FR3014718A1 - Procede de fabrication d'un superabrasif et produit obtenu - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un nouveau produit, ou outil, superabrasif, notamment une meule de dressage ou de rectification, comprenant au moins des particules abrasives et un ou des matériaux électro-déposés, le ou lesdits matériaux électro-déposés enrobant lesdites particules abrasives sur 50 à 120% de leur taille moyenne, et comprenant au moins un ou des matériaux projetés. L'invention concerne également le procédé d'obtention dudit produit superabrasif et l'utilisation dudit produit dans un procédé ou dispositif de rectification ou de dressage.

Description

PROCEDE DE FABRICATION D'UN SUPERABRASIF ET PRODUIT OBTENU La présente invention concerne un nouveau procédé pour la fabrication d'un outil superabrasif, cet outil superabrasif étant en particulier une meule (ou roue ou outil) de rectification (encore appelée cgrinding wheel' ou ccut-off wheel') destinée à rectifier (ou éroder ou couper ou polir ou usiner) le profil de matériaux trop durs ou trop fragiles (tels que le verre, les céramiques, les métaux durcis, le ciment, le béton, l'asphalte ou les pierres naturelles) pour être travaillés avec des abrasifs agglomérés conventionnels, ou étant en particulier une meule de dressage (généralement appelée croller dresser ') destinée à régénérer (ou profiler ou 'dresser' ou remettre au bon profil) les meules abrasives agglomérées traditionnelles, en particulier la partie abrasive desdites meules en état d'usure.

La présente invention concerne également l'outil superabrasif obtenu (meule de dressage ou de rectification). Les meules superabrasives (ou en superabrasif) sont généralement formées d'une superposition ou d'un empilement de plusieurs parties ou couches, en particulier en partant du centre de la meule : un coeur (ou noyau ou support), généralement métallique (notamment à base d'un métal ou d'un alliage métallique), formant support des couches adjacentes et servant le cas échéant au montage de la meule sur des installations de mise en oeuvre de ladite meule, éventuellement une ou des couches (notamment métallique(s)) assurant le cas échéant l'adhésion et/ou la tenue mécanique de la couche externe sur le coeur de la meule, et une couche externe, communément la couche abrasive destinée à l'abrasion mécanique des matériaux.

La couche abrasive est généralement formée (à partir) de matériaux abrasifs (sous forme notamment de particules ou grains), par exemple (dans le cas des superabrasifs) de type diamant(s), nitrure de bore cubique (CBN), ou éventuellement céramique, la tenue mécanique de ces abrasifs étant usuellement assurée par un liant (formant également la couche abrasive), notamment résineux, céramique ou métallique, enrobant totalement ou partiellement ces matériaux abrasifs. La couche abrasive présente généralement le profil inverse de celui devant être conféré aux objets à rectifier ou à dresser, la meule étant communément de forme circulaire (on parle aussi de roue ou de disque abrasif), avec une section ou un diamètre pouvant varier suivant la périphérie de la meule selon le profil à donner. Les meules superabrasives (diamants ou diamantées, ou CBN, ou céramiques) présentent généralement une durée de vie importante et sont particulièrement adaptées à la rectification de précision de profils de matériaux, ou au dressage précis et reproductible de meules conventionnelles (notamment celles en état d'usure). Dans le cas des meules de rectification, ne comprenant généralement pas d'autres couches entre la couche externe abrasive et le coeur, la couche abrasive peut être épaisse de plusieurs millimètres et peut être réalisée par exemple par pressage à chaud de grains abrasifs et de particules constitutives du liant (par exemple des particules métalliques). Ce mode de réalisation présente cependant l'inconvénient d'être long, depuis le mélange intime des poudres incluant les grains abrasifs et les particules de liant, en passant par le pressage de ces poudres et le chauffage à haute température, jusqu'à l'adhésion définitive de la couche obtenue au coeur métallique.

D'autres méthodes de réalisation existent également, en particulier pour les meules de dressage, la couche abrasive pouvant être de plus faible épaisseur dans ces meules et d'autres couches pouvant être présentes pour améliorer la tenue mécanique des grains ou de la couche abrasive lors de l'utilisation de la meule et/ou pour améliorer leur adhésion au reste de la meule, en particulier une méthode qualifiée de directe, et une méthode qualifiée d'inversée. La méthode directe (ou 'positive') consiste à former en premier lieu le coeur de la meule (notamment par moulage) puis à déposer les autres couches sur ce coeur, en terminant en particulier par la couche externe (ou couche abrasive). La méthode inversée consiste à former en premier lieu la couche externe (ou couche abrasive) dans un moule, puis le cas échéant à déposer une ou plusieurs autres couches, avant de faire adhérer la couche ou l'ensemble des couches formée(s) au coeur (généralement formé au préalable par moulage dans un moule séparé) par le coulage d'un métal fondu avant d'éliminer le moule précité. Le choix de la méthode dépend de divers facteurs, tels que le coût ou la précision que l'on souhaite conférer à la meule. La méthode inversée permet par exemple l'obtention d'outils présentant un profil abrasif précis mais nécessite plusieurs étapes de réalisation et est généralement plus complexe et coûteuse que la méthode directe. Dans chacune de ces méthodes utilisées pour réaliser des meules de dressage, le liant ou les liants utilisés pour former la couche abrasive, et le cas échéant la ou les autres couches, sont généralement des liants métalliques et sont traditionnellement déposés (sur le coeur métallique ou le moule) par électrodéposition (également appelée celectroplating') ou galvanoplastie. Ce procédé électrochimique basé sur l'électrolyse consiste à appliquer au moyen d'un courant électrique continu un dépôt métallique à la surface d'un objet, le métal étant initialement sous forme d'ions en solution. Ce mode opératoire est particulièrement long, en particulier lorsque l'on utilise la méthode inversée, limitant ainsi la productivité et entrainant des coûts de production élevés pour les outils obtenus. Le dépôt d'une couche peut ainsi prendre de quelques jours à quelques semaines selon l'épaisseur de la couche (qu'il s'agisse de la couche abrasive ou non), la durée totale pour obtenir une meule de dressage variant ainsi généralement de plusieurs jours à quelques semaines.

