Brevet FR2736361A1 — publié le 19970110

COUCHE MINCE COMPLEXE, PIECE A FAIBLE COEFFICIENT DE FROTTEMENT REVETUE D'UNE TELLE COUCHE ET PROCEDE DE REALISATION D'UNE TELLE PIECE. DESCRIPTION Domaine technique L'invention concerne principalement une couche mince complexe, chimiquement stable et présentant un faible coefficient de frottement, à base de carbone, de silicium et d'hydrogène. L'invention concerne également une pièce à très faible coefficient de frottement comprenant un substrat en un matériau quelconque, tel qu'un alliage de fer ou de titane, non altéré par une élévation de température entre environ 5000C et environ 6000C, et un revêtement de surface constitué par une telle couche mince complexe. En outre, l'invention concerne aussi un procédé permettant de réaliser un revêtement de surface, sous la forme d'une telle couche mince complexe, sur un substrat, par dépôt chimique en phase vapeur activé par un plasma micro-ondes. Le faible coefficient de frottement de la couche mince complexe conforme à l'invention, ainsi que sa stabilité chimique permettent d'en envisager l'utilisation dans de nombreux domaines industriels, dès lors que des pièces en contact sont appelées à se déplacer l'une par rapport à l'autre soit en continu, soit par intermittence. Ainsi et uniquement à titre d'exemple, l'invention peut notamment être utilisée pour réaliser des pièces de pignonnerie ou de roulement. Etat de la technique D'une manière générale, il est d'usage de modifier les propriétés superficielles d'une pièce par un traitement de surface, afin d'adapter cette pièce aux applications envisagées. Une technique bien connue pour effectuer un tel traitement de surface consiste à déposer un revêtement à la surface des pièces par dépôt chimique à partir d'une phase vapeur. Cette technique consiste à placer la pièce dans une enceinte sous vide et à apporter sur la surface de cette pièce les éléments constitutifs du matériau dans lequel on désire réaliser le revêtement, au moyen d'une phase gazeuse réactive. Lorsque le dépôt chimique en phase vapeur est activé par un plasma tel qu'un plasma micro-ondes, il devient possible de déposer des combinaisons polyatomiques à basse température. Cela permet de maintenir l'intégralité des propriétés massiques des substrats que l'on souhaite recouvrir. Lorsque le dépôt chimique en phase vapeur est activé par un plasma, ce dernier peut être obtenu par un système à micro-ondes ou par un système radiofréquence. Dans tous les cas, un gaz réactif, encore appelé "précurseur", est injecté, seul ou en mélange, dans l'enceinte et y forme un plasma qui facilite le dépôt sur la pièce des atomes contenus initialement dans ce gaz réactif. Différentes études ont montré l'influence de la température sur la nature, la morphologie et la microstructure des couches déposées sur la pièce selon cette technique. On citera notamment à ce propos l'étude de F. Demichelis et al. "Hydrogen diffusion and related defects in hydrogenated amorphous silicon carbide" dans la revue "Journal of Non-Cristalline Solids", vol. 128, pages 133 à 138 (1991), et l'étude de H. Y.LU et al. "Effects of temperature and bias on the microstructure of plasma deposited amorphous silicon carbide" dans la revue "Journal of Applied Physics", vol. 72, nO 5, pages 2054 à 2056 (1992), qui montrent qu'en dessous d'une température critique de dépôt, des atomes contenus initialement dans le gaz réactif, tels que des atomes d'hydrogène, de chlore et d'oxygène, peuvent rester piégés dans les couches déposées et jouer un rôle néfaste vis-à-vis des propriétés recherchées. On citera également le document US-A-4 981 071, qui montre que la température a une influence importante sur la microstructure des couches déposées. Le document US-A-4 981 071 enseigne la possibilité d'utiliser un procédé de dépôt chimique en phase vapeur activé par un plasma, pour obtenir un revêtement qui contienne à la fois du carbone et du silicium, à partir de mélanges de gaz réactifs contenant du silicium, du carbone et de l'hydrogène. Les documents US-A-5 061 514, EP-A0 448 227, US-A-5 011 706 et FR-A-2 584 098 proposent également d'utiliser la technique du dépôt chimique en phase vapeur activé par un plasma pour réaliser des dépôts contenant du carbure de silicium amorphe. Ces documents concernent généralement des applications dans le domaine électronique et citent les propriétés de résistance à l'abrasion et à la corrosion des revêtements obtenus. Le document US-A-5 198 285 concerne lui aussi la réalisation d'une couche mince complexe, à base de carbone, de silicium et d'hydrogène, par dépôt chimique en phase vapeur activé par un plasma. Plus précisément, la composition du revêtement obtenu, qui se caractérise notamment par la présence de 70 à 90 % d'atomes de carbone dans la composition totale du revêtement en dehors de l'hydrogène, présente un coefficient de frottement très faible, d'environ 0,04 à 0,05. Cependant, le procédé utilisé pour effectuer le dépôt impose la présence de 30 à 50 % d'atomes d'hydrogène. Ce pourcentage élevé d'hydrogène conduit à une stabilité chimique du revêtement relativement médiocre, notamment lorsque la température s'élève. On doit donc s'attendre à la perte relativement rapide des propriétés initiales du revêtement et notamment de ses caractéristiques de frottement, en particulier lorsque le revêtement est appelé à être utilisé dans une ambiance extérieure corrosive et/ou en l'absence d'un lubrifiant liquide. Dans le document US-A-5 370 912, la technique de dépôt chimique en phase vapeur activé par un plasma micro-ondes est utilisée pour déposer un film de diamant sur un substrat. Plus précisément, le substrat est placé dans une enceinte dont la cloison supérieure est mobile et dans laquelle des micro-ondes sont émises par une antenne coaxiale dont la longueur de pénétration est réglable. Les gaz réactifs, constitués par un mélange d'hydrogène et de méthane, sont introduits dans l'enceinte par un injecteur annulaire placé autour du substrat, sensiblement au même niveau que celui-ci. Le chauffage du substrat, à une température comprise de préférence entre 950 OC et 11000C, est assuré directement par le plasma et par un bloc de graphite sur lequel repose le substrat, ce bloc de graphite étant lui-même chauffé par le plasma plus rapidement que le substrat. Dans ce document US-A-5 370 912, la nature du substrat n'est pas précisée. Il est clair que la température d'environ 1000"C atteinte lors du dépôt rend le procédé décrit pratiquement inapplicable à un substrat susceptible de se dégrader à une telle température, c'est-à-dire notamment à un substrat en alliage à base de fer ou de titane. Malgré le rôle crucial joué par la température lors du dépôt, aussi bien que pour ce qui concerne la nature, la morphologie et la microstructure des couches déposées que pour ce qui concerne le maintien de l'intégrité du substrat, il apparaît qu'aucune des techniques de dépôt chimique en phase vapeur activé par plasma de l'art