FR2957356A1 - Insert de coupe en ceramique revetu et procede de fabrication associe - Google Patents

Insert de coupe en ceramique revetu et procede de fabrication associe Download PDF

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Zhigang Ban
Alfred Gates Jr
Yixiong Liu
Jie Wu
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Kennametal Inc
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Abstract

L'invention concerne un insert de coupe en céramique revêtu pour retirer de la matière d'une pièce de fabrication, ainsi qu'un procédé de fabrication de celui-ci, lequel comprend un substrat céramique (40) avec une surface de coupe et au moins une surface de dépouille, un tranchant se situant à la jonction entre celles-ci. L'insert est recouvert d'un système de revêtement résistant à l'usure qui comprend au moins une couche de revêtement d'alumine exposée (50) qui présente un état de contrainte sablé variant entre environ 50 MPa (contrainte de traction) et environ -2 GPa (contrainte de compression), tel que mesuré par DRX en utilisant la méthode de l'inclinaison psi et la réflexion (024) de l'alumine. La couche de revêtement d'alumine exposée (50) est le résultat du décapage par sablage humide d'une région de couche de revêtement externe contenant du titane (54) de la surface de la région de couche de revêtement de base contenant de l'alumine (50).

Description

CONTEXTE D L'INVENTION 100011 Lu Illesectc Invelltliln concerne un insu( dc coupe en Lcrurni cc utile I1iicr le IC111ill de I11~111cic (I UcIC l)ICCC ll<' I,11^li lion. pur e.cciple pour ilIIII.11_'c 1,IAeC 1 l'llldllilIl llc Cl~hcctl\ (I lll]C I?Iece cic ILIhIICdlloll. Mlle SllJClll(llcClllcllt. Itl11I`CS~'ll(e hl\elltl~~ll ~t tuct 1,1 Ull insert (le ouille en céuulli(luc utile pt»ur le rcurlit Lie nlulidre Ll une pic cc (le luta icutiun. pur e.enll~lc llt~ur l'usïllu~ \l'C 1 1.11lcc u (le G'kJcI111\ CI Ut1C éce (le I11)1 icuti~~n. l'iils~:rt cic coupe en ccrnuiclnc. qui comprend un substrat busc de nitrure pie silicium ou un suhstrll à busc (le Si \.10i (~ayv nid Luc de silicium et d'aluminium). élLult recouvert d'un sv>1JuIe r' cueillent. Le s) st ace de te A etetliett comprend une couche de LC\ Cernent d' 1uudne 10 exposée présentant une contrainte de compression. [0002] Jusqu'ici, les artisans utilisaient des inserts de coupe en céramique pour le retrait de matière d'une pièce de fabrication, par exemple pour l'usinage avec formation de copeaux d'une pièce de fabrication. Des documents de brevets fournissent certains exemples de ces inserts de coupe en céramique. Les céramiques exemplaires peuvent comprendre les céramiques à base de nitrure de silicium et les céramiques à base de SiAlON. [0003] Par exemple, le brevet US n° 5 525 134 délivré à Mehrotra et coll. (détenu par Kennametal Inc.) décrit l'utilisation d'un insert de coupe en céramique à base de nitrure de silicium. L'insert de coupe en céramique à base de nitrure de silicium comprend au moins environ 85 pour cent en volume de nitrure de silicium bêta et moins d'environ 5 pour cent en 20 volume de phase intergranulaire. Les autres additifs incluent l'oxyde d'yttrium et l'oxyde de magnésium. L'insert de coupe en céramique à base de nitrure de silicium peut être recouvert d'un revêtement réfractaire tel que, pur c.clnple, de l'alumine et/ou du carbure de titane et/ou du nitrure de titane. [0004] LelirevetLSn"J~aSO/ 5délivré1AMuLalrleteLLlélcutupc'TJcccwce iJ tlCui t 1 uti I1 lHkc (I ll;l i ls I((le C01.1pe Cil CC r;IIlliLjcc a Iauc (le .SI.AIO . L'insert. Cie C,ailllc cc ccrlllliLlllc il Il:lse ll(' SI:AIO\ Ciki111) e 0n(' Ck)IICIIC',UllcrlIClcl,'c tl\°eC tille 1cIlcUr itcctce Cn 11~U11}11110111 CI ~~\\~CIIC cc Ck1Ill1).li' 1l'',011 de iu re 'l(acl LI1111 lu 1)1.1)u, Le 1?1 ckce(Ic ^lc I![hi ILuti~lll LIC cet Illsel't ~_ C C~!UIIC ~ti?ll''~(i!cil(i lC~ Ct~II'~es lie ftc ul,11llkn (l'CIIIC Cu1111:1^ il] )11 lll' , uou u u Si.AiO\. (Itli peut r(u(Irc Lin AIOA' III JI1Il Ilrirlc Ci Lhl Si.AIO\ hrlu1-Ill inle .,111),l Un Ur t' ~'Il~ise IIII' rrcllll'.~lllie. l.il~l=ltc, le kIc l'011111 le fC\CICII1CI1I (III C~l'lil i.IC Si.AIO.A ,Ives un tev ~tC,llen; (I.Ilunlil C pur L\ D ~(lélli~l cllinli(luc en illrtse v,WL«Il 1. 1.Hlin, pi cddd comprend le traitement thcrnlique du compositelO\ ù rcvLtC111Cnt d'alumine jtl,qu'~1 cu qu'une partie de l'alumine dit nu dans le eo,ur (le SiAlO\T. L'inscrl de coupe en Cr~tll11l1U~ a h;I,c du Sl:AlO\. qui Ilipin tu 1~1 cuituLC ~I alUillinC. puni 11,111:11t ci~lll(11'Cndru une r~~u~lle ~1c rc~utclllcnl 1,11,8 t<lirc II. 1 uy.. u bort,. ni1rnres, c.ul~~~niuum,. ~»rcic, et nl~l~ln~tc> du guruv-ci. pic :Uladiurn. tit.ul,~, t~u11.11e, 111011111111, h;llnili111 Ou ~iru ninin bar dc^,tl• 1a urUuIIu ~l'.Ilunline. [0005] Un ,tLnlc pie re~~tcmCllt c. ï1 d. une tau 111u,ïeur, c.~uclle, de ru tunlant) appliqué par CVD J un suhslrat (le caurhurc de ttn,IcnC uclllcntu au r)hal1 1~rc,entc LII1U contrainte de traction. La piesenee de la contrainte de traction est préjudiciable .t ladhérence du stérile de rcv ctcment par CVD. Jusqu'ici, certains ont utilisé un traitement de sablage post-revêtement pour réduire les contraintes de traction dans le système de Ic. etc ment ou pour transformer la contrainte en contrainte de compression dans le système de revêtement. Comme exemple, le brevet US n° 5 372 873 délivré à Yoshimura et coll. (détenu par Mitsubishi Materials Corporation) décrit le grenaillage du système de revêtement sur des surfaces sélectionnées, le substrat étant un carbure de tungstène cémenté au cobalt qui présente une couche superficielle d'enrichisscnlcnt en cobalt. Le résultat du grenaillage est un changement de l'état de contrainte du revêtement. À cet égard, ce brevet montre que le procédé de grenaillage peut être appliqué localement à des parties de l'outil de coupe, par exemple aux surfaces de coupe, de sorte que les contraintes de traction résiduelles dans le revêtement primaire sur ces surfaces sont inférieures aux contraintes de traction résiduelles dans le te êtcluunt primaire sur les surfaces de dépouille de l'outil de coupe. En outre, ce brevet montre aussi un traitcillent de erenaillLl~ae appliqué de telle sorte que les contraintes résiduelles dans le rev etc ment primaire sur 1us surfaces de coupe de l'outil de coupe sont des cai11r(11111C, de uanl )l'C,~i~~n, Ct CHIC 1e, u HiI11111te ru,iddnIC11C Jale- 1C I'\CtuI11CIlt pl 1111a1rt ,nr 2 Ic, ,urfucc, du ~IuIn1111 1 lu ~~~Ilt ~lcs u ll(raintu, du 1r11cti~~l1. mnlc autre u~enlhlc, le lnuvut I S n L ï1 -_ 1 d~ Ilv 1l. a l'II,Ilinllu ,~ ~~t eH!. It1~ CIIII hAUNI!) 11 A1Itcr1 ~11, ( «Il11 11111111 ( iccril la rrc;l,lill;uuu 11 une L LIL'hu d rc\ctcnlcnl pur un ',III 11.11 lu urunuilla~~c ~~tant k ,icc poli! trille Ulll~lUc111c111 ICs,uf(tIuc, d c1~llpC. 1.0 ~llh>lra( e,( 1111 l,II1)111u' 11L' fllllf_',lel ' nté au c~~h.11) ~lul l~r~ ~cnl~ Unau td),ILllc ,ul?erl IL ICI c cl enriclli,~cnle nt Cn cuh,lll. [00061 Il 1. UlIC k:\ x11111 lullu ni 1> ,i llil ~U ?,Iral 11~' LCI IIIul 111L',C11tu llnu caniriudile 11~' Inu('Ilo 1. 11 1luhhl1uu111011 de 11, elilndc (le hru'v ut des 1 11 111, n 1 S L(u)(/U I 1 \ t (le l'ai 1, et ual 1. ~1Cu rl1 -
}'u(i!ie|ion`lun^xNu /huuide comme traitement p"^HcrClementi d'un orùunuksxrVn &\J`sUrxi IL c^-bvne cémente. xio^iqu'un substrat Jc cuxuL [c )nvcéJé de sabla L humide d'alumine qui ont une 300 11111, CH st.NI)CH,RUI !uu. ()x uü m/c /cJoc1iOode la c.vVrximc Jc 11uc00U OU une !cm,[.`muÜ.vl u~ 5 eooUain!c ,le uxn!`/r°in duits !x couche de orLiement ci(une duc xo `xNx~e humide. !>c` ~ \üo` o\~ ' ù ! [ ! ,. ~ r^ ~, c u u [`tAu! Nnc` c0111p[rnxcn1 uu /r~ uou~ ~ u umx~c ,1\ c' une .m ph/~~/nx ux/chc` n/~`wr Jr ii!unc/lUtrOre de iiiuoe xu-Jc"u^ !ucuochc ~x!un/io~ HxA07! Une autre cx`n^e1uu»cc un LcÜiuoult post-le \ etelilent tel qu un sablage humide est un Idmiuc de la sur1tcc du fcvccnicn. La publication de deinandu de brevet et des 10 Ljungberg décrit un traitement de sablage humide post-/c re(colout en deux étapes pour un système de revêtement comprenant une couche de revêtement de TiC,Ny et une couche de revêtement d'a-Al203. Le substrat est un matériau de carbure de tungstène cémenté au cobalt. Ces traitements montrent les conséquences dues aux variations de l'angle d'incidence et de la pression. Ce traitement aboutit à une surface de 15 revêtement plus lisse et une réduction de la contrainte de traction ou une transformation en contrainte de compression. Le brevet US oo 5 861 210 délivré à Lenander et coll., qui décrit une couche de TiC,N,,O, sur alumine (voir colonne 2, lignes 30-43), montre que l'on sait faire varier les paramètres de sablage (voir l'exemple 1, colonne 4, ligne 48 à colonne 5, ligne Il) pour obtenir différents résultats. 20 [0008] La publication de demande de brevet des États-Unis n0 US200'7/0009763 Al de Littuuhu ut cou, décrit un traitement de sabla c humide post-revêtement pour un système de rrrüc/nco<comprenant une couche du mm Ciel-lient de TiCXNY et une couche de um éLcozco1 d"u-\1`03. `uh^UcK est un rnu(jhxn d( culbute de kmis(ènc nté du cobalt. Ce [rudement aboutit ü une sui! tee de /c\ 8cn/uU plus Ils cune couche de rcrüunu)( ~à faible c.vUnÜo!/ J/ (m/don ci une couche de u\ üunu8 J«f-/\!-()' k)0UY4 !v/NicxlJun.mJLJc!`n~ i Jc` Lixi+\i)i` x' 1 lS207NC`/6~K/ .\l d`lnJuP"vnc1 et L/ !/Nicoi"nJc.iuo:m!cJc!`v/\ciJc~[kK"(ini` n )~0U702»8,_! du'!! Jé(ri\ m(k`uk^, .!uuun!:/i(onuUJr hunÜde!`~^< /c~dm~uU! <inuJc /c\ L'!unuo u`nUnnuo( un,umJ/eJ/ 30 nuX J/!i< c( unL u`uJJc /L nt J\/-\()( `xh~Ux( c.i m~ mxu[iou ~c cxd`orcJ/ !un~~!u~c(m/m\cz/u`hx!(.[c|uÜNo,n( xh"u<i! 5 uocu`uchC J( r(`8mun{ .!~ 2957356 -4-
