FR2606792A1

FR2606792A1 - Procede d'application d'un revetement resistant a l'usure sur un outil de coupe

Info

Publication number: FR2606792A1
Application number: FR8616111A
Authority: FR
Inventors: Alexei Georgievich Gavrilov; Galina Konstantinov Galitskaya; Viktor Petrovich Zhed; Elena Ivanovna Kurbatova; Andrei Karlovich Sinelschikov
Original assignee: INSTR I
Current assignee: INSTR I
Priority date: 1986-11-06
Filing date: 1986-11-19
Publication date: 1988-05-20
Anticipated expiration: 2006-11-19
Also published as: US4734178A; SE457266B; DE3640303A1; NL8602945A; GB2197664A; AT386011B; SE8604842L; SE8604842D0; FR2606792B1; AU6501886A; CH671238A5; GB2197664B; BR8606303A; ATA293986A; AU585086B2; GB8627535D0; DE3640303C2

Abstract

USINAGE DES METAUX. PROCEDE D'APPLICATION D'UN REVETEMENT RESISTANT A L'USURE SUR UN OUTIL DE COUPE EN MATERIAU AU CARBONE PAR CONDENSATION DE LA MATIERE PROVENANT DU BOMBARDEMENT PAR LES IONS DE LA MATIERE EVAPOREE DE LA CATHODE DANS UNE CHAMBRE A VIDE PAR UNE DECHARGE D'ARC, OUTIL PREALABLEMENT IMMERGE DANS UNE SOLUTION SATUREE D'UN SEL PENDANT 5 A 10 MINUTES ET SECHE, L'ECHAUFFEMENT DE L'OUTIL DE COUPE PAR LE BOMBARDEMENT PAR LES IONS, ETAIT D'ABORD POUSSE JUSQU'A LA TEMPERATURE DE DECOMPOSITION DES CRISTAUX DE SEL, PUIS COUPE PENDANT 15 A 30 S, ENSUITE RECOMMENCE ET CONTINUE JUSQU'A LA TEMPERATURE DE CARBURATION SUR L'OUTIL DE LA MATIERE EVAPOREE DE LA CATHODE. PROLONGATION DE LA DUREE D'USINAGE DES OUTILS DE COUPE.

Description

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La présente invention concerne l'usinage des métaux,

notamment les outils de coupe pourvus d'un revêtement résis-

tant à l'usure et, en particulier, un procédé d'application

d'un revêtement résistant à l'usure sur un outil de coupe.

Ce procédé peut être utilisé pour différents outils coupants tels que: forets, outils de coupe, fraises, fabriqués à partir d'un matériau au Carbone, par exemple, de l'acier rapide, des alliages durs et fonctionnant dans des

conditions de charge élevée.

Actuellement, l'une des tendances visant à augmenter la durée de vie d'un outil de coupe muni d'un revêtement résistant à l'usure comportant des phases intersticielles difficilement fusibles de type TiC, TiN consiste à élever les caractéristiques intrinsèques d'utilisation du revêtement

résistant à l'usure, en particulier, sa ténacité et sa dureté.

A cet effet, on introduit, dans la composition du revêtement,

des composants d'addition,en général des métaux de transi-

tion des groupes IVa à VIa, par exemple Zirconium, Molybdène, Tungstène. On connait un procédé d'application d'un revêtement résistant à l'usure sur un outil de coupe en matériau au carbone (cf. brevet allemand n 1 521 166). Ce revêtement résistant à l'usure contient des cristaux de carbure de Vanadium, de carbure de Tantale, de carbure de Niobium. Ce revêtement de cristaux mélangé est formé par réaction-entre les métaux de transition tels que Titane, Vanadium, Tantale et Niobium ou leurs alliages et le carbure de Tungstène entrant dans la composition du matériau de base de l'outil de coupe. Cette réaction de formation du revêtement en mélange de cristaux se produit lors du chauffage de l'outil de coupe dans le vide ou dans une atmosphère de protection à

une température voisine de 900 C.

On applique les métaux susmentionnés sur la surface d'un outil de coupe avant la réalisation de la réaction de formation du revêtement résistant à l'usure en utilisant

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différents procédés, par exemple, un procédé électrolytique

ou la pulvérisation dans le vide.

Cependant, le revêtement résistant à l'usure formé de cristaux mélangés ne peut être réalisé que sur un outil de coupe en alliages durs. Ce procédé ne peut pas être appliqué pour un outil de coupe fabriqué à partir d'un alliage dont le point de fusion est inférieur à celui des

alliages durs, par exemple à partir d'un acier rapide.

De plus, le nombre de composés obtenus par ce procédé pour la formation des revêtements résistant à l'usure est limite par la réactivité du carbure de Tungstène qui ne réagit pratiquement pas avec les éléments des groupes

I à III, tels que K, Na, Ca, Ba et Al.