antérieur n'assure indépendamment une maîtrise satisfaisante de la puissance micro-ondes et de la température du substrat. Par ailleurs, aucune des techniques existantes ne permet de déposer sur un substrat une couche mince complexe à base de carbone, de silicium et d'hydrogène présentant à la fois un faible coefficient de frottement, de bonnes caractéristiques mécaniques (notamment de dureté) et une structure chimiquement stable susceptible de garder ses propriétés de frottement sous atmosphère corrosive et lorsque la température s'élève. Exposé de l'invention L'invention a pour premier objet une couche mince complexe à base de carbone, de silicium et d'hydrogène, présentant à la fois un faible coefficient de frottement et une stabilité chimique assurant le maintien de ses propriétés sous corrosion et en température. L'invention a pour deuxième objet une pièce de faible coefficient de frottement comprenant un substrat pourvu d'un revêtement de surface constitué d'une couche mince complexe présentant les propriétés ci-dessus. En outre, l'invention a pour troisième objet un procédé permettant de réaliser sur un substrat un revêtement de surface sous la forme d'une couche mince complexe présentant les caractéristiques ci-dessus, par dépôt chimique en phase vapeur activé par un plasma micro-ondes. Conformément, à l'invention, le premier de ces objets est atteint au moyen d'une couche mince complexe, chimiquement stable, à faible coefficient de frottement, à base de carbone, de silicium et d'hydrogène, caractérisée par le fait qu'elle comprend moins de 30 % d'atomes d'hydrogène et un rapport C/Si, entre le nombre C d'atome de carbone et le nombre Si d'atomes de silicium, compris entre environ 1,4 et environ 3,3. Dans cette couche mince complexe, le rapport C/Si est compris de préférence entre environ 2,4 et environ 2,5. Conformément à l'invention, le second objet est atteint au moyen d'une pièce à très faible coefficient de frottement, comprenant un substrat en un matériau qui n'est pas altéré lorsqu'il est chauffé à une température comprise entre environ 5000C et environ 600"C et un revêtement de surface recouvrant ce substrat, caractérisée par le fait que le revêtement de surface est une couche mince complexe telle que définie ci-dessus. De préférence, la pièce comprend de plus une couche intermédiaire nitrurée, carburée ou carbonitrurée, interposée entre le substrat et le revêtement de surface. Selon l'invention, le troisième objet est atteint au moyen d'un procédé de réalisation d'un revêtement de surface, sous la forme d'une couche mince complexe, chimiquement stable, à faible coefficient de frottement, à base de carbone, de silicium et d'hydro gène, sur un substrat en un matériau qui n est pas altéré lorsqu'il est chauffé à une température comprise entre environ 500"C et environ 6000C par dépôt chimique en phase vapeur, activé par un plasma micro-ondes, caractérisé par le fait qu'il comprend les étapes successives suivantes - mise en place du substrat sur un support, dans une enceinte comportant une zone de plasma de densité maximale, appelée zone active, dans une première ré gion de l'enceinte située en dehors de la zone active et à l'intérieur d'une zone de décharge apte à conte nir un plasma - établissement d'un vide primaire à l'intérieur de l'enceinte ; - décapage du substrat par injection d'un gaz de déca page, établissement d'un plasma de ce gaz, dans la zone de décharge, et chauffage séparé du substrat à une température régulée comprise entre environ 5000C et environ 600"C ;; - dépôt dudit revêtement par injection d'un gaz réactif dans une deuxième région de l'enceinte située entre le substrat et la zone active, ou dans une zone limi trophe de cette zone active, tournée vers le subs trat, ce gaz réactif comprenant un composé unique à environnement tétraédrique du silicium, de façon à substituer au plasma du gaz de décapage un plasma du gaz réactif, tout en maintenant le chauffage du subs trat à ladite température régulée ; et - interruption de l'injection du gaz réactif et refroi dissement du substrat, après une durée d'injection prédéterminée, correspondant à une épaisseur désirée du revêtement. Le gaz de décapage est avantageusement de l'argon, auquel peut être adjoint de l'hydrogène. Par ailleurs, le gaz réactif comprend avantageusement du tétraméthylsilane mélangé à de l'argon. En variante, ce gaz réactif peut aussi contenir de 1 'hydrogène. Afin notamment d'améliorer l'accrochage de la couche mince complexe sur le substrat, le procédé selon l'invention comprend de préférence, entre les étapes de décapage et de dépôt du revêtement, une étape de réalisation d'une couche intermédiaire par injection d'un gaz de prétraitement dans la deuxième région de l'enceinte, ce gaz de prétraitement contenant l'élément azote et/ou l'élément carbone de façon à substituer au plasma de gaz de décapage un plasma de gaz de prétraitement. Il est important d'observer que la couche intermédiaire est alors réalisée dans l'enceinte servant au décapage et au dépôt du revêtement, pratiquement sans interruption. Dans une mise en oeuvre préférentielle du procédé, le gaz de prétraitement comprend au plus environ 20 % d'azote et/ou de méthane, mélangé à de 1 'argon. La zone active peut notamment être une cavité micro-ondes localisée dans un guide d'ondes relié à un générateur micro-ondes qui travaille à une fréquence de 2,45 GHz et dont la puissance est réglée entre environ 150 W et environ 500 W. Le débit d'injection du gaz réactif lors du dépôt du revêtement est compris, de préférence, entre environ 0,01 I /h et environ 0,3 I /h. Par ailleurs, le débit d'injection du gaz de décapage lors du décapage du substrat est compris, de préférence, entre environ 0,5 I /h et environ 10 I /h. En outre, le vide primaire établi à l'intérieur de l'enceinte correspond avantageusement à une pression comprise entre environ 0,5 torr et environ 2 torr. Brève description des dessins On décrira à présent, à titre d'exemple non limitatif, des formes de mise en oeuvre préférentielles de l'invention, en se référant aux dessins annexés, dans lesquels - la figure 1 est une vue schématique représentant une installation de dépôt chimique en phase vapeur activé par un plasma micro-ondes, susceptible d'être utilisée pour la mise en oeuvre du procédé de dépôt selon l'invention ; et - la figure 2 est une vue à plus grande échelle représentant la partie de l'installation de la figure 1 qui entoure le substrat. Exposé détaillé de modes de réalisation. La réalisation, conformément à l'invention d'une couche mince complexe, chimiquement stable, à faible coefficient de friction, par dépôt chimique en phase vapeur, activé par un plasma micro-ondes, sur un substrat en un matériau tel qu'un alliage à base de fer ou de titane, est obtenue au moyen d'une installation telle que celle qui va à présent être décrite en se référant à la figure 1. Cette installation comprend une enceinte étanche 10 qui délimite intérieurement une chambre de