ES2248638T3 - Procedimiento perfeccionado de revestimiento de un soporte con un material. - Google Patents

Abstract

Procedimiento de revestimiento de un soporte (10) que comprende un primer material por una capa de revestimiento que comprende un segundo material, comprendiendo por lo menos una fase (A, A¿) de depósito de una capa de espesor dado de material coherente (11, 13) sobre la superficie del soporte durante la cual se utiliza una fuente (20) de plasma situada en un plasma ambiente, caracterizado porque cada fase (A, A¿) de depósito de material es seguida de una fase (B, B¿) de exposición del soporte y de la capa de material (11, 13) depositado a una pulsación de duración limitada de un bombardeo (21) de iones de alta densidad de energía de nivel de densidad de energía elegido, siendo la duración de pulsación y el nivel de energía de los iones bombardeados durante la fase (B, B¿) de exposición a una pulsación de bombardeo de iones elegidos de manera que estos iones atraviesen el espesor de la capa de material depositada cuando tiene lugar la fase (A, A¿) de depósito de material que precede a dichafase (B, B¿) de exposición a una pulsación de bombardeo de iones, para disipar la energía que les queda después de este atravesado en una región inmediatamente adyacente al fondo de dicha capa de material depositada.

Description

Procedimiento perfeccionado de revestimiento de un soporte con un material.

La presente invención se refiere de forma general a los procedimientos que permiten depositar, sobre un soporte constituido por un primer material, una capa de revestimiento que comprende un segundo material o unos materiales múltiples cuyas propiedades son diferentes de las del material de soporte.

Más precisamente, la invención se refiere a un procedimiento de revestimiento de un soporte, que comprende por lo menos una fase de depósito de material coherente.

Por "material coherente" se entiende un material que presenta una estructura (cristalográfica por ejemplo) coherente: esta definición excluye así los materiales que se presentan en forma de líquidos o
polvos.

Más precisamente aún, la invención se refiere a un procedimiento que permite obtener un revestimiento de muy alta calidad (en particular en términos de homogeneidad, de regularidad del estado de superficie y de cohesión con el soporte), presentando dicho procedimiento con respecto a los procedimientos conocidos unas ventajas importantes de rapidez y de simplicidad de realización, y de coste.

El revestimiento de objetos por una capa de material que presenta características específicas (estado de superficie, dureza mecánica, resistencia a la oxidación, compacidad, adherencia, estanqueidad...) está extremadamente extendido en numerosos campos (utillaje, médico, industria...) y se conocen numerosas técnicas para depositar sobre un objeto una capa de material de revestimiento.

Un primer tipo de técnica clásica, designado por el acrónimo CVD (deposición química en fase vapor) consiste en provocar una reacción química de manera que haga pasar en fase gaseosa un material, y después en condensar la fase gaseosa obtenida sobre un soporte de manera que el material se deposite sobre el soporte.

Para realizar este tipo de técnica, es necesario controlar las condiciones de temperatura y de presión a fin de permitir los cambios de estado del material a depositar sobre el soporte. Se conocen así unas técnicas de depósito bajo vacío que permiten mejorar el depósito y aumentar las cantidades de material depositadas.

Pero la calidad de los revestimientos obtenidos por estas técnicas conocidas es limitada, puesto que las moléculas del material de revestimiento son "depositadas" en el sentido literal del término sobre el soporte, siendo la adherencia del revestimiento sobre el soporte entonces de calidad mediana, lo que puede resultar inaceptable para algunas aplicaciones.

Además, estas técnicas no permiten obtener unos revestimientos cuya superficie sea extremadamente lisa, lo que es deseado para numerosas aplicaciones (por ejemplo por consideraciones estéticas, o también con el fin de utilizar las ventajas ligadas a un coeficiente de rozamiento muy bajo).