En outre, on utilise généralement des sels de nickel pour obtenir les couches par électrodéposition, ces composés étant performants dans les procédés électrochimiques et permettant l'obtention de couches de faible expansion thermique et de bonne tenue mécanique, cependant ces sels sont d'utilisation délicate et peuvent présenter des risques en matière d'environnement, d'hygiène et de sécurité pour les manipulateurs. Des méthodes plus rapides pour former la couche abrasive ont également été testées, par exemple par pulvérisation, néanmoins ces méthodes ne permettent généralement pas l'obtention de couches abrasives homogènes, la tenue mécanique desdites couches et de la meule intégrant lesdites couches se dégradant dans le temps, un dépôt inhomogène de liant entre les particules abrasives entrainant en effet un tassement hétérogène et une déformation à long terme de la meule réalisée.

La présente invention a donc cherché à mettre au point un outil superabrasif amélioré (en particulier une meule de rectification ou une meule de dressage améliorée), qui soit à la fois économique, précis, résistant et pérenne, et en particulier a cherché à mettre au point à cet effet une méthode de réalisation d'un outil superabrasif, en particulier une méthode de réalisation d'une meule de de dressage ou éventuellement d'une meule de rectification, ne présentant pas les inconvénients des méthodes précédentes, cette méthode étant en particulier simple, rapide, performante, et limitant le risque en matière d'environnement, d'hygiène et de sécurité, sans nuire notamment aux propriétés de résistance mécanique, de précision et de pérennité recherchées pour de tels outils, cette méthode étant également préférentiellement économique. Ce but a été obtenu par le procédé de réalisation d'un outil superabrasif, en particulier d'une meule de dressage ou éventuellement d'une meule de rectification, selon la présente invention, ledit procédé comprenant au moins une étape (a) de dépôt de particules abrasives (en particulier sur la paroi d'un moule), au moins une étape (b) de dépôt d'un ou de matériaux (ou matières ou composants ou liants) par électrodéposition de façon à ce que ce ou ces matériaux (ou couche(s) formée(s) par le ou lesdits matériaux) enrobent (ou enchâssent)) lesdites particules abrasives sur 50 à 120% de leur taille moyenne (ou diamètre moyen), et au moins une étape (c) de dépôt d'un ou de matériaux par projection (de particules, pour former le cas échéant la partie restante de la couche abrasive et/ou pour former une ou plusieurs autres couches), en particulier par projection (ou pulvérisation) thermique, avantageusement par projection à froid (ou ccold spray', c'est-à-dire projection (de particules) à l'aide d'un gaz porteur de température inférieure à 700°C par opposition aux techniques de projection thermique usuelles dans lesquelles la température du gaz porteur peut atteindre de 3000°C à 12000°C)). Par simplification, le ou les matériaux déposés par électrodéposition sont appelés ci-après matériau(x) électro-déposés (ces matériaux pouvant être identiques ou différents en cas notamment de dépôts en plusieurs étapes de plusieurs matériaux par électrodéposition), et le ou les matériaux déposés par projection sont appelés ci-après matériau(x) projeté(s) (ces matériaux pouvant également être identiques ou différents en cas notamment de projections en plusieurs étapes de plusieurs matériaux). Ces matériaux une fois déposés forment des couches (le terme couche incluant également au sens large une partie de couche ou une sous-couche, dans le cas par exemple où plusieurs dépôt de matériaux sont nécessaires pour obtenir une couche à fonctionnalité particulière, notamment une couche abrasive).

