Brevet FR2971247A1 — publié le 20120810

i us mporutu 1111 u muiu ;ilumiwum cii tiiiié su us tul étémieui, l'ius 'né 1 oubis _1,clUI.\ T'Un Jl'\Ct~IIIC!It 1 1 mpieiiiiiu ,lu iiiirured'ahuniniu n i Humé \ Ill',1.11UL'Çi 111C pilll ~'lll`Itltl~ NI et. mu-sisibons (AI SI si"S. oà L2st d'cui, Won Os-ému ni) niole IO \ cntinrl " [0002] L'ulili~;ttin de ié eiciiients durs comprenant du nitrure d'aluminium et de titane pour améliorer les performances d'outils de coupe est bien connue. Le développement de ces \ _térilcnts durs a commen 2 017 :166 \ ; EP 1 1-11 i, Il' 1 i- \\ et W«) ( \2 ',58. 1 iiiiiiili ii i ,11«_ 30 1, tk- il \' l''i 9in 8611,1 1 ilnis 191 HP- i 1), A', . Ili ,.lai 1 .A! lait ~`1 al, « CiJ a...a (9 ,s in Lb 9 Il , ia, T(9haii1i :as i63-1(7k i 20( (99i Cellier et ,AHA Dard IO /9;11 nadonal Joui mal ^1,iteri,ns 3 (2000 1181-1184 ; T. Su/uki _th rostrtu t'ires and gain leoundaries \Ii.V Films », Surface Coatings Technology 107 (1998) 41-47 ; J. F. 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I_A l am, ivith Dit» 6 If («mitent ». of Material 8 eL , 19 (2000) 60 1-6912a 25 !1111113 11.19i:1 ,11 ( 1 ,L' hi] in( ara 30 1 t liane Iiioii -ion( (hie, nitrure iniui 1 aile ans (is('iiik j),1.11HIHL' 1 1 ',tt ,HI et L'L11111dilLH, 1.1111H, 1 Lit Héomi-cr propoét itiid ilOés itd Hs et ptu-.u: 1. 11,H, H 11L'Ile pHlll Il élémént. pour mie. éoiépos i d,ll ii U!1 1_ 1 1111\ 1I 11111 de\ eleffleid de 11111 CL. de 1,00041 Il ,lé 1 CHILI \ Iéoon iuti ,upé pourvus d'un ié^ nt qui , HIpOlIcIlt Hli lev JL11 moins tillé de nitrure d' ibuitintuin et de IO titane an' une su u,_uile nitinoitthise coHstitm,é Lruné plia BI et une composition de (AL 1 i . olf x est d'env1n111 0,-1( t CH v Hull 1 oh: lé ic étement dur ayant une ,tterainte résiduelle d'environ -0,4 à environ - il (Gl',i p,ll' la méthode de diffraction des rayons X Sin' Y , et une orientation acacia se par un rapport d'intensité des pics de diffraction des rayons X 200 contre 111 d'environ 1 à environ 14. De préférence, la 15 couche de nitrure d'aluminium et de titane a une taille moyenne de erisoillite d'environ 15 à environ 50 nanomètres. L'épaisseur totale du nt\ etemeut dur est de p terénée d'environ 1 à environ Id microns. De préférence, les re\étements durs comprennent plus d'une couche de nitrure d'aluminium et de titane de ce type. De préférence, le substrat est en carbure de tungstène cémenté. De préférence également, le substrat est configuré st us la forme d'une fraise en bout, 20 d'un outil de fraisage, d'un outil à tourner, ou d'un outil de perçage. [0005] Un autre Pt, sente in\ cution concerne un procéde dm 1, adi in de tels outils de Loupe pourvus d'un lé\ eteméno iiisulions picléices (k Lies ppi,edés complénuént dépot unc couche de 1 -al au substrat., suisie d'une couche de uansitîon, et des couacs de _ normé d'ubitninium et de mimé, 1 FO [00140 Oit Ht\eittioit 30 puié étai 1 1. e>..e-UiLe il.1 \ )1)117 I 1( 1 t tait.] 1) du\ z7st.; 1`.'ahsttllt~{1 SIC I plIt2t,L211IL: Ill \ L Il Dd.ii.S la section cou] te, H 1, Il' IlIIL LIU IL \ L 11IL Li II [0008 l'Ir ;. 