Caractérisation de films durs multicouches élaborés par pulvérisation magnétron : influence des conditions d'élaboration sur leurs propriétés

Characterization of hard multilayer films prepared by magnetron sputtering : influence of preparation conditions on their propertieszeng

• Auteur / Autrice : Brahim Tlili
• Direction : Michel Lambertin, Mustapha Nasri, Corinne Nouveau
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique et matériaux
• Date : Soutenance en 2010
• Etablissement(s) : Paris, ENSAM
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences des métiers de l'ingénieur (Paris)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Tribologie (technologie)

Matériaux -- Propriétés thermiques

Magnétrons

Résumé

L'objectif de ce travail était de développer et caractériser une nouvelle génération de revêtements multicouches de type nitrures dont le métal constituant la base est le chrome, et de comprendre les mécanismes de dégradation, tant d'un point de vue physico-chimique que tribologique, afin de définir des règles d'élaboration optimisées ultérieurement. En raison des conditions auxquelles ils sont soumis, ces dépôts doivent présenter des caractéristiques particulières. Dureté, propriétés tribologiques et thermiques optimisées sont les premières à considérer, compte tenu de leur application potentielle dans le domaine de l'usinage. En outre, ils doivent présenter une bonne tenue à l'oxydation à chaud en raison de l'élévation de température concomitante au frottement. Nous avons développé et caractérisé ainsi des revêtements multicouches (CrN/CrAlN et Cr/CrN/CrAlN) en faisant varier les conditions d'élaboration des monocouches, nous avons déterminé les conditions optimales de réalisation des multicouches. Par la suite, les films élaborés dans ces conditions optimales ont été étudiés et caractérisés. Nous nous sommes intéressés en particulier à leurs morphologies, leurs propriétés physico-chimiques et leurs caractéristiques mécaniques (dureté, contraintes résiduelles, adhérence et propriétés tribologiques). Les résultats obtenus dans cette étude apportent une contribution à la compréhension des mécanismes complexes d'endommagement des revêtements multicouches

The objective of this work was to develop and characterize a new generation of multilayer nitride coatings, based on chromium, and understanding the mechanisms of degradation, both from a physicochemical and a tribological standpoint, to define rules for producing optimized coatings later. Because of the conditions under which they operate; these deposits must have special characteristics. Given their potential application in the field of machining, we must first consider optimizing the hardness, tribological, and thermal properties of the coatings. In addition, they must have good resistance to high temperature oxidation, due to the concomitant temperature rise from friction. We have developed and characterized multilayers coating systems : CrAlN/CrN and CrAlN/CrN/Cr. We have optimized the conditions for achieving multilayer coatings. Subsequently, the films produced under these conditions are studied and characterized. We are especially interested in their morphologies, their physicochemical and mechanical characteristics (hardness, residual stress, adhesion and tribological properties). The results found in this study contribute to the understanding of the complex damage mechanisms in multilayer coatings