1,tihlc contrainte de truc' ion et une couche de \ c'en lent d'a-AI203 lissc. L'état de contrainte est. dill client entre Iii suri tee cic coupe et la surface de (ILipouille. [0010] lin plus du sirdieue humide, LiLatuins t»ni UtIlHé un sahltiuc ~I sec Ise air contrainte de 'lut_ di in dtins lit:\ eu:ment tr cyciuplc. le S n SS4 4t)6I déli^ té i \\csiplial et edll décrit les tu\,wiugb de base du ',nit sec d'un insert de coupe di:\ uni dttns lequel n assisse ,l turc ,ill:1leIndlICI11 de t dulnidline de Agir Colonne 2, li ne 42-b7. [0011] On comprendra que LelLa tics des 0peraLons de sa luge ne retirent qu'une petite partie de la couche de rt t Liment. Pal exemple, le brevet US n- 7 531 213 délivré à 10 Bjormander a trait à un insert d'outil de coupe revêtu dans lequel le post-traitement (de préférence un sablage ou un brossage) retire la couche de revêtement extérieure uniquement sur l'arête et sur la face de coupe. [0012] Certains des documents de brevets précités montrent un insert de coupe utile pour le retrait de matière d'une pièce de fabrication, par exemple pour l'usinage avec 15 formation de copeaux d'une pièce de fabrication, dans lequel le système de revêtement a été soumis à un traitement post-lc etcment. Ce traitement post-revêtement a entraîné une réduction de la contrainte de traction ou une transformation de la contrainte en contrainte de compression dans biles couehe(s) de revêtement. Ce traitement post-revêtement a induit un lissage de la couche de revêtement externe. 20 [0013] Cependant, nombre de ces documents de bre\ ets montrent un insert de coupe qui comporte un substrat de carbure cémenté, ou dans un cas, un substrat de cermet. Ces do iumenls \ ne déclii, eut pus lu mise en (eu\ re réelle d'un trtiitLiincnt post - rei.étement sui un sublitit i luise tlLi nid tue de silicium ou un stthsdiil KisL«le Si.\10\ entituntmt une réduction de la ou Une trnn,,1011-11,1tiul-1 Iti Liontrainte en Li(ntitunte Cle eomplession lLui l e s L o u L l i c t s ) de \ tub' qu un lisstigt.le la dÇI11CIle tle \ cinuur elles ne. 100141 De ph s. certains de ces doctinierits tic IIdesels 1111111CI11 le Iodait d'Une !Mille I.c\.ck,mL,il hier dls ne cleuri~ CHI hais la mise en i e u ^ icelle 1 un traitement Hic\ Liement i un stibuut u h a s e de indure t. silicium ou un subira au LUI ddlidile de ruvdlennnt eyterne. Le rdsultut du retrait complet tic la couche de levcueillent nturnu est une réduction de la contrainte de traction ou unu transformation de la contrainte en uonlrainlu de r nll re, iclu d 1n, I< lu Cculullcl de Juvd1ulnunt, CLallhrl~ la unuuI1C du rCvdtunien ruina C.lilllllu ul?u<}1C de ruAeleln'al L' \ [CI HL'. l t l ' S t X 11', DL L'IN l' A I'10'\ [0015] Snu une forme, l'invention est un insert de coupe en céramique re \ d l u pour retrait de nl;ltidiu d une pièce du rab] icatlon, L'insert de coupe eu LCramiduu re\ utu comprend un substrat udrelnlidnL' cllui`,i ti,111 Iu 'rltupl uuii u ud par lc udl nmidun â b(au de nitrure de silicium et les cerumiques à base doxynitrure de silicium et d'aluminium. Le substrat comporte une surface de coupe et au moins une surface de dépouille, un tranchant se situant à la jonction entre la surface de coupe et la surface de dépouille. L'insert de coupe en céramique revêtu comprend en outre un système de revêtement résistant à l'usure qui comporte une région de couche de revêtement de base contenant de l'alumine déposée par dépôt chimique en phase vapeur sur pratiquement toutes les surfaces du substrat céramique qui subissent une usure lors du retrait de matière de la pièce de fabrication. La région de couche de base contenant de l'alumine comporte au moins une couche de revêtement d'alumine exposée. La couche de revêtement d'alumine exposée présente un état de contrainte sablé variant entre environ 50 MPa (contrainte de traction) et environ -2 GPa (contrainte de compression), tel que mesuré par DRX en utilisant la méthode de l'inclinaison psi et la réflexion (024) de l'alumine. [0016] Sous une autre forme, l'invention est un procédé de fabrication d'un insert de coupe un udrwiinlue ruvctu comprenant les étapes consistant n1 : su pioctuc'r un substrat Cél.,1Mikluu. le <ub~tral uérami~luc Liant L'Iun i dan lu ~urnnpu uc,n~tiluc p r luy cdr,11111t nui n h,lc du intime de dilieium ut ln ccr.uuuiuu t base d'oyvnitime du HIluiunl ut dalunlinimll, lu suHHtr~lt ucr;lilluLluu LolllNrlanl unu ~nrlauu du uitar Cl ail 1111PIa,. nnu tintlauu (_du dup nIIIu. et un tr menant loi lu,. ;1 lu Jonclion cime la sui latc' du uullpe ut la yurlacu de dei quille fi~rlliCr ull elunlunl lu\Cltl hfu-~ablu nulvrunalll lu ~UN~Irat LCrn1111R{UC Cl lin \ s1unu de ru ululllunL (rC ù~ahl~. IC ~r tuillc du IuA ululllunt I~IC ~nLlu Cl~lnl ~ICf i~~C n !r Iu LaTC, cul\ dul~t~1 ~nr 11 '0 Il du i,111»,11;11 Ll'lanlllluC lA;ll dul?dl CIIIIIIICInu Cil nad ~u \al?~'UI d'elle 1c:W11 du Cc'liLÎ1u du ruvL'lcllluni du ba u u~~nlunanl du l'alunlillc_ i.l rcuLii du LuuLllu du lCvululllunl dC LHu uunlu11,1111 dC lnIulll)ni unilllllellalll ail Ill~.~ln llllL' Luu<'liL' de IC\clulllulll -6-
d'alumine cyicricurc ; ei dépt sur 1<I région de couche de rcvdtcnlcnt de base contenant de l'nitimine pitr cicret chimique en plaise \ upcur d'iulc rd~diull de cnuciIc «dc rcvcicnlcnt yLoire C+,nien,lnt du tiiucc comprenant au nluiIls une couche cle rcvctenlent à fuse Lie titane ; et décaper per sabla i humide la mg' in de cucchc de rcvcten]cnt cyterne cuntencint (Ill titane pour cm) r ainsi la couche clé rev etelllect d'alumine cytcrlccrc clic de lurincr aile couche de rcAciciu nl d aiuilllllc e\Ipu,,cc et Ill 'Lhlicr lctat cic cunll.ainte cic 1n couche Lle rcActcmcnt d'alumine cytcricule L?va cc d'un cuit clé e onuaaintc initial variant entre environ 50 M1'a (contrainte de traction) et environ fiL17l1 \11'a icun~raintc Lic traction». tel que mesure' par DRX en utilisant la méthode de l'inclinaison H et la rél7cyion (t124) de l'ulunlinc. un état de 10 contrainte sablé variant entre en,irun 50 MPu (contrainte de traction) et environ -2 GPa (contrainte de compression), tel que mesuré par DRX en utilisant la méthode de l'inclinaison psi et la réflexion (024) de l'alumine. BREVE DESCRIPTION DES DESSINS [0017] La suite est une brève description des dessins qui font partie de cette demande 15 de brevet : [0018] la FIG. 1 est une vue isométrique d'un mode de réalisation spécifique de l'insert de coupe en céramique revêtu de l'invention dans laquelle l'insert de coupe en céramique revêtu est dans un état post-sablé ; [0019] la FIG. 2 est une vue en coupe de la région supérieure d'un insert de coupe en 20 céramique revêtu comme celui de la FIG. 1, niais dams un état pré-sablé dans lequel le substrat céramique est recouvert par dépôt chimique en phase vapeur des régions de levetenient sinvantes : une légion de cuuchc clé rcvctcnlcnt de base contenant de l'alumine. et une rc2i011 c1e couche c(c rcvctcnlcct cytcinc contenant Lin tc:nic sur L rdu un clé cruche clé rev etement de base cn'n1cc nt de 1 alumine ; 25 [0.020] la FIG 2,A c t ccc ' cc cc cutll?c (h: lai ldulun cpel leUlc d'un le c'I l Lle coupe en ccrcmicluc rcvttu curnn.e ccicli clé L 1 1(i. cl,uls I,Iquclle la rcuiun ~Li' couche clé il've(eniera de i) i. ' cul~lc'llailil Je I aluni ic Csl Illustrec cuiccic culill~renallif une yCUle cucchc ll couche c\rcrietuc en=`I]l llciLcni c 2957356 -7-
