Le revêtement des outils avec du diamant est un processus sophistiqué qui améliore considérablement la durabilité et les performances des outils de coupe.
Les 5 étapes clés expliquées
1. Préparation des outils pour le revêtement au diamant
Avant le processus de revêtement, les outils en carbure de tungstène subissent un nettoyage approfondi et une préparation chimique en deux étapes.
La première étape consiste à rendre la surface du carbure rugueuse afin d'améliorer l'adhérence mécanique de la couche de diamant.
Cette étape est cruciale car elle garantit que la couche de diamant adhère bien à la surface de l'outil, l'empêchant ainsi de se détacher en cours d'utilisation.
La deuxième étape consiste à éliminer le cobalt de la surface du carbure, car le cobalt nuit à la croissance du diamant.
Cette étape est essentielle car le cobalt, qui est souvent utilisé comme liant dans le carbure de tungstène, peut inhiber la formation du diamant au cours du processus CVD.
2. Processus de revêtement du diamant
Le revêtement de diamant proprement dit est obtenu par diverses méthodes de dépôt en phase vapeur (CVD), notamment le dépôt en phase vapeur par plasma micro-ondes (MPCVD), le dépôt en phase vapeur par plasma à arc continu (DAPCVD) et le dépôt en phase vapeur par fil chaud (HFCVD).
Parmi ces méthodes, la HFCVD est particulièrement appréciée dans l'industrie en raison de son coût relativement faible et de sa capacité à réaliser un dépôt uniforme sur de grandes surfaces.
Dans le procédé HFCVD, une réaction en phase gazeuse à basse pression se produit à haute température.
Le méthane (CH4), utilisé comme source de carbone, réagit avec l'hydrogène en présence d'un filament chaud pour générer des précurseurs de films de diamant.
Ces précurseurs sont ensuite déposés sur la surface préparée de l'outil, formant une couche de diamant dense et uniforme.
3. Caractéristiques et avantages des outils revêtus de diamant
Les outils revêtus de diamant, avec une épaisseur de revêtement typique de 10-30μm, offrent des avantages significatifs par rapport aux outils non revêtus.
Ils sont très résistants à l'usure et capables de conserver leur tranchant, ce qui les rend idéaux pour couper des matériaux difficiles à usiner tels que le graphite et les alliages d'aluminium à haute teneur en silicium.
Le cycle de production de ces outils est relativement court et le coût de la préparation est modéré, surtout si on le compare aux avantages d'une durée de vie et d'une performance accrues de l'outil.
4. Application et limites
Bien que les outils diamantés puissent être appliqués à une large gamme de tailles et de formes d'outils, il existe des limites pratiques.
Par exemple, les outils d'un diamètre supérieur à 0,500″ (12,70 mm) peuvent ne pas être aussi rentables à revêtir de diamant que d'autres types d'outils plus appropriés.
En outre, la complexité des formes d'outils qui peuvent être efficacement revêtues de diamant est limitée, ce qui peut restreindre leur application dans certains processus de fabrication.
5. Résumé
En résumé, le revêtement d'outils avec du diamant est un processus sophistiqué qui améliore considérablement la durabilité et les performances des outils de coupe.
L'utilisation de la CVD, en particulier de la HFCVD, permet de déposer efficacement des couches de diamant sur les outils, ce qui les rend indispensables dans les industries exigeant précision et durabilité dans les opérations d'usinage.
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