2 es. ) \ HL' CH LIn',L.1 1.11 d'un outil «-It.lrvu d'Un 1(2111CIII Llill I.111 \ mtrttr,) t u]] Irisation tle 1't eno. \ )1]. [0009] I .l HG, 3 est une '\ en Lt]tIpc ,L d'HOC Li'tlll tliii dL' LtILIpL2 rL)lll \ Il 10 d'un le êtement compol tant tIll]: e~~u~lle dl' Il 11,011 ,uiv IL' dU HIC et de titane selon une d:ttlis.ttion de la présente in\ ettntaL [0010 ,t FIG. 4 est une vue en coupe schématique d'une partie d'un outil de coupe pourvu d'un re^ ttcment comportant un revêtement dur multicouche selon une aube réalisation de la 15 présente invention, Description de réalisations prêle rée [0011] Dans cette section, certaines réalisations préférées de la présente invention sont décrites suffisamment en détail pour permettre à une personne verscc dans l'art de mettre en oeuvre 1.a 20 présente invention. On notera, toutefois, que le fait qu'un nombre limité de réalisations préférées soient décrites dans le présent document ne limite aucunement la portée de la présente in'ention telle qu'elle t' énoncé- dan les re ettdi ttit.)n et-jointes. Chaque fois que le terme «environ » Lt'',l dtlll; IC 1 1 \.I11LIILIL1111111), rk)ltr modiller une J'un e t'al] ttion de la pré,ente jate,laida. ]11 déoera qu'il d'une 25 ICI.L.111tL \ ]IL_111111L.1 .)H tt 111C.',t]IIL' question. (. tdlli 1 Cl t.l L'IlL.1 I11H 3» [111)12] Les I,.'tll~ailt'I1~ I`rrC~> tI~', I~r~'~~Ill~ 111v~'Illlt'!1 ~~tlllli.t'!lllt'Ill ti~~ t 11111 tI~ C S Cl'llll I111Ç'Ill ~~tIIII`~`it;ltit ~It'~ I~At'l'~'lll~l,?~ tl;l~~ lll:l t't]=.11I`IV' lllt'Ilt ll Illt'1(~ l;lle Illllllle ll ttl,111111 =.I!:te( ;lA,113! III. ` ~IILI~'IIII~' L'l~'Ct~J`Il_i~ 111,IC ^I UIIC al,: I; l ~l UII~' mir +'~Illt!Il t'll V ~'llA II''ll II }(~ ;t IIIA el IV 0.111 ,tl'l I.1 Il '1 rai a Ill~'lllt'tI~ III 'I, tala ol~[ Cl.l ;!!It ?II ~i~i~l:ll lt"' l ori]'tlll~' gara ~Î Illlall'~Il ' ~Ics ro., tla tlli~r::~!I:~11 lla~ I:1vt?I1, 1111 ~ttllU~~' i 11 tl h\ 11011 I ;l ~Ilv IItII1 slilü'Il~l~f. I~ IlLtI('lhtll ~~'II?Iil [0013] Dans les réalisations picicr~~~ pie la plcscm invention. l' m'entamai cristalltl~lahhique des tcments durs est caractérisée par un rapport des pics de diffraction drus r.l ons X 200 15 contre 11 1 d'environ 1 â environ 10. Dans des réalisations encore plus préférées, ce rapport est d'environ 5 à environ 10. [0014] Les revêtements durs des réalisations de la présente invention. peuvent consister en une ou