On connaît aussi un procédé d'application d'un revêtement résistant à l'usure sur un outil de coupe par

condensation d'une matière réalisé au moyen d'un bombarde-

ment ionique (Voir la revue "Physique et chimie du traite-

ment des matériaux", édition Nauka, n 2, 1979, pages 169 à ) permettant d'apporter un revêtement résistant à l'usure

non seulement sur les alliages durs mais aussi sur les-

matériaux à outil, dont le point de fusion est inférieur à

celui des alliages durs, par exemple, sur les aciers rapides.

Il consiste à placer un outil de coupe dans une chambre à vide, à y amorcer une décharge d'arc pour l'évaporation de la matière de la cathode, à appliquer une tension à l'outil de coupe, à chauffer l'outil de coupe en le bombardant par les ions de la matière évaporée de la cathode et à former le revêtement résistant à l'usure à la suite de la réaction des ions de la matière évaporée de la cathode avec un agent gazeux. Donc, on applique sur l'outil de coupe un revêtement résistant à l'usure comprenant des composants venus de la composition de la matière de la cathode et de l'agent gazeux. Comme on le sait, la cathode est habituellement fabriquée à partir des métaux de transition des groupes IVa VIa de la classification périodique des éléments ou de leurs

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alliages et on utilise, en tant qu'agent gazeux, l'Azote, le borane, le méthane. Le revêtement résistant à l'usure

obtenu à l'aide de ce procédé à base de phases intersti-

tielles difficilement fusibles de type TiC, TiN est carac-

térisé par une haute dureté et une certaine fragilité. Pour élever les caractéristiques d'un revêtement résistant à

l'usure, en particulier sa durée de vie, il est indispen-

sable qu'il possède, simultanément avec la dureté, une

bonne plasticité et des propriétés lubrifiantes. Un revête-

ment, dont la composition comprend, par exemple, des éléments des groupes I à III de la classification périodique des éléments,tels que Te, Se, Ce, F, Os peut avoir ces

propriétés. Toutefois, il est pratiquement impossible d'in-

troduire dans la composition de la matière à évaporer de la cathode les éléments des groupes I à III par suite de

leurs propriétés physiques et chimiques et des particula-

rités technologiques du procédé d'application du revêtement par condensation d'une matière à l'aide du bombardement ionique. En outre, par suite d'un bas point de fusion des éléments de ces groupes(à titre d'exemples, le point de fusion du Lithium est de 180 C et celui du Sodium est de 98 C), la cathode fond lors de la décharge d'arc dans la chambre à vide, ce qui compromet le régime technologique

de l'application du revêtement.

Au cours de l'évaporation de la matière de la cathode, il est nécessaire de la refroidir avec de l'eau. C'est pourquoi les éléments du groupe I, qui réagissent avec l'eau, en formant des alcalis et l'Hydrogène, ne peuvent être introduits dans la composition de la matière de la cathode,

car ils créent un danger d'explosion.

En même temps, il est pratiquement impossible de fabriquer une cathode à partir des matières ayant une solubilité réciproque insuffisante ou formant des solutions

liquides qui ne se mélangent pas.

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Il est pratiquement impossible d'évaporer simulta-

nément à l'aide d'une décharge d'arc des métaux différents, faisant partie de la cathode, car leurs potentiels d'ionisation

diffèrent sensiblement les uns des autres.

Il est aussi impossible de fabriquer des cathodes ou d'introduire dans la compositon de la matière des cathodes des composants liquides (Mercure) ou pulvérulents (Bore, Phosphore). En outre, il n'est pas rationnel de fabriquer les cathodes à partir des métaux nobles ou des métaux des terres

rares tels que le Platine ou le Lanthane.

On s'est donc proposé de mettre au point un procédé d'application d'un revêtement résistant à l'usure sur un outil de coupe en matière au carbone augmentant la durée

de vie de l'outil de coupe.

Le procédé,selon l'invention,d'application d'un revêtement résistant à l'usure sur un outil de coupe en matériau au Carbone consiste à placer l'outil de coupe dans une chambre à vide, à y démarrer une décharge d'arc pour l'évaporation de la matière de la cathode, à échauffer l'outil de coupe en le bombardant par les ions de la matière évaporée de la cathode et à former un revêtement résistant à l'usure à la suite de la réaction des ions de la matière évaporée de la cathode avec un agent gazeux introduit dans la chambre à vide, l'outil de coupe ayant été préalablement immergé dans une solution saturée d'un sel contenant un des cations Na, K, Ag, Ca, Ga, Tl, La, Ce ou Ta et/ou un anion contenant B, Se, Te, S, Re, Ru, Os, Pt ou W pendant 5 à 10 minutes à la température de saturation de la solution du sel choisi, puis séché par évaporation du solvant jusqu'à la cristallisation du sel sur la surface de l'outil de coupe, l'échauffement de l'outil de coupe par bombardement par les ions de la matière évaporée de la cathode étant tout d'abord mené jusqu'à la température de décomposition du sel, puis coupé en maintenant l'outil de coupe de 15 à 30 s

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à cette température, ensuite redémarré et continué jusqu'à la température de carburation de la matière évaporée de la cathode. Ce mode d'application d'un revêtement résistant à l'usure sur un outil de coupe en matière au Carbone permet d'améliorer les caractéristiques d'utilisation du revêtement résistant à l'usure et d'augmenter la durée de vie de l'outil de coupe d'au moins 1,5 fois. L'augmentation de la durée de vie de l'outil de coupe est obtenue grâce à la formation, sur sa surface, d'une sous-couche de cristaux mélangés, dont une partie diffuse dans le revêtement au

cours de sa condensation, en s'y alliant et en le renfor-

çant tandis qu'une partie des cristaux fond ou se ramollit en remplissant les rugosités de la surface de l'outil de coupe. La tenue de l'outil de coupe croît pendant son exploitation à la suite de l'amélioration des propriétés

physiques et chimiques du revêtement résistant à l'usure.

