения спирали (α) и баланса (β):

где переменные M и T - соответственно ход в с/сут. и температура в °C, E - модуль Юнга спиральной пружины с (1/E. dE/dT), что является TEC сплава спиральной пружины, коэффициенты выражаются в °C-1.

Фактически, TC вычисляется, как указано ниже между 8°C и 38°C.

с величиной, которая должна составлять от -0,6 до +0,6 с/сут. °C.

Из существующего уровня техники известны спиральные пружины для производства часов, изготавливаемые из двойных сплавов Nb-Ti с процентным содержанием Ti 40 - 60 мас. % и, в частности, с процентным содержанием Ti 47 мас. %. Согласно расчетной диаграмме деформирование-термообработка, эта спиральная пружина имеет двухфазную микроструктуру, включающую ниобий в бета-фазе и титан в форме выделений в альфа-фазе. Холоднодеформированный сплав в бета-фазе имеет сильно положительный TEC и выделения в альфа-фазе, которые имеет сильно отрицательный TEC, позволяя двухфазному сплаву принимать значение TEC почти равное нулю, что особенно благоприятно для TC.

Однако при использовании двойных сплавов Nb-Ti для изготовления спиральных пружин имеются несколько недостатков.

Недостаток двойных сплавов Nb-Ti относится к выделению титана, которое имеет место в основном после этапа навивки во время этапа фиксации. Практически, время выделения очень длительное, и для сплава NbTi47 это время составляют 8-30 часов, в среднем приблизительно 20 часов, что значительно увеличивает время изготовления.

Помимо проблемы длительного времени изготовления слишком высокое процентное содержание титана может привести к формированию хрупких мартенситных фаз, что делает сложным или даже невозможным деформирование материала, который, таким образом, не пригоден для изготовления спиральной пружины. Таким образом, целесообразно не добавлять слишком много титана в сплав.

В настоящее время все еще существует необходимость в разработке химических композиций, удовлетворяющих ряду критериев, относящихся к отсутствию хрупких фаз и уменьшению времени изготовления спиральных пружин.

Сущность изобретения

Задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы предложить новую химическую композицию спиральной пружины, позволяющий устранить вышеперечисленные недостатки.

С этой целью изобретение относится к спиральной пружине часов, изготавливаемой по меньшей мере из тройного сплава на основе ниобия и титана. Согласно изобретению Ti частично заменяется цирконием Zr и/или гафнием Hf, которые также способны формировать выделения альфа-фазы. Частичная замена Ti и Zr и/или Hf позволяет ускорить выделение во время фиксации и, следовательно, уменьшить время изготовления.

Более конкретно, настоящее изобретение относится к спиральной пружине, предназначенной для установки на балансе часового механизма, причем указанная спиральная пружина изготавливается из по меньшей мере тройного сплава, состоящего из:

- Nb, Ti и по меньшей мере одного элемента, выбранного из Zr и Hf,

- необязательно по меньшей мере одного элемента, выбранного из W и Mo,

- возможно следов других элементов, выбранных из O, H, C, Ta, Fe, N, Ni, Si, Cu, Al, со следующим содержанием в мас. %:

- содержание Nb составляет 40 - 84%,

- суммарное содержание TI, Zr и Hf составляет 16 - 55%, предпочтительно с минимальным содержанием Ti равным 15%,

- содержание W и Mo соответственно составляет 0 - 2,5%,

- содержание каждого из указанных элементов, выбранных из O, H, C, Ta, Fe, N, Ni, Si, Cu, Al, составляет 0 - 1600 ч./млн, с суммой указанных следовых элементов меньше или равной 0,3мас. %.

Изобретение также относится к способу изготовления указанной спиральной пружины для часов, включающему в себя последовательно:

- этап обеспечения наличия или изготовления заготовки, изготавливаемой по меньшей мере из тройного сплава, состоящего из:

- Nb, Ti и по меньшей мере одного элемента, выбранного из Zr и Hf,

- необязательно по меньшей мере одного элемента, выбранного из W и Mo,

- возможно следов других элементов, выбранных из O, H, Ta, C, Fe, N, Ni, Si, Cu, Al, со следующим содержанием, в мас. %:

- содержание Nb составляет 40 - 84%,

- суммарное содержание TI, Zr и Hf составляет 16 - 55%, предпочтительно с минимальным содержанием Ti равным 15%,

