CHAPITRE 19
MÉTALLURGIE DES COUCHES MINCES
19.1 OBJECTIFS
L’objectif de ce chapitre est d’introduire les méthodes de mesures des propriétés
métallurgiques spécifiques aux revêtements: structure, architecture et propriétés
mécaniques. Ce chapitre sera limité aux couches minces. Dans le fond il n’y a pas de
métallurgie des traitements de surface. Les relations et les propriétés sont identiques
dans les traitements de surface et dans les matériaux massifs. Les spécificités sont dans
les méthodes de mesures. Une laque est un feuil en plastique avec une mise en œuvre
particulière, une trempe superficielle est une trempe, une zone déformée plastiquement et sous contrainte à la suite d’un traitement mécanique est une zone déformée
plastiquement comme une autre, etc. Néanmoins, le terme métallurgie des couches
minces se justifie par le fait que les méthodes de mise en œuvre des couches minces à
partir de phases gazeuses et ioniques sont réalisées sous des conditions qui sont tellement loin de la métallurgie traditionnelle que cela mène à des propriétés inhabituelles.
A ceci s’ajoutent les méthodes spécifiques pour mesurer l’épaisseur et l’adhésion. Par
ailleurs, la faible dimension des couches minces a nécessité le développement de nouvelles méthodes de mesure pour la dureté, le module d’élasticité et la résilience. Ces
méthodes peuvent aujourd’hui être appliquées aux matériaux massifs.
19.2 MORPHOLOGIE DES COUCHES MINCES
19.2.1 Porosité
Pour un solide, on distingue entre porosité fermée et porosité ouverte et le passage de l’une à l’autre dépend de la densité et de la forme des cristaux.
Pour un revêtement on s’intéresse plutôt à l’étanchéité, c’est-à-dire à savoir si
un fluide en contact avec la surface entre en contact avec le substrat ou non. L’épaisseur du revêtement joue alors un rôle important.
Les méthodes de mesure sont donc essentiellement des tests chimiques:
• Liquides qui attaquent le substrat pour former un sel coloré: tâches visibles
à la surface. L’ammoniaque avec des substrats cuivreux en est un bon exemple, mais il existe des recettes pour la plupart des matériaux. La visualisation
MÉTALLURGIE DES COUCHES MINCES
19.1 OBJECTIFS
L’objectif de ce chapitre est d’introduire les méthodes de mesures des propriétés
métallurgiques spécifiques aux revêtements: structure, architecture et propriétés
mécaniques. Ce chapitre sera limité aux couches minces. Dans le fond il n’y a pas de
métallurgie des traitements de surface. Les relations et les propriétés sont identiques
dans les traitements de surface et dans les matériaux massifs. Les spécificités sont dans
les méthodes de mesures. Une laque est un feuil en plastique avec une mise en œuvre
particulière, une trempe superficielle est une trempe, une zone déformée plastiquement et sous contrainte à la suite d’un traitement mécanique est une zone déformée
plastiquement comme une autre, etc. Néanmoins, le terme métallurgie des couches
minces se justifie par le fait que les méthodes de mise en œuvre des couches minces à
partir de phases gazeuses et ioniques sont réalisées sous des conditions qui sont tellement loin de la métallurgie traditionnelle que cela mène à des propriétés inhabituelles.
A ceci s’ajoutent les méthodes spécifiques pour mesurer l’épaisseur et l’adhésion. Par
ailleurs, la faible dimension des couches minces a nécessité le développement de nouvelles méthodes de mesure pour la dureté, le module d’élasticité et la résilience. Ces
méthodes peuvent aujourd’hui être appliquées aux matériaux massifs.
19.2 MORPHOLOGIE DES COUCHES MINCES
19.2.1 Porosité
Pour un solide, on distingue entre porosité fermée et porosité ouverte et le passage de l’une à l’autre dépend de la densité et de la forme des cristaux.
Pour un revêtement on s’intéresse plutôt à l’étanchéité, c’est-à-dire à savoir si
un fluide en contact avec la surface entre en contact avec le substrat ou non. L’épaisseur du revêtement joue alors un rôle important.
Les méthodes de mesure sont donc essentiellement des tests chimiques:
• Liquides qui attaquent le substrat pour former un sel coloré: tâches visibles
à la surface. L’ammoniaque avec des substrats cuivreux en est un bon exemple, mais il existe des recettes pour la plupart des matériaux. La visualisation