Une combinaison unique de dureté extrême et de faible frottement pour une résistance à l'usure supérieure

Dans l'univers des couches minces résistantes à l'usure, le carbone de type diamant ( Contenu téléchargeable ) sont apparus comme la solution idéale pour les applications tribologiques exigeantes où les composants sont soumis à des charges élevées ou soumis à des frottements, usures et contacts extrêmes avec d'autres pièces. Dans ces types d'environnements, seule la dureté élevée d'un revêtement DLC, associée à un faible coefficient de frottement correspondant, peut empêcher les pièces de se piquer, de se gripper, de se gripper et, finalement, de tomber en panne sur le terrain.

Les applications répandues pour les revêtements DLC incluent la performance automobile et la course aux roulements d'arbre d'éolienne et aux engrenages planétaires ; lames de coupe et pompes à piston en acier inoxydable pour la transformation des aliments; et composants coulissants dans les opérations de remplissage et d'embouteillage. Les revêtements sont également une technique éprouvée pour améliorer les pièces rotatives critiques des entraînements hydrauliques, des systèmes d'injection de carburant, des joints mécaniques, des pompes et des vannes.

Pour beaucoup, les revêtements DLC sont des revêtements de carbone amorphe hydrogéné (a-C: H), mais c'est une idée fausse car ils peuvent être hautement conçus en fonction de la teneur en hydrogène (hydrogéné ou sans hydrogène), de la sélection d'éléments dopants métalliques et non métalliques supplémentaires. , la présence de sous-couches et le choix des méthodes de dépôt et de collage.

Ensemble, ces facteurs peuvent être contrôlés avec précision pour créer une large gamme de revêtements DLC appliqués en couche mince (généralement de 1 à 5 μm) avec une dureté de 8 à 80 GPa ou plus (le diamant est le matériau connu le plus dur à 70-150 GPa). De plus, le coefficient de frottement, la finition de surface et même la température d'application souhaités peuvent également être manipulés.

En raison du large éventail d'attributs personnalisables possibles dans la catégorie, les revêtements DLC peuvent jouer un rôle important dans l'ingénierie des composants dès les premières étapes du processus de conception.

Revêtements de carbone amorphe hydrogéné

Le type de revêtement DLC le plus connu, le carbone amorphe hydrogéné (a-C: H), est le plus souvent appliqué par dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasma (PACVD). Cette méthode de dépôt provoque une réaction chimique par excitation et ionisation du plasma qui crée une dureté de revêtement d'environ 15 à 30 GPa, qui se situe à l'extrémité inférieure des revêtements DLC.

Cependant, un revêtement de carbone amorphe hydrogéné peut être manipulé davantage par dopage, qui est un processus d'ajout d'éléments chimiques pour modifier les propriétés de performance. Le silicium, l'oxygène ou les métaux peuvent tous être utilisés comme éléments dopants pour obtenir des résultats différents.

Revêtements DLC sans hydrogène

Une alternative au DLC hydrogéné est un revêtement DLC à base d'hydrogène qui offre une dureté encore plus élevée avec un très faible coefficient de frottement.

Ces revêtements peuvent être appliqués dans les environnements les plus exigeants, y compris les véhicules hautes performances pour les zones de friction, d'usure et de contact élevées du moteur et du train de soupapes. Le revêtement peut être utilisé sur le système d'injection de carburant, l'arbre à cames, les axes de piston, les soupapes, les poussoirs et les suiveurs de doigts, où la pression de contact et les vitesses de glissement sont élevées. En plus des véhicules, le revêtement est idéal pour les pièces de pompes hydrauliques, les joints mécaniques et les composants de vannes haute pression.

La plupart des revêtements sans hydrogène sont appliqués à l'aide d'une méthode de dépôt physique en phase vapeur (PVD) par évaporation à l'arc qui produit du carbone amorphe tétraédrique, ou ta-C. Avec un niveau élevé de liaisons tétraédriques (principalement 50 à 60 %), une résistance à l'usure par abrasion nettement supérieure est obtenue par rapport aux alternatives a-C : H.