Se precisa que la calidad del revestimiento obtenida depende por una parte del estado original de la superficie del soporte, y por otra parte del procedimiento de deposición, en efecto los diferentes procedimientos conocidos pueden conducir a unos revestimientos de calidades muy diferentes.

Para mejorar las características de este primer tipo de técnica conocido, es también conocido crear un plasma de temperatura baja (con unos iones de energía inferior a 1 eV).

La emigración del material de revestimiento sobre el soporte es controlada por la temperatura del soporte (que puede ser aumentada por irradiación con calor) o por el bombardeo de los iones extraídos del plasma de deposición y utilizados para favorecer el crecimiento del revestimiento (ion assisted deposition) aplicando sobre el soporte un potencial eléctrico negativo, por ejemplo de 50 a 200 eV.

Para mejorar el revestimiento, se puede también aumentar la temperatura del soporte de manera que se obtenga una mejor adhesión al contacto, o utilizar un haz de iones suplementario de algunas decenas de KeV para acompañar el depósito. Estos procedimientos son unos procedimientos adicionales que favorecen la emigración del material de revestimiento sobre el soporte.

Para la realización de estas técnicas, la energía del plasma determina la temperatura de superficie del soporte que es un factor importante, puesto que es preciso que esta temperatura sea suficientemente elevada para permitir a los átomos y moléculas de material de revestimiento ser móviles e integrarse correctamente en el soporte con el fin de obtener una buena cohesión entre soporte y revestimiento y asegurar una buena homogeneidad del revestimiento.

Pero es preciso también evitar que una elevación demasiado importante de la temperatura del soporte provoque una degradación del propio soporte.

Para conciliar estas dos obligaciones antagonistas, es necesario realizar el revestimiento muy lentamente, de manera que permita al soporte difundir hacia el exterior una parte del calor recibido. Ahora bien, dicha limitación de la velocidad de revestimiento constituye un inconveniente importante en la perspectiva de la explotación industrial.

En cualquier caso, el mismo hecho de exponer el soporte a temperaturas elevadas hace esta técnica bastante pesada de controlar, puesto que necesita unos medios y unos procedimientos de confinamiento particular. Además, esto limita la gama de los materiales a partir de los cuales el soporte puede ser
realizado.

Es también conocido utilizar en combinación con las técnicas citadas anteriormente, un haz láser que favorece el depósito de las moléculas de material de revestimiento sobre el soporte (debiendo el láser ser de potencia elevada en el caso de una utilización con un plasma).

Pero este perfeccionamiento sólo responde muy imperfectamente a los inconvenientes mencionados anteriormente, puesto que la velocidad de depósito del material de revestimiento permanece baja y la calidad del revestimiento limitada.

A este fin, se han desarrollado diferentes técnicas con el fin de mejorar la calidad del revestimiento obtenido. Se conocen en particular:

\bullet

un primer tipo de técnica que utiliza una radiación de iones de energía mediana (del orden de 20 a 30 KeV) en combinación con un plasma. Esta técnica utiliza la energía de la radiación de iones para estimular la condensación del material de revestimiento sobre el soporte, respetando la estructura cristalográfica específica al material de revestimiento y permite una repartición homogénea del material de revestimiento sobre el soporte.

\ding{226}

pero la velocidad de revestimiento permanece baja en el caso de este primer tipo de técnica.

\bullet

un segundo tipo de técnica que utiliza unas pulsaciones ultracortas de bombardeo del soporte por una radiación de iones de alta densidad de energía (superior a 300 KeV y asociada a una fluencia del orden de 1J/cm^{2}), que produce un revestimiento de calidad superior (revestimiento muy homogéneo que puede ser tan liso como el cristal), a consecuencia de la fusión de la capa superficial que se mezcla con el material de revestimiento durante cada pulsación ultrabreve, antes de solidificarse cuando tiene lugar un enfriado ultrarrápido (fenómeno denominado "quenching" según la terminología anglosajona, equivalente a un "mojado").

