EuroWire January 2015

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Article technique
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de diamètres intérieurs très réduits. Un
filament rectiligne individuel placé sur la
ligne centrale de la filière peut uniformiser
la température de la surface du trou
durant le processus de déposition. Une
polarisation à CC a été appliquée entre
le filament et le substrat représenté par
la filière de tréfilage pour améliorer la
densité de nucléation du diamant.
3 Description et
analyses de filières
avec revêtement
composite à
base de diamant
nanocristallin
(nano-dies)
Les Figures 2a et 2b illustrent la
morphologie superficielle des revêtements
en diamant polycristallin traditionnel et
nanocristallin. La pellicule de diamant
polycristallin traditionnel représenté
à la Fig. 2a, montre une surface du
diamant microcristallin bien facettée
avec une granulométrie de 2 à 4μm. La
surface est très rugueuse et consiste en
une combinaison de facettes {111} et
{110}. Par contre, la pellicule de diamant
nanocristallin représenté à la Fig. 2b
apparaît très dense avec une morphologie
à grain fin (dimensions du grain d’environ
50nm). La morphologie de la surface est
sans facettes et est beaucoup plus lisse
par rapport aux pellicules de diamant
polycristallin.
La Fig. 3 montre le spectre Raman des
revêtements composites des pellicules
de diamant polycristallin et de diamant
nanocristallin. En ce qui concerne les
pellicules de diamant polycristallin
traditionnelles, le seul pic marqué
caractéristique du diamant (carbone
sp3) se présente à 1 332cm-1. Pour les
pellicules de diamant nanocristallin, un pic
caractéristique pour le diamant (carbone
sp3) se présente à proximité de 1 339cm-1.
Un ample pic à proximité de 1 580cm-1
correspond au carbone amorphe ou au
carbone non-diamant (carbone sp2) .
Il s’ensuit que la pellicule de diamant
polycristallin traditionnelle contient une
quantité considérablement inférieure
de composant non-diamant. En ce qui
concerne le diamant nanocristallin,
la bande du diamant à 1 332cm-1
est significativement plus ample, et
l’intensité de la dispersion Raman résulte
marquée près de la zone 1 560cm-1.
L’agrandissement de la bande du diamant
est la conséquence de la diminution de la
granulométrie à l’échelle nanométrique, et
la présence de l’intensité de la dispersion
à 1 560cm-1 est due à l’augmentation des
composants avec hybridation sp2 type
graphite ou carbone amorphe aux joints
de grain dans les pellicules. La dispersion
Raman est 50~60 fois plus élevée pour le
carbone avec hybridation sp2 par rapport
au carbone avec hybridation sp3; par
conséquent, le composant de diamant
est prédominant dans les pellicules. Le
spectre de Raman dans les pellicules
de diamant nanocristallin dans la
Figure 3 peut être considéré comme la
représentation de la surface de la pellicule
composite de diamant étant donné que le
spectre de Raman montre la structure de
la couche supérieure de la pellicule.
Les profils de la surface du revêtement de
diamant polycristallin traditionnel et du
revêtement composite nanocristallin ont
été essayés avec la même épaisseur dans
5 sites d’échantillonnage en utilisant un
profilomètre pour l’analyse des surfaces
et les résultats de la rugosité superficielle
(Ra) ont été respectivement de 309,64nm
et 104,71nm. En comparaison, la rugosité
(Ra) du revêtement composite de diamant
nanocristallin pouvait atteindre 30nm
ou même des valeurs inférieures après le
polissage mécanique.
Selon la description et l’analyse, le
revêtement de diamant nanocristallin
présente une surface lisse avec une
granulométrie d’environ 50nm, ce qui est
considérablement inférieure à celle des
revêtements de diamant polycristallin
traditionnels. Cela est avantageux pour le
polissage superficiel des revêtements de
diamant. Par conséquent, les filières avec
des revêtements composites de diamant
nanocristallin (nano-dies) peuvent être
aisément fabriquées, (voir la Figure 4 avec
corps de la filière), pour répondre aux
exigences d’une excellente résistance
à l’usure, d’un finissage de qualité
supérieure, et d’une friction réduite avec
l’aluminium.
4 Essais d’application
des filières revêtues
de diamant
nanocristallin dans
le tréfilage de fil
d’aluminium
4.1 Essais traditionnels d’application
des filières revêtues de diamant
nanocristallin dans le tréfilage
de fil d’aluminium
Des filières revêtues de diamant
nanocristallin (nano-dies) ont été
préparées avec différentes spécifications
(diamètre intérieur inférieur à 4mm) pour
le tréfilage de fil d’aluminium en utilisant
la technologie pour les revêtements
composites de diamant nanocristallin et
la successive technologie de polissage
décrite ci-dessus. Suivant les essais
pratiques de tréfilage de fil d’aluminium
émaillé et de fil d’aluminium effectués
sur des lignes de production de clients
en Chine, les revêtements composites
de diamant nanocristallin montrent
des caractéristiques d’adhésion très
satisfaisantes, une résistance à l’usure et
une friction considérablement inférieures.
Les filières revêtues de diamant
nanocristallin ont mis en évidence une
augmentation de la vie utile de 10%
à 25% environ, avec une vitesse de
tréfilage de 15m/seconde. Cela permet
non seulement de réduire les coûts des
filières de tréfilage, mais également de
réduire considérablement les temps
de changement (seulement 4% par
rapport à 10% du processus précédent)
et donc d’augmenter radicalement la
productivité. Grâce à un coefficient de
friction si réduit entre le revêtement de
diamant nanocristallin des filières et le
conducteur en aluminium (seulement
d’environ 0,09), l’utilisation de ces
filières peut évidemment améliorer la
finition de surface des produits tréfilés
et éviter l’usure causée par l’aluminium
dans les filières de tréfilage. L’excellente
résistance à l’usure du revêtement de
diamant nanocristallin des filières permet
d’obtenir un fil de diamètre uniforme et
d’économiser la matière première jusqu’à
1~2%. En outre, les filières revêtues de
diamant nanocristallin sont indiquées
pour le tréfilage de fil à haute vitesse
et pour les processus écologiques de
tréfilage de fil “sans décapage”.
▲ ▲ Figure 5: Utilisation de la lubrification à l’eau
dans le processus de tréfilage de tubes composites
d’aluminium et plastique avec des filières revêtues
en diamant nanocristallin et aspect du produit
d’aluminium
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