Pôles de compétitivité

Pôle Européen de la Céramique

Navigation

Accueil du site / Les céramiques / Une infinité d’usages possibles / Revêtements céramiques

Revêtements céramiques

Un développement important

Les industries mécaniques et électroniques sont de plus en plus exigeantes sur les qualités des matériaux qu’elles utilisent et les contraintes qu’elles leur imposent.

Pour répondre à ces besoins croissants, on a vu se développer de nombreuses sortes de dépôts céramiques qu’on distingue selon leur épaisseur, leur procédé d’élaboration ou le type de matériaux qui en résulte.

Le dépôt par voie sèche est le procédé le plus utilisé ; il se décline en trois principales catégories : la projection thermique, le dépôt chimique en phase vapeur et le dépôt physique en phase vapeur.

Mais les procédés classiques hérités de l’art céramique (émaillage, vitrification) connaissent depuis peu un regain d’intérêt.

Quelle que soit leur application dans les secteurs de l’aéronautique, de l’automobile ou de la chimie, les matériaux céramiques les plus déposés sont les borures, les carbures, les nitrures, les carbonitrures, les oxydes et le carbone.

Projection thermique

La projection thermique se caractérise globalement par l’utilisation d’une source d’énergie (combustion ou décharge électrique) en vue de fondre ou d’accélérer un matériau fragmenté (avant ou après fusion).

JPG - 8.9 ko
Torche à plasma

L’optimisation du procédé est facilitée par la mise en œuvre d’outils de métrologie ( température, vitesse des jets de plasma et des particules en vol) et de contrôle en ligne (distribution des trajectoires de particules dans les plasmas et flammes, température du substrat et du dépôt pendant le tir).

JPG - 5.9 ko
Dépôts céramiques, TCPP Azerables

Un large éventail de revêtements protecteurs ou fonctionnels peut être déposé sur des substrats très divers, selon différents procédés : projection plasma (barrière thermique, dépôts anti-usure ou anti-frottement, dépôt isolant), arc fil (avec des fils fourrés contenant des particules de céramique, pour des dépôts anti-usure) et flamme (avec des fils ou tiges pour les céramiques oxydes).

Dépôt en phase vapeur

JPG - 10.7 ko
Revêtements en Carbone dur amorphe, Sorevi Limoges

Le dépôt en phase vapeur (CVD classique ou CVD thermique) consiste à activer de façon thermique des réactions chimiques. Par décomposition de gaz réactifs, on obtient des revêtements (TiB2, Si3N4) de protection de quelques microns d’épaisseur, contre l’usure, le frottement, la corrosion et l’oxydation tels que les outils de coupe, les céramiques non oxydes poreuses (Si3N4, SiC) et les composites thermostructuraux (C/SiC, SiC/SiC). Afin de répondre à de nouvelles exigences industrielles (capteurs, prothèses) nécessitant des températures de dépôt plus basses, la diminution d’énergie thermique peut être compensée en ayant recours au vecteur organométallique (OMCVD) ou à une assistance plasma (PECVD) : pour réaliser par exemple des dépôts d’oxydes (SiO2,Al2O3) ou de carbone amorphe hydrogéné (DLC) sur des substrats métalliques, très utilisés sur les outils de coupe, mais aussi en décoration.

Ablation laser

L’ablation laser est un procédé basé sur l’interaction rayonnement/matière. Il met en jeu un laser pulsé UV à eximère, qui permet 2 types d’application : dépôt de couches minces (quelques centaines de nanomètres) de divers matériaux (manganite, oxydes complexes) dont les applications se situent plutôt dans les domaines de l’électronique et de l’optoélectronique, micro usinage ou micro perçage par ablation de matière sans affecter thermiquement le substrat (marquage de moules, verres progressifs, injecteurs).

JPG - 8.4 ko
MEMS (Micro-Electro-Mechanical System) réalisé par ablation laser

La technologie est complexe, mais l’idée du dépôt céramique est simple : il s’agit d’appliquer une fine couche sur un autre matériau, pour le protéger et lui faire bénéficier des propriétés utiles des céramiques. Les applications sont très nombreuses et les méthodes très variées.

