Brevet FR3060427A1 — publié le 20180622

PROCEDE DE TRAITEMENT D'UN MATERIAU COMPOSITE SUPERDUR DESTINE A ETRE UTILISE POUR LA REALISATION D'OUTILS DE COUPE [0001] L'invention concerne le domaine des matériaux composites superdurs et plus particulièrement des matériaux composites superdurs pouvant être utilisés notamment dans des outils de coupe, d'usinage ou de forage. L'invention concerne un procédé de fabrication de tels matériaux composites superdurs, les matériaux composites superdurs susceptibles d'être obtenus par un tel procédé de fabrication ainsi que des outils de coupe, d'usinage ou de forage comportant de tels matériaux composites superdurs. [Art antérieur [0002] Les matériaux composites superdurs qui existent sur le marché, notamment les cermets (nom donné aux matériaux Céramique-Métal), comprennent généralement une microstructure polycristalline, dont les joints de grains sont comblés par un liant. Ces matériaux présentent une grande résistance mécanique et sont généralement utilisés comme éléments d'outils de coupe, d'usinage ou de forage. Une telle utilisation les soumet à des conditions sévères de température et de pression. En effet, les impacts sur la surface de travail lors des processus de coupe, d'usinage ou de forage génèrent une augmentation significative de la température et de la pression. Typiquement, la température oscille autour de 500°C mais peut monter sur certaines applications jusqu'à une valeur supérieure à 900°C. Alors que la résistance à la pression dépend des propriétés mécaniques du matériau composite superdur, la température peut endommager le matériau par transformation chimique de la microstructure polycristalline. L'endommagement du matériau composite superdur peut également être amplifié en cas de mauvaise conductivité thermique, la chaleur étant mal évacuée. En effet, au fil des utilisations à haute température, les différences des coefficients d'expansion thermique entre le liant et la microstructure polycristalline entraînent la formation de fissures au sein du matériau composite, principalement dues à la trop grande teneur en liant dans les joints de grain et peuvent aussi générer un phénomène de déchaussement des grains. [0003] II existe dans la littérature des méthodes visant à réduire la concentration en liant au niveau de la surface de coupe (par exemple US6410085) du matériau composite superdur et ainsi créer une zone déplétée en liant. Il est connu qu'une telle réduction de la 0513-ASTO4 3060427 2 concentration en liant entraine une amélioration des propriétés mécaniques et thermiques du matériau composite telles qu'une bonne élasticité et une excellente résistance à l'impact. Par exemple, le document US6410085 décrit un matériau composite superdur comportant une microstructure polycristalline en diamant dont les joints de grains dans un premier 5 volume proche de la surface de coupe sont substantiellement dépourvus de liant et, dans un second volume, sont comblés par un liant. Toutefois, un tel procédé ne permet pas d'atteindre des profondeurs importantes (de l'ordre de 100 lm à 200 lm) au sein du matériau composite superdur. [0004] Parmi les méthodes visant à créer une zone déplétée en liant, il est possible de 10 citer : l'attaque chimique qui vise à lixivier le liant. Un tel procédé de déplétion par attaque chimique est plus particulièrement décrit dans le document US20120152064. Cette attaque consiste à utiliser des acides forts (par exemple l'acide fluorhydrique, l'acide nitrique ou l'acide sulfurique) pour lixivier le liant sur une couche mince de l'outil de 15 coupe adjacent à la surface de travail. Cette technique entraîne la formation d'un matériau composite superdur présentant deux zones ayant une teneur en liant différente : une première zone à teneur nominale et une seconde zone à faible teneur. Cette méthode présente toutefois les désavantages d'une part de créer un changement abrupt en concentration en liant au sein du matériau, favorisant la 20 survenue de ruptures, et d'autre part de générer des déchets néfastes pour l'environnement. Un autre procédé pour éliminer le liant consiste à utiliser un laser de forte puissance pour éliminer le liant métallique de la surface d'une microstructure polycristalline. 25 Bien que cette technique ait un temps de traitement court, la haute température générée par le laser peut entraîner un endommagement des matériaux composites superdurs comprenant une microstructure polycristalline en diamant, carbure de tungstène ou nitrure de bore. 30 Une préparation de matériau de carbure de tungstène cémenté gradué fonctionnellement par traitement thermique dans un environnement de gaz cémenté a été proposée dans la demande de brevet US20110116963. Ce document propose de traiter thermiquement du carbure de tungstène cémenté fritté à des températures élevées. Du cobalt liquide migre alors que le carbone est absorbé par le cermet chauffé. La teneur en liant est directement influencée par l'absorption de carbone et 0513-ASTO4 3060427 3 a montré un épuisement en liant à la surface du matériau. Toutefois, la déplétion en liant requiert des températures très élevées et les gradients ne sont pas toujours continus sur une profondeur importante. 5 [0005] Ainsi, les méthodes existantes présentent plusieurs inconvénients tels que, par exemple, la nécessité de températures élevées, que certaines microstructures polycristallines ne peuvent pas supporter, ou l'utilisation de substances polluantes. En outre, la plupart de ces méthodes ne permettent pas la création d'un gradient continu de teneur en liant sur une profondeur importante. 10 [0006] Ainsi, il existe un besoin pour de nouveaux procédés de fabrication de matériaux composites superdurs capables de répondre aux problèmes engendrés par les méthodes existantes. 'Problème technique' 15 [0007] L'invention a donc pour but de remédier aux inconvénients de l'art antérieur. En particulier, l'invention a pour but de proposer un nouveau procédé de traitement d'un matériau composite superdur, ledit procédé ne produisant pas de déchets toxiques, permettant un recyclage du liant, ne nécessitant pas une augmentation excessive de la température, typiquement inférieure à 1200°C et permettant de diminuer considérablement 20 le temps de traitement par rapport aux méthodes classiques telles que l'attaque chimique. [0008] L'invention a en outre pour but de proposer un nouveau matériau composite superdur, ledit matériau composite superdur présentant des propriétés thermiques et mécaniques améliorées (telles que par exemple une amélioration de la résistance à l'usure ou à l'érosion, une bonne élasticité, et une très bonne résistance aux impacts). 