Des revêtements à base d’aluminium et de chrome (AlCr) désormais bien plus résistants à l’abrasion

L'Université technique de Vienne (TU Wien) a publié ses nouveaux résultats concernant les revêtements de protection contre l’abrasion à base d’oxydes de chrome et d’aluminium : Une petite quantité de fer permet de rendre le revêtement encore plus résistant à l’abrasion.

Les revêtements céramiques à base de chrome et d’aluminium sont particulièrement durs et résistants à l’oxydation. Par conséquent, ils permettent de protéger contre l'abrasion les perceuses, les outils de fraisage, les plaquettes de coupe amovibles ainsi que d’autres outils. En jouant ce rôle, les revêtements doivent être en mesure de supporter de fortes températures ainsi que des charges mécaniques extrêmes. L’apport de petites quantités de fer renforce les propriétés matérielles des revêtements d’oxyde de chrome et d’aluminium. Les revêtements contenant du fer sont déposés avec une grande proportion de phases résistantes à l’abrasion, augmentant ainsi la durée de vie et la résistance mécanique des outils.

 

La formation et les effets des gouttelettes

Les revêtements durs à base d’oxydes de chrome et d’aluminium sont appliqués sur les outils grâce à une technique d’évaporation par arc. Elle utilise un arc électrique qui fait fondre de minuscules quantités de matériau de la cathode. Le matériau évaporé réagit avec l’oxygène et se dépose sur le support sous forme d’un fin revêtement céramique dur. Les gouttelettes sont aussi incorporées dans le revêtement dur au cours de ce processus. Ces défauts sont partiellement composés de particules de métal pur mesurant de quelques nanomètres à plusieurs centaines de nanomètres. Les gouttelettes rendent plus rugueux le revêtement dur sur les outils, ce qui à son tour a un impact négatif sur le débit de copeaux lors d’un perçage par exemple. L’outil peut être défaillant lors du perçage et les copeaux peuvent obstruer les cannelures.

L’ajout de fer représente une grande amélioration. En comparaison avec les revêtements d’oxydes de chrome et d’aluminium purs, les revêtements à base de chrome, d’aluminium et de fer (AlCrFe) forment de petites gouttelettes et en plus petite quantité. Celles-ci aident à l’élaboration de phases spécifiques résistantes à l’abrasion.

La technique de fabrication de la métallurgie des poudres permet à Plansee de produire des cibles ou des cathodes en utilisant des compositions de matériau bien définies telles que l’AlCrFe. Plansee bénéficie de technologie de pointe comme les machines SPS (SPS : spark plasma sintering) pour produire ses prototypes de manière rapide et économique dans un large éventail de compositions et de tailles.

L’article de Christian Koller au sujet du « rôle des gouttelettes et du fer dans la formation de phase de revêtements d’oxyde de chrome et d’aluminium par évaporation par arc » a été soutenu par Plansee et a reçu le prestigieux Acta Journals Student Award. Vous pouvez télécharger l’article complet sur : http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0257897215300062

 

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