D�veloppement de nouvelles m�thodes de traitement de surfaces pour am�liorer l'adh�rence des couches de diamant aux diff�rents mat�riaux.
D�veloppement et r�alisation d'un projet pour renforcer la r�sistance � la corrosion des surfaces de proth�ses et de syst�mes optiques.
Vu la raret� et le prix tr�s �lev� du diamant naturel, plusieurs voies ont �t� explor�es pour fabriquer ce mat�riau. Ainsi dans un contexte r�git par le diagramme de phase thermodynamique, le diamant synth�tique a pu �tre obtenu en soumettant du carbone graphite � des hautes pressions et hautes temp�ratures (HPHT). Ce processus de fabrication conduit � la synth�se de cristaux de diamant de petites tailles et ces applications restent limit�es pour le moment.
Une autre voie de synth�se utilisant des basses pressions a vue le jour il y a environ deux d�cennies. Il s'agit de d�p�t de diamant, cette fois-ci en couche mince, en utilisant un proc�d� chimique en phase vapeur (CVD). Cette technique permet de rev�tir diff�rentes surfaces et d'obtenir des films continus, tr�s utiles pour les applications en micro-�lectronique (circuits int�gr�s de haute puissance, syst�mes micro-ondes de puissance), m�canique (rev�tements abrasifs pour les outils de coupe), optique (fen�tres optiques) et en biomat�riaux (proth�ses humaines).
Les techniques CVD utilis�es pour d�poser des films de diamant font appel � un moyen d'excitation pour activer le gaz, g�n�ralement constitu� d'un m�lange de m�thane CH4 et de l'hydrog�ne H2, inject� dans l'enceinte du r�acteur de d�p�t. On distingue particuli�rement deux m�thodes tr�s populaires, l'activation thermique au moyen d'un filament chaud (HFCVD) et l'activation par plasma micro-onde (MWCVD).
Pour d�poser une couche de diamant nous injectons dans le tube du r�acteur un m�lange de gaz (H2 et faible fraction de CH4) � d�bit fixe et � basse pression. La d�charge plasma obtenue � partir de ce m�lange gazeux est alors compos�e de diff�rentes esp�ces dont les plus importants pour le d�p�t sont les esp�ces carbon�es et l'hydrog�ne atomique. La condensation spontan�e � partir de la phase gazeuse conduit conjointement au d�p�t de deux phases du carbone : le diamant (phase sp3) et le graphite (phase sp2), c'est l� qu'intervient l'action b�n�fique de l'hydrog�ne atomique qui conduit � la gravure s�lective de la phase sp2, dans des conditions exp�rimentales bien contr�l�es, laissant cro�tre s�lectivement les cristaux de diamant.
R�acteur de d�p�t
Nous disposons de deux r�acteurs � plasma d'onde de surface aliment�s par des micro-ondes fonctionnant � 2.45 GHz et 915 MHz. Ces r�acteurs con�us et fabriqu�s au sein du groupe permettent le d�p�t sur des surfaces de diam�tres de 2.5 cm et 10 cm, respectivement.
Dans le cadre des applications m�caniques, le carbure de tungst�ne ciment� au cobalt (WC-Co) est le mat�riau le plus utilis� dans l'industrie comme outil de coupe. Les grains de carbure durs et fragiles dispers�s dans un liant doux et mall�able donnent � ce mat�riau des propri�t�s sp�cifiques, comme la duret� pour r�sister � l'usure et la douceur pour supporter le choc. L'utilisation de films minces de diamant comme rev�tement de ces outils de coupe prolonge consid�rablement leur dur�e de vie et augmente leur performance. Cependant, la pr�sence du cobalt affecte fortement le processus de croissance du diamant, � cause de son effet catalytique favorisant la formation de la phase graphitique du carbone durant le premier stade de d�p�t. Par cons�quent, l'adh�rence du film de diamant sur ce type de substrat est tr�s mauvaise.
L'objectif de cette �tude est d'�laborer un traitement pour palier � ces probl�mes. Nous avons d�velopper un traitement de surface du substrat articul� sur trois �tapes :
- polissage m�canique.
- gravure chimique.
- supersaturation en carbone de la surface.
L'optimisation de ce proc�d� a permis d'augmenter l'adh�rence de mani�re tr�s significative.
VERSION ANGLAISE