En même temps, on obtient en plus de l'augmentation de la dureté, l'élévation de sa plasticité et de ses propriétés antifriction grâce à l'introduction dans le revêtement résistant à l'usure de composants plastiques ainsi que

de composants possédant des propriétés lubrifiantes.

Les avantages de la présente invention ressortiront

à la description des exemples concrets de sa réalisation

décrits ci-après.

Le procédé d'application du revêtement résistant

à l'usure sur un outil de coupe est réalisé comme suit.

Tout d'abord, on fabrique un outil de coupe à partir d'une matière au Carbone, par exemple, des aciers rapides, des

alliages durs.

Ensuite, on immerge l'outil de coupe dans une solution saturée de sel, par exemple, dans une solution de borax dans l'eau et pendant 5 à 10 minutes à la température de saturation de la solution. A ce moment, les ions hydratés du sel se déposent sur la surface de l'outil de coupe. Il

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est possible d'utiliser les solutions saturées de n'importe quels sels simples, complexes ou organométalliques qui contiennent les cations de Na, K, Ag, Ca, Ga, T1, La, Ce ou Ta et/ou un anion contenant B, Se, Te, S, Re, Ru, Os, Pt ou W. On peut utiliser tant les sels d'origine naturelle

que ceux produits artificiellement.

En fonction du sel choisi, on utilise un solvant correspondant tel que l'eau ou un solvant organique, par

exemple, l'acétone, l'éthanol.

La solution saturée de sel est préparée à la tempé-

rature de dissolution de chaque sel dans le solvant choisi.

La solution doit être saturée pour que la quantité maximale possible d'ions du sel puisse se déposer de la

solution sur la surface de l'outil de coupe. En cas d'utili-

sation de solutions sursaturées, le processus de refroidisse-

ment devient difficile par suite de la présence, dans celles-ci, de la deuxième phase, ce qui dimine la quantité des ions déposés sur la surface de l'outil de coupe et nuit

à leur répartition régulière sur la surface.

Dans la solution saturée de sel, l'outil de coupe est maintenu à la température de dissolution de ce sel en vue de garder une concentration constante d'ions dans la solution et de prévenir la séparation d'une deuxième phase de la solution. Au besoin on peut chauffer la solution,

par un procédé quelconque.

Le temps optimal du maintien d'un outil de coupe

dans la solution de sel est déterminé par voie expérimentale.

Si le temps est inférieur à 5 minutes la quantité d'ions de sel déposée sur la surface d'un outil de coupe n'élève pas sensiblement la durée de vie du revêtement résistant à l'usure. Un temps supérieur à 10 minutes ne contribue guère

à l'augmentation ultérieure de la durée de vie.

Ceci fait, on évapore le solvant jusqu'à la cristal-

lisation du sel sur la surface de l'outil de coupe. Selon

le solvant utilisé, on l'évapore soit à l'air, à la tempé-

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rature du milieu ambiant, soit par chauffage jusqu'à la

température de cristallisation du sel.

Si la température à laquelle on effectue la cristal-

lisation du sel de la solution est inférieure à la tempé-

rature de cristallisation, les cristaux formés contiennent une grande quantité d'eau de cristallisation ou la surface

de l'outil de coupe présente une certaine quantité rési-

duaire de solvant dont la présence n'est pas désirable car les matières résiduaires font varier, lors de l'application ultérieure d'un revêtement résistant à l'usure dans la chambre à vide, la composition du revêtement obtenu et

abaissent la tenue de l'outil de coupe.

Si la température d'un sel devient supérieure à la température de cristallisation, le sel peut se décomposer partiellement en dehors de la chambre à vide ce qui réduit

également la tenue de l'outil de coupe.

Ensuite, on place l'outil de coupe dans une chambre à vide contenant une cathode, dont la matière contient au moins un métal de transition d'un groupe IVa-VIa faisant

partie de la composition du revêtement résistant à l'usure.

Cette cathode est fabriquée le plus souvent à partir du Ti ou de ses alliages. Dans le cas o la composition d'un revêtement contient d'autres métaux des groupes mentionnés,

il est possible de monter dans la chambre d'autres cathodes.

