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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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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.
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MOTS-CLÉS
métallisation laser des surfaces textiles intelligents revêtement métallique impression laser directe
VERSIONS
- Version archivée 1 de oct. 1996 par Patricia LAURENS, Catherine DUBOUCHET, Didier KECHEMAIR
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6. Conclusion
La métallisation par voie laser permet la réalisation de motifs très complexes avec des temps de cycle de réalisation compatibles avec les besoins des industriels de l’automobile, de l’aéronautique et du médical notamment. Preuve en est que nombreux sont les procédés industriels et les machines expressément développés.
L’élaboration de tels revêtements ne se limite pas à la réalisation de pistes ou motifs en 2D ; des dispositifs en 3D existent aussi et leur industrialisation est mature.
Les lasers autorisant ces métallisations sélectives sont pour la plupart des lasers impulsionnels émettant dans l’UV ou le proche IR, avec des durées de pulse de quelques dizaines de nanosecondes. Deux technologies dominent : celle des lasers Nd :YAG et celle des lasers à excimer.
L’avènement des lasers à impulsions ultra brèves permet d’augmenter les précisions des dépôts et des rapports de forme, tout autant que d’élargir la gamme des couples métal/substrat compatibles.
Les lasers aux impulsions picoseconde, voire femtoseconde, vont faire entrer les technologies de métallisation par voie laser vers la maîtrise industrielle des nanotechnologies, en permettant notamment la réalisation de dispositifs électroniques à l’échelle nanométrique. Ce changement d’échelle fait le lien avec les procédés d’impression 3D qui actuellement visent les grandes dimensions.
De même que l’impression 3D (ou additive manufacturing) s’est développée du fait de sa grande capacité à créer des formes libres, les procédés de métallisation additifs fins vont éclore du fait de l’utilisation combinée du juste matière et de la possibilité de l’impression directe en 3D. En somme, l’une des pistes de développement de ces procédés de métallisation additifs fins est la mise au point d’un procédé permettant le dépôt direct et sélectif de tous types de métaux sur tous types de surfaces en atmosphère libre et sans étape de pré- ni de post-traitement.
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - * - Projection thermique métallisation. © Sofiplast – http://www.sofiplast.fr/revetement_projection_thermique.php.
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(2) - * - Fonctionnalité apportée par la technologie JetMetalTM : Blindage électromagnétique. © JetMetal Technologies – http://jetmetal-tech.com/fonctionnalisation/domaines-dactivite-2/automobile/.
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(3) - * - Metallizedceramics. © Société Innovacera – https://www.innovacera.com/product/metallized-ceramics.
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(4) - * - Fonctionnalité apportée par la technologie JetMetalTM : Conduction de surface. © JetMetal Technologies – http://jetmetal-tech.com/fonctionnalisation/domaines-dactivite-2/electronique/.
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(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.
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DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
Procédés de métallisation sans assistance laser :
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http://www.esiee.fr/fr/ecole/salles-blanches/equipements-et-procedes/photolithographie
(page consultée le 12 juillet 2017)
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(page consultée le 12 juillet 2017)
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http://www.polytech-lille.fr/cours-transistor-effet-champ/techno/photolit.htm
(page consultée le 12 juillet 2017)
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http://www.pegastech.com/metallisation-plastique.html
(page consultée le 12 juillet 2017)
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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 :
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http://www.orc.soton.ac.uk/lift.html
(page consultée le 12 juillet 2017)
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(page consultée le 12 juillet...
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