DI-UMONS : Dépôt institutionnel de l’université de Mons

Recherche transversale
Rechercher
(titres de publication, de périodique et noms de colloque inclus)
2018-11-21 - Colloque/Présentation - communication orale - Français - 12 page(s)

Mégret Alexandre , Thuault Anthony, Broeckmann Christoph, Sistla Sree Koundinya, Vitry Véronique , Delaunois Fabienne , "Frittage des carbures de tungstène-cobalt recyclés" in Matériaux 2018, Strasbourg, France, 2018

  • Codes CREF : Métallurgie (DI2310), Matériaux céramiques et poudres (DI2744)
  • Unités de recherche UMONS : Métallurgie (F601)
  • Instituts UMONS : Institut de Recherche en Science et Ingénierie des Matériaux (Matériaux)

Abstract(s) :

(Français) Le liant le plus utilisé pour réaliser des outils en carbure de tungstène est le cobalt. En effet, celui-ci possède toutes les qualités requises afin d’assurer une bonne compatibilité avec les carbures : mouillage adéquat autour des grains et formation d’un composé eutectique, qui diminue la température de frittage (1320°C pour WC-Co contre 2800°C pour WC). Le cobalt apporte également une certaine ténacité que ne possèdent pas les carbures de tungstène. Le carbure de tungstène lié au cobalt (WC-Co) est donc un matériau de choix dans les industries de coupe et minière car son rapport dureté/ténacité est bien meilleur que celui de l’acier rapide (HSS) souvent utilisé. WC-Co permet notamment des vitesses de coupe plus rapides (maximum 150 m/min contre maximum 60 m/min pour les HSS), ainsi que des températures de coupe plus élevées (1000°C contre 600°C pour les HSS). Une récente problématique liée au cobalt est sa disponibilité : le cobalt est en effet de plus en plus utilisé dans l’industrie de l’automobile électrique, dans laquelle il est utilisé dans les batteries rechargeables lithium-ions. Son prix augmente donc et les outils en carbures de tungstène-cobalt en font les frais. Pour limiter la quantité de poudre de cobalt utilisée lors du mélange WC + Co, il est possible de recycler les vieux outils en carbure de tungstène-cobalt par atomisation : le matériau est chauffé jusqu’à fusion et est envoyé sur un disque rotatif refroidi avec de l’eau. Le métal en fusion est vite refroidi et forme des petites particules. On obtient alors une poudre de WC-Co. Le lot de poudre étudié a été fourni par la compagnie Höganäs Belgium S.A. située à Ath en Belgique. Les particules possèdent une taille inférieure à 45 µm. La poudre contient 7,5%pds de cobalt et quelques pourcents en poids de chrome (utilisé sous forme de carbures de chrome en tant qu’inhibiteurs de croissance). Deux lots de poudre ont été analysés : un lot contenant de la poudre reçue de Höganäs et un lot contenant de la poudre qui a été préalablement broyée au moyen d’un broyeur planétaire. Ce broyage supplémentaire a pour but d’améliorer l’homogénéisation de la poudre et par conséquent la microstructure et les propriétés des pièces obtenues après frittage. Les poudres ont été initialement caractérisées par diffraction de rayons X pour vérifier la nature des phases présentes après broyage, ainsi que la taille des cristallites. Une microscopie électronique à balayage des poudres a également été effectuée pour visualiser la morphologie des particules. Les échantillons ont été pressés uni-axialement avant d’être frittés. La densité, la dureté et la ténacité des échantillons ont été mesurées, ainsi que la taille des cristallites après frittage. Différentes techniques de frittage ont été analysées et comparées : le frittage classique dans un four sous vide, le frittage micro-ondes et le frittage SPS (Spark Plasma Sintering).