Modification des propriétés de surface du carbure de tungstène fritté cobalt en vue du dépôt de diamant par CVD

Modification of surface properties of colbat-cemented tunsten carbide in view of the deposit of diamond by CVD

• Auteur / Autrice : Thierry Barré
• Direction : Jean Denape
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences des matériaux
• Date : Soutenance en 2000
• Etablissement(s) : Toulouse, INPT

Mots clés

Mots clés contrôlés

Tribologie (technologie)

Électrochimie

Dépôt chimique en phase vapeur

Diamant

Carbure de tungstène

Résumé

L'objectif de cette thèse était de trouver des traitements de surface adéquats pour adapter les propriétés physico-chimiques du carbure de tungstène fritté cobalt (WC-Co) au dépôt de diamant par CVD. Sans traitement, des couches composées de graphite et non de diamant sont obtenues. La première partie de ce travail a consisté à étudier le dépôt par électrochimie des alliages nickel-tungstène sur le WC-Co. Puis, une phase d'étude sur le comportement chimique et électrochimique des ions tungstates a été effectuée. Ces travaux ont montré, en particulier, une réduction en deux étapes monoélectriques pour mener à l'oxyde de tungstène V. Ce dernier matériau possède des propriétés catalytiques vis-à-vis de la réduction du proton. Avec cette phase d'optimisation, la teneur de 20 % at. En tungstène a été atteinte. Néanmoins, les couches de diamant obtenues sur des substrats de carbure de tungstène fritté avec 16 % de cobalt, recouvert de Ni-W, sont de faible qualité, avec une importante présence de carbone graphitique. Le dépôt diamant par HFCVD a montré que la couche la plus adéquate était le niture de titane. Puis par une phase d'étude sur les traitements de surface du substrat et de la couche intermédiaire, des couches de diamant de très bonne qualité ont été obtenues. Enfin, une méthode de brasage de pastilles de diamant a été développée. Avec une brasure Ag-Cu-Ti, le diamant, de 0,5 mm d'épaisseur, adhère très bien au substrat. Les tests tribologiques sur ce composite ont révélé l'inadéquation du diamant type CVD à l'abattage des roches. Par opposition, des tests complémentaires sans choc ont montré la possible utilisation du diamant CVD pour l'usinage des matériaux non ferreux.