\ding{226}

sin embargo es difícilmente previsible utilizar este segundo tipo de técnica a escala industrial, puesto que es lenta como las técnicas mencionadas anteriormente (siendo la proporción de los iones energéticos que bombardean el soporte, en cada pulsación, solamente del orden de una por un millón de partículas de la superficie unitaria del sólido irradiado). Además, el coste asociado a la realización de pulsaciones de muy alta energía a frecuencias bastante altas para prever unos revestimientos de espesor significativo es prohibitivo.

Se precisa que se conoce por el documento US 6 086 726 un procedimiento que combina con una etapa de revestimiento de un soporte un bombardeo por un haz iónico.

El procedimiento divulgado por este documento comprende así una etapa única de revestimiento, después de la cual se bombardea el soporte revestido con unos iones de alta energía.

Se observará que en este procedimiento el bombardeo iónico puede producir efectos a profundidades muy variables en el espesor de la capa de revestimiento y/o del soporte.

Este documento indica en particular que:

\bullet

en algunos modos de realización, dicha profundidad es del orden de la décima solamente del espesor de la capa de revestimiento, lo que indica que solamente una parte de esta capa de revestimiento es afectada por el bombardeo,

\bullet

mientras que en otros modos de realización, dicha profundidad puede ser superior al espesor de la capa de revestimiento. Se hará referencia en particular a este respecto a la columna 4, líneas 47 y siguientes de este documento.

Aparece así que el procedimiento de este documento no comprende control preciso de las condiciones de bombardeo iónico (y en particular del nivel de energía de los iones bombardeados), con el fin de obtener un efecto preciso, precisamente localizado (por ejemplo entre la capa de revestimiento y el soporte revestido).

Se observará por otra parte que este procedimiento sólo comprende una única etapa de revestimiento, y no prevé en modo alguno la sucesión de varias etapas de revestimiento.

Se conoce también por el documento WO 99/65 038 un procedimiento que enseña la repetición de una operación que consiste en añadir sucesivamente polvo sobre un soporte, después en hacer fundir por lo menos un componente de este polvo por exposición a un haz iónico, para crear una aleación.

Se observará que este procedimiento no se refiere en modo alguno a una operación de revestimiento, no siendo el polvo depositado asimilable a un revestimiento coherente de estructura dada tal que como el que es, como se verá, realizado en la presente invención.

En particular, en el procedimiento del documento WO 99/65 038, el bombardeo iónico tiene por efecto conferir a la capa de polvo una coherencia estructural de la que está totalmente desprovisto antes de este bombardeo.

Se recuerda que la invención se inscribe en el marco de la mejora de revestimientos coherentes.

Y el procedimiento del documento WO 99/65 038 se inscribe por el contrario en el marco muy particular de la utilización de un polvo (no coherente), y de la creación de una estructura coherente por exposición a un haz iónico.

Se conoce finalmente por el documento US 4 759 948 un procedimiento destinado a hacer uniforme una superficie a revestir, utilizando este procedimiento a este fin la exposición de la superficie del soporte a revestir a un haz iónico.

Este procedimiento sólo enseña así una etapa preparatoria para un revestimiento.

Y se observará que la energía del haz iónico no está por consiguiente adaptada para provocar una fusión de la superficie.

Aparece así que el conjunto de los procedimientos conocidos presenta limitaciones, o no está adaptado al objeto de la invención.

Un objetivo de la invención es permitir evitar estas limitaciones.

Un objetivo de la invención es permitir realizar un revestimiento de muy alta calidad, simple y rápido de realizar y cuyo coste queda reducido.

Otro objetivo de la invención es realizar un revestimiento de muy alta calidad sobre unos soportes constituidos por materiales diversos, que pueden tener temperaturas de deformación, humectación o reblandecimiento muy bajas.

Con el fin de alcanzar estos objetivos, la invención propone un procedimiento de revestimiento de un soporte, según la reivindicación 1.

