Caractérisation de la réaction interfaciale entre une couche mince de tungstène et un substrat d'acier

I.5.2.1. Première loi de Fick:

Considérons un élément (A) dissout à l'intérieur d'une matrice cristalline. A basse température le système est figé et l'impureté est immobile. Par contre, Si la température est suffisamment élevée, sous l'effet de l'agitation thermique, les atomes deA sont mobiles et ils peuvent se déplacer à l'intérieur de la matrice. Ils sont alors soumis au phénomène de diffusion : une non-uniformité des variables thermodynamiques (une variation de la concentration de (A), toutes choses égales par ailleurs, en étant le cas le plus fréquent) entraîne un transport de matière (un déplacement des atomes (A)) à l'intérieur du solide. La diffusion est donc un processus non réversible dont le "moteur" est le gradient de potentiel chimique et qui a pour objectif d'uniformiser ce potentiel chimique. La description phénoménologique générale de ce processus n'est possible qu'à l'aide de la théorie de la thermodynamique des processus irréversibles [30].

Cependant, dans le cas le plus simple d'une seule espèce diffusante soumise uniquement à son gradient de concentration, le phénomène se décrit très simplement à l'aide de la première loi de Fick, qui stipule que le flux d'impureté J (nombre d'atomes traversant l'unité de surface par unité de temps) est proportionnel au gradient de concentration C de l'impureté [30] :

j D C . (I.1)

Le signe "-" de l'équation précédente traduit simplement le fait que la diffusion a lieu des zones à fortes concentrations vers les zones à faibles concentrations, ce qui est naturel pour pouvoir homogénéiser les concentrations.

Par définition, le coefficient de proportionnalité D est le coefficient de diffusion. Le flux étant généralement exprimé en atomes par (cm^-2s⁴) et les concentrations en nombre d'atomes par centimètre cube (cm³), D s'exprime alors en cm²s¹.

D dépend fortement de la température; quasi-nul à la température ambiante, ce coefficient est de l'ordre de l'unité en micron carré par heure pour des températures de l'ordre de 1100 °C.

17

Généralité et contexte bibliographique.

C

t

I.5.2.2. Deuxième loi de Fick:

En régime non permanent, le flux de diffusion et la concentration sont fonction du temps et de la position. Afin de pouvoir déterminer le coefficient de diffusion, il est nécessaire de prendre en compte uneéquation de conservation de la matière. Dans le cas où les particules ne participeraient pas à une réaction (réaction chimique, réaction entre les différents types de

[30,31] :

En combinant les équations (I.1) et (I.2), on obtient la deuxième loi de Fick:

Dans le cas de cristaux cubiques ou de systèmes isotropes, le tenseur de diffusion se

réduit à un scalaire D

j DgradC

Si de plus la concentration ne varie que dans la directionx, .3) se réduit à:

C

D

C

t x

x

.. . (I.4)

Si enfin, on peut supposer que le coefficient de diffusion est indépendant de la concentration,

suivante :

Du point

second ordre. Pour la résoudre, il est nécessaire de définir les conditions initiales et les conditions aux limites [32]. Ces conditions sont généralement imposées d'un point de vue expérimental afin de pouvoir déterminer les valeurs des coefficients de diffusion par comparaison entre les profils mesurés et ces lois simples. Nous donnerons en-dessous des solutions pour deux cas pratiques [30-31].

Diffusion depuis une couche mince:

Il s'agit du cas pratique où l'espèce diffusante est déposée à l'instant initial sous forme d'un film mince à la surface (x = 0) d'un échantillon très épais. S'il n'y a pas d'évaporation de l'impureté, dès que la profondeur de pénétration est très grande devant l'épaisseur du film initial le profil de concentration suit une loi gaussienneà l'intérieur de l'échantillon :

C

0

j

t

grad

. (I.2)

2

C

.. . (I.5)

C

t

D

x

2

grad DgradC

.

. . . (I.3)

Généralité et contexte bibliographique.

2

x

4 Dt

C x ,

t

Q

Dt

exp

Où Q est la quantité totale d'impureté déposée (et donc dissoute dans le matériau) :

0

Q

Cx

dx

Diffusion avec une concentration superficielle constante :

Il s'agit du cas où une source extérieure infinie permet de maintenirà la surface de l'échantillon une concentration constanteC0 (constante par rapport au temps). La solution fait alors appel à une fonction classique des statistiques, la fonction erreur complémentaire:

C x t C erfc

, 0

x

2 Dt

u

2 2

1 exp d .

0

erfc

u

Des tables donnent les valeurs de la fonction erreur complémentaire. Sa variation en

x

fonction de u est donnée sur la figure I.11, en échelle linéaire et semi-

2 Dt

logarithmique.

