Ingénierie des méthodes de traitement de surface
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Ces deux définitions sont les plus couramment utilisées. La condition de la
non-apparition de tulipes au fond d’un trou borgne d’un certain ratio d’aspect peut
être formulée en terme de z 1/2 (fig. 15.11).
18.6 CONSOMMATION DE VECTEURS
On appelle vecteurs les fluides utilisés pour transporter la matière vers les surfaces à revêtir. La consommation de vecteurs est importante pour le bilan économique et écologique. Il est aussi important de la définir correctement puisqu’il y a des
vecteurs, dont le recyclage complet fait partie du procédé: vide, air comprimé. Dans
ce cas, les frais pour le recyclage ne peuvent pas être séparés des frais d’investissement de la station de traitement (pompes pour une installation PVD par exemple).
Mais l’ultravide coûte beaucoup plus cher à maintenir et à créer qu’un vide moyen.
La consommation de vecteurs dépend du procédé de transport choisi entre
l’alimentation avec la matière et les pièces (chap. 9). Le classement du tableau 18.4
donne des gammes estimées.
Tableau 18.4 Ordres de grandeur de la consommation de vecteurs des différentes méthodes
de traitement de surface.
Ce petit tableau indique que les procédés avec des sprays et lances, qui ont beaucoup d’avantages au niveau économique à cause de leurs grands débits de matière associés à des investissements relativement modestes, deviennent très vite chers, si on doit
utiliser des vecteurs coûteux. C’est ce fait qui favorise l’utilisation des bases aqueuses
pour les laques, les bains d’immersion et le dépôt sous vide. La projection au plasma est
un cas particulier, puisqu’il est pratiqué aussi bien sous gaz protecteur que sous vide. La
consommation des gaz vecteurs est aussi un facteur important dans le coût des dépôts
CVD et de plasmapolymérisation. Pour tous les procédés qui utilisent les gaz comme
moyen de transport, on observe grosso modo les relations indiquées sur la figure 18.3.
Un bel exemple pour l’impact de telles considérations est la synthèse de monocristaux de diamant par CVD dans un brûleur d’acétylène. L’investissement est très
faible. Mais la cinétique exige qu’on travail avec 1-5% d’acétylène dans un gaz vecteur d’hydrogène. Le rendement en matière est faible, η M ~ 0,01. Pour avoir du diamant, on doit travailler avec un κ très faible: κ < 0,001. Aux prix actuels le diamant
produit ne vaut pas les gaz consommés.
Solides par flux de gaz
>100 m 3 /m 3
Liquides par flux de gaz
> 50 m 3/ m 3
Immersion, diffusion dans un liquide stagnant
0
Immersion avec convection forcée
0
Solides par phase liquide
1-10 m 3 /m 3
Liquide par liquide
0,2-10 m 3 /m 3
Gaz par gaz
0-100 m 3 /m 3
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Ces deux définitions sont les plus couramment utilisées. La condition de la
non-apparition de tulipes au fond d’un trou borgne d’un certain ratio d’aspect peut
être formulée en terme de z 1/2 (fig. 15.11).
18.6 CONSOMMATION DE VECTEURS
On appelle vecteurs les fluides utilisés pour transporter la matière vers les surfaces à revêtir. La consommation de vecteurs est importante pour le bilan économique et écologique. Il est aussi important de la définir correctement puisqu’il y a des
vecteurs, dont le recyclage complet fait partie du procédé: vide, air comprimé. Dans
ce cas, les frais pour le recyclage ne peuvent pas être séparés des frais d’investissement de la station de traitement (pompes pour une installation PVD par exemple).
Mais l’ultravide coûte beaucoup plus cher à maintenir et à créer qu’un vide moyen.
La consommation de vecteurs dépend du procédé de transport choisi entre
l’alimentation avec la matière et les pièces (chap. 9). Le classement du tableau 18.4
donne des gammes estimées.
Tableau 18.4 Ordres de grandeur de la consommation de vecteurs des différentes méthodes
de traitement de surface.
Ce petit tableau indique que les procédés avec des sprays et lances, qui ont beaucoup d’avantages au niveau économique à cause de leurs grands débits de matière associés à des investissements relativement modestes, deviennent très vite chers, si on doit
utiliser des vecteurs coûteux. C’est ce fait qui favorise l’utilisation des bases aqueuses
pour les laques, les bains d’immersion et le dépôt sous vide. La projection au plasma est
un cas particulier, puisqu’il est pratiqué aussi bien sous gaz protecteur que sous vide. La
consommation des gaz vecteurs est aussi un facteur important dans le coût des dépôts
CVD et de plasmapolymérisation. Pour tous les procédés qui utilisent les gaz comme
moyen de transport, on observe grosso modo les relations indiquées sur la figure 18.3.
Un bel exemple pour l’impact de telles considérations est la synthèse de monocristaux de diamant par CVD dans un brûleur d’acétylène. L’investissement est très
faible. Mais la cinétique exige qu’on travail avec 1-5% d’acétylène dans un gaz vecteur d’hydrogène. Le rendement en matière est faible, η M ~ 0,01. Pour avoir du diamant, on doit travailler avec un κ très faible: κ < 0,001. Aux prix actuels le diamant
produit ne vaut pas les gaz consommés.
Solides par flux de gaz
>100 m 3 /m 3
Liquides par flux de gaz
> 50 m 3/ m 3
Immersion, diffusion dans un liquide stagnant
0
Immersion avec convection forcée
0
Solides par phase liquide
1-10 m 3 /m 3
Liquide par liquide
0,2-10 m 3 /m 3
Gaz par gaz
0-100 m 3 /m 3