Unos aspectos preferidos, pero no limitativos del procedimiento según la invención son los siguien-
tes:

\bullet

El procedimiento comprende la repetición de encadenamientos formados por una fase de depósito y una fase de exposición a un bombardeo de iones.

\bullet

Cada pulsación de bombardeo de iones tiene una duración inferior al microsegundo, cada pulsación de bombardeo iones tiene una duración inferior a cien nanosegundos.

\bullet

El nivel de energía de los iones bombardeos es por lo menos del orden de 300 a 500 KeV.

\bullet

La fuente de plasma utilizada en las fases de depósito de material es un plasmatron, o una fuente de plasma de arco.

\bullet

El material del soporte es un metal, un material compuesto o un material plástico.

\bullet

Los iones de energía de alta densidad corresponden a una aportación de energía sobre el soporte del orden de 0,01 a 5 Joules por centímetro cuadrado, los iones de alta densidad de energía corresponden a una aportación de energía sobre el soporte del orden de 0,1 a 2 Joules por centímetro cuadrado, los iones de alta densidad de energía corresponden a una aportación de energía sobre el soporte del orden de 1 Joule por centímetro cuadrado.

\bullet

El espesor de revestimiento tiene un espesor deseado.

\bullet

Dicho espesor es del orden de 20 micrones.

Otros aspectos, objetivos y ventajas de la invención aparecerán mejor con la lectura de la descripción siguiente de una forma de realización del procedimiento según la invención, haciendo referencia a la figura única anexa que representa esquemáticamente la sucesión de las principales etapas del procedimiento según la invención.

Con referencia a esta figura única, se expone en primer lugar, cuando tiene una etapa 1, un soporte 10 a la radiación de una fuente de plasma 20 de tipo plasmatron, o una fuente de plasma de arco de corriente fuerte (fuente de arco catódico o de arco al vacío), o cualquier otra fuente de plasma. La fuente 20 está a su vez situada en el interior de un plasma.

En efecto, la fuente de plasma 20 está situada así como soporte en el interior de una cámara que contiene un plasma ambiente. Generalmente, este plasma ambiente será un plasma de baja energía.

Una fuente de energía 21 está también representada en las etapas B y B' de la figura.

Se precisa que la fuente 21 puede de manera general ser también cualquier fuente de iones de alta densidad de energía. Se entiende por "iones de alta densidad de energía" unos iones cuyo flujo dirigido hacia un soporte previamente revestido con una capa de revestimiento posee una energía suficiente para penetrar el soporte más allá de la capa de revestimiento depositada previamente.

Más precisamente, los iones de alta densidad de energía deben poder penetrar a una profundidad del orden de por lo menos 1,5 veces el espesor de la capa de revestimiento.

Además, los iones de alta densidad de energía deben no solamente penetrar de esta manera al soporte sino también ser aún capaces de transferir su energía al material del soporte de manera que lleven el material de dicho soporte, de una temperatura ambiente usual del orden de 25 grados centígrados, a la temperatura de fusión de dicho material del soporte.

Se comprenderá mejor el interés de esta definición de los iones de alta densidad de energía con la lectura de la continuación de la presente descripción.

Se recuerda que las fuentes plasmatron son unas fuentes de arco térmico de gran potencia, que utilizan la descarga de una arco de producto por una corriente importante entre unos electrodos concéntricos en una configuración que puede ser plana o cilíndrica, en el interior de una gas precursor, estando el arco estabilizado por una rotación a alta velocidad de elementos del dispositivo.

En la aplicación interesada aquí, se podrá utilizar un plasmatron plano en el cual el cátodo es un disco plano rodeado por un ánodo en forma de aro, y el arco está formado en el interior de un gas que puede ser inerte o reactivo, siendo dicho arco estabilizado por un campo magnético giratorio.

