Brevet FR2936686A1 — publié le 20100409

La présente invention a pour objet des bijoux sans fermoir tels que bracelet, bague, boucle d'oreilles, collier ou pendentif, dont le corps (partie principale) est composé principalement d'alliage à mémoire de forme et permettant une mise en place aisée pour les bracelets, colliers et boucles d'oreille et à taille multiple pour les bagues et pendentifs. Il est déjà connu d'utiliser, pour la réalisation de certains éléments constitutifs de bijoux, des alliages à mémoire de forme. Les alliages à mémoire de forme (AMF) sont des alliages métallique! présentant des propriétés particulières: l'effet mémoire de forme simple sens, l'effet mémoire ce forme double sens, la superélasticité et l'effet caoutchoutique. Ces propriétés sont le résultat à l'échelle macroscopique d'un changement de phase microscopique, qu'on nomme transformation inartensitique. Sous l'effet d'une contrainte ou d'une augmentation de températu e ou les deux, la structure atomique de l'alliage est modifiée et cela se traduit par un changernen : de forme dans le cas de l'effet mémoire de forme, et d'une très grande déformation élastique r,versible dans le cas de la superélasticité. La figure 1 représente le domaine de la transformation martensitique variant en fonction de la température et de la contrainte. L'abscisse représente la température, et l'ordonnée représente la contrainte. Le domaine Dr situé entre les deux lignes obliques constitue le début et la fin de la transformation martensitique du matériau et sépare les deux domaines de phase que sont l'austénite à droite et la martensite à gauche. Lorsqu'un matériau se situe à droite du domaine Dr (point A) ,?t qu'il est soumis à une contrainte (point B), la déformation engendrée au sein du matériau est co nplètement réversible lors du relâchement de la contrainte. C'est l'effet superélastique. Lorsqu'un matériau se situe à gauche du domaine Dr (point C) at qu'il est soumis à une contrainte (point E), il reste déformé après le relâchement de la contrainte. Ce même matériau déformé, s'il est chauffé au-delà du domaine Dr (point F) va reprendre sa forme initiale. C'est l'effet mémoire de forme. Les lignes obliques sont les températures de transition. A contraintE nulle, au refroidissement, le début de la transformation directe est nommée Ms (Martensite Start) el la fin de la transformation est nommée Mf (Martensite Finish). Au chauffage, le début de la transformation inverse est nommée As (Austenite Start) et la fin de la transformation est nommée Af (Austeniti! Finish). La superélasticité est caractérisée par une valeur de la déform 3tion maximale que peut supporter un alliage à mémoire de forme sans qu'une déformation plastique irréversible ne subsiste après libération de l'alliage à mémoire de forme de toute contrainte mécanique (figure 2). Les alliages à mémoire de forme sont regroupés en plusieurs i randes familles. Les plus communes sont : - Les alliages à base cuivre (Cu-AI-Be, Cu-Zn-Al, Cu-AI-Ni, Cu-AI-Mn) - Les alliages à base Nickel-Titane (Ni-Ti, Ni-Ti-Fe, Ni-Ti-Cu, Ni-Ti-Ci ) - Les alliages à base Fer (Fe-Mn-Si, Fe-Mn-Cr, Fe-Mn-Cr-Si) Certains de ces alliages à mémoire de forme peuvent être rronocristallins, c'est-à-dire constitués d'une seule cristallite (grain) ou de plusieurs cristallites séparé par des joints de faibles désorientation. II existe à l'heure actuelle, des bijoux comprenant des élémer ts métalliques constitués d'alliages à mémoire de forme sous la forme d'accessoires de fixatio 1, de maintien, de petits actionneurs à mémoire permettant de faire bouger des composants du b jou, d'éléments filaires de décoration. Ces composants en AMF sont toujours de petites tailles et ne participent pas à la fonction de mise en place du bijou sur le poignet, le doigt ou le cou. La plupart des bijoux (bracelet, collier, boucles d'oreille) disposent ii'un fermoir permettant la mise en place du bijou quand le fermoir n'est pas actionné, et un maintien