[0021] la H( 1. 2B est une vue en coupe de la région supérieure d'un insert de coupe en céramique revêtu cnmrne celui de la FIG. 1 dans laquelle la légion de couche de lcdC f),l•)C C0111CI1,1111 dC 1.1111111111C COI11111C conllu~r[uni deux un,unlhiu, du 1' Cl 1111C COLR_ LU' 1.0 \ C1)2111)21)1( eytdriuurc ; [0022] la FIG. 3A est une \ uc eu coupe d'un insert de coupe eu t'el-aulique le utu comme celui du la F. 1 nan-tan( l'insert de coupe un rcranliquu revêtu dans une alternative d'un enätt po±said dans laquelle pl anquenient tnule lu légion tic le eteancin emenic contenant du titane a été retirée et pratiquement toute Li légion de 1c\ etement de bise contenant de l'alumine demeure, c.-à-d. n'a pas éte ddunpdu ; 10 [0023] la FIG. 3B est une vue en coupe d'un insert de coupe en céramique te ^ u comme celui de la FIG. 1 montrant l'insert de coupe en céramique revêtu dans une autre alternative d'un état post-sablé dans laquelle pratiquement toute la région de revêtement externe contenant du titane a été retirée et une partie de la région de revêtement de base contenant de l'alumine a été retirée par sablage humide ; et 15 [0024] la FIG. 4 est un schéma qui montre les relations entre les divers angles d'inclinaison et de rotation dans la mesure de l'état de contrainte dans les couches de revêtement par une technique de diffraction des rayons X (DRX) basée sur la méthode de l'inclinaison psi. DESCRIPTION DETAILLEE 20 [0025] Considérant les dessins, la FIG. 1 montre un mode de réalisation spécifique d'un insert de coupe en céramique re Lin, qui est désigné de façon génér,t e en 20, utile pour le rutrliC de matière d'une plece 1,thrientinn, par c\emple pour l'usinage a~ cc lonn.nitm de u p,_',Itl \ d'une 1-1*1'.)'CC ale 1ahricatit~n. oncel nain d'usinage a \ ln]ln,ininl tic . lui Opél,111011 retrait dC 1111JIICIC nuilulunt glus \ de Li mancre du I ;l plcec 25 thneu(lon 1 pIhIIC,Ill)»11), el uni trait 1 établissent (äe Liu. l ',u- c\cmple. four r)..2C Alacllinc Sllon blI.ICIIL.«111dLI,UI)AI l'res . 111L:)) '')\c 01L )cv,. I()', I )» du pllésCUlC 11_1\ u:liiu uLitiu , de la 1 U1.1l'illOn IC a -d. _1t»111111lIs.CupL'IlH dl')CI.111111111\ C,111 \ 11.1i..".111LI1111. \10111C.:11t IlIdIqllÇ' ICI] pdlItICI lut) \ LU_ 0x:oJ[outil de coupe riuU d`uhoud un contact x.cic le met,il, il comprime métal à l'avant du UxnJun! Lorsque l'outil urxo:,. le o~ùu! a Luruni du !cmJunt 'H uxVuiu(,^ju`1o1uu point OÙ il ',UNI un ü^uiUuouV interne. uxuuni !c` goix` du mùui ü ^c dc!i`m/cru a s'ecouler plastiquement 5 le long duo plan plan de cisaillement Si !c i!pc de métal oupé est [0026] }k`krcchi!`ur.oh un Jc'c/i\ xx( la loi !nation d un copeau discontinu et d'un copeau fi /gmoUe(\wxnc aune !C icqvi^c trouve au Vx,(` 302-315 de !° \8CGcux Hill Book Co., New York, New York (1949) 10 donne une longue dcsuipÜon de la f`onu(ion de copeau \ dans le procédé de coupe des ozeixu\/\ la page 303, FASTE Handhook fait la relation évidente entre la formation de copeaux et les opérations d'usinage telles que le tournage, le fraisage et le perçage. [0027] [insert de coupe en céramique revêtu 20 présente une géométrie SN(]A433IO820 oclon !unorme ANS1B-2l2.4-20O2 intitulée « American National 15 Standards for Cutting To0!Sûlodcz8hloInserts ûIdentification 3yx(eru».()ncomprendra que la portée de l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation spécifique de l'insert de coupe en céramique 20 ni à la géométrie spécifique de l'insert de coupe en céramique 20. Les revendications définissent la portée de l'invention et les demandeurs n'ont pas l'intention de limiter la portée de l'invention au mode de réalisation spécifique. L'insert de coupe en 20 céramique revêtu 20 comporte une surface de coupe 28 et au moins une surface de dépouille 30.[]ntranchant . scsi(oe à la jonction entre la surface de coupe 28 et la surface de dépouille 30. L'insert de coupe en céramique revêtu 20 contient en outre une ouverture cco{/x~c , qui ~udite }u u`noc^i0n de udc coupe co cecaO%iqnc !rre(u 20 au pOdC-nu!i)umpc!.in`u1Jcumpculc~uxniqvcrc\ üu2_()~omp/nx(uu`nHicU.1Qe la FIG. 1 25 n'illustre pas. cu!c!s(üneJc/r\ cueillent u`u`ovr !c`oh`Ua(ccrxmiqucUncomprendra q0\ x\.`i/Jr`mdans !r`qo/i`!cnrdunuV n~/cumve px^/a ^m1xcc uUiü~ .h/ `u!)(1,11 \nc~ u) uw!`c /ommc ]x !l(i ~ monUroi un w!`.U)! '!j. !(x}2Mi (_w|`rnun( [/uvnp"~i(im~Juu/hska\/_ 1.m114oC 1411 mr1 1 l(i ~L!c`oh`kx( ` Cu( 1,110 ni1o` : h x`,«|c ` 111~11"t//r t.!c ` i! uu/o `u m)C~r m~ ~ `, x u!nr u 30 hx`c c\i\K)\in(uvny."i(i"os!v'ü!mucde matériau c6ixmi4u/ti !`u,i/J(niko/rJc `UiÜumuvnuun\ polir unC u(i!i`x!i`v1 o'onoc ,uh`Ua( cÜuni4oc ~,une uvnp`"iii`wentre mvi//uYS `muC.0uLu/ mx`~c d uniu`n 100 p.`mCmi u) mx`^CJ~ niknr( .~r `i!icimo hÜ4 -9-
c.-il-d. la phase bêta du nitrure de silicium. Dain la mesure où d'autres composants sont appropriés pur le suLstrat (sel [nuque à hase de nitrure de silieiumi ils coiiipicnncnt unc c,u de), A 11l'cii gis OU Crislllllllcs ci clic cll LlC~ pll(A),L'', métalliques. Par cycnil,le. Li ()Li lc, blases inlcrui inulalics cris' mines peuvent eompiendic "là Si \10.:N, YI» \Ci_ Y-Si :O.O:. Y-III-O cru Alu-Si O. ou hlu~ictn~ (Tenue cuy. ci la ou le; plaise nictalliqucs ikcVent Ccmllrcndre Si eOlu I c. L.cc rc,nlj~esiticn ilydl rdc pour le substrat rcraniiquc ù hase de nitrure de silicium cc,nlllrccd» roue cent en masse de nitrure de ilicium Octa. le .cule cclnhrentalt 11c air cent en niasse de phases iii liIliqucs. ces phase niCliilI chues cc,nihrcn ici Si et Fe. 10029] Dans (Inc ~uulllnlc de ccmhcsiiicn phis 1LIr,cc, le ~uh;ir,ll ccranliyuc à busc clé. nitrure de silicium a une composition culte env dcili 0l-) pour cent en nase et cnv ircn I O() pour cent en masse de nitrure de silicium hotu. c.-a-d. la phase bêta du nitrure de silicium. Dans la mesure où d'autres cuniix,sants sont appropriés pour le substrat céramique à base de nitrure de silicium dans la banc ie de composition pius large, ils comprennent une phase intergranulaire vitreuse ou cristalline telle que définie ci-dessus. et unc ou des phases métalliques telles que déimies ci-dessus. Dan, unc outre ~raiiline de ecnipo;ilion. le substrat céramique à base de nitrure de silicium a unc composition entre cm i cc 94 pour cent en musse et environ 100 pour cent en niasse de nitrure de silicium bêta, c.-à-d. la phase héla du nitrure de silicium, avcc hi possibilité d'autres composants de lu céramique à base de nitrure de silicium tel, que défini, ci-dessus. Dans encore unc autre ~ualunie de coiuposition. le substrat céramique à hase de nitrure de silicium a unc cclnipcsitic n entre env iron »O pour cent en masse et cnv iron 101) polo cent en musse de nitrure de silicium bénin cà-d. la }Valse béni du nitrure de silicium. avcc la jlessihilitc d'autres composants de la céramique à hase de nitrure de siliciure tels que définis ci-dessus. 100301 L ne ccniposilic il shécilïclue de Si,AIO\ cc cvcctlnt pc ur unc utilisation couina ~uh,uan ccruciciue est cc ciclléralu cciL'inique SiAlON Lllpla-hait ducs lequel la plaise (1101u1 r,2lll'e~ellle cilll.c Illli d'enA Irc,ll O 1?~~lll édit c Il Illa Cl \ Irccll fit) pc,Ur cent Cli iliaär du vuh,lrcIl écroui lllc. et lli jllasc Si,Aloti lhOu représente entre ccv irc~u 41) liner cuni et Ricins d cuv in,n lot) p,,tlr cent en rntläc du suhsusit cér.uiliqur Si.AlOV', I 30 demi llidetlr, (211v 1,uccct llcc 111111s c:'rtalllc~ uoIlihcchiic,fi, de Si.A1Oi\ lient. des 1111,21 uiiictdalres c\IHierccll. tes plat pctl\ 1111 l'ciliprc'il( .dpl:i-vvc,llstc~nitc. pliusc N. A -Ltpillitc. A' c1dlilitc et vole rc le ocelle l :AG. A-1 A\l. 1 -N-(nc ccc1pc,sition judIcréc du 2957356 -10-
