Brevet FR2509754A1 — publié le 19830121

2509754- La présente invention concerne une cible de dispositif de pulvérisation cathodique au moyen duquel on peut déposer un film métallique, contenant au moins du chrome et du fer, sur la surface d'une pièce à traiter. Le procédé de pulvérisation cathodique permet, par exem- ple, de revêtir un substrat tel que du verre ou une matière plastique, d'un métal ou de plusieurs métaux dans le but d'ob- tenir un fini décoratif, protecteur, résistant à l'usure ou servant à toute autre chose. La pulvérisation cathodique s'effectue sous vide en uti- lisant une technique connue sous le nom de "pulvérisation cathodique à renforcement magnétique" et, par opposition aux autres procédés de dépôt, ce procédé n'exige pas la fusion, ni l'évaporation subséquente du métal à déposer. La cible contient le métal à déposer et peut avoir une forme tubulaire Une cible tubulaire caractéristique peut avoir 180 mm de diamètre et 2 000 mm de longueur Une varian- te de cible peut avoir la forme d'une plaque plane. Les procédés de pulvérisation cathodique connus permet- tent de projeter des métaux individuels pour produire sur le substrat un revêtement d'alliage et il est possible de prévoir, dans une chambre à vide appropriée, deux ou trois cibles afin que les matériaux à déposer sur la pièce à traiter pour pro- duire le revêtement d'alliage puissent être projetés simulta- nément Il est ainsi possible de déposer sur une pièce un al- liage dont les métaux constituants ne peuvent pas aisément être déposés par d'autres techniques de dépôt classiques Dans certains cas, bien entendu, il peut être souhaitable de dépo- ser sur la pièce un alliage classique, auquel cas le revête- ment initial du support tubulaire de la cible peut être obtenu sans difficultés Cependant, comme il est indiqué ci-dessus, il s'agit ici de revêtir une pièce d'un certain nombre de mé- taux différents pour former un revêtement d'alliage et, de ce fait, un tel revêtement ne peut pas être aisément obtenu Le procédé de revêtement initial du support formant la cible est, par conséquent extrêmement coûteux et il est difficile d'obte- nir un bon contact thermique de l'alliage avec le support En outre, il y a des cas dans lesquels il est impossible de pré- 2509 f 14 parer une cible d'alliage ayant la combinaison requise de mé- taux sous forme d'alliage et, de ce fait, il est impossible de revêtir un simple support par l'alliage nécessaire sur la pièce. Sous l'un de ses aspects, la présente invention fournit une cible pour un dispositif de pulvérisation cathodique uti- lisé dans un processus de pulvérisation pour déposer un film métallique sur la surface d'une pièce, la cible comportant une base en acier inoxydable non magnétique, revêtue sur une por- tion de sa surface par du chrome, le pourcentage de la surface de la base revêtue étant compris entre 60 et 80 % de la surfa- ce totale de la base. Sous un autre aspect, la présente invention fournit une- cible pour un dispositif de pulvérisation cathodique utilisé dans un procédé de pulvérisation pour déposer un film métalli- que sur la surface d'une pièce à traiter> la cible comportant une base en acier inoxydable non magnétique, revêtue sur une portion de sa surface par du chrome et sur une autre portion de sa surface par des régions discrètes de titane Les pour- centages de la surface totale de la cible obtenue pour les trois métaux étant respectivement comprise entre 60 et 75 % pour le chrome, 38 et 19 % pour l'acier inoxydable et pouvant atteindre 5 % pour le titane. Selon un autre aspect, la présente invention fournit une cible pour un dispositif de pulvérisation cathodique utilisé dans un procédé de pulvérisation pour déposer un film métalli- que sur la surface d'une pièce à traiter, la cible comportant une base de titane revêtue sur une portion de sa surface par du chrome, et des pièces discrètes d'acier inoxydable ou de fer, les pourcentages de la surface totale de la cible procurée par les trois métaux étant respectivement compris entre 60 et 75 % pour le chrome, 38 à 19 % pour l'acier inoxydable ou le fer, pouvant atteindre 5 % pour le titane. Une réalisation préférée de l'invention peut comporter une ou plusieurs des caractéristiques avantageuses suivantes: (a) les pourcentages de la surface totale de la cible fournis par les trois métaux sont respectivement 76 % pour le chrome, 19,7 X pour l'acier inoxydable et 4,3 % pour le titane. 