sur le poignet ou le cou ou l'oreille quand le fermoir est actionné, pour éviter la chute du bijou. Ces mécanismes de fermeture présentent des inconvénients majeurs : - Ils sont souvent de petites tailles et fragiles. Les alliages utilisés et les méthodes d'assemblage ne permettent pas d'assurer une fiabilité importante. - Ils sont difficiles à actionner parce qu'ils se situent au niveau (e la nuque dans le cas du collier, ou au niveau du lobe de l'oreille difficile d'accès dams le cas de la boucle d'oreille ou parce que dans le cas du bracelet, une seule main est disponible pour actionner le fermoir. Les bagues ou anneaux sont des bijoux fermés placés et )justés autour du doigt. L'inconvénient majeur dans ce cas est la faible capacité d'adaptabilité d la bague au doigt quand celui-ci, pour des raisons divers (gonflements, croissance...) subit des contraintes douloureuses. Par ailleurs, il existe également des bijoux sans fermoir comme des bracelets, des colliers ou joncs, des boucles d'oreilles, bagues ouvertes fabriqués à partir d'alliages conventionnels de bijouterie ou de joaillerie. II en résulte de nombreux inconvénients : Quand les alliages constitutifs de ces bijoux sans fermoir sont malléables, pour les autoriser à se déformer lors de la mise en place ou de l'enlèves ent, leur forme se dégrade rapidement au cours des nombreuses manipulations et le bijou ne présente plus l'aspect initial. De plus, les déformations successives aboutissent nipidement à une rupture prématurée du bijou. - Quand les alliages constitutifs de ces bijoux sans fermoir sont rigides, l'ouverture pour le passage autour du cou ou du poignet est très importante, augrr entant les risques de perte du bijou et altérant l'esthétisme de la pièce. Par ailleurs, une déformation brutale et excessive entraîne la rupture du bijou. - Dans le cas des boucles d'oreilles, les dispositifs sans fermoir usuels sont relativement douloureux du fait d'une pression importante exercée par le mécanisme de fermeture. Et le risque d'arrachement ou de chute reste important. - Dans le cas des bagues ouvertes, la déformabilité du matériau constitutif de la bague s'altère 5 au fil des manipulations, et la forme de la bague se dégrade également, la bague n'assurant plus de fonction de maintien autour du doigt. Le but de l'invention est de fournir des bijoux (bracelet, collier, bague, boucle d'oreille ou pendentif) réalisés en grande partie en un alliage susceptible de déformation sous l'action de contraintes mécaniques, tout en reprenant parfaitement leur forme dès qu'une contrainte cesse 10 d'être exercée. En outre, il convient que de tels composants puissent subir un nombre important de cycles de flexion sans rupture. A cet effet, les bijoux concernés par l'invention sont caractérisés en ce qu'ils comportent une partie principale (corps) réalisée en alliage à mémoire de forme choisi parmi les familles d'alliages à mémoire de forme de type base cuivre, base nickel-titane ou base fer et dont les températures de 15 transformation martensitique (points As, Af, Ms ou Mf) sont comprises entre -100°C et +50°C. Ces bijoux sont caractérisés en ce qu'ils ne comportent aucun fermoir ni dispositif permettant la fermeture complète ou le verrouillage du bijou. Ces alliages présentent des taux de déformation maximale de l'ordre de 10%, entre -100°C et +100°C, soit 20 à 50 fois supérieur à la déformation maximale d'un acier à haute limite d'élasticité. 