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Procédé d'usinage du rubis polycristallin

MessagePosté: 21 Déc 2010, 23:25
par Akomera
Bonjour,

je m'intéresse aux rubis utilisés dans l'horlogerie. Après mes recherches, je constate qu'il y a très peu d'information sur les rubis polycristallins et non les monocristallins.

D'après mes recherches, le rubis polycristallin est obtenue en compressant et en chauffant à haute température de la poudre de saphir qui est ensuite moulée pour être travaillé.

C'est la que je ne trouve plus de réponse à mes questions.
- Quelle est la forme du moule ? S'agit-il de la forme d'une carotte / goutte comme le rubis monocristallin obtenue grâce au procédé de Verneuil ?
- Quelle sont les procédé d'usinage une fois que ce dernier est moulé ?

Si vous avez la moindre documentation sur ce sujet, je suis preneur :)
Merci infiniment,

Akomera.

Re: Procédé d'usinage du rubis polycristallin

MessagePosté: 22 Déc 2010, 00:38
par Pana
Pour faire court :

les "rubis" polycristallins sont obtenus par frittage de poudre d'alumine compactée (voir métallurgie des poudres)
Pour tes questions :
-le frittage se fait ou non sous pression (isostatique ou non), il peut être rapide (spark plasma sintering) ou long, four céramique classique,etc...Il ne s'agit en rien du procédé Verneuil. C'est moins couteux, mais difficile à maitriser du fait de la biréfringence du matériaux.
-pour l'usinage : soit il se fait pré frittage soit post frittage, dans le cas du post les procédés utilisés sont les mêmes que pour un monocristal, la dureté variant très peu.

Amory.

Re: Procédé d'usinage du rubis polycristallin

MessagePosté: 22 Déc 2010, 09:13
par SULREN
Bonjour à tous,
Bonjour Pana,
Merci pour cette explication concise mais extrêmement claire.
Par contre, peux tu détailler pourquoi la biréfringence (que je connaissais seulement pour être une propriété optique) vient compliquer le processus de frittage.
Merci.

Re: Procédé d'usinage du rubis polycristallin

MessagePosté: 22 Déc 2010, 11:21
par Pana
Tu as raison SULREN sur la biréfringence, pour les non physiciens un matériau biréfringent ne possède pas le même indice de réfraction dans toute les directions de l'espace. Nos rubis, qui sont en fait des polycristaux d'oxyde d'aluminium (ou alumine) de structure cristalline hexagonale dopé chrome, possèdent deux indices de réfraction.
Pour un monocristal ça ne gène pas la transmission de la lumière, mais pour un poly la multiplicité des grains devient gênante des lors que l'on passe au dessus d'une certaine taille critique (de l'ordre du micron si mes souvenirs sont bons).
C'est l'obtention d'une certaine taille de grain qui est critique (indirectement donc la biréfringence) pour l'obtention de "beaux" polycristaux.
A noter aussi que la taille de grain joue sur les propriétés mécaniques finales.

Re: Procédé d'usinage du rubis polycristallin

MessagePosté: 22 Déc 2010, 12:59
par Akomera
Bonjour,

merci beaucoup pour ces énormes informations !!! Clair net et précis :)
Puis-je te demander d'où te viennes ces connaissances ? Peu sont les ouvrages qui traitent des procédés de fabrication en horlogerie.

Re: Procédé d'usinage du rubis polycristallin

MessagePosté: 22 Déc 2010, 13:24
par Pana
J'ai un diplome d'ingénieur matériaux, et suis en doctorat de physico-chimie des matériaux :) ça tape pile dans ma branche donc

Re: Procédé d'usinage du rubis polycristallin

MessagePosté: 22 Déc 2010, 14:44
par SULREN
Re
Pana a dit:
C'est l'obtention d'une certaine taille de grain qui est critique (indirectement donc la biréfringence) pour l'obtention de "beaux" polycristaux.

L'expression "beaux polycristaux" m'aurait suffi.
J'avais tendance à penser qu'on ne recherchait que de bonnes propriétés mécaniques dans les rubis polycristallins et donc (en gros) les grains les plus fin possibles. Pour les outils en carbure fritté on ne manque pas de préciser "carbure micrograins", comme un plus commercial.

Si on prend aussi en considération les aspects esthétiques, ce que l'on comprend fort bien étant donné que les rubis monocristallins rouges ont, eux, un charme extraordinaire, il faut considérer la taille des grains dans le polycristallin aussi sous cet angle là, surtout quand elle se rapproche des longueurs d'onde de la lumière visible, où son influence augmente fortement.

NB J'en était resté aux seules propriétés mécaniques, car j'ai tendance à voir l'alumine comme un matériau industriel banal. J'ai travaillé de 1976 à 1979 sur la réalisation d'une usine de production d'alumine pour l'URSS (à Nikolalïev) qui devait produire 1 000 000 Tonnes d'alumine par an, destinée à la production d'aluminium..... et peut être accessoirement de quelques Kg de rubis synthétique. Aujourd'hui elle en produit 1,4 million de tonnes je crois.

Re: Procédé d'usinage du rubis polycristallin

MessagePosté: 22 Déc 2010, 15:09
par Pana
SULREN a écrit: j'ai tendance à voir l'alumine comme un matériau industriel banal


Disons qu'avec les bons procédés, on peut tirer de l'alumine des propriétés particulièrement intéressantes...A titre d'exemple en horlogerie, où les "verres" saphir ne sont (seront) plus exclusivement synthétisés par le procédé Verneuil (on peut même penser à d'autre céramique, mais chut!)

Re: Procédé d'usinage du rubis polycristallin

MessagePosté: 22 Déc 2010, 23:49
par Jef
Bonjour,

Je ne suis pas en mesure d'intervenir dans la discussion sur le propriétés physiques des rubis mais je ne pouvais pas croire qu'il reste des thèmes "mal documentés". J'ai donc consulté Wikipedia, il me semble qu'en Anglais les documents sont un peu plus complets qu'en Français.

http://en.wikipedia.org/wiki/Aluminium_oxide

NB : en dehors des rubis proprement dit, j'apprécie beaucoup les limes degussit, qui sont faites de la même matière. Dernièrement j'ai eu un très grande surprise : le matériel KER, utilisé comme isolateur haute tension est identique aux pierre degussit. Oh, les merveilles de la science... et du commerce.


très bonne lecture

Jef.