25097 e 14 (b) les pourcentages de la surface totale de la cible fournis par les trois métaux sont compris entre 60 et 75 % pour le chrome et 38 à 19 % pour l'acier inoxydable ou le fer et peuvent atteindre 5 % pour le titane. (c) les pourcentages de la surface totale de la cible fournis par les trois métaux sont 73 % pour le chrome, 25,5 % pour l'acier inoxydable et 1,5 % pour le titane. (d) les pourcentages de la surface totale de la cible fournis par les trois métaux sont respectivement 69,5 % pour le chrome, 28,75 % pour l'acier inoxydable et 1,75 % pour le titane. (e) les pourcentages de la surface totale de la cible fournis par les trois métaux sont respectivement 65 % pour le chrome, 33 % pour l'acier inoxydable et 2 % pour le titane. (f) les pourcentages de la surface totale de la cible fournis par les trois métaux sont respectivement 60 % pour le chrome, 38 X pour l'acier inoxydable et 2 % pour le titane. (g) une portion de l'acier inoxydable de base est revê- tue en masquant cette partie de la base qui doit rester non revêtue, en plongeant la base dans un bain de dépôt galvani- que, et en retirant ensuite le matériau de masquage pour faire appara Itre la région d'acier inoxydable non revêtue se trouvant dessous. (h) les régions discrètes de titane se présentent sous la forme de goujons qui sont soudés sur les régions non revêtues de l'acier inoxydable de la base. (i) les pièces discrètes d'acier inoxydable ou de fer se présentent sous la forme de goujons et sont soudées sur les régions en titane. (j) les pièces discrètes d'acier inoxydable ou-de fer se présentent sous la forme de goujons et sont soudées sur les régions revêtues de chrome. (k) la base est une plaque. ( 1) la base est un tube. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la des- cription détaillée, donnée ci-après à titre d'exemple seule- ment, de plusieurs réalisations en se référant au dessin annexé, sur lequel: la figure 1 est une vue en élévation latérale d'une cible selon l'invention; la figure 2 est une vue en élévation latérale d'une partie de la cible de la figure 1, mais à plus grande échelle; la figure 3 montre une variante de la cible sous forme d'une plaque carrée; et la figure 4 montre une cible sous la forme d'une pla- que circulaire. En se reportant aux figures 1 et 2, la cible comporte un tube support creux 1 en acier inoxydable non magnétique-sur lequel on a déposé une bande hélicoïdale 2 de chrome L'acier inoxydable est du type non magnétique de façon à éviter toute influence inacceptable sur le procédé de pulvérisation catho- dique à renforcement magnétique lors de l'utilisation de la cible On préfère utiliser des aciers inoxydables ayant une teneur en chrome relativement élevée, et notamment ceux satis- faisant aux spécifications des normes britanniques BS 1501 Pt 4304 et B S 1501 Pt 3310 S. La bande de chrome hélicoïdale 2 est avantageusement déposée sur le tube de base 1 par électrodéposition La surfa- ce désirée de la surface extérieure du tube 1 est masquée en enroulant une largeur constante de matériau de-masquage autour du tube sous forme hélicoïdale Le tube masqué 1 est alors plongé dans un bain d'électrodéposition et il est revêtu de chrome jusqu'à une épaisseur d'environ 2 mm Après qu'on l'a retiré du bain, on arrache le matériau de masquage pour faire apparaître une hélice d'acier inoxydable non revêtue. Cette hélice est repérée en 3 sur les figures 1 et 2 Pour ter- miner la cible, on soude sur l'hélice en acier inoxydable 3 des goujons 4 en titane Le soudage du titane est extrêmement difficile, mais la nature de la soudure est telle que, bien que normalement on estimerait ne pas avoir obtenu une bonne liaison mécanique, on a néammoins obtenu une liaison thermique satisfaisante Or c'est la liaison thermique, plutôt que la liaison mécanique, qui est importante pour le procédé de pul- vérisation cathodique et on a trouvé extrêmement avantageux, dans le procédé de pulvérisation cathodique global, de déposer ainsi sur la cible la quantité voulue de titane. La cible est utilisée dans le procédé de pulvérisation cathodique pour produire sur un substrat un placage de chrome ayant une brillance et une qualité acceptables Cette couche de chrome doit contenir les éléments constituants trouvés sur la cible bien que non nécessairement dans les mêmes pro- portions En effet, les taux de pulvérisation ne dépendent pas seulement de la surface spécifique disponible du métal, mais également du métal pulvérisé lui-même En outre, comme l'acier inoxydable du tube de base 1 est lui-même un composi- te contenant une proportion relativement importante