Un développement important

Les industries mécaniques et électroniques sont de plus en plus exigeantes sur les qualités des matériaux qu’elles utilisent et les contraintes qu’elles leur imposent.

Pour répondre à ces besoins croissants, on a vu se développer de nombreuses sortes de dépôts céramiques qu’on distingue selon leur épaisseur, leur procédé d’élaboration ou le type de matériaux qui en résulte.

Le dépôt par voie sèche est le procédé le plus utilisé ; il se décline en trois principales catégories : la projection thermique, le dépôt chimique en phase vapeur et le dépôt physique en phase vapeur.

Mais les procédés classiques hérités de l’art céramique (émaillage, vitrification) connaissent depuis peu un regain d’intérêt.

Quelle que soit leur application dans les secteurs de l’aéronautique, de l’automobile ou de la chimie, les matériaux céramiques les plus déposés sont les borures, les carbures, les nitrures, les carbonitrures, les oxydes et le carbone.

Projection thermique

La projection thermique se caractérise globalement par l’utilisation d’une source d’énergie (combustion ou décharge électrique) en vue de fondre ou d’accélérer un matériau fragmenté (avant ou après fusion).

JPG - 8.9 ko
Torche à plasma

L’optimisation du procédé est facilitée par la mise en œuvre d’outils de métrologie ( température, vitesse des jets de plasma et des particules en vol) et de contrôle en ligne (distribution des trajectoires de particules dans les plasmas et flammes, température du substrat et du dépôt pendant le tir).

JPG - 5.9 ko
Dépôts céramiques, TCPP Azerables

Un large éventail de revêtements protecteurs ou fonctionnels peut être déposé sur des substrats très divers, selon différents procédés : projection plasma (barrière thermique, dépôts anti-usure ou anti-frottement, dépôt isolant), arc fil (avec des fils fourrés contenant des particules de céramique, pour des dépôts anti-usure) et flamme (avec des fils ou tiges pour les céramiques oxydes).

Dépôt en phase vapeur

JPG - 10.7 ko
Revêtements en Carbone dur amorphe, Sorevi Limoges

Le dépôt en phase vapeur (CVD classique ou CVD thermique) consiste à activer de façon thermique des réactions chimiques. Par décomposition de gaz réactifs, on obtient des revêtements (TiB2, Si3N4) de protection de quelques microns d’épaisseur, contre l’usure, le frottement, la corrosion et l’oxydation tels que les outils de coupe, les céramiques non oxydes poreuses (Si3N4, SiC) et les composites thermostructuraux (C/SiC, SiC/SiC). Afin de répondre à de nouvelles exigences industrielles (capteurs, prothèses) nécessitant des températures de dépôt plus basses, la diminution d’énergie thermique peut être compensée en ayant recours au vecteur organométallique (OMCVD) ou à une assistance plasma (PECVD) : pour réaliser par exemple des dépôts d’oxydes (SiO2,Al2O3) ou de carbone amorphe hydrogéné (DLC) sur des substrats métalliques, très utilisés sur les outils de coupe, mais aussi en décoration.

Ablation laser

L’ablation laser est un procédé basé sur l’interaction rayonnement/matière. Il met en jeu un laser pulsé UV à eximère, qui permet 2 types d’application : dépôt de couches minces (quelques centaines de nanomètres) de divers matériaux (manganite, oxydes complexes) dont les applications se situent plutôt dans les domaines de l’électronique et de l’optoélectronique, micro usinage ou micro perçage par ablation de matière sans affecter thermiquement le substrat (marquage de moules, verres progressifs, injecteurs).

JPG - 8.4 ko
MEMS (Micro-Electro-Mechanical System) réalisé par ablation laser

Retour


Pôle Européen
de la Céramique

ESTER Technopole
1, avenue d'ESTER
87069 Limoges Cedex

Tél. : +33(0) 5 55 38 16 21
Fax : +33(0) 05 55 38 18 62
contact@cerameurop.com

Financeurs

Membre du réseau

Cluster Managment Excellence

Plan du site | Mentions légales et crédits