MMC Magazine

Revêtement Miracle: l'évolution d'une technologie en avance sur son temps

En route pour les nouveaux produits Miracle

À la fin des années 1980, alors que le revêtement TiN était au sommet de sa popularité, le revêtement riche en aluminium (Al, Ti)N est apparu et a pris la place de numéro un du marché en modifiant complètement les habitudes de l'industrie. Cette technologie a été intitulée « revêtement Miracle » et cet article retrace l'histoire de cette innovation qui changea l'utilisation des outils en carbure cémenté.

Étape1.　1987

Le revêtement TiN à teneur élevée en aluminium a été commercialisé en 1987. Il a été mis au point lorsque le fabricant d'outils en acier rapide, Kobe Steel, Ltd., au centre de production, devenu plus tard l'usine d'Akashi de Mitsubishi Materials Corporation, s'est lancé sur le marché des outils coupants en carbure. Même si le revêtement violet foncé connaît aujourd'hui une popularité certaine, on avait plutôt tendance, à cette époque, à utiliser un revêtement TiN de couleur or. Bien sûr, c'était une technologie dont on pouvait être fier, mais il était encore difficile de prédire comment ce nouveau revêtement trouverait sa place sur le marché. Des échantillons ont été présentés lors du salon JIMTOF de 1988 et le foret revêtu de la technologie Miracle en carbure cémenté a été commercialisé dès 1990. Un an plus tard, en 1991, le marché des outils en carbure comptait une deuxième nouveauté : la fraise Miracle. Malgré les doutes, ayant précédé le lancement, la fraise Miracle a connu un franc succès : le marché n'avait jamais connu un tel produit auparavant. L'entreprise est donc parvenue à quadrupler ses capacités de production. L'usinage de moules après la phase de durcissement était désormais possible grâce aux fraises Miracle. Une fierté d'autant plus grande pour l'entreprise qu'une telle technologie était difficlement envisageable à cette période. Même si le traitement par décharge électrique constituait déjà un processus de post-durcissement notoire, la vitesse de fabrication atteinte grâce à l'usinage à l'aide des fraises a permis de réduire considérablement les délais d'approvisionnement des moules. Le produit devint alors un outil Miracle. Ironiquement, le revêtement Miracle se révéla encore plus résistant que l'entreprise ne l'avait imaginé, il en résultat une pénurie du matériau pour l'évaluation des performances. Cette question épineuse est toujours d'actualité et constitue une source de débats entre les concepteurs de revêtements, qui désirent des évaluations de performances, et l'équipe responsable de ces évaluations, qui souhaitent réduire le coût des tests. La Japan Society of Mechanical Engineers décerna le prix Technique aux fraises Miracle en 1995. Ce prix a également été décerné, la même année, aux trains Nozomi Shinkansen. C'est un réel honneur de savoir que les technologies appliquées aux fraises Miracle étaient considérées comme tout aussi précieuses que la desserte Shinkansen.

Étape 2.　1996～

Le revêtement TiN à forte teneur en aluminium, caractéristique principale du revêtement original Miracle, associé au savoir-faire actuel en matière de fabrication, ont rendu possible l'application du revêtement Miracle dans une large gamme de produits. Par exemple, Mitsubishi Materials a été la première entreprise à ajouter du silicium (Si), un élément largement utilisé dans les revêtements en PVD. Le revêtement (Al, Ti, Si)N associe la dureté et la température d'oxydation élevées, caractéristiques du revêtement Miracle aux géométries et aux nouvelles matières carbure, rendant ainsi possible l'usinage d'aciers d'une dureté supérieure à 60 HRC. Le revêtement Violet (Al, Ti)N, appliqué aux outils en acier rapide, constitue un autre exemple notoire. Les outils en acier rapide revêtu sont en réalité plus difficiles à fabriquer que ceux en carbure cémenté. Bien qu'une température élevée soit nécessaire pour optimiser les caractéristiques d'un revêtement, la dureté des outils en acier rapide se détériore à partir de 550°C. Il est donc essentiel de trouver un équilibre pour tirer profit au maximum des atouts du revêtement et de l'outil. Toutes les entreprises, travaillant dans le domaine du revêtement, doivent.