La présente invention concerne également un produit (ou outil) superabrasif, notamment une meule de dressage ou éventuellement une meule de rectification, obtenu en particulier selon le procédé précédent, ledit produit comprenant au moins des particules abrasives et au moins un ou des matériaux (ou liants) électro-déposés (ou au moins une couche de matériau(x) électro- déposé(s)), le ou lesdits matériaux électro-déposés (ou couche(s) formée(s) par le ou lesdits matériaux) enrobant (ou enchâssant) lesdites particules abrasives sur 50 à 120% de leur taille moyenne (les particules abrasives et le ou les matériaux électro-déposés formant au moins en partie une couche abrasive), et comprenant au moins un ou des matériaux projetés (ou au moins une couche de matériau(x) projeté(s), complétant ladite couche abrasive ou formant une ou plusieurs autres couches supplémentaires). Le procédé selon l'invention est avantageusement un procédé inversé, les étapes étant opérées en commençant par la réalisation de la couche abrasive avant de réaliser les autres couches de la meule, les étapes a) et b) (étant le cas échéant simultanées comme décrit ci-après) précédant notamment l'étape c), ces étapes étant opérées au sein d'un moule dans lequel les constituants mentionnés à chaque étape sont déposés en partant des parois internes du moule, le moule étant destiné à être retiré après formation de la meule. Le dépôt initial (étape a)) des particules abrasives (de type notamment diamants et/ou CBN) sur la paroi interne du moule de profil adapté à la réalisation de la meule recherchée s'opère par tout moyen approprié, par exemple en plaçant les diamants dans le moule en rotation (par centrifugation), leur maintien dans le moule et au sein de l'outil réalisé se faisant généralement par l'intermédiaire du ou des matériaux électro-déposés faisant office de liant. En particulier, l'étape b) ou une partie de l'étape b) (par exemple dépôt d'un premier matériau par électrodéposition dans le cas de plusieurs matériaux électro-déposés successivement) est généralement effectuée simultanément (ou quasi- simultanément) à l'étape a), les diamants étant ainsi fixés tandis qu'ils sont répartis sur la paroi interne du moule. Les particules abrasives sont généralement réparties ou déposées en une couche ou une monocouche uniforme sur toute la surface interne du moule (présentant le profil externe, en négatif, de la meule à former ou de sa partie abrasive), en particulier dans le cas des meules de dressage selon l'invention, ces particules étant ainsi réparties uniformément à la surface de la partie abrasive de la meule finale obtenue et affleurant généralement pour la plupart en surface après retrait du moule. De préférence, la concentration de particules abrasives (déposées ou présentes dans la partie abrasive à la surface de la meule obtenue) est d'au moins 50, et de préférence d'au moins 100, particules (ou grains) par cm2 en surface de la partie abrasive, comme explicité ultérieurement, la taille des grains étant généralement de l'ordre de quelques dizaines à quelques centaines de microns. Le ou les matériaux électro-déposés peuvent être déposés en une ou plusieurs couches et/ou une ou plusieurs fois (ou étapes b)) successives. En particulier, un premier matériau peut être déposé par électrodéposition afin de fixer les particules abrasives, puis un ou plusieurs autres matériaux, de nature chimique ou de caractéristiques physiques (telles que la densité) différentes de celles du premier matériau électro-déposé peuvent être ajoutés par électrodéposition en une ou plusieurs couches supplémentaires, l'ensemble de ces matériaux électro-déposés (ou des couches formées par ces matériaux) enchâssant les particules abrasives sur 50 à 120% de leur taille moyenne (à partir de la surface externe de la couche abrasive ou encore de l'extrémité périphérique des particules la plus éloignée du centre de la meule, à partir de laquelle le dépôt du premier matériau est effectué, ou encore à partir de la surface du moule) conformément à la présente invention. En d'autres termes, les particules de la couche abrasive sont enchâssées sur 50 à 120% de leur taille moyenne dans un liant (formé par un ou plusieurs matériaux) obtenu par électrodéposition (en une ou plusieurs couches). Par taille d'une particule on entend son diamètre équivalent, c'est-à-dire le diamètre de la sphère qui se comporterait de manière identique lors de l'analyse granulométrique des particules (ou encore le diamètre de la sphère dans laquelle la particule s'inscrit), la distribution granulométrique (ensemble des tailles de particules) étant mesurée en particulier par tamisage selon la norme FEPA (Fédération Européenne des fabricants de produits abrasifs), cette mesure pouvant être suivie le cas échéant d'une analyse optique.

