EuroWire January 2015

Article technique

premièrement la déposition du diamant polycristallin rugueux traditionnel et ensuite les couches de diamant nanocristallin. On a utilisé des filières de carbure de tungstène cémenté YG6 (Co 6%), prétraitées au moyen de différentes méthodes, telles que la lixiviation du cobalt par immersion dans des réagents spécifiques et par grattage du substrat en utilisant de la poudre de diamant [3] . Des pellicules de diamant traditionnel et nanocristallin ont été déposées dans un dispositif CVD assisté par filament chaud amélioré avec polarisation. Ensuite, on a déposé en continu des pellicules minces de diamant nanocristallin sur place sur des pellicules de diamant traditionnel de l’épaisseur de 10~15μm, en réglant les paramètres du processus CVD (tels que la pression du gaz, le rapport du mélange gazeux hydrocarbure- carbone et l’éventuelle application de la polarisation) pour améliorer de façon significative la nucléation secondaire. Les pellicules de diamant composite avec une surface lisse ont été obtenues au moyen de la déposition de couches alternées de diamant polycristallin rugueux et de diamant nanocristallin a grain fin [4] . Un filament individuel rectiligne de tantale a été déposé sur la ligne centrale de la filière à revêtir ( réf. Fig. 1 ) Le fil de tantale est maintenu rectiligne au moyen d’un ressort à haute température ou d’un support spécifique dans le cas de filières ▼ ▼ Figure 3 : Spectres de Raman du revêtement en diamant polycristallin (noir) et nanocristallin (rouge)

(a)

(b)

▲ ▲ Figure 2 : Vue en plan des images SEM du revêtement de diamant polycristallin et nanocristallin

en diamant polycristallin traditionnelles. Étant donné que les pellicules en diamant synthétique déposées au moyen des processus CVD traditionnels sont polycristallines avec une granulométrie élevée, la surface est très rugueuse, du fait de la haute énergie superficielle du diamant. Le diamant naturel étant le matériau le plus dur que l’on connaisse, les méthodes de polissage sont difficiles à appliquer et exigent beaucoup de temps, notamment dans le cas de pellicules de diamant minces. Le coefficient de friction augmente à mesure que la rugosité de la pellicule de diamant augmente. Cette rugosité superficielle n’est pas indiquée pour de nombreuses applications, en particulier dans le cas d’applications de tréfilage de conducteurs d’aluminium qui profitent considérablement de la friction très réduite du processus et de la haute qualité de finition du produit, deux spécifications actuellement réalisables au moyen des pellicules obtenues avec le processus HFCVD.

le cuivre et l’aluminium, ce qui serait inacceptable dans la production à grande échelle. La solution pour ces deux problèmes a été trouvée avec le développement de la technique de production de pellicules en diamant au moyen de la déposition chimique en phase vapeur (CVD). La synthèse et la caractérisation des revêtements en diamant ont suscité un très large intérêt dans le secteur de la recherche [1] et ce revêtement résistant à l’usure peut être aisément utilisé pour les filières de tréfilage. Le revêtement obtenu au moyen du dépôt chimique en phase vapeur assisté par filament chaud (HFCVD) sur la surface du trou intérieur des filières de tréfilage WC-Co, offre des résultats particulièrement satisfaisants avec les mêmes avantages que les filières en diamant traditionnelles, mais avec des performances plus élevées dans les secteurs clés. Par exemple, une dureté très élevée (70~100 GPa), un coefficient de friction très réduit (~0,1), une conductivité thermique très haute (8~20W/cm · K) et l’inertie chimique. Il faut remarquer que les techniques HFCVD offrent des avantages économiques exceptionnels avec des diamètres du trou supérieurs lorsque les filières en diamant traditionnelles ont des performances économiques relativement réduites. En particulier, le remplacement des filières en carbure de tungstène et en diamant polycristallin avec les filières en diamant nanocristallin a été couronné de succès pour les applications de compactage des câbles de puissance en cuivre et en aluminium, en obtenant des diamètres intérieurs atteignant jusqu’à 60mm [2] . L’un des avantages clés du processus HFCVD est représenté par la production de revêtements en diamant avec une rugosité réduite. Cela a toujours représenté un grand défi pour les pellicules superficielles

Pellicule superficielle de diamant nanocristallin (NCD)

2 Préparation de filières pour revêtements composites à base de diamant nanocristallin (nano-dies)

Intensité (au)

Pellicule sous-jacente de diamant polycristallin (MCD)

Nombre d’ondes (cm -1 )

▼ ▼ Figure 4 : Aspect de la filière avec revêtement composite en diamant nanocristallin (nano-die)

Les auteurs du présent article ont résolu le problème de la rugosité superficielle élevée des revêtements à base de diamant polycristallin au moyen du dépôt des revêtements composites à base de diamant nanocristallin. Les pellicules de diamant composite avec une surface lisse ont été déposées au moyen d’un processus de dépôt chimique en phase vapeur en deux phases comprenant

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Janvier 2015