scbslril céramique à base de SI \lO.A' comprend lit plaise SiAlO u11111a rehrdsenlcc ccviron 18 p~)ur cent en masse du suhsucal cdrtulliyuc. et 1.1 phase SiAAION bêta rcprdsentant cnv irtin 82 pLlr cent en masse du sclbscfat cdrtlnli ILIC SiAAION. Dans Une rciiiillc C iipk»iticcn. le substratecr,11111 luc Lac ~l'axvniircic de siliciU111 Cl dl :lluuliniunl est L111 JIicicrcW ceraulidltle 8i,AI0 \ all)Ila hcta dl:uls lcLucl 1,1 1111.ISe SI.A1O\ alpha icl)ftsellte caille calv 11011 25 1)tILIr cent el1 111a~se et Cnv 11011 41' polir cCtlt CLl masse du substrat cci ainldlue, et la phasc SiAION bêta lepféselllc entre environ 75 pour cent en niasse et env 'ion 53 pour cent en niasse tau subsirut cet ilnlique SiAION. Duns une autre ne de ccnlpusltlall, le substrat ccra111'quc a base d\\ nitrure de silicium et d'aluminium 10 est un matériau céramique SiAION alpha-bêta dans lequel la phase SiAION alpha représente entre environ 25 pour cent en masse et environ 40 pour cent en masse du substrat céramique, et la phase SiAlON bêta es -ente entre environ 60 pour cent en masse et environ 75 pour cent en masse du substrat céramique SiAION. Dans encore une autre gamme de composition, le substrat céramique à base d'oxynitrure de silicium et d'aluminium est un matériau 15 céramique SiAION alpha-bêta dans lequel la phase SiAION alpha représente entre environ 10 pour cent en masse et environ 22 pour cent en masse du substrat céramique, et la phase SiAION bêta représente entre environ 90 pour cent en masse et environ 78 pour cent en masse du substrat céramique SiAlON. Pour toutes les compositions à base de SiAION précitées, les demandeurs envisagent que dans certaines compositions de la céramique 20 SiAION alpha-bêta, les phases intergranulaires mentionnées ci-dessus puissent exister. [0032] Concernant la détermination de la composition de la céramique à base de nitrure de silicium ou de la céramique à base de SiAION, la technique pour déterminer le potlrccni:l~ae pondérai des composants est lit diffraction des ntvt_)ns X. Peur les cycntl)les ~1lreilïdlue, e.ypOscs clan, le; l~rrsen(cs. Ics pci 1111CI les die I:1 tccllnidlue ~_le dillractioii des 25 lavons .A sent blases sur 1 naanal vse dluantittliive dlc kiefvcadi. 1.i1 méthode d arl incluent de \s'id dus' es ddinlld'c dlc diil1ractid)n Llcs ra\ ,ns \ sur l nucale s )icnt clans Un 1011111111. d (1hlldlLlc iivc. Si 1Cs dlt~llllee~ die dllliciclitci sir ja iiR_lre l~nl Cle cullecle(2 s cil 111111>tllll L111c ~11iiJnc piccftllllllf<3hle, elle Clt~lAeic 1111bord elfe conACPics en données dl t.Tlltjilc ii\c. Lis I~.~cccc d'optique 11\e sont corl igecs tic lout aleplttceillent connu de l'échantillon. LC~ IC)i1+1Cc~ sur Li slructLlrc cr;slalline sent stables pur cllacllili de llha er1~1tilllllcs pic cnic ?ans IdCcliIIII11ll011. [.'~ICiicc iicut de vcld 'st rdl:iIisd en utilisas( Ic, dlnnn~cs de suu~tLlre 'tildes. I )Cs I c`_Licc~ t \ lildl!Jc dle~ )nr:1111Li rc dl :lj l lnc lllellt ale Riel\ Al sont ies sLll \ let ho& de calcul du bruit de fond Cédule(' 1c de l'échantillon Cuellicient ct aptidn S \ sterne de pondél aidn 011CI10111 1'10111 La genr de bas,: du profil type de ceindras calas Coelficient de Lu 1s-aillai -1 1-polym(rndde plaque plane c partir de la composition muvenne l'échantilL(n en ln ieiirn de ,,eudo- \dngla 8,0 Newton.-Raplison 1,0 Tous les résultats de l'andly e des phases de Rietveld sont indiqués en valeurs de pourcentage IllassIque. Si des phases cristallines pour lesquelles il n'c \ (sic aucune donnée sur la structure cristalline sont présentes dans le substrat céramique, un simple rapport de hauteurs de pic est mesuré. Pour les rapports de hauteurs de pic, un profil de fond est ajusté aux données collectées. Le pic le plus intense de la phase cristalline est déterminé, et une hauteur de pic de profil est mesurée. Une hauteur de pic de profil est déterminée pour le pic le plus intense du spectre de diffraction sur poudre. Un rapport de pies relatifs (RI) est déterminé pour la phase cristalline en utilisant la formule suivante /Hauteurease Hauteur(max) [0033] Comme mentionné ci-dessus et en considérant la FIG. 3A et la FIG. 3B, l'insert de coupe en Lei aulique revêtu comprend un substrat céramique 40 recouvert d'un sy sterne de revêtement post sablé (50, 82). Le système de, revêtement post-sablé est le résultat du sabl humide cl'un s ^ s I e I n e de nid étémeut 4(11 ( mi 11,1 FIG. 2) mir le substrat 25 LeLanique 10. ni 1 1( 1 2 illustre aiLluIeLtule glIcialc de le\ Lacn,. nt du s sterne de etcanent Ilrt' sab -ld ( «aulne du le Hst Itc,l sui FKI \ et dcs 1111CIIIICUilk2s de revetenlent LIs J-1cl-1( r(» Ur une r,lrtL" de prc-sabIc [00341 (~~n~ider:ull le s 'HL' \ cls'luc,11 4o de la HG. le ~vmerle de 30 re\ CIL211ICtIt ré- ,11 Lsi_ion de eau ~e dL. ,2L.. 1 1 LM 1 de 1,,L-L ._oP L'Hal 1.1 11l',11 .11 L1111111',: 50 LI d,11»,11 ^_1111111LILI Cll hi]rl~e 11»L'll LI "1'1 t 1, ramiquc -10. Id légl Il de ct~tlelie de cernent de hase 1 auminc 5)) peut me \ CF mur Irl slIrLtLILICIllIèR.ILI muh~lrrll L'CralllIq1IC. Alternat( \ L'lleu" la région couLile k100 de levctcnlcct de hase contenant de l'alumine 5O peut se retrouver sur pratiquement tout s es zones de la surlaec du substrlt qui subissent une usure lors du retrait de Inulicrc de la pièce de Itlhricuti~ln. 1 vpiyuenlent, une telle usure sc produit titi niveau du tranchant et sur la litarc de guipe laies du tranch~ult. et sur Li ou Ic> surluces de dcpucille pres du tranchat. La rdi,.2icc de couche de rc:vctcnlcnt cic hase contenant de l'alumine 50 comprend cc moins une couche de ic\clellletlt Lilcnlllle cAicrlellle I-d. Il couche de rcvLtenleut la plus cici,~ncc de la sud ace du substrat ceralu lllcc ), celte couette de R \ c teillent d'alumine exterieu e pouvant comprendre de l'alumine alpha, c.-à-d. 1a phase cristalline alpha de l'alumine. Cependant, on coinprcndral chic iacouche de levctcnlent d'alumine extérieure peut alternativcanent comprendre d'autres phases cristallines de l'alumine telles que, par exemple, l'alumine kappa uniquement, ou un mélange d'alumine kappa et d'alumine alpha, ainsi que d'autres phases cristallines de l'alumine. [0035] Considérant la FIG. 2, l'épaisseur de la région de couche de revêtement de base contenant de l'alumine 50 est l'épaisseur « B ». L'épaisseur « B » de la région de couche de revêtement de base contenant de l'alumine 50 peut, dans une alternative, varier entre environ 2 micromètres (,m) et environ 25 micromètres (tm). Une autre alternative de l'épaisseur « B » comprend entre environ 2 micromètres (tm) et environ 15 micromètres Encore une autre alternative de l'épaisseur « B » comprend entre environ 4 micromètres (!,tm) et environ 12 micromètres (!,tm). [0036] Le système de revêtement pré-sablé 46 de la FIG. 2 comprend en outre une région de couche de revêtement externe contenant du titane 54, qui se trouve sur la surface 55 de la région de couche de rcv ctcment de base en alumine 50. La région de couche de rev Liement evtc Lerne C0111enaltt du titane 5-1 clmlpicnd une ou plusieurs cuiiclles de lev ~tement en nitrure de blanc et!nu carhnnitrure de Iiiane cOOliduccs sur la rcciun de entiche de rc et mens de brise ccntcntini de l'alumine Li) par dcpot chimique n phase v upeur. I_a réHon de rcvcicnlcnl eyIcrnc cllntcntict llu liane 54 cilllipllrtc une suri ce evIc'rlcirc . L'épaiseur de LI idcHc (le couche de revêtement c'yterne ctcnlcllant clu tit;lnc 54 csi l'~~ptlisseur (' Lel.105etllr C de hl re,clllIl lie cu11chc de leAe(CIIIc'lll cAledit t! hahc de lllunc 54 peut, d;lliw llnc' tille l llally c', v tll'Iel' entre ccv I15ii 0.5 IIIICIt1111Ctre 1111111 et env 11111 5 111IC i icLiic III III ), 1 ne autre pl,l e allcrn.ltiv c epu1,'icii ( cci ip1e11d colle cils I1.111 (i,5 1111eiclliellie 1111111 et enA 11'1111 Illlclieliiccc'i OHM. I:IIc~?re tille attife P ace tlltcrntltive de I chais<tur C» cu111p11'Ild entre ellA 1r~111 (1,5 llilcrlllilciic Illiiii et cils lrUll 1,L 1111crcllletlt' (l(Illl, -13-
[0037] L cp,lis<eur totale du ,v stcnle de 1 e etement pro-sablé 46 est l'épaisseur « D ». L'épaisseur «D du svstèmc de rev teillent prc-s,lhl7 peut. ryals nue aheiuntivc. ttrier entre env ir ii 2.5 rnieronlctre, Iiunl et env !roll 30 lnicnnnlctres of mi. ( ne autre pla~e alternative de l'cpai,seur, .. I) c uuprend entre env imii 2,5 IllicnolllcuFes (pull) et CH \ Iinil lis nliCFOInClre (ll in u Encore une autre place alternative de l'épaisseur «D » comprend entre environ 4,5 Illlcrcnllctre, (u m i et environ 13. micromètres (u nu. [0038] C~~nsïdéran( de nou'eau 1;1 1 gion de couche dle, base Lontenant pie l'alumine 50. cette rcpnln 50 peut l~l~senlel' tu1C pluralitd d'alternatives pour l'architecture de rev eteiucnt. La FIG. 2A illustre une telle alternative pour la région de couche de base contenant de l'alumine 50A. Sur la FIG. 2A, la région de couche de buse contenant de l'alumine 50A consiste essentiellement en la couche de revêtement d'alumine extérieure 60, qui se trouve sur la surface 42A du substrat céramique 40A. En d'autres termes, la région entière de couche de base contenant de l'alumine 50A comprend une couche de revêtement d'alumine extérieure 60. Le système de revêtement pré-sablé 46A comprend en outre la région de couche de revêtement externe contenant du titane 54A, qui comporte une surface extérieure 58A. [0039] La FIG. 2B illustre une autre alternative pour la région de couche de base contenant de l'alumine 50. La FIG. 2B montre que la région de couche de base contenant de l'alumine 50B comprend une pluralité d'ensembles de revêtement (64, 66) et la couche de revêtement d'alumine extérieure 62. Dans cette alternative, l'ensemble de revêtement 64 peut comprendre une couche de revêtement d'alumine 74 et une couche de revêtement d'oxycarbonitrure de titane 72, et l'ensemble de revêtement 66 peut comprendre une couche de tevetcnlent dalumine 70 et une couche de levctenlcnt dh vvcarht,nitrurc de titane 68. La c0ciehie dC revetelllent <I'O~ve lrl,~~nitrure rte liane O e fleuve sur la <urfaee 4213 du substrat 4013. lesv Meule <le rev ctenlerit prd-,11lc 4613 eonlprend en (,aire Une rdp u,n <le kache ale revetenlent evlerlle cui1icu lut glu tit,nle M. (pli erlllptn e une sandre eyte]ieUre 5 I3. 100401 l paicur Lie I,; en)uellc pie revcteulent d',llunine i rU, 741 peut. ~I,ln, une ,liteiii niAe_ Aartel entre ellA nuit (1.1 Illler?IllCfre (111111 et ell\ 11 Il 3 Illlelt«lletre\ OHIO. ( Ile mitre plage :,llerfl,ltive ale I ep,liäeur <le 1,1 couche pie revclenlent +',Ilnnlinr l O. 741 eulllpreud entre elly uun 11,2 Illl muinelre I ltill l et env 10 Il 2 1111 10111eile 1 OUll I. I:IIC~~re Une ,mute plu ultern,ltive sir l'ei lisetlr de I,l Clulclle aïe ie etenlent (1',lltlnline 341 enulprend entre ea\ lion 0.1 Inier 111CIIe il,110 et Cil il 1 ulicrnllctr~; tptt ). LCp<lisseur de lu couche ale -14-