de chro- me, on peut penser que cet acier inoxydable contribue au dé- pot de chrome sur la pièce, ainsi qu'au dépôt de fer. Bien que dans la plupart des cas on préfère une certai- ne proportion de titane sur la pièce et en conséquence sur la cible, ceci n'est pas essentiel dans tous les cas Il peut y avoir également une proportion relativement faible d'autres métaux tels que du nickel, notamment de l'acier inoxydable. La surface spécifique des métaux principaux sur la cible se situe dans les plages de pourcentages suivantes: chrome acier inoxydable titane à 80 % 18 à 40 % O à 5 % A l'intérieur de ces plages, les exemples spécifiques suivants sont recommandés, en pourcentages de la surface disponible totale de la cible % chrome % acier inoxydable % titane 76 19,7 4,3 23,5 1,5 73 25,5 1,5 69,5 28,75 1,75 65 33,0 2,0 38,0 2,0 En litili-etion, la cible décrite ci-dessus est disposée normalement dans une chambre à vide Le renforcement magnéti- que est obtenu en disposant des aimants permanents à l'inté- rieur du tube 1 Si ces aimants sont fixes, le champ magnéti- que varie le long de l'axe du tube, et cette variation est nuisible pour l'uniformité de l'érosion Afin de résoudre ce problème, on peut animer les aimants d'un mouvement axial alternatif à l'intérieur au tube afin de faire varier le champ magnétique dans l'axe du tube en fonction du temps Les pièces à revêtir tournent normalement autour de la cible pour assurer que toutes les pièces sont revêtues de façon similai- re. La cible peut avoir une forme différente de celle décri- te ci-dessus Au lieu de se présenter sous forme d'une hélice, le revêtement de chrome peut se présenter sous la forme d'an- neaux espacés disposés circonférentiellement autour du tube 1. Dans ce cas, lorsque les aimants sont animés d'un mouvement alternatif, l'amplitude des oscillations ne doit pas excéder la largeur des anneaux adjacents On peut également utiliser des cibles de forme plane, par exemple sur les figures 3 et 4. La figure 3 montre une cible plane carrée et la figure 4 une cible plane circulaire Sur la figure 3, la base carrée en acier inoxydable non magnétique 31 est recouverte de bandes plates de chrome 32 et sur la figure 4, des anneaux plats de chrome 42 sont déposés sur l'acier inoxydable circulaire non magnétique 41 Des goujons en titane 34 sont soudés sur les bandes d'acier inoxydable non revêtues 33 et des goujons en titane 44 sont soudés sur les anneaux en acier inoxydable non revêtus 43 Une telle cible plane est disposée en service, dans la chambre à vide habituelle de façon à recouvrir une multiplicité d'aimants et les pièces à revêtir sont déplacées transversalement à cette cible, tout en tournant si nécessaire. Comme autre variante, on peut déposer du chrome sur la surface intérieure d'une cible tubulaire de la même façon que l'on revêt la surface extérieure Dans une telle cible, les pièces à traiter sont disposées à l'intérieur du tube, tandis que les aimants sont disposés à l'extérieur. Dans toutes les réalisations précédentes, le matériau de base choisi est de l'acier inoxydable non magnétique Un tel acier est aisément disponible sous forme de tube et sous forme de tÈle et, à cet égard du moins, les spécifications pour la cible sont relativement aisément satisfaites Cependant, le titane est également aisément disponible sous forme tubulaire et sous forme de tôle et bien que beaucoup plus coûteux que l'acier inoxydable, sa disponibilité permet d'autres variantes de l'invention. Dans celles-ci, la base est en titane (soit sous forme tubulaire, soit sous forme de plaque) et elle est revêtue électriquement de chrome comme dans les réalisations précé- dentes On soude alors des goujons en acier inoxydable ou en fer, soit sur le dépôt de chrome, soit sur le titane Dans ce cas, les dimensions relativement faibles des goujons permettent d'utiliser de l'acier inoxydable ou du fer magnétique, car la déformation du champ magnétique ainsi produite est également relativement faible et peut être corrigée Un avantage des réalisations de base en titane est qu'on peut utiliser la cible jusqu'à ce que le dépôt de chrome ait pratiquement dis- paru Du fait que le titane prélevé sur la base est en quanti- té relativement faible, on peut débarrasser cette base de tout dépôt de chrome résiduel et on peut enlever les goujons. On réutilise alors cette base sur laquelle on soude de nou- veaux goujons pour produire une nouvelle cible Ceci peut être répété un grand nombre de fois, ce qui permet d'utiliser de façon très efficace