25 "Brève description de l'invention' [0009] À cet effet, l'invention porte sur un procédé de traitement d'un matériau composite superdur comprenant une microstructure polycristalline et un liant, ledit procédé comprenant les étapes suivantes : 0513-ASTO4 3060427 4 mettre une surface dudit matériau composite superdur en contact avec un matériau absorbant, et appliquer un courant électrique sur le matériau composite superdur, entraînant un déplacement du liant depuis le matériau composite superdur vers le matériau 5 absorbant de façon à créer un gradient continu de teneur en liant au sein du matériau composite superdur. [0010] La mise en oeuvre de ce procédé de fabrication est rapide et ne génère pas de substance toxique. Au contraire, l'utilisation d'un matériau absorbant permet de capter 10 temporairement une partie du liant présent dans le matériau composite superdur, lequel peut ensuite être recyclé. En outre, la mise en oeuvre de ce procédé de fabrication permet d'obtenir une zone déplétée en liant comportant un gradient continu de teneur en liant sur une profondeur importante. Cette zone déplétée en liant est obtenue grâce à la mise en oeuvre d'une électromigration. L'électromigration est un phénomène observé généralement 15 en microélectronique et correspond à la migration d'ions métalliques sous l'effet d'un déplacement important d'électrons suite à l'application d'un courant électrique. Ici, l'application d'un courant électrique pour déplacer les atomes constituant le liant sous sa forme solide (et non pas sous forme liquide, ce qui nécessiterait une température trop élevée) permet de dépléter en liant une partie du matériau composite superdur. 20 [0011] Selon d'autres caractéristiques optionnelles du procédé : la microstructure polycristalline comporte des cristaux sélectionnés parmi les cristaux de : carbure de tungstène, diamant, carbure de silicium, nitrure de silicium et nitrure 25 de bore. De façon préférée, la microstructure polycristalline comprend des, de préférence est constituée essentiellement de, cristaux de carbure de tungstène. le liant comporte au moins un élément sélectionné parmi les éléments suivants : fer, ruthénium, osmium, hassium, cobalt, rhodium, iridium, meitnerium, nickel, palladium, 30 platine, darmstadtium, molybdène, et titane. De préférence, le liant comporte du cobalt. Il peut par exemple être utilisé en association avec d'autres éléments chimiques tels que du fer ou du nickel. De façon plus préférée, le liant est constitué essentiellement de cobalt. 0513-ASTO4 3060427 5 le matériau absorbant est apte à interagir avec le liant de façon à former des composés binaires, ternaires ou quaternaires. Ainsi, le matériau absorbant va permettre d'éviter une accumulation de liant en surface du matériau composite superdur. 5 - le matériau absorbant est disposé sur une surface adjacente à une zone à dépléter en liant. - le courant électrique appliqué au matériau composite superdur comporte une densité de courant électrique comprise entre 0,8 et 20 Airnm2. 10 - le courant électrique est appliqué sur une durée d'au moins cinq minutes. le courant électrique est appliqué au matériau composite superdur par l'intermédiaire d'électrodes positionnées d'une part sur une surface adjacente à une zone à dépléter 15 en liant et d'autre part sur une surface opposée à la zone à dépléter en liant. - Le procédé de traitement est réalisé à une température inférieure à la température de fusion du liant. 20 Le procédé de traitement est réalisé dans un dispositif générant un courant électrique aux bornes de deux électrodes entre lesquels le matériau à traiter est placé, tel que par exemple un dispositif de Spark Plasma Sintering (SPS). [0012] La présente invention permet d'obtenir des matériaux fonctionnellement superdurs 25 avec des propriétés mécaniques et thermiques améliorées par exemple à des fins de coupe. Ces propriétés améliorées sont obtenues grâce à la création dans le matériau composite d'une zone déplétée en liant comportant un gradient continu de teneur en liant. Le gradient de teneur en liant étant continu sur une profondeur importante, par exemple de 500 lm ou plus, cela permet de réduire les risques de délamination et d'écaillage des couches. 30 [0013] Ainsi, l'invention porte en outre sur un matériau composite superdur comportant une zone déplétée en liant, caractérisé en ce que la zone déplétée en liant comporte un gradient continu de teneur en liant s'étendant sur une profondeur supérieure ou égale à 500 0513-ASTO4 3060427 6 [0014] L'invention porte en outre sur un outil de coupe, d'usinage ou de forage comprenant le matériau composite superdur selon l'invention. Les outils selon l'invention présentent notamment une durée de vie plus longue que les outils traditionnels. [0015] D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront à la lecture de la 5 description suivante donnée à titre d'exemple illustratif et non limitatif, en référence aux figures annexées qui représentent : - Figure 1, une représentation schématique du procédé de fabrication selon un mode de réalisation de l'invention. Les étapes en pointillés sont facultatives. - Figure 2, une vue en coupe d'un matériau composite superdur sur lequel sont 10 positionnés des électrodes et un matériau absorbant selon un mode de réalisation de l'invention. La figure 2A schématise l'agencement avant l'application d'un courant électrique tandis que la figure 2B schématise l'agencement après l'application d'un courant électrique selon l'invention et notamment le matériau composite superdur comportant un gradient continu de teneur en liant. La zone plus claire dans le 15 matériau composite superdur correspond à une plus faible teneur en liant. - Figures 3A à 3C, des courbes de la teneur en liant en fonction de la profondeur depuis la surface de coupe pour un matériau composite superdur diamant polycristallin - cobalt comportant un gradient continu de teneur liant selon l'invention. Le matériau absorbant utilisé dans le cadre du procédé selon l'invention étant 20 respectivement (Figure 3A) une plaque de niobium, (Figure 3B) une poudre de niobium, (Figure 3C) une plaque de cuivre. - Figure 4, une courbe de la teneur en liant en fonction de la profondeur depuis la surface de coupe pour un matériau