rcv dtentcnt d'oyvcanconitrure de Iitane (68, 721 peut. une altcrnativ e, \ cr icr entre env ic ri O.I I)lien~n~dtrc (itril~~ Cl Cnv iron 2 micmnidtres I LInni. Une autre place ;lltcrn:t(iyc ale Ienalsselll de la couche de It\etcinentd'ox^cal clltrUrc (le thalle l(~~. ) comprend cclrc e17\ llt~n O._ niincrdniieUe (LUÎII si clly Irccni 1 Illlert~lllelle itimi. Lnnc )rc Hile cctn'c plage alternative dlc l'dh;li~<curdc la .«nielle (le levetenicnt L1L1yvcarhonni urc ~lc titane (65,72) cr,n~l~ren~l cime cnviroll 0.2 micrenidue (miii et env ion 0,5 mieromeue (pin i. [0041] L'élpai>~cur de la comhinci,imn de la couche de icv Ltcllient d'alumine (70, 4) et de la couche de lev dtenlclit d'oyvcarhilnitrurc de titane ((,d, 72) peut, dans une ultcrnit! c, varier entre environ 0,2 micromètre (tin) et environ 5 micromètres (µm). Une autre plage alternative de l'épaisseur de la combinaison de la couche de rev dtcment d'alumine (70, 74) et de la couche de rev etc nient d'oxycarbonitrure de titane (68, 72 ( peut varier entre environ 0,2 micromètre (lm)) et environ 3 micromètres (ltm). Encore une autre plage alternative de la combinaison de la couche de revêtement d'alumine (70, 74) et de la couche de revêtement d'oxycarbonitrure de titane (68, 72) peut varier entre environ 0,2 micromètre (µm) et environ 2 micromètres (µm). [0042] Les demandeurs envisagent que d'autres couches de revêtement, que ce soit dans l'architecture des couches de revêtement ou dans la composition des couches de revêtement, puissent constituer la région de couche de base contenant de l'alumine 50, aussi les modes de réalisation spécifiques précités ne devraient-ils pas limiter la portée des revendications. Cependant, l'aspect unique de la région de couche de base contenant de l'alumine est que la couche de revêtement e.y(drieure est une couche de rev dte ment d'alumine. [0043] Comme ceia cpperaitr;l à la lecture de la description ei-aptes. le prccddd de Iii diietion du s\ teille de revetcnrcn( ILLät->clti uliii ?rend une dt;ire de sablage humide postrev dtenrcnt. Tv jfLlcniicnit, !'elcpc de ~;Ihla~~~ hlllrlide htvtit -rcVdtclllcllt ecn~hren~i l;l nrHceIHn h n e i n ~ t ; l ( i ~ l u c t_ic hartirulc~ d';tlalriinc d;n ', Une Li cn,,i0rl li<luide I r;lr cy., dcn1', l'eau i htull' yu'elle~ (rahl,ent tt~utc le• ~urlaccu de ~v>ldnic de rcvdLcmclit prd ~ahld. Uan,i cette ctul,c d lhLnnnldc l?~~~l rc\cicniicnt. le ~;Ihl;1~cC llniniin c relire Cle (t~cleti lei ~llll;lcc rial l~lnicnii'llt Gute Li rd ci in de Coue c rcvdlemcn( e~lcrne e~~cten;lnt tlu titane 54. l) III• une alternative ale l élire de ~ihlacc 11Unlldc, Il rc~lc rl;lticllcillcill (~RIiC la I1'"It~ll de rcAetcmenl de lyc ciciicuani (le l';lluniiire. i a I I(1 t,.' mc de rc~ dtcmcnl ro >ahld I~~~ur CCiic altcrn \e. I);Ui, une autre ;lltern;i i\e ',;ll»lccc hiuniii(le_ une partie de Li rr_ii,n dIc 2957356 -15-
rev Liement tic busc coltell.uit de l'ülunline est retirée pur ~,lh1ucc humide. La FIG. 3B montre le sr tonie de redtcincni hast ahlc roui Lette alternutiy e. [0044] Un résultat du s~Ihlacc hulllirlcest cv foislliulI de la couche dIC rcvétcIilcllt d alumine extérieure seuls-Jucente telle Mlle déposée de la icigio 1 de couche Cuiucu~ nt 5 de I llllllllle pour H Iller lu ciulche c1e rCv etcllleiit ll al nnule esjv ec du v stemm de IL-v ctcincut post-sablé. IClupc ale sol-da ce humide hast-rcv cochent reluit en uuirc (a t~~Iltrlintt tic u-actu u ddums la Louche pie rcv ctcnlent d'alumine cxposcc ïl une contrainte de traction inférieure ou truns(ormc l~I cuuirainte de traction en contrainte de compression. Létape de suhlude humide post-lcv etcment lisse Lculcment la surlacc de la couche de 10 Lev Llenlent d'alumine exposée. Il est clair que l'étape de sablage humide réduit l'ont' de contrainte de la couche de revêtement d'alumine exposée tout en lissant la surface de la couche de revêtement d'alumine exposée. [0045] Considérant la première alternative telle qu'illustrée sur la FIG. 3A, l'étape de sablage humide post-revêtement retire pratiquement toute la région de couche de revêtement 15 externe contenant du titane 54, mais laisse pratiquement toute la région de revêtement de base contenant de l'alumine 50, qui comporte une surface 86. Ainsi, l'épaisseur « B » de la région de revêtement de base contenant de l'alumine 50 reste sensiblement inchangée. L'épaisseur « B » de la région de couche de revêtement d'alumine 50 peut, dans une alternative, varier entre environ 2 micromètres (µm) et environ 25 micromètres (µm). Une autre plage 20 alternative de l'épaisseur « B » comprend entre environ 2 micromètres (pm) et environ 15 ronlct res (µm). Encore une autre plage alternative de l'épaisseur « B » comprend entre environ 1 niicrometres (µm) et environ 12 micromètres (lm). [0046] (ionsidiérault la deuxième alternative telle c1u'illusuice sur lu HG. Loupe de suIhlucc 111111111, (~u l rev~tclllellt retira taule LI rc~~i~,n pic couette tic rcvdlcnlent cyicrnc 25 Ci?1llenalll (lu thune L-1 et une p;UIIC Clc Ill 14.1011 dC rcvCIC111Cllt Lie hase ctunlCIL1111 rte lalUIllllle 1). L.cl~aissellr Al lu rcaiuu pic rcvctenlen1 ~1c 11,18C cuutcHall( tic l'illumine 5O sc Lduit roui ffrrincr I~l r~~.i~~n ~lc rcvcicnlcnt de hase cu111C11111l de l'alUlninc ~. clw L011lpuurteuilesurtacu 84. LAI redan ale rcvekiment ale hure ciu lcn~ult ale alumine ti \ ,heur tic I 1,11 cul' - 1 Lisp inléri~ arc a Li \ ,heur «lc lpaisseur li I.'cl~.lissL ur F» 30 peut, h a l l s t i l l e m i t v cr entre cilv Immun I Illicru llelrC ( LUIT I et Cily troll lliCruI1lètreS ne aine' 1lIl ,r ,Illcruulivc de l'cpuisserlr .. I Cunllprc ul entre cuv irun 1 111icr«u111cire 2957356 -1.6-
( m. et environ 13 micionrelies (gym). :ncorc une autre p!nn'C ,lllCr nilly C CIC l'ejYl1,5CU1' «F» comprend entre environ 2 i>>k rnlnétre~ (um} et COv iron 10 microlilcilc (Ltln). [0047] La cl~ucllr LIC 1ICvc'tel1lCIC ~I',Ilun~ine Cytcr]Cure (tniiC LIL LIcpo,cel pl' ,ente tille COIHrnintc Cfe t1 KHI^,n. L'et,ll~c Lie äIhla~~c Ilulnirie i l-revCiCIliCllt rcdnil l'allUlliIULIC Cie I,l 5 C(Hlir,lillte UC lr,iCliun Unit nivCau Lin Cr11H Alite LIC looti()l pic-,able ~t Un IlivCau Ife n iliiLlinte de traction j) t~~t-äable. Le n1Aeau LIC contrainte Un traction pré-sable est n ji rinUr an Ill\C,IU t1C contrainte de traction post-subir. L'élan,: de >ahLi n humide 1~~~;t Cvctcnicnt bout également trllnslorinnr l,l contrainte LIC tr,tCtloil CH L.'OHH niitn Un Conlhrn;;ion. nu clora 1~?C111C111 U'un niveau de contrante de traction prc-sable àun niveau de contrainte de compression pust- 10 sablé se produisant. Il en résulte que la couche de revêtement d'alumine exposée présente une contrainte de traction réduite, qui a une valeur inférieure à celle de la contrainte de traction dans la couche de revêtement d'alumine extérieure telle que déposée, ou présente une contrainte de compression. [0048] L'étape de sablage humide post-revêtement entraîne également un lissage de la 15 couche de revêtement d'alumine exposée. Dans une alternative, la couche de revêtement d'alumine exposée présente une rugosité de surface Ra entre environ 0,2 pm et environ 0,8 qm en utilisant une technique de mesure WYKO. Dans une autre alternative, la couche de revêtement d'alumine exposée présente une rugosité de surface Ra entre environ 0,2 µrn et environ 0,6 ,m en utilisant une technique de mesure WYKO. Dans encore une autre 20 alternative, la couche de revêtement d'alumine exposée présente une rugosité de surface Ra entre environ 0,2 p.m et environ 0,5 u.m en utilisant une technique de mesure WYKO. Concernant la technique WYKO, une surface d'cch,intilhnin,lge de 0,3 mm par 0,2 min a etc chr,i,ie pour la mesure WYKO dans le mode d interlcroniéti re Lie h,11<tv,nie v crlicaL 10049] I),in; u du v ie inLCtclllent résistant Ft l'usure, la couche de 25 revUICincnt LI'alllnlinC C\tcrieurr (elle HUC Cicllt.