Brevet FR3126428A1 — publié le 20230303

L’invention concerne un procédé de dépôt d’un matériau à base de carbone depuis une cible sur un substrat métallique, par pulvérisation cathodique, en présence d’une assistance ionique. Selon l’invention, on ajuste le rapport entre le flux d’ions dirigé vers le substrat et le flux d’atomes neutres de carbone dirigé vers le substrat entre 1,7 et 3,5, et on applique une tension de polarisation comprise entre -35 V et -100 V au substrat. Figure pour l’abrégé : Fig. 3 Procédé de dépôt de carbone sur un substrat L’invention se rapporte au domaine technique du traitement de surface sous vide, et en particulier du dépôt physique de carbone en phase vapeur sur un substrat. Art antérieur L’invention se rapporte aux systèmes électrochimiques tels que les piles à combustibles et les batteries, et en particulier aux piles à combustible à membrane d'échange de protons, ou « PEMFC » selon l'acronyme anglais pour « proton exchange membrane fuel cells ». Le fonctionnement de ces systèmes électrochimiques implique un environnement acide ou basique, oxydant à la cathode, une température pouvant être de 60 à 160 °C, et la présence éventuelle d’halogénures. Cet environnement favorise la corrosion des éléments dudit système, tels que les plaques d’interconnexion, désignées également comme les électrodes, les interconnecteurs ou les plaques bipolaires ou monopolaires. En particulier, les plaques bipolaires sont des composants critiques pour la durabilité de ces systèmes : elles sont constituées de feuilles métalliques dont l’épaisseur est d’environ 100µm. Elles doivent être protégées par un revêtement afin de conserver une bonne conduction électrique en surface, et afin d’éviter la corrosion des feuilles métalliques dans le milieu agressif de la pile. La conduction de surface d’une plaque bipolaire réalisée en matériau métallique, y compris en milieu corrosif, est en général obtenue par le dépôt d’une couche fonctionnelle à base de carbone ou d’or sur l’extrême surface d’un substrat. Le dépôt préalable d’une sous-couche sur le substrat peut améliorer l’adhérence de la couche fonctionnelle et assurer une bonne résistance mécanique de l’empilement. De manière générale, l’adhérence entre la couche et le substrat, ainsi que la tenue mécanique de la couche fonctionnelle, qui se traduit par une absence d’endommagement par fissuration ou par délamination, sont des paramètres importants. Surtout, la fonction barrière de cette couche ne doit pas se dégrader et la couche fonctionnelle doit rester hermétique aux espèces réactives présentes dans le milieu (par exemple O 2 , H + , halogénures) sur la durée de fonctionnement du système électrochimique, pour protéger le substrat métallique de l’oxydation, afin d’empêcher l’émission dans le milieu de la pile des cations métalliques issus du substrat, même en faible quantité. Dans le cas d’usage de l’alimentation d’un véhicule électrique, la pile doit présenter une durée de vie importante, de l’ordre de 10 000 heures, tout en conservant des performances acceptables. Lors d’une si longue durée d’utilisation, des phénomènes accidentels peuvent survenir, tels qu’un appauvrissement en réactif ou encore un asséchement ou un noyage local de la pile. Ces phénomènes accidentels peuvent mener à des augmentations locales et transitoires de la température, du potentiel, ou de la densité de courant. De plus, indépendamment des phénomènes accidentels, les conditions de mise en route et d’arrêt du système électrochimique, globalement de régime transitoire, peuvent conduire à des surpotentiels au niveau des électrodes. Ces variations locales et généralement temporaires des conditions du système électrochimique sollicitent de façon accrue la couche fonctionnelle, au sein de laquelle des défauts tels que des manques, fissures, trous, espaces intercolonnaires, peuvent occasionner une dégradation rapide du substrat, notamment par couplage galvanique avec la couche fonctionnelle. En outre, lorsque la membrane de la pile est en fluoropolymère, elle peut relarguer des ions F - qui promeuvent entre autres la corrosion par piqûres des substrats d’acier inoxydables. Cela peut ensuite mener à une défaillance rapide et catastrophique de toute la pile. Afin de protéger une pile de telles défaillances, en répondant aux objectifs de tenue mécanique et de conduction électrique décrits précédemment, il est connu de l’art antérieur de déposer une couche fonctionnelle, notamment à base de carbone, en procédant à un apport d’énergie supplémentaire lors du dépôt. Le document WO2020019693A1 décrit le dépôt d’une couche