plusieurs couches du nitrure d'aluminium et de titane selon l'invention, soit seule, soit en 20 combinaison avec des couches d'autres matériauy de reN(acmcnt. Ces autres imilteriauy de revêtement peuvent comprendre des couches de nitrure d'aluminium et de titane qui ont des ettra~téri~liciu~'~ ~ultr~, Diu L'C1L' des conciles de nitrure d'aluminium cr fie blanc selon l'invention. ]- aairc~ natleriauv de reyrlt'il elu o111IiraulcIn alls hal' yCilli?lC, iC nitrure d'aluminium l~ 11r)Sition tAlxlll e 0,46 à 0,52, comme Tilt et (Al 11 Atell v. v au pals d 1 It.frala.1t de la 1111`1' I,r :Ill Il~'1 [0015] Lee 011114 de` CCltlp I`tt;llvll~ ~,lial I 30 d'Ail ami] ~It' I`, I`allAI'I'I au-a 'UI~a ilA~'ll;ll' (ale qui si ,.11111»111 chq Lut dm. r L'Han \ r 11 à C twcl.ii3U1C ils :11W:H0 1 '111t.:. 100161 1 I( i. Elusn,_ illl ,,tull u d'un tlln: 6quptue d' lu re\ etc qeui t,n1pqqatit un le\ t, Int alis,ttutn de la CUL' vent -1 esl 1 uis 1(;. à mqnq subsq u ltu:cnl 6. 1 aqucut tl .,nIrqqe uu, 1t, 8 une suqa -,upa IO. La 1 tulle 8 suri.ta.t. Lm,: [0 eruisent en 0,011,1111 Llli 1,i,R1 ,Llpt.' 1CLII i,11CCI011 011 qtIC 1 COUpe r011fVUS t~t IO d'un nt:\ ètcmt_qu ~Cqt~il l 'sente IIlvellllt~Il cu^ent presenter des "etalleu ies qui sont dqlerent de la ',ameute de la plaquette le eealpe 2 epresem e dans lu HG. 1, Par \chipie, un outil de coupe pourvu d'un revêtement selon une autre retthstitiqu de la présente invention peut être sous la forme de tout autre type d'outil tourner, de fraise en bout, ou d'outil de perçage. 15 [0017] Les FIGS. 2-4 illustrent des parties de sections transversales de plaquettes de coupe pourvues d'un revêtement selon des réalisations de la présente invention à l'interface revêtement dur et du substrat, On notera que les épaisseurs des couches ne sont pas représentées à l'échelle sur ces dessins, les représentations visant uniquement à montrer la correspondance spatiale générale entre les couches et le substrat. En l'Hel c a la FIG. 2, celle-ci représente un 20 outil de coupe pourvu d'un \ etc1nent 20 comportant un substrat 22 et un \ CRInClIt dur 24 consistant en une seule couche du nitrure d'aluminium et de titane selon l'invention. Le \,etement dur 24 peut avoir n'importe quelle seul désir c, toutefois il a de iqel,qence une CpitHi,Clir IO Illi,p Il,. 25 [01118 ) inallilt2lawl 11(1. Hie csenle un aui! i il d'Un ~I .t ,11 Il 1 110,111[1011 11 ;nu j'un Hu_Nll 311, 1111 1.2 iill !III -ti,111til: ..3-i ui en 1 ,u 1 1 111111,1,1 Ul 1 Hiqure aluminium tit 30 [01119 1-1= cru ni. ni iianl i~ la FIG. cclIL~-ante _1 1 nUlil ~Ic .IUrC I~~,urv U d'un cAclClllclll X11 N:tni llll cAciclllcllt ~1i r ~ '~lll 1111 ~nn`'~il~il 1 ùlOH HlI Ill 1 1 la li'c~Cl le 1.1'v,'lll?