El soporte 10 puede ser cualquier soporte que se desee revestir (herramienta u otro), y estar constituido por un material elegido de entre una gama muy amplia de metales, de óxidos o de carburos o de nitruros, o incluso de materiales compuestos (comprendidas unas cerámicas) o unos plásticos.

Se verá en efecto que una de las ventajas del procedimiento según la invención es que puede ser utilizado sobre numerosos tipos de soportes (incluso los que tienen una temperatura de fusión muy baja), sin hacer fundir o degradar estos a consecuencia de un calentamiento demasiado importante.

En efecto, en el caso de la invención, una ventaja es que la temperatura del soporte no debe necesariamente ser aumentada por encima de un valor del orden de 40 grados centígrados.

Se precisa en efecto que, según la invención, no es necesario calentar previamente el soporte antes de la etapa de revestimiento. Sin embargo, el soporte puede calentarse ligeramente a consecuencia de la exposición a una radiación de iones de alta densidad de energía, como será descrito más en detalle en la continuación de este texto.

En cualquier caso, cuando tiene lugar este calentamiento, la temperatura del soporte no sobrepasar de un valor del orden de 40 grados centígrados.

Las partículas pueden ser por ejemplo de TiN o CrN, pero el procedimiento se aplica también a cualquier tipo de partículas de revestimiento.

Cuando el espesor de la capa 11 ha alcanzado un valor predeterminado (por ejemplo 0,5 micrones) como se ha representado en la etapa 2, se interrumpe la alimentación de la fuente 20 para hacer cesar el depósito de partículas sobre el soporte.

A este fin, la alimentación de la fuente 20 puede ser mandada por un sistema que utiliza una red neuronal que permite mandar en tiempo real el funcionamiento de la fuente.

Las etapas 1 y 2 constituyen así una fase A de depósito ininterrumpido de material sobre el soporte, que permite obtener rápidamente una capa de espesor significativo.

Pero en este estado, el depósito obtenido de esta manera presentaría cualidades de homogeneidad, de adherencia al soporte y de estado de superficie que serían limitadas (la capa presentaría una estructura que presenta espacios de menor densidad y/o unas hojas o placas).

Según la invención, se hace suceder a esta fase A de depósito de material una fase B que corresponde a la etapa 3, que cuando tiene lugar se expone el soporte 10 y la capa 11 que lo recubre a una pulsación ultrabreve (de una duración que es típicamente inferior al microsegundo, y por ejemplo inferior a 100 nanosegundos) de una radiación de iones ligeros cuya energía es por lo menos del orden de 300 a 500 KeV, que debe asegurar sobre el soporte una cantidad de calor superficial del orden de 1 Joule por centímetro cuadrado.

Es este flujo de iones ligeros que corresponde a los iones de alta densidad de energía definidos más arriba, y que constituye un elemento importante de la invención.

Se precisa que el valor de 1 Joule por centímetro cuadrado es un valor medio indicativo; en cualquier caso la cantidad de calor superficial sobre el soporte inducida por la exposición a la radiación pulsada de iones de alta densidad de energía está generalmente comprendida entre 0,01 y 5 Joules por centímetro cuadrado.

Se observa sin embargo que, para la mayor parte de los materiales, este valor está comprendido en un intervalo que va de 0,1 a 2 Joules por centímetro cuadrado. Estos valores dependen de la naturaleza del material del soporte.

Se precisa también que la duración de la pulsación ultrabreve (de la que una duración indicativa es como se ha indicado anteriormente del orden de 100 nanosegundos), depende también de la naturaleza del soporte. La duración de esta pulsación debe ser definida de manera que sea bastante breve para impedir una difusión progresiva y continua en el soporte del calor aportado por los iones de alta densidad de energía.

En cualquier caso, la duración de la pulsación y el nivel de densidad de energía de los iones se eligen de manera que los iones atraviesen el espesor de la capa de revestimiento de material depositada cuando tiene lugar la fase de depósito de material que precede a la fase de exposición a una pulsación de bombardeo de iones, para disipar la energía que estos iones conservan después de su atravesado de la capa de revestimiento en una región inmediatamente adyacente al fondo de dicha capa de revestimiento.