Ceci fait, on crée le vide dans la chambre et on commence une décharge d'arc pour l'évaporation de la matière de la cathode. On applique une tension de polarisation connue,

de 800 à 10 000 V, à l'outil de coupe et on effectue l'échauf-

fement de sa surface en le bombardant par les ions de la matière évaporée de la cathode. L'échauffement se fait en

deux étapes: on échauffe jusqu'à la température de décompo-

sition des cristaux du sel déposé sur la surface de l'outil

de coupe, température qu'on contrôle à l'aide d'un pyromètre.

Après avoir atteint cette valeur, on coupe la décharge d'arc et on laisse l'outil de coupe tel quel pendant 15 à 30 s

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pour permettre la décompositon des cristaux de sel en ses composants. Une durée inférieure à 15 s n'assure pas une décomposition suffisante du sel pour l'augmentation notoire de la durée de vie du revêtement tandis qu'un chauffage ultérieur contribue à la fusion et à l'évaporation de la quantité résiduaire de sel non décomposé sur la

surface de l'outil de coupe.

Si la durée est supérieure à 30 s l'outil de coupe commence à se refroidir et le processus de décomposition des cristaux de sel s'interrompt. Ensuite, on recommence la décharge d'arc et on continue à chauffer l'outil de coupe jusqu'à la température de carburation de la matière évaporée de la cathode, qui est également contrôlé par un pyromètre. Après cela, on réduit la tension de polarisation appliquée à l'outil de coupe jusqu'à une valeur qui assure la condensation de la matière évaporée de la cathode sur la surface de l'outil de coupe. On connaît la valeur de cette tension de polarisation. Elle se trouve dans les limites de 25 à 750 V. En même temps, on introduit dans la chambre à vide un agent gazeux qui entre en réaction

avec la matière évaporée de la cathode en formant un revête-

ment résistant à l'usure. Comme agent gazeux, on utilise les gaz tels que: Azote, Méthane, Borane. Comme on le sait, on introduit l'agent gazeux dans la chambre sous une pression

comprise entre 5.10- 2 mm de mercure et 5.10-5 mm de mercure.

Après avoir formé un revêtement résistant à l'usure d'une épaisseur désirée, déterminée par la durée d'amenée de l'agent gazeux, on interrompt l'arrivée de l'agent gazeux, on supprime la tension de polarisation de l'outil de coupe, on interrompt la décharge d'arc et on refroidit l'outil de coupe dans la chambre jusqu'à la température ambiante. Pour une meilleure compréhension de l'invention, on donne ci- dessous les exemples de réalisation suivants:

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Exemple 1

On a fabriqué des forets hélicoïdaux en acier rapide, dont la composition en % en poids est la suivante: 0,85 de C, 3,6 de Cr, 6,0 de W, 2,0 de V, 5,0 de Mo-, le Fer étant le complément à 100 %. Un lot de dix forets décrassés et dégraissés a été immergé dans un récipient rempli d'une solution saturée du sel sodique de l'acide tétraborique Na2B407 à la température de 30 C. Le sel contenait le cation de Na+ et l'anion (B407) contenant B. La solution a été obtenue à cette température en dissolvant

3,75 kg de borax dans 100 g d'eau.

Autrement dit, l'eau a été utilisée comme solvant.

Le lot de forets a été immergé dans la solution pendant minutes, la température de la solution a été maintenue à 30 C. Ensuite, on a transporté les forets dans un four ayant une température de 60 C, c'est-àdire la température de cristallisation du borax de la solution; on chauffait les forets jusqu'à cette température et on évaporait le solvant. Ensuite, on a mis les forets dans une chambre à vide d'une installation connue, destinée à appliquer les revêtements par condensation d'une matière par bombardement ionique. On a fait le vide dans la chambre jusqu'à la pression de 5.10 5 mm de mercure et on a appliqué la tension de polarisation de 1200 V aux forets. On a démarré la décharge d'arc dans la chambre pour l'évaporation de la cathode en Ti. On chauffait ainsi la surface des forets en la bombardant par les ions de Ti jusqu'à la température

de 400 C, c'est-à-dire jusqu'à la température de décomposi-

tion du borax dans des conditions de bombardement ionique connues. Ceci fait, on a coupé la décharge d'arc pendant s. Au bout de ce temps, on a recommencé la décharge

d'arc et on continuait à chauffer les forets par le bombar-

dement ionique jusqu'à la température de 520 C, c'est-à-dire, jusqu'à la température de carburation du Titane dans les

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conditions du bombardement ionique. A cette température, le Titane en réagissant avec le carbure de la matière des forets, dans ce cas, avec l'acier rapide formait le carbure

de Titane.

Après avoir atteint la température de carburation du Titane on réduisait la tension de polarisation sur les forets jusqu'à 350 V et on commençait à introduire de l'Azote dans la chambre. La pression dans la chambre était de 3.10- 3 mm de Mercure. A la suite de la réaction de l'Azote avec le Titane, un revêtement de nitrure,de Titane résistant à l'usure d'une épaisseur de 5 micromètres à été formé sur la surface des forets. Ceci fait, on a interrompu l'amenée de l'Azote, on a coupé la décharge d'arc, on a

supprimé la polarisation de l'outil de coupe et on refroi-

dissait la chambre jusqu'à la température ambiante.

