EuroWire January 2015

Article technique

à 1 560cm -1 est due à l’augmentation des composants avec hybridation sp 2 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 sp 2 par rapport au carbone avec hybridation sp 3 ; 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

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

▲ ▲ 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 t

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 sp 3 ) se présente à 1 332cm -1 . Pour les pellicules de diamant nanocristallin, un pic caractéristique pour le diamant (carbone sp 3 ) 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 sp 2 ) . 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

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”.

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