Figure I.11: Fonction erreur complémentaire.

19

I.5.3. Expression du coefficient de diffusion en fonction de la température :

. Elle contrôle la

concentration et la mobilité des défauts et par ce biais la mobilité des atomes au sein du réseau. Dans un cristal, chaque atome oscille autour de son site qui représente sa position

amplifient et augmentent ainsi les

identique pour tout autre mécanisme), on peut montrer que la fréquence de sauts atome

multipliée par la fréquence moyenne

x

Où N: est la fraction atomique de Boltzmann [32].

N exp

kT

G f

Où f formation des lacunes (en eV), k la constante de

Boltzmann et T la température (en Kelvin).

Pour sauter

caractéristique de la structure du cristal et de la nature des proches voisins. Pour cela, il faut

fournir une certaine énergie enthalpie libre de migration m fait

au La probabilité que

m nécessaire à franchir la barrière est

donnée par:

kT

G_m

p exp

.... (I.12)

On peut ainsi exprimer la fréquence moyenne de saut

Et donc la fréquence de saut :

exp

kT

G_m

Généralité et contexte bibliographique.

G_f

kT

G_m

kT

exp

exp

Le coefficient de diffusionD étant proportionnel à la fréquence de saut longueur du saut [32], on peutécrire :

D exp

la relation thermodynamique :

G_m

G_f

kT

= T

suivant

on obtient :

D

S_m

k

S f

exp

S

k

. exp

kT

H

exp

H_m

kT

H f

avec: f + m et H = f + m

On peut écrire, ainsi, le coefficient de diffusionD, quel que soit le mécanisme de diffusion, de la façon suivante :

D D₀exp

H

kT

Où D0 est le coefficient préexponentiel de diffusion (en m².s^-1),

-1) et R la constante des gaz

parfaits (= 8.32 J.mol^-1.K^-1). correspond

mécanismes de diffusion mis en jeu. On remarqueégalement que le coefficient de diffusion augmente de manière exponentielle lorsque que la température augmente.

I.5.4. Les divers types de diffusion:

réseau : diffusion de A dans A. Dans ce cas les sauts sont complètement aléatoires car rien ne

Généralité et contexte bibliographique.

atome marqué (par exemple un isotope) dilué dans le solide pur : diffusion deA* dans A. Ce

traceur est discernable des atomes normaux du réseau. Le coefficient sera modifié par un
facteur de corrélation et aussi par un effet isotopique qui traduit la différence de masse entre

en position

normale : diffusion deB en faible concentration dansA.

On désigne par interdiffusion ou diffusion chimique, les expériences dans lesquelles apparaissent de forts gradients chimiques : diffusion après mise en contact de deux solides purs A et B

concentration [33].

Généralité sur les carbures des métaux de transition.

Dans ce chapitre, nous donnerons uneétude bibliographique sur les carbures des métaux de transition, et en cas particulier les carbures de tungstène.

II.1. Carbures des métaux de transition:

Les carbures sont des combinaisons de carbone avec un autre élément ou plus, du système périodique, qui peut appartenir aux groupes IA, IIA, IIIA et peutêtre aussi un métal de transition du groupe IV, V, VI [34]. Leséléments métalliques généralement forment des carbures et des nitrures ; ils peuventêtre divisés en plusieurs types avec différentes structures et caractéristiques physico-chimiques [35]. Les carbures et les nitrures des métaux de transition sont des composés contenant deux types d'atomes dont un type est un métal de transition, comme le Ti, le W, etc et l'autre est du carbone ou azote. Pour la brièveté, ils sont marqués comme métal, Me = Ti, W..., et le non-métal, par Y = C, N, où Me et Y

36].

Les carbures des métaux de transition sont groupés selon la position du métal de transition dans le tableau périodique (tableau mondéliéev). Lorsque l'atome de carbone s'insère dans le réseau, la structure de métal varie (Tableau II.1).

Généralité sur les carbures des métaux de transition.

Tableau II.1 : Les groupes des carbures des m étaux de transition [37-39].

