Pulvérisation cathodique magnétron en condition réactive et propriétés mécaniques de revêtements duplex d'acier inoxydable enrichis en azote, carbone et oxygène
Résumé
This work deals with the synthesis, the physico-chemical and mechanical caracterisation of coatings obtained by cathodic magnetron sputtering of a metallic austenitic stainless steel target in different argon - reactive gas (nitrogen, methan or oxygen) mixtures. The metastable solid solutions which are nitrogen, carbon or oxygen supersatured, as weIl as the ceramic compound of oxide type (Fe, Cr, Ni)3 O4, with their different crystalline or amorphous structures are studied by means of the main diffraction techniques of structural analysis and physical methods of chemical analysis. The second part of this work aims to point out the complete mechanical properties of the different coatings and composite (coating + substrat). The intrinsic properties of the different coatings were first studied in relation with the elaboration parameters and structural properties. Vickers indentation as well as single pass and triboscopic multipass scratch testing were then performed on the three type of N, C, O doped coatings, in order to establish a relation between the brittleness or ductility and the tribological behaviour (friction, wear).
Ce travail porte sur la synthèse ainsi que la caractérisation physico-chimique et mécanique de revêtements métalliques et céramiques, obtenus par pulvérisation cathodique magnétron d'une cible métallique d'acier inoxydable austénitique dans des plasmas réactifs argon-azote, argon-méthane ou argon-oxygène. Les solutions solides métastables sursaturées en azote, carbone ou oxygène ainsi que le composé céramique de type oxyde (Fe, Cr, Ni)3 O4 avec leurs différentes variétés cristallines ou amorphes sont étudiés par les principales techniques d'analyse structurale par diffraction et méthodes physiques d'analyse chimique. La seconde partie de l'étude est consacrée à la caractérisation mécanique complète à la fois des différents revêtements et des composites (dépôt + substrat). Dans un premier temps, les propriétés intrinsèques des couches sont étudiées et reliées aux paramètres d'élaboration ainsi qu'aux propriétés structurales et microstructurales. La mise en oeuvre des tests d'indentation Vickers sous forte charge, de rayure monopasse et multipasses, permet ensuite de définir le caractère fragile ou ductile des couches dont dépend le comportement tribologique du composite (frottement, usure).