Modélisation et caractérisation de la gravure des aciers par plasma chloré.
Ahmed Rhallabi, Christophe Cardinaud, Aurélie Girard, Chercheur Contractuel : Guillaume Le Dain [2018-2020]
Le projet ANR SPOT (Structuration submicronique de l'acier par gravure Plasma pour applications Optiques et optimisation Tribologique) a pour objectif le développement d’un procédé de gravure par plasma réactif pour structurer la surface de pièces en acier. Ces gravures donnent aux pièces métalliques structurées des propriétés tribologiques renforcées et durables, utilisables en milieu sévère. En remplacement aux matériaux plus nobles, non recyclables elles assureront alors un gain économique et écologique. Dans ce contexte, nous avons développé un simulateur de gravure d’acier par plasma ICP Cl2/Ar. L’approche multi-échelle a pour avantage de prédire l’évolution spatio-temporelle des structures gravées à travers des masques en fonction des paramètres machine. La composition chimique de différents types d’aciers est prise en compte dans l’approche cellulaire basée sur la méthode Monte-Carlo qui étudie la cinétique de gravure sous les flux d’espèces neutres réactives et d’ions énergétiques. Les effets de certains paramètres, comme la composition chimique des aciers et la probabilité d’adsorption de Cl, sur certaines propriétés de gravure comme la rugosité, la sur-gravure latérale, la vitesse de gravure a été mis en évidence. Les analyses des surfaces gravées d’acier par XPS permettront de mieux cerner les mécanismes d’interactions entre les espèces actives issues du plasma et la surface d’acier et par conséquent contribueront à élaborer un modèle de surface basé sur la technique probabiliste Monte-Carlo conforme aux observations expérimentales.
Mots-clés Plasma, gravure, acier, modélisation, chlore
Collaborations IGL, C2N, SILSEF