Un lot de forets de 5 mm de diamètre a été soumis à des essais de tenue par forage d'orifices dans un acier de composition suivante: 0,42 à 0,49 % de C en poids, le Fer étant le complément à 100 % sur une foreuse verticale

aux régimes suivants: en présence d'un liquide de lubri-

fication et de refroidissement, la vitesse V était de m/mn, l'avance S était de 0,18 mm/tr, la profondeur du forage 1 est de 3d o d est le diamètre d'un foret. Le

grincement du foret servait de critère de l'émoussement.

Par foret, on a percé 390 orifices en moyenne.

Exemple 2

On immergeait un lot de forets analogue à celui décrit dans l'exemple 1 dans un récipient rempli d'une solution saturée de carbonate de Potassium K2C03 à la température de 20 C. Le sel contient le cation K+. Pour obtenir la solution saturée, on prenait 113,5 g de sel pour 100 g d'eau. On exposait le lot à l'action de la solution pendant 7 minutes en maintenant la température de la solution égale à 20 C. Ensuite, on opérait de manière analogue à l'exemple 1, sauf que la cristallisation du sel il 2606792 s'effectuait à la température de 40 C et qu'on échauffait la surface des forets en la bombardant par les ions de la matière évaporée de la cathode à la première étape jusqu'à

la température de 400 C, c'est-à-dire, jusqu'à la tempé-

rature de décomposition du carbonate de Potassium dans les conditions du bombardement ionique. Après cela, on a coupé la décharge d'arc pendant 15 s. Ensuite, on opérait de la

manière analogue au cas décrit dans l'exemple 1.

Le lot de forets a été soumis aux essais de tenue de manière analogue au cas décrit dans l'exemple 1. Par

foret, on a percé en moyenne 420 orifices.

Exemple 3

Un lot de forets, fabriqués de manière analogue au cas décrit dans l'exemple 1, a été immergé dans un récipient rempli d'une solution de nitrate de Sodium NaNO3

à la température de 20 C. Le sel contient le cation Na+.

Pour obtenir la solution saturée, on prenait 46,8 g de sel pour 100 g d'eau. On les a laissé immergés pendant 10

minutes en maintenant la température de la solution à 20 C.

Ensuite, on procédait de manière analogue à l'exemple 1, à l'exception de la cristallisation du sel réalisée à la température de 30 C, et on continuait l'échauffement de la surface des forets en bombardant par les ions de la matière évaporée de la cathode à la première étape jusqu'à la température de 380 C, c'est-à-dire jusqu'à la température de décomposition du nitrate de Sodium dans les conditions du bombardement ionique. Après cela, on a coupé la décharge d'arc pendant 25 s. Ensuite, on opérait de manière analogue au cas décrit dans l'exemple 1. Un lot de forets a été soumis aux essais de tenue analogues à ceux décrits dans

l'exemple 1. On a percé par foret en moyenne 350 orifices.

Exemple 4

Un lot de forets, fabriqués de manière analogue au cas décrit dans l'exemple 1, a été immergé dans un récipient rempli d'une solution de sulfate de Lanthane

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La2 (S04)3 à la température de 20 C. Le sel contenait le cation La+ et l'anion (S04) contenant S. Pour obtenir une solution saturée, on a pris 3, 9 g de sel pour 100 g d'acétone. Les forets ont été maintenus dans cette solution pendant 10 minutes. Ensuite, on opérait de manière analogue au cas décrit dans l'exemple 1, à l'exception de l'évaporation du solvant par voie naturelle et on chauffait la surface des forets en bombardant par les ions de la matière évaporée de la cathode à la première étape jusqu'à la température

de 450 C, c'est-à-dire, jusqu'à la température de décompo-

sition du sel dans les conditions du bombardement ionique.

Après cela, on a coupé la décharge d'arc pendant 25 s. Un lot de forets a été soumis aux essais de tenue analogues à ceux décrits dans l'exemple 1. On a percé par foret en

moyenne 300 orifices.

Exemple 5

Le procédé a été réalisé de manière analogue au cas décrit dans l'exemple 4, mais le sel était le sulfate de Cérium Ce2(S04)3. Le sel contenait le cation Ce+++ et l'anion (S04) contenant S. Pour l'obtention de la solution

saturée on prenait 15 g de sel pour 100 g d'eau à la tempé-

rature de 20 C. On évaporait alors le solvant à la tempéra-

ture de 30 C et on chauffait la surface des forets en la bombardant par les ions de la matière évaporée de la cathode

à la première étape jusqu'à la température de 500 C.

Un lot de forets a été soumis aux essais de tenue analogues à ceux décrits dans l'exemple 1. On a percé par

foret en moyenne 340 orifices.