~`;l ].c lincnl ~Ini J2 h~~I".0 tn1C l ,{lc SIC ILll~tln cIC I?IIIUIC c~c mit'lc' ll 'IIIIUI~' et ,IfIIIIIIIII:IIII c'I l~c' Ulallc mec' ln Ln lAc'In~~ll, cC llnc I,»10 de' 11:Ma, lli' tll..',Ilc 69 qui Illc~tllc ll a- 0020 Le mtrurl' et ;t lllllinlllil's et i~c ',:.lalkc 1 Invclli1 Il H. tlllc 011,0011,, ;111'.1c ~lll`1c~Clc ~> c1. 'St «le-r0llrVII c!c I~~Yt~c Ilc Alit'k,Il:l~c. I.:thscnce de plias,: ÏTc A:I"~ ~1 =.a1 H:dl k. cicL'l~nllncC h:lr 1 r;litlon pic, laAon, .~ cll UU I~:InI Î:1 IllcîIloLle de Rclt\c yl. clllf cet tlllc IllcMo Ll'aj l>tclllclll 10 total clés dia Ittrnnics. Dans 1,1 IllcllloLlc keitveld, le pi 0111 IIICsUR' clé' réi,10Hvc'1l c'sl LoMI :llc avec un prold calcula et les écarts c Hire les deux profils sont mmimisés par ajustement de di\cils palalllc'lms Lc dl~i,'Ianime de llllil;',non des rayons X d'un reveuiancnt est collecté a\cC un ,v slclnc duc d~lir~lction des rayons X intégrant des composants ont iqucs I,nticcltuv pal-AH~s. pli employant une technique d'incidence rasante utilisant un angle rasant de 1 degrc pour la collecte. 15 Le système de diffraction des rayons X utilise un tube â rayons X en cuivre (actionné â 45 kV et 40 MA), un miroir parabolique en Cu 'W/Si avec une fente antidiffusion de 1116 degré, une fente de Soller de 0,04 radian, et des composants optiques récepteurs qui comprennent un monochromateur en graphite plat, un collimateur â pl,tqucs parallèles, et un compteur proportionnel scellé. La hauteur de l'éprouvette de rcv etc nient est établie par scpar Ilion des 20 faisceaux de rayons X et les temps de comptage et la fréquence de balayage sont optimisés pour Vanaly ~c p:tr la méthode de Reitveld. Durant l'analyse, un proril de fond c st .tjus[é t lcs dillulc colle,.lcc'~ l'cprouvette 1nt l' lljct d'une rechcl clic de pli s pour idc nlil ici utc les )-allons de, E~liv et Hie 1C> lnlcil~llc~ d(. 's IvÏi , gilt soli( lllllUCc', I~pur Icicllllllcl Ill i«llllIA?sillon en ph;lsc~ clé l'ch]'t livclic CH tlll]h,llll ide dtlnncc'~ ilc ~~ha~c~ ill~ia~llllc~ i~?Ilvcllllt 1111,2llc',. 1t1021 Ll'~ ~~cl ~'.'Ilnc~ A lllc' 1.1 IC~lt~t c~IIICC I~'lll UII ic\ciclllcl':I c~',lll I c~c 11oHIIHCllV ~,tiiclllV `, nhi ~ I.' L ~111i~`~!Ilt`Il i~ll qn,0'--;ll 1' 1 l'c~l:c')IC Ic`\c'l~'lllc'lll i_lill a c'lc` clC~it'~~' ~', ~~I Illc''Ho~l' élit'. Cri llllll Pc~l'ilc I .'tel II; ~c ..~Ill~`:c`Ilcllc' c llc lc~ J cHl 30 } Ic'~c'H L" !;IA L'1111 11 ~I ~':'l', cll~c Ille'vtll~c'c'~ c Uanc~ i. 'c'\cicill'cilll' 'III t ~IIUl c 'll;lc, c, 1 ~:L' llilc' ll.lc~:lc''.11' cld `.,1 c. Il c'~I ;IiMn,~11Hl 111,1I"c 1c c~llc' 'llll~ ~~~?lll A us d Hn '~C\ cloIl ont ll la 1;n\ ~.`Illlalnlu~ Y Utlli~;Ul'. « 111«I :Il« I;Ill ',~' Ill f,lA~ \. L III,I tl!lld'lll UII~ ~~ l`oui. mu:naiV'~,' 1111v111;ld", 1 llll v~:cmu l'\Nalvllo;l~ ~Iv~Il l'I~> MM) duM d'un 1 iC1~~c.tU clllcllcll +ll,t!limlhil~'ll L!