- содержание W и Mo соответственно составляет 0 - 2,5%,

- содержание каждого из указанных элементов, выбранных из O, H, Ta, C, Fe, N, Ni, Si, Cu, Al, составляет 0-1600 ч./млн. с суммой указанных следовых элементов меньше или равной 0,3 мас %;

- этап бета-закалки указанной заготовки, так что титан из указанного сплава, по существу, находится в форме твердого раствора с ниобием в бета-фазе, цирконий и/или гафний также, по существу, находятся в форме твердого раствора;

- этап, на котором указанный сплав подвергают ряду последовательных операций деформирования с промежуточной термообработкой;

- этап навивки для формирования спиральной пружины;

- заключительный этап термообработки, также называемый фиксацией.

Преимущественно, для завершения выделения титана и циркония и/или гафния, этап заключительной термообработки выполняют в течение 4 - 8 часов с выдержкой при температуре 400-600°C.

Помимо уменьшения времени фиксации частичная замена титана цирконием позволяет уменьшить вторичную погрешность, как описано ниже.

Подробное описание

Настоящее изобретение относится к спиральной пружине для часов, изготавливаемой по меньшей мере из тройного сплава, содержащего ниобий и титан и один или несколько дополнительных элементов.

Согласно изобретению, указанный сплав состоит из:

- Nb, Ti и по меньшей мере одного элемента, выбранного из Zr и Hf,

- необязательно по меньшей мере одного элемента, выбранного из W и Mo,

- возможных следов других элементов, выбранных из O, H, C, Ta, Fe, N, Ni, Si, Cu, Al, со следующим содержанием, в мас. %:

- содержание Nb составляет 40 - 84%,

- суммарное содержание TI, Zr и Hf составляет 16 - 55%,

- содержание W и Mo соответственно составляет 0 - 2,5%,

- содержание каждого из указанных элементов, выбранных из O, H, Ta, C, Fe, N, Ni, Si, Cu, Al, составляет 0 - 1600 ч./млн. с суммой указанных следовых элементов меньше или равной 0,3 мас%.

Предпочтительно, содержание Nb больше 45 мас. % или даже больше или равно 50 мас. % с целью получения достаточного процентного содержания бета-фазы, имеющей сильно положительный TEC, предназначенный для компенсации отрицательным TEC альфа-фазы Ti, Zr, Hf.

Предпочтительно, содержание Ti поддерживают таким образом, чтобы его минимальное содержание составляло 15 мас. %, поскольку Ti более экономичный, чем Zr и Hf. Кроме того, его преимущество в том, что он имеет более низкую температуру плавления, чем Zr и Hf, что облегчает литье.

Процентное содержание кислорода меньше или равно 0,10 мас. % от общего количества или даже меньше или равно 0,085 мас. % от общего количества.

Процентное содержание водорода меньше или равно 0,10 мас. % от общего количества, в частности, меньше или равно 0,0035 мас. % от общего количества, или даже меньше или равно 0,0005 мс.% от общего количества.

Процентное содержание углерода меньше или равно 0,04 мас. % от общего количества, в частности, меньше или равно 0,020 мас. % от общего количества, или даже меньше или равно 0,0175 мас. % от общего количества.

Процентное содержание тантала меньше или равно 0,10 мас. % от общего количества.

Процентное содержание железа меньше или равно 0,03 мас. % от общего количества, в частности, меньше или равно 0,025 мас. % от общего количества, или даже меньше или равно 0,020 мас. % от общего количества.

Процентное содержание азота меньше или равно 0,02 мас. % от общего количества, в частности, меньше или равно 0,015 мас. % от общего количества, или даже меньше или равно 0,0075 мас. % от общего количества.

Процентное содержание никеля меньше или равно 0,01 мас. % от общего количества.

Процентное содержание кремния меньше или равно 0,01 мас. % от общего количества.

Процентное содержание меди меньше или равно 0,01 мас. % от общего количества, в частности, меньше или равно 0,005 мас. % от общего количества.

Процентное содержание алюминия меньше или равно 0,01 мас. % от общего количества.

