CHAPITRE 6 - MÉTHODES DE PRÉPARATION DES SURFACES
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concerner que la durée de vie à grand nombre de cycles. Par implantation d’azote
dans l’alliage de titane TAGV, on peut améliorer la limite de fatigue de 20 %@I
(voir également l’exemple de la Sect. 2 du Chap. 7).
Tenue a la corrosion et a l’oxydation
11 est possible d’introduire des ions favorisant la formation d’un film passif (12 à
18 % de Cr dans un acier, Pd dans Ti) ou d’amorphiser les surfaces pour supprimer les joints de grains (bore implanté dans l’acier inoxydable). Nous savons que
certains éléments limitent l’oxydation à haute température et accroissent l’adhérence du film d‘oxyde, par exemple, l’yttrium et les terres rares dans les aciers a u
chrome. Si les procédés classiques de dépôt altèrent les caractéristiques mécaniques et électriques du substrat, l’implantation permet de les conserver. De
même le taux d’oxydation à 1 100 “C est divisé par 10 par implantation de 1017
Al+ dans les alliages fer-chrome.
Céramiques
Les céramiques sont des matériaux fragiles, la plupart des ruptures s’amorcent
en surface. On montre qu’il est possible de les consolider (Sic, Si,N,, N,O,,
ZrO,. . .) par implantation d’ions métalliques (Cr, Ti, Zr, Fe.. .). Les céramiques
peuvent être cristallines ou amorphes ; les liaisons sont ioniques ou covalentes.
Dans les céramiques cristallines, l’implantation agit par formation de solutions solides pouvant permettre la précipitation de phases durcissantes lors d’un
traitement thermique ultérieur : on améliore la ténacité, la dureté et la résistance à la flexion. Dans les matériaux amorphes, l’implantation agit par introduction de contraintes superficielles de compression.
Polymères
Les modifications des propriétés de surface des polymères sont la conséquence
de celles appliquées aux liaisons sous l’effet de l’énergie apportée par les ions.
On peut rompre les chaînes ou au contraire en créer des nouvelles, provoquer
des réticulations. Les principaux effets possibles sont l’augmentation de la
conductivité électrique (jusqu’à 14 fois) rendant les polymères semi-conducteurs
voire conducteurs, l’amélioration des propriétés mécaniques, chimiques,
optiques, de la tenue a u vieillissement. On peut modifier l’énergie de surface
(incidence sur la biocompatibilité, sur l’adhérence métal/polymère.. .).
(8) Mille P., Ganter C., Cornet A., Stoquert J.P., Muller J.C. et Stuck R., Multi-Methods
Characterization of nitrogen implanted Titanium, Surface engineering with high energy
beams, Lisbonne 1989 (Association internationale de traitement thermique et de l’ingénierie des surfaces-CEMUL, 19891, pp. 547-560.
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concerner que la durée de vie à grand nombre de cycles. Par implantation d’azote
dans l’alliage de titane TAGV, on peut améliorer la limite de fatigue de 20 %@I
(voir également l’exemple de la Sect. 2 du Chap. 7).
Tenue a la corrosion et a l’oxydation
11 est possible d’introduire des ions favorisant la formation d’un film passif (12 à
18 % de Cr dans un acier, Pd dans Ti) ou d’amorphiser les surfaces pour supprimer les joints de grains (bore implanté dans l’acier inoxydable). Nous savons que
certains éléments limitent l’oxydation à haute température et accroissent l’adhérence du film d‘oxyde, par exemple, l’yttrium et les terres rares dans les aciers a u
chrome. Si les procédés classiques de dépôt altèrent les caractéristiques mécaniques et électriques du substrat, l’implantation permet de les conserver. De
même le taux d’oxydation à 1 100 “C est divisé par 10 par implantation de 1017
Al+ dans les alliages fer-chrome.
Céramiques
Les céramiques sont des matériaux fragiles, la plupart des ruptures s’amorcent
en surface. On montre qu’il est possible de les consolider (Sic, Si,N,, N,O,,
ZrO,. . .) par implantation d’ions métalliques (Cr, Ti, Zr, Fe.. .). Les céramiques
peuvent être cristallines ou amorphes ; les liaisons sont ioniques ou covalentes.
Dans les céramiques cristallines, l’implantation agit par formation de solutions solides pouvant permettre la précipitation de phases durcissantes lors d’un
traitement thermique ultérieur : on améliore la ténacité, la dureté et la résistance à la flexion. Dans les matériaux amorphes, l’implantation agit par introduction de contraintes superficielles de compression.
Polymères
Les modifications des propriétés de surface des polymères sont la conséquence
de celles appliquées aux liaisons sous l’effet de l’énergie apportée par les ions.
On peut rompre les chaînes ou au contraire en créer des nouvelles, provoquer
des réticulations. Les principaux effets possibles sont l’augmentation de la
conductivité électrique (jusqu’à 14 fois) rendant les polymères semi-conducteurs
voire conducteurs, l’amélioration des propriétés mécaniques, chimiques,
optiques, de la tenue a u vieillissement. On peut modifier l’énergie de surface
(incidence sur la biocompatibilité, sur l’adhérence métal/polymère.. .).
(8) Mille P., Ganter C., Cornet A., Stoquert J.P., Muller J.C. et Stuck R., Multi-Methods
Characterization of nitrogen implanted Titanium, Surface engineering with high energy
beams, Lisbonne 1989 (Association internationale de traitement thermique et de l’ingénierie des surfaces-CEMUL, 19891, pp. 547-560.