composite superdur carbure de tungstène cobalt comportant un gradient continu de teneur liant selon l'invention. Le matériau 25 absorbant utilisé étant une plaque de niobium. La droite en pointillés correspond à une droite de régression linéaire et elle présente sur cette figure une pente de 0,1 Cyom.mm-i ,, 'Description de l'invention' 30 [0016] Dans la suite de la description, on entend par « matériau composite superdur » un matériau très peu compressible comprenant un assemblage d'au moins deux 0513-ASTO4 3060427 7 composants non miscibles. De préférence, ce matériau qualifié de superdur présente au moins une zone ayant une dureté Vickers de 40 gigapascals ou plus. La méthode de mesure de la dureté Vickers est bien connue de l'homme du métier et elle peut être mesurée par exemple par la méthode normalisée EN ISO 6507-1. Au regard de sa dureté, ce matériau 5 est d'un grand intérêt pour beaucoup d'applications industrielles, dont les abrasifs, les outils de découpe et de polissage, ou les revêtements de protection. Un matériau composite superdur peut par exemple être un matériau Cermet (Céramique-Métal) comprenant un assemblage d'une microstructure polycristalline en céramique et d'un liant métallique. [0017] On entend par « microstructure polycristalline », une structure ou une matrice 10 composée d'une pluralité de grains ou cristaux de taille et d'orientation variées et étant partiellement liés entre eux. De préférence, dans le cadre de la microstructure polycristalline selon l'invention, les cristaux présentent une taille nanométrique ou micrométrique, par exemple entre 50 nm et 100 um. [0018] On entend par « matériau cermet » un matériau composite composé d'une 15 microstructure polycristalline en céramique dont les joints de grains sont comblés par un liant métallique. La microstructure céramique peut être composée de divers éléments tels que des oxydes, des carbures, des nitrures ou des borures. Par exemple, la microstructure polycristalline en céramique peut correspondre à une microstructure comportant des cristaux ou grains en oxyde de magnésium, oxyde de béryllium, oxyde d'aluminium, carbure 20 de tungstène, carbure de titane ou borure de titane. [0019] On entend par « liant », un ou plusieurs composés qui sont associés à la microstructure polycristalline de façon à améliorer les caractéristiques mécaniques du matériau composite. Dans le matériau composite superdur selon l'invention, le liant est disposé préférentiellement dans les interstices de la microstructure polycristalline, c'est-à- 25 dire au niveau des joints de grains de cette microstructure. Ce liant permet généralement de réduire la fragilité du matériau composite et sa sensibilité à la fissuration, et augmenter la résistance et la ténacité du matériau composite. Le liant peut correspondre à un élément chimique, à un composé chimique comportant plusieurs éléments chimiques ou bien à plusieurs composés chimiques. 30 [0020] On entend par « matériau absorbant », un matériau capable de collecter le liant provenant du matériau composite superdur. Cela est possible grâce à l'interaction des éléments chimiques ou des composés chimiques compris dans le matériau absorbant avec 0513-ASTO4 3060427 8 le liant. Ce matériau absorbant est essentiel pour éviter une accumulation de liant en surface du matériau composite superdur. [0021] On entend par « zone déplétée en liant », une partie ou un volume du matériau composite superdur présentant une concentration en liant réduite par rapport à la 5 concentration initiale (ou concentration nominale). La zone déplétée en liant selon l'invention comporte un gradient continu de teneur en liant. De même, la « zone à dépléter en liant » correspond à une partie ou un volume du matériau composite superdur apte à présenter, suite à la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, un gradient continu de teneur en liant. [0022] On entend par « surface de coupe », une surface de la zone déplétée en liant 10 étant apte à être utilisée dans un outil de coupe, usinage ou forage comme surface de coupe car elle présente des propriétés mécaniques et thermiques améliorées, dont une dureté Vickers élevée, par exemple supérieure à 40 gigapascals. Ces améliorations sont notamment liées à une concentration très faible en liant. Par exemple, la concentration en liant dans la surface de coupe est inférieure ou égale à 3 % en poids, de préférence 15 inférieure ou égale à 2 % en poids. [0023] On entend par « gradient continu de teneur en liant », une modification continue, de préférence linéaire, de la concentration en liant au sein d'une zone ou d'une partie du matériau composite. C'est-à-dire que la modification de la concentration en liant ne se fait pas par paliers successifs. Par exemple, un gradient continu de teneur en liant peut 20 présenter un coefficient de corrélation linéaire entre la profondeur et la teneur en liant supérieur à 0,7, de préférence supérieur à 0,8 et cela par exemple sur une distance de plus de 200 de préférence de plus de 500 de façon encore plus préférée de plus de 1 mm. Le gradient continu de teneur en liant peut également être défini par sa pente correspondant au degré de variation de la teneur en liant par unité de distance. Dans le 25 cadre de l'invention, le gradient continu de teneur en liant est positionné entre la surface de coupe, zone ayant une concentration très faible en liant, et la zone à concentration nominale de liant. [0024] On entend par « adjacent », une séparation inférieure à 10 mm, de préférence inférieure à 5 mm, et de façon encore plus préférée un contact entre les deux objets 30 considérés. [0025] On entend par « constitué essentiellement », une concentration supérieure à 90 (3/0 en poids, de préférence supérieure à 95 % et de façon plus préférée supérieure à 99%. 0513-ASTO4 3060427 9 [0026] Dans la suite de la description, les mêmes références sont utilisées pour désigner les mêmes éléments. 5 [0027] La Figure 1 représente les étapes essentielles et optionnelles d'un mode de réalisation du procédé de traitement selon l'invention. [0028] Le procédé de traitement selon l'invention permet d'obtenir un matériau composite superdur comportant un gradient continu 221 de teneur en liant. Ce matériau composite superdur comportant un gradient continu 221 de teneur en liant est particulièrement 10 avantageux car il présente des caractéristiques mécaniques et thermiques améliorées. [0029] Le procédé de traitement selon l'invention nécessite un matériau composite superdur 21. Le matériau composite superdur 21 comprend une microstructure polycristalline et un liant. De façon plus particulière, les cristaux ou grains de la microstructure polycristalline forment un réseau interstitiel contenant le liant. 