Dépôt chimique en phase vapeur de couches minces de (Ti,Al)N à composition variable

• Auteur / Autrice : Stéphanie Anderbouhr
• Direction : Elisabeth Blanquet
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences et Génie des matériaux
• Date : Soutenance en 1999
• Etablissement(s) : Grenoble INPG

Mots clés

Mots clés libres

Physique

Domaines interdisciplinaires

Sciences de materiaux. Rhelogie

Etude experimentale

Couche mince

Croissance cristalline en phase vapeur

Depot chimique phase vapeur

Basse pression

Pression atmospherique

Revetement dur

Compose ternaire

Titane nitrure

Aluminium nitrure

Microstructure

Propriete mecanique

Tribologie

Methode pecvd

Analyse thermodynamique

Optimisation

(ti,al)n

Al n ti

Résumé

Les couches minces de nitrures ont ete largement integrees dans differents secteurs industriels strategiques comme la microelectronique et le domaine de l'outillage mecanique. Dans ces domaines, le nitrure de titane reste un materiaux de choix. Toutefois, dans le domaine des revetements durs, de part sa faible resistance a l'oxydation, il est progressivement remplace par des nitrures ternaires tel le nitrure de titane-aluminium. Cette etude s'est portee sur l'elaboration de revetements durs de tin, aln, et essentiellement de (ti,al)n par deux procedes specifiques de depot cvd utilisant des chlorures gazeux generes par chloruration in situ d'une charge metallique : un procede basse pression active thermiquement (lpcvd) et un procede assiste par plasma (pacvd). L'optimisation des procedes a ete prealablement menee par un etude thermodynamique du systeme chimique ti-al-n-h-cl. Les diagrammes d'equilibre des phases stables et metastables du systeme ternaire ti-al-n ont ete etablis a differentes temperatures. Les equilibres obtenus sont pour la plupart en accord avec les resultats experimentaux. La mise au point des procedes d'elaboration et l'optimisation des conditions operatoires a ete effectuee dans le but de controler la composition des depots et d'obtenir in fine des revetements presentant les meilleures proprietes mecaniques et de resistance a l'oxydation a haute temperature (850\c). L'etude microstructurale des depots lpcvd et pacvd a montre que la phase deposee est la solution solide (ti,al)n de structure cfc avec presence d'une phase hexagonale aux plus fortes teneurs en al et que la limite de stabilite (cubique/hexagonale) du melange depend de la technique de depot adoptee. Des resultats probants en terme de resistance a l'oxydation et de resistance a l'usure et au frottement ont ete obtenus pour les depots de (ti,al)n a forte teneur en aluminium.