Étape 3.　2000～La technologie de pointe au service des plaquettes et des forets en carbure monobloc

IEn 2000, l'usine d'Akashi est devenue une succursale directe du groupe Mitsubishi Materials. La technologie de revêtement Miracle a directement été appliquée aux forets en carbure monobloc et aux plaquettes en carbure, l'une des principales activités de Mitsubishi Materials. Le traitement des plaquettes reposait à l'époque sur des méthodes de revêtement en CVD, tandis que les types de revêtement en PVD faisaient l'objet d'une utilisation secondaire. Toutefois, en raison du développement du revêtement Miracle, combiné par la suite aux géométries d'outils de pointe, les revêtements en PVD se sont démarqués comme la technologie de l'industrie. La nuance VP15TF, tout particulièrement, est devenue une matière de premier choix pour les plaquettes, permettant une souplesse d'utilisation grâce à la synergie du revêtement Miracle et à l'utilisation d'un substrat adapté. Pour souligner la popularité de cette nouvelle nuance, il était coutume d'entendre : « Vous ne savez pas quelle nuance utiliser ? Optez pour la VP15TF ». 
Le revêtement Miracle ne se limitait pas aux plaquettes. En effet, il était également appliqué aux forets en carbure monobloc. Malheureusement, les forets Miracle produits à l'usine d'Akashi en 1990 se sont avérés moins rentables qu'attendu. La gamme de forets ZET1, produite au même moment, et les nouveaux forets WSTAR ont néanmoins permis d'étendre l'utilisation du revêtement Miracle à des applications de perçage. Dans le domaine des fraises monobloc, un nouveau revêtement Impact Miracle a été mis au point par l'association de revêtements nanocristallins monophasés (Al, Ti, Si)N. L'association de ce nouveau revêtement avec une matière adaptée en carbure monobloc a permis l'introduction des fraises Impact Miracle. Le lancement de cette nouvelle génération de fraises a rendu possible l'usinage des matières HSS, alors que ces dernières ne pouvaient auparavant être usinées qu'au moyen d'une méthode d'affûtage ou d'érodage.

Étape 4.　2012～ Évolution de la gamme Miracle

Les produits à haute performance avec revêtement en PVD ont évolué grâce aux recherches menées sur une large gamme d'applications. Caractérisé par une technologie de pointe et différents revêtements sur une large gamme de produits, le revêtement en PVD n'a cessé d'évoluer, à un rythme toujours plus important. La gamme de revêtement en PVD la plus avancée de Mitsubishi Materials s'intitule « Miracle Σ ». Elle est dotée d'un revêtement Smart Miracle et a été conçue pour les matières difficiles à usiner. Ce nouveau revêtement (Al, Cr)N assure une longue durée de vie aux outils destinés à usiner des alliages en titane et en nickel. Grâce à la technologie de surface ZERO-μ, l'adhésion de la matière usinée a été largement réduite, tout comme la résistance à l'usinage, permettant ainsi l'obtention d'incroyables résultats.

Six différentes nuances de plaquettes ont été commercialisées sous les gammes MP61, MP71 et MP91 destinées au fraisage. Ces nuances sont toutes optimisées pour répondre aux besoins spécifiques des applications ISO P (aciers), ISO M (aciers inoxydables) et ISO S (superalliages réfractaires et titane) en termes de hautes performances. Les problèmes relatifs à l'abrasion et aux fissures dues à la chaleur généralement provoqués par le fraisage sont traités grâce au revêtement pour groupe (Al, Ti, Cr)N nanostratifié (technologie TOUGH-Σ). Dans le domaine des plaquettes de tournage, la gamme MP90 a été lancée pour les matières difficiles à usiner. Elle repose sur un composé (Al, Ti)N à forte teneur en aluminium qui constitue un élément caractéristique du revêtement Miracle. L'utilisation combinée de la nuance polyvalente DP1020, mise au point pour les forets, et du revêtement pour groupe (Al, Ti, Cr)N nanostratifié a permis de réduire l'usure de façon significative. En outre, grâce à la surface ZERO-μ et à la technologie d'alimentation de liquide de coupe par un orifice d'arrosage TRI-cooling, la résistance à l'usinage a été considérablement réduite, tandis que les performances en matière d'évacuation des copeaux ont été améliorées, permettant une stabilité optimale lors du forage.

Évolution du revêtement Miracle

Vingt-huit ans après le lancement du revêtement Miracle, les exigences en termes de performance des revêtements en PVD sont plus sévères que jamais. L'entreprise n'aura de cesse de développer ses produits et sa technologie pour toujours dépasser les attentes des clients.

Chronologie du développement du revêtement Miracle