Procédés de dépôt de revêtements de diamant sur substrats métallurgiques : caractérisations et propriétés tribologiques

Plasma assisted chemical vapor deposition (PACVD) processes of diamond coatings on metallic substrates : characterisations and tribological properties

• Auteur / Autrice : Maria Isabel De Barros Bouchet
• Direction : Lionel Vandenbulcke
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 2000
• Etablissement(s) : Orléans

Mots clés

Mots clés contrôlés

Diamant

Résumé

Le diamant combine de nombreuses propriétés exceptionnelles. La possibilité de le synthétiser par des techniques basses pressions ouvre plusieurs perspectives d'applications, en particulier les pièces métalliques qui subissent des conditions de frottement ou érosion sévères. Sur ces substrats, il est nécessaire de déposer à température modérée, inférieure ou égale à 600°C. Ce mémoire présente le procédé de dépôt chimique assisté par plasma micro-onde en deux étapes mis au point pour obtenir des revêtements de diamant peu rugueux sur alliage de titane et surfaces revêtues de titane à 600°C. Ce procédé permet également d'éviter une forte interaction de l'oxygène du plasma utilisé pour la croissance du diamant avec le titane et d'obtenir ainsi des revêtements qui adhèrent fortement au substrat par l'intermédiaire d'une couche de carbure de titane formée par diffusion. Au contraire des revêtement de diamant polycristallin à facettes classiques, ces revêtements présentent une morphologie à grains fins avec une très faible rugosité de surface qui n'évolue pas en fonction de l'épaisseur déposée. Les plasmas utilisés pour déposer ces nouveaux revêtements ont été étudiés par spectroscopie d'émission optique. Les caractéristiques morphologiques et structurales des revêtements et des différentes interfaces ainsi que les contraintes résiduelles et les propriétés mécaniques intrinsèques ont été étudiés par de nombreuses techniques, AFM, MEB, MET/EELS, spectroscopie Raman dans le visible et l'UV, DRX et diffusion Brillouin. Grâce à la combinaison de leurs propriétés morphologiques et de leurs bonnes propriétés mécaniques ces revêtements conduisent à des coefficients de frottement et des usures faibles lors du glissement contre des pièces également revêtues, mais aussi contre différents antagonistes métalliques. L'ensemble des résultats montrent le grand intérêt de ces revêtements sur alliages métalliques pour des applications mécaniques et biomédicales.