Exemple 6

Le procédé a été réalisé de manière analogue au cas décrit dans l'exemple 4, mais on a pris comme sel le chlorure de Tantale TaCl3. Le sel contenait le cation Ta+++ Pour l'obtention de la solution saturée on a pris 3,5 g de sel pour 100 g d'eau à la température de 70 C. On évaporait

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le solvant à la température de 30 C et on chauffait la surface des forets en la bombardant par les ions de la

matière de la cathode à la première étape jusqu'à la tempé-

rature de 300 C.

Un lot de forets a été soumis aux essais de tenue analogues à ceux décrits dans l'exemple 1. On a percé

par foret en moyenne 346 orifices.

Exemple 7

Le procédé a été réalisé de manière analogue au cas décrit dans l'exemple 4, mais on a pris comme sel le sulfure de Sodium Na2S. Le sel contenait le cation Na+ et l'anion S-. Pour obtenir la solution saturée, on a pris

18,06 g de sel pour 100 g d'eau à la température de 20 C.

On évaporait le solvant à la température de 50 C et on chauffait la surface en la bombardant par les ions de la matière évaporée de la cathode à la première étape jusqu'à C. Un lot de forets a été soumis aux essais de tenue analogues à ceux décrits dans l'exemple 1. On a percé par

foret en moyenne 352 orifices.

Exemple 8

Le procédé a été réalisé de manière analogue au cas décrit dans l'exemple 4, mais on a pris comme sel le tellurure de Sodium Na2Te. Le sel contenait le cation Na+ et l'anion Te. Pour l'obtention de la solution saturée on a pris 15 g de sel pour 100 g d'eau à 20 C. On évaporait le solvant à la température de 50 C et on chauffait à la

première étape jusqu'à la température de 200 C.

foret en moyenne 369 orifices.

Exemple 9

Le procédé a été réalisé de manière analogue au cas décrit dans l'exemple 4, mais le sel étant le séléniure dé Sodium Na2Se. Le sel contenait le cation Na+ et l'anion

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Se-- Pour l'obtention de la solution saturée on a pris 13,2 g de sel pour 100 g d'eau à la température de 20 C. On évapore le solvant à la température de 50 C et on effectuait le chauffage de la surface des forets en la bombardant par les ions de la matière évaporée de la cathode à la première

étape jusqu'à la température de 230 C.

foret en moyenne 345 orifices.

Exemple 10

Le procédé a été réalisé de la manière analogue au cas décrit dans l'exemple 4, mais le sel étant le perrhénate de Potassium KReO4. Le sel contenait le cation K+ et l'anion (ReO4) contenant Re. Pour l'obtention de la solution saturée on a pris 6,34 g de sel pour 100 g d'eau à la température de 20 C. On évaporait le solvant à la température de 100 C et on chauffait la surface des forets en la bombardant par les ions de la matière évaporée de la cathode à la première

étape jusqu'à la température de 250 C.

par foret en moyenne 285 orifices.

Exemple 11

Le procédé a été réalisé de manière analogue au cas

décrit dans l'exemple 4, mais le sel étant l'hexacyano-

ruthenate de potassium K4 [ Ru (CN)61. Le sel contenait

le cation K+ et l'anion [Ru (CN)6] ---- contenant Ru.

Pour obtenir la solution saturée on a pris 30 g de sel pour g d'eau à 80 C. On évaporait le solvant à la température de 100 C et on chauffait à la première étape la surface des forets en la bombardant par les ions de la matière

évaporée de la cathode jusqu'à la température de 220 C.

foret en moyenne 310 orifices.

Exemple 12

Le procédé a été réalisé de manière analogue au cas décrit dans l'exemple 4, mais le sel était l'hexacyano-

osmiate de Potassium K4 [ Os (CN)6) J. Le sel contenait le cation K+ et l'anion [Os (CN)6J, contenant Os. Pour l'obtention de la solution saturée, on a pris 22 g de sel pour 100 g d'eau à la température de 80 C. On évaporait le solvant à la température de 100 C et on chauffait la surface des forets en la bombardant par les ions de la matière évaporée de la cathode à la première étape jusqu'a

la température de 240 C.

foret en moyenne 380 orifices.

Exemple 13

Le procédé a été réalisé de manière analogue au cas

décrit dans l'exemple 4, mais le sel était le tétracyano-

platinate de Potassium K2 [ Pt (CN)4J. Le sel contenait le

cation K et l'anion [ Pt (CN)4] contenant Pt. Pour l'obten-

tion de la solution saturée, on a pris 18 g de sel pour g d'acétone à 38 C. On évaporait le solvant par voie naturelle et on chauffait, à la première étape, la surface des forets en la bombardant par les ions de la matière

évaporée de la cathode jusqu'à la température de 200 C.

Un lot de forets a été soumis aux essais de tenue de manière analogue au cas décrit dans l'exemple 1. On a

- percé par foret en moyenne 334 orifices.

Exemple 14

Le procédé a été réalisé de manière analogue au cas décrit dans l'exemple 4, mais le sel était le rhodanite (ou sulfocyanure) de Potassium KNCS. Le sel contenait le cation K+ et l'anion NCS contenant S. Pour l'obtention de la solution saturée, on a pris 217 g de sel pour 100 g d'eau à la température de 20 C. On évaporait le solvant à la température de 30 C et on chauffait la surface des forets

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en la bombardant par les ions de la matière évaporée de la

cathode à la première étape jusqu'à la température de 120 C.