Согласно изобретению, Ti частично заменяют Zr и/или Hf, формирующими, как и Ti альфа-выделения для ускорения выделения во время фиксации и, таким образом, уменьшения времени изготовления. Преимущественно, суммарное содержание Zr и Hf составляет 1 - 40 мас. %. Предпочтительно, суммарное содержание Zr и Hf составляет 5 - 25мас. %, более предпочтительно 10 - 25 мас. % и еще более предпочтительно 15 - 25 мас. %.

Преимущественно, по меньшей мере часть Ti заменяют цирконием Zr, что также позволяет уменьшить вторичную погрешность, которая является оценкой кривизны хода, которое, в общем, приблизительно определяется с помощью прямой линии, проходящей через две точки (8°C и 38°C). Для того чтобы показать влияние соответственно Ti и Zr на вторичную погрешность, были проведены испытания двойных сплавов NB-Ti с массовым содержанием Ti, равным 47% (NbTi47), и Nb-Zr с массовым содержанием Zr, равным 0 - 70%. Вторичную погрешность измеряли при 23°C. Имеется различие в ходе при 23°C по отношению к прямой линии, связывающей ход при 8°C с ходом при 38°C. Например, ход при 8°C, 23°C и 38°C может измеряться с помощью прибора типа хроноскопа производства компании Witschi.

Ниже в таблице 1 приведены данные для чистого Nb, сплава NbTi47 и сплава Nb-Zr как функции процентного содержания по массе Zr. Чистый Nb имеет вторичную погрешность при 23°C, равную -6,6 с/сут. Выделение Ti в сплаве NbTi47 компенсирует отрицательное влияние Nb, однако, с чрезмерным увеличением положительной величины, достигающей 4,5 с/сут. С другой стороны, сплавы Nb-Zr имеют отрицательную вторичную погрешность для содержания Zr больше или равного 45 мас. %. Отсюда следует, что частичная замена Ti на Zr в тройном сплаве позволяет компенсировать чрезмерное положительное влияние Ti на вторичную погрешность. Добавление нескольких процентов по массе Zr уже позволяет уменьшить вторичную погрешность до величины более близкой к нулю, чем для двойного сплава NbTi47. Таким образом, преимущественно, содержание Zr составляет по меньшей мере 5 мас. %.

Таблица 1

Сплав мас. % Вторичная погрешность при 23°C Чистый ниобий 0% -6,6 с/сут. NbTi47 47% 4,5 с/сут. Nb30Zr70 70% -0,2 с/сут. Nb45Zr55 55% 0,0 с/сут. Nb50Zr50 50% 0,2 с/сут. Nb55Zr45 45% 0,0 с/сут. Nb60Zr40 40% -3,0 с/сут. Nb65Zr35 35% -4,1 с/сут. Nb70Zr30 30% -4,8 с/сут. Nb80Zr20 20% -5,0 с/сут. Nb85Zr15 15% -5,8 с/сут. Nb90Zr10 10% -6,0 с/сут. Nb100 0% -6,6 с/сут.

Сплав также может включать в себя W и Mo с содержанием по массе для каждого из указанных элементов 0 - 2,5% для увеличения модуля Юнга сплава, что позволяет для заданного крутящего момента пружины уменьшить толщину спирали и, следовательно, уменьшить вес спирали.

Как преимущество, спиральная пружина по изобретению имеет многофазную микроструктуру, включающую в себя ниобий в центрированной кубической бета-фазе и отдельную альфа-фазу титана циркония и/или гафния.

Для получения такой микроструктуры необходимо завершить выделения в альфа-фазе посредством термообработки во время фиксации пружины в способе изготовления, последовательно осуществляя следующие этапы:

- этап обеспечения наличия или изготовления заготовки. Например, заготовка может быть изготовлена посредством плавления элементов в электродуговой печи или печи с электронной пушкой для формирования слитка, который в дальнейшем подвергается горячей ковке и затем холодному деформированию, и термообработке между этапами деформирования. Заготовка изготавливается по меньшей мере из тройного сплава, состоящего из:

- Nb, Ti и по меньшей мере одного элемента, выбранного из Zr и Hf;

- необязательно по меньшей мере одного элемента, выбранного из W и Mo;

- возможно следов других элементов, выбранных из O, H, C, Ta, Fe, N, Ni, Si, Cu, Al, со следующим содержанием, в мас. %:

