Etude et application de l'évaporation sous vide et des dépôts ioniques à la réalisation de dépôts de chrome et de nitrure de chrome

par Olivier Piot

Thèse de doctorat en Matériaux céramiques et traitement de surface

Sous la direction de Jean Machet.


  • Résumé

    L'etude et la realisation de depots de chrome et de nitrure de chrome par evaporation sous vide et par depot ionique ont fait l'objet de ce travail. Le chrome est mis en phase vapeur par bombardement electronique. La sublimation du chrome a basse pression (p < 1 pa) entraine un creusement important du lingot de chrome pur sous le faisceau d'electrons. L'influence de ce creusement sur la vitesse d'evaporation et la distribution spatiale des atomes evapores a ete etudiee. L'utilisation de lingots d'evaporation binaires constitues de chrome et de titane (50% de chrome en masse) permet l'evaporation du chrome a partir d'une phase liquide. L'evaporation est stable et le faible pourcentage de titane evapore ( 3%) ne modifie pas les proprietes des depots. En evaporation simple la structure des depots est fortement colonnaire. De plus, on observe que l'inclinaison des colonnes varie en fonction de l'inclinaison des substrats. Les contraintes dans les depots de chrome sont en tension. Elles diminuent lorsque la surface du substrat n'est plus perpendiculaire au flux de matiere incident. Cette diminution des contraintes en tension est accompagnee d'une variation de la texture des couches et d'une baisse de la masse volumique des depots. Une correlation entre la texture des couches et les contraintes a ete mise en evidence. Le bombardement des couches de chrome en croissance par des ions argon (depot ionique) permet d'homogeneiser les proprietes des couches quelle que soit la position du substrat par rapport a l'axe de la source d'evaporation. Les depots de nitrure de chrome ont ete obtenus en evaporant le chrome dans un plasma amorce dans l'azote pur (depot ionique reactif). L'analyse des mecanismes de croissance a montre que le courant ionique tombant sur le depot en croissance est essentiellement compose d'ions azote. De plus il a ete mis en evidence que les atomes d'azote participant a la croissance des couches proviennent de la neutralisation de ces ions azote. La composition des couches depend donc principalement de la densite de courant ionique et du flux d'atomes de chrome arrivant sur le depot en croissance. L'influence des differents parametres de depots sur les proprietes mecaniques des depots de nitrure de chrome a ete etudiee. C'est lorsque les depots sont composes uniquement de la phase crn que les proprietes mecaniques sont optimales. Ces proprietes mecaniques evoluent egalement en fonction de la microstructure des depots et de leur etat de contrainte.


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  • Détails : 159 p

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  • Bibliothèque : Université de Limoges (Section Sciences et Techniques). Service Commun de la documentation.
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