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Quelques exemples d'applications

Revêtements durs sur outils de coupe par dépôt sous vide

Objectifs du revêtement :

Les outils de coupe s’usent selon divers mécanismes : abrasion, collage, dissolution locale, corrosion. Depuis les années 1990 il est devenu commun d’améliorer la résistance à l’usure des outils pour l’usinage à grande vitesse en déposant sur leur surface un revêtement très dur et mince (quelques µm). Le revêtement le plus utilisé est le Nitrure de Titane (TiN). Il a une couleur jaune or qui permet de le repérer facilement.

Description de la zone de contact de l’outil de coupe avec la pièce usinée :
                 

Certains points de contact peuvent atteindre une température élevée de 600 à 750°C, le diagramme suivant permet d’identifier les tendances des composantes de l’usure :

C’est surtout pour l’usinage à grande vitesse que les revêtements durs ont permis, non seulement d’aller plus vite, mais aussi de réduire l’effort de coupe et ainsi d’améliorer la qualité d’usinage (voir photo copeaux). La tenue thermique des revêtements et des outils est devenue un des facteurs prépondérants de l’efficacité de ces nouveaux outils.

Mise en œuvre des revêtements

Les revêtements minces et durs de type TiN, CrN, TiAlN, CrAlN… sont déposés par des techniques de dépôt sous vide faisant toutes appel au plasma froid. Il s’agit pour l’essentiel de pulvérisation cathodique magnétron, d’évaporation sous vide assisté par faisceau d’électron et d’évaporation par arc cathodique. Toutes ces techniques sont réalisées à pression réduite dans des enceintes à vide. Par exemple dans le cas du Nitrure de Titane, du Titane pur est atomisé par pulvérisation ionique ou par évaporation sous azote. Un plasma froid environne la zône d’émission de la vapeur métallique. Ce plasma est créé soit directement par la source de vaporisation (cas de la pulvérisation ionique et de l’évaporation par arc) soit il est créé par une source annexe (faisceau d’électrons de basse tension et forte intensité). Le plasma apporte l’énergie nécessaire à l’obtention du composé final souhaité (TiN). Il est aussi utile pour moduler la croissance des revêtements grâce à l’application d’une tension de polarisation sur les outils.

Schéma de principe de la pulvérisation cathodique réactive


Outil revêtu TiN
Copeaux

Outil sans TiN            Outil avec TiN
 
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