Un lot de forets a été soumis aux essais de tenue analogues à ceux décrits dans l'exemple 1. On a percé par foret en moyenne 395 orifices.

Exemple 15

Le procédé a été réalisé de manière analogue au

cas décrit dans l'exemple 4, mais le sel était le chioropla-

tinate de Lithium Li2 [Pt C16]. Le sel contenait l'anion [PtC16l-

contenant Pt. Pour l'obtention de la solution saturée, on a pris 56 g de sel pour 100 g d'eau à la température de 20 C. On évaporait le solvant par la voie naturelle et on chauffait la surface des forets en la bombardant par les ions de la matière évaporée de la cathode à la première étape jusqu'à la

température de 450 C.

foret en moyenne 257 orifices.

Exemple 16

Le procédé a été réalisé de manière analogue au cas décrit dans l'exemple 4, mais le sel était le sulfate de Magnésium MgSO4. Le sel contenait l'anion (S04) qui contenait S. Pour l'obtention de la solution saturée on a pris 35,6 g de sel pour 100 g d'eau à la température de 20 C. On évaporait le solvant à la température de 70 C et on chauffait la surface des forets en la bombardant par les ions de la matière évaporée à la première étape jusqu'à la

température de 250 C.

*foret en moyenne 310 orifices.

Exemple 17

Le procédé a été réalisé de manière analogue au cas décrit dans l'exemple 4, mais le sel était le sulfate de Beryllium BeSO4. Le sel contenait l'anion (SO04) contenant S. En vue d'obtenir la solution saturée,on a pris

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g de sel par 100 g d'eau à 20 C. On évaporait le solvant à la température de 300C et on chauffait la surface des forets en la bombardant par les ions de la matière évaporée de la cathode à la première étape jusqu'à la température de 340 C. Un lot de forets a été soumis aux essais de tenue analogues à ceux décrits dans l'exemple 1. On a percé par

un foret en moyenne 346 orifices.

Exemple 18

On a fabriqué un lot de forets analogue à celui décrit dans l'exemple 1 et on l'a immergé dans un récipient rempli d'une solution saturée de sulfate de Gallium Ga2(S04)3 à la température de 20 C. Le sel contenait le cation Ga+++ et l'anion (S04) contenant S. Dans le but d'obtenir la

solution saturée, on a pris 15 g de sel pour 100 g d'eau.

On l'a immergé pendant 10 minutes en maintenant la tempé-

rature de la solution à 20 C. Ensuite, le procédé a été réalisé de manière analogue au procédé décrit dans l'exemple

1, mais on effectuait la cristallisation du sel à la tempé-

rature de 40 C et on chauffait les forets en les bombardant par les ions de la matière évaporée de la cathode à la première étape jusqu'à la température de 450 C, c'est-à-dire, jusqu'à la température de décomposition du sel dans les conditions du bombardement ionique et on a démarré la

décharge d'arc durant 30 s.

foret en moyenne 400 orifices.

Exemple 19

On a fabriqué un lot de forets analogue à celui décrit dans l'exemple 1 et on l'a immergé dans un récipient rempli de solution saturée de tungstate de Sodium Na2WO4 à la température de 20 C. Le sel contenait le cation Na+ et l'anion (W04) contenant W. Pour l'obtention de la solution saturée on a pris 72 g de sel pour 100 g d'eau. On a immergé

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le lot pendant 10 minutes en maintenant la température à C. Ensuite, le procédé a été réalisé de manière analogue

au cas décrit dans l'exemple 1, on effectuait la cristal-

lisation à la température de 80 C et on chauffait la surface des forets en la bombardant par les ions de la matière évaporée de la cathode à la première étape jusqu'à la température de 200 C et on a coupé la décharge d'arc pendant

secondes.

foret en moyenne 340 orifices.

Exemple 20

On a fabriqué un lot de 10 plaquettes de coupe en alliage dur, dont la composition est la suivante: 15 % en poids de carbure de Titane TiC, 6 % en poids de Cobalt Co, le carbure de Tungstène étant le complément à 100 %. On a immergé les plaquettes décrassées dans un récipient rempli de la solution saturée de nitrate de Calcium Ca (NO3)2 à C. Le sel contenait le cation Ca++. Pour l'obtention de

la solution saturée, on a pris 121 g de sel pour 100 g d'eau.

On a immergé le lot de plaquettes dans la solution durant minutes en maintenant la température de la solution à 20 C. Après l'immersion, on transportait les plaquettes dans un

four et on y évaporait le solvant à la température de 35 C.

