EuroWire January 2015

Article technique

4.2 Lubrification à l’eau appliquée au processus de tréfilage de fil d’aluminium, de câbles coaxiaux et de tubes composites d’aluminium- plastique avec des filières revêtues de diamant nanocristallin Les filières revêtues de diamant nano- cristallin examinées dans le présent article présentent un autre avantage principal, c’est-à-dire le changement de la méthode de lubrification grâce à l’introduction d’un élément écologique extrêmement intéressant, outre à une réduction des coûts directs. La majorité des lignes de production avec des filières de carbure de tungstène (TC) utilisent des lubrifiants à base d’huile pour refroidir les filières et diminuer la friction dans les zones de réduction et de support de la filière. Un autre aspect à considérer est la finition des produits en aluminium. Les filières de carbure de tungstène exigent des lubrifiants à base d’huile pour obtenir une finition de surface satisfaisante. Toutefois, les systèmes de lubrification à base d’huile entraînent également de nombreux problèmes. Par exemple, le coût des lubrifiants est élevé, les accessoires sont coûteux et il y a une consommation de ressources pétrolières (durant les processus de fabrication des lubrifiants à base d’huile). En outre, les lubrifiants à base d’huile portent des agents polluants à l’intérieur des ateliers (smog, particules chimiques et microbes) et il est particulièrement difficile de recycler des ferrailles d’aluminium. Pour les clients du secteur de tréfilage, les deux derniers facteurs représentent des problèmes importants, spécialement le recyclage de ferraille d’aluminium. Les filières revêtues de diamant nanocristallin pour la production de câbles coaxiaux et de tubes composites d’aluminium et plastique permettent de remplacer avec succès le système de lubrification traditionnel à base d’huile avec un système de lubrification à l’eau. Ce système est devenu de plus en plus fréquent au cours de ces dernières années dans les installations chinoises [5][6] . Ce succès dérive directement de l’utilisation d’une structure, unique en son genre, de carbone avec hybridation sp 2 dans la couche de revêtement de diamant nanocristallin des filières décrites. Il entraîne non seulement une diminution de la friction à l’interface avec l’aluminium (et avec une bonne autolubrification, similaire à certaines structures du type graphite), mais également une meilleure humidification grâce à une pellicule lubrifiante dans le cas d’utilisation de lubrifiants à l’eau (par rapport au revêtement polycristallin traditionnel). Les filières de carbure de tungstène traditionnelles présentent également des problèmes dus à une forte attaque

chimique de l’oxyde et à l’usure adhésive (produisant des poussières abrasives, etc.) lorsqu’on utilise des systèmes à base d’eau. Par contre, le processus ne présente aucun problème lorsqu’on utilise des filières revêtues de diamant nanocristallin grâce au degré d’inertie chimique élevé et à un taux d’usure extrêmement réduit dans les revêtements de diamant. La Figure 5 montre l’application de la lubrification à l’eau dans le processus de tréfilage du tube composite d’aluminium et plastique avec des filières revêtues de diamant nanocristallin dans l’établissement d’un client de la province de Zhejiang en Chine, et l’aspect final du produit d’aluminium. Ce type de lubrification permet au client de réduire considérablement les coûts de l’huile de lubrification, des équipements accessoires pour le nettoyage avec thermostat et d’autres processus, et réduit de façon significative la pollution de l’environnement. Les tubes en composites d’aluminium et plastique qu’ils produisent sont plus uniformes, ils présentent un diamètre plus précis et une meilleure finition par rapport à tout autre produit jamais réalisé en utilisant des filières de carbure de tungstène et des systèmes de lubrification à base d’huile. Le même procédé a été répété pour plusieurs applications de tréfilage d’aluminium en Chine, et les filières revêtues de diamant nanocristallin ont été accueillies positivement par les fabricants chinois, grâce à l’élément écologique de la lubrification à l’eau. 5 Conclusions Les revêtements composites de diamant nanocristallin sont déposés sur les surfaces intérieures des filières de carbure de tungstène (YG6) en employant les processus HFCVD. Selon les résultats des analyses effectuées avec la microscopie électronique à balayage (MEB) et à la spectroscopie Raman, les revêtements de diamant nanocristallin présentent également un pourcentage utile élevé de structures de diamant polycristallin avec une granulométrie extrêmement réduite d’environ 50nm, ainsi qu’un grand nombre de joints de grain. Ces revêtements offrent une résistance optimale à l’usure, une finition de qualité élevée et une friction réduite avec l’aluminium. L’application de filières de diamant nanocristallin dans le processus de tréfilage du fil et du tube d’aluminium (câble coaxial ou tube composite d’aluminium et plastique) augmente de façon significative la vie utile des filières de tréfilage (10~25 fois par rapport aux filières de carbure de tungstène),

réduit considérablement le temps de changement et augmente la productivité, mais assure également une uniformité essentielle du diamètre du fil, une qualité supérieure et une meilleure finition des produits de tréfilage, tout en permettant d’économiser de grandes quantités de matières premières. En outre, les filières revêtues de diamant nanocristallin s’adaptent parfaitement au tréfilage du fil à haute vitesse. En particulier, lorsqu’on utilise des filières revêtues de diamant nanocristallin pour produire des câbles coaxiaux, des tubes composites d’aluminium et plastique et du fil d’aluminium, l’on peut adopter un système de lubrification à l’eau à la place du système de lubrification à base d’huile traditionnel. Ce système offre des avantages économiques immédiats tout en réduisant la pollution environnementale et en appliquant un processus de fabrication écologique. n [1] Dieler M Gruen, ‘Nanocrystalline diamond films’, Annu Rev Mater Sci 1999, 29: 211~259 [2] Sun Fanghong, Zhang Zhiming, Guo Songshou, Shen Hesheng et al, ‘Industrialisation of CVD Diamond Films: Diamond coated drawing dies and cutting tools,’ Bilateral Chinese-Russian scientific seminar (Hangzhou), 27 th -29 th December 2010 [3] Zhang Zhiming, He Xianchang, Shen Hesheng, Sun Fanghong, et al, ‘Pre-treatment for diamond coatings on free-shape WC-Co tools,’ Diamond and Related Materials, 2000, 9:1749~1752 [4] Zhang Zhiming, He Xianchang, Shen Hesheng, Sun Fanghong, et al, ‘Fabrication and application of chemical vapour deposition diamond-coated drawing dies,’ Diamond and Related Materials, 2001,10:33~38 [5] Li Zhenquan, Zhou Yan, Liu Yang, et al, ‘Application of nanocrystalline diamond composite coating compacting dies,’ Electric Wire & Cable (Chinese), 2005, 2:46~48 [6] Guo Songshou, Zhang Zhiming, Shen Hesheng, Sun Fanghong, et al, ‘Characterisation and Application of Nanocrystalline Diamond-coated Welding and Drawing Dies,’Optical Fiber & Electric Cable (Chinese), 2007, 1: 9~12 6 Références bibliographiques

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