réaction 11. Dans la forme de réalisation représentée, l'enceinte 10 est une enceinte tubulaire, d'axe sensiblement vertical. Une telle enceinte est particulièrement adaptée à la fabrication de pièces de petites tailles. Pour des pièces plus volumineuses, l'enceinte 10 peut prendre une géométrie différente, notamment dans sa moitié supérieure dont le diamètre peut être sensiblement plus grand que dans sa moitié inférieure. Dans le haut de sa moitié inférieure, l'enceinte 10 traverse un guide d'ondes horizontal 12 dont une première extrémité est raccordée sur un générateur de micro-ondes 14 à puissance variable. Les micro-ondes produites par le générateur 14 sont acheminées par le guide d'ondes 12 jusqu'à un piston de court-circuit 16 placé à l'extrémité opposé du guide d'ondes. La puissance réfléchie sur ce piston de court- circuit est mesurée par un dispositif 18 placé dans le guide d'ondes 12 à la sortie du générateur 14. Un dispositif 20, placé dans le guide d'ondes 12 immédiatement en aval du dispositif 18 de mesure de la puissance réfléchie, permet de régler l'impédance. La région de la chambre de réaction 11 située dans le guide d'ondes 12 définit une cavité micro-ondes correspondant à la zone hachurée 22 sur la figure 1.La cavité micro-ondes 22 définit une zone active, dans laquelle le plasma présente une densité maximale. Le guide d'ondes 12 permet d'acheminer dans la chambre de réaction 11, sous forme d'ondes de surface, l'énergie nécessaire à la création et à l'entretien d'une décharge stable dans la chambre de réaction. Cette décharge stable s'étend de part et d'autre de la cavité micro-ondes 22 sur une hauteur qui dépend d'un certain nombre de paramètres tels que la puissance du générateur micro-ondes 14, la pression régnant dans la chambre de réaction, le débit de gaz injecté, etc.. Afin de régler la pression dans l'enceinte étanche 10 à la valeur désirée, l'enceinte est raccordée sur un système de vide 24 tel qu'une pompe primaire, au moyen d'une canalisation 26 débouchant, par exemple, dans le haut de la chambre de réaction 11. La pression établie dans l'enceinte 10 par le système de vide 24 correspond à un vide primaire dont la valeur, comprise de préférence entre 0,5 torr et 2 torr, est mesurée et contrôlée au moyen d'un dispositif 28 monté en dérivation sur la canalisation 26. En outre, un piège à azote liquide 30 est placé dans cette canalisation 26, entre l'enceinte 10 et la dérivation sur laquelle est raccordé le dispositif 28 de mesure et de contrôle de la pression. Un support 32, sur lequel est fixé le substrat 34 à revêtir est monté dans la partie basse de la moitié supérieure de l'enceinte 10, au moyen d'un mécanisme illustré schématiquement en 36 sur la figure 1. Le mécanisme 36 relie le support 32 à la masse et incorpore, à l'extérieur de l'enceinte 10, un dispositif 38 de mesure de température. Il est important d'observer que le support 32 sur lequel est monté le substrat 34 à revêtir se trouve dans une première région de l'enceinte 10, située en dehors de la cavité microondes 22 et à l'intérieur de la zone de décharge apte à contenir le plasma, lorsque le générateur micro-ondes 14 est en fonctionnement. Le positionnement du substrat 34 à revêtir en dehors de la cavité micro-ondes 22 permet d'assurer séparément le chauffage du substrat à une température régulée, comprise entre environ 5000C et environ 600"C, par des moyens de chauffage séparés prévus à cet effet. Dans la forme de réalisation illustrée sur la figure 1, ces moyens de chauffage séparés comprennent une bobine d'induction 40 placée coaxialement autour de l'enceinte 10, au niveau du substrat 34. Cette bobine d'induction 40 est connectée électriquement à un générateur 42 de fréquence 10 KHz. il est à noter qu'en variante, et notamment dans le cas où la moitié supérieure de l'enceinte 10 est de plus grand diamètre, la bobine d'in duction 40 peut être placée à l'intérieur de l'enceinte 10 ou remplacée par un autre système de chauffage tel qu'une résistance électrique intégrée au support 32. En plus, des différents composants qui viennent d'être décrits, l'installation illustrée sur la figure 1 comprend des moyens permettant d'injecter dans l'enceinte 10 différents gaz nécessaires à la mise en oeuvre du procédé et notamment à la formation de la couche mince complexe désirée sur le substrat 34. Dans la forme de réalisation représentée, ces moyens d'injection de gaz comprennent principalement un tube d'injection 44 qui traverse le fond de l'enceinte 10 et chemine selon l'axe vertical de cette dernière pour déboucher dans une deuxième région de l'enceinte située entre le substrat 34 et la cavité micro-ondes 22 ou dans une zone limitrophe de cette cavité tournée vers le substrat 34. A l'extérieur de l'enceinte 10, le tube 44 est raccordé sur un système de débitmétrie 46 permettant de régler à volonté le débit des gaz injectés. Ce système de débitmétrie 46 est lui-même relié à un tube d'alimentation 48 en gaz réactif ou précurseur, à un tube d'alimentation 50 en gaz de décapage et, le cas échéant, à un tube d'alimentation 52 en gaz de prétraitement. Le gaz réactif ou précurseur injecté par le tube d'alimentation 48 est un composé unique organosilicié à environnement tétraédrique du silicium. Ce composé est de préférence du tétraméthylsilane Si (CH3)4 (habituellement désigné par l'abréviation "TMS") En variante, on peut aussi utiliser du tétraétylsilane Si(C2Hs)4 (habituellement désigné par l'abréviation "TES") ou tout dérivé du TMS ou du TES obtenu respectivement par substitution d'un ou deux groupements éthyle ou méthyle notamment par l'hydrogène ou par le chlore. Le choix du TMS repose sur le fait qu'il s'agit d'un composé connu, liquide, à forte pression de vapeur, aisément manipulable et assez stable à l'air. Par ailleurs, le gaz de décapage injecté par le tube 50 est avantageusement de l'argon et le gaz de prétraitement injecté par le tube 52 peut être notamment de l'hydrogène ou de l'azote. Il est à noter que le tube d'injection 44 peut être remplacé par tout autre moyen d'injection tel qu'un système en forme d'anneau ou de grille comportant plusieurs buses d'injection, notamment dans le cas où le substrat à revêtir est de relativement grande taille. Cet autre moyen d'injection reste cependant placé dans la deuxième région de l'enceinte définie précédemment et ne doit pas occulter la décharge dans laquelle est placé le substrat 34. Par ailleurs, lorsque le substrat à revêtir est de relativement grande taille, il peut aussi être nécessaire de prévoir un déplacement relatif entre le système d'injection du gaz réactif tel que le tube 44 et le support 32. A cet effet, le mécanisme 38 supportant le support 32 peut prendre une forme plus complexe que celle qui est illustrée schématiquement sur la figure 1 et incorporer, par exemple, au moins un moteur assurant un déplacement du support 32 en translation et/ou en rotation. De tels agencements sont bien connus des spécialistes et ne seront donc pas