par Ian Desmond
ce procédé de finition apparemment incroyablement moderne trouve ses origines au XVIIe siècle.
Le Dépôt physique en phase vapeur (PVD) est une technique utilisée pour déposer des couches minces d’un atome (ou d’une molécule) à la fois sur diverses surfaces, souvent métalliques, afin de leur donner un revêtement dur et durable. La source du revêtement est physique, c’est-à-dire solide ou liquide, plutôt que chimique, comme dans le procédé de revêtement alternatif de dépôt chimique en phase vapeur (CVD).,
PVD opérations sont effectuées sous vide. Le processus comprend quatre étapes: évaporation, transport, réaction, dépôt.
l’Évaporation d’Une cible est bombardée par une grande source d’énergie comme un faisceau d’électrons ou d’ions. Cela déloge les atomes de la surface de la cible, les « vaporise », déposant ainsi le matériau sur la pièce à usiner.
Transport – c’est le mouvement des atomes vaporisés de la cible vers le substrat, ou la pièce à revêtir.,
réaction – dans les cas où le métal est la cible, les revêtements PVD seront constitués d’oxydes métalliques, de nitrures, de carbures et de matériaux similaires. Les atomes de métal réagiront alors avec le gaz sélectionné pendant l’étape de transport. Les gaz utilisés dans les revêtements ci-dessus peuvent être l’oxygène, l’azote et le méthane.
dépôt – C’est à ce moment que le revêtement s’accumule et se lie à la surface du substrat. Il pénètre même légèrement la surface, pour donner un niveau d’adhérence durable.
Les variétés PVD sont énumérées ci-dessous.,
- dépôt D’Arc cathodique: il s’agit d’un arc électrique de forte puissance qui souffle en vapeur hautement ionisée pour être déposée sur le produit prévu.
- dépôt physique en phase vapeur par faisceau D’électrons: le matériau est chauffé à une pression de vapeur élevée par bombardement électronique dans un vide « élevé ». Le matériau est déposé par le processus de condensation sur le produit.
- dépôt par évaporation: le matériau est chauffé à une pression de vapeur élevée par chauffage électriquement résistif sous vide « faible ».,
- dépôt laser pulsé: dans ce cas, un laser de haute puissance est utilisé pour fondre le matériau de la cible dans une vapeur pour le dépôt.
- dépôt par pulvérisation cathodique: dans lequel une décharge de plasma lumineux (généralement localisée autour de la” cible » par un aimant) bombarde le matériau en pulvérisant une partie sous forme de vapeur pour provoquer le dépôt du revêtement.
l’histoire du PVD est étroitement liée à la découverte de l’électricité la puissance du magnétisme ainsi que la compréhension des réactions chimiques gazeuses., La première pompe à vide à piston a été inventée en 1640 par Otto van Guericke pour pomper l’eau des mines.
cependant, la première personne à utiliser une pompe à vide pour former une décharge luminescente (plasma) dans un « tube à vide” était le scientifique anglais Michael Faraday en 1838 qui utilisait des électrodes en laiton et un vide d’environ 2 Torr. Faraday essayait de prouver que toute l’électricité est le même type d’électricité quand il est arrivé sur les deux premières lois de l’électrochimie., Ces lois traitent de la relation entre la quantité d’électricité utilisée et la quantité de substance convertie par une réaction chimique. Ces principes sont encore utilisés aujourd’hui en électrochimie pour fabriquer des objets revêtus de métal tels que le procédé PVD.,
Michael Faraday – première personne à créer une « décharge luminescente” dans un tube à vide
Otto Von Guericke – inventeur de la première pompe à vide à piston
en 1852, William Robert Grove a été le premier à étudier ce qui est devenu connu sous le nom de « pulvérisation cathodique” bien que d’autres aient observé cet effet en regardant les décharges lumineuses. Grove a utilisé une pointe de fil comme source de revêtement et a pulvérisé un dépôt sur une surface d’argent hautement polie qu’il a maintenue près du fil à une pression d’environ 0,5 Torr.,
William Robert Grove. Le premier à étudier la « pulvérisation”
Thomas Edison. Première personne à faire un usage commercial de la pulvérisation
Le Professeur A. W. Wright de L’Université de Yale a écrit un article dans L’American Journal of Science and Arts en 1858 sur l’utilisation de quelque chose appelé « appareil de dépôt électrique” qui était utilisé pour fabriquer des miroirs. Ce dépôt ressemblait à une évaporation à l’arc plutôt qu’à une pulvérisation cathodique. L’Office des brevets des États-Unis a cité les travaux de Wright lorsqu’il a contesté T., Demande de brevet d’Edison pour un équipement de revêtement sous vide pour déposer des revêtements. Ceux-ci étaient pour ses phonographes à cylindre de cire avant qu’ils ne soient électroplaqués. Edison est revenu et a dit que son invention était un arc continu alors que le processus de Wright était un arc pulsé. En raison de ses pouvoirs de persuasion Edison pourrait être considéré comme la première personne à faire un usage commercial de la pulvérisation cathodique.
Le procédé de revêtement par dépôt physique en phase vapeur est actuellement utilisé pour prolonger la durée de vie d’un certain nombre de produits., Ceux-ci incluent l’échange au PVD des processus plus traditionnels utilisés pour enduire des pièces de voiture comme des roues et des pistons, des outils chirurgicaux, des forets et des pistolets.
dans le monde de l’automobile, c’est une alternative meilleure et plus verte au chromage qui produit des substances toxiques, donc un bon choix éthique pour protéger les pièces sur les camions et les voitures. Des études ont montré que les revêtements PVD peuvent augmenter la durée de vie d’un produit jusqu’à dix fois, ce qui les fait durer plus de 25 ans dans certains cas.