\~'ll~'~. \ 1111 [Mu' :t I?1A~'Il~ \ .'ll VIII\ \cl VIII :.«1101111 ~\» l.11hlotllllulll c~\ ~t~il~I~JIIIC ttl LOI.lc', Mm cau' peur M dldM'1 Illlll;tli,111 du la ~~~1ltlallll duits 'nommas t1011'1r« 1111s 'H jUeS !Il~illcll\~ di?I111111 'llllclII ll!I Hi 11011 pcIali~~ll~ltld' ra.,s'il X en Cu 1\ en graphite plat et un compteur proportionnel scelle L'angle oméga r;[salin pour l'analyse des contraintes est fixe et il est de 1,0 do ~rc. Les données sent collectée potll' les rcl luxions 111, 200, 220, 311, 222, 331, 420 et 422. La con rauuc résiduelle du revêtement est calculée â partir l 5 de l'équation générale : et , -d ° = 51(cr 2) m.- sine i{r OÛ 60=61COS sin- rp = constante du rdscau cristallin â un angle y et une inclinaison y 20 cL = constante du l'cseatl l 1,111 n sana dcl I mation = angle de rotation y=incl111;11mn de l cl'll~llvetlC lcll c IIT et mu IImu prllllallc dans la surface de l'éprouvette _ ,IIII;uiao ;I UIl all`_'.lC tlC 111;1 1~~11 l ~lou alll'~`~ IlllJC0 lc~ laAt'll- A L' 9 \ CIL dl.11, Lt 1 111,11 li II \ II L'11,li 1 1 1 1,1 1111.tIrltu: tel! b 11 tJn 1002_ tnit«k \ JUI s- i CHIC inVerltifYn d,~ll ,Moii 'He ie \ d,_"-1111L' 111111 '1111,11 il j1_1 1 1111)10 101111111 1,H-mm1 L'n,tl',,,21.11 It:\ 1 ,11_11 Ç.'-,I> ,r,.'I' 11,'11 Ion 1() de (al,dre d environ ,t l'llA PH( [0023] Dan les \ elentents durs selon la ente invention, une (ouche (in maure (l'aluminium et de titane selon l'in \ endon peut avoir n Importe quelle épaisseur desnee, toutefois 1 paisseur d'une telle couche est d preleicnee d'en\ non 1 à c11 v iion 10 mleions, et de prelcrence cneoi l'épaisseur est d'en v iron 1 à environ 8 microns. 15 [0024] Dans certaines réalisations de la présente invention, les revêtements durs sont déposés en utilisant le procéd(«le dépôt par are cathodique, toutefois d'autres pro( c(lés de dépôt peuvent être utilisés, par exemple la pulvérisation par magnétron, le dépôt par évaporation par are cathodique avec filtration. De prei nence, le substrat température d'environ 350'C à environ 600 20 'C durant le dépôt de eti,k une des couches de nitrure d'aluminium et de titane selon l'invention, et de préférence encol 1 aviron 400 'C à environ 550 °C. On préfère aussi que la tensin pdl,tris,iiion du ail)sti ai roui dies soit d'environ 20 à environ 80 V, et on plClCIC (1 \ que la tein,ioi" 1 ' ,1,11 Isau In soit d'environ \ won 60 V. 25 1\1.A11'1.1 S l'.\cmplc 10025 1. ev( terrent. du- de. 5,1 inventut-m -Hia,renant 11110 -(».11C dl.l 1 111!Ik_ 111 1 1 H, -air un .'-,l.lh 1 1 11K'111', 111112 1l 11 2111 1 111 !iI 1111 1111 30 lquc omp,. ph.tivtkt H- -i n'end ,111,I 111 11.11.,, II 1 1 1 minm a