La valeur de taille moyenne (ou diamètre moyen) considérée dans la présente invention est la valeur du percentile D50 signifiant que 50% des particules considérées présentent une taille inférieure à la valeur de D50 et 50% présentent une taille supérieure. Cette valeur de taille moyenne D50 est évaluée par tamisage selon la norme FEPA, suivie le cas échéant d'une analyse optique (par exemple à l'aide d'un équipement de référence Diashape commercialisé par la société IST AG), le ou les matériaux électro-déposés entourant donc les particules abrasives de la meule sur une épaisseur correspondant à 50 à 120% de la valeur de D50 de l'ensemble desdites particules abrasives, à partir de l'extrémité périphérique desdites particules (ou de la périphérie de la couche abrasive où les particules affleurent, ou à partir de la paroi du moule dans le procédé selon l'invention). Conformément à la présente invention, un ou des matériaux sont également déposés par projection, en particulier au contact des matériaux électro-déposés (notamment de la dernière couche électro-déposée la plus proche de l'axe de la meule), ces matériaux projetés pouvant également et avantageusement venir au contact des particules abrasives (dans le cas où les matériaux électro-déposés recouvrent moins de 100% de la taille moyenne des particules) et former dans ce cas, au moins pour une partie d'entre eux, un second liant constitutif de la couche abrasive (en d'autres termes au moins une partie de ces matériaux projetés venant compléter la couche abrasive lorsque les particules abrasives ne sont pas enrobées dans leur totalité par les matériaux électro-déposés). Un ou plusieurs matériaux projetés (en une ou plusieurs étapes successives) peuvent également former une ou des autres couches (en particulier non abrasives, c'est-à-dire n'incorporant pas de particules abrasives) de la meule. L'outil superabrasif ne comprend généralement qu'une couche abrasive (formée le cas échéant par le dépôt successif de plusieurs (sous) couches, dont 5 une ou des couches de matériaux électro-déposés et le cas échéant, une ou des couches de matériaux projetés) mais il peut comprendre également une ou plusieurs couches non abrasives, avantageusement déposées par projection selon la présente invention, en particulier entre la couche abrasive, ou les matériaux électro-déposés, et le coeur ou l'axe de la meule. La face externe de la 10 meule est généralement formée de la couche abrasive mais il n'est pas exclu qu'elle présente aussi une ou des couches non abrasives périphériques, en particulier déposées par projection. L'enrobage des particules sur 50 à 120% de leur taille moyenne dans un liant formé par électrodéposition complété par la pulvérisation de matériau(x) pour 15 réaliser l'enrobage complet et/ou d'autres couches ou parties de couches (en particulier les parties restantes de la meule jusqu'au coeur métallique et métal coulé éventuel) permet d'obtenir de façon rapide un produit pérenne, précis et efficace comme recherché dans l'invention et comme illustré ultérieurement. Avantageusement, le ou les matériaux électro-déposés (ou couche(s) 20 formée(s) de ces matériaux) occupent de 60 à 110% de la taille moyenne des particules abrasives, et dans un mode de réalisation préféré occupent entre 60 et 100% de ladite taille moyenne, en particulier de 65 à 95% de ladite taille moyenne, notamment de 70 à 90% de ladite taille moyenne, voire de 75 à 85% de ladite taille moyenne. De façon préférée, la partie obtenue par projection forme 25 ainsi au moins la partie restante de la couche abrasive, ce second liant (de nature identique ou différente de celui déposé par électrodéposition) venant englober la partie restante (non englobée par le premier liant déposé par électrodéposition) des particules. La couche abrasive est ainsi formée de 2 liants, un premier formé par éléctrodéposition entourant les particules sur au moins 50% de leur taille et 30 un second déposé par projection (thermique, en particulier à froid) entourant les particules sur le reste de leur hauteur, le second liant étant en particulier placé du côté intérieur de la meule (par rapport au premier liant en périphérie), et étant notamment déposé sur le premier liant après dépôt de celui-ci.

Le ou les matériaux déposés par électrodéposition dans les proportions sélectionnées assurent notamment la fixation et la maintien des particules abrasives en périphérie de la meule, et sont complétés de façon efficace par le ou les matériaux déposés de façon rapide par projection, sans qu'il n'y ait de risque de mauvaise fixation ni apparition d'hétérogénéités (répartition hétérogène du liant de part et d'autre des particules ou phénomène 'd'ombrage') comme observé lorsque l'on utilise notamment les matériaux dans des proportions différentes. Les matériaux déposés par électrodéposition et ceux déposés par projection peuvent être de même nature chimique ou de nature différente (de 10 même les matériaux déposés le cas échéant par une même technique peuvent être de même nature ou de nature différente) ; il peut s'agir notamment et avantageusement de matériaux ou liants métalliques, en particulier à base de nickel, comme détaillé ultérieurement, les précurseurs initialement utilisés pouvant être sous différentes formes selon le mode de dépôt (par exemple sous 15 forme de sels pour l'électrodéposition, sous forme de particules métalliques pour la projection, etc.). Le ou les matériaux déposés par projection présentent généralement une épaisseur plus importante au sein de la meule obtenue que ceux déposés par électrodéposition, comme détaillé ultérieurement. Dans la plupart des cas également, la partie formée par projection est formée d'un seul 20 matériau, la partie déposée par électrodéposition pouvant être également formée d'un seul matériau, ou non. L'électrodéposition (à partir de précurseurs formant les matériaux électrodéposés) se fait comme déjà évoqué par voie humide, et la projection (des particules formant le matériau projeté) se fait principalement par voie sèche et à 25 grande vitesse, en utilisant un gaz vecteur servant à accélérer et transporter jusqu'à l'endroit du dépôt (en particulier sur le ou les matériaux déposés par électrodéposition) de fines particules (par exemple de l'ordre de quelques microns à quelques centaines de microns) notamment à l'état liquide, pâteux ou solide. Ces particules sont généralement chauffées (le cas échéant par le gaz vecteur, 30 ou par un autre moyen tel qu'un arc électrique, etc.) notamment pour les ramollir ou les fondre. Les particules projetées s'écrasent en se déformant plus ou moins en fonction notamment de leur vitesse et de leur température, leur accumulation permettant de réaliser le revêtement. Les méthodes de projection thermique les plus courantes dans l'industrie sont la projection par chalumeau, par arc fil, par flamme supersonique et par plasma. Dans le cas particulier de la projection dite à froid, les températures de projection sont faibles comparées aux températures de projection thermique habituelles. La projection à froid consiste à accélérer au-delà d'une vitesse critique le matériau sous forme de poudre pour obtenir une déformation suffisante à l'impact sur le substrat afin d'obtenir la formation d'un revêtement, la matière avant impact n'étant pas fondue. Les particules ductiles constitutives du matériau sont ainsi accélérées dans une buse de projection et envoyées à l'aide d'un gaz porteur en direction de la surface de dépôt où elles s'aplatissent (ou s'écrasent) sous l'effet de l'énergie cinétique. Alors que l'aplatissement des particules est favorisé dans la méthode de projection thermique traditionnelle par un chauffage des particules au-dessus du point de fusion du matériau (cette température pouvant aller jusqu'à 12000°C dans le cas du chauffage par plasma), il est avantageusement obtenu dans le cas de la projection à froid par une vitesse de pulvérisation très élevée, en particulier supérieure à 300 m/s pour le procédé selon l'invention. Un chauffage important du système n'est ainsi pas requis (la température du gaz porteur n'excédant pas 700°C et la température des particules ne dépassant pas quelques dizaines de degrés Celsius), les risques d'oxydation ou d'évaporation du matériau projeté étant alors limités (l'oxydation pouvant entrainer une hétérogénéité chimique au niveau de la couche pouvant réduire la durabilité de la meule et l'évaporation pouvant limiter la productivité), l'utilisation d'une telle vitesse permettant également de limiter la porosité dans la couche formée et réduisant les risques de déformations préjudiciables à la précision recherchée. La taille des particules entrainées par le gaz porteur et projetées pour former une couche (de matériau(x) projeté(s)) par accumulation dans l'étape de projection (à froid ou thermique) selon l'invention, est en particulier comprise entre 1 et 500 pm, et de préférence est comprise entre 1 et 100 pm, en particulier entre 5 et 75 pm (limites incluses), le gaz porteur utilisé étant avantageusement de l'air, de l'argon, de l'hydrogène, de l'azote ou de l'hélium ou un mélange de plusieurs de ces gaz.