20 Ces alliages à mémoire de forme peuvent assurer plusieurs centaines de milliers de cycles sans rupture pour des taux de déformation de quelques pourcents, par opposition à la plupart des alliages métalliques qui pour un nombre de cycles aussi important, seront limités à une déformation inférieur à 0,1%. Un autre avantage d'utiliser ces alliages à mémoire de forme et notamment les Nickel-titane 25 est leur excellente résistance à la corrosion et leur biocompatibilité. Ils répondent aux exigences des normes internationales concernant la bijouterie. Comparativement, l'utilisation de ces alliages comme élément constitutifs de bijoux met en évidence les avantages suivants : - Pour les bracelets ou colliers, il est possible de déformer un bijou ovale ou rond pour le rend 30 quasiment plat, et ce de façon réversible, c'est-à-dire qu'il reprend sa forme ovale ou ronde après relâchement de la déformation. A contrario, aucun autre alliage métallique ne peut aboutir à ce comportement. - Pour les boucles d'oreilles et les bagues, il est possible de déformer le bijou pour le plaquer de part et d'autre du lobe de l'oreille ou autour du doigt et assurer le maintien du bijou 35 sans exercer une force excessive et donc sans risquer de provoquer une douleur. Ceci étant réalisé grâce à un module d'élasticité de ces alliages à mémoire exceptionnellement bas. A contrario, aucun autre alliage ne peut exercer une pression quasi constante quelque soit la déformation. - Pour l'ensemble des bijoux concernés par l'invention, on note une très grande adaptabilité aux formes diversifiées des parties du corps (poignet, cou, doigt, oreille). - Il est possible également grâce à la superélasticité de maintenir des accessoires (pierres, cabochon, autre composant) avec une force constante sans risquer la rupture de la pierre ou du composant maintenu (figure 6 et figure 9), et ceci sans technique de collage soudage ou assemblage. - Il est possible également de démonter très facilement les composants précédemment cités 10 (pierre, cabochon...) sans risque de rupture du composant. Pour obtenir des bijoux concernés par l'invention, il est possible d'utiliser différents types de profils d'alliages à mémoire de forme tels que des fils ronds, plats ou carrés, des barres rondes, plates ou carrées, ou des bandes minces. La section de ces semi-produits sous forme de ronds, carrés ou plats peut s'inscrire dans un cercle de diamètre inférieur à 10 mm, et l'épaisseur des bandes 15 minces utilisées peut être inférieure à 2 mm. L'obtention de formes de bijou prédéfinies à l'aide de ces alliages à mémoire de forme nécessite des techniques spécifiques qui sont des traitements thermomécaniques pour la mise en forme, puis d'autres traitements thermomécaniques pour donner le comportement final particulier au bijou. A contrario, la mise en forme de bijou avec d'autres alliages métalliques ne nécessitent pas 20 de traitements particuliers d'obtention de propriété spécifique. Il est possible d'adjoindre aux parties principales des bijoux en alliage à mémoire de forme d'autres matériaux comme du cuir, du métal, des pierres précieuses, semi-précieuses ou de fantaisie, de la fibre de carbone, ou tout type de matériau susceptible d'améliorer l'esthétisme du bijou et compatible avec les taux de déformation du bijou. 25 Les dessins annexés illustrent l'invention : - La figure 1 représente le diagramme Température en fonction de la Contrainte et illustre l'existence d'un changement de phase au sein des alliages à mémoire de forme. - La figure 2 représente une courbe de traction d'un alliage à mémoire de forme 30 superélastique montrant l'exceptionnelle capacité de déformation élastique réversible de ces alliages. Des taux de 4 à 10% de déformation réversible sont possibles alors qu'un autre alliage métallique ne dépasse pas 0,5% de déformation réversible. - La figure 3 présente un exemple de bracelet en alliage superélastique sans fermoir fabriqué à partir d'une bande mince. L'intégralité du corps (1) du bijou est en alliage à mémoire de 35 forme. - La figure 4 présente un exemple de collier en alliage superélastique sans fermoir fabriqué à partir d'une bande mince. L'intégralité du corps (2) du bijou est en alliage à mémoire de forme. - La figure 5 présente un exemple de boucle d'oreille sans fermoir en alliage superélastique fabriqué à partir d'une double bande mince (3). Un axe (4) permet de centrer ta boucle d'oreille dans l'orifice d'oreille. - La figure 6 présente un exemple de pendentif en