Noms		Synonymes formules	Struct. Cristal. Couleurs	Utilisations
Carbone		C	amorphe noir	nucléaire
Carbure de bore		B4C	rhomboédrique noir	mécanique, nucléaire
Carbure		HfC	/	carbure
Carbure de Niobium		NbC	Cubique	/
Carbure de silicium		SiC	hexagonale ou cubique incolore - noir	thermique, thermomécanique, mécanique, électrique, électronique, nucléaire, chimique et militaire.
Carbure de Tantale		TaC	cubique noir
Carbure de Tungstène		W2C WC	hexagonale hexagonale noir	mécanique
Carbure de titane		TiC	Cubique	mécanique
Carbure de titane		Ti2C	Hexagonale	/
Carbure de Vanadium		VC	Cubique	/
Carbure de Vanadium		V2C	Hexagonale	/
Carbure de Zirconium		ZrC	Cubique
Graphite		C	hexagonale noir	fibres réfractaires
Carbure de molybdène		MoC Mo2C	hexagonale hexagonale	/
	Généralité sur les carbures des métaux de transition.

II.2. Propriétés des carbures des métaux de transition:

Les carbures des métaux de transition ont une combinaison unique des propriétés par exemple, un point de fusion élevé, une haute stabilité chimique, une grande dureté, une très bonne conductivité thermique et électrique, et une bonne ésistance à la corrosion [40]. Mais ils sont très fragiles. Toutes ces propriétés justifient leurs applications technologiques, soit comme matériaux massifs ou comme des couches minces [41].

II.2.1. Propriétés structurale : a)- La structure cristaiine :

La plupart des carbures des métaux de transition sont des composants interstitiels où les atomes de carbone s'incorporent dans le éseau du métal de transition. La géométrie des sites interstitiels et la liaison entre le carbone et le métal sont des caractéristiques nécessaires pour déterminer la structure cristalline des carbures. La structure des carbures des métaux de transition se détermine selon la règle de Hägg. Cette règle est développée empiriquement les structures des borures, des carbures, des halogénures, et des nitrures en métal de transition [42].

Pour les composés des métaux de transition (carbures, nitrur :

Si le rapport r=rX/rM (rX est le rayon et

rM est le rayon

type B1(NaCl) ou hexagonale oit les atomes de

atomique du m étal) est inférieur à 0,59, la structure sera simple de

Règle Je Hägg

non métal occupent les sites

interstitiels octaédriques. C'est pourquoi ces compos és sont connus par les composés interstitiels.

Si r est supérieur à 0,59, l'arrangement m étaiique est distordu pour accommoder les grands atomes du non m étal et pour préserver l'interaction m étalmétal. Ilen résulte la formation des structures complexe.

Selon la règle de Hägg, si le rapport r est inférieur à 0.59, les atomes de carbone s'insèrent dans les positions interstitielles, sans provoquer de distorsions du éseau du métal. Deux types des carbures interstitiels distinguent selon le type de éseau cristallin des atomes de métal [43].

Généralité sur les carbures des métaux de transition.

Dans le première type les carbures sont interstitiels avec un réseau du métal à symétrie cubique à faces centrées par exemple (TiC, ZrC, VC, HfC, TaC), dans ce cas et dans les carbures e s'incorporent dans les sites interstitiels octaédrique ou dans le centre du prisme trigonal. Par contre, dans le deuxième type les carbures sont interstitiels avec un réseau du métal à symétrie hexagonale compacte (par exemple : V2C, Ta2C, Mo2C, W2C), dans le cas des carbures carbone occupent la moit des sites interstitiels octaédriques disponibles.

Dans les deux types de carbures interstitiels, la coordinence du carbone est de 6, età

comme carbone libre mélange au carbure.

,59

deux autres types fondamentaux de structures se forment [43-44].

a- Structure avec atomes de carbone isolés ayant une coordinence de 8 et une symétrie hexagonale ou rhombique (MoC, WC, Mn3C).

b-

symétrie hexagonale (Cr7C3, Mn7C3).

Généralement, on distingue trois genres de structure des carbures des métaux de transition (figure II.1) selon le type de réseau de métal:

La structure B1 (NaCl), où les sites interstitiels octaédriques de l'élément métallique,
de type (CFC), sont totalement occupés par les atomes de carbone. Elle présente le

VC, NbC et TaC.

la structure L'3, où les atomes de carbone occupent la moit des sites interstitiels octaédrique du sous-réseau de l'élément métallique, de type hexagonal compact (Hcp s de type M2C. par exemple V2C, Ta2C, Mo2C et W2C.

la structure WC, où les atomes de carbone occupent les sites interstitiels du centre d'un prisme trigonal du sous réseau de l'élément métallique, est hexagonal simple.

Généralité sur les carbures des métaux de transition.

Figure II.1 : Trois genres de structures des carbures des m étaux de transition.

La règle de Hägg introduit une géométrie simple pour les structures formées, tant que la structure des carbures se détermine par leurs propriétés électroniques. La structure électronique a un effet considérable sur les changements de la structure cristalline dans les métaux et les carbures [42].