L'utilisation de la projection, en particulier à froid, pour réaliser une partie de l'épaisseur de la meule (généralement de l'ordre de quelques millimètres) permet de réduire considérablement le temps de réalisation de l'outil superabrasif ; en particulier pour les meules de dressage réalisées selon l'invention par la méthode inversée, la durée de réalisation de la meule passe ainsi de quelques semaines (dans le cas du dépôt de l'ensemble des couches par électrodéposition) à au plus quelques jours, sans nuire pour autant aux propriétés recherchées, notamment à la tenue mécanique et à la précision des outils obtenus (le profil externe desdits outils étant notamment précis à quelques microns près, en particulier à 2 pm près). Ce mode de dépôt permet en outre de travailler majoritairement en phase solide et de limiter ainsi le risque en matière d'environnement, d'hygiène et de sécurité pour les manipulateurs. Outre les étapes précédemment citées, le procédé selon l'invention comporte généralement d'autres étapes, telles que : au moins une étape d) de réalisation ou d'insertion d'un coeur, généralement métallique (métal ou alliage), dans l'ensemble formé du moule, de la couche abrasive et de la ou des autres couches éventuelles (notamment au centre de cet ensemble obtenu après l'étape c)), au moins une étape (e) de coulage d'un matériau fondu (en particulier un métal ou alliage métallique fondu) dans l'espace entre le coeur précité et la couche la plus proche (obtenue en particulier par projection) afin de solidariser ces différentes parties entre elles, suivie par au moins une étape de refroidissement, et au moins une étape (f) d'élimination du moule (ou des moules ou parties de moules) entourant l'outil abrasif, notamment par des procédés mécaniques (tels que l'abrasion) ou chimiques (tels que l'attaque acide).

En particulier, l'assemblage du moule recouvert et du coeur généralement métallique dans l'étape e) s'effectue notamment grâce à un métal ou alliage métallique fondu porté à une température de l'ordre de quelques dizaines de degrés (par exemple n'excédant pas 200°C environ) n'induisant pas de déformation du moule et des couches déposées à sa surface, et le retrait du moule opéré après refroidissement est opéré en utilisant préférentiellement des procédés chimiques, tels que l'attaque acide (le cas échéant en complément de procédés physiques), afin de ne pas dégrader la couche abrasive.