fonctionnelle à base de carbone, lors duquel le substrat est chauffé à haute température, c’est-à-dire entre 400 et 500 °C, afin notamment de densifier la couche déposée. Ces hautes températures sont susceptibles d’engendrer des contraintes résiduelles importantes dans l’empilement après traitement. Ceci peut être dommageable pour l’adhérence du revêtement, et en particulier sa tenue à la déformation si le formage de la plaque est effectué après le dépôt. D’autres méthodes de dépôt existent, mais présentent les inconvénients suivants : - Les technologies de dépôt par évaporation par arc engendrent des défauts de croissance dans la couche sous forme de gouttelettes, qui sont nuisibles pour la tenue du dépôt sur des durées de fonctionnement importantes, et ce d’autant plus que la couche est épaisse, c’est-à-dire de l’ordre de 100 nm ou plus. - Les technologies de dépôt par arc filtré ou par pulvérisation magnétron en régime d’impulsion haute puissance dites « HIPIMS » selon l’acronyme anglais « High-power impulse magnetron sputtering » impliquent des vitesses de dépôt faibles. - Les technologies de dépôt par pulvérisation magnétron en configuration déséquilibrée, éventuellement en champ fermé, peuvent difficilement être utilisées pour une production efficiente à échelle industrielle de grands nombres de pièces. - Le dépôt assisté par bombardement par faisceau d’ions ne permet pas de bombarder efficacement des grandes surfaces de pièces, car le faisceau d’ions doit balayer toute la superficie de la pièce. La densité de flux est donc insuffisante et incompatible avec les vitesses de dépôt importantes nécessaires à la productivité de l’exploitation industrielle. Les procédés décrits dans l’art antérieur ne permettent pas d’obtenir un système électrochimique dont les performances associées au rendement restent suffisamment élevées sur une longue durée de vie d’un tel système, et tout particulièrement pour les véhicules électriques. Un but de l’invention est donc de pallier les inconvénients de l’art antérieur décrits précédemment. L’invention vise notamment à fournir un procédé de dépôt d’un matériau comprenant du carbone sur un substrat, permettant de former une couche de matériau carboné assurant une bonne couverture du substrat, présentant peu de défauts et donc de faiblesses mécaniques, tout en présentant une bonne conduction électrique. L’invention vise également à fournir un tel procédé, qui soit efficient et peu onéreux à mettre en œuvre compte tenu des propriétés améliorées de la couche déposée décrites que le procédé vise à obtenir. À cet effet, il a été mis au point un procédé de dépôt avec assistance ionique d’un matériau à base de carbone depuis une cible sur un substrat métallique, par pulvérisation cathodique. Selon l’invention, on ajuste le rapport entre le flux d’ions dirigé vers le substrat et le flux d’atomes neutres de carbone dirigé vers le substrat entre 1,7 et 3,5, et on applique une tension de polarisation comprise entre -35 V et -100 V au substrat. L’ajustement d’une part du rapport entre le flux d’ions et le flux d’atomes neutres de carbone entre 1,7 et 3,5, et d’autre part de la tension de polarisation du substrat entre -35 Volt et -100 Volt, ce qui revient à ajuster l’énergie des ions de l’assistance ionique entre 35 eV et 100 eV (électronvolt), permet d’obtenir une couche à base de carbone présentant une bonne adhérence, qui assure une bonne couverture du substrat, tout en présentant peu de défauts au regard des couches déposées selon les procédés connus. Cette réduction des défauts au sein de la couche, notamment des fissures ou des régions délaminées, se traduit par l’obtention d’une couche dense, qui protège de manière optimale le substrat sous-jacent, évitant ainsi les risques de contamination du milieu électrochimique et améliorant la durée de vie du système électrochimique. Cette combinaison de valeurs spécifiques du rapport entre le flux d’ions et le flux d’atomes neutres de carbone, et de la tension de polarisation du substrat, conduit à une couche à base de carbone qui en outre présente une bonne conduction électrique ainsi qu’une tenue en corrosion intrinsèque. Ces propriétés optimisées sont essentielles tout particulièrement dans le cadre de la fabrication d’une plaque monopolaire ou bipolaire comprenant un substrat métallique, notamment au sein d’une pile, qui est aussi un objet de la présente invention. Outre les propriétés décrites précédemment, et comme conséquence de ces dernières, la pièce obtenue par le procédé de l’invention, qui présente une surface externe comprenant le substrat métallique revêtue d’une