La progression en structure cristalline d épend du nombre d'électrons de valence sp par atome (e/a) :

GLl lliro1ic t'/ngcl-131c r(c1

ée est CC.

la structure formée est Hcp.

ée est CFC.

La caractéristique intéressante de la structure des carbures des métaux de transition est que le réseau adopté par le métal dans le carbure n'est jamais celui du métal de base, c'est-àdire : si le métal a un réseau Hcp, son carbure a le métal sur un réseau CFC, le métal de base CFC occupe un réseau non-cubique dans son carbure, et les métaux de base CC ont des réseaux CFC ou Hcp dans leurs carbures. Ceci a été expliqué en utilisant la théorie d'Engel-Brewer [42].

Généralité sur les carbures des métaux de transition.

b)- Les liaisons cristallines :

Les composantes réfractaires et parmi elles les carbures étant connus par la complexité de leurs structures cristalline.

Il y a trois types [43-45].

La liaison ionique : on trouve ce type de liaison dans les carbures des métaux alcalins, alcalino-

La liaison covalente : elle est prépondérante dans les carbures SiC, B4C.

La liaison métallique : les carbures des métaux de transition présent ce type de liaison.

Dans les carbures covalents, les liaisons sont très localisées et directionnelles entre les atomes de carbone et ceux de métal (Si ou B). Il en résulte une haute réfractivité, une dureté extrême, une stabilité chimique supérieure à celle de tous

résistance électrique peu élevée [43,45].

Les carbures métalliques sont caractérisés par des bondes électroniques délocalisées étendues sur tous les réseaux

conséquent, quelques propriétés de ces carbures, comme par exemple la conductivité électrique, sont spécifiquement métalliques [42].

Tous les carbures sont caractérisés par leur grande dureté et haut point de fusion, les petits pour les carbures ioniques. Les coefficients de dilatation thermique augmentent en partant des carbur

ioniques [45].

II.2.2. Propriétés physiques et mécaniques :

Les propriétés physiques et mécaniques pour certains types des carbures des métaux de transition sont données dans le tableau suivant (tableau II.2), tout en sachant que ces propriétés sont très dépendantes de la technique délaboration. Il existe un grand nombre des composés possèdent une dureté élevée. Cependant, pour réussir la conception d'un revêtement, il est nécessaire de faire une bonne sélection des matériaux ainsi qu'une bonne sélection de la technique délaboration.

Généralité sur les carbures des métaux de transition.

Tableau II.2: Les propriétés physiques et mécaniques des carbures des m étaux de transition.

matériaux	Température de fusion (°C)	Dureté (Kg/mm^2)	Module d'Yong (GPa)	Résistivité électrique	Coeff. moyen de dilatation thermique
Ti	1660	55	120	42,7	9,3
TiC	3067	3000	470	50	7,4
TiN	2947	2000	--	25	9,4
Zr	1855	100	95	42,4	7,1
ZrC	3445	2800	400	42	6,7
ZrN	2982	1600	--	21	7,2
Hf	2223	85	138	32,1	5,8
HfC	3928	2500	352	--	6,6
HfN	--	1600	--	--	6,2
V	1917	55	130	20,1	10,0
VC	2830	2940	430	59	7,3
VN	2346	1520	--	85	9,2
V2N	--	1900	--	--	--
Nb	2477	80	101	14,4	8,0
NbC	3613	1950	580	19	6,6
NbN	2204	1420	--	58	10,1
Nb2N	--	1700	--	--	--
Ta	3017	110	186	13,1	7,0
TaC	3985	1700	560	15	6,3
Ta2C	--	1300	--	--	--
Ta2N	--	1200	--	--	--
TaN	--	--	--	--	5
Cr	1857	230	250	12,9	10,8
Cr3C2	1895	1300	390	75	10,3
Cr2N	1740	--	--	--	--
CrN	--	1100	--	64	2,3
Mo	2623	250	320	5,47	6,0
Mo2C	2520	1650	230	71	4,9//a ; 8,2//c
Mo2N	1950	1700	--	79	--
W	3422	360	407	5,39	4,45
WC	2776	2200 (0001)	720	22	5,0//a ; 4,2//c
		1300 (1010)	--	--
WN	600	--	--	19,89	--
B4C	2450	2940	450	10^4	--
SiC	2300	2580	480	10^3	--
Si3N4	1900	1700	210	10^16	--
C (diamant)	3800	7600	7600	10^18	--

Les caractéristiques qu'on pourrait tirer du tableau II.2 ci-dessus sont les suivantes : [42, 45,46].