alliage superélastique fabriqué à partir d'une bande mince (5). L'exceptionnelle déformabilité de l'alliage permet à la bande de se déformer suffisamment pour accueillir un cabochon (6). Le démontage est tout aussi aisé. - La figure 7 présente un torque (7) sans fermoir intégralement en alliage à mémoire de forme. - La figure 8 montre un autre exemple de boucle d'oreille présentant une forme plus complexe à partir d'une bande mince (8) en alliage à mémoire de forme. - La figure 9 présente un double bracelet (9) et (10) sans fermoir en alliage à mémoire de forme permettant de maintenir une pierre (11) sans soudure ni collage ni vissage du fait de la superélasticité de l'alliage. - La figure 10 présente un exempte de bague ouverte en alliage à mémoire de forme constituée d'une bande mince (12). Comme il ressort de ce qui précède, l'invention apporte une grande amélioration à la technique existante en fournissant des bijoux mettant en oeuvre des éléments en alliage à mémoire de forme qui possèdent une excellente capacité de déformation, qui ne présentent pas les risques habituels de rupture après un certain nombre de déformations, qui peuvent être agrémentés d'accessoires ou matériaux divers, et qui permettent un pliage sans utilisation de fermoir. L'invention ne se limite pas aux seules formes d'exécution de ces bijoux décrits ci-dessus ou dans les figures annexées à titre d'exemple mais elle en embrasse toutes les variantes. REVENDICATIONS1. Bijou formé de plusieurs éléments constitutifs caractérisé en CE qu'il comporte une partie principale (1) (2) (3) (5) (7) réalisée en alliage à mémoire de forte, choisi parmi les alliages à mémoire de forme à base de Cuivre ou à base de Nickel-Titane ou à base de Fer. 2. Bijou formé de plusieurs éléments constitutifs selon la revendi:ation 1, caractérisé en ce qu'il ne comporte aucun fermoir ni dispositif permettant: la :ermeture complète ou le verrouillage du bijou. 3. Bijou formé de plusieurs éléments constitutifs selon l'une quelconque des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que la température de transformation (A) à partir de laquelle, pour l'alliage à mémoire de forme considéré, la martensite commence à se former, est comprise entre -100°C et +50°C. 4. Bijou formé de plusieurs éléments constitutifs selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les éléments en alliage à mémoire de forme possèdent une capacité de déformation superélastique supérieure à 2%, entre 100°C et +100°C. 5. Bijou formé de plusieurs éléments constitutifs selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les éléments en alliage à mémoire de forme sont obtenus à partir de fil rond ou rectangulaire dont la section peut s'inscrire dans un cercle de diamètre inférieur à 10 mm ou de bande mince dont l'épaisseur est inférieure à 2 mm. 6. Bijou formé de plusieurs éléments constitutifs selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait qu'il constitue un bracelet. 7. Bijou formé de plusieurs éléments constitutifs selon l'une quelc )nque des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait qu'il constitue une boucle d'oreille. 8. Bijou formé de plusieurs éléments constitutifs selon l'une quelc )nque des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait qu'il constitue un collier. 9. Bijou formé de plusieurs éléments constitutifs selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait qu'il constitue une bague. 10. Bijou formé de plusieurs éléments constitutifs selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait qu'il constitue un pendentif. 11. Bijou formé de plusieurs éléments constitutifs selon l'une quelconque des revendications 1 30 à 10, caractérisé par le fait qu'il peut maintenir, par un a;semblage de composants superélastiques (9) et (10), sans collage ni soudage ni fixatioi des composants tels que pierre (11), cabochon (6), ou toute autre pièce de quelque matériau que ce soit, uniquement par sa faculté à maintenir une force constante.