décrits plus en détail. Comme on l'a représenté à plus grande échelle sur la figure 2, l'installation comprend de plus un deuxième tube 54 d'injection de gaz de décapage plasmagène débouchant directement dans le fond de l'enceinte 10. Ce deuxième tube 54 est directement raccordé sur le tube 50 d'injection de gaz de décapage par l'intermédiaire du système de débitmétrie 46, du fait qu'on utilise de préférence le même gaz (généralement de l'argon) comme gaz de décapage et comme gaz porteur. L'installation qui vient d'être décrite permet de revêtir un substrat 34, en un matériau non altéré lorsqu'il est chauffé entre 5000C et 6000C, d'une couche mince complexe, chimiquement stable, à faible coefficient de frottement, à base de carbone, de silicium et d'hydrogène, grâce à l'utilisation d'un gaz réactif unique choisi dans le groupe défini précédemment. Le revêtement, obtenu par dépôt chimique en phase vapeur activé par un plasma micro-ondes, présente les caractéristiques de tenue mécanique et de frottement désirées notamment grâce à la mise en place du substrat 34 dans une première région de l'enceinte permettant le chauffage séparé de ce substrat à une température régulée, et grâce à l'injection du gaz réactif dans une deuxième région de l'enceinte qui permet à ce gaz réactif de ne pas séjourner trop longtemps dans la cavité.Cette dernière caractéristique permet d'éviter une dissociation trop importante du gaz réactif et assure, par conséquent, une bonne maîtrise de la nature, de la morphologie et de la microstructure des couches déposées. En d'autres termes, le mode d'injection du gaz réactif assure une activation modérée de ce gaz et autorise une stabilité de la décharge avec un minimum de dépôt sur les parois. Tout en permettant de travailler dans un vide primaire peu coûteux, il autorise de plus une vitesse de dépôt élevée ainsi qu'une adhérence au substrat et une dureté optimales. Pour la mise en oeuvre de l'invention, on utilise avantageusement un générateur micro-ondes 14 délivrant des micro-ondes à la fréquence de 2,45 GHz. La puissance du générateur 14 est avantageusement réglée entre 150 W et 500 W, par exemple à une valeur de 350 W. Comme on l'a illustré plus précisément sur la figure 2, l'extrémité haute du tube 44 par lequel le gaz réactif est introduit dans l'enceinte 10, peut déboucher dans une zone limitrophe de la cavité microondes 22 tournée vers le substrat 34, ou entre le substrat 34 et cette cavité micro-ondes 22. On caractérise ce positionnement par la distance b qui sépare la limite supérieure de la cavité micro-ondes 22 de l'extrémité du tube 44, parallèlement à l'axe vertical commun au tube 44 et à l'enceinte 10, comptée positivement en allant vers le haut. En utilisant du TMS comme gaz réactif et dans les conditions de pression, de débits et de puissance micro-ondes données par ailleurs, cette distance b est avantageusement comprise entre environ - 1 cm et environ 5,5 cm. De façon comparable, le positionnement du substrat 34 en dehors de la cavité micro-ondes 22 et à l'intérieur de la zone de décharge apte à contenir le plasma peut être caractérisé par la distance d' qui sépare l'extrémité du tube 44 débouchant dans l'enceinte 10 de la face du substrat 34 tournée vers ce tube, selon l'axe vertical commun au tube 44 et à l'enceinte 10, comptée positivement en allant vers le haut. En utilisant du TMS comme gaz réactif et dans les conditions de pression, de débits et de puissance micro-ondes données par ailleurs, cette distance ' est avantageusement comprise entre environ 1 cm et environ 6 cm. Dans ces conditions, le demandeur a établi qu'il était possible de former, sur un substrat en un matériau tel qu'un alliage à base de fer ou de titane, un revêtement de surface constitué par une couche mince complexe, chimiquement stable, présentant un faible coefficient de frottement et des caractéristiques mécaniques satisfaisantes autorisant l'utilisation prolongée d'un tel revêtement sur des pièces frottantes, à sec ou en présence d'un lubrifiant, même en présence d'une atmosphère corrosive. Ce revêtement se caracté rise par un rapport C entre le nombre C d'atomes de Si carbone et le nombre Si d'atomes de silicium relativement élevé, compris entre environ 1,4 et environ 3,3 et, de préférence, entre environ 2,4 et environ 2,5.Il se caractérise aussi par un pourcentage d'atomes d'hydrogène inférieur à 30 8. La faible teneur en hydrogène du revêtement lui procure une grande stabilité dans le temps et le rend peu sensible à un environnement corrosif ainsi qu'à une température ambiante élevée. La mise en oeuvre de l'installation décrite précédemment en se référant aux figures 1 et 2 va à présent être décrite afin d'illustrer les conditions d'obtention d'un tel revêtement. Après avoir placé le substrat 34 à revêtir sur le support 32 et introduit cet ensemble dans l'enceinte 10, l'opérateur commence par faire le vide dans cette enceinte. L'opérateur introduit ensuite de l'argon dans l'enceinte 10 par le tube 54, par exemple à un débit de 5 I /h, tout en réglant la pression à l'intérieur de l'enceinte à la valeur désirée pour la mise en oeuvre du procédé, par exemple environ 1 torr. Cette opération, schématisée par le rectangle Ar sur la figure 2, dure environ 10 min. Lorsque les conditions de pression et de débit d'argon désirées sont atteintes, l'opérateur actionne le générateur micro-ondes 14, à la puissance souhaitée, par exemple de 250 W. On forme ainsi, dans la zone de décharge de l'enceinte 10 correspondant à la pression et au débit établis précédemment, un plasma d'argon à lueur violacée caractéristique. L'opérateur enclenche ensuite le chauffage du substrat 34 au moyen de la bobine d'induction 40. On élève ainsi la température du substrat à la valeur désirée, comprise entre environ 500"C et environ 6000C. Lorsque toutes ces conditions sont établies, on réalise le décapage de la surface du substrat. La durée de ce décapage est d'environ 10 min. Cette opération de décapage permet d'obtenir une surface propre, exempte de contamination néfaste à l'adhérence du dépôt. Il est à noter que l'argon qui constitue le gaz de décapage dans la forme de réalisation décrite peut être remplacé par tout autre gaz ionisable qui favorise la désorbtion par le substrat par suite de formation d'espèces volatiles. Ainsi, dans des conditions par ailleurs identiques, le gaz utilisé lors du décapage peut être constitué par un mélange d'hydrogène et d'argon. Cette étape de décapage est avantageusement suivie d'une étape au cours de laquelle une couche intermédiaire est réalisée sur le substrat, en vue de constituer sur ce dernier une couche de diffusion ou une couche qui précipite des phases qui peuvent ou non avoir un élément commun avec le réalisation ultérieur. Il est à noter cependant que cette étape de réalisation d'une couche intermédiaire sur le substrat est facultative et peut donc être omise dans le cas de la fabrication de certaines pièces. Lorsqu'on désire procéder à la réalisation