Généralité sur les carbures des métaux de transition.

a) - La température de fusion:

Les températures de fusion des carbures et des nitrures sont très élevées en comparaison avec les métaux purs, elles sont parmi les plus hautes de tous les types de matériaux, et elles sont semblables à celles des matériaux céramiques.

Pour les métaux, le maximum des points de fusion est observé entre les groupes V et VI, tandis que pour les carbures, il est dans le groupe V et pour les nitrures dans le groupe IV.

b) - La dureté :

Dans le cas des carbures, la dureté représente une de leurs proprétés les plus significatives. Les valeurs de la dureté des carbures sont très élevées en comparaison avec les nitrures, et les métaux purs, mais ces valeurs de dureté varient en fonction du mode de préparation du carbure (la température de préparation, la pression, l'épaisseur de la couche et la technique de mesure utilisée

Généralement, les métaux les plus durs ont une énergie de cohésion élevée, une courte longueur de liaison et une forte liaison de valence. Les carbures des métaux de transition ayant des liaisons de type ionique, métallique et covalent. La liaison ionique et métallique réduit la dureté du cristal.

Dans les couches minces des carbures des métaux de transition, le renforcement de la

finesse des grains est démontré par la relation de Hall Petch [47]: H H₀ Kd1/ ² avec:

- H : est la dureté de polycristal.

- H0 : est la dureté intrinsèque pour un monocristal.

- D : est la taille moyenne des grains.

- K : est une constante de matériaux.

Mais ils ont remarqué que cette relation est valable pour les couches monophasées dont la taille de grain est inférieure à 20 nm.

c) - Le module de Young:

Le module de Young est une autre proprété mécanique qui représente la rigidité du matériau, ou bien sa résistance à la déformation élastique.

Les valeurs de module de Young sont considérablement grandes pour les carbures et les nitrures comparés à celles des métaux purs, et elles sont similaires à celles des matériaux céramiques.

Généralité sur les carbures des métaux de transition.

d) - La résistivité électrique :

Les matériaux peuvent être classifiés comme conducteurs, semi-conducteurs ou isolants. Les conducteurs caractérisés par une résistivité dans la gamme de 10-2 3 u

semi-conducteurs approximativement 106 11 u à peu prés

1013 18u .

Les valeurs de la résistivité électrique des carbures et des nitrures sont peuélevées que celles des métaux purs, mais ils sont encore dans la classe de conducteurs. Par contre, les matériaux céramiques ont des valeurs extrêmement élevées, donc ils sont des isolants.

e) - La dilatation thermique:

Le coefficient de dilatation thermique (CDT) est une caractéristique très importante dans l'élaboration des couches minces. La différence entre les coefficients de dilatation thermique des substrats et du film est l'origine des contraintes résiduelles [10]. Les coefficients de dilatation thermique augmentent en partant des carbures covalents, pui

ioniques [45].

La dilatation thermique linéaire peut être définie en fonction de la température par l'équation suivante [48] :

/ C

5 / C ²

10

5

10

0

1

avec : 1 T 25 /

0

1 T 25

l

l

: Le coefficient moyen de dilatation thermique.

En plus de ces propriétés précédentes, les carbures des métaux de transition sont caractérisés également par:

f) - La réfractérité :

Les carbures des métaux de transition des groupes IV et IIV sont caractérisées par la réfractérité, c'est-à-dire ils ont un haut point de fusion (la température de décomposition (tableau II.2)) [49], en plus ils ont une résistance appropriée aux déformations mécaniques à une haute température. D'après la théorie de Branski, la réfractérité des métaux dépend de la configuration électronique des atomes de ces métaux [43].

g) - L'adhérence :

L'adhérence de revêtement de carbure avec son substrat s'exprime comme la force nécessaire pour rompre l'interface. Plusieurs techniques s'utilisent pour déterminer cette

Généralité sur les carbures des métaux de transition.

grandeur, parmi ces tests: le testà rayure (scratch test). L'adhérence dépend de la température. Elle varie avec la rugosité de la surface, la dureté du substrat et la nature chimique de l'interface.

R.Halimi et al. [50] ont étudié l'adhérence des films minces de carbure de titane en fonction de la température, ils ont rapporté que l'adhérence augmente avec la température de recuit jusqu'à 1000 °C et aucune perte d'adhérence n'a été observée, même pour une charge de 1000 g.

h) - Les contraintes résiduelles :

Notion de contraintes :

On dit

extérieures ou de façon plus générale quand un de ses éléments exerce une force sur les éléments voisins [51].

Pratiquement toutes les couches mincesélaborées par PVD présentent des contraintes internes [52]. Ces contraintes induites par les différentes étapes de dépôt, les traitements thermiques et thermomécaniques (ou de diffusion) sