Structuration submicronique de l'acier par gravure Plasma pour applications Optiques et optimisation Tribologique – SPOT

Le projet SPOT a pour objectif le développement d’un ou plusieurs procédés de gravure par plasma réactif pour structurer la surface de pièces en acier de type austénitique et martensitique jusqu’à l’échelle submicronique. En combinant les propriétés intrinsèques ou chimiques des surfaces avec les propriétés physiques générées par la topographie, des fonctionnalités nouvelles ou optimisées seront créées afin de répondre aux attentes de nombreux secteurs industriels. Cette valeur ajoutée suppose la maîtrise du procédé de structuration, et permettra de répondre aux limitations des techniques déjà disponibles (laser, gravure chimique, emboutissage). Pour garantir la durabilité des macro/nano motifs réalisés, nous développerons des traitements « duplex » de structuration suivie de traitement thermochimique (nitruration, carburation) basse température assisté par plasma, mixant ainsi les avantages conjoints des deux procédés. Cette voie innovante doit donner naissance à de nouvelles familles de produits répondant à des besoins spécifiques et très contraignants en matière de résistance mécanique, de réduction du frottement, de durée de vie des pièces en conditions extrêmes. Le marché potentiel est très important.
Le consortium est composé de trois laboratoires et d’un industriel. L’Institut Jean Lamour (IJL), coordinateur, est un acteur reconnu au niveau international pour la mise en forme et le traitement des matériaux. Il développe des activités de recherche liées à la structuration de surfaces métalliques par plasma (traitement thermochimique et gravure par pulvérisation ionique). Le Centre de Nanosciences et de Nanotechnologies (C2N) possède de solides compétences en gravure plasma, tant sur le plan expérimental que fondamental pour la compréhension des mécanismes mis en jeu. Ceux-ci sont exploités dans les codes de modélisation des interactions plasma-surface développés à l’Institut des Matériaux Jean Rouxel (IMN), troisième partenaire académique de SPOT. L’IMN possède en outre de fortes compétences dans le domaine de la caractérisation physico-chimique des surfaces gravées. Enfin, la PME SILSEF possède un savoir-faire reconnu en techniques de structuration ainsi que des moyens de caractérisation fonctionnelle. Elle est largement sollicitée pour la mise au point de procédés innovants de fonctionnalisation des surfaces de pièces en acier.
In fine, SPOT vise à démontrer la faisabilité industrielle de procédés de gravure par plasma de pièces en acier pour fonctionnaliser les surfaces. L’ambition est d’ouvrir de nouvelles perspectives d’application dans un marché considérable, très actif et diversifié, dans un contexte pressant pour limiter la consommation en matières premières, favoriser les matériaux recyclables, améliorer la durée de vie des systèmes existants….tout en favorisant le développement durable et de la compétitivité des produits manufacturés. Associées à des traitements thermochimiques, les gravures donneront aux pièces métalliques structurées des propriétés tribologiques renforcées et durables, utilisables en milieu sévère. Candidates au remplacement de pièces habituellement réalisées en matériau plus noble non recyclable (SiC) ou recouvertes d’une couche mince dure (DLC, TiN), elles assureront alors un gain économique et écologique.