couche du matériau à base de carbone, est principalement caractérisée en ce que la couche de matériau à base de carbone comprend moins de 1 %at d’oxygène. Ce taux d’oxygène est un ratio du nombre d’atomes d’oxygène par rapport au nombre d’atomes de carbone au sein de la couche du matériau à base de carbone. Une telle pièce, susceptible d’être obtenue par le procédé de l’invention tel que décrit précédemment, constitue un autre objet de l’invention. Ce ratio d’oxygène inférieur à 1 %at d’oxygène traduit une faible contamination de la couche à base de carbone par l’oxygène. Ce ratio est caractéristique de l’invention. En effet, la mise en œuvre correcte de l’invention permet d’obtenir ce ratio et par là de s’affranchir de la difficulté récurrente jusqu’alors de se débarrasser de l’oxygène dans des dépôts à base de carbone, car l’oxygène peut venir du vide résiduel, ou de la cible de carbone qui est toujours poreuse (la porosité peut atteindre 10% du volume de la cible). On précise que la couche de matériau à base de carbone est de préférence déposée par pulvérisation magnétron en régime continu, par opposition à un régime pulsé. On rappelle qu’une assistance ionique est caractérisée par la quantité d’ions dirigée vers la couche de matériau en croissance, ainsi que par l’énergie de ces ions. Le flux d’ions est dirigé vers le substrat et la polarisation de ce dernier accélère le flux d’ions. Ces interactions entre les ions et le substrat ont lieu à proximité du substrat. Les ions qui bombardent la couche en croissance proviennent de la cathode magnétron (par exemple dans le cas d’une pulvérisation cathodique à magnéton déséquilibré), et lorsqu’une source de plasma complémentaire est présente, de la cathode magnétron et de ladite source de plasma complémentaire. Le flux d’ions comprend donc les ions du mélange gazeux dans lequel le plasma est généré, tels que des ions argon par exemple, et éventuellement des ions issus de la cible. Quelle que soit la nature des ions, ils bombardent la couche en croissance ce qui permet de la densifier. L’assistance ionique n’est pas forcément simultanée à la pulvérisation cathodique. Elles peuvent fonctionner en alternance, de sorte que : - le substrat reçoit une première quantité de matériau à base de carbone par pulvérisation, - puis l’assistance ionique est mise en œuvre pour densifier le matériau déposé. Le substrat passe ainsi devant la source de carbone puis devant la source d’ions, de manière répétée. Les alternances sont choisies selon le mode de pulvérisation cathodique et selon la conception de l’installation mettant en œuvre le procédé de dépôt. En pratique, les systèmes de pulvérisation et d’assistance ionique peuvent fonctionner en continu, alors que la pièce à revêtir défile successivement devant lesdits systèmes. De manière évidente on considère que lorsque l’assistance ionique est mise en œuvre, le flux d’ions associé est toujours supérieur à zéro, c’est-à-dire que le flux d’ions est non nul, sinon l’assistance ionique ne pourrait pas remplir son rôle. Le flux d’atomes neutres de carbone est orienté depuis la cible vers le substrat. Il comprend majoritairement des atomes de carbone, constitutifs de la couche de matériau à déposer, en provenance de la cible. Les valeurs de flux d’ions et de flux d’atomes neutres de carbone sont des moyennes temporelles et spatiales, calculées à partir de mesures. En effet, on comprend qu’en pratique les substrats à recouvrir sont mobiles dans l’installation, tandis que la cathode magnétron et la source plasma sont fixes. Les substrats ne reçoivent pas les mêmes quantités d’ions et d’atomes de carbone en fonction de leur positionnement à un instant donné. La tension de polarisation du substrat, ou plus simplement la polarisation du substrat, est définie comme étant la différence de potentiel appliquée entre les substrats et la masse du dispositif mettant en œuvre le procédé. Cette polarisation peut être continue ou pulsée. Dans ce dernier cas, la tension de polarisation est la valeur moyenne de la tension appliquée aux substrats. Le courant de polarisation est l’intensité (moyenne) mesurée sur le substrat polarisé. L’énergie (cinétique) des ions leur est conférée par l’accélération dans le champ électrique qui règne autour des substrats. Elle est liée à la tension de polarisation et se calcule en multipliant la valeur absolue de la différence de potentiel entre le substrat et le plasma par la charge électrique de la particule ou de l’espèce considérée. En général, on considère que le potentiel du plasma par rapport à la masse est négligeable devant la différence