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Accueil > Recherche > Équipe Sonochimie et Réactivité des Surfaces > Les axes de recherche > Elaboration des couches minces fonctionnalisées

Elaboration de revêtements métalliques chimiques et électrochimiques

Responsable : Francis Touyeras

La métallisation de polymères et de céramiques atteint aujourd’hui un essor économique important. Cette application permet d’allier les performances de légèreté, de souplesse, de mise en forme, de vibration, des non conducteurs, aux propriétés tribologiques, conductrices (électriques, magnétiques, thermiques) et esthétiques des revêtements métalliques.

D’indéniables solutions techniques sont apportées et permettent la mise sur le marché d’éléments sophistiqués destinés à la téléphonie, l’informatique, au contrôle médical. Citons pour exemple : les connecteurs, transducteurs, blindages électromagnétiques…

Néanmoins la plus grosse part du marché inhérente à la métallisation des plastiques est destinée à la finition haut de gamme de produits liés à l’industrie cosmétique, sanitaire, automobile…tels que les flacons de parfum, robinets, habillage automobile.

Le procédé de métallisation par voie chimique n’a cessé d’évoluer depuis sa création, dans les années cinquante. Néanmoins, les procédés mis en œuvre actuels trouvent leurs limites vis à vis des cinétiques de réactions et vis à vis des propriétés que sont l’épaisseur, l’adhérence ou le taux de contraintes. En d’autres termes, l’élaboration de ces dépôts est lente et leur durée de vie est courte surtout si ces matériaux sont soumis à des contraintes mécaniques et/ou climatiques importantes

Le procédé de métallisation est en théorie assez simple, tant sur le plan chimique que technologique. Son optimisation dépend de trois phases essentielles : à savoir la rugosité contrôlée de la surface, l’activation engendrée par du palladium sous forme métallique, et le dégazage de l’hydrogène inhérent à la réaction chimique pendant la métallisation proprement dite.

L’utilisation des ultrasons de forte puissance a ouvert une nouvelle voie de recherche, puisque sans changer la nature du procédé, l’irradiation ultrasonore apporte une agitation spécifique par implosion de bulles de cavitation. Pour une fréquence 500 kHz, cette action est déterminante dans la phase d’activation, mais également au début de la phase de métallisation .

Les résultats déjà publiés montrent :

- L’apport des ultrasons pendant la phase d’activation permet une meilleure dissolution des agglomérats de palladium colloïdaux en palladium métal et augmente de ce fait la densité de sites de nucléation sous vibration de haute fréquence et de forte puissance.

- L’amélioration, de l’ordre de 30% de l’adhérence du revêtement sur le substrat et donc de la durée de vie du couple en imposant une irradiation ultrasonore au début du cuivrage Il apparaît un meilleur ancrage mécanique de la première couche de métallique lorsque les ultrasons sont employés.

- La diminution du taux de contraintes résiduelles du revêtement. Elles sont dues, outre les contraintes thermiques et de dépôt, essentiellement à l’incorporation d’hydrogène pendant la formation du film. Ce type de contraintes engendre une tension permanente du dépôt dans le sens de l’arrachement. L’application des ultrasons à 5 watts facilite la désorption de l’hydrogène.

Les industriels utilisant les procédés par voie chimique de cuivrage, nickelage, chromage sont tous confrontés à ces problèmes. Les ultrasons améliorent sans conteste les performances des produits réalisés.