d'une couche intermédiaire sur la surface du substrat 34, les conditions opératoires restent généralement inchangées et le passage à cette étape se traduit simplement par l'arrêt de l'injection d'argon par le tube 54 et par l'introduction d'un gaz de prétraitement par le tube 44. Ce gaz de prétraitement peut notamment comprendre au plus environ 20 % d'azote et/ou de méthane, mélangé à de l'argon qui sert alors de gaz porteur. De façon plus générale, le gaz de prétraitement peut être constitué par tout gaz pur ou en mélange, contenant l'élément azote et/ou l'élément carbone. On réalise ainsi rapidement sur la surface du substrat 34 une couche diffusionnelle nitrurée, carburée ou carbonitrurée.A titre d'exemple, une couche diffusionnelle nitrurée de 60 um d'épaisseur est obtenue en 5 min sous une pression de 0,5 torr avec un débit total de 5,1 I /h d'un mélange gazeux d'argon et d'azote comprenant 1,7 % d'azote, le substrat étant maintenu à une température de 5500C. Cette couche intermédiaire améliore considérablement l'adhérence de la couche ultérieure complexe à base de carbone et de silicium, puisque l'épaisseur de celle-ci peut être quadruplée par rapport au cas d'un revêtement déposé directement sur le substrat. Il est à noter que la diminution de l'un au moins des facteurs que constituent le débit d'azote, le temps de prétraitement et la température du substrat permet d'obtenir uniquement une couche diffusionnelle. Cette étape de réalisation d'une couche intermédiaire est illustrée par le rectangle Ar + N2 sur la figure 2. A la suite de cette étape de réalisation d'une couche intermédiaire ou à la suite de l'étape de décapage si l'étape de réalisation d'une couche intermédiaire a été omise, l'opérateur procède au dépôt du revêtement formé par la couche mince complexe définie précédemment, toujours sans sortir le substrat de l'enceinte 10 et, généralement, sans changer les conditions opératoires telles que la température, la pression et la puissance du générateur micro-ondes. Le dépôt du revêtement est obtenu en stoppant l'injection du gaz de prétraitement par le tube 44 et en injectant par ce tube le gaz réactif. Comme on l'a déjà indiqué, ce gaz réactif est avantageusement constitué par du tétraméthylsilane, mélangé à de l'argon dans des proportions variables selon les caractéristiques du revêtement que l'on désire réaliser. L'injection du mélange peut notamment se faire à un débit d'environ 0,5 I /h. Cette étape est illustrée par le rectangle Ar + TMS sur la figure 2. Sa durée est directement proportionnelle à l'épaisseur de la couche que l'on désire former sur le substrat 34.Les conditions opératoires permettent d'assurer un dépôt particulièrement rapide, caractérisé par une vitesse de dépôt d'environ 20 um/h. Une couche d'environ 5 um peut ainsi être déposée en environ 15 min. Il est à noter que de l'hydrogène peut être ajouté au gaz réactif lors de cette étape, par exemple à un débit compris entre environ 1 I /h et 3 I/h. Comme on le verra plus en détail par la suite, cet apport d'hydrogène dans le gaz réactif est bénéfique en ce qui concerne la dureté de la couche déposée mais réduit la vitesse de dépôt et tend à accroître le coefficient de frottement. Le traitement du substrat est terminé en stoppant l'arrivée du gaz réactif et en refroidissant la pièce. Ce refroidissement peut être effectué soit simplement en coupant le chauffage inductif et la puissance micro-ondes, soit en diminuant progressivement la puissance de chauffe si un refroidissement plus lent est souhaité. Différents échantillons ont été réalisés au moyen de ce procédé, puis testés afin d'établir de façon précise les caractéristiques du revêtement obtenu ainsi que l'influence de différents facteurs sur ces caractéristiques. Ces facteurs concernent notamment la température du substrat, la durée du traitement, la distance d', la présence d'hydrogène dans le gaz porteur, l'utilisation d'un prétraitement par nitruration et l'adjonction d'hydrogène dans le gaz réactif. Les essais ont également permis de contrôler la résistance des revêtements au brouillard salin. Au cours d'une première série d'essais, visant à étudier l'influence de la température du substrat sur les propriétés de frottement des films élaborés suivant le procédé décrit précédemment, des échantillons en forme de disques de 2 mm d'épaisseur et de 16 mm de diamètre ont été réalisés en acier 35 CD4 et en acier 30 NCDV14. Plus précisément, le procédé selon l'invention a été mis en oeuvre sans prétraitement et sans apport d'hydrogène dans le gaz réactif, dans les conditions opératoires indiquées dans le Tableau 1. TABLEAU 1 paramètre notation valeur (s) température du Ts 500, 550 et 600"C substrat distance cavité- d -1 cm sortie TMS distance sortie d' 5 cm TMS-substrat pression P 0,5 torr puissance W 350 W débit de TMS D(TMS) 0,05 l.h- débit inférieur D(Ar) 5 l.h- d'argon débit interne Di(Ar) 0,5 l.h- d' argon Dans ces conditions, quatre échantillons ont été réalisés en maintenant le substrat à une température de 5000C (échantillon la), de 550 C (échantillon lb) et de 600 C (échantillons lc et ld). I1 est à noter que dans le cas de l'échantillon 1d, les distances d et d' données dans le tableau 1 ont été modifiées, pour devenir respectivement 5,5 cm pour d et 4,5 cm pour d'. Les revêtements obtenus sur ces différents échantillons ont été analysés par diffraction de rayons X. Un pic large autour de la position du pic 111 du ss-SiC a été obtenu, caractérisant une structure nanocristallisée. Les échantillons ont ensuite été analysés par spectroscopie électronique ou ESCA ("Electron Spectroscopy for Chemical Analysis"). L'épaisseur, la dureté et le module d'Young des couches ont également été mesurés respectivement par la méthode de l'empreinte de bille et par nanoindentation instrumentée (tests sous 10 mN, 50mN et 100 mN). Les résultats sont exposés dans le Tableau 2. TABLEAU 2 échantillon la lb lc ld (500 C) (550 C) (600 C) (600 C) épaisseur (lux) 3,6i0,5 3,6i0,5 1,8i0,2 3i0,4 composition (c/si) 2,1 2,2 2,38 2 dureté (GPa) 13,5i0,5 15,8il,5 17#1,5 16,3i0,5 module Young (GPa) 122+4 134#10 ~ 137,5i4 132i5 Les films obtenus sur les quatre échantillons testés sont excédentaires en carbone, durs et déposés avec des vitesses de croissance relativement élevées (de 7,2 um.h~1 à 14,4 um.h~1). La teneur en hydrogène des échantillons la et îc a été mesurée par analyse nucléaire. Plus préci sément, l'analyse nucléaire fournit le nombre d'atomes d'hydrogène par cm3 (respectivement de 3.1022 at.H/cm3 et 2.1022 at.H/cm3 pour les échantillons la et lc) Cette mesure est ensuite convertie en tenant compte de teneurs en éléments et de la densité. La teneur mesurée est de 25i5 % pour l'échantillon la et de 15i5 % pour l'échantillon lc. On peut donc estimer qu'une teneur en hydrogène au plus égale à environ 30 % est obtenue dans tous les cas. Les revêtements des échantillons la à ld ont ensuite été soumis à un test de frottement en appliquant sur leur surface un