de potentiel entre la masse et les pièces. Ceci revient à considérer que l’énergie des ions monochargés en eV correspond à la tension délivrée par le générateur de polarisation en volt. Afin de simplifier la mise en œuvre du procédé et en particulier la prise de mesures ou l’évaluation des grandeurs, les caractéristiques suivantes peuvent être prises seules ou selon leurs combinaisons techniquement possibles : - le flux d’ions est déterminé à partir du courant de polarisation du substrat, et le flux d’atomes neutres de carbone est déterminé à partir de la vitesse de dépôt du matériau sur le substrat métallique ; - le flux d’ions (monochargés) peut être déterminé en divisant le courant de polarisation par la surface des substrats exposée au plasma, afin d’obtenir une densité de courant de polarisation moyenne, puis en divisant ladite densité de courant de polarisation par la charge élémentaire. - le flux d’atomes neutres de carbone est déterminé en multipliant la vitesse de dépôt du matériau sur le substrat métallique par la masse volumique du matériau, et en divisant ensuite par la masse molaire du matériau, puis en multipliant le résultat obtenu par le nombre d’Avogadro. Afin d’améliorer encore les propriétés de la couche à base de carbone déposée, notamment en ce qui concerne la tenue mécanique, la conduction électrique, et la tenue à la corrosion, le rapport entre le flux d’ions gazeux et le flux d’atomes neutres de carbone est de préférence compris entre 2 et 3,1. Dans ces cas, on pourra choisir de préférence et dans un but d’optimisation du procédé, une tension de polarisation comprise entre -50 V et -75 V. Toujours dans ce cas, on pourra également et de préférence, pour des raisons d’optimisation du procédé, réaliser le dépôt dans une enceinte sous atmosphère contrôlée et dont la pression de travail est comprise entre 1 x10 -6 bar et 4x10 -6 bar, préférentiellement entre 2,0 x10 - 6 bar et 2,6 x10 -6 bar. Pour que la protection du substrat soit suffisante en cas d’incidents de fonctionnement ou de variations locales de paramètres de fonctionnement, notamment en cas de surpotentiels liés à des régimes transitoires ou accidentels de fonctionnement du système électrochimique, le matériau déposé sur le substrat forme une couche dite couche mince, présentant une épaisseur supérieure ou égale à 20 nm, de préférence comprise entre 20 nm et 500 nm, plus préférentiellement entre 50 nm et 250 nm, encore plus préférentiellement entre 80 nm et 150 nm, et de manière davantage préférée entre 80 nm et 120 nm. Dans un mode de réalisation particulier adapté au domaine des piles à combustible, le substrat comprend un acier inoxydable, du titane, un alliage de titane, ou un alliage à base de nickel, de chrome et de fer, qui est de préférence un Inconel®. De préférence, le substrat est une plaque d’épaisseur comprise entre 10 µm et 1000 µm. Dans un premier mode de réalisation, le flux d’ions (de l’assistance ionique) est généré par une cathode magnétron, par exemple lorsque le procédé consiste en une pulvérisation cathodique à magnéton déséquilibré. Dans un second mode de réalisation, le flux d’ions est généré par un système complémentaire à la cathode magnétron, de préférence par plasma micro-ondes. Dans un but de productivité et de rationalisation des équipements, et de manière optionnelle, le substrat défile au sein d’une installation devant un poste de pulvérisation cathodique magnétron puis devant un poste de génération du plasma, de préférence de manière cyclique. Afin d’améliorer l’adhérence du matériau à base de carbone déposé sur le substrat, et de protéger le substrat d’une éventuelle oxydation, le procédé peut comprendre une étape préalable de dépôt sur le substrat d’une sous-couche métallique destinée à se trouver entre le substrat et le matériau à base de carbone, au contact dudit substrat, le matériau de la sous-couche métallique étant choisi parmi un ou plusieurs des matériaux suivants : chrome, titane, zirconium, tantale, ou leurs alliages ainsi que leurs nitrures et carbures, et de préférence le titane ou le tantale, ou leurs alliages (alliages comprenant du titane et/ou du tantale) ainsi que leurs nitrures et carbures. Afin d’avoir un compromis favorable entre la durée de dépôt de la sous-couche métallique et l’amélioration de l’adhérence qu’elle confère, son épaisseur est comprise entre 5 nm et 100 nm, de préférence entre 20 nm et 40 nm. Afin d’améliorer l’adhérence du matériau à base de carbone déposé sur le substrat, et d’améliorer la résistance à la corrosion, le procédé peut comprendre une étape préalable de dépôt sur le substrat