Ensuite, on a placé les plaquettes dans une chambre à vide

pour qu'elles reçoivent le dépôt du revêtement par conden-

sation de matière au moyen du bombardement ionique. On a évacué la chambre jusqu'à la pression de 5.10 5 mm Hg et on a appliqué aux plaquettes une tension de polarisation de 1500 V. Ensuite, on a démarré dans la chambre une décharge d'arc et on évaporait la cathode en Titane. Ainsi, on effectuait l'échauffement de la surface des plaquettes

en les bombardant par les ions de Titane jusqu'à la tempé-

rature 100 C, c'est-à-dire, jusqu'à la température de décomposition du sel dans les conditions du bombardement

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ionique. Ensuite, on a coupé la décharge d'arc pendant 30 s.

Après cela, on a recommencé la décharge d'arc et on conti-

nuait à chauffer les plaquettes jusqu'à la température de 650 C, c'est-àdire jusqu'à la température de formation du carbure de Titane à la suite de l'action du Titane sur le

Carbone de la matière des plaquettes. La tension de polari-

sation a été diminuée jusqu'à 300 V et on a amené dans la chambre de l'Azote jusqu'à la pression de 2.10- 3 mm de Mercure. Un revêtement résistant à l'usure en nitrure de Titane d'une épaisseur de 6 micromètres se formait sur la surface des plaquettes à la suite de l'action de l'Azote sur le Titane. Après cela, on a interrompu l'introduction de

l'Azote, on a coupé la décharge d'arc, on a supprimé la pola-

risation des plaquettes et on refroidissait la chambre

jusqu'à la température ambiante.

Le lot de plaquettes a été soumis aux essais de tenue par tournage d'un acier, dont la composition est la suivante: 0,36 à 0,45 % en poids de C, le Fer étant le complément à % aux régimes de coupe suivants: vitesse de coupe V

160 m/mn, avance S 0,3 mm/tr, profondeur de coupe 1 I mm.

La tenue des plaquettes a été déterminée d'après le nombre de pièces usinées par plaquette jusqu'à son usure

technologique. On a usiné par plaquette en moyenne 35 pièces.

Exemple 21

On a fabriqué un lot de plaquettes analogue à celui décrit dans l'exemple 20 et on l'a immergé dans un récipient rempli de la solution de nitrate de Thallium Tl (NO3)3 à la température de 20 C. Le sel comporte le cation Tl+++. Pour l'obtention de la solution on a pris 9,55 g de sel pour 100 g d'eau. On a maintenu l'immersion pendant 7 minutes en maintenant la température à 20 C. Ensuite, on opérait de manière analogue au cas décrit dans l'exemple 20, mais la cristallisation du sel se faisait à la température de 600C et on effectuait l'échauffement des plaquettes à la première étape jusqu'à la température de 2001C alors que la décharge

d'arc a été coupée pendant 15 s.

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Les essais de tenue ont été exécutés de manière analogue au cas décrit dans l'exemple 20. On a usiné par

plaquette en moyenne 40 pièces.

Exemple 22

Un lot de plaquettes analogue à celui décrit dans l'exemple 20 a été immergé dans un récipient rempli de la solution d'acétate d'Argent AgC2H302 à la température de C. On l'a maintenu pendant 10 minutes. Le sel contenait + le cation Ag. Pour l'obtention de la solution on a pris 1, 04 g de sel pour 100 g d'eau. Ensuite, on a procédé de manière analogue au cas décrit dans l'exemple 20, mais on effectuait la cristallisation du sel à la température de C et on effectuait l'échauffement à la première étape jusqu'à 120 C, c'est-à-dire, jusqu'à la température de décomposition du sel dans les conditions du bombardement ionique. Un lot de plaquettes a été soumis aux essais de tenue analogues à ceux décrits dans l'exemple 20. On a

usiné par plaquettes en moyenne 38 pièces.

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Claims

- REVENDICATION -

Procédé d'application d'un revêtement résistantà l'usure sur un outil de coupe en matière au carbone, qui consiste à placer l'outil de coupe dans une chambre à vide,

à démarrer, dans celle-ci, une décharge d'arc pour l'évapora-

tion de la matière de la cathode, à effectuer l'échauffement de l'outil de coupe en le bombardant par les ions de la matière de la cathode et à former le revêtement résistant à l'usure à la suite de la réaction des ions de la matière évaporée de la cathode avec un agent gazeux introduit dans la chambre à vide, procédé caractérisé en ce qu'avant de mettre l'outil de coupe dans la chambre à vide on l'immerge dans une solution saturée d'un sel contenant l'un des cations Na, K, Ag, Ca, Ga, T1, La, Ce ou Ta et/ou un anion qui contient B, Se, Te, S, Re, Ru, Os, Pt ou W, pendant 5 à 10 minutes à la température de saturation de la solution de sel, on évapore le solvant jusqu'à la cristallisation du sel sur la surface de l'outil de coupe; en ce qu'on effectue l'échauffement de l'outil de coupe en le bombardement par les ions de la matière évaporée de la cathode, tout d'abord, jusqu'à la température de décomposition du sel, puis qu'on coupe la décharge d'arc, en maintenant l'outil de coupe tel quel pendant 15 à 30 s, ensuite qu'on recommence la décharge d'arc jusqu'à atteindre sur l'outil la température de

carburation de la matière évaporée de la cathode.