El nivel de energía de los iones utilizado en esta segunda fase se elige así de manera que estos iones atraviesan la capa 11 para alcanzar la región del soporte que es adyacente a esta capa, y liberan la energía que les queda en esta región del soporte (de espesor del orden del micrón).

En la práctica, el nivel de energía de los iones se elige de manera que los iones atraviesen sensiblemente cualquier espesor de la capa 11, así como una región superficial del soporte 10 adyacente a la capa 11 y de un espesor que puede ser por ejemplo del orden del micrón, antes de disipar la energía que les queda.

Más precisamente, los iones liberan una parte de su energía cuando tiene lugar el atravesado de la capa 11, y modifican así la estructura de esta capa. La parte restante de la energía de los iones es disipada en la región del soporte adyacente a la capa 11 para provocar la creación de una aleación entre esta región superficial del soporte y el material de la capa 11.

La fluencia asociada a esta operación debe ser suficiente para llevar la capa del material situada en la zona de alcance de los iones de la temperatura del soporte a la temperatura justo por encima del punto de fusión de dicho material de la capa 11. La fase B es así una fase de alteración de estructura.

Como se ha representado en la etapa 4, se obtiene así al final de las fases A y B un revestimiento del soporte 10 que está constituido por una capa superior 111 que resulta de la alteración de la capa 11 por los iones bombardeados durante la fase B y por una capa intermedia 12, más fina de aleación entre la capa 111 y el soporte 10.

La capa intermedia 12 de aleación que ha sido constituida por fusión del nivel inferior de la capa 11 y de la región adyacente del soporte garantiza así una cohesión muy fuerte entre el soporte y su revestimiento.

Desde que el impulso ultra breve de bombardeo de iones ha terminado, la capa intermedia 12 y la capa 111 se enfrían extremadamente rápidamente (a una velocidad de enfriado del orden de 10^{9} a 10^{10} grados por segundo), debido al gradiente de temperatura muy importante que ha sido creado en estas regiones (el calor asociado a la energía de los iones no ha tenido tiempo de difundirse en el interior del soporte).

Este enfriado rápido de tipo "quenching":

\bullet

provoca la resolidificación de la región 12 modificada, lo que confiere al conjunto (soporte + capas de revestimiento) una cohesión muy fuerte, y

\bullet

favorece la alteración de la estructura de la capa 111 y su endurecimiento, gracias a lo cual esta capa 111 tiene una estructura amorfa de granulometría muy fina con una microestructura que incluye unas fases nanocristalinas y metaestables, y su estructura y su estado de superficie son de una calidad extremadamente alta, comparable con la calidad obtenida en el preámbulo del presente texto.

La brevedad del impulso durante el cual el soporte 10 y la capa de revestimiento 11 son sometidos a la radiación iónica (del orden del nanosegundo) permite a la vez:

\bullet

prevenir un calentamiento del soporte, que queda a una temperatura del orden de 40º centígrados. Esta característica es particularmente ventajosa puesto que permite realizar el procedimiento según la invención sobre una variedad muy grande de tipos de soportes, y

\bullet

no retardar el desarrollo general del procedimiento, cuya velocidad de ejecución es determinada por la duración de la fase A de depósito de material.

Aparece así que el encadenamiento de las fases A y B permite realizar un revestimiento de calidad extremadamente elevada en términos de densidad, homogeneidad, cohesión con el soporte, estado de superficie, y de espesor significativo, todo ello de forma simple (sin calentamiento del soporte) y rápida

Además, este procedimiento puede ser realizado sobre una variedad muy grande de soportes contrariamente a la mayoría de los procedimientos existentes.

