Nouveau développement des procédés de finition de surface pour les carbures de tungstène

mai 11 , 2022

GPAINNOVA a réalisé d’importantes avancées technologiques dans la finition de surface des carbures cémentés, également connus sous le nom de métaux durs (WC-Co), grâce à la technologie de l’électropolissage à sec.

En 2021, un nouveau procédé basé sur l’électropolissage à sec a été mis au point pour les métaux durs. Le processus en instance de brevet fait partie de la technologie DryLyte® et suppose la solution à la lixiviation du liant de cobalt et à d’autres effets secondaires de la technologie. Le nouvel électrolyte et le nouveau procédé ont été brevetés par Marc Sarsanedas, Guiomar Riu et Joan Josep Roa.

Deux études ont été acceptées pour publication dans Procedia CIRP (ISSN 2212-8271). Les deux sont liés à l’intégrité de la surface à l’échelle submicrométrique après avoir été polis par la technologie mentionnée pour le WC-Co. Ces recherches ont été développées par GPAINNOVA, le département de science et d’ingénierie des matériaux de l’université polytechnique de Catalogne (UPC) et le groupe KLA.

Les études confirment que la technologie d’électropolissage à sec élimine considérablement la rugosité du WC-Co sans effet de lixiviation du liant métallique de cobalt (Co).

 

Intégrité de la surface de la nouvelle technologie d’électropolissage à sec pour les carbures co-cimentés WC

Cette étude se concentre sur les pièces en WC-Co traitées avec la technologie d’électropolissage à sec (DryLyte®). Cette solution permet d’obtenir des surfaces exemptes de corrosion dont la rugosité moyenne est inférieure à 9 nm, comme le montre la figure 1. L’objectif principal de cette recherche est d’étudier l’intégrité de la surface en termes de propriétés mécaniques, principalement la dureté, à l’échelle submicrométrique en fonction du temps de polissage. La qualité de la surface a été évaluée à l’aide de techniques de caractérisation avancées et la réponse mécanique obtenue par la technique de nanoindentation a été traitée à l’aide d’une méthodologie statistique. En résumé, une corrélation étroite est observée entre l’intégrité de la surface et le temps de polissage.

Figure 1. Micrographie en coupe ne montrant aucun effet de lixiviation (à gauche) et micrographie FESEM de la qualité WC-CO (à droite) après avoir été polie à l’aide de la technologie DryLyte® pendant 30 minutes.

Conclusions

  • La technologie DryLyte® permet de polir le WC-Co, en réduisant la rugosité et en éliminant les défauts induits par le processus de rectification.
  • Les échantillons polis ne montrent aucun effet de lixiviation sur le liant métallique Co.
  • Les tests de nanoindentation montrent une corrélation claire entre la microstructure et les propriétés mécaniques.

 

Réponse mécanique à petite échelle à moyenne/haute température du WC-Co imprimé en 3D

Dans ce travail, une étude systématique a été soigneusement mise en œuvre pour l’électropolissage à sec de spécimens de WC-Co imprimés en 3D avec des caractéristiques complexes. La recherche a ensuite évalué l’intégrité mécanique pour chaque phase constitutive (soit avec une nature différente “phases WC et/ou Co”, soit avec une orientation cristallographique WC) en fonction de la température d’essai.

Conclusions

  • La dureté est une propriété qui dépend de la température.
  • Les particules de WC présentent un comportement anisotrope en termes de dureté pour des températures inférieures à 500 ºC.

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