Grande Encyclopédie Larousse 1971-1976Éd. 1971-1976
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métal (suite)

 P. Riebensahm et P. W. Schmidt, Werkstoffprüfung Metalle (Berlin, 1928, 5e éd., 1958 ; trad. fr. l’Essai des métaux, Dunod, 1961). / C. S. Barrett, Structure of Metals (New York, 1943, 3e éd. avec la coll. de T. B. Massalski, 1966 ; trad. fr. Structure des métaux, Dunod, 1957). / W. Hume-Rothery, Electrons, Atoms, Metals and Alloys (Londres, 1948, 3e éd., New York, 1963 ; trad. fr. Électrons, atomes, métaux et alliages, Dunod, 1959). / C. W. Richards, Engineering Materials Science (Belmont, Calif., 1961 ; trad. fr. la Science des matériaux de l’ingénieur, Dunod, 1965). / D. McLean, Mechanical Properties of Metals (New York, 1962). / M. Eudier, les Alliages métalliques (P. U. F., 1965). / G. Richardet, Structure et propriétés des métaux (Plantyn, Anvers, 1969 ; 2e éd., Dunod, 1970), / G. Saada et G. Champier, Déformation plastique des métaux et alliages (Masson, 1969). / P. Péguin, la Physique du métal (P. U. F., coll. « Que sais-je ? », 1970). / H. de Leiris, Métaux et alliages (Masson, 1971 ; 3 vol.). / Rupture des métaux (textes rassemblés par D. François et L. Joly, Masson, 1972). / P. Poloukhine, Technologie des métaux (trad. du russe, Moscou, 1972).

métallisation sous vide

Procédé de revêtement de surface de pièces en métal, en verre, en céramique, en cristaux semi-conducteurs, en matières plastiques, en papier, en textiles, etc., par évaporation dans une enceinte étanche et sous pression réduite (vide relatif) de métaux purs et d’alliages ou, par extension, par évaporation sous vide de certains minéraux, comme des oxydes, des fluorures, des sulfures, des nitrures, etc.


Le vide utilisé est en général du vide poussé (10–4 à 10–6 torr environ), sauf en métallisation par pulvérisation cathodique, auquel cas, après avoir obtenu une pression résiduelle correspondant au moins à un vide poussé, on laisse rentrer dans l’enceinte de travail un gaz pur, généralement de l’hydrogène, pour ramener la pression résiduelle dans la zone du vide fin (10–1 torr environ).


Généralités

En principe, tout corps peut être métallisé sous vide, qu’il soit conducteur ou isolant, à condition que sa tension de vapeur soit suffisamment faible pour qu’il puisse être placé dans une enceinte à vide, dans laquelle la pression résiduelle peut être amenée à une valeur inférieure à 10–3 torr, malgré le dégazage de ce corps et, éventuellement, un début de sublimation de celui-ci.

La matière à évaporer est également placée dans cette enceinte vide d’air et, dans le procédé de métallisation traditionnelle, encore appelé métallisation par thermo-évaporation, elle est chauffée soit par des filaments en tungstène parcourus par un courant électrique (effet Joule), soit par bombardement électronique. Les vapeurs ainsi obtenues viennent se déposer sur les objets à revêtir placés dans cette enceinte autour de la source d’évaporation. On obtient ainsi un dépôt relativement uniforme, dont l’épaisseur varie de quelques couches atomiques à 10 μ environ, suivant la durée de la phase d’évaporation.

Compte tenu de la pression résiduelle dans l’enceinte de métallisation (10–4 torr environ), le libre parcours moyen des molécules est de 1 m environ ; si la distance moyenne de la source d’évaporation aux objets à métalliser est de 0,3 m seulement, la plupart des particules de matière vont directement de la source d’évaporation sur les pièces à métalliser, sans choc intermédiaire avec d’autres particules (molécules ou atomes de la phase gazeuse résiduelle) et donc sans possibilité d’oxydation de ces particules. Ainsi, dans la plupart des cas (aluminium, or, argent, etc.), les dépôts obtenus sur des surfaces lisses sont parfaitement brillants. Pendant la phase d’évaporation et de métallisation proprement dite, dont la durée est en général de quelques secondes, si la pression dans l’enceinte reste suffisamment basse (vide moléculaire, c’est-à-dire pression résiduelle inférieure à 10–3 torr), les trajectoires des atomes métalliques, ou des microparticules s’il y en a, sont rectilignes et partent en toutes directions à partir de la source d’évaporation en formant un véritable faisceau atomique. Les particules dont les trajectoires rencontrent les pièces à métalliser forment le dépôt utile ; les autres passent à côté des surfaces des pièces à métalliser et se fixent sur les parois de l’enceinte ou sur les supports intérieurs que celle-ci comporte. Lorsque la surface d’une pièce ne doit être métallisée que partiellement, il suffit d’interposer un masque entre la source d’évaporation et la pièce à métalliser ; celui-ci comporte des ouvertures correspondant exclusivement aux zones à métalliser. Lorsqu’on opère sous ultravide, avec des métaux très purs et des enceintes de travail associées à des pompes ioniques, turbomoléculaires ou cryogéniques, on obtient des couches minces de pureté atomique.

Nouvelle technique de métallisation sous pression réduite, la métallisation par pulvérisation cathodique est surtout utilisée en micro-électronique. Après avoir fait un vide poussé dans l’enceinte de travail, de l’ordre de 10–5 torr, on y introduit un gaz pur, généralement de l’hydrogène, jusqu’à ce que la pression atteigne 10–1 torr environ. On fait alors jaillir une décharge électrique, dite froide, entre une plaque généralement en aluminium (cathode) placée au-dessus des pièces à métalliser, elles-mêmes reliées au pôle positif d’un générateur électrique produisant une tension de quelques kilovolts. Cette décharge électrique s’accompagne d’une pulvérisation de la cathode en aluminium, et l’on retrouve sur les pièces à métalliser la matière enlevée à la cathode. Cette méthode donne généralement un dépôt de plus grande pureté et de meilleure adhérence que la métallisation classique par thermo-évaporation.


Utilisation

La métallisation sous vide modifie essentiellement les propriétés de surface : conductibilité électrique, réflexion, aspect, réactivité chimique de la couche superficielle, etc. Elle est essentiellement utilisée dans trois domaines différents.