Brevet FR2557152A1 — publié le 19850628

La présente invention concerne l'usinage des métaux et a notamment pour objet un revêtement anti-usure monocouche pour outils à travailler les métaux par enlèvement de matière. Le revêtement conforme à l'invention peut être utilisé dans l'usinage des matériaux de construction et des matériaux difficilement usinables, en particulier dans l'usinage des alliages contenant du titane, ainsi que comme revêtement décoratif. L'une des voies de développement de l'usinage des métaux moderne consiste à perfectionner les caractéristiques d'exploitation des revêtements anti-usure des outils à travailler les métaux par enlèvement de matière, et ce, en perfectionnement leur composition chimique. On connaît déjà un revêtement anti-usure monocouche pour outils à travailler les métaux par enlèvement de matière (brevet Etats Unis d'Amérique N0 4 169 913, classe 428 -336,1979), qui est un composé de hafnium et d'éléments du groupe C, N, O. Toutefois, le revêtement en question, du fait de la masse importante des ions de hafnium,ne peut être appliqué que sur des outils réalisés en alliages durs. On connaît d'autre part un revêtement anti-usure monocouche pour outils à travailler les métaux par enlèvement de matière (brevet des Etats-Unis d'Amérique NO 4 264 682, classe 428-336, 1981), qui est une solution solide de composés de deux métaux de transition du groupe IV, dont l'un est le hafnium, avec du carbone et/ou de l'azote. Le revêtement en question contient du titane en tant qu'autre métal de transition du groupe IV sous forme de composés avec le carbone et/ou avec l'azote. Toutefois, ce revêtement se distingue par son niveau relativement élevé d'énergie interne libre, ce qui conduit à son interaction avec le matériau à usiner et en abaisse la tenue. On s'est donc proposé de créer un revêtement antiusure monocouche du type considéré ci-dessus, dans lequel le métal de transition du groupe IV sous forme de composé avec l'azote et/ou avec le carbone au sein d'une solution solide comprenant également du hafnium sous forme de ses composés avec l'azote et/ou le carbone, serait choisi de manière à améliorer la tenue à l'usure du revêtement. Ce résultat est obtenu, suivant l'invention, en ce que le revêtement anti-usure monocouche pour outils à travailler les métaux par enlèvement de matière, du type consistant en une solution solide de composés avec le carbone et/ou avec l'azote de deux métaux de transition du groupe IV dont l'un est le hafnium, est caractérisé en ce que, en tant qu'autre métal de transition du groupe IV sous forme de composés avec le carbone et/ou l'azote, ledit revêtement anti-usure monocouche contient du zirconium. La présente invention assure un abaissement du niveau d'énergie interne libre du revêtement, ce qui en élève la tenue à l'usure. L'invention sera mieux comprise et d'autres caractérsitiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront à la lecture de la description suivante d'un mode de réalisation donné à titre non limitatif. Le revêtement anti-usure monocouche est appliqué sur l'outil à travailler les métaux par enlèvement de matière de la façon suivante. On place l'outil fabriqué en n'importe quel matériausupport à outils, dans un vide où l'on vaporise et ionise le hafnium et le zirconium. Ensuite on chauffe le vecteur de l'outil et on en décape la surface de travail par bombardement aux ions de hafnium et de zirconium. Ensuite on introduit le carbone et/ou l'azote et on réalise l'interaction du hafnium et du zirconium, ce qui conduit à la formation d'une solution solide de leurs composés, qui forme un revêtement anti-usure monocouche à la surface de l'outil. Plusieurs exemples concrets mais non limitatifs de réalisation de l'invention sont décrits ci-après. Exemple 1 On place 20 forets décapés de 5 mm de diamètre, en acier de composition suivante ( 0): C Mn Si Cr W V Mo Fe 0,8 0,5 0,5 3,8 18 1,2 0,8 le complément à 100X. dans une cassette spéciale que l'on introduit dans une chambre à vide. On installe dans la chambre une cathode en alliage contenant en parts égales du zirconium et du hafnium. On crée dans la chambre un vide de 1,33.10-3Pa, après quoi on branche l'évaporateur à arc électrique pour l'évaporation et l'ionisation du zirconium et du hafnium. On applique aux Forets une tension négative qui accélère les ions poeitivement chargés de zirconium et de hafnium, et, par bombardement aux ions de la surface de travail des forets, Gn effectue leur décapage et le réchauffage de leur vecteur, après quoi on abaisse la tension applique;ux forets. Simultanément, on introduit dans la chambre de l'azote qui entre en réaction avec le hafnium et le zirconium en formant à la surface des forets un revêtement anti-usure monocouche constitué par une solution solide, respectivement de hafnium et de zirconium sous forme de leurs composés avec l'azote. Ensuite on retire de la chambre les forets traités. On a testé la tenue du revêtement en forant des trous de 15 mm de profondeur dans un alliage de composition suivante : Al 5j Ti le complément à 100 ó. A cet effet, on a utilisé une perceuse verticale en arrosant abondamment avec une émulsion aqueuse à 10 ó et en appliquant le régime de coupe suivant S = 0,08 mm/tr, V = 7,5 m/min, S étant l'avance du foret dans l'alliage de titane à usiner; V étant la vitesse de rotation du foret. On a adopté comme critère de désaffûtage le crissement du foret. Comme l'ont montré les résultats des essais, la tenue des forets avait augmenté en comparaison des forets sans revêtement, de 8 minutes en moyenne à 24 minutes. Exemple 2. On utilise des forets et on les munit d'un revêtement anti-usure d'une manière analogue à celle de l'exemple 1. Simultanément avec l'abaissement de la tension aux forets on introduit dans la chambre de l'acétylène dont le carbone entre en réation avec le hafnium et le zirconium en formant à la surface des forets un revêtement constitué d'une solution solide de composés, respectivement de hafnium et de zirconium, avec le carbone. On a testé la tenue du revêtement de la même façon que dans l'exemple 1. Comme l'ont montré les résultats des tests, la tenue des forets avait augmenté, en comparaison des forets sans revêtement, de 8 minutes en moyenne à 30 minutes. Exemple 3. On utilise des forets et on les munit d'un revêtement anti-usure monocouche de-la même manière que dans l'exemple 1. Simultanément avec l'abaissement de la tension aux forets, on introduit dans la chambre un mélange d'acétylène et d'azote, dont le carbone et l'azote entrent en réaction avec le hafnium et le zircpnium en donnant à la surface du foret un revêtement constitué par une solution solide de composés, respectivement de hafnium et de zirconium, avec l'azote et le carbone On a testé la tenue du revêtement de la même manière que dams l'exemple 1. Comme l'ont montré les résultats des essais, la tenue des forets a augmenté en comparaison de celle des forets sans revêtement, passant de 8 minutes à 35 minutes. La présente invention assure une amélioration des caractéristiques d'exploitation des pièces travaillant dans des conditions de hautes températures, de ftottement, de hautes pressions et de milieux corrosifs. REVENDICATION Revêtement anti-usure monocouche pour outils à travailler les métaux par enlèvement de matière, du type constitué d'une solution solide de composés, avec le carbone et/ou avec l'azote, de deux métaux de transition du groupe IV, dont l'un est le hafnium, caractérisé en ce qu'en tant qu' autre métal de transition du groupe IV sous forme de composé avec le carbone et/ou avec l'azote, ledit revêtement contient du zirconium.