15 [0030] La microstructure polycristalline peut être constituée par une grande diversité de cristaux. Par exemple, sans être limitée à cette liste particulière, la microstructure polycristalline peut comporter des cristaux sélectionnés parmi les cristaux de : carbure de tungstène, diamant, carbure de silicium, carbure de bore, carbure de titane, carbure de tantale, nitrure de silicium, nitrure de bore, borure de rhénium, borure de tungstène, borure 20 de ruthénium, borure d'Iridium, oxyde de bore, alumine, nitrure de silicium, nitrure de titane, nitrure d'aluminium, phosphure de bore. De préférence, la microstructure polycristalline comporte des cristaux sélectionnés parmi les cristaux de : carbure de tungstène, diamant, carbure de silicium, nitrure de silicium et nitrure de Bore. De façon plus préférée, la microstructure polycristalline comporte des cristaux de carbure de tungstène. De façon 25 encore plus préférée, la microstructure polycristalline est constituée essentiellement de cristaux de carbure de tungstène. [0031] De façon particulière, la microstructure polycristalline comprend des cristaux de diamant, de carbure de tungstène ou de nitrure de Bore. En effet, ces cristaux peuvent ne pas supporter les méthodes de l'art antérieur utilisant de fortes températures. De façon plus 30 particulière, la microstructure polycristalline comprend des cristaux de diamant, ou de nitrure de Bore. En effet, ces cristaux sont plus sensibles aux hautes températures que les cristaux 0513-ASTO4 3060427 10 de carbure de tungstène et ainsi bénéficient pleinement de la possibilité de réaliser le procédé selon l'invention à de basses températures (par exemple inférieures à 700°C). [0032] Bien que la microstructure polycristalline soit de préférence formée d'une seule espèce de cristaux, il est possible de mettre en oeuvre l'invention sur un matériau composite 5 superdur comportant une microstructure polycristalline constituée d'un mélange de cristaux de composition différente. [0033] La présence du liant permet généralement de réduire la fragilité du matériau composite et sa sensibilité à la fissuration. En outre, il augmente la résistance et la ténacité du matériau composite. Il est apte à se placer préférentiellement dans les interstices de la 10 microstructure polycristalline et à améliorer les caractéristiques mécaniques du matériau composite superdur. [0034] Avantageusement, le liant comporte des éléments métalliques. Par exemple, le liant peut comporter au moins un élément sélectionné parmi les éléments suivants : fer, ruthénium, osmium, hassium, cobalt, rhodium, iridium, meitnerium, nickel, palladium, 15 platine, darmstadtium, molybdène, et titane. [0035] De façon préférée, le liant comporte au moins un élément sélectionné parmi les éléments suivants : cobalt, nickel, fer et molybdène. De façon davantage préférée, le liant comporte du cobalt, par exemple associé à d'autres éléments chimiques. De façon encore plus préférée, le liant est constitué essentiellement de Cobalt. 20 [0036] Bien que le liant soit de préférence constitué d'un seul élément métallique, il est possible de mettre en oeuvre l'invention sur un matériau composite superdur comportant un liant constitué d'un mélange d'éléments chimiques différents, notamment métalliques. [0037] Le matériau composite superdur 21 est de préférence un matériau de type Cermet (Céramique-Métal). Dans ce cas, il comprend plus particulièrement une microstructure 25 polycristalline en céramique et un liant métallique. [0038] Outre le liant et la microstructure polycristalline, le matériau composite superdur 21 selon l'invention peut comporter un composé apte à jouer le rôle de renfort. Ce renfort peut par exemple être sélectionné parmi des fibres, des filaments ou des particules. Par exemple, le matériau composite superdur 21 selon l'invention peut comporter des nanotubes de 30 carbone. 0513-ASTO4 3060427 11 [0039] En général, le matériau composite superdur 21 est composé en majorité de sa microstructure polycristalline. Ainsi, de façon préférée, la microstructure polycristalline représente une teneur supérieure à 50 % en poids du matériau composite superdur. De façon plus préférée, le matériau composite superdur 21 comporte entre 50 % et 98 % en 5 poids de microstructure polycristalline, et de façon encore plus préférée entre 70 % et 95 `Vo. Les différents éléments composant le matériau composite superdur 21 peuvent être quantifiés par les méthodes connues de l'homme du métier telles que les analyses microscopiques ou la fluorescence. [0040] Le matériau composite superdur 21 peut comporter entre 2 % et 40 % en poids de 10 liant (i.e. fraction massique). Par exemple, lorsque la microstructure polycristalline comporte un mélange de cristaux, le pourcentage en liant peut dépasser les 30%. De préférence, le matériau composite superdur 21 comporte entre 2 % et 30% en poids de liant. De façon plus préférée, le matériau composite superdur 21 comporte entre 3 % et 14 % en poids de liant. La teneur en liant en fraction massique est par exemple mesurée par spectrométrie 15 dispersive en longueur d'onde. [0041] Le matériau composite superdur 21 décrit ci-dessus et utilisé comme matériau de départ dans le procédé de traitement selon l'invention peut être obtenu par différentes méthodes décrites dans l'art antérieur (cf. Kanyanta, Microstructure-Property Correlations 20 for Hard, Superhard, and Ultrahard Materials, 2016). Parmi ces méthodes, la méthode préférée est le frittage. Le frittage correspond à procédé de densification et de consolidation d'une poudre mise en forme sous l'effet de la température et aboutissant à une liaison des grains de la microstructure polycristalline et à un accroissement des interfaces de contact entre les grains ou les cristaux dus au mouvement des atomes à l'intérieur et entre les grains 25 de la microstructure polycristalline. Le frittage permet la consolidation de matériaux pulvérulents à des températures inférieures à leurs points de fusion. Ainsi, le procédé selon l'invention peut comprendre une étape 100 de préparation (PREP) d'un matériau composite superdur 21 par frittage. [0042] Plusieurs méthodes de frittage ont été développées parmi lesquelles le frittage 30 flash. Lors du frittage flash, une poudre est comprimée de manière uniaxiale et rapidement chauffée par des impulsions de courant continu à travers la poudre ou le matériau. Ainsi, dans le cadre de l'étape 100 de préparation du matériau composite superdur 21, le matériau composite superdur 21 est de préférence préparé par frittage flash. En effet, ce procédé 0513-ASTO4 3060427 12 permet l'obtention de matériaux densifiés de façon homogène, et une exécution rapide (quelques minutes au lieu de quelques heures par frittage naturel). [0043] Dans une seconde étape 200 (CONTACT), le matériau composite superdur 21 est mis en contact avec un matériau absorbant 30. 