Qu'est-ce que le revêtement de carbone de type diamant ? Voici ce que les concepteurs de produits doivent savoir

Êtes-vous un concepteur de produits qui cherche à créer des pièces ou des composants qui entreront en contact avec d'autres pièces ou assemblages, ou envisagez-vous de créer des produits qui seront exposés à des produits chimiques ou à des environnements agressifs ? Si tel est le cas, vous devez choisir un matériau présentant des caractéristiques élevées de résistance à l'usure et aux produits chimiques.

Cependant, alors que plusieurs matériaux d'ingénierie ont une résistance à l'usure et des propriétés chimiques impressionnantes, ces matériaux ne sont généralement pas bon marché. Par conséquent, les concepteurs et fabricants de produits de premier plan améliorent les propriétés des métaux ordinaires à l'aide de procédés de finition de surface spéciaux tels que le revêtement de carbone de type diamant.

Revêtement en carbone de type diamant (DLC) se forme lorsqu'il est ionisé, et le carbone décomposé est amené à atterrir sur la surface d'un substrat à haute énergie. Ce revêtement améliore les propriétés du substrat (comme la résistance à l'abrasion, la résistance à la corrosion et le coefficient de frottement), ce qui les rend idéaux dans une large gamme d'applications.

Dans cet article, nous reviendrons sur les bases du revêtement de type diamant. Nous couvrirons également les types et les applications de ces revêtements dans plusieurs industries. Commençons !

Figure 1 :Un substrat métallique avec un revêtement en carbone de type diamant

Comprendre le revêtement de type diamant

Lorsque vous entendez l'expression "revêtement de type diamant" pour la première fois, vous vous demandez probablement comment le diamant (l'une des substances naturelles connues les plus dures) est traité pour être utilisé comme matériau de revêtement.

Mais vous ne devriez pas penser au DLC de cette façon. Au lieu de cela, vous voulez penser à l'élément chimique essentiel qui rend le revêtement de type diamant si unique, à savoir le carbone. Le carbone est tétravalent, ce qui signifie qu'il a quatre électrons disponibles pour former des liaisons avec d'autres atomes. Le nombre de liaisons formées et la disposition de ces liaisons déterminent les propriétés que possédera un composé carboné.

Par exemple, la structure moléculaire d'un diamant comporte plusieurs atomes de carbone, qui ont quatre électrons formant des liaisons moléculaires avec d'autres atomes de carbone. En revanche, les atomes de carbone dans la structure moléculaire du graphite n'utilisent que trois de ces électrons pour former des liaisons moléculaires entre eux. Cette légère variation est ce qui rend les cristaux de diamant très durs et les graphites très mous.

Figure 2 :Liaison moléculaire dans le diamant et le graphite Source :WikiMedia Commons

Le film de carbone de type diamant est essentiellement constitué d'atomes de carbone, comme le diamant et le graphite. Cependant, un film DLC combine la structure atomique du diamant et du graphite, ce qui signifie qu'il comporte plusieurs atomes de carbone et utilise trois et quatre des électrons des atomes pour former des liaisons moléculaires. En conséquence, le DLC combine les propriétés du diamant et du graphite.

Caractéristiques du revêtement de type diamant

#1 Faible coefficient de frottement

Le coefficient de frottement (également appelé coefficient de frottement) est un nombre sans dimension que les ingénieurs utilisent pour décrire la résistance d'un matériau (ou d'un produit) au frottement lorsqu'il glisse sur une autre surface.

Les revêtements DLC ont un très faible coefficient de frottement compris entre 0,015 et 0,2. Par conséquent, les pièces (ou assemblages) revêtus de DLC nécessitent généralement moins d'énergie pour maintenir un processus (ou une opération mécanique). Cela les rend extrêmement utiles dans les applications où vous avez besoin de pièces mobiles, comme l'industrie automobile, les ateliers d'usinage et l'industrie aérospatiale.

En savoir plus :Comprendre comment les fabricants fabriquent des pièces aérospatiales.

#2 Excellente résistance à l'abrasion

L'abrasion décrit l'usure (abrasion ou frottement) de parties d'un matériau due au frottement. C'est généralement indésirable et inévitable dans les opérations mécaniques. La seule solution consiste à trouver un matériau à haute résistance à l'abrasion pour un besoin d'application particulier.

Les métaux revêtus de DLC offrent une résistance élevée à l'abrasion par rapport aux métaux ordinaires. Pour vous donner une idée du niveau d'abrasion offert par les revêtements DLC, considérons la figure 3, qui montre un test de résistance à l'abrasion effectué sur deux métaux.

Figure 3 :Test de résistance à l'usure (ou à l'abrasion) sur un matériau revêtu de carbone de type diamant

Supposons que la première pièce métallique n'ait pas de revêtement supplémentaire tandis que l'autre métal est revêtu de DLC. Dans un tel scénario, si vous engagez un pénétrateur sur les deux matériaux (en utilisant la même force), vous remarquerez que la surface revêtue de DLC ne se raye pas autant que la surface sans revêtement. Cette caractéristique unique rend les pièces revêtues de DLC utiles dans les pièces d'usure de moteur automobile, les injecteurs et les applications de bijoux.

#3 Résistance à la corrosion

Les revêtements DLC offrent une résistance à la corrosion, ce qui les rend idéaux dans les applications où les pièces seront exposées à des environnements humides ou agressifs (par exemple, les pipelines et les composants aérospatiaux).

#4 Esthétique

Le revêtement DLC se distingue des autres types de revêtements car il protège les pièces métalliques contre les atmosphères agressives tout en assurant peu ou pas de modification de l'aspect esthétique de la pièce. De plus, vous pouvez obtenir une gamme de couleurs attrayante allant de l'anthracite au noir profond grâce au procédé de revêtement DLC.

Types de revêtement DLC

Les revêtements DLC sont de différents types, en fonction du métal (ou du non-métal) ajouté à leur structure chimique. Par exemple, les revêtements DLC dopés au métal sont simplement des alliages DLC avec des métaux comme le titane, le molybdène, le tungstène, l'aluminium et le chrome. En revanche, les types de DLC dopés non métalliques comprennent le silicium-DLC, le fluor-DLC et l'azote-DLC.

Figure 4 :Revêtement DLC dopé au silicium sur un substrat métallique

Le choix idéal du revêtement DLC allié dépendra des exigences de votre application. Par exemple, les revêtements DLC en alliage de titane sont idéaux pour les applications médicales en raison de leurs excellentes propriétés tribologiques, de leur bio-inertie et de leur inertie chimique. En revanche, les revêtements DLC en alliage de silicium sont idéaux pour les outils de coupe, les blocs moteurs, les pistons et les engrenages.

Figure 5 :Pièces de piston et de cylindre avec revêtement DLC

Heureusement, les ateliers d'usinage de premier plan comme Gensun proposent généralement des services de conseil en finition de surface à leurs clients.

Services de revêtement DLC :Gensun peut vous aider

Gensun est l'un des principaux fournisseurs de services d'usinage en Asie. Non seulement nous utilisons des technologies de fabrication de pointe pour fabriquer vos pièces, mais nous offrons également des services de finition de surface de haute qualité comme le revêtement DLC en carbone de type diamant. Nos ingénieurs, machinistes et experts en contrôle qualité travaillent ensemble pour que votre produit soit bien fait.

En savoir plus sur nos services de finition de surface.