Étude de la pulvérisation cathodique magnétron des aciers inoxydables austénitiques dans les plasmas réactifs Ar-CH4, N2 OU O2 : ecaractérisation chimique et structurale des dépôts réalisés - Archive ouverte HAL Access content directly
Theses Year : 1991

Magnetron sputtering of austenitic stainless steels in reactive Ar-CH4, N2 or O2 plasmas : chemical and structural characterization of realized deposits. properties of carbon enriched coatings

Étude de la pulvérisation cathodique magnétron des aciers inoxydables austénitiques dans les plasmas réactifs Ar-CH4, N2 OU O2 : ecaractérisation chimique et structurale des dépôts réalisés

Abstract

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Afin d'assurer la protection contre la corrosion des aciers de construction mécanique, des revêtements durs et inoxydables, susceptibles de se substituer au chrome dur électrolytique, sont réalisés, par pulvérisation cathodique magnétron de cibles en acier inoxydable austénitique, à l'aide d'un dispositif expérimental et d'un prototype industriel. La microstructure extrêmement fine des revêtements ainsi obtenus, confère aux dépôts des caractéristiques mécaniques élevées pouvant être accrues en introduisant un metalloïde par l'intermédiaire d'une atmosphère chimiquement réactive. Afin de maitriser les conditions d'enrichissement des couches, nous nous sommes attachés à éclaircir les mécanismes de transfert du metalloïde à partir d'atmosphères réactives argon-méthane, azote ou oxygène. Le processus commun consiste en une interaction dissociative au voisinage immédiat de la cible suivi d'une pulvérisation qui s'opère simultanément à celle du métal. La reproductibilité des traitements est alors assurée en contrôlant le débit de gaz réactif et l'intensité-cible. En fonction de leur composition chimique, les dépôts sont microcristallins ou amorphes et contiennent généralement une fraction de phases métastables. Les structures stables de haute température sont obtenues en chauffant le substrat ou en effectuant un recuit ultérieur. Les dépôts, colonnaires à haute pression, présentent un aspect plus compact à basse pression et possèdent une dureté supérieure d'environ 2000 MPa ainsi que des contraintes de compression favorables à la résistance à la fatigue du composite. La résistance à l'usure des couches contenant au moins 8 at.%C est comparable à celle d'un acier à outil. De plus la qualité physique de la couche conduit à une résistance à la corrosion comparable à celle de la cible massive dès que l'épaisseur du dépôt atteint environ 15 micromètres, les quelques porosités résiduelles pouvant être colmatées par un traitement ultérieur d’imprégnation sous vide d’un polymère tensio-actif. La faisabilité industrielle de tels produits est clairement montrée grâce au prototype industriel
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Alain Billard. Étude de la pulvérisation cathodique magnétron des aciers inoxydables austénitiques dans les plasmas réactifs Ar-CH4, N2 OU O2 : ecaractérisation chimique et structurale des dépôts réalisés. Sciences de l'ingénieur [physics]. Institut National Polytechnique de Lorraine, 1991. Français. ⟨NNT : 1991INPL023N⟩. ⟨tel-01750976⟩
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