- содержание Nb составляет 40 - 84%,

- суммарное содержание TI, Zr и Hf составляет 16 - 55%,

- содержание W и Mo соответственно составляет 0 - 2,5%,

- содержание каждого из указанных элементов, выбранных из O, H, Ta, C, Fe, N, Ni, Si, Cu, Al, составляет 0 - 1600 ч./млн. с суммой указанных следовых элементов меньше или равной 0,3 мас%;

- этап бета-закалки указанной заготовки, так что титан из указанного сплава, по существу, находится в форме твердого раствора с ниобием в бета-фазе, цирконий и/или гафний также, по существу, находятся в форме твердого раствора,

- этап, на котором указанный сплав подвергают ряду последовательных операций деформирования с промежуточной термообработкой. Деформирование означает деформирование посредством волочения и/или прокатки. При необходимости волочение может потребовать использования одной или нескольких фильер во время выполнения одной и той же последовательности или во время выполнения разных последовательностей. Волочение выполняют до тех пор, пока не будет получена проволока круглого сечения. Прокатка может выполняться в одной и той же последовательности деформирования, как и волочение, или в другой последовательности. Преимущественно, последняя последовательность при обработке сплава является прокаткой, предпочтительно с получением прямоугольного профиля, который соответствует входному сечению оси для навивки;

- этап навивки для формирования спиральной пружины;

- заключительный этап термообработки.

В этих связанных последовательностях деформирование-термообработка каждое деформирование выполняется с заданной величиной деформирования, составляющей от 1 до 5, причем это количество деформирований соответствует классической формуле 2ln(d0/d), где d0 - диаметр во время последней бета-закалки, и d - диаметр холоднодеформированной проволоки. Общее накопление деформирований в целом в этом ряду последовательностей равно полному количеству деформирований от 1 до 14. Каждая взаимосвязанная последовательность деформирование-термообработка каждый раз включает в себя термообработку с выделением альфа-фазы Ti, Zr и/или Hf.

Бета-закалка перед выполнением последовательностей деформирование-термообработка представляет собой термообработку на твердый раствор продолжительностью от 5 минут до 2 часов при температуре 700-1000°C в вакууме с последующим охлаждением в газовой атмосфере.

Более конкретно, эта бета-закалка представляет собой термообработку на твердый раствор продолжительностью 1 час при температуре 800°C в вакууме с последующим охлаждением в газовой атмосфере.

Возвращаясь к взаимосвязанным последовательностям деформирование-термообработка, термообработка представляет собой термообработку с образованием выделений продолжительностью 1 - 200 часов при температуре 300 - 700°C. Более конкретно, продолжительность составляет 3 - 30 часов при температуре 400 - 600°C.

Более конкретно, способ включает в себя от одной до пяти взаимосвязанных последовательностей деформирование-термообработка.

Более конкретно, первая взаимосвязанная последовательность деформирование-термообработка включает в себя первое деформирование по меньшей мере с 30% обжатием по сечению.

Более конкретно, каждая взаимосвязанная последовательность деформирование-термообработка, помимо первой, включает в себя одно деформирование между двумя термообработками, по меньшей мере, с 25% обжатием по сечению.

Более конкретно, после такого изготовления указанной заготовки сплава и перед выполнением последовательностей деформирование-термообработка на дополнительном этапе к заготовке добавляют поверхностный слой пластичного материала из меди, никеля, купроникеля, купромарганца, золота, серебра, никель-фосфора Ni-P или никель-бора Ni-B и т.п. для способствования приданию формы проволоке во время деформирования. После выполнения последовательностей деформирование-термообработка или после этапа навивки с проволоки удаляют слой пластичного материала, в частности, посредством химического воздействия.

Как вариант, поверхностный слой пластичного материала наносят для формирования спиральной пружины, шаг которой не является величиной, кратной толщине полотна. В другом варианте поверхностный слой пластичного материала наносят для формирования пружины, имеющий переменный шаг.

В конкретном применении, относящемся к часам, пластичный материал или медь добавляют в заданный момент для способствования приданию формы проволоке, так чтобы его толщина на проволоке составляла 10 - 500 микрон при окончательном диаметре 0,3 - 1 миллиметр. С проволоки удаляют слой пластичного материала или меди, в частности, посредством химического воздействия, после чего она подвергается прокатке до плоского состояния перед изготовлением окончательной пружины посредством навивки.