d’une sous-couche à base de carbone destinée à se trouver entre le substrat et le matériau à base de carbone décrit précédemment, ladite sous-couche étant au contact dudit matériau à base de carbone. La sous-couche à base de carbone est de préférence constituée du même matériau que la couche sus-jacente de matériau à base de carbone. Le choix du carbone comme matériau de la sous-couche permet de n’utiliser qu’une seule cible de pulvérisation au sein du magnétron, ce qui permet donc de simplifier la mise en œuvre du procédé. Pour réaliser le dépôt de la sous-couche à base de carbone, on ajuste le rapport entre le flux d’ions dirigé vers le substrat et le flux d’atomes neutres de carbone dirigé vers le substrat à une valeur inférieure à 1, et de préférence inférieure à 0,5, le flux d’ions étant non nul. La tension de polarisation appliquée au substrat est comprise entre -35 V et -100 V, de préférence -50 V et -75 V. Afin d’avoir un compromis favorable entre la durée de dépôt de la sous-couche à base de carbone et l’amélioration de l’adhérence qu’elle confère, son épaisseur est comprise entre 2 nm et 40 nm, de préférence entre 10 nm et 30 nm. La mise en œuvre du procédé selon les caractéristiques précitées et comprenant une étape d’un matériau à base de carbone depuis une cible sur un substrat métallique par pulvérisation cathodique magnétron permet donc la fonctionnalisation d’une plaque monopolaire ou bipolaire comprenant ledit substrat métallique recouvert d’une couche comprenant ledit matériau à base de carbone, par exemple en assurant une protection durable contre la corrosion d’une plaque bipolaire tout en maintenant au cours du temps un haut niveau de conduction électrique de surface. L’invention concerne donc également un procédé de fabrication d’une plaque monopolaire ou bipolaire comprenant un substrat métallique recouvert d’une couche comprenant un matériau à base de carbone. Ce procédé comprend une étape de dépôt dudit matériau à base de carbone depuis une cible sur ledit substrat métallique, par pulvérisation cathodique magnétron, selon le procédé de dépôt décrit précédemment. L’invention se rapporte en outre à une pièce susceptible d’être obtenue par un procédé de dépôt d’un matériau à base de carbone depuis une cible sur un substrat métallique, par pulvérisation cathodique en présence d’une assistance ionique, tel que décrit précédemment. Ladite pièce présente une surface externe comprenant ledit substrat métallique revêtue d’une couche du matériau à base de carbone. La couche de matériau à base de carbone comprend moins de 1 %at d’oxygène, calculé en nombre d’atomes d’oxygène par rapport au nombre d’atomes de carbone au sein de la couche de matériau à base de carbone. est une représentation schématique, vue de dessus, d’une installation pour la mise en œuvre du procédé selon l’invention. est une représentation schématique, vue de dessus, d’une autre installation pour la mise en œuvre du procédé selon l’invention. est un graphe illustrant la densité de courant de corrosion de couches de matériau à base de carbone déposées sur des substrats obtenues lors de plusieurs séries d’essais, en fonction du rapport entre le flux d’ions et le flux d’atomes neutres de carbone pendant leur dépôt. est une micrographie illustrant la mise à nu après test de corrosion d’un substrat revêtu d’un dépôt non conforme à l’invention. est un graphique de voltampérométrie cyclique en environnement chloré mené sur des couches de matériau à base de carbone déposées sur des substrats d’acier inoxydable en fonction du rapport entre le flux d’ions et le flux d’atomes neutres de carbone, obtenues lors de plusieurs séries d’essais. est une vue détaillée du graphe de la . est un graphique illustrant la résistance de contact interfacial de couches de 100nm de matériau à base de carbone déposées sur des substrats en fonction du rapport entre le flux d’ions et le flux d’atomes neutres de carbone, ainsi que la densité de courant de corrosion, obtenues lors de plusieurs séries d’essais. est une observation d’une coupe réalisée en microscopie électronique par balayage électronique d’un substrat traité selon le procédé de l’invention. est un graphique illustrant l’évolution de la densité de courant de corrosion de couches de matériau à base de carbone déposées sur des substrats en fonction du temps, obtenues lors de plusieurs séries d’essais. est un graphique illustrant la teneur en oxygène (mesurée par analyse par réaction nucléaire, ou « NRA » selon l’acronyme de « nuclear reaction analysis » en anglais) de couches de matériau à base de carbone obtenues lors de plusieurs essais, déposées sur des substrats en fonction du rapport entre le flux d’ions et le flux d’atomes neutres de carbone. est une photographie d’une plaque monopolaire. est une représentation partielle d’une coupe d’une telle plaque. Procédé de dépôt avec assistance ionique d’un matériau (M) à base de carbone depuis une cible sur un substrat métallique (S), par pulvérisation cathodique, caractérisé en ce qu’ on ajuste le rapport entre le flux d’ions (φi) dirigé vers le substrat (S) et le flux (φn) d’atomes neutres de carbone dirigé vers le substrat (S) entre 1,7 et 3,5, et on applique une tension de polarisation comprise entre -35V et -100V au substrat (S). Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le rapport entre le flux (φi) d’ions gazeux et le flux (φn) d’atomes neutres de carbone est compris entre 2 et 3,1. Procédé selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que le matériau (M) déposé sur le substrat (S) forme une couche dite couche mince, présentant une épaisseur supérieure ou égale à 20 nm, de préférence comprise entre 20 nm et 500 nm, plus préférentiellement entre 50 nm et 250 nm, encore plus préférentiellement entre 80 nm et 150 nm, et de manière davantage préférée entre 80 nm et 120 nm. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le substrat (S) comprend un acier inoxydable, du titane, un alliage de titane, ou un alliage à base de nickel, de chrome et de fer. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le flux d’ions est généré par une cathode magnétron. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que le flux d’ions est généré par un système complémentaire à la cathode magnétron, de préférence par plasma micro-ondes. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que le substrat (S) défile au sein d’une installation devant un poste de pulvérisation cathodique magnétron puis devant un poste de génération du plasma (P), de préférence de manière cyclique. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le substrat (S) est une plaque d’épaisseur comprise entre 10 µm et 1000 µm. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’ il comprend une étape préalable de dépôt sur le substrat (S) d’une sous-couche (SC) à base de carbone destinée à se trouver entre le substrat (S) et le matériau (M) à base de carbone, au contact dudit matériau (M) à base de carbone, et qu’on ajuste pendant cette étape le rapport entre le flux d’ions (φi) dirigé vers le substrat (S) et le flux (φn) d’atomes neutres de carbone dirigé vers le substrat à une valeur inférieure à 1, de préférence inférieure à 0,5, le flux d’ions étant non nul. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que l’épaisseur de la sous-couche (SC) à base de carbone est comprise entre 2 et 40 nm, de préférence entre 10 nm et 30 nm. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’ il comprend une étape préalable de dépôt sur le substrat (S) d’une sous-couche (SC) métallique destinée à se trouver entre le substrat (S) et le matériau (M) à base de carbone, au contact dudit substrat (S), le matériau de la sous-couche (SC) métallique étant choisi parmi un ou plusieurs des matériaux suivants : chrome, titane, zirconium, tantale, ou leurs alliages ainsi que leurs nitrures et carbures. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que l’épaisseur de la sous-couche (SC) métallique est comprise entre 5 et 100 nm, de préférence entre 20 nm et 40 nm. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la tension de polarisation est comprise entre – 50 V et – 75 V. Procédé de fabrication d’une plaque monopolaire ou bipolaire comprenant un substrat métallique (S) recouvert d’une couche comprenant un matériau (M) à base de carbone, caractérisé en ce qu’ il comprend une étape de dépôt dudit matériau (M) à base de carbone depuis une cible sur ledit substrat métallique (S), par pulvérisation cathodique magnétron, par la mise en œuvre d’un procédé de dépôt selon l’une quelconque des revendications précédentes. Pièce susceptible d’être obtenue par un procédé de dépôt d’un matériau (M) à base de carbone depuis une cible sur un substrat métallique (S), par pulvérisation cathodique en présence d’une assistance ionique, selon l’une quelconque des revendications 1 à 13, ladite pièce présentant une surface externe comprenant ledit substrat métallique (S) revêtue d’une couche du matériau (M) à base de carbone, et dans laquelle la couche de matériau (M) à base de carbone comprend moins de 1 %at d’oxygène, calculé en nombre d’atomes d’oxygène par rapport au nombre d’atomes de carbone au sein de la couche de matériau (M) à base de carbone.