L’amélioration de la performance des outils de coupe pour le bois est une préoccupation constante de l’industrie du bois. Une solution de prolonger la durée de vie des outils de coupe est la modification superficielle des outils par des revêtements durs fabriqués par les dépôts physiques en phase vapeurs (PVD). Les dépôts PVD de type nitrure, carbure et carbonitrure à base de Ti et de Cr ont déjà été développés pour les outils de coupe. Cependant, il existe très peu d’exemples d’application dans le domaine de l’usinage du bois.
Dans ce projet, des dépôts PVD ont été réalisés avec un système de déposition par pulvérisation cathodique PECVD Modèle SPT-420 (Plasmionique, Montréal, Québec) en utilisant deux cathodes de pulvérisation de type MAGNION : la cathode à l’incidence oblique et la cathode perpendiculaire sur le substrat. La position a été ajustée afin de modifier la distance entre la cible, montée sur la cathode, et le substrat. Le taux de déposition a été significativement amélioré par modification des entrées de gaz.
Les paramètres de dépôts monocouches CrWC, Ti(C, N), (Ti, Si, C), SiC et TiC ont été optimisés afin de réaliser des revêtements multicouches. Les monocouches ont été caractérisées par la spectroscopie de photoélectrons X (XPS).
Quatre revêtements multicouches ont été conçus pour des couteaux en carbure de tungstène avec liant en cobalt : Ti/TiSiC/SiC; Ti/Ti(C,N)/TiN; Ti/Ti(C,N)/TiC; Cr/CrWC/CrN.
La rugosité de la surface des couteaux en carbure (WC) a été étudiée par la profilométrie optique afin de quantifier l’épaisseur minimale de couche à déposer.
Les résultats des essais tribologiques ont permis d’évaluer les nouveaux revêtements par coefficient de friction et taux d’usure. La couche intermédiaire de CrWC n’a pas amélioré la résistance à l’usure des couteaux en carbure en comparaison avec le revêtement monocouche de CrN. Ce comportement est dû à l’inhomogénéité de la monocouche qui a conduit à une mauvaise adhésion entre les couches. Par contre, les couches intermédiaires (Ti,Si,C) et Ti (C,N) montrent un potentiel intéressant dans la conception de systèmes multicouches. Les revêtements Ti/Ti(C,N)/TiC, Ti/TiSiC/SiC se sont montrés les plus performants parmi les systèmes multicouches fabriqués.
Les efforts futurs doivent se focaliser dans la préparation de la surface des outils de coupe avant le traitement PVD afin d’améliorer l’adhésion des couches.