Diamant, notre abrasif

Le mot Diamant dérive du grec Adamas , qui signifie « indomptable, invincible ». En effet, le diamant est le minéral le plus dur connu, aucun autre matériel ne peut le travailler.

Les Romains donnèrent le nom latin Adamas à  l’acier, le métal le plus dur connub; curieuse coïncidence de similitude avec deux mille ans d’écart…

 

diamante

Direction diamant synthétique et CBN

L’extrême dureté du diamant provient de sa structure cristalline cubique, très compacte et composée uniquement de petits atomes de carbone disposés en une forme de tétraèdre, avec des liens extrêmement solides entre atomes voisins. Cette forme cristalline est obtenue naturellement à partir de carbone soumis à une forte pression et haute température ; à de grandes profondeurs. On le retrouve sur terre à travers des conduits volcaniques ; pour cette raison, les mines de diamant ont généralement la forme d’une cheminée.

L’homme a essayé pendant plus d’un siècle de reproduire ces conditions extrêmes afin de créer des diamants synthétiques, jusqu’à ce que, en 1941 General Electric ouvre le Diamond Project:

L’idée consiste à soumettre le graphite (l’autre forme cristalline de la structure hexagonale de carbone) à des températures de 2 à 3.000 ° C et à des pressions de 50-100.000 bars, en utilisant les catalyseurs de nickel, de fer et de cobalt. GE synthétise ainsi les premiers diamants industriels en février 1955, et les rend disponibles sur le marché depuis 1958.

Curieusement, entre toutes les formes cristallines du carbone, la graphite est plus stable que le diamant, ainsi la fameuse phrase «le diamant est éternel» n’est pas exacte : tous les diamants deviendront graphite, mais sur des millions d’années

Le diamant est utilisé avec succès pour la rectification des métaux durs depuis les années 50, mais il a une limitation majeure : il ne peut pas travailler les aciers et les fontes, car le fer réagit avec le carbone, compromettant  la stabilité des cristaux. Raison pour laquelle une meule diamant sur une pièce en acier ” refuse ” la coupe.

Aciers et fontes durs  furent donc toujours rectifiés avec beaucoup de difficultés avec des abrasifs conventionnels (corindon et carbure de silicium), jusqu’aux années 70, où  General Electric lance sur le marché le CBN synthétisé sous la marque « Borazon ».

La base du développement du CBN est la recherche d’un matériau à structure cristalline compacte avec des liens forts tels que le diamant, mais sans carbone ; à cet effet fut choisi comme base, le nitrure de bore, une molécule constituée de bore et d’azote.

A haute pression et température, il se transforme en forme cristalline cubique, d’où la dénomination CBN (nitrure de bore cubique), sa  dureté est environ la moitié du diamant, mais le double des corindons et carbures de silicium.

Pour cette raison, les Diamant et CBN sont appelées Super Abrasifs, pour les distinguer des abrasifs traditionnels.

Dans les années 70 le diamant polycristallin ( PCD ) et CBN polycristallin ( PCBN ) ont également été développés : la synthèse de ces produits est amenée à des valeurs de températures et de pressions encore plus extrêmes. Les micro- grains de diamants et CBN sont noyés dans un liant cobalt et frittés sur support carbure. Les PCD et PCB sont surtout utilisés en outils de coupe pour le tournage ou le fraisage dur.

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