L'outil superabrasif obtenu selon l'invention est généralement une meule se présentant sous la forme d'un cylindre (ou disque) de diamètre compris entre 10 et 1000 mm, formé d'un coeur ou noyau (notamment annulaire et central) métallique (par exemple en acier) et d'une couronne (ou anneau) périphérique (entourant généralement le noyau sur la tranche) comprenant au moins une couche (externe) abrasive (cette couche pouvant être sur toute la tranche de la meule ou éventuellement enchâssée entre des parties par exemple métalliques) et éventuellement une ou plusieurs autres couches. Le profil de l'outil superabrasif (en particulier de sa couche abrasive périphérique) est adapté selon la destination dudit outil. En particulier, la couche abrasive périphérique présente au moins un profil permettant la rectification des matériaux visés ou un profil correspondant au profil inverse des outils abrasifs destinés à être régénérés (et correspondant également au profil des produits devant être façonnés par ces outils abrasifs régénérés), le profil extérieur recherché étant en particulier conféré lors des étapes a) et b) du procédé selon l'invention. Le coeur de la meule peut être obtenu notamment par moulage (le cas échéant dans un autre moule que celui utilisé pour obtenir l'outil selon l'invention) préalablement à la formation de l'outil et peut être évidé en son milieu afin de pouvoir disposer l'outil abrasif sur un support. Comme indiqué précédemment, ce coeur est généralement positionné (de façon notamment à former l'axe de la meule) dans l'espace restant du moule (généralement au centre) dans lequel la couche abrasive et le cas échéant la ou les autres couches ont préalablement été déposées (remplissant seulement une partie, généralement périphérique, de l'intérieur du moule), avant coulage du matériau fondu dans l'espace restant entre ledit coeur et la couche la plus proche afin de solidariser (après solidification de la partie métallique coulée) ces différentes parties entre elles. La couronne périphérique (formée de la couche abrasive et de la ou des éventuelles autres couches déposées, avantageusement par projection, sur ladite couche abrasive) entoure ce coeur de façon continue. Le cas échéant, lorsque la hauteur du coeur (définie selon son axe de rotation) est initialement plus grande que celle de la couronne, une étape de découpe de la hauteur additionnelle peut également être ajoutée afin d'obtenir l'outil superabrasif souhaité.