Подача пластичного материала или меди может выполняться гальваническим путем или даже механическим путем, и в этом случае оболочка или трубка из пластичного материала или меди, которая регулируется на прутке большого диаметра из сплава, утончается во время этапов деформирования составного прутка.

Удаление слоя, в частности, возможно посредством химического воздействия с помощью раствора на основе цианидов или кислот, например, на основе азотной кислоты.

Заключительная термообработка выполняется в течение 1 - 200 часов при температуре 300-700°C. Более конкретно, продолжительность составляет 3 - 30 часов при температуре 400 - 600°C. Преимущественно, продолжительность составляет 4 - 8 часов с выдержкой при температуре 400 - 600°C. Во время указанной заключительной термообработки завершается выделение титана, а также гафния и/или циркония в альфа-фазе.

Благодаря приемлемому сочетанию последовательностей деформирования и термообработки существует возможность получения очень тонкой микроструктуры, которая, в частности, является нанометрической, включая бета-ниобий и альфа-фазу титана и гафния и/или циркония. Этот сплав сочетает в себе очень высокий предел упругости, выше по меньшей мере 500 МПа, и модуль упругости выше или равный 100 гПа и предпочтительно выше или равный 110 гПа. Это сочетание свойств является оптимальным для спиральной пружины. Кроме того, этот по меньшей мере тройной сплав ниобия-титана-гафния и циркония по изобретению может быть легко покрыт пластичным материалом или медью, что в значительной степени способствует его деформированию посредством волочения.

Этот сплав также демонстрирует эффект, подобный тому, что демонстрируют сплавы группы Elinvar при практически нулевом температурном коэффициенте упругости в обычном температурном диапазоне использования наручных часов, и подходит для использования при изготовлении самокомпенсирующихся спиральных пружин.

Похожие патенты RU2801168C1

название год авторы номер документа
СПИРАЛЬНАЯ ПРУЖИНА ДЛЯ ЧАСОВОГО МЕХАНИЗМА 2022
  • Шарбон, Кристиан
  • Мишле Лионель
  • Верардо, Марко
RU2793588C1
СПИРАЛЬНАЯ ПРУЖИНА ДЛЯ ЧАСОВОГО МЕХАНИЗМА И СПОСОБ ЕЕ ИЗГОТОВЛЕНИЯ 2020
  • Мишле, Лионель
  • Шарбон, Кристиан
  • Верардо, Марко
RU2797159C1
ПРУЖИНА БАЛАНСА ДЛЯ МЕХАНИЗМА, ОТНОСЯЩЕГОСЯ К ИЗМЕРЕНИЮ ВРЕМЕНИ 2022
  • Мишле Лионель
  • Шарбон, Кристиан
RU2801078C1
СПИРАЛЬНАЯ ПРУЖИНА ДЛЯ МЕХАНИЗМА ЧАСОВ, В ЧАСТНОСТИ НАРУЧНЫХ, И СПОСОБ ЕЕ ИЗГОТОВЛЕНИЯ 2018
  • Шарбон, Кристиан
RU2696327C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АЛМАЗОСОДЕРЖАЩЕГО МАТЕРИАЛА И МАТЕРИАЛ, ПОЛУЧЕННЫЙ ЭТИМ СПОСОБОМ 1999
  • Гордеев С.К.
RU2151814C1
ТВЕРДЫЙ СПЛАВ С АЛЬТЕРНАТИВНЫМ СВЯЗУЮЩИМ ВЕЩЕСТВОМ 2017
  • Норгрен, Сусанне
  • Хольмстрем, Эрик
  • Линдер, Дэвид
RU2731925C2
Спеченный магнит R-Fe-B и способ его изготовления 2016
  • Хирота Коити
  • Нагата Хироаки
  • Куме Тецуя
  • Камата Масаюки
  • Накамура Хадзиме
RU2697265C2
ИЗНОСОСТОЙКИЙ СПЛАВ 2015
  • Тидестен, Магнус
RU2702517C2
Способ получения борида высокоэнтропийного сплава 2022
  • Попович Анатолий Анатольевич
  • Разумов Николай Геннадьевич
  • Ким Артем Эдуардович
  • Волокитина Екатерина Владимировна
RU2804391C1
БАЛАНСНАЯ ПРУЖИНА ДЛЯ ЧАСОВОГО МЕХАНИЗМА И СПОСОБ ЕЕ ИЗГОТОВЛЕНИЯ 2020
  • Шарбон, Кристиан
RU2756785C1

