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EDF Industrie
  LES FICHES TECHNIQUES
Dépots sous vide pvd par arc cathodique
à guidage magnétique
EDF Industrie
THERMI-PLATIN
(Groupe Thermi-Lyon)
471, rue de l'Industrie
zi des prés paris
74970 Marignier

Tél.: 04 50 34 69 88
Fax.: 04 50 34 69 76

thermi platin - groupe thermi lyon
  Avantages de l'installation

- qualité des revêtements
- souplesse d'utilisation
- fiabilité
- contrôle des paramètres

  L'entreprise

Le groupe THERMI-LYON est un prestataire de services industriels spécialisé depuis sa création en 1960 dans le traitement thermique des outillages et pièces mécaniques. A cette activité d'origine s'est associée une activité complémentaire en 1996: les dépôts métalliques sous vide (PVD, CVD, PACVD).

Avec huit unités de production en région Rhône-Alpes et deux en Île-de-France, THERMI-LYON a réalisé en 1996 un chiffre d'affaires de 130 MF avec un effectif de 250 personnes.

Deux unités, situées à Creil (Oise) et à Marignier (Haute-Savoie), ont pris le nom de THERMI-PLATiN et sont spécialisées dans les dépôts sous vide PVD pour les fabricants et utilisateurs de pièces industrielles mécaniques à usure par frottement et d'outillages : outils de coupe, de découpe, d'emboutissage, moules d'injection de plastique et d'aluminium.

  Les dépots métalliques sous vide

 Les dépôts métalliques sous vide en phase vapeur sont connus pour leur grande dureté et leur faible coefficient de frottement qui expliquent leur excellente résistance à l'usure.

Pour améliorer les performances des outillages et pièces mécaniques, THERMI-LYON propose plusieurs techniques de revêtements métalliques en phase vapeur:

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Pièces traitées avec différents
types de dépots

- Le PVD (Physical Vapor Deposition) : dépôt par condensation de la vapeur métallique à la surface de la pièce à des températures de 100 à 550 °C.

- Le CVD (Chemical Vapor Deposition) : dépôt par réaction chimique de la vapeur métallique avec la surface de la pièce à revêtir à des températures de 900 à 1 100 °C.

- Le PACVD (Plasma Assisted CVD) : CVD assisté par plasma pour dissocier le gaz actif à plus basse température, de l'ordre de 500 °C.

  Les dépots PVD par arc cathodique

Parmi les technologies PVD disponibles évaporation sous vide activée ou non par arc cathodique, pulvérisation cathodique, pulvérisation par faisceau d'ions ou d'électrons, par laser, l'usine THERMI-PLATiN de Marignier emploie depuis 1996 la technique d'évaporation par arc cathodique.

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Vue d'ensemble de l'installation
de dépot PVD
Cette technique consiste à évaporer le matériau à déposer, qui provient de " cibles " disposées autour de la charge, par l'effet thermique d'un arc électrique. Les particules évaporées se combinent au gaz d'apport ionisé (azote par exemple) pour former le composé recherché qui se dépose en une couche homogène et fortement adhésive sur les pièces portées à un potentiel négatif ajustable.
  La technologie du réacteur Platit (R)

La technologie adoptée par THERMI-PLATiN, récemment développée par le groupe suisse BLOSCH PLATIT, présente des caractéristiques innovantes par rapport aux techniques classiques:

- Un système de guidage magnétique de l'arc permet de calibrer l'énergie de l'arc, assurant une érosion uniforme de la surface des cibles, donc un taux constant de vaporisation. Ce contrôle de l'arc contribue largement à la qualité du dépôt lui-même et à sa reproductibilité.

- Avec le procédé Platit®, le décapage ionique effectué en début de cycle est modulable par ajustement de la tension (- 20 à - 1 250 V) selon le type de pièces et leur état de pollution.

- Les cibles sont de grandes dimensions pour englober la charge et créer un plasma homogène, assurant l'uniformité du dépôt sur l'ensemble des pièces constituant la charge.

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Schéma en coupe d'une enceinte

  Equipement d'évaporation par arc cathodique

Description

L'installation se compose de deux machines d'évaporation par arc cathodique installées en 1996 et 1997.

Chaque enceinte contient quatre cibles disposées à la périphérie et un plateau supportant quatre broches dont la double rotation garantit l'homogénéité du dépôt sur toute la surface des pièces.