et très économique cette base en tita- ne, coûteuse d'origine. On notera que les valeurs et les plages de pourcenta- ges de surface métalliques données pour les réalisations des figures 1 et 2 s'appliquent également aux dernières réalisa- tions décrites. Revendications 1. Cible de dispositif de pulvérisation cathodique uti- lisé dans un procédé de pulvérisation cathodique pour déposer un film métallique sur la surface d'une pièce, caractérisée en ce qu'elle comporte une base en acier inoxydable non magnéti- que revêtue de chrome sur une portion de sa surface, la sur- face de la base ainsi revêtue étant comprise entre 60 % et % de la surface totale de la base. 2. Cible de dispositif de pulvérisation cathodique pour déposer un film métallique sur la surface d'une pièce, carac- térisée en ce qu'elle comporte une base en acier inoxydable non magnétique revêtue de chrome sur une portion de sa surface et, sur une autre portion de sa surfacé, de régions discrètes de titane, les pourcentages de la surface totale de la cible fournis par les trois métaux étant respectivement de 60 à % pour le chrome, de 38 à 19 % pour l'acier inoxydable et jusqu'à 5 % pour le titane. 3. Cible de dispositif de pulvérisation cathodique pour déposer un film métallique sur la surface d'une pièce, caractérisée en ce qu'elle comporte une base de titane revê- tue sur une portion de sa surface par du chrome, et des pièces discrètes d'acier inoxydable ou de fer, les pourcentages de la surface totale de la cible fournis par les métaux étant respectivement de 60 à 75 % pour le chrome, de 38 à 19 % pour l'acier inoxydable ou le fer et jusqu'à 5 % pour le titane. 4. Cible selon l'une des revendications 2 ou 3, dans laquelle les pourcentages de la surface totale de la cible fournis par les trois métaux sont respectivement 76 % pour le chrome, 19,7 % pour l'acier inoxydable et 4,3 % pour le -30 titane. 5. Cible selon l'une des revendications 2 ou 3, dans laquelle les pourcentages de la surface totale de la cible fournis par les trois métaux sont respectivement 75 % pour le chrome, 23,5 % pour l'acier inoxydable et 1,5 % pour le ti- tane. 6. Cible selon l'une des revendications 2 ou 3, dans laquelle les pourcentages de la surface totale de la cible fournis par les trois métaux sont respectivement 73 % pour le chrome, 25,5 % pour l'acier inoxydable et 1,5 % pour le ti- tane. 7. Cible selon l'une des revendications 2 ou 3, dans laquelle les pourcentages de la surface totale de la cible fournis par les trois métaux sont respectivement 69,5 % de chrome, 28,75 % d'acier inoxydable et 1,75 % de titane. 8. Cible selon l'une des revendications 2 ou 3, dans laquelle les pourcentages de la surface totale de la cible fournis par les trois métaux sont respectivement 65 % pour le chrome, 33 % pour l'acier inoxydable et 2 % pour le titane. 9. Cible selon l'une des revendications 2 ou 3, dans laquelle les pourcentages de la surface totale de la cible fournis par les trois métaux sont respectivement 60 % pour le chrome, 38 % pour l'acier inoxydable et 2 % pour le titane. 10 Cible selon l'une des revendications 2 à 8, dans laquelle une portion de l'acier inoxydable de la base est revêtue, en masquant la partie de la base qui doit rester non revêtue, par immersion de la base dans un bain d'électro- déposition et en retirant ensuite le matériau de masquage pour faire apparaltre les régions d'acier inoxydable non re- vêtues se trouvant en dessous. 11. Cible selon l'une des revendications 2 et 4 à 10, dans laquelle le régions discrètes de titane se présentent sous la forme de goujons qui sont soudés sur les régions d'acier inoxydable non revêtues de la base. 12. Cible selon l'une des revendications 3 et 4 à 10, dans laquelle les pièces discrètes d'acier inoxydable ou de fer se présentent sous la forme de goujons et sont soudées sur les régions en titane. 13 Cible selon l'une des revendications 3 et 4 à 10, dans laquelle les pièces discrètes d'acier inoxydable ou de fer se présentent sous la forme de goujons et sont soudées sur les régions revêtues de chrome. 14. Cible selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle la base est une plaque. 15. Cible selon l'une des revendications 1 à 13, dans laquelle la base est un tube. 16. Cible selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle l'acier inoxydable est conforme aux normes britanniques BS 1501 Pt 4304 ou B S 1501 Pt 310 S. 17. Pièce revêtue par un procédé de pulvérisation ca- thodique utilisant une cible selon l'une des revendications précédentes