L’introduction des micro-accélérateurs de particules dans le traitement de surface.

 

L’implantation ionique est une technologie née dans les grands laboratoires de physique dans les années 1970. De nombreux essais effectués par les équipes de recherche ont montré qu’il était possible d’améliorer les caractéristiques mécaniques, tribologiques, de résistance à la corrosion des métaux implantés. Malheureusement, la taille, plusieurs mètres de long, et le poids, jusqu’à 2 tonnes, et le prix prohibitif des équipements nécessaires ont réduit son utilisation dans l’industrie.

 

En développant une nouvelle technologie basée sur un micro-accélérateur de particules de taille réduite (30 cm, 10 kg), IONICS divise par un facteur 10 le poids et l’encombrement de l’implanteur. De plus, ne se limitant pas, comme les implanteurs connus jusqu’alors, à des ions monochargés, le micro-implanteur IONICS, par implantation d’ions multichargés, multi-énergies, accroît considérablement l’intérêt de l’implantation. En effet, plus la charge de l’ion est élevée, plus il pénètre profondément dans le matériau. Les ions multichargés s’insèrent ainsi uniformément sur une épaisseur allant de 0 à 3 µm. On peut réellement parler d’une efficacité multipliée par 5.

 

IONICS a développé ainsi un procédé "à froid" de traitement des métaux économiquement donc industriellement intéressant. Ce procédé met en oeuvre un micro-accélérateur de particules. Douze brevets, déposés par IONICS, concernent l’équipement, le procédé, le choix des gaz, et les améliorations conférés aux métaux traités.

 

IONICS, par son origine et ses relations avec les centres de recherche Ganil et CIMAP, possède une expertise dans le domaine de l’interaction ion-matière. Ceci se traduit par une parfaite maîtrise de la production des ions, de leur accélération, de leur trajectoire, et de leur dosage pour atteindre les propriétés souhaitées en terme de dureté, de diminution du frottement, de résistance à la micro-fissuration ou encore de résistance à la corrosion. La profondeur de traitement oscille entre 0 et 3 microns. Elle peut paraître faible, mais la couche ainsi produite par ré-alliage, amorphisation ou nano-restructuration, a des caractéristiques nouvelles en matière de liaisons, de tenue, qui rend toute comparaison difficile avec des procédés existants. Nous sommes ici dans le domaine des nano-technologies où les modifications se font dans l’organisation cristallographique, les tailles de grains ou leur orientation, la topologie des plans de glissement. Le procédé se différencie ainsi des dépôts du fait d’une délamination impossible, d’un profil dégressif du gaz implanté, et d’une moindre exigence de préparation de la pièce à traiter.
Les résultats obtenus sont : une dureté de surface augmentée jusqu’à 7 fois, une sensibilité à l’oxydation extrêmement réduite, par effet de barrière de diffusion, et un polissage de la surface améliorant ainsi le coefficient de frottement. Enfin, le traitement est réalisé à froid, ce qui exclut toute déformation des matériaux traités.

 

Par ailleurs,  les modifications des caractéristiques des matériaux sont telles qu’il est possible d’envisager la substitution, dans leur usage, de métaux coûteux, voire précieux, par d’autres, beaucoup plus courants.
Enfin, ce traitement à froid est une technologie propre : aucun rejet, aucune pollution n’est à considérer, seule un très faible niveau de radiation facilement contrôlable est à prendre en compte.