antagoniste de 10 mm de rayon soit en forme de cylindre en acier 35NCD16 soit en forme de bille en acier 100C6, avec une charge normale de 3 N et/ou de 14 N et en déplaçant cet antagoniste sur la surface à une vitesse linéaire de 0,02 + 4.10-3 m/sec. Les coefficients de frottement obtenus, accompagnés de quelques remarques ayant trait à l'usure sont reportés dans le Tableau 3. TABLEAU 3 éch. antagoniste distance charge coeff. de remarques (m) (N) frottement 1a cylindre 485 14 0,14#0,02 usure très faible (0,5 m) 35NCD16 1b cylindre 485 14 0,095#5.10-3 usure très faible (0,4 m) 35NCD16 1c cylindre 485 3 0,55+5.10-3 usure très faible (0,2 m) 35NCD16 largeur de trace : 160 m 1c cylindre 485 14 0,065#5.10-3 usure très faible (0,15 m) 35NCD16 1c cylindre 80 3 0,072#0,014 usure très faible 35NCD16 largeur de trace # 150 m 1c bille 80 3 0,08#0,02 usure très faible 100C6 largeur de trace # 150 m 1d bille 80 3 0,065#0,018 usure faible 100C6 largeur de trace # 300 m Le comportement des différents revêtements, élaborés entre 5000C et 600"C est très bon, bien que l'on note une certaine croissance du coefficient de frottement lorsque la température d'élaboration décroît. On mesure des coefficients de frottement très faibles associés à des traces d'usure peu profondes (le substrat n'est pas atteint) . Un accroissement de la charge ainsi qu'une variation de la nature de l'antagoniste ou du temps d'expérimentation (distance totale parcourue) ne modifient pas d'une façon significative ce comportement. Les coefficients de frottement obtenus sont comparables pour des conditions d'élaboration telles que d + d' soient compris entre environ 6 cm et environ 10 cm, à condition que l'échantillon soit suffisamment loin de la cavité micro-ondes (de façon à découpler puissance et température) et pas trop éloigné de la sortie du gaz réactif (d' A titre comparatif, des échantillons le en forme de disques de mêmes dimensions que les échantillons la à ld et des échantillons 1f et îg en forme de plaquette rectangulaire de 0,5 mm d'épaisseur, de 30 mm de longueur et de 5 mm de largeur ont été réalisés à 400"C dans les mêmes conditions que celles exposées par ailleurs dans le Tableau 1. Dans le cas des échantillons 1f et lg, les valeurs de d et de d' étaient respectivement de 5,5 cm et 1 cm. Les propriétés des couches déposées comparables à celles des échantillons la à ld données dans le Tableau 2, sont exposées dans le Tableau 4. TABLEAU 4 échantillon 1e (400 C) 1f (400 C) 1g (400 C) disques plaquette 1 plaquette 2 composition 2,63#0,05 1,66 1,66 (C/Si) dureté (GPa) 5,9#0,1 11,8#0,4 11,5#0,3 module d'Young 55i1 88i4 89i5 (GPa) La comparaison des propriétés des couches déposées sur les échantillons 1f et 1g à celles des couches déposées sur les échantillons le montre que la vitesse de dépôt, la dureté et le module d'Young augmentent lorsque la distance séparant la sortie du gaz réactif du substrat diminue.Des essais de frottement ont été effectués sur les échantillons le, 1f et lg dans les conditions analogues à celles des essais effectués sur les échantillons la à id (Tableau 3). Les coefficients de frottement ainsi mesurés sont donnés dans le Tableau 5. TABLEAU 5 éch. antagoniste distance charge coeff. de remarques (m) (N) frottement 1e cylindre 485 3 0,35#0,15 usure=1 m 35NCD16 largeur de trace#350 m 1f cylindre 80 3 0,4#0,1 usure similaire 35NCD16 largeur#450 m 1g bille 80 3 0,3#0,1 mêmes remarques 100C6 Une comparaison du Tableau 5 avec le Tableau 3 montre immédiatement que les coefficients de frottement des échantillons réalisés à 4000C sont relativement plus élevés que ceux des échantillons réalisés à plus haute température.De plus, une dispersion très importante a été mesurée, ainsi qu'un décollement local dans les traces, bien que la charge appliquée soit toujours faible (3N) dans le cas des échantillons le à lg. Cette première série d'essais montre donc que la température de dépôt doit impérativement être maintenue entre environ 5000C et environ 6000C afin que le coefficient de frottement de la couche déposée reste faible. Au cours d'une deuxième série d'essais, on a comparé l'adhérence couche-substrat des échantillons réalisés sans prétraitement, tels que l'échantillon le, avec l'adhérence d'échantillons obtenus en interposant entre l'étape de décapage du substrat et l'étape de réalisation de la couche mince complexe un prétraitement à l'azote ou à l'hydrogène. Plus précisément, après un décapage sous plasma d'argon pendant environ 10 min, on a réalisé un échantillon 2 b en injectant de l'hydrogène dans la phase gazeuse pendant environ 10 min et un échantillon 2C en injectant de l'azote dans la phase gazeuse pendant environ 5 min, avant de réaliser le dépôt par injection de TMS. Dans les deux cas, le dépôt a été réalisé après avoir stoppé l'arrivée des gaz de prétraitement, ajusté la température, puis injecté le TMS, dans des conditions identiques à celles exposées précédemment dans le Tableau 1, excepté la température. Enfin, après avoir stoppé l'arrivée du TMS, les échantillons ont été refroidis sous flux d'argon. Les conditions de prétraitement sont données dans le Tableau 6. TABLEAU 6 échantillon gaz de pré- débit température de durée traitement (l.h-1) traitement ("C) (min) 2b H 3 400 10 2c N2 0,1 550 5 On a alors comparé l'échantillon le, réalisé à 400"C sans prétraitement, à ces échantillons 2b et 2c. En ce qui concerne l'échantillon le, il présente une adhérence médiocre et l'écaillage en bord de trace est très important. Sur les spectres d'émission acoustique, il est très difficile de mesurer la charge critique Lc. Des mesures optiques ont permis de fixer la charge critique Lc à environ 3,5 N. L'écaillage du film pour une charge égale à cette charge critique est brutal, avec une transition dépôt-substrat très nette qui a été mise en évidence par analyse spectroscopique par dispersion d'énergie Au regard des spectres d'émission acoustique, la charge critique Lc de l'échantillon le est supérieure ou égale à 6N. Les mêmes mesures effectuées sur l'échantillon 2b montrent qu'un prétraitement par l'hydrogène améliore nettement l'adhérence. Ainsi, les spectres d'émission font apparaître que la charge critique Lc est supérieure ou égale à 11 N. De plus, le décollement du dépôt s'effectue essentiellement en bord de trace, sous la forme d'écailles de petites dimensions. Il y a du dépôt jusqu'en fond de trace, ce qui confirme une nette différence de comportement par rapport à l'échantillon le. Enfin, les mesures effectuées sur l'échantillon 2c montrent qu'un prétraitement à l'azote améliore considérablement la tenue mécanique des revêtements. La charge critique Lc a une valeur ~ 19,2 + 1,6 N. Un échantillon 2d, par ailleurs comparable à l'échantillon 2c, a été réalisé avec un prétraitement d'azote à un débit sensiblement plus élevé que dans le cas de l'échantillon 2c, ce débit étant fixé à 1 I/h. Cet échantillon a permis de montrer qu'un prétraitement azoté avec un débit d'azote trop important joue au