L'épaisseur du ou des matériaux formés par électrodéposition est généralement de quelques dizaines à quelques centaines de microns (selon la taille des particules abrasives), l'épaisseur de la partie restante de la couronne périphérique (obtenue avantageusement par projection) étant généralement comprise entre 1 et 5 mm (le ou les matériaux projetés pouvant être avantageusement déposés dans la couche abrasive en complément du ou des matériaux électro-déposés et pouvant dépasser des particules abrasives et/ou étant déposés en couche(s) supplémentaire(s)). Les particules abrasives présentes dans l'outil selon l'invention peuvent être en particulier des diamants naturels ou synthétiques, mais peuvent également être des grains de nitrure de bore cubique (CBN) ou des particules céramiques. Leur taille moyenne (ou D50, généralement évaluée par tamisage selon la norme FEPA -Fédération Européenne des fabricants de produits abrasifs) est préférentiellement comprise entre 100 et 1500 pm, et de préférence entre 180 et 1000 pm (en particulier entre les références D213 (180-212 pm) et D1001 (850-1000 pm) de la norme FEPA). La concentration des particules abrasives (généralement évaluée par comptage visuel) est généralement comprise entre 50 grains (abrasifs)/cm2 et 500 grains/cm2 à la surface de la couche abrasive, préférentiellement entre 100 et 200 grains/cm2. Dans le cas des diamants, la dureté des grains est préférentiellement de 10 sur l'échelle de Mohs. Comme déjà évoqué, les matériaux déposés par électrodéposition ou projection selon l'invention sont de préférence des matériaux métalliques, en particulier des métaux ou des alliages métalliques, de tels matériaux étant particulièrement appropriés pour permettre des opérations de rectification ou de dressage de grande précision, en particulier pour permettre d'opérer un dressage efficace d'abrasifs traditionnels, du fait de leur grande dureté. Ces matériaux peuvent être par exemple à base de nickel (nickel, alliage à base de nickel et à base d'aluminium et/ou cuivre et/ou chrome et/ou fer, etc., tel que l'Inconel®, etc.), le nickel étant avantageusement majoritaire, en particulier étant présent à au moins 51`)/0 et de préférence à au moins 80% en poids, etc. D'autres types de matériaux peuvent également être utilisés, par exemple des céramiques, etc. De préférence, la taille (initiale) des particules utilisées pour former les couches par projection est inférieure à 500 pm, en particulier inférieure à 100 pm, notamment inférieure ou égale à 75 pm, comme déjà indiqué précédemment. De préférence également, le ou les matériaux, en particulier projetés, sont choisis de façon à ce que ces matériaux présentent une dureté Vickers (évaluée sur le matériau massif, c'est-à-dire dénué de porosité) supérieure à 200 Hv, préférentiellement supérieure à 300 Hv cette dureté étant en particulier mesurée selon la norme EN ISO 6507-1. De préférence, la ou les couches (abrasives ou non) de l'outil selon l'invention présentent une porosité inférieure à 5% (en volume), avantageusement inférieure à 2%, notamment inférieure à 1% , voire le cas échéant inférieure à 0.5%, l'outil superabrasif obtenu présentant notamment un profil précis et pérenne. Dans le produit obtenu, la ou les couches obtenues par projection se différencient des couches obtenues par électrodéposition par leur structure lamellaire observable sur la tranche par microscope optique ou électronique, le cas échéant après une attaque à l'acide révélant les joints de grains. Certains joints de grains sont ainsi perceptibles dans ladite couche, contrairement notamment à une couche obtenue par électrodéposition ne présentant pas de tels joints. La couche obtenue par projection thermique à froid peut également être différenciée de celle obtenue par projection thermique à chaud par le fait qu'elle présente peu d'oxygène (notamment un taux d'oxygène inférieur à 1 % en poids, ce taux pouvant être dosé par microsonde électronique (EPMA ou Electron Probe Micro Analyser)). La présente invention concerne également l'utilisation de l'outil superabrasif selon l'invention dans un procédé ou une opération de dressage ou de rectification,notamment de dressage d'un outil abrasif en état d'usure, et concerne un dispositif de dressage ou de rectification incorporant ledit outil superabrasif. La présente invention sera mieux comprise et d'autres détails et caractéristiques avantageuses de l'invention apparaitront à la lecture des exemples suivants illustrés par les figures suivantes : - la figure 1 a représente une photo prise au microscope électronique à balayage d'une coupe d'une partie de la couche abrasive d'une meule superabrasive selon l'invention, la coupe montrant la structure de la meule entre deux grains abrasifs adjacents, - la figure 1 b est une représentation schématique de la photo de la figure 1 a, - la figure 2a représente une photo prise au microscope électronique à balayage d'une coupe d'une partie de la couche abrasive d'une meule superabrasive selon un exemple comparatif, la coupe montrant la structure de la meule entre deux grains abrasifs adjacents' - la figure 2b est une représentation schématique de la photo de la figure 2a. Exemple selon l'invention : Dans le présent exemple on a cherché à réaliser une meule de dressage par la méthode inversée. Un moule cylindrique en acier a d'abord été réalisé avec un profil interne inverse de celui de la meule à réaliser (ayant elle-même un profil externe inverse de celui de l'abrasif à redresser). Puis une monocouche de grains de diamants naturels de 250 pm de taille moyenne (D50) et de dureté de 10 sur l'échelle de Mohs a été déposée sur la surface interne du moule en faisant tourner le moule autour de son axe tout en appliquant une différence de potentiel entre le moule et une électrode, le tout étant placé dans un bain contenant des sels de nickel afin d'emprisonner cette monocouche de diamants dans une matrice de nickel. L'ensemble a été sorti du bain électrochimique dès que l'épaisseur de cette première couche métallique munie de diamants a atteint 80% de la taille moyenne (D50) des grains de diamants (l'épaisseur du premier matériau ou liant ou couche, à base de nickel, était donc de 80% du diamètre moyen des grains abrasifs). Le moule a ensuite été placé sur un autre support permettant une rotation autour de l'axe du moule, et des particules, de 22 pm de diamètre moyen D50, de l'alliage commercialisé par la société Sandvik sous la référence Inconel 625® (contenant au moins 58% en poids de nickel, de 20 à 23% de chrome, de 8 à 10% de molybdène, de 3 à 4% de niobium et/ou de tantale, et 5% de fer) ont été projetées à l'aide de la buse en carbure de tungstène de 7 mm de diamètre de référence 40 de l'appareil Kinetiks 4000 commercialisé par la socicété Cold Gas Technology, cette buse étant placée à 5 cm du moule, la projection étant opérée en utilisant un gaz porteur formé d'azote et présentant une température de 650°C, sous une pression de 35 bar (impliquant une vitesse de projection des particules de l'ordre de 700 à 900 m/s). Une couche de 2 mm de ce deuxième matériau (faisant également office de second liant car également au contact des diamants sur lesquels il vient s'accrocher) déposé par projection a ainsi été déposée sur toute la surface intérieure de la première couche déposée par électrodéposition, après une pulvérisation de l'ordre de 10 minutes environ (par passages de quelques dizaines de secondes entrecoupés le cas échéant de pauses de quelques secondes) pour un moule de 10 cm de diamètre intérieur et de 3 cm de hauteur. La température du moule n'excédait à aucun moment 100°C. Un alliage métallique a ensuite été fondu et coulé entre le moule ainsi revêtu et un coeur en acier évidé en son milieu afin de pouvoir disposer l'outil superabrasif sur un support, puis le moule a été retiré par abrasion et attaque acide. L'outil superabrasif a ainsi été obtenu en 5 jours (au lieu de 3 à 4 semaines si les couches formant la couronne périphérique de l'outil abrasif avaient uniquement été obtenues par électrodéposition), cet outil présentant un profil précis à 2 pm près. Sur la photo illustrée en figure 1 a et représentée en figure 1 b, on observe ainsi en périphérie de la meule 1 obtenue, à partir de la face externe 2 de la meule (le moule 3 n'ayant pas encore été retiré au moment de la photo), que la couche abrasive est formée de grains abrasifs (ou particules abrasives) 5 noyés dans deux matériaux ou liants, un premier matériau ou liant 4 métallique, formé de nickel, déposé par électrodéposition et entourant les grains sur 80% de leur épaisseur, et un second matériau ou liant 6, formé d'un alliage métallique, déposé par projection sur le premier et complétant la couche abrasive. On observe une interface homogène entre les deux liants, les grains abrasifs étant entourés dans leur totalité, la meule obtenue présentant ainsi un profil précis comme déjà mentionné et pérenne. Exemple comparatif : On a procédé comme dans l'exemple précédent, excepté que le premier matériau ou liant a été déposé cette fois sur une épaisseur de 20% de la hauteur des grains abrasifs et que le second matériau est venu compléter le premier sur une épaisseur plus importante afin d'obtenir une meule finale de même diamètre que dans l'exemple précédent. La structure de la meule obtenue s'est avérée inhomogène et ne permettant pas d'avoir un profil précis qui soit pérenne. On observe en effet sur la photo illustrée en figure 2a et représentée en figure 2b, pour la meule 1' obtenue, à partir de la face externe 2' de la meule (le moule 3' n'ayant pas encore été retiré au moment de la photo), que la couche abrasive est formée de grains abrasifs 5' noyés dans deux liants, un premier liant 4' déposé par électrodéposition et entourant les grains sur 20 % de leur épaisseur, et un second liant 6' déposé par pulvérisation sur le premier et complétant la couche abrasive, mais que l'interface entre les deux liants présente de nombreuses cavités 7 susceptibles d'induire des contraintes résiduelles et d'entrainer des déformations de la meule à l'usage.

