Brevet FR2579997A1 — publié le 19861010

PROCEDE DE TRAITEMENT DE SURFACE D'UN OBJET ET OBJET OBTENU PAR CE PROCEDE La présente invention concerne un procédé de traitement de surface d'un objet, dans lequel on revêt cet objet, par déposition sous vide, d'au moins une couche superficielle conférant à cet obJet certaines caractéristiques est}-étiques et/ou mécaniques particulières. Les procédés de revêtement d'obJets, par déposition sous vide ou en phase vapeur, de metaux ou de composés de ces métaux, par exemple par pulvérisation cathodique, par revetement ionique, par évaporation sous vide ou par déposition chimique en phase vapeur, permettent de donner à des objets solides des propriétes superficielles particulières, en les recouvrant d'une couche très mince ayant les caractéristiques désirées. Cette technique est utilisée sur des objets métalliques, des objets en cramique, en verre ou en matière synthétique ou sur tout autre objet dont l'aspect esthétique présente un intérêt tel que par exemple les boites de montrer, les bracelets, les stylographes, les bijoux, les briquets etc.Cette technique s'utilise également pour des raisons fonctionnelles, par exemple pour améliorer les qualités meca- niques d'un outil de coupe, d'un outil de matriçage ou de pliage ou pour amL5linrer la résistance 3. la corrosion des instruments chirurgicaux, des appareils de mesures, ou d'élements utilisés dans l'industrie chimique et alimentaire. A titre d'exemple les revêtements de nitrure de titane donnent à des objets en acier ou en laiton une dureté superficielle très élévée ainsi qu'une couleur proche de l'or. Les revêtements de carbure de titane, de couleur gris acier, donnent également à des objets en acier ou en laiton une dureté superficielle extrêmement élevée, supérieure à celle du nitrure de titane. Les dépôts de bisulfure de molybdène donnent aux surfaces en acier un caractère autolubrifiant et réduisent leur usure. Lien que ces différents composes attribuent aux surfaces certains caractAres spécifiques, il arrive frequemment que ces couches déposées sous vide ou an phase vapeur, présentent certains défauts dus a leur structure. A titre d'exemple, les couches de nitrure de titane ne sont pas toujours imperméables aux agents corrosifs de l'atmosphère. La pénétration de ces agents corrosifs peut provoquer une corrosion de l'acier ou du laiton en dessous du revêtement superficiel. Les rev- tements de carbure de titane sont extremement fragiles et se brisent sous lteffet de chocs ou de forces mécaniques externes d'une certaine importance.Les revêtements autolubrifiants de bisulfure de molybdène laissent pénétrer l'humidité, ce qui peut entrainer une corrosion en profondeur du métal dont est fait l'objet ainsi revetu. La présente invention se propose de pallier les inconvénients des traitements de surface connus, en les complétant de manière à améliorer la protection de l'objet ayant subi un tel traitement de surface. Dans ce but, le procédé de traitement de surface d'un objet selon l'invention est caractérisé en ce qu'on dépose, par une technique de déposition sous vide ou en phase vapeur, sous ladite couche superficielle, au moins une couche de fond présentant d'autres caractéristiques mécaniques et structurales particulières. Selon un mode de réalisation préféré, lune au moins des couches de fond présente une compacité très supérieure à celle de la couche superficielle. La couche de fond comporte avantageusement l'un des métaux suivants fer, cobalt, tantale, chrome, molybdène, niobium, tungstène, vanadium, manganèse ou au moins Un composé de ces métaux avec l'un des éléments suivants : carbone, azote, oxygène, bore, silicium, fluor, chlore, soufre, phosphore. La couche superficielle est avantageusement composée d'au moins un des métaux suivants : aluminium, chrome, titane, tantale, zirconium, hafnium, molybdi-ne, silicium, vanadium, niobium, magnésium, tungstène ou un composé de ces métaux avec les éléments suivants : carbone, oxygène, azote, soufre bore, silicium, sélénium, phosphore, chlore, fluor. La couche de fond a de préférence une épaisseur supérieure à 0,1 ym. Cette couche de fond présente avantageusement une épaisseur limitée à 10 rm. L'interposition de couches de fond entre la couche superficielle et la surface de l'objet brut permet d'obtenir une excellente protection de la surface de cet objet tout en préservant les propriétés esthétiques ou mécaniques particulières de la couche superficielle. Ces couches de fond se caracterisent par une compacité et une résistance mécanique extrêmement élevées ainsi qu'une porosité et une perméabilité très faibles. Parmi les métaux et composés de ces métaux énoncés ci-dessus, certains, par exemple le tantale, le vanadium, le