Les revêtements nanostructurés : de giga propriétés ?
Les nanotechnologies sont en France une des priorités actuelles. Le programme nanosciences-nanotechnologies (sur trois ans) présenté par François d'Aubert, Ministre délégué à la Recherche, le 16 décembre dernier, en est une preuve. Les techniques d'élaboration des nanomatériaux sont nombreuses et les applications tout autant. Quant à la réalisation d'un revêtement à partir de nano-couches ou nano-strates élémentaires ou de multi nano-couches, elle permet de doter la surface de pièces mécaniques de propriétés fonctionnelles spécifiquement adaptées à l'utilisation. L'association de diverses strates avec des matériaux différents permet d'obtenir des fonctionnalités multiples comme la tenue à l'usure combinée à une tenue à la corrosion. Il est possible de mixer des propriétés parfois totalement contradictoires en associant des nano-strates sélectionnées.
Figure 1. Nanostructure du minéral naturel : le talc (Mg3Si4O10(OH)2), constitué d'un empilement de feuillets de moins d'un nanomètre d'épaisseur.
Figure 2. Exemple d'une architecture donnée d'un revêtement nanostructuré à base de TiN et CrN.
Figure 3. Installation permettant la réalisation de revêtements PVD.
Figure 4. Localisation des différentes sources de production des flux de vapeur (bleu : Cr ; rouge: Ti).
Figure 5. Morphologie d'un dépôt nanocomposite de TiSiN.
Figure 6. Effets de la nanostructuration d'un revêtement sur différentes propriétés.
Figure 7. Dépôt nanostructuré base TiN / CrN. Dépôt nanostructuré NbN /CrN.
Figure 8. Représentation schématique du micropercuteur (a) et coupe métallographique de l'empreinte laissée sur un échantillon de TiN déposé par évaporation à arc après 500 impacts. Mise en évidence de l'écaillage du revêtement.
Figure 9. Principe de l'essai par Calotest (mesure d'épaisseur d'un dépôt par la formation d'une calotte au moyen d'une bille imprégnée de poudre de diamant).
Figure 10. Coupes métallographiques présentant la structure d'un dépôt multicouche TiN/CrN de période 40 nm déposé par évaporation à arc.
Figure 11. Nombre d'impacts nécessaires pour observer un écaillage des revêtements déposés par évaporation à arc.
Figure 12. Coupe métallographique de TiN après 10 impacts (a), CrN après 40 impacts (b) et d'un dépôt nano-multicouche de période 40 nm après 500 impacts (c), déposés par évaporation à arc. Mise en évidence des mécanismes de fracture.
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