contraire un rôle néfaste quant à la tenue mécanique des revêtements. Ainsi, dans le cas de cet échantillon 2d, les mêmes essais ont conduit à un écaillage en bord de trace très important qui débute pour une charge très faible sur les spectres d'émission acoustique. Il est difficile de mesurer la charge critique Lc car elle croît progressivement presque depuis le début. Néanmoins, cette charge critique est très faible. Un spectre de diffraction de rayons X a été réalisé sur les échantillons 2c et 2d et a révélé la présence des phases Fe2~3N et Fe4N. L'examen d'une coupe a permis de confirmer la présence d'une couche de combinaison dans les deux cas, d'environ 3 um d'épaisseur. Un profil en nanoindentation a été effectué et a révélé l'existence d'une couche de diffusion d'une épaisseur d'environ 40 à 60 um. Ces expérimentations montrent que le demandeur a réussi à déposer une couche de combinaison permettant d'accroître l'accrochage et que la composition de cette couche est primordiale. Une troisième série d'essais a été effectuée afin de contrôler la résistance à la corrosion des couches obtenues. Au cours de cette troisième série d'essais, on a réalisé à 600"C un échantillon 3a à partir d'une plaquette d'acier 35CD4, et, à 5500C, des échantillons 3b et 3c sur des plaquettes carrées de silicium de 0,5 mm d'épaisseur et de 16 mm de côté. Par ailleurs, les conditions d'élaboration des revêtements étaient identiques à celles qui sont exposées dans le Tableau 1. Ces différents échantillons 3a à 3c ont été exposés en atmosphère corrosive (brouillard salin) pendant des temps variables. Des tests de frottement ont ensuite été réalisés sur ces échantillons à l'aide d'un antagoniste en forme de cylindre en acier 35NCD16, dans des conditions par ailleurs analogues à celles qui ont été exposées précédemment à propos des essais effectués sur les échantillons la à ld. Les résultats de ces essais sont exposés dans le Tableau 7. TABLEAU 7 éch. temps distance charge coeff. de remarques d'exposition (m) (N) frottement (h) 3a 8 80 3 0,08#0,01 usure faible largeur trace#150 m 3b 0 485 14 0,13#0,02 usure très faible (0,5 m) 3c 24 485 14 0,13#0,02 usure très faible (0,5 m) Dans le cas des échantillons 3a élaborés à partir de disques d'acier 35CD4, le très bon coefficient de frottement reporté dans le Tableau 7 révèle une bonne stabilité de ce coefficient après exposition en atmosphère corrosive. Ce bon comportement à la corrosion est confirmé par les dépôts effectués sur des substrats en silicium (échantillons 3b, 3c et 3d), qui ont été élaborés dans les mêmes conditions et sur lesquels les tests de frottement montrent sans équivoque que les revêtements sont inertes en atmosphère corrosive. Une autre série d'essais a été effectuée en faisant varier le débit d'injection du gaz réactif en vue d'augmenter la vitesse de dépôt. Les conditions de dépôt étaient par ailleurs identiques à celles exposées dans le Tableau 1. Les échantillons 4a, 4b et 4c ont été élaborés à 600"C et les échantillons 4d et 4e à 550"C, avec un débit de TMS d'environ 0,2 I /h. Les différentes épaisseurs de revêtement obtenues en faisant varier la durée du traitement sont indiquées dans le Tableau 8. TABLEAU 8 échantillon At (min) e (pm) 4a 10 3,5i0,5 4b 20 6,5i0,5 4c 30 10in,5 4d 20 6,8i0,6 4e 30 10,80,7 Ce Tableau montre que la croissance de l'épaisseur avec le temps est linéaire. Des essais de frottement ont également été réalisés sur les échantillons 4b, 4d et 4e, en utilisant comme antagoniste un cylindre d'acier 35NCD16 de 10 mm de rayon appliqué sur la surface de revêtement avec une charge normale de 14 N et déplacé sur cette surface à une vitesse linéaire de 0,02 + 4.10-3 m/sec sur une distance totale de 485 m. Les coefficients de frottement ainsi mesurés sont donnés par le Tableau 9. TABLEAU 9 échantillon coeff. de remarques frottement 4b 0,19#0,05 usure # 2,5 m 4d 0,13#0,02 usure # 1 m 4e 0,16#0,04 usure t lum Ces résultats montrent qu'une augmentation de la vitesse de dépôt a été réalisée en augmentant le débit du précurseur (jusqu'à 21,6 um/h) tout en maintenant un faible coefficient de frottement lorsque la température de dépôt est inférieure à 600 C.En outre, une comparaison des Tableaux 3 et 9 montre que le coefficient de frottement croît légèrement avec le débit du gaz réactif, quelle que soit la température de dépôt. Dans une dernière série d'essais, on a étudié l'effet d'un apport d'hydrogène dans le gaz réactif formé de TMS et d'argon. A cet effet, on a réalisé des échantillons 5a à 5e dans des conditions de dépôt indiquées dans le Tableau 10. TABLEAU 10 Paramètres constants : P=0,5 Torr ; #t=15 min ; D(TMS)=0,05 l.h-1 ; DT(Ar)=5,5 l.h-1 échantillon substrat Ts ( C) d (cm) d' (cm) D(H2) W (watt) (l.h-1) 5a plaquette 400 5,5 1 0 350 5b disque 400 5,5 1 1 350 5c disque 400 5,5 1 2 350 5d disque 400 5,5 1 3 350 5e disque 400 5,5 1 5 500 L'échantillon 5a a été obtenu à partir d'une plaquette rectangulaire d'acier 30 NCDV14 présentant une épaisseur de 0,5 mm, une longueur de 30 mm et une largeur de 5 mm.Les échantillons 5b à 5e ont été réalisés à partir d'un disque d'acier 35 CD4 de 2 mm d'épaisseur et de 16 mm de diamètre. Les caractéristiques de ces différents échantillons ont été mesurés de la même manière que dans les précédents essais, pour déterminer l'épaisseur du revêtement, sa composition, sa dureté ainsi que son module d'Young. Les résultats de ces mesures sont donnés dans le Tableau 11. TABLEAU 11 éch. e ( m) C/Si H(GPa) E(GPa) 5a 9,8 1,7 11,30,7 89#2) 5b 7,4 1,6 14,70,5 122#5 5c 4,7 1,6 16,5i0,9 155#5 5d 3 1,6 17,9i0,2 147#3 5e 4,5 1,1 22,5#1,5 188#15 Ce Tableau montre qu'un apport d'hydrogène dans le gaz réactif se traduit par une diminution de l'épaisseur du revêtement et par une augmentation de sa dureté et du module d'Young. Une variation significa C tive du rapport n'intervient que pour le débit d'hy- Si drogène le plus élevé. Pour ce même débit, une augmentation de la puissance micro-ondes a été nécessaire, de façon à compenser la diminution du volume de la décharge imputable à la consommation d'énergie par l'hydrogène. Ce mécanisme est d'ailleurs responsable de la diminution de l'épaisseur du dépôt dès que le substrat se trouve en limite de la zone de décharge. Des tests de frottement ont également été effectués sur les échantillons 5a et 5e. Ces essais ont été effectués au moyen d'un cylindre d'acier 35NCD16 de 10 mm de rayon dans le cas de l'échantillon 5e et au moyen d'une bille d'acier 100C6 de 10 mm de rayon dans le cas de l'échantillon 5a. Dans ce dernier cas, la charge normale appliquée sur la bille était de 3 N alors que la charge appliquée sur le cylindre dans le cas de l'échantillon 5e était de 14 N. Dans tous les cas, la vitesse linéaire était de 0,02 + 4.10-3 m/sec, la distance totale parcourue étant de 80m pour l'échantillon 5a et de 485 m pour l'échantillon 5e. Les coefficients de frottement obtenus sont indiqués dans le Tableau 12. TABLEAU 12 échantillon coefficient de remarques frottement 