5 [0044] Il a été observé une possible formation d'agrégats de liant à la surface du matériau composite superdur 21 lors de la mise en oeuvre d'un procédé similaire à celui de l'invention, mais en absence de matériau absorbant. Cette formation d'agrégats a lieu au niveau de la surface par laquelle le courant électrique sort du matériau composite superdur 21. Afin d'éviter cette formation d'agrégats pouvant dégrader les propriétés du matériau composite 10 superdur, on utilise un matériau absorbant 30, placé au contact du matériau composite superdur et comprenant des éléments chimiques susceptibles de se combiner avec le liant. De façon préférée, le matériau absorbant 30 comporte un ou plusieurs éléments aptes à interagir avec un ou plusieurs éléments du liant de façon à former de nouveaux composés chimiques tels que des composés binaires, ternaires ou quaternaires. Ainsi, la présence du 15 matériau absorbant 30 permet d'éviter une accumulation de liant au niveau d'une des extrémités du matériau composite superdur 21. [0045] Le matériau absorbant 30 est disposé sur une surface adjacente à la zone à dépléter en liant. De façon plus particulière, le matériau absorbant 30 est mis en contact avec la zone à dépléter en liant, c'est à dire la zone qui comprendra, après mise en oeuvre 20 du procédé de traitement selon l'invention, le gradient continu 221 de teneur en liant. [0046] Le matériau absorbant 30 peut comporter au moins un élément sélectionné parmi les éléments suivants : scandium, yttrium, titane, zirconium, hafnium, rutherfordium, vanadium, niobium, tantale, dubnium, chrome, molybdène, tungstène, seaborgium, manganèse, technétium, thénium, bohrium, fer, ruthénium, osmium, hassium, cobalt, 25 rhodium, iridium, meitnérium, nickel, palladium, platine, darmstadtium, cuivre, argent, or, roentgenium, zinc, cadmium, mercure, copernicium, bore, aluminium, gallium, indium, thallium, carbone, silicium, germanium, étain, plomb, azote, phosphore, arsenic, antimoine et bismuth. De façon préférée, le matériau absorbant 30 comporte au moins un élément chimique sélectionné parmi les éléments chimiques suivants : niobium, cuivre, molybdène, 30 tantale, titane, zinc, aluminium et fer. 0513-ASTO4 3060427 13 [0047] Avantageusement, le liant comporte du cobalt et le matériau absorbant 30 comporte au moins un élément chimique sélectionné parmi les éléments chimiques suivants : niobium, cuivre, molybdène, tantale, titane, zinc, aluminium et fer. [0048] Le matériau absorbant 30 peut prendre différentes formes. Le matériau absorbant 5 30 peut par exemple être utilisé sous forme massive, par exemple une plaque, ou sous forme de poudre. En effet, comme cela est présenté dans les exemples, pour le diamant polycristallin (PCD) une plaque en niobium est plus efficace que de la poudre de niobium. Ainsi, avantageusement le matériau absorbant 30 est utilisé sous la forme d'une plaque, ladite plaque pouvant présenter de préférence une épaisseur supérieure à 50 i..tm, par 10 exemple une épaisseur comprise entre 0,1 mm et 10 mm. Néanmoins, de préférence, le matériau absorbant 30 est utilisé sous la forme d'une poudre car il peut s'adapter à la surface du matériau composite superdur, par exemple à la surface de coupe, et ainsi cela permet de traiter des matériaux composites superdurs présentant des formes complexes. [0049] Le procédé selon l'invention comporte ensuite une étape 300 (CRT) d'application 15 d'un courant électrique au matériau composite superdur 21, entraînant la migration du liant depuis le matériau composite superdur 21 vers le matériau absorbant 30 de façon à créer un gradient continu 221 de teneur en liant au sein du matériau composite superdur 21. [0050] Le courant électrique est de préférence un courant électrique continu. En effet, un courant alternatif symétrique n'aura que peu d'influence sur le déplacement du liant. 20 [0051] De préférence, le courant électrique n'est pas appliqué sous forme de brèves impulsions mais est mis en oeuvre sur une durée d'au moins cinq minutes. De préférence, le courant électrique est mis en oeuvre sur une durée supérieure ou égale à 5 minutes, de façon plus préférée sur une durée supérieure ou égale à 30 minutes, de façon encore plus préférée sur une durée supérieure ou égale à 60 minutes. Par exemple, le courant électrique 25 peut être mis en oeuvre sur une durée comprise entre cinq minutes et vingt-quatre heures. [0052] La différence de potentiel appliquée au niveau du matériau composite superdur n'a que peu d'influence sur le procédé selon l'invention. C'est l'intensité du courant et plus particulièrement la densité de courant qui a une forte influence sur l'efficacité de la méthode. Ainsi, de façon préférée, le courant électrique passant au travers matériau composite 30 superdur 21 présente une densité de courant comprise entre 0,1 et 50 A/mm2, de façon encore plus préférée elle est comprise entre 0,4 et 25 Airnm2. 0513-ASTO4 3060427 14 [0053] Le courant électrique peut être mis en oeuvre au travers du matériau composite superdur par différents moyens. Par exemple, le courant électrique appliqué au matériau composite superdur 21 peut être un courant induit par un champ électrique. L'application du courant électrique peut également être réalisée grâce à un générateur couplé à des 5 électrodes et capable de délivrer un courant continu d'intensité au moins égale à 500 A et une tension d'au moins 2V. [0054] Le courant électrique peut être appliqué au matériau composite superdur 21 par l'intermédiaire d'électrodes avec notamment une anode 301 positionnée au niveau d'une surface adjacente à la zone à dépléter en liant, par exemple, sur un matériau absorbant 30 10 en contact avec le matériau composite superdur 21. [0055] De façon préférée, le courant électrique est appliqué au matériau composite superdur 21 par l'intermédiaire d'électrodes positionnées d'une part au niveau d'une surface adjacente à une zone à dépléter en liant et d'autre part au niveau d'une surface opposée à la zone à dépléter en liant. 