Qu’est-ce que le revêtement PVD ?
Le revêtement PVD (anglais : Physical Vapor Deposition) consiste à déposer une fine pellicule composée d’un alliage dur sur la surface de l’objet déposé par une méthode physique.
Ce procédé rend la surface de l’objet déposé très dure et résistante. Il a également pour effet d’augmenter la douceur de la surface et de réduire le frottement et l’usure de la surface de l’objet déposé.
Utilisations des revêtements PVD
Une utilisation typique des revêtements PVD est le processus de fabrication des semi-conducteurs. Ils sont utilisés depuis longtemps, notamment pour la formation d’électrodes multicouches, de câblages, de films de protection, de films isolants et de films métalliques.
Il convient également pour les revêtements d’aluminium sur les supports de stockage tels que les CD et les DVD en raison de sa bonne adhérence et de son coût, ainsi que pour les revêtements d’alliages de titane afin d’améliorer la durabilité des outils de coupe. De plus, il est également utilisé comme alternative au placage sur les produits métalliques et non métalliques, par exemple dans les bijoux tels que les bracelets et les montres, et dans les utilisations décoratives pour les pièces architecturales telles que les poignées de porte.
Les revêtements PVD sont utilisés dans divers domaines car ils permettent d’obtenir une “grande durabilité”, une “faible usure” et une “longue durée de vie” de l’objet déposé.
Principe des revêtements PVD
Le revêtement PVD est un procédé de revêtement dans lequel un métal dur est collé à la surface de l’objet à revêtir par des moyens physiques pour former un film. Il existe trois méthodes d’adhésion du métal : l’évaporation sous vide, la pulvérisation cathodique et le placage ionique.
Dans toutes ces méthodes, un vide poussé (vide poussé de 10-¹ à 10-⁵) est créé dans le conteneur de dépôt, dans lequel la substance matérielle (cible) à déposer est vaporisée ou évaporée par la chaleur, un faisceau d’électrons, des ions ou une autre énergie externe et déposée physiquement sur l’objet à déposer. Le matériau est déposé physiquement sur l’objet à déposer.
Types de revêtements PVD
Il existe trois types de méthodes de dépôt de métal dans les revêtements PVD : l’évaporation sous vide, la pulvérisation cathodique et le placage ionique.
1. Évaporation sous vide
La méthode d’évaporation sous vide est la méthode de dépôt PVD la plus simple. Le matériau de dépôt est évaporé et déposé physiquement sur la surface de l’objet à déposer dans un conteneur de dépôt qui a atteint un niveau de vide élevé. Les méthodes les plus courantes pour chauffer le matériau de dépôt sont le chauffage par faisceau d’électrons et le chauffage par résistance.
Méthode du faisceau d’électrons
La méthode du faisceau d’électrons est la plus polyvalente et la plus utilisée. Dans cette méthode, le matériau d’évaporation formant le film est placé dans un creuset refroidi à l’eau et irradié par un faisceau d’électrons pour l’évaporer.
Méthode de chauffage par résistance
Dans la méthode de chauffage par résistance, le matériau d’évaporation formant le film est placé sur un bateau fait d’un métal à point de fusion élevé et le bateau est directement chauffé par un appareil de chauffage. D’autres méthodes comprennent le chauffage par induction à haute fréquence, le chauffage par faisceau laser, le chauffage à haute fréquence et le chauffage à l’arc.
Méthode d’évaporation sous vide
La méthode d’évaporation sous vide ne nécessite pas de chauffer l’objet à déposer, ce qui permet de déposer des films sur des résines et des produits métalliques pour lesquels un historique thermique n’est pas souhaité. De plus, la méthode d’évaporation sous vide ne nécessite pas l’utilisation d’une tension négative à l’objet à déposer, de sorte que les films peuvent également être déposés sur des matériaux non conducteurs.
2. Pulvérisation cathodique
Lors de la pulvérisation, des gaz actifs tels que l’argon sont ionisés et bombardent le matériau de dépôt dans la cuve de dépôt, qui a atteint une plage de vide élevée, et les molécules et atomes du matériau sont dispersés avec une grande force. Les molécules et les atomes dispersés se déposent physiquement sur la surface du matériau déposé, formant ainsi un film.
La méthode de base pour ioniser le gaz argon consiste à placer des électrodes à plaques parallèles dans un conteneur de dépôt avec le matériau de dépôt sur la cathode et l’objet à déposer sur l’anode, à appliquer une tension continue pour générer une décharge lumineuse du côté de la cathode et à ioniser le gaz argon dans la zone de décharge.
À ce moment-là, l’argon ionisé entre en collision avec le côté cathode à une énergie et une vitesse élevées. Les atomes de matière émis lors de la collision atteignent la matière à déposer du côté de l’anode, où ils sont physiquement déposés.
Cette méthode est connue sous le nom de pulvérisation bipolaire, et la pulvérisation magnétron, qui combine l’effet de champ magnétique (un aimant est installé sur l’électrode négative) pour augmenter le taux d’ionisation de l’argon, est actuellement la méthode la plus répandue.
3. Placage ionique
Le placage ionique est une méthode de dépôt d’un film par ionisation d’un gaz métallique ou composé, chauffé et évaporé sous vide, qui frappe l’objet à déposer. En d’autres termes, il s’agit d’une méthode de traitement qui ajoute le plasma à l’évaporation sous vide.
Plus précisément, la cible est évaporée par une tension continue, une tension à haute fréquence ou des faisceaux d’électrons dans la cuve de dépôt, qui a atteint une zone de vide élevé. En même temps, un gaz de réaction (azote, hydrocarbures, etc.) est introduit dans la cuve de dépôt, qui réagit avec le matériau de dépôt évaporé.
Lorsqu’une tension négative est appliquée à l’objet à déposer, le matériau déposé est accéléré et frappe l’objet dans un état de haute énergie, se déposant sur la surface de l’objet et permettant la formation d’un film. Cette méthode permet de déposer des films de nitrure et de carbonitrure avec une bonne adhérence et est utilisée pour les outils à lame et les décorations qui nécessitent une durabilité.