Caractéristiques

Nombre de machines 2
Dimension utile Diamètre 650 mm
Hauteur 850 mm
Capacité utile 500 kg
Niveau de vide 1 à 5.10-7 mbar
Cibles Nombre 4
Largeur 250 mm
Hauteur 800 mm
Tensions Cibles (cathodes) -15 à -40 V
Porte substrat (anode) -20 à -1250 V
Puissances installées par machine Chauffage 50 kW
Pompes (vide) 7 kW
Arc 17 kW
Plasma 15 kW
Température enceinte 250 à 500 °C
Epaisseur du dépot Courante 3 µm
Limites 1 à 10 µm
Dureté obtenue sur pièces 2 200 à 4 000 Hv
Matériaux d'évaporation Ti, Al, Cr

Fonctionnement - Automatisme

Une fois l'enceinte chargée et fermée, un système informatique assure la gestion du cycle de traitement, dont la durée est de l'ordre de 6 heures, en fonction des pièces traitées :

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Vue d'ensemble d'une unité
d'évaporation par arc cathodique
- Mise sous vide de l'enceinte (10E-6 mbars) par pompe à palettes, pompe à lobes (Roots) et pompe turbomoléculaire.
- Chauffage par paliers, réglable entre 250 et 500 °C.
- Décapage ionique.
- Injection des gaz réactifs.
- Evaporation et dépôt.
- Refroidissement par injection et brassage d'azote.
- Remise en pression atmosphérique.
- Ouverture et déchargement.

Le cycle est sélectionné par l'opérateur s'il est mémorisé, ou programmé s'il s'agit d'un nouveau en saisissant les temps de montée en température et de paliers, les températures associées...

Le chauffage de l'enceinte s'effectue par résistances tubulaires en inox fixées verticalement sur quatre panneaux disposés le long des parois.

La puissance est pilotée en trains d'ondes par un régulateur à action PID.

La paroi de l'enceinte est constituée d'une double enveloppe dans laquelle circule de l'eau à 40 °C au début du cycle et à 15 °C pendant le refroidissement.

  Performance des dépots

Les dépôts durs PLATiN apportent aux outillages et pièces mécaniques des propriétés tribologiques inégalées, favorisant le glissement et réduisant de façon importante l'usure adhésive et abrasive.

Ils conduisent, pour les outillages, à des gains d'exploitation et de productivité :

- Durée de vie augmentée (résistance à l'usure).
- Performances machine améliorées (moins d'arrêts pour changement d'outillage ou maintenance).
- Cadence machine plus élevée (efforts de coupe réduits).
- Economie d'outillages (durée de vie plus élevée).
- Meilleure qualité des pièces produites.
- Coûts de finition réduits.

  Opinion de l'utilisateur

Le choix de la technologie Platit® - que nous sommes seuls à exploiter en France - explique pour une large part le succès rencontré auprès de nos clients au cours de la première année d'exploitation, qui nous a conduits à mettre en service une deuxième installation en septembre 1997 dans la nouvelle usine de Marignier.

La facilité et la souplesse d'exploitation de ces installations, ainsi que leur fiabilité, nous donnent entière satisfaction grâce :

- A la gestion informatique du procédé, sans intervention humaine, assurant la précision et la reproductibilité du traitement.

- Au réglage précis des paramètres propres au traitement.

La technologie Platit® favorise en outre l'uniformité des dépôts, sur des pièces différentes ou de géométrie complexe.

Pour nos clients, la qualité et l'adhérence du dépôt se mesurent par des gains de performances et de durée de vie de leurs outillages. Ces résultats sont particulièrement significatifs pour les applications telles que : outils de coupe, moules d'injection, outillages de presse.

Dans l'avenir, alors que les applications des dépôts PVD sont en pleine expansion, la technologie Platit® présente les meilleures perspectives de développement. En effet, elle admet une grande diversité de matériaux d'évaporation et de gaz réactifs avec des possibilités de dépôts multicouches ou de type Duplex jusqu'à de fortes épaisseurs (10 µm).

  Références

Constructeur PLATIT AG - Groupe BCI
Moosstrasse 68 - CH - 2540 GRENCHEN
Tél. 00 41 32 654 26 00

EDF INDUSTRIE EDF
Centre EDF Industrie
immeuble Elysées La Défense
7, place du Dôme - La Défense 7
92056 PARIS LA DÉFENSE Cedex
Tél. 01 47 44 97 49

EDF GDF SERVICES
ANNECY LÉMAN
5, boulevard Decouz - B.P. 2334
74011 ANNECY Cedex
Tél. 04 50 65 37 49

 

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