LES DÉPÔTS PAR PHASE VAPEUR
1. Description générale
Les dépôts par phase vapeur se divisent en deux grandes catégories : les dépôts chimiques par phase vapeur (CVD, Chemical Vapor Deposition) et les dépôts physiques par phase vapeur (PVD, Physical Vapor Deposition). Les deux technologies sont proches et se divisent elles-mêmes en sous-catégories. Le principe consiste à placer la pièce à traiter (substrat) dans une chambre de réaction sous vide. Le substrat est chauffé (entre 700 °C et 1000 °C pour les CVD, entre 200 °C et 450 °C pour les PVD). Un ou plusieurs éléments (précurseurs) sont alors introduits à l’état gazeux dans la chambre de réaction. Les précurseurs peuvent être de nature différente : silicium, carbone, tungstène, or, etc.
Dans le cas des traitements CVD, une réaction chimique se produit entre le substrat et les précurseurs, qui fusionnent, ce qui garantit une excellente adhérence du revêtement. Quant aux traitements PVD, les couches de précurseurs se déposent physiquement à la surface du substrat par condensation. Si les CVD offrent une meilleure tenue, les hautes températures qu’ils nécessitent en limitent l’usage.
Selon les précurseurs choisis, les dépôts en phase vapeur permettent de protéger le substrat contre la corrosion, d’en durcir la surface, d’en modifier le coefficient de frottement ou la conductivité électrique. La gamme de couleurs applicables est bien plus vaste que celle proposée par les autres traitements de surface et ne cesse de s’élargir. Les domaines d’application horlogers sont vastes et les traitements par dépôt en phase vapeur sont utilisés pour l’habillage, le mouvement et l’outillage. Selon les précurseurs et la méthode retenue, le procédé peut recevoir diverses appellations. Ainsi, on utilise l’appellation DLC (Diamond-Like Carbon) pour désigner un traitement PVD dont le principal précurseur est le carbone amorphe, apprécié pour sa dureté.
2. Interview de Lucien Steinmann (Positive Coating)
3. Histoire
C’est en 1954 que le procédé CVD a été breveté. Son but est alors de produire un diamant de synthèse par croissance. Ce ne sera que deux ans plus tard que cette technologie produira le premier diamant de synthèse. Les diamants de synthèse sont aujourd’hui encore produits selon ce procédé à raison de milliards de carats chaque année. Si cette production ne se substituera probablement jamais aux diamants naturels pour un usage joaillier, les diamants de synthèse trouvent des applications industrielles et technologiques multiples. En horlogerie, la synthèse du diamant concerne principalement l’outillage (outils de coupe, diamantage). Les CVD et les PVD ne cesseront dès lors de se développer et, selon les précurseurs mis en œuvre, trouveront des domaines d’application quasi illimités. Des poêles à frire aux instruments chirurgicaux, les dépôts en phase gazeuse sont omniprésents. C’est à partir de 1995 que les horlogers se sont approprié ces technologies, d’abord pour les composants d’habillage (boîtes), puis pour l’ensemble des composants d’une montre (cadrans, mouvements, aiguilles, etc.). Les propriétés, physiques, mécaniques et esthétiques de tels traitements, la gamme de couleurs quasi infinie qu’ils autorisent sont d’un attrait majeur et il est vraisemblable que ces nouvelles technologies se substitueront totalement, et dans un proche avenir, aux traitements galvaniques traditionnels (dorage, plaquage, rhodiage).
4. Avantages et inconvénients
Avantages
Protection contre l’oxydation et la corrosion
Permettent de modifier la dureté du substrat en surface
Permettent de modifier le coefficient de frottement
Palette de couleurs et de précurseurs (quasi) illimitée
Ne nécessitent pas un substrat conducteur en électricité
Pas de rejets toxiques
Inconvénient
Technologie de pointe impliquant savoir-faire et infrastructures onéreuses
Substrat devant résister à des températures élevées
Ne permettent pas de décapage (reconditionnement)
Grande consommation énergétique