Реферат патента 2023 года СПИРАЛЬНАЯ ПРУЖИНА ДЛЯ ЧАСОВОГО МЕХАНИЗМА

Изобретение относится к металлургии, а именно к спиральной пружине, предназначенной для установки на балансе часового механизма. Спиральная пружина, предназначенная для установки на балансе часового механизма, изготовлена из сплава, состоящего из: Nb, Ti и по меньшей мере одного элемента, выбранного из Zr и Hf; необязательно по меньшей мере одного элемента, выбранного из W и Mo; возможно следов других элементов, выбранных из O, H, C, Ta, Fe, N, Ni, Si, Cu, Al. При этом сплав характеризуется следующим содержанием в мас.%: содержание Nb составляет от более 45 до 85%, суммарное содержание Ti, Zr и Hf составляет 16 – 55%, причем суммарное содержание Zr и Hf составляет 10 – 25%, содержание W и Mo соответственно составляет 0 – 2,5%, содержание каждого из указанных элементов, выбранных из O, H, C, Ta, Fe, N, Ni, Si, Cu, Al, составляет 0 – 1600 ч./млн., при этом сумма указанных следовых элементов меньше или равна 0,3 мас.%. Способ изготовления спиральной пружины, предназначенной для установки на балансе часового механизма, включает в себя последовательно этап обеспечения наличия заготовки из по меньшей мере тройного сплава указанного состава, этап проведения закалки указанной заготовки в бета-фазовой области, так что титан из указанного сплава находится в форме твердого раствора с ниобием в бета-фазе, цирконий и/или гафний также находятся в форме твердого раствора, этап, на котором указанный сплав подвергают ряду последовательных деформирований с промежуточной термообработкой, этап навивки для формирования спиральной пружины и заключительный этап термообработки. Сплав имеет высокие значения предела упругости и модуля упругости, а также практически нулевой температурный коэффициент упругости в обычном температурном диапазоне использования наручных часов, что обеспечит поддержание хронометрических характеристик вне зависимости от колебания температур при использовании часов, содержащих спиральную пружин, изготовленную из заявленного сплава. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 1 табл.

Формула изобретения RU 2 801 168 C1

1. Спиральная пружина, предназначенная для установки на балансе часового механизма, отличающаяся тем, что спиральная пружина изготовлена из сплава, состоящего из:

- Nb, Ti и по меньшей мере одного элемента, выбранного из Zr и Hf;

- необязательно по меньшей мере одного элемента, выбранного из W и Mo;

- возможно следов других элементов, выбранных из O, H, C, Ta, Fe, N, Ni, Si, Cu, Al; со следующим содержанием в мас.%:

- содержание Nb составляет от более 45 до 85%,

- суммарное содержание Ti, Zr и Hf составляет 16 – 55%, причем суммарное содержание Zr и Hf составляет 10 – 25%,

- содержание W и Mo соответственно составляет 0 – 2,5%,

- содержание каждого из указанных элементов, выбранных из O, H, C, Ta, Fe, N, Ni, Si, Cu, Al, составляет 0 – 1600 ч./млн., при этом сумма указанных следовых элементов меньше или равна 0,3мас.%.

2. Спиральная пружина по п. 1, отличающаяся тем, что содержание составляет Ti больше или равно 15 мас.%.

3. Спиральная пружина по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что суммарное содержание Zr и Hf составляет 15 – 25 мас.%.

4. Спиральная пружина по любому из пп. 1-3, отличающаяся тем, что содержание Zr составляет по меньшей мере 5 мас.%.

5. Спиральная пружина по любому из пп. 1-4, отличающаяся тем, что она содержит и Zr, и Hf.

6. Спиральная пружина по любому из пп. 1-5, имеющая микроструктуру, включающую в себя Nb в бета-фазе и Ti, а также Zr и/или Hf в альфа-фазе.

7. Спиральная пружина по любому из пп. 1-6, отличающаяся тем, что она имеет предел упругости выше или равный 500 МПа и модуль упругости выше или равный 100 ГПа и предпочтительно выше или равный 110 ГПа.