Es además posible obtener un espesor de revestimiento más importante, repitiendo tantas veces como sea necesario la alternancia de una fase de depósito de material A' cuando tiene lugar la cual el soporte 10, la capa de transición 12 y la capa superior 111 de la etapa 4 son de nuevo expuestas a la fuente de plasma 20 activada en su plasma, a fin de constituir un nuevo depósito 13 de la capa 111 (etapa 5).

Cuando el espesor de la nueva capa 13 ha alcanzado un espesor predeterminado (por ejemplo aquí también del orden de 0,5 micrones), se expone de nuevo el soporte 10 y las capas que lo revisten a un impulso ultrabreve de bombardeo de iones, en una etapa 6 que constituye una fase B'.

Aquí también, la energía asociada a los iones se elige de manera que estos iones bombardeados durante la fase B' atraviesan la capa 13, para alcanzar la región intermedia entre el revestimiento 13 y su soporte 111 y provocar una fusión y la creación de una aleación entre la capa 13 y el nivel superior de la capa 111 (se habrá tenido cuidado de elegir el espesor de la capa 13 depositada cuando tiene lugar la fase A' suficientemente pequeño para que los iones bombardeados puedan atravesar esta capa).

Se obtiene así una alteración y un endurecimiento de la capa 13, y su anclaje de muy buena calidad sobre el revestimiento ya realizado.

Y aunque el nivel de energía superficial asociado a los iones bombardeados durante las fases B y B' sólo sea del orden de 1 a 2 Joules por centímetro cuadrado, esta energía es disipada en la región intermedia entre la última capa de revestimiento y el último soporte, región que tiene un espesor de 1 a 2 micrones solamente, lo que corresponde a unos porcentajes de transferencia de energía volumétricos del orden de 10^{4} Joules por centímetro cúbico, suficientes para provocar una fusión (contrariamente a lo que ocurre en las técnicas conocidas "de implantación de iones").

Se obtiene así en 7 un soporte revestido por una capa de revestimiento 131 de calidad extremadamente elevada, y es posible repetir las alternancias de fases de depósito de material y de fases de bombardeo de iones para llevar el espesor de esta capa 131 a un valor deseado.

En este caso, cada encadenamiento de una fase de depósito de material y de alteración de estructura permite aumentar el espesor total del revestimiento, así como endurecer y anclar el nuevo depósito sobre el revestimiento ya realizado.

Y aquí también, la duración de las fases de alteración de estructura y de enfriado es despreciable frente a la duración de las fases de depósito de material, de manera que las fases B y B' de alteración de estructura no disminuyen la velocidad de desarrollo del procedimiento según la invención que está condicionada por las fases de depósito A y A'.

El solicitante ha determinado así que la velocidad global de revestimiento podría ser del orden de 0,5 micrones por minuto, lo que es totalmente compatible con la explotación industrial.

Con respecto a las técnicas conocidas de revestimiento asistido por bombardeo con iones de mediana energía, el procedimiento según la invención es también mucho más rápido, y ofrece además la ventaja asociada de la creación de una aleación entre el revestimiento y el soporte, lo que aumenta considerablemente las calidades y la cohesión del conjunto.

Se observará por otra parte con respecto a unas técnicas del tipo de las divulgadas por el documento US 6 086 726, que el procedimiento según la invención permite obtener unas superficies de revestimiento muy importantes, pudiendo dichos espesores ser del orden de varios micrones (habiendo obtenido el solicitante unos espesores de revestimiento del orden de 20 micrones o más).

Esta repetición de fases alternativas de depósito y de bombardeo realizadas en unas condiciones específicas permite en efecto realizar unos revestimientos de excelente calidad, y de espesor deseado.

La fase de depósito de material coherente permite depositar rápidamente una cantidad deseada de material de revestimiento.

La fase de alteración de estructura de dicho depósito, que es realizada con un bombardeo de iones cuyo nivel de energía es muy precisamente elegido, permite utilizar una pulsación de bombardeo iónico muy corta y muy intensa.