+,ee LIC la IU~~i~,n He C IICIle LIC h,l,e COI»(CHHnt ~Ic l',~lumin<. LIHI rIC'v ICI1I I,l nonnlic ~Ic revCICnin al cl',llnnnii C c'\h~,,cc,ll,rc; ,thlaee humide, ~rc,~Cntc un él,il de c~~ntr,lintn pic tr,ictiOn ahlc r~~u ICI yuc rk Cl entre elrv Hi 50 \IlLi cl Cnv ~LOO A ilc du e lluulirle. In couche ale rCvn(enlCni LI',IIHIninc e\h,,,ce plICI11C t i l t :2 Il LIC d d l l l r , l l l l l e CH I C Ut) \ l I L i I ~ ' t H 1 1 1 1 1 i l l l l e LIC 1r,inii H 1 C t C a l V 1 1 1 0 H- 2 (iP i 30 e~1l;trm HIC LIC C iiil)rC,dlull I. 1501 Dans une nutre alternative du s\ sterne de re^etenient résistant l'usure. la couche de revêtement d'alumine. extérieure telle que déposée de ln région de eouac«le hase uvUuuoi dt.:' [uh/mioc qui Jc~i/x\ L~u`uchcJ~ /r~CiuouA J'uhm/ioc C1,1p/ICI, `uNo humiJ~. yr~`uUc uo ciel Jcm`mcÜoicJ~ pré-`uNkl (!m !c! que J~po`C>u8/z uxinvl 5 VX)\\!`uduxiou h0<)\1Po` l'issue du ^xhichumide, la couche de Icg,ételnent JukmÜnccx!x"~cpx!`uUcuoujJcconUdilue entre -50MYa ««intrainte de compression) et Co\imn -SOU \!i`x (cm8/uio(/ umnpcc`^iwo. !0U5l! D m~ une cuire Hier iiirj e du !^!èmc uncLunm(cé`isi:ni~l'u^xre, L/ couche del, \ crament JMuraille c\(edcucctelle que depusecdc la region de couche de base 10 contenant de l'alumine, qui devient la couche de revêtement d'alumine exposée après sablage humide. présente un état de contrainte de traction pré-sablé (ou tel que déposé) entre environ !UOMPac{ environ 450 MPu À l'issue du sablage humide, la couche de revêtement d'alumine exposée présente un état de contrainte entre -100 MPa (contrainte de compression) et environ -400 MPa (contrainte de compression). 15 [00521 Concernant la technique de mesure des contraintes, la technique est la diffraction des TayOnsX (DRX). La mesure des contraintes par DRX était basée sur la méthode de l'inclinaison psi, et la réflexion (024) de la couche de revêtement d`A!z{)suété choisie pour la mesure. Des inclinaisons psi de 0 degré, 33,9 degrés, 52,1 degrés et 75 degrés ont été sélectionnées pour la mesure des niveaux de contrainte résiduels. Des inclinaisons psi 20 positives et négatives ont été choisies pour obtenir les données nécessaires à la détermination des éventuelles contraintes de cisaillement. De plus, trois angles de rotation phi ont été sélectionnés (0 degré, 45 depid et 90 degrés) pour obtenir les données nécessaires à la k00531 Les cu!cu!^de cUoù^ixKs !`iu\iales mu1~ie cisés en utilisant l'équation mi\ cule : d \ !x Ji^Lmcc J dl( H. 11c`1k.1 !"vx !.indio.Ü"m i d !x minime !`hi '/! iJi`km`~c.! dl! /`K~`xn^/mkc'io!C', pull!~ 1 1 ~~!lc\i011 30 ci c! `on( uwUuioic` !vioüpx!/~ _ 'w`(uok` LI!u`ii.!oc` xox c/!w)` w -18- La relitlon entre les ~111lelents ,u d Illcllllulst)Ii et de i tu uui duits cette méthode c>L hrdscntéc sur la I ICI.4. l.e module d'Yk ung t1est pris 1dOI (dLi. le coelliL,ent de Poisson (v) est pris à 0.22, et les C(Ill,)tallte\ el~lsll~juc ccy rayons À (SI Cl Si ) 0111 ,t 0, _3x106 mm'`1I et O4 .CO'' nlln !\, rc.l,cutivcnicnt, pour le calcul il d,111,) le nient d'AI2O . [0054] Le sable humide est rdch d en utilisant une suspension c{)mprcccct des particules d'alumine et de l'eau, La suspension de particules alumine et d'eau est projetée pneumatiquement à la surface pour frapper la su rl ace du substrat. 10 [0055] Les paramètres fondamentaux de la suspension aqueuse d'alumine sont la concentration de grains (c.-à-d. de particules d'alumine) en pourcentage volumique, et la taille des particules d'alumine en micromètres (ltm). Dans une alternative, la suspension comprend entre environ 5 pour cent en volume et environ 35 pour cent en volume de particules d'alumine, le solde étant de l'eau. Dans une autre alternative, la suspension 15 comprend entre environ 8 pour cent en volume et environ 25 pour cent en volume de particules d'alumine, le solde étant de l'eau. Dans encore une autre alternative, la suspension comprend entre environ 10 pour cent en volume et environ 20 pour cent en volume de particules d'alumine, le solde étant de l'eau. Pour la taille de particules, dans une alternative, les particules d'alumine peuvent varier en taille entre environ 20 p,m et environ 100 µm. Dans 20 une autre alternative, les particules d'alumine peuvent varier en taille entre environ 35 pm et environ 75 tm. Dans encore une autre alternative, les particules d'alumine peuvent varier en taille entre environ 45 ltm et environ 50 µm. [0056] L~s paramètres de service pour l'ctcpc de sablage humide sont in pression, l anale d incidence et la darde. Duns cette demande. l'ancic d'Incidence est ~I'cnv irimn 01) (le)nés. autrement dit les j c iculcs 1 cppent la surla<e <t mi ail le de (loutre v inr~t tIIy Cuvés. D<tilm une ;[Item mttlAc, .1 17ressu)n A wu: ciicc en\ lien 240 kl'a LL psi) et CilA Ir~mil 0 kI'a dd I~~I 1);Uls UIIC cctic cllclna(IAc, la I11e>sl~~ll \ ftic cclic CIlA imc 22i;O kl)i 01 1) rt cHy 111011 ' ) () I - \ w ~O psi I. (.,t ~_lurde glu s;lhl~l c Ilclllide v;Irie av cc l' TIC! 1011 slpcc 1 1)c de s1.1111,l .r Ilulnidr. I «ui1),HCetil dtc sit d«.111 tir IC rendit complet (4,1_1 prc. le cunllpIct) de Lt ré:.11011 30 Ile de rcv~tenlcct cvterne c~~nlcn:ult glu tii~l;lc. Lei durées cvcnllllairc` cuciprc'nlient unue x:111 nO cll 6 s.LuiiJ s c çaA,trnll 4i sec<cmdes, im I~I~i e ale dcrce >C shed C1Lie 6:m 111011 9 scuvu!e, et environ 33second cs[nc xnhe place de Jo/cc situe cuite n/'iuu 12 scLw!cs et cn\ non 21 secondes }r`uxprvdrhx~cuvny/o,ncni xo!c~.
U00581 lx pmni~/r Üxpr uvn!nn! !vhicutlon J\m ',uns(' ut ce/aulique, le Q/b"Ua| céramique étant c}` !uo / m u u m`Nur ~ par }(` cu a m bise ~/ de Mutule de ~` xpu x ~c silicium et les céramiques i Pise J\`~!oiUn/e de silicium et Jx!unmioimnl: (c!nuque typique pour former le uubHcùLétunique comprend la consolidation d un mélange eu poudre. La consolidation se produit l'\ piqueuleut sou pi ession et/ou chaleur. Le substrat !O céramique une surface de coupe et au moins une surface de depouille. Un tranchant se situe à la jonction entre la surface de coupe et la surface de dépouille. Le substrat céramique est ensuite soumis à un polissage mécanique en tant que traitement pré-revêtement pour lisser la surface du substrat en vue de la préparation du revêtement. !0059! L'objectif suivant dans le procédé est de former un élément céramique revêtu 15 pré-sablé, qui comprend le substrat céramique et un système de revêtement pré-sablé. Deux étapes de base sont employées pour atteindre cet objectif. La première de ces deux étapes est le dépôt sur la surface du substrat céramique de la région de couche de revêtement de base contenant de l'alumine, qui comprend au moins une couche de revêtement d'alumine extérieure. La deuxième de ces étapes est le dépôt sur la région de couche de revêtement de 20 base contenant de l'alumine par depôt chimique en phase vapeur d'une région de couche de revêtement externe contenant du titane, [de [é|xpemi\ ante est de transformer l\!~~Oocntcéramique ,crê!u pré-sablé en on insert de cou coupe Ln mnquc ~rvêh/ (post-sob!r') gx\ comlperndon 8VhxiQù ( Üxn/iqu( !com\ //1J'un s !^ient( de \ Liement !`o`!`uNéCd(c cidre Lomplettd le 25 J/cqugc pin humide (.1e lit l'égi(tIt couche !r o~8muoi /Vun( u`n!couo( dit mmu'ci~\mk/d!unuU d'Une prHeJn ro\~`iunm!.[xhmnu~/!`.`mc,!n"uxin^i L/urche J//r't üunm(JukmÜoccVÜi/u/rdmoJi!iu[ùx!J~`uxKrxiokJe !xuwche J/o~üuouU JxhmÜo/ rV~hunr "éc. mui. xn"i !1",r!.' u`:du Jc /r\ùunuk J1ukmnioc H>hIi c\unP!c` Nues J, i'ix`u1 de eeupe eu cuu11111uc /c\ ùu J( 30 [m\io/) 0 LUI', uxop.nxii!` Ü'JC`xu/`. (/) uvopuxii!u !x!u/cJ\`u!i!u~miom/`d'Un io`ulJcu`up~mcÜxnÜ;oc/~\ .k/Jr[io\!`urc;`!`oU 2957356 -20-
à la tenue d'outil en Humus n insert de coupe eu eérallllquc l'ev eu) Iton soumis au saHup'e hunlicle. L'autre essai comparatif n mesuré le pourcentae_ne nill~lci de Fm (ne d'un insert de coupe en ccr.u>>iquc rcvLtu de l'inyeution parmpp«rt au l~~.uucenta~e d'ccaillaue ale l qudtc dun !lisent de coupe en (ici aulique revenu non soumis au sablage huunldc. 5 [1)t)(2] Le inHeau 1 evpose Ies 17~lr~lliletll'> cle hase clu pl'OCecie 11t111se peul" ciLpt»CF Cil u100 cle rcvLtenleutde bine eenlenanl lie 1'aluniine e la ide~ion de revêtement externe et menant clu tit~ule pour les eyenll~les speeil igues de l'in,er! J coupe en ccrnnique de !'111\cil eu.:~ ccl yard, le défilement des parinlelres du tableau 1 représente les étapes ut.disces pour appliquer un système de revêtement à la surface du substrat céramique.