15 [0056] Comme cela est représenté à la figure 2, de façon plus particulière, l'anode 301 est positionnée au niveau d'une surface adjacente à la zone à dépléter tandis que la cathode 302 est positionnée au niveau d'une surface opposée à la zone à dépléter. [0057] De façon plus préférée, l'anode 301 est en contact avec le matériau absorbant 30, ce dernier étant lui-même positionné au contact de la zone à dépléter en liant de façon à y 20 former le gradient continu 221 de teneur en liant. [0058] L'application de ce courant électrique peut conduire à une augmentation de la température au sein du matériau composite superdur 21. Une telle montée en température permet avantageusement de faciliter la migration des éléments chimiques du liant et donc 25 d'augmenter l'efficacité du procédé selon l'invention. Ainsi, avantageusement, le procédé selon l'invention est réalisé à une température supérieure ou égale à 300 °C. Par exemple, l'intensité du courant électrique appliqué peut être avantageusement réglée de manière à ce que la température au sein du matériau composite superdur soit une température supérieure ou égale à 300 °C. 30 [0059] Cependant, la température ne doit pas non plus être trop élevée. En effet, il a été observé que le procédé selon l'invention est plus efficace lorsque la température du 0513-ASTO4 3060427 15 matériau composite superdur est maintenue à une température inférieure à la température de fusion du liant. Ainsi, de façon préférée, le procédé selon l'invention est réalisé à une température inférieure à la température de fusion du liant. Par exemple, l'intensité du courant électrique appliqué est avantageusement réglée de manière à ce que la température 5 au sein du matériau composte superdur soit inférieure à la température de fusion du liant. [0060] De même, étant donné qu'une trop forte température au sein du matériau composite superdur 21 pourrait endommager la microstructure polycristalline, le procédé selon l'invention est de préférence réalisé à une température inférieure à 1500°C, de façon plus préférée inférieure à 1000°C. Cela est particulièrement avantageux car certaines 10 microstructures polycristallines sont sensibles à de trop hautes températures. Par exemple, une microstructure polycristalline en diamant, en carbure de tungstène ou en nitrure de Bore peut subir des dommages si elle est exposée à des températures trop élevées. Ainsi, de façon préférée, le procédé selon l'invention est réalisé à une température inférieure à 700°C lorsque la microstructure polycristalline comporte du diamant ou du nitrure de Bore. 15 [0061] Ainsi avantageusement, dans une étape 400 du procédé de traitement, on contrôle la température du matériau composite superdur afin que la température soit suffisante, c'est-à-dire supérieure à une température de seuil basse Tsg, pour pouvoir observer l'électromigration, et suffisamment basse, c'est-à-dire inférieure à une température de seuil haute TSH, pour éviter une dégradation de la microstructure polycristalline. Les températures 20 de seuil sont dépendantes des éléments constituant le matériau composite superdur 21. Par exemple, pour un matériau composite superdur 21 en carbure de tungstène et cobalt, Tsg peut être égale à 300°C et TsH à 1200°C, de préférence 1150°C alors que pour un matériau composite superdur 21 en diamant polycristallin et cobalt, Tsg peut être égale à 300°C et IsH à 700 °C. 25 [0062] La température mesurée est de préférence la température du matériau composite superdur 21. De façon plus préférée, c'est la température mesurée au niveau d'une surface du matériau composite superdur 21, de préférence adjacente à la zone à dépléter en liant. Cette température peut par exemple être mesurée à l'aide d'un thermocouple aux basses températures (par exemple jusqu'à 1200°C), ou par un pyromètre optique aux hautes 30 températures (par exemple de 600°C jusqu'à 2000°C). [0063] Au sein du procédé selon l'invention, la température du matériau composite superdur 21 peut être modulée par l'intermédiaire de la régulation d'une source extérieure de chauffage et/ou par l'intermédiaire de la puissance électrique (par exemple de l'intensité 0513-ASTO4 3060427 16 du courant électrique) appliquée au matériau composite superdur 21. De façon préférée, l'intensité du courant électrique est réglée pour que la température soit comprise entre une température de seuil basse Tsg et une température de seuil haute TsH déterminées. Cela est par exemple représenté en figure 1 où, si la température contrôlée à l'étape 400 n'est 5 pas comprise entre Tsg et TsH (N), alors le procédé retourne à l'étape 300 de façon à modifier la puissance électrique appliquée (par exemple l'intensité du courant électrique), jusqu'à que la température soit comprise entre les bornes Tsg et TsH souhaitées (0). [0064] La puissance électrique pouvant être appliquée au matériau composite superdur peut être comprise entre 200 W et 2000 W. 10 [0065] Le procédé selon l'invention peut, de préférence, être mis en oeuvre sous une atmosphère contrôlée adaptée en fonction de la nature des matériaux traités. Par exemple, le procédé selon l'invention peut être mis en oeuvre dans un four à résistance, un four à induction, ou un four à micro-ondes, sous atmosphère protectrice et/ou sous vide. 15 L'atmosphère protectrice est par exemple de l'argon, un mélange d'argon et d'hydrogène, de l'azote, de l'azote hydrogéné ou de l'hydrogène. L'expression « sous vide » peut désigner un vide primaire (-1 Pa) ou secondaire (-10-2Pa). [0066] Le procédé selon l'invention peut en outre comprendre une étape 500 (VAR) de 20 cycles de puissance électrique, de température et/ou de pression. De tels cycles sont définis par des vitesses de montée, des durées de maintien en palier et des vitesses de descente. [0067] Ainsi, de façon particulière, le procédé selon l'invention comprend au moins deux cycles de courant électrique, ledit cycle de courant électrique comportant une augmentation 25 et une diminution de la puissance électrique appliquée au matériau composite superdur. [0068] De même, le procédé selon l'invention peut comprendre au moins deux cycles de température, chacun desdits cycles de température comportant une augmentation et une diminution de la