08/03/18

Les dépôts de carbure à l'honneur

par C. Nouvellon, Materia Nova

Des alternatives au chromage dur sont développées et certaines sont déjà industrialisées. Parmi les procédés disponibles, les traitements par plasma sous vide sont les plus méconnus car basés sur des technologies de pointes nécessitant des infrastructures très différentes des procédés classiques.

Le principe de la pulvérisation cathodique magnétron consiste à appliquer, sous atmosphère réduite, un champ électrostatique négatif à un matériau cible, typiquement un métal ou un alliage, pour créer un plasma. Sous l'effet du bombardement de la cible par les ions positifs issus du plasma, des atomes sont arrachés et se condensent sur le substrat pour former un film mince. En injectant un gaz noble (Ar) ou mélangé avec des gaz réactifs (O₂, N₂, C₂H₂, …) on obtient un dépôt identique au matériau cible ou un composé (respectivement oxyde, nitrure, carbure,…).

Les revêtements à base de carbures métalliques sont particulièrement intéressants car ces couches hybrides permettent d’obtenir des propriétés modulables suivant la répartition des nano domaines de carbures cristallins dans la phase carbonée amorphe. Les paramètres de dépôt tels que la quantité d’hydrocarbure injectée influencent la composition chimique et la structure des dépôts (carbure MeC ou MeCHx nanocristallin, nanocomposite WC-aCHx) et par la suite les propriétés mécaniques (dureté) et tribologiques (friction et usure).

Une dureté élevée sera favorisée par une phase carbure importante alors que de faibles coefficients de friction et taux d’usure seront favorisés par une phase amorphe carbonée plus élevée.

Le contrôle des paramètres permet d’obtenir des dépôts avec des propriétés mécaniques et tribologiques comparables à une référence de Cr électrolytique comme l'illustrent les figures ci-dessous montrant les valeurs de coefficient de friction et dureté de différents dépôts PVD (WC et WC-CH) en comparaison de la référence industrielle (chrome dur)*.

* C. Nouvellon et al. / Thin Solid Films 630 (2017) 79–85

Pour en savoir plus, n'hésitez pas à vous inscrire au séminaire "INNOVATIONS EN TRAITEMENT DE SURFACE ANTI-USURE" organisé par l'A3TS  à Mons le 22 mars; inscriptions via le lien : https://www.a3ts.org/