L'outil superabrasif obtenu selon l'invention peut avantageusement être utilisé pour rectifier des objets particulièrement durs ou fragiles, ou pour (re)dresser des outils abrasifs traditionnels, etc.

Claims (13)

1. REVENDICATIONS1. Procédé de réalisation d'un outil superabrasif, en particulier d'une meule de dressage ou d'une meule de rectification, ledit procédé comprenant au moins une étape (a) de dépôt de particules abrasives, au moins une étape (b) de dépôt d'un ou de matériaux par électrodéposition de façon à ce que ce ou ces matériaux enrobent lesdites particules abrasives sur 50 à 120% de leur taille moyenne, et au moins une étape (c) de dépôt d'un ou de matériaux par projection.
2. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisée en ce que le ou les matériaux électro-déposés enrobent les particules abrasives sur 60 à 110% de leur taille moyenne, de préférence entre 60 et 100% de leur taille moyenne, en particulier de 65 à 95% de leur taille moyenne, notamment de 70 à 90% de leur taille moyenne, voire de 75 à 85% de leur taille moyenne.
3. 3. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que le procédé est un procédé inversé, les étapes (a) à (c) étant opérées au sein d'un moule, en commençant par la formation de la couche abrasive en effectuant les étapes a) et b) puis l'étape c).
4. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comprend en outre au moins une étape (d) de réalisation ou d'insertion d'un coeur dans l'ensemble formé du moule, de la couche abrasive et de la ou des autres couches éventuelles obtenues après l'étape (c), au moins une étape (e) de coulage d'un matériau fondu dans l'espace entre ledit coeur et la couche la plus proche afin de solidariser ces différentes parties entre elles, suivie par au moins une étape de refroidissement, et au moins une étape (f) d'élimination du moule entourant l'outil abrasif.
5. 5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la projection de particules se fait à l'aide d'un gaz porteur de température inférieure à 700°C.
6. 6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la vitesse de projection des particules est supérieure à 300 m/s.
7. 7. Produit, ou outil, superabrasif, notamment meule de dressage ou meule de rectification, comprenant au moins des particules abrasives et au moins un ou des matériaux électro-déposés, le ou lesdits matériaux électro-déposés enrobant lesdites particules abrasives sur 50 à 120% de leur taille moyenne, et comprenant au moins un ou des matériaux projetés.
8. 8. Produit selon la revendication 7, caractérisé en ce que la ou les couches formées de matériaux projetés présentent des joints de grains ou une structure lamellaire, observables notamment au microscope optique ou électronique éventuellement après attaque chimique.
9. 9. Produit selon l'une des revendications 7 ou 8, caractérisé en ce que la ou les couches formées de matériaux projetés présentent un taux d'oxygène inférieur à 1`)/0 en poids.
10. 10. Produit selon l'une des revendications 7 à 9, caractérisé en ce qu'il est formé d'un coeur ou noyau métallique et d'une couronne périphérique comprenant au moins une couche abrasive, formée d'au moins un matériau électro-déposé et de particules abrasives, la taille moyenne des particules abrasives étant préférentiellement comprise entre 100 et 1500 pm et leur concentration en surface de la couche abrasive étant généralement comprise entre 50 et 500 particules/cm2, la dureté des particules abrasives étant en outre préférentiellement de 10 sur l'échelle de Mohs, le ou les matériaux projetés complétant la couche abrasive et/ou formant une ou des couches supplémentaires, en particulier non abrasives, la taille des particules utilisées pour former la ou les couches ou sous-couches par projection étant préférentiellement inférieure à 500 pm, et le ou les matériaux projetées présentant avantageusement une dureté Vickers supérieure à 200 Hv.
11. 11. Produit selon l'une des revendications 7 à 10, caractérisé en ce que la ou les couches, abrasives ou non, dudit produit présentent une porosité inférieure à 5%, en particulier inférieure à 2%, notamment inférieure à 1% voire inférieure à 0.5%.
12. 12. Procédé ou opération de dressage ou de rectification, dans lequel on utilise au moins un produit selon l'une des revendications 7 à 11.
13. 13. Dispositif de dressage ou de rectification incorporant le produit selon l'une des revendications 7 à 11.5