température appliquée au matériau composite superdur. [0069] La création d'une telle zone déplétée en liant dans le matériau composite superdur 30 peut être l'étape finale du procédé de traitement du matériau destiné aux outils de coupe, d'usinage ou de forage. Néanmoins, elle peut également être suivie d'un traitement complémentaire tel qu'un revêtement pour améliorer encore les propriétés mécaniques, chimiques et/ou thermiques des matériaux. Ainsi, le procédé selon l'invention peut 0513-ASTO4 3060427 17 comprendre une étape supplémentaire de revêtement, ledit revêtement comprenant de préférence le dépôt d'une couche de diamant nanocristalline ou microcristalline. [0070] Le revêtement peut par exemple être déposé par un procédé du type PVD (Physical Vapor Deposition) ou CVD (Chemical Vapor Deposition), de préférence par un procédé du 5 type CVD. [0071] Selon un second aspect, l'invention porte sur un matériau composite superdur comportant une zone déplétée 22 en liant caractérisé en ce que la zone déplétée 22 en liant comporte un gradient continu 221 de teneur en liant s'étendant sur profondeur 10 supérieure ou égale à 500 iim. [0072] De façon préférée, le gradient continu 221 de teneur en liant s'étend sur profondeur supérieure ou égale à 700 iim, de façon plus préférée supérieure ou égale à 1000 iim, et de façon encore plus préférée supérieure ou égale à 5000 iim. 15 [0073] Le gradient continu 221 de teneur en liant présente avantageusement un profil continu et une absence de palier. Cela peut être traduit par le fait qu'avantageusement, le gradient continu 221 de teneur en liant présente un coefficient de corrélation linéaire entre la profondeur et la teneur en liant supérieur à 0,7, de façon plus préférée supérieur à 0,8. 20 Le coefficient de corrélation linéaire du gradient continu 221 de teneur en liant peut être mesuré sur une profondeur supérieure ou égale à 500 iim, de préférence, supérieure ou égale à 700 iim, et de façon encore plus préférée supérieure ou égale à 1000 iim, par exemple supérieure ou égale à 5000 lm. 25 [0074] Le matériau composite superdur comportant une zone déplétée 22 en liant selon l'invention comporte également une zone 24 conservant la teneur nominale en liant. En outre, le matériau composite superdur comportant une zone déplétée 22 en liant selon l'invention ne comporte pas de zones présentant une concentration en liant fortement supérieure à la concentration nominale en liant dans le composite superdur d'origine. En 30 effet, contrairement à certaines méthodes de l'art antérieur, le procédé de fabrication de l'invention ne concentre pas le liant au sein du matériau composite. Par exemple, la teneur en liant dans le matériau composite superdur comportant une zone déplétée 22 en liant est généralement inférieure ou égale à 120 % de la teneur nominale en liant dans le composite superdur d'origine. Ainsi, avantageusement, le matériau composite superdur comportant 35 une zone déplétée 22 en liant selon l'invention ne comporte pas de zone présentant une 0513-ASTO4 3060427 18 teneur en liant supérieure à 120 %, de préférence supérieure à plus de 110 %, de la teneur nominale en liant dans le matériau composite superdur d'origine. [0075] En outre, le matériau composite superdur comportant une zone déplétée 22 en liant 5 peut comprendre une surface de coupe présentant une teneur en liant inférieure à 3 % en poids (en fraction massique), de préférence inférieure à 2%, de façon davantage préférée inférieure à 1%. Dans un mode de réalisation, le matériau composite superdur comportant une zone déplétée 22 en liant comprend une surface de coupe présentant une teneur en liant non nulle (strictement supérieure à 0%). 10 [0076] Le procédé de traitement et le matériau traité obtenu trouvent leur utilité notamment pour la fabrication d'outils de coupe superdurs pour des applications de coupe telles que l'usinage de bois ou de métaux, des forets pour les forages profonds et toutes les applications où il est nécessaire d'utiliser des outils de coupe superdurs. 15 [0077] Ainsi, selon un autre aspect, l'invention porte sur un outil de coupe, d'usinage ou de forage comprenant le matériau composite superdur, comportant une zone déplétée 22 en liant, selon l'invention. Ces outils selon l'invention présentent une excellente résistance à l'usure, à la détérioration et à la chaleur. De préférence, le matériau composite superdur est situé au niveau d'au moins une surface de découpe, d'usinage ou 20 de forage dudit outil. [0078] Par exemple, l'invention porte sur un outil de forage (par exemple trépan de forage) comportant une tête surmontée d'au moins un taillant à base de matériau composite superdur comportant un gradient continu 221 de teneur en liant selon l'invention. 25 [Exemples] [0079] Les exemples suivants illustrent des modes de réalisation de l'invention auxquels l'invention ne se limite pas. 30 1. Matériau composite Diamant polycristallin - Cobalt comprenant une zone déplétée 1.1 Formation d'une zone déplétée en liant 0513-ASTO4 3060427 19 [0080] Le matériau composite superdur utilisé pour cet exemple est un matériau composite à base de diamant polycristallin et de liant cobalt. Un tel matériau composite superdur peut être synthétisé sous haute pression et haute température (à partir de 1400°C, 5GPa). Les particules de diamant sont généralement associées à une source riche en liant 5 Co et soumis à haute pression. Un chauffage à une température au moins égale au liquidus du Co sous pression permet au liant de diffuser, et après refroidissement et décompression, la structure du composite est formée. Le liant Co permet de lier les particules de diamant, mais il est aussi un catalyseur qui permet de créer des liaisons entre les grains de diamant. [0081] Un matériau absorbant a été utilisé et placé entre le matériau composite superdur 10 et l'anode. Le matériau absorbant utilisé est constitué de niobium sous la forme d'une plaque, de niobium sous la forme d'une poudre, ou de cuivre sous la forme d'une plaque. [0082] Le matériau composite superdur a été soumis à un courant électrique de 60 Ampère, à une température de 500°C et pendant une durée de 90 minutes. 15 1.2 Concentration en liant dans la zone déplétée [0083] La concentration en liant dans le matériau composite superdur comportant une zone déplétée en liant a été mesurée par spectrométrie dispersive en énergie et par spectrométrie dispersive en longueur d'onde. [0084] Les figures 3A à 3C montrent respectivement un graphique de la distribution en 20 cobalt dans le matériau composite superdur comportant une zone déplétée en liant en fonction de la profondeur depuis la surface de coupe lors de l'utilisation d'une plaque en niobium (figure 3A), d'une poudre de niobium (figure 3B), ou d'une plaque de cuivre (figure 3C). [0085] La figure 3A montre qu'en présence d'une plaque en niobium, l'invention permet la 25 formation, au sein d'un matériau composite comprenant du cobalt à hauteur d'environ 7,5 (3/0 de la fraction massique, d'une zone déplétée en liant sur une profondeur de plus de 1 millimètre. L'incertitude sur la mesure est estimé à ±1%m. En outre, cette zone déplétée comporte un gradient continu en liant présentant une pente d'environ 6,12 °/om.mm-1 (i.e. fraction massique par millimètre) sur une profondeur de plus de 700 iim. 30 [0086] La figure 3B montre qu'en présence de poudre de niobium l'invention permet la formation, au sein d'un matériau composite comprenant du cobalt à hauteur d'environ 7,5 (3/0 de la fraction massique, d'une zone déplétée en liant sur une profondeur de presque 1 millimètre. L'incertitude sur la mesure est estimé à ±1%m. En outre, cette zone déplétée 0513-ASTO4 3060427 20 comporte un gradient continu en liant présentant une pente d'environ 3 %m.mm-1 sur une profondeur de plus de 500 lm. [0087] La figure 3C montre qu'en présence d'une plaque en cuivre, l'invention permet la formation, au sein d'un matériau composite comprenant du cobalt à hauteur d'environ 7,5 5 % de la fraction massique, d'une zone déplétée en liant sur une profondeur de presque 1 millimètre. L'incertitude sur la mesure est estimé à ±0,9%m. En outre, cette zone déplétée comporte un gradient continu en liant présentant une pente d'environ 2,7 %m.mm-'sur une profondeur de plus de 700 lm. 10 2. Matériau composite carbure de tungstène polycristallin - cobalt comprenant une zone déplétée 2.1 Formation d'une zone déplétée en liant [0088] Le matériau composite superdur utilisé pour cet exemple est un matériau composite à base de carbure de tungstène et de liant cobalt. 15 [0089] Un matériau absorbant à base de nobium a été utilisé sous la forme de plaque et placé entre le matériau composite superdur et l'anode. [0090] Le matériau composite superdur a été soumis à un courant électrique de 520 Ampères, à une température de 700°C et sur une durée de 50 minutes. 20 2.2 Concentration en liant dans la zone déplétée [0091] La concentration en liant dans le matériau composite superdur comportant une zone déplétée en liant a été mesurée par spectrométrie dispersive en longueur d'onde. [0092] La figure 4 montre qu'en présence de nobium l'invention permet la formation, au sein d'un matériau composite comprenant du cobalt à hauteur d'environ 13 % de la fraction 25 massique, d'une zone déplétée en liant sur une profondeur de presque 10 millimètres. En outre, cette zone déplétée comporte un gradient continu en liant présentant une pente d'environ 0,1 %m.mm-'sur une profondeur de plus de 8 millimètres. [0093] Ces résultats montrent que le procédé selon l'invention permet de dépléter le 30 matériau composite superdur sur de très grandes profondeurs afin de former un gradient continu en liant. En outre, les températures utilisées sont supportées par toutes microstructures polycristallines habituellement utilisées en matériaux composites superdurs et le procédé ne nécessite pas l'utilisation de substances polluantes. 35 0513-ASTO4 REVENDICATIONS1. Procédé de traitement d'un matériau composite superdur (21) comprenant une microstructure polycristalline et un liant, ledit procédé comprenant les étapes suivantes : mettre (200) une surface dudit matériau composite superdur (21) en contact avec un matériau absorbant (30), et appliquer (300) un courant électrique sur le matériau composite superdur (21), entrainant un déplacement du liant depuis le matériau composite superdur (21) vers le matériau absorbant (30) de façon à créer un gradient continu (221) de teneur en liant au sein du matériau composite superdur (21). Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que la microstructure polycristalline comporte des cristaux sélectionnés parmi les cristaux de : carbure de tungstène, diamant, carbure de silicium, nitrure de silicium et nitrure de bore. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2 caractérisé en ce que la microstructure polycristalline est constituée essentiellement de cristaux de carbure de tungstène. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que le liant comporte au moins un élément sélectionné parmi les éléments suivants : fer, ruthénium, osmium, hassium, cobalt, rhodium, iridium, meitnerium, nickel, palladium, platine, darmstadtium, molybdène, et titane. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que le liant comporte du cobalt. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisé en ce que le matériau absorbant (30) est apte à interagir avec le liant de façon à former des composés binaires, ternaires ou quaternaires. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 caractérisé en ce que le matériau absorbant (30) est disposé sur une surface adjacente à une zone à dépléter en liant. 10 2. 15 3. 20 4. 255. 6. 30 7. 35 0513-ASTO4 3060427 22 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 caractérisé en ce que le courant électrique appliqué au matériau composite superdur (21) comporte une densité de courant électrique comprise entre 0,1 et 50 Nrnm2. 5 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 caractérisé en ce que le courant électrique est appliqué sur une durée d'au moins cinq minutes. 10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9 caractérisé en ce que le courant électrique est appliqué au matériau composite superdur (21) par l'intermédiaire d'électrodes positionnées d'une part sur une surface adjacente à une zone à dépléter en liant et d'autre part sur une surface opposée à la zone à dépléter en liant. 11. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 10 caractérisé en ce qu'il est réalisé à une température inférieure à la température de fusion du liant. 12. Matériau composite superdur comportant une zone déplétée (22) en liant caractérisé en ce que la zone déplétée (22) en liant comporte un gradient continu (221) de teneur en liant s'étendant sur profondeur supérieure ou égale à 500 iim. 13. Outil de coupe, d'usinage ou de forage comprenant le matériau composite superdur selon la revendication 12. 0513-ASTO4