Tableau 1. Paramètres du procédé de revêtement de l'invention Matériaux Température Pression Temps total Gaz présents (~C) (mbar) (minutes) Purge 1000 90 30 H2+N2+AICI3 Couche 970-1000 60 25 H2+AIC13+CO2+HCI d'accrochage Al203 970-1000 60 100-900 H2+AIC13+CO2+HC1+H7S TiCN 970-1000 60 50 H2+N2+CH4+TiCI4+HCI TiN 970-1000 60 50 H2+N2+TiC1.r+HCI Les étapes ci-dessus se déroulent en séquence en partant de l'étape de purge jusqu'à l'étape d'application du TiN. [0063] Concernant les étapes précitées dans le tableau 1, le but de l'étape de purge était de préparer le réacteur pour le dépôt de la couche d'accrochage. Dans les exemples réels, l'étape suivante était le dépôt de la couche d'accrochage sur la surface du substrat céramique. La couche d'accrochage est si mince qu'elle est indétectable au microscope. Au moins aux fins de celte description, on peut considérer que la couche d'accrochau'e Unit prie de la couche (le rev tenieul d'illumine. La composition de la couche (1 accrochai e est (le l'alumine. f.'élape suie ante est le (Icpdi cde la couche lie levelenlent ('alumine. Dans les sl)eieil Mues. le rev elenlent d uiurniue a une épaisseur ~~mde il env irlut 1 1 1111, de sorte qu'en raison de 1 i minceur lie L1 couche J ce e1 »L.11 e, l'ep,liselu de Lt e~~nlhinais~~n de 11 couche Li'ae('ruehnmee Cl de Lt couche et allinline est d'clly irimil 11 pin. Dans une ~Il~elu~llivc. l'iichaisscttr de L1 cqui. lle de rcvclelllent lei d'AIL 1. chucc'I en .1luulïne se siluc entre C11v 11011 nui et CIO Ir ll 5 II Ill. 1)1111s une cuire pl,l c ;Iliernative_ l'éI~aisscur de LI couche de rrv~tenleul ict 'h,l2e en aluni 1 2 Il 111 et etc itolt i 5 la ltl. Dans elncolre une autre hluue alternat e. l'êhuikseur du la couche rlu rey êtculunt p et duo uiiuuue) en alumine se situe entre environ 4 u nl ci env 12 uni. [00641 L'Ciupu HI\antu ~~( lu ~It du 1a u~wçhe du rus êtunlenl Diu ( 1rhrunitrurc du tit<ule pair le dupn (le la uwiuLLC ddu ru~êtenlunl glu uhiruru du titane. Ie~ uvullll)le, shec111Juu . I ehulssuur tniulu ale la cuuuchu du ru~elen1C111 du C~tlhl~IllllUle de t11~111u tt de la couche du ruvCiunlunt du nitrure glu titane u~l ~i ul>> iinu 1 unl. L)utll, unu ~llleruuii~u. l'é)naissuur de la couche de revêtement de carbonitrure du titane ut de la couche de rut êtenlent de nitrure de titane se situe entre cil% lion 0,5 llIu et environ 5 !lm. Dans une autre 1~lll`_'C alternative, l'épaisseur de la couche de re%eieniunt de carbonitrure de titane et de la euuche de revêtement de nitrure de titane su situe entre environ 0,5 lim et environ 3 Lam. Dans encore une autre plage alternative, l'épaisseur de la couche de revêtement de carbonitrure de titane et de la couche de revêtement de nitrure de titane se situe entre environ 0,5 !lm et environ 1,5 Lem. La combinaison du dépôt de la couche de revêtement de carbonitrure de titane puis du dépôt de la couche de revêtement de nitrure de titane correspond à la région de revêtement externe contenant du titane. [0065] La technique antérieure utilisée dans les essais comparatifs comportait un système de revêtement qui comprenait des couches de revêtement Al2O3ITiCN alternées. L'épaisseur de chaque couche de revêtement d'Al203 était égale à 1,5 !lm et l'épaisseur de chaque couche de revêtement de TiCN était égale à 0,5 !lm. L'épaisseur du système de revêtement était égale à 4,0 ttm sans aucun autre traitement après revêtement. L'insert de coupe en céramique de l'invention utilisé dans les essais comparatifs comprenait l'insert de coupe en céramique revêtu de la technique antérieure soumis à une procédure de sablage humide dans laquelle le cribla du l ocre humide a lutté la région de 1cv êtenlent externe unritununt du titane. Cette hrnccduru Diu whla~~e humide est CM» ',du «i,ln, lu lui~luau 2 ci- ulc wu. Iuhluuu l'arulucires du suiduuu post-ruvJtunlunt l'auurieuie I)esc rll)ll~?Il 0111 osltlull SIC la sllsl?Cnslt~ll ~R11_1Cusu du l)un Ill h~;i'e du ~r - i1 ~r un Al~lllllle I~:lrticulus d'alumine l ailla, ~_lu~ I~;utluulu, ( .1fuinlne 1) tirs I,I hl,l~~e d u tl full It0) full I'ress ui los du pr udu d impact I):In, I,I hluuu de 1O LI'~1 ~ti(l I~l'~I l.L i>i hsit LI)urru glu Inlll~.l~l 1)l~l, I ~I~I~~u ~1u h ~u~,,n~1u~ 11 l~ ,eern~l~~` 2957356 -22-
[00661 Pour 1'inserl tic c1~upc en ccrünlique rev ciu de la technique antérieure et l'insert pic coupe en céramique 1cvctu tic l'invcntitai. le stv le ti~inscIt deciulpe était celui ~lc la dorme ;\,I S\(i.A4 'I~0 20. 1,es pal i eues Lies inscris de coupe cil cemnnquc cuis U1111sC~ Cliills le cssitls com11pci'ciils',Ont e\1?t>s~ti Halls lt lahlcau ? (.'1-dessous. 5 Tableau Plu'umctres spéciligues pic l'insert de coupe en eel 'inique 1c Cati l'in'anic(rc )escrihtion/Dct,111 tic l'insert de 1)escrihticlt/i)cLills tic 1 Irise de ccuhc en ccriulliyuc rcvclu de la rtnlhe C17 ccruuliigae 1 v'clu de ~CCh(11L~Ue lll(Cl'Illire l'in \cntll~il CCUlliétrie Nrlm rV'N I S \ GA '3TO820 Nol me SI SNGA433TO82O Composition 1)8 `~ en Masse de 111[1[11C de silicium 98 'a en allasse de nitrure de silicium du substrat bêta itvcc le solde de phase bêta arec le solde de phase ntétitl I igue métallique Région de Couches Al2O31TiCN alternées avec Monocouche d'Al203 avec une couche de épaisseur de 1,5 !,m pour Al203 et contrainte de compression de rcvctcnlcnt de épaisseur de 0,5 !lm pour TiCN, et 257 MPa sur la face de coupe et base contenant une épaisseur totale de 4 lem 262 MPa sur la face de dépouille ; de l'alumine épaisseur 10 tm Région de TiCN/TiN avec épaisseur de 1 pm Aucun revêtement externe contenant du titane Traitement de Aucun Sablage humide avec les paramètres surface post- suivants : composition de la revêtement suspension aqueuse de particules d'alumine 20 %, taille des particules d'alumine 25 û 50 tm, pression pendant l'impact 240 kPa û 280 kPa (35 û 40 psi), durée de l'impact 9 secondes l'essai ct~nllr,ualil mesurant la tenue d'outil. les paramètres clilicnt lec uiv 1111; : >llatcriau tic la Nicée de (11)1 k_,1110n : lire tic fume kc de clilssc _ 1) I Oi) hr~~hrcl l0 tessc couic il (0)) uicii'c~ linéaires per nlintlie 12000 pied; lintiairc> Nitr minute islnlil \ilc st, l'ily iHua' cJale a O. Mil linlcirc Nitr leur 01,0121 ouce par four i ipri Iiroiontleur de coupe 1 1 ) O ( ' 1 1 . n l i l l i n i c u c «O,O60 p~~uceI i i u i c I c Li"enircc c c : t l i i 15 1Ls et. fluide tic 'cl1roitlissei ncni : I.cs critcres tic ~.ic(aillancc ctaicnl : l 1\1 k..' 'J uiu iuiu111 10,10 p pucel ; usLi'c tau ka 'N\\ i couic inillimelre .L. pouce i. cnc~~chuec de lai hroloi leur tle coupe 1 I)O("~) tl it O. s ulillilllcirc 10 i(I l~~,ucti ; ('K dmil à 0,1 iuillilcctrc H,004 pouce) ~ et '1 \\ trial a O,a nlillinlcurc (0.01= pou c). 2957356 -23-
[iO0681 Dans essai comparatif, si \ échantillons. a sit\ oir trois inselis le coupe en céi revêtu, ( e la technique antérieure et trois inscris de coupe eu ccianiique ie 3tus de \ cati n. ont clé lestés. Les Iésuli,os de Fais ai cionTai,bil sont presclués (Lais le tableau 4 ius. abbiau . Résultats Lie tenue d'outil de l'essai L'Ofl \eiioir Tenue d'outil (minuiesli^lo,i c de déf',nlbtric echniquc antérieure ici)/ Technique - 2 Tcchiw que antérieure - 3 5 5l'\ Inarrentlun 12,9/N Invention - 4,8iä\ Invention - 3 14,3/NW Ces résultats montrent une moyenne de 130 % d'amélioration de la durée de vie (tenue d'outil) des inserts de coupe de l'invention en terme de résistance à l'usure, par rapport à la 10 re'sisiance à l'usure des inserts de coupe de la technique antérieure. [0069] Pour l'essai comparatif mesurant l'écaillage de l'arête, une opération de coupe interrompue par un cycle de tournage humide a été utilisée avec les paramètres suivants : matériau de la pièce de fabrication : fonte ductile 80-55-06 ; vitesse égale à 366 mètres linéaires par minute (1200 pieds linéaires par minute (sfm)) vitesse d'avance égale à 0,2 15 millimètre par tour (0,008 pouce par tour) ; profondeur de coupe égale à 2 millimètres (0,08 pouce) et angle d'entrée égal à -5 degrés. L'insert de coupe en céramique revêtu de la technique antérieure et l'insert de coupe en céramique revêtu de l'invention ont. été examinés pour l'écaillage de l'ai Cie ables 36 passes, Le tableau 5 ci-dessous présente les résultats d'une comparaison de 1 Lieu' Nage de Iqi etc de l'insert de coupe en eéi aulique \ Cita de la technique 20 Liure et de l'Insert de coupe Cél,11ilieel'C dC réedlibl C de Farcie .1 Cte i é a l'aide Triir Miel« sons Ull lossissCilleill iON. Tableau 5. Compia',ils0il ( de coupe rie hl teéhnïgue antérieure el des inserts rIe CoUiid ( rtIL«C Lle 1,1 leir.1111RIUC chiai] lieu Irise] 25 2957356 _24_
Les inserts de coupe de lin \ ent ion pi sentaient un écai é ~Ic l' trelc rédui en comparais n des inserts de la technique ainci Wlll [0070] H:,' ales l'éqiliLLI cki's thleaux et 5 nunure que les inserts de coure de l'invention présentaient une résistanéc l'usure améliorée. ainsi qu'une uqiaéné accrue. qui esi indiquée par de résistance a l'écaillae~c de l'irete (c.-a-d. un pourcentc ic d'écailla de inliéricin. par rapport aux inserts ~lc coupe de la technique anteneuiL. [0071] D'autres modes de réalisation de l'invention apparaîtront à l'homme du métier à partir de l'examen de la description ou de la pratique de l'invention décrite dans les 10 présentes. La description et les exemples sont destinés à être purement illustratifs, et ne doivent pas être interprétés comme limitant la portée de l'invention. Les revendications annexées indiquent la véritable portée et l'esprit de l'invention.

Claims (6)

  1. REVENDICATIONS1. Insert. de coupe u/c6uo/iqxc/z\~LuG0) pour retirer de REVENDICATIONS1. Insert. de coupe u/c6uo/iqxc/z\~LuG0) pour retirer de rt matière d'une pièce de 6hricu!kv~l'insert de coup un c6rxmiqocrevêtV (2) mm!euuoi : un substrat écmÜquc /\1V\. k>D`, uh`~ !//( ec'rumiquL.(10[40\. 408! étant Uxx~ !c ~nv/yc um.!ik// pur/(, (Üxoli~n(` ü hu.c Jc xikur/ Jc •i!iciuu1 Cl céramiques übusr d`oxynkrun de wi!iciu/net d'aluminium, !c substrat (4U,4OA 40B) comportant une sui ',tee de u`upc (28) et au nu`in^ une surf ~cc Jc JepouiDe (30), et un tranchant (32) /o/me à l4 jonc iuo entre la ^udue dc coo0o !~&) cL [a sucfacc dc déoouiUe /qN ; ^ et `-' 10 un s\ `(è nie de revêtement résistant l'usure (50. 82), caractérisé en ce que le système une région de couche de revêtement de base contenant de l'alumine (50, 50A, 50B) déposée par dépôt chimique en phase vapeur sur pratiquement toutes les surfaces (28, 30) du substrat céramique (40, 40A, 40B) qui subissent une usure lors du retrait de matière de la 15 pièce de fabrication, la région de couche de base contenant de l'alumine (50, 50A, 50B) comprenant au moins une couche de revêtement d'alumine exposée (50, 60, 62, 82) ; et la couche de revêtement d'alumine exposée (50, 60, 62, 82) présentant un état de contrainte sablé variant entre environ 50 MPa (contrainte de traction) et environ -2 GPa (contrainte de compression), tel que mesuré par DRX en utilisant la méthode de l'inclinaison 20 psi et la réflexion (024) de l'alumine.
  2. 2. ~o~u1Jcumnc\ùo(20)~c!onyo/~~mJicuiiw~] ~un^ C1uc! !cwhsUo( c~runiqoc (4), -40.\, lUN /umq`muni mucÜ-umiqoc thu^cJcoiUn/zJcv!icimn^m1(u`my."iiion clic m\imn P"o/cm~ m mx"c J, niUno Jc ^i!iÜum hüx Cl uvin`n !(U) !murcuV u~ 25 nuxcJc oi!nxc Jcmo hüu, IL tri,: mcuo~cp.xJi!!:,c!kv/ :I>.`o` \ m!uh d'une uno!!`/ !ouniiiuLive de Rie veld. -
  3. 3. Insert de coupe rrùo(DA^Jon!xre~uxUcxiimn ! dans lequel le substrat cérannque (40. 40t 4O~)c.vopmuui cric cCcm}i1nc / kx`c J'o.!ni(nxr Jc `i/iCioo/ d dxhmÜDÜm' x Voc uvn!),i!im/ dc SilK}\ x!phx~hüx .vmp/uunn uurc u.\ iwo U roui ccuf en\ iwubApour cCuL~umxv/.!L: \i\K)\x/!`hudumznv\mnK)pour cukcomx°cd oxxvo 100 pour cu8 u/ mo"c dc Si. \K)\ ()Cid. |c!!c qoc nusm/cc yxrJi[culi.xn Jc` u!mm` X sur la base d'une aou!!sc4xxnihu(i~cJ'Kic(~cB.
