Brevet FR2240079A1 — publié le 19750307

L'rnvention a pour objet un procédé de fabrication d'un outil pour usinage électrochimiaue et par abrasion et, de façon plus particulière, un procédé perfectionné par lequel on obtient un outil d'efficacité élevée à partir d'un corps poreux de forme donnée en rendant celui-ci conducteur d'électricité d'une façon nouvelle et moins onéreuse. L'usinage électrochimique et par abrasion est défini comme un procédé d'usinage qui combine deux actions d'usinage distinctes sur une pièce de travail : la dissolution électrolytique de maté riau à partir de la pièce de travail conductrice en faisant passer un courant électrique avec une densité de courant élevée entre la pièce de travail et une électrode-outil à travers un électrolyte qui est utilisé comme milieu d'usinage électrochimique, et l'abrasion mécanique d'une surface-outil contre la surface de la pièce de travail. On désire donner à l'outil (électrode) à la fois une bonne conductivité électrique et de bonnes propriétés mécaniques. les procédés usuels de fabrication d'un tel outil comprennent : (a) lie mélange de particules abrasives avec une poudre métallique ou du graphite conducteur et le frittage--du mélange en un corps cohérent ; (b) le mélange de particules abrasives avec du métal en poudre ou en lamelles et leur liaison à l'aide d'un liant résineux ; et (c) l'imprégnation de fines particules de graphite, d'argent, de cuivre ou d'un conducteur électrique sim laire avec un liant résineux dans les pores d'un corps abrasif poreux comme on le prépare pour un usinage ou un meulage mécanique. Des outils préparés par les procédés (a) et (b) présentent une conductivité relativement bonne mais sont connus pour avoir des caractéristiques mécaniques inférieures. les particules abrasives ont tendance à se déloger plutôt rapidement du substrat conducteur et l'outil supporte une usure considérable au cours de l-'opération d'usinage. Bn outre, ils sont comparativement chers à la fabrication et ont de mauvaises propriétés de mise en forme. Le procédé (c) permet de préparer un outil de façon moins coûteuse et de fabriquer des outils qui sont depourvus des défectuosités mécaniques comme noté ci-dessus. Un problème dans le procédé (c), cependant, réside dans la difficulté d'imprégner le matériau conducteur de façon uniforme dans tout le substrat abrasif non conducteur. L'utilisation d'une plus grande viscosité de solvant de résine aboutit à une concentration du soluté conducteur à la région de surface de ce substrat, tandis que l'augmentation de la proportion de solvant de résine conduit à une imprégnation sélective de ce solvant, ainsi le soluté de particules conductrices est empêché de s'infiltrer en profondeur dans le substrat abrasif non conducteur. C'est un but de la présente invention de fournir un procédé perfectionné qui résout les difficultés habituelles mentionnées cidessus et par lequel on obtient un outil convenant bien à l'usinage électrochimique et par abrasion et qui a, à la fois, des caractéristiques électriques et mécaniques supérieures. Pour atteindre ce but, l'invention emploie la déposition par voie chimique d'une substance conductrice sur des pores d'un corps poreux d'un matériau abrasif et non conducteur pour rendre ce corps électriquement conducteur. Le corps poreux peut entre composé d'un ou d'un mélange de matériaux pulvérulents abrasifs tels que ZnO, MnO, TiO, Si02, Fe203, Fe304, Cool, Cor203 Zr02, Th02, au203 NiO, Snob, CaCO3, B4C, BN, Si3N4, TiB4, ZrN, Ta2C, TiC, AIN, NiC, NbC, BaTiO3, KNbOD, Fb(TiZr)03, PbSrO) et SiC qui est lié pour donner une forme propre à être utilisée comme outil mécanique ou abrasif et peut très bien être un outil abrasif commercialement valable et préparé pour un procédé purement mécanique. Le procédé selon la présente invention comprend l'application de dépôts d'un métal sur les parois des pores de ce corps poreux, abrasif et non conducteur d'électricité et l'introduction dans lesdits pores d'un matériau réductible propre à être réduit en un métal pour former un revêtement de celui-ci sur les parois desdits pores ; on rend ainsi le corps conducteur d'électricité, dans lequel on choisit le premier métal mentionné pour qu'il serve de catalyseur pour la réduction dudit matériau réductible. Le premier métal mentionné est ainsi avantageusement choisi parmi la classe des métaux précieux ayant une capacité catalytique chimique et peut titre du palladium, de l'or, du platine, de l1ar- gent ou un métal similaire. L'application de ce métal catalytique sur les parois des pores est effectuée en utilisant une solution aqueuse d'un sel de ce métal, et en immergeant le corps-poreus dans un bain de ladite solution ou en faisant passer sous pression la solution dans et à travers le corps poreux pour provoquer la réduction du sel en métal et former des dépits de celui-ci sur les parois de oes pores. Cette étape est désignée ici comme étape d'activation pour le but de la présente description. L'étape d'activation est réalisée avec succès sur un corps abrasif purifié en choisissant de façon convenable la concentration, le pd et la température de la solution mais l'exécution de ce traitement est facilitée en soumettant à l'avance le corps purifié à un autre traitement qui est destiné à augmenter la réceptivité du substrat abrasif en métal catalytique. Cet autre traitement ou traitement d'augmentation de réceptivité utilise la déposition d'un agent de réduction relativement fort, tel que des ions stanneux ou de titane sur le substrat purifié et dans ce but peut employer une solution de chlorure stanneux ou de trichlorure de titane pour l'infiltration dans les pores du substrat et la réduction sur ceux-ci.Ce traitement est avantageux pour accrortre l'uniformité et l'adhésivité des dépots de métal catalytique sur les parois des pores de substrat. Après que l'on ait formé les dépits de métal