Y la elección de la energía de bombardeo que se realiza de manera que los iones penetren justo más allá de la profundidad media del nuevo revestimiento ofrece una eficacia máxima, en particular en lo concierne a la solidarización del nuevo revestimiento con la estructura existente.

Por otra parte, la densidad de energía depositada por el haz iónico en la capa de revestimiento y en el substrato se elige de manera que sea suficiente para hacer fundir la zona atravesada por el haz iónico, pero también de manera que quede por debajo de un valor que conduciría a la vaporización de material en esta zona.

La energía aportada a dicha zona provoca así una fusión rápida del material local.

Y este material fusionado, que comprende el nuevo revestimiento y la capa superficial del substrato, está sujeto a un fenómeno de templado rápido y se solidifica de nuevo al final de la pulsación de bombardeo.

Este templado conduce a la formación de estructuras nanocristalinas y de aleaciones metaestables, ofreciendo por otra parte una coherencia extremadamente fuerte entre la capa de revestimiento y el substrato.

La repetición de estas dos fases permite como se ha dicho realizar un revestimiento de espesor deseado, capa después de capa, sobre un substrato de partida.

A consecuencia del efecto de fusión provocado por el haz de iones energético, cada nueva capa de revestimiento sucesivo es fusionada con la superficie que se encuentra inmediatamente debajo.

Resulta de ello que todas las capas de revestimiento sucesivas son fusionadas juntas, formando una misma y única capa que se extiende hasta el substrato de partida.

Además, el procedimiento según la invención es simple de realizar (en particular porque la temperatura del soporte del orden de 40 grados centígrados no necesita ningún medio específico de protección o de confinamiento) y por tanto fácilmente reproducible.

Claims (10)

1. Procedimiento de revestimiento de un soporte (10) que comprende un primer material por una capa de revestimiento que comprende un segundo material, comprendiendo por lo menos una fase (A, A') de depósito de una capa de espesor dado de material coherente (11, 13) sobre la superficie del soporte durante la cual se utiliza una fuente (20) de plasma situada en un plasma ambiente, caracterizado porque cada fase (A, A') de depósito de material es seguida de una fase (B, B') de exposición del soporte y de la capa de material (11, 13) depositado a una pulsación de duración limitada de un bombardeo (21) de iones de alta densidad de energía de nivel de densidad de energía elegido, siendo la duración de pulsación y el nivel de energía de los iones bombardeados durante la fase (B, B') de exposición a una pulsación de bombardeo de iones elegidos de manera que estos iones atraviesen el espesor de la capa de material depositada cuando tiene lugar la fase (A, A') de depósito de material que precede a dicha fase (B, B') de exposición a una pulsación de bombardeo de iones, para disipar la energía que les queda después de este atravesado en una región inmediatamente adyacente al fondo de dicha capa de material depositada.

2. Procedimiento según la reivindicación anterior, caracterizado porque el procedimiento comprende la repetición de encadenamientos formados por una fase de depósito (A, A') y una fase (B, B') de exposición a un bombardeo de iones.

3. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque cada pulsación de bombardeo de iones tiene una duración inferior al microsegundo.

4. Procedimiento según la reivindicación anterior, caracterizado porque cada pulsación de bombardeo de iones tiene una duración inferior a cien nanosegundos.

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el nivel de energía de los iones bombardeados es por lo menos del orden de 300 a 500 KeV.

6. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la fuente de plasma (20) utilizada en las fases de depósito de material es un plasmatron, o una fuente de plasma de arco.

7. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el material de soporte es un metal, un material compuesto o un material plástico.

8. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los iones de energía de alta densidad corresponden a una aportación de energía sobre el soporte del orden de 0,01 a 5 Joules por centímetro cuadrado.

9. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el espesor de revestimiento tiene un espesor deseado.

10. Procedimiento según la reivindicación anterior, caracterizado porque dicho espesor es del orden de 20 micrones.