8. Способ изготовления спиральной пружины, предназначенной для установки на балансе часового механизма, отличающийся тем, что он включает в себя последовательно:

- этап обеспечения наличия заготовки из по меньшей мере тройного сплава, состоящего из:

- Nb, Ti и по меньшей мере одного элемента, выбранного из Zr и Hf;

- необязательно по меньшей мере одного элемента, выбранного из W и Mo;

- возможно следов других элементов, выбранных из O, H, C, Ta, Fe, N, Ni, Si, Cu, Al; со следующим содержанием в мас.%:

- содержание Nb составляет от более 45 до 85%,

- суммарное содержание Ti, Zr и Hf составляет 16 – 55%, причем суммарное содержание Zr и Hf составляет 10 – 25%,

- содержание W и Mo соответственно составляет 0 – 2,5%,

- содержание каждого из указанных элементов, выбранных из O, H, C, Ta, Fe, N, Ni, Si, Cu, Al, составляет 0 – 1600 ч./млн., при этом сумма указанных следовых элементов меньше или равна 0,3 мас.%;

- этап проведения закалки указанной заготовки в бета-фазовой области, так что титан из указанного сплава находится в форме твердого раствора с ниобием в бета-фазе, цирконий и/или гафний также находятся в форме твердого раствора;

- этап, на котором указанный сплав подвергают ряду последовательных деформирований с промежуточной термообработкой;

- этап навивки для формирования спиральной пружины;

- заключительный этап термообработки.

9. Способ изготовления спиральной пружины по п. 8, отличающийся тем, что закалка в бета-фазовой области представляет собой термообработку на твердый раствор продолжительностью от 5 минут до 2 часов при температуре 700 - 1000°C в вакууме с последующим охлаждением в газовой атмосфере.

10. Способ изготовления спиральной пружины по п. 8 или 9, отличающийся тем, что закалка в бета-фазовой области представляет собой термообработку на твердый раствор продолжительностью 1 час при температуре 800°C в вакууме с последующим охлаждением в газовой атмосфере.

11. Способ изготовления спиральной пружины по любому из пп. 8-10, отличающийся тем, что заключительная термообработка, а также промежуточная термообработка для каждой последовательности представляет собой термообработку с выделением Ti и Zr и/или Hf в альфа-фазе продолжительностью 1 – 200 часов с поддержанием температуры 300 - 700°C.

12. Способ изготовления спиральной пружины по любому из пп. 8-11, отличающийся тем, что заключительную термообработку выполняют в течение 4 – 8 часов с поддержанием температуры 400 - 600°C.

13. Способ изготовления спиральной пружины по любому из пп. 8-12, отличающийся тем, что после этапа обеспечения наличия заготовки сплава и перед этапом выполнения ряда последовательных деформирований с промежуточной термообработкой к заготовке добавляют поверхностный слой пластичного материала из меди, никеля, купроникеля (Cu-Ni), купромарганца (Cu-Mn), золота, серебра, никель-фосфора Ni-P или никель-бора Ni-B для придания формы проволоке, и перед этапом навивки или после него с указанной проволоки удаляют слой указанного пластичного материала посредством химического воздействия.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2023 года RU2801168C1

Способ восстановления спиралей из вольфрамовой проволоки для электрических ламп накаливания, наполненных газом 1924
  • Вейнрейх А.С.
  • Гладков К.К.
SU2020A1
US 5881026 A, 09.03.1999
Способ восстановления спиралей из вольфрамовой проволоки для электрических ламп накаливания, наполненных газом 1924
  • Вейнрейх А.С.
  • Гладков К.К.
SU2020A1
RU 2018122930 A, 26.12.2019
СПИРАЛЬНАЯ ПРУЖИНА ДЛЯ МЕХАНИЗМА ЧАСОВ, В ЧАСТНОСТИ НАРУЧНЫХ, И СПОСОБ ЕЕ ИЗГОТОВЛЕНИЯ 2018
  • Шарбон, Кристиан
RU2696327C1

RU 2 801 168 C1

Авторы

Шарбон Кристиан

Мишле Лионель

Верардо, Марко

Даты

2023-08-02Публикация

2022-03-15Подача