tungstène peuvent être déposés par les technlques sous vide ou en phase vapeur sous la forme de couches successives présentant les caractéristiques cidessus. A titre d'exemple, on dépose une couche superficielle nitrure de titane par pulverisation cathodique sur un objet en acier inoxydable. L'interposition entre l'acier inoxydable et la couche superficielle de nitrure de titane, d'une couche de fond de nitrure de tantale, de carbure de tantale ou de carbure de tungstene, permet d'éviter la pénétration des agents corrosifs atmosphériques et d'empêcher toute corrosion de l'acier inoxydable. Selon un autre exemple illustrant les avantages de l'invention, on dépose par pulvérisation cathodique, une couche superficielle de carbure de titane extrêmement dure sur un objet en acier. La présence d'une couche de fond de carbure de tantale dont les propriétés mécaniques notamment la durete et la tenacité, sont extrêmement bonnes, permet d'éviter la rupture de la couche superficielle de carbure de titane, relativement fragile, suite à des contraintes mécaniques externes. Selon un troisième exemple illustrant la technique de l'invention on dépose une couche superficielle autolubrifiante de bisulfure de molyb dène sur un obJet en acier. La présence d'une couche de fond réalisée au moyen d'un composé de tantale, de nioblum ou de vanadium entre la couche superficielle de bisulfure de molybdène et la surface de l'objet en acier, permet d'éviter la pénétration de l'humidité jusqu'au métal de base et d'éviter ainsi sa corrosion. Ces divers exemples non limitatifs démontrent que la couche de fond a essentiellement pour objet de.protéger la surface de l'objet contre les agents extérieurs, ou a renforcer la liaison mécanique entre la surface de l'objet et la couche superficielle choisie en fonction des caractéristiques de surface que l'on souhaite obtenir. La présente invention n'est pas limite aux formes de réalisation decrites mais peut subir différentes modifications et se présenter sous diverses variantes évidentes pour l'homme de l'art. Revendications 1. Procédé de traitement de surface d'un objet, dans lequel on revêt cet objet, par déposition sous vide ou en phase vapeur, d'au moins une couche superficielle conférant S cet objet certaines caractéristiques esthétiques et/ou mêcaniqucs particulières, caractérisé en ce qu'on dépose, par une technique de déposition sous vide ou en phase vapeur, sous ladite couche superficielle, au moins une couche de fond présentant d'autres caractéristiques mécaniques et structurales particulières. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'une au moins des couches de fond presente une compacité superieure à celle de la couche superficielle. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couche de fond comporte au moins l'un des métaux suivants : fer, cobalt, tantale, chrome, molybdène, niobium, tungstène, vanadium, manganèse ou au moins un composé de ces métaux avec l'un des éléments suivants carbone, azote, oxygène, bore, silicium, fluor, chlore, soufre, phosphore. 4. Procédé selon la revendication l, caractérisé en ce que la couche superficielle comporte au moins un des métaux suivants : aluminium, chrome, titane, tantale, zirconium, hafnium, molybdene, silicium, vanadium, niobium, tungstène, magnésium ou au moins un des composés de ces métaux avec l'un des éléments suivants : carbone, oxygène, azote, soufre, bore, silicium, sélénium, phosphore, chlore, fluor. 5. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que la couche de fond a une épaisseur au moins égale à 0,1 j. 6. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que la couche de fond a une épaisseur au plus égale a 10 jin. 7. Objet dont la surface a subi un traitement selon le procédé de l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte une couche superficielle conferant a cet objet au moins une caractéristique esthétique et/ou mecar,ique particuliere et au moins une couche de fond prtsentant d'autres caractéristiques mécaniques et structurales particil lères. 8. Objet selon la revendication 7, dans lequel la couche superficielle comporte au moins 1'un des métaux suivants : aluminium, chrome, titane, tantale, zirconium, hafnium, molybdène, silicium, vanadium, niobium, tungstène, magnésium ou au moins un composé de ces métaux avec ltun des éléments suivants : carbone, oxygène, azote, soufre, bore, silicium, sélénium, phosphore, chlore, fluor, caractérisé en ce que la couche de fond comporte au moins un des métaux suivants : fer, cobalt, tantale, chrome, molybdène. niobium, tungstène, vanadium, manganèse ou au moins un composé de ces métaux avec un quelconque des éléments suivants : carbone, azote, oxygène, bore, silicium, fluor, chlore, soufre, phosphore.