5a 0,4i0,1 résultats discutés 0,30,1 dans le tableau 5 5e 0,5+0,1 usure importante ( > 3 Mm) Les Tableaux 11 et 12 montrent qu'un apport d'hydrogène dans le gaz réactif entraîne une croissance importante de la dureté et du module d'Young, réduit la fragilité des couches à 400"C (aucun décollement n'a été observé dans les traces d'usure) mais perturbe les propriétés de frottement. Enfin, un dépôt a également été réalisé sur un substrat en alliage de titane TA6V, dans des conditions identiques à celles qui ont conduit à la réalisation de l'échantillon lb. Des tests de la rayure effectués sur l'échantillon lb et sur cet échantillon en TA6V ont fait apparaître une charge critique Lc 6 N dans le deuxième cas. Le dépôt effectué sur un substrat en TA6V a les mêmes priorités que le dépôt effectué sur un substrat en acier. En conclusion, le demandeur a démontré qu'il était possible de réaliser une couche mince complexe, chimiquement stable et à faible coefficient de frottement, à base de carbone, de silicium et d'hydrogène, sur un substrat en un matériau tel qu'un alliage à base de fer ou de titane, par dépôt chimique en phase vapeur activé par un plasma micro-ondes en positionnant précisément le substrat et l'injection du gaz réactif dans l'enceinte, par rapport à la cavité micro-ondes et en utilisant un gaz réactif ou précurseur particulier. Le positionnement du substrat permet notamment de contrôler sa température indépendamment de la puissance micro-ondes utilisée, afin de donner à cette température une valeur optimale pour les caractéristiques recherchées. Le demandeur a également établi qu'un tel revêtement peut être réalisé de façon particulièrement rapide et en établissant simplement un vide primaire dans la chambre de réaction, sans qu'il soit nécessaire de sortir à aucun moment le substrat de cette chambre lors des différentes étapes nécessaires au dépôt. Enfin, le demandeur a montré qu'un prétraitement à l'azote et/ou méthane effectué dans des conditions précises permet d'améliorer sensiblement l'adhérence du revêtement sans affecter de façon trop sensible ses propriétés de frottement. REVENDICATIONS 1. Couche mince complexe, chimiquement stable, à faible coefficient de frottement, à base de carbone, de silicium et d'hydrogène, caractérisée par le fait qu'elle comprend moins de 30 % d'atomes d'hydrogène et un rapport C/Si, entre le nombre C d'atome de carbone et le nombre Si d'atomes de silicium, compris entre environ 1,4 et environ 3,3. 2. Couche mince complexe selon la revendication 1, caractérisée par le fait que le rapport C/Si est compris entre environ 2,4 et environ 2,5. 3. Pièce à très faible coefficient de frottement, comprenant un substrat en un matériau qui n'et pas altéré lorsqu'il est chauffé à une température comprise entre environ 5000C et environ 6000C et un revêtement de surface recouvrant ce substrat, caractérisée par le fait que le revêtement de surface est une couche mince complexe selon l'une quelconque des revendications 1 et 2. 4. Pièce selon la revendication 3, caractérisée par le fait qu'elle comprend de plus une couche intermédiaire nitrurée, carburée ou carbonitrurée, interposée entre le substrat et le revêtement de surface. 5. Procédé de réalisation d'un revêtement de surface, sous la forme d'une couche mince complexe, chimiquement stable, à faible coefficient de frottement, à base de carbone, de silicium et d'hydrogène, sur un substrat (34) en un matériau qui n'et pas altéré lorsqu'il est chauffé à une température comprise entre environ 5000C et environ 6000C, par dépôt chimique en phase vapeur, activé par un plasma micro-ondes, caractérisé par le fait qu'il comprend les étapes successives suivantes - mise en place du substrat (34) sur un support (32), dans une enceinte (10) comportant une zone de plasma de densité maximale, appelée zone active (22), dans une première région de l'enceinte située en dehors de la zone active et à l'intérieur d'une zone de décharge apte à contenir un plasma - établissement d'un vide primaire à l'intérieur de l'enceinte ;; - décapage du substrat par injection d'un gaz de déca page, établissement d'un plasma de ce gaz, dans la zone de décharge, et chauffage séparé du substrat à une température régulée comprise entre environ 5000C et environ 6000C - dépôt dudit revêtement par injection d'un gaz réactif dans une deuxième région de l'enceinte située entre le substrat et la zone active, ou dans une zone limi trophe de cette zone active, tournée vers le subs trat, ce gaz réactif comprenant un composé unique à environnement tétraédrique du silicium, de façon à substituer au plasma du gaz de décapage un plasma du gaz réactif, tout en maintenant le chauffage du subs trat à ladite température régulée ; et - interruption de l'injection du gaz réactif et refroi dissement du substrat, après une durée d'injection prédéterminée, correspondant à une épaisseur désirée du revêtement. 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé par le fait que le gaz de décapage est de l'argon. 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé par le fait que le gaz de décapage contient aussi de l'hydrogène. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisé par le fait que le gaz réactif comprend du tétraméthylsilane mélangé à de 1 'argon. 9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé par le fait que le gaz réactif contient aussi de 1 'hydrogène. 10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 5 à 9, caractérisé par le fait qu'il comprend de plus, entre les étapes de décapage et de dépôt du revêtement, une étape de réalisation d'une couche intermédiaire par injection d'un gaz de prétraitement dans la deuxième région de l'enceinte, ce gaz de prétraitement contenant l'élément azote et/ou l'élément carbone, de façon à substituer au plasma de gaz de décapage un plasma de gaz de prétraitement. 11. Procédé selon la revendication 10, caractérisé par le fait que le gaz de prétraitement comprend au plus environ 20 % d'azote et/ou de méthane, mélangé à de l'argon. 12. Procédé selon l'une quelconque des revendications 5 à 11, caractérisé par le fait que la zone active est une cavité micro-ondes localisée est formée dans un guide d'ondes relié à un générateur micro-ondes travaillant à une fréquence de 2,45 GHz et dont la puissance est réglée entre environ 150 W et environ 500 W. 13. Procédé selon l'une quelconque des revendications 4 à 12, caractérisé par le fait que, lors du dépôt du revêtement, on injecte le gaz réactif à un débit compris entre environ 0,01 I /h et environ 0,3 I /h. 14. Procédé selon l'une quelconque des revendications 4 à 13, caractérisé par le fait que lors du décapage du substrat, on injecte le gaz de décapage à un débit compris entre environ 0,5 I /h et environ 10 I /h. 15. Procédé selon l'une quelconque des revendications 5 à 14, caractérisé par le fait que le vide primaire établi à l'intérieur de l'enceinte correspond avantageusement à une pression comprise entre environ 0,5 torr et environ 2 torr.