  4. 4. iiicii de coupc ic\dlu (20) selon l'une quelconque dc^/r~mdiuom'^ l à 3, dans lequel la région de couche de base contenant de l'alumine (50, 50A, 50B) consiste 10 essentiellement en la couche de revêtement d'alumine exposée (50, 60, 62, 82).
  5. 5. Insert de coupe revêtu QNselon l'une quelconque des revendications {à 3, dans lequel la région de couche de base contenant de l'alumine (50B) se compose essentiellement d'une pluralité d'ensembles de revêtement (64, 66) et de la couche de revêtement d'alumine 15 exposée (62), chaque ensemble de revêtement (64, 66) comprenant une couche de revêtement d'alumine (7U.74)ciunccouche de revêtement d'oxycarbonitrure de titane (68'72).
  6. 6. Insert de coupe revêtu (20) selon l'une quelconque des /rrondicûd0ns l à 5, dans lequel la couche de revêtement d'alumine exposée (50, 60, 62, S2) omprend de l'alumine 20 alpha !o`ul Jrc«up, /, \ cru (]0`c `11 1\111cqnr!u`o1ucJc` /ruxUc:iiwl^ 0, dans, !~1or! 1 'ux( Jc *nU.xin(C .uNé J( !o umJ/c Jc /r\dunu)( .[x!omio/ é/ ('U. N). 62, r~`ok.0 Juo c homiJrJo >`!uncJc o`ümm8 (:-(). 82), }r `xNu~r humiJcC!uo! .uu`m!`!i m u!i!ivm( mU'u/`pu)~iw~ u`my/ro.m| (.kn, La (CHIC', Cl ~^uk/min~J~ [uo. 2957356 -27- 8. lnscrt de coupe rev clu 0) selon h rev endication 7 dan lequel la suspension comprend mire environ 5 pour cent en volume et eny in ri 55 pour cent en volume de particules (l'alumine et entre C(1v 11011 C^5 H ur CCnt en vulullle Cl env lmn ¶)? pou' ceci en veinule LI•ccc. tel que me>ur1 pci Lellcnlillknnnapc et dclllacement v(5unléuiquc de la 5 9. Insert de coupe rev êtu (20) selon l'Une quelLonque Ions ä1 8. dan,, lequel (-état de contrainte sablé de la couche de rcv ctcuient d'alumine evpesée (50, 60, 62, 82) varie entre environ -50 MPa (contrainte de compression) et environ -800 MPa (contrainte de compression), tel que mesuré par DRX en utilisant la méthode de l'inclinaison psi et la réflexion (024) de l'alumine, et la couche de revêtement d'alumine exposée (50, 60, 62, 82) présente un état de contrainte initial variant entre environ 50 MPa (contrainte de traction) et environ 800 MPa (contrainte de traction), tel que mesuré par DRX en utilisant la méthode de l'inclinaison psi et la réflexion (024) de l'alumine. 10. Insert de coupe revêtu (20) selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel l'état de contrainte sablé de la couche de revêtement d'alumine exposée (50, 60, 62, 82) varie entre environ -100 MPa (contrainte de compression) et environ -400 MPa (contrainte de compression), tel que mesuré par DRX en utilisant la méthode de l'inclinaison psi et la réflexion (024) de l'alumine, et la couche de revêtement d'alumine exposée (50, 60, 62, 82) présente un état de contrainte de traction initial variant entre environ 100 MPa (c~vn(raillic de )i icic 10 et elly in,n 450 MPa (contrainte de trueti~lnl, tel que n1c,uré par D1ZX en utilisant 1,1 niethouic de l'inclin.Ii>~~n psi et la rcllcyion rl)J-Il de l'alumine. In~crl de euupc mvclii I_(1 mi l'uns' Çlucic inclue dei rcvcndic,ltiuny 1 ic lucl Li w uch ' de rc\ ciciliciil djinn ine c\h >cr 1ucHeulc ccc ru~~0»11d de',url,lcc P, e'ntrc CIl\ Il 0,2 Illler~~Ill~'(rc ci CV Hmu O.H I11 lelt?Il1CllC, [Clic glue 1110 lurdc 10m A\ Y KO mr Unc ',HO [Cc d'eehantill~~I,n.l de h,Ilavaccc vcrùc,ll. utili , tzt le ui d~ d'intcl l n 1nc l2. ]o.cr(de coupe revêtu (20) selon l'uic j cc ccuJ cc dc rc`u!diduiiwn ~ â li~!un` lequel l'état de contrainte .xhye c`( atteint un décapant !ur^:h!humide une iégion de umch/dco\ üunuk/VuncuxUumo!Ju<iixoc(5!.U3Initialement dépt) éci par Ll/êdLe|!Uu/iquccop!u~,~4`cur`ur!xu~im/.!cCnod1cJc/r\ JuouUde base uwiuun!de l'alumine (5([50A5UB)pou» m,`J~/luuin`il'état d/uUcÜn!cJ~bcouche de rcekmuù d'alumine ey.`.dc (50, h0`67, 82) à raidi" d'un état Je contrainte initial variant entre unir0n 50 MPa (contrainte de traction) et environ 800 MPa eoiiIrurcc de traction), tel que mesure' par DRX en utilisant la méthode de l'inclinaison psi et la réflexion (024) de l'alumine. 13. Procédé de fabrication d'un insert de coupe en céramique revêtu (20), caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant à : se procurer un substrat céramique (40,40A'40B),le substrat céramique (4040A, 40B) étant choisi dans le groupe constitué par les céramiques à base de nitrure de silicium et 15 les céramiques à base d'oxynitrure de silicium et d'aluminium, le substrat céramique (40, 40A, 40B) comportant une surface de coupe (28) et au moins une surface de dépouille (30), et un tranchant (32) formé à la jonction entre la surface de coupe (28) et la surface de dépouille former un élément revêtu pré-sablé comprenant le substrat céramique (40, 40f\, 40B) 20 et un ^)siünc ^<c rc~Üunu\L pré-sablé (46, 46A), !c s}Hüoc de revêtement pré-sablé (46, 46'\) étant, d~»osé pur ùuy,s mi \ tintes : Jéy.\i`mr /xu1occdxsubstrat céramique /-10,l0.\, 4013) par JLpdhimi1oc eUphu.c~upmr.[uncrégion le u`oJlcJc/r~duouUde hase contenant Jc l'alumine (50. 50A. 508i !x région de couche Jc rc~8unuk de base umknuo< de 1 .Juo/ixc/50. 50\. 5013> comprenant uumollis unccouche ~c|'e`ùunmid'alumine cdéri/ure /50. -i(i\,h~) ; et Jép"\ `m. !u/i"ovoJuJ//c\ eNouVJ/hu`/contrdnn1dryxhmÜo~ /d0 .T(>\. .7)0k/!vrJep.`(d1\mk!o/m!`hx~r\.Vpcurd'Une Jruv/Ju.!cvc~6mmK lU m\knd/uUuuniJuiiLmd /5.4 f-1.\. 54U, base Jc(i!u/)rf54'54A,j4U); et wopmux( xu m0in` uo~uu/d)e de /r\ üu11u11 ~/ d~/u~u!nr`xNu~chomiJci//~.,1i.`nû~u`ud/eJcu\~{unu>!cVcn1cc011knuUdU titane (51.5i\. 5-lb )pour c\p."ur ainsi !xL'ouche dc/r~üuonkd'alumine cAiÜicu/r(50, b(ih.\[lin Je hwnur une couche de \ »ciment (l'alumine cq`"(5U, hU, ( )c! moJi[iur !'du( de contrainte de !xumd/c Jc è!unuû d'alumine ~xiérieu/r cA!"ec (5U,h0. 5 62, 82) d'un état J/ contrainte initial rurixo( entre environ 50 ,111'a (contrainte de traction) et en`ixx)S(X)\l}`x/u`oUuin(c(l/Uruc(iw/). tel que incisure ittr .\ en utilisant la méthode de i`indinui^wi psi e( /x re!l(xio7(024) ~c [dlu/uio<` i uuédit: dc Cuukainic st(blé variant entre environ 50M9a(contrainte Je traction) et environ -7onkaüuicd,uxnprcok`n\kd que mesuré parl)RX cii niiiLnii la méthode de l'incliunkuii pi ci ierlex ion (024) de IO l'alumine. 14. Procédé selon la revendication 13 dans lequel la région de couche de base contenant de l'alumine (50, 50A, 50B) consiste essentiellement en la couche de revêtement d'alumine extérieure (50, 60, 62). 15 15. Procédé selon la revendication 13 dans lequel la région de couche de base contenant de l'alumine (50B) se compose essentiellement d'une pluralité d'ensembles de revêtement (64, 66) et de la couche de revêtement d'alumine extérieure (62), chaque ensemble de revêtement (64, 66) comprenant une couche de etc ment d'alumine (70, 74) et une couche 20 de cevê1eouenid'0. \ e,111)Pnitrure de titane (68, 72). 16. l'o`ccJj ',cl0Ol`unc qucluVlquc Jc^ /xu!icu!)on5 13 à 15 dans h:quel la \8unu)/ J~x!moinc c` ), 60, 62, compvnd 'alumine alpha. 25 17. édc [xnc4ur!u`/x{ucJc` /,\ ux!ic.,iiw)^ 7~ ~/ lhJxo~ 4oc! Ç. xd`b bumiJc 1,11i1i`( unc ;k/milled (lc FU J.m. 1L'4ud 1 1u/`pu^iw~u`n~!`/roJuU/run110n.!vm!cu1t u~ \ohmuduviu`n~!)nurcuUu) \ohm1cJcp.x1iu/!c`JukmÜnLI duNruxix`oh5!vxoCent u~\ `Jumcdunin`nV~pour cc8tenvUlUOncdeau, iel qncn)csU/c~xrcdxmiidonna c(~~p[/cunun[n!umeUri4Oe de la suspension. 18. !`o`c/Jé selon [xnc1oJux!ocles ,cru!icii.ws 13 a 17 dans lequel la couche de /~~ùunu8 JdumÜ)~c\p0`C((5[i0), 62. S~> p/LI^/n(c LIIIC np^~ité JcmdK^uU/z en \,in)n (2 micromètre u m~inon 0L8 oÜCu`u ' telle que mesure,: par ~Q\ KO sur une surface J'écbaud!!omxoa 0,3 mm par 0,2 mm en utilisant le mode d'interfe'rometne dcb/b)u~crtrhcu). 10 19. Procédé se on l'une quelconque des revendications 13 à 18 dans lequel l'étape de sablage humide retire uniquement la région de couche de revêtement externe contenant du titane (54, 54A, 54B), laissant ainsi pratiquement toute la région de couche de revêtement de base contenant de l'alumine (50, 50/\, 50B). 15 20. Procédé selon l'une quelconque des revendications 13 à 18 dans lequel l'étape de sablage humide retire la région de couche de revêtement externe contenant du titane (54, 54}\,54D)ainsi qu'une partie de la région dccoucbcdocev8(cmcnide base contenant de l'alumine (50, 50A, 50B).
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