Couvrir pour durcir
Grâce aux revêtements PVD durs, les voitures sont de plus en plus légères, les hélicoptères les plus sûrs et les outils durent plus longtemps. En fait, la surface obtenue avec ces revêtements est très dure et possède d'autres caractéristiques spéciales, telles que la faible friction et les températures élevées.
Dans l'industrie automobile, par exemple, les moteurs à couverture ont commencé à être utilisés dans les voitures de course et ont finalement atteint le reste des voitures.
Entre autres choses, nous avons réussi à augmenter les performances des moteurs d'injection. Les parois du moteur doivent supporter une grande pression et être nécessairement forte. Mais ils ne peuvent pas être trop lourds, car la voiture irait plus lentement et consommerait plus de carburant. Grâce aux revêtements PVD, des moteurs plus robustes ont été obtenus qu'avec l'utilisation exclusive de matériaux conventionnels et durent plus longtemps.
En raison de la dureté de ces revêtements, la méthode Vickers est utilisée pour mesurer la dureté. Une pyramide de diamant est utilisée dans laquelle le matériau de dureté inconnue est soumis à la pression de cette pyramide pendant un certain temps et la surface de la marque générée dans le matériau est mesurée. Mesuré par cette méthode, le titane, par exemple, a une dureté de 970 Vickers et un revêtement de nitrure de titane de 2.300 Vickers. Ainsi, le revêtement en zinc ou nickel avec du nitrure de titane obtient une surface beaucoup plus dure que celle du titane lui-même et à un prix moins cher.
Nitrure en titane, couverture parfaite
Le nitrure de titane est le premier revêtement obtenu par PVD et le plus utilisé. Par sa couleur dorée est facilement séparable du reste des revêtements. Mais ce n'est pas la couverture la plus dure ni beaucoup moins. En effet, grâce à la recherche, de nouvelles générations de revêtements ont été créées qui, en ajoutant de l'aluminium ou une source de carbone dans le processus, obtiennent des duretés supérieures aux trois mille Vickers.
Mais, comme cela a été dit, la dureté n'est pas la seule caractéristique spéciale des revêtements PVD. Certains revêtements sont appelés lubrifiants solides car ils présentent une surface avec un très faible coefficient de frottement. Par exemple, si un hélicoptère a une fuite d'huile, les pales ne peuvent pas continuer à tourner, car l'huile est indispensable pour lubrifier le mouvement, mais les composants enduits de lubrifiant solide permettent aux pales de ne pas s'arrêter brusquement et le conducteur a le temps d'atterrir.
De plus, sur les pales des hélicoptères, sur les autres véhicules et sur la machine-outil, de nombreuses pièces mobiles nécessitent le moins de frottement possible. Le frottement implique, entre autres, le chauffage des pièces et le freinage du fonctionnement, de sorte que dans certains processus, il est nécessaire d'utiliser des graisses pour lubrifier. L'utilisation de revêtements à faible friction permet de réduire l'utilisation de lubrifiants liquides, ce qui permet un processus plus propre et une économie économique.
Aujourd'hui, le principal moteur des revêtements PVD est l'industrie automobile, mais en réalité ils ont émergé pour répondre aux besoins de l'industrie de la machine-outil. Quand ils ont commencé à faire des machines de plus en plus rapides, beaucoup de pièces ont été endommagées avant et il fallait les mettre souvent ou les aiguiser parce qu'elles étaient défaites. Il fallait en quelque sorte durcir les forets, les fraises et le reste pour qu'ils durent plus longtemps, mais sans chérir le produit, bien sûr.
La clé est dans la technique
Il semble que l'idée de durcir les pièces avec des revêtements a émergé il ya longtemps, en 1945. Cependant, à cette époque, la technique des revêtements durs n'avait pas été développée et aucun revêtement de nitrure de titane n'avait été réalisé jusqu'aux années 70.
Le PVD est une technique spéciale. Fondamentalement, le dépôt physique à la vapeur (Physical Vapour Deposition) est la clé de cette technique, qui est effectuée à haute température et sous vide, c'est-à-dire que l'air de la chambre est extrait avant de réaliser le revêtement en évitant les substances qui pouvaient être déposées sous forme d'impuretés. Cette technique permet d'obtenir un revêtement compact et homogène.
Logiquement, le vide obtenu dans la caméra n'est pas absolu, la couverture est effectuée à 0,01 mBar environ, soit dix mille fois moins que la pression atmosphérique. Pour cela, des pompes à vide sont utilisées et la caméra ne peut avoir aucune fente.
Pour le revêtement de nitrure de titane, par exemple, le titane pénètre dans la chambre et est bombardé d'électrons ou d'argon ionisé selon la méthode, libérant des atomes de titane. À son tour, le gaz azote est introduit et le nitrure de titane est déposé sur des pièces préalablement préparées pour le revêtement.
En général, les composants métalliques du revêtement (titane, chrome, aluminium...) entrent dans un état solide et le reste sous forme de gaz (azote pour former un revêtement d'azote de titane ou d'azote de chrome, d'azote et de méthane pour le carbonitrure de titane, etc. ). De cette façon, vous obtenez différents types de revêtements qui vous permettent de choisir celui qui a la caractéristique la plus appropriée en fonction de votre utilisation.
Il est dit: La technique PVD est née pour des revêtements durs et à faible friction. Mais il est également utilisé pour d'autres revêtements, comme le chrome, si connu. Et c'est qu'en adaptant le PVD au matériau à recouvrir, on peut couvrir pratiquement n'importe quel matériel. Tout le monde sait que le traitement des lunettes que j'ai habillées pour ne pas les rayer ou les refléter est aussi par PVD.
Jouer avec des revêtements
Sur les revêtements décoratifs est roi le chromage, mais les premiers fabriqués par PVD étaient ceux en nitrure de titane et nitrure de zirconium. En plus de durs, ils sont esthétiquement très attrayants pour leur couleur dorée. Ainsi, aujourd'hui, ils sont encore largement utilisés comme substituts moins chers de l'or.
Pour donner de l'or aux robinets de cuisine ou de salle de bains, il suffit de faire un revêtement de ce type. Le résultat esthétique est le même et il est également difficile de tracer ou d'oxyder la source, car il est un matériau très stable. Et, en jouant à combiner plusieurs métaux, vous pouvez obtenir des couleurs plus spéciales.
Si on parle de couleurs spéciales, on ne peut pas le laisser sans nommer des oxydes métalliques. En fait, ce sont des couches transparentes de plusieurs nanomètres qui donnent brillance à l'élément recouvert de tonalités et de couleurs.
Sa stabilité les rend très appropriés pour le revêtement de biomatériaux comme les outils chirurgicaux, prothèses ou implants dentaires. Cela permet d'obtenir des matériaux biocompatibles moins chers.
Et si c'était peu, la technique du PVD peut aussi couvrir des matériaux non conducteurs comme le plastique, le verre ou le verre. Ces revêtements sont réalisés en face de l'esthétique, mais des filtres transparents sont également réalisés pour se protéger du rayonnement infrarouge et ultraviolet. Ces filtres sont particulièrement intéressants pour les guichets des stations spatiales ou pour couvrir le viseur des casques de pompiers.
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