catalytique sur les parois de ces pores par le traitement d'activation, on utilise une solution d'un sel d'un métal avec lequel on recouvre les parois des pores, par exemple du cuivre, de l'argent, de l'or, du nickel ou du cobalt, de préférence avec une agent de réduction convenable, pour l'infiltration dans ces pores Les dép8ts métalliques formés antérieurement sur les parois des pores servent comme agent de catalyse pour la réduction du sel métallique pour faire déposer le métal de façon uniforme sur les parois des pores et à travers le corps du substrat poreux en donnant ainsi à ce dernierune conductivité électrique. Cette étape de déposition nécessite habituellement une température de traitement qui est ssupérieure à la température ambiante, la température optimale exacte dépendant du métal particulier à déposer, et peut être ainsi réalisée en répétant plusieurs fois l'infiltration de la solution de sel métallique dans le corps du substrat-et le chauffage subséquent de ce dernier à une température donnée. En variante, le milieu de traitement peut être maintenu à une telle température donnée et la solution de déposition- passée de façon continue sous pression à travers l'intérieur du corps poreux.Ce dernier mode opératoire a l'avantage de permettre à l'alimentation et à la déposition en ions métalliques d'être effectuées de façon continue et par suite une vitesse de déposition plus élevée tandis qu'on élimine les moyens pour répéter alternativement les étapes d'infiltration et de chauffage qui rendent coûteux l'équipement. Ce procédé continu est aussi avantageux, en particulier quand le métal que lion doit déposer est du cuivre ce qui ne nécessite aucun chauffage. semple I Une roue de meule vitrifiée préparée par un meulage mécanique usuel et purifiée est immergée pendant deux minutes dans une solution aqueuse contenant 40 g/l de chlorure d'étain et 10 ml/l d'acide chlorhydrique. Après cela, la roue est immergée dans une solution aqueuse avec 500 ppm de chlorure de palladium et comprenant une quantité d'acide chlorhydrique pour ajuster le pR de la solution à 2,2 et ensuite est séchée.Après avoir répété deux fois les étapes ci-dessus, la roue est immergée dans une solution contenant 2 g/l de cyanure d'argent, 0,2 g/l de cyanure de solution et 10 g/l d'hypophosphite de sodium et ayant un pH de 7, et est ensuite chauffée à une température de 950C (dans la région du centre de la roue) par chauffage diélectrique avec une énergie d'onde de 500 watts et 2450 MHz. Après avoir répété cinq fois l'infiltration et' le chauffage, on a fixé environ 20 g d'argent sur la roue et cette dernière a une résistivité spécifique de 1 milli ohm-cm, valeur qui est très adaptée à l'usinage électrochimique et par abrasion. Exemple II Une roue de rectification composée de grès de carborandum vert est immergée dans de l'acide chlorhydrique, maintenue à 90OC pendant 10 minutes et ensuite rincée à l'eau. Ensuite, la roue est immergée pendant cinq minutes dans une solution préparée en mélangeant 10 g de chlorure stanneux, 10 cc d'acide chlorhydrique et 1 litre d'eau et ayant une température de 200C. Après rinçage à l'eau, la roue, pour le traitement d'activation, est immergée pendant cinq minutes dans une solution préparée en mélangeant 1 g de chlorure de palladium, 10 cc d'acide chlorhydrique, 0,05 ml de laurate de sodium et 3 litres d'eau et est rincée ensuite par de l'eau. Ensuite, la roue est soumise à un traitement de déposi tion dans laquelle une solution aqueuse contenant 15 g/l de sulfate de cuivre, 40 gZl d'aldéhyde formique, 8 g/l d'hydroxyde de sodium, -2 g/l d'acide d'éthyline diamine tétra acétique et 8 g/l de sel de Rochelle (tartrate de potassium et de -sodium) et à-une température de 32 + 20C est passée sous pression à travers l'intérieur de la roue et à une vitesse dtécoulement de 0,5 1/minute. Après une heure de traitement de déposition continu, on a fixé à la roue 6,8 g de cuivre et elle a une résistivité spécifique de 0,6 milli ohm-cm. REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication d'un outil pour usinage électrochimique et par abrasion à partir d'un corps poreux composé de particules abrasives non conductrices d'électricité liées ensemble dans une forme donnée, caractérisé par (i) l'application de dépôts d'un métal sur les parois de pores dudit corps poreux et (2) l'introduction dans lesdits pores d'un matériau réductible propre à être réduit en métal pour former un revêtement de celui-ci sur les parois desdits pores, rendant ainsi ledit corps électriquement conducteur, ledit métal mentionné en premier servant de catalyseur pour la réduction dudit matériau réductible. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits dépôts du premier métal mentionné sont formés en introduisant dans lesdits pores un second matériau réductible propre d être réduit en ledit métal sur les parois desdits pores. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit second matériau réductible est un sel d'un métal choisi parmi le palladium, l'or, le platine et l'argent. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en-ce que ledit sel de métal est du chlorure de palladium. 5. Procédé segon la revendication 2, caractérisé en ce que le matériau réductible mentionné en premier est un sel d'un métal choisi parmi le cuivre, l'argent, l'or, le nickel et le cobalt. 6. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en outre par ce qu'avant l'étape (i) on introduit un troisième matériau réductible dans les pores dudit corps poreux pour être réduit sur les parois de celui-ci en un métal propre à faciliter la déposition dudit métal mentionné en premier à l'étape (1). 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que le troisième matériau réductible est du chlorure stanneux. 8. Procédé selon 1a revendication 6, caractérisé en ce que le troisième matériau réductible est du trichlorure de titane.