Transcript Les traitements de surface

TECHNIQUES DE DEPOTS PVD ET CVD
SUR OUTILS DE COUPE
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Introduction
Les traitements de surface
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Les dépôts physiques PVD et chimiques CVD
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Etude sur outils de coupe
Conclusion
L'état de surface est un élément de cotation d'une
pièce indiquant la fonction, la rugosité, la géométrie
et l'aspect des surfaces usinées.
Une surface réelle usinée n'est jamais parfaite, elle
présente toujours des défauts.
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Introduction
Les traitements de surface
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Les dépôts physiques PVD et chimiques CVD
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Etude sur outils de coupe
Conclusion
Un traitement de surface est une opération
mécanique, chimique, électrochimique ou physique
qui a pour conséquence de modifier l'aspect ou la
fonction de la surface des matériaux afin de l'adapter
à des conditions d'utilisation données.
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Introduction
Les traitements de surface
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Les dépôts physiques PVD et chimiques CVD
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Etude sur outils de coupe
Conclusion
Les dépôts physiques PVD et chimiques
CVD
Les techniques de dépôts sous vide sont utilisées
pour augmenter les propriétés de frottement,
d'usure, de résistance à l'oxydation des pièces
mécaniques.
Deux grandes familles de techniques de réalisation
de ces dépôts sont utilisées :
-PVD :Dépôt physique en phase vapeur
- CVD :Dépôt chimique en phase vapeur.
Dans les deux cas, la matière est pulvérisée sous
forme gazeuse. On agit sur la source et sur le
milieu pour évaporer la matière qui se condensera
pour donner le dépôt.
TECHNIQUES PVD DE DEPOT PAR
PULVERISATION CATHODIQUE SOUS VIDE
- éjecter des particules de
la surface d’un solide par
le bombardement de cette
surface avec des
particules énergétiques
- l’arrachage d’atomes
superficiels se produira
lorsque l’énergie
effectivement transférée
dépassera l’énergie de
liaison des atomes
Pulvérisation cathodique sous vide
Avantages :
Inconvénients :
♦ possibilité de déposer de nombreux
métaux, alliages, composés réfractaires,
conducteurs ou diélectriques
♦ faible vitesse de dépôt
♦ maîtrise de la stoechiométrie
♦ bonne adhérence des dépôts
♦ bon pouvoir de recouvrement
♦ investissement élevé
♦ dépôts non uniformes
TECHNIQUES CVD DE DEPOT
- le matériau solide est
déposé à partir de
précurseurs gazeux qui
réagissent sur le substrat
- ce dernier est
généralement chauffé
pour fournir l'énergie
d'activation nécessaire au
déclenchement de la
réaction chimique (qui
peut être une simple
réaction de
décomposition ou une
réaction de combinaison)
Avantages :
Inconvénients :
♦ Grande vitesse de dépôt: peut atteindre
0,1à 100 µm/minute
♦ Agressivité toxicité et/ou instabilité à
l'air des précurseurs d'où difficulté de
manipulation. Même chose pour les
produits de réaction qui peuvent attaquer
le substrat, provoquant porosité,
mauvaise adhérence et contamination du
dépôt
♦ Recouvrement uniforme de formes
complexes et creuses
♦ Obtention à températures relativement
basses de composés réfractaires
♦ Permet des dépôts de haute pureté
moyennant une purification poussée des
précurseurs
♦ Possibilité de modification de surface
par bombardement par des espèces de
haute énergie (PACVD)
♦ Essentiellement un procédé d'équilibre:
les phases métastables obtenues par
des procédés comme le sputtering ne
peuvent généralement pas être reproduit
par la CVD
♦ La désorption entraîne une porosité
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Introduction
Les traitements de surface
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Les dépôts physiques PVD et chimiques CVD
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Etude sur outils de coupe
Conclusion
Cutting properties of the Al2O3 + SiC(w) based tool ceramic
reinforced with PVD and CVD wear resistant coatings (2005),
Journal of Materials Processing Technology
M.S, J.M, L.A.D, J.K, L.K, P.P, J.M, A.P
Recherche sur outil de coupe en Al2O3+SiC(w) avec revêtement par PVD et
CVD
Nature des revêtements:
•TiN
•TiAlN
•TiN+TiAlSiN+TiN
•TiN+multiTiAlSiN+TiN
•TiN+TiAlSiN+AlSiTiN
•TiAlN
•TiCN+TiN
•Al2O3+TiN
RESULTATS
Améliorations après dépôt
 Augmentation significative de la dureté après dépôt par CVD ou PVD
 + 110% d’augmentation par PVD de TiN + multiTiAlSiN + TiN
 + 80% d’augmentation par PVD de TiAlN
 + 80% d’augmentation par CVD de TiN + Al2O3
 Lc=70N avec TiN + TiAlSiN + TiN
 Lc=99N avec TiAlN
 Bonne adhésion des dépôts sur le substrat
Points à améliorer (tests de coupe)
 Développement de cratères à la surface de la lame
 Fissure thermique
 Effritement du bord de coupe
Conclusion de l’étude
Réponse à une double problématique
Sur l’outil de coupe
Fréquence des
remplacements
 Qualité de coupe
Sur la pièce
découpée
Diminution du
paramètre de
rugosité
Qualité de la
pièce
Diminution du coût de
fabrication et meilleur qualité du
produit fini
Les traitements de surface sont une véritable
science.
Une science qui doit intégrer tout une série de
paramètres et de contraintes, dont dépendront la
pérennité, l’aspect et les propriétés techniques du
produit traité.
MERCI DE
VOTRE
ATTENTION