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Lasers de puissance et traitements superficiels

Article de référence | Réf : M1643 v2

Métallisation sélective de surfaces par voie laser

Auteur(s) : Armel BAHOUKA

Date de publication : 10 déc. 2017

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RÉSUMÉ

La métallisation sélective des surfaces est un axe majeur de développement des techniques de protection et/ou de fonctionnalisation des surfaces. Ces dépôts améliorent les propriétés de conduction électrique et/ou thermique, et renforcent les potentiels mécanique ou chimique des surfaces. Cet article met en lumière les marchés et applications s’y référant. Les différentes voies et procédés de métallisation classiques par opposition à ceux utilisant des lasers sont abordés. Leurs principes, les technologies et outils associés sont décrits. Les méthodes et technologies de caractérisation des dépôts sont exposées et permettent de décrire les performances relatives de chaque technique de métallisation.

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ABSTRACT

Laser selective surface metallization

Selective surface metallization is a trend technological axis of development and a growing market. Treated surfaces can see their electric and/or thermal properties and their mechanical and chemical potential enhanced or reinforced by these kinds of coatings. This article focuses on these markets and their applications. Many technics exist with different and even disjunctive fields of application: these differences, principles and their associated manufacturing tools are exposed. A major comparison between laser selective surface metallization and other classic methods is made in order to describe their relative performances.

Auteur(s)

Armel BAHOUKA : Docteur en physique de l’Université Paul Verlaine de Metz - Chef de projet à IREPA LASER, Illkirch, France

INTRODUCTION

Peu de matériaux sont ductiles, électriquement ou thermiquement conducteurs, ou présentent l’aspect brillant des métaux. Or, il est des domaines de plus en plus nombreux (plastronique, emballage, textiles intelligents, cosmétique), où ces propriétés spécifiques sont nécessaires sur tout ou partie de la surface de certains dispositifs. La métallisation sélective des surfaces permet de concilier ces objectifs a priori antagonistes. Il s’agit d’un ensemble de techniques (mécaniques, physiques et/ou chimiques) qui confèrent à la surface d’un substrat métallique ou non certaines propriétés spécifiques des métaux. L’intérêt économique de ces techniques est qu’avec une quantité relativement faible de métal, il est possible de combiner à la surface du substrat, des propriétés a priori exclusives de celui-ci et du métal. Il est ainsi possible de renforcer mécaniquement des matériaux ultrafins tout en conservant leur souplesse ou de rendre électriquement conductrices les surfaces de matériaux isolants.

Ces techniques permettent aussi de protéger de la corrosion, de créer des dispositifs électriques passifs (puces RFID) ou actifs (capteurs). La compatibilité physico-chimique des matériaux avec la technologie choisie influera sur le dépôt. Celui-ci sera évalué par rapport à son adhésion, sa morphologie, son aspect et ses propriétés électriques. Outre le coût, industriellement, les paramètres clés sont la précision, la capacité et l’environnement à mettre en œuvre. Ce qui suit est une revue des méthodes et techniques (physiques, chimiques, directes ou indirectes) de métallisation des surfaces. Les performances de chacune des techniques exposées sont développées. Cet article pourra servir à orienter les choix techniques des utilisateurs en tenant compte du potentiel de la méthode, des contraintes qu’elle implique et de l’application visée.

Le lecteur trouvera en fin d'article un glossaire des termes utilisés ainsi qu'un tableau de sigles et symboles.

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MOTS-CLÉS

métallisation laser des surfaces | textiles intelligents | revêtement métallique | impression laser directe

KEYWORDS

surface laser metallization | smart textile | metal coating | laser direct printing

VERSIONS

Il existe des versions antérieures de cet article :

Version archivée 1 de oct. 1996 par Patricia LAURENS, Catherine DUBOUCHET, Didier KECHEMAIR

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BIBLIOGRAPHIE

(1) - * - Projection thermique métallisation. © Sofiplast – http://www.sofiplast.fr/revetement_projection_thermique.php.
(2) - * - Fonctionnalité apportée par la technologie JetMetalTM : Blindage électromagnétique. © JetMetal Technologies – http://jetmetal-tech.com/fonctionnalisation/domaines-dactivite-2/automobile/.
(3) - * - Metallizedceramics. © Société Innovacera – https://www.innovacera.com/product/metallized-ceramics.
(4) - * - Fonctionnalité apportée par la technologie JetMetalTM : Conduction de surface. © JetMetal Technologies – http://jetmetal-tech.com/fonctionnalisation/domaines-dactivite-2/electronique/.
(5) - * - Luxe et décoration : pièce d’aviation. © ProdecMetal – http://www.prodec-metal.com/index.php/fr/traitement-de-surface/luxe-et-decoration-prodec-metal.html.
...

DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES

1 Sites Internet

Procédés de métallisation sans assistance laser :

http://www.esiee.fr/fr/ecole/salles-blanches/equipements-et-procedes/photolithographie

(page consultée le 12 juillet 2017)
http://www.femto-st.fr

(page consultée le 12 juillet 2017)
http://www.polytech-lille.fr/cours-transistor-effet-champ/techno/photolit.htm

(page consultée le 12 juillet 2017)
http://www.pegastech.com/metallisation-plastique.html

(page consultée le 12 juillet 2017)
http://iramis.cea.fr/Phocea/Vie_des_labos/Ast/ast.php?t=fait_marquant&id_ast;=2152

(page consultée le 12 juillet 2017)

Procédés de métallisation avec assistance laser :

http://www.orc.soton.ac.uk/lift.html

(page consultée le 12 juillet 2017)
http://www.adapt-laser.com/

(page...

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Sommaire
Sommaire détaillé

INTRODUCTION

1 - MATÉRIAUX À MÉTALLISER

1.1 - Principes de la métallisation des surfaces
1.2 - Pourquoi la métallisation sélective ?
1.3 - Marchés de la métallisation sélective : produits et applications

2 - TECHNIQUES CLASSIQUES

2.1 - Dépôts par voie chimique (en phase gazeuse et liquide)
2.2 - Dépôts par voie physique

3 - TECHNIQUES ASSISTÉES PAR VOIE LASER

3.1 - Apports du laser et des machines associées
3.2 - Prétraitements des surfaces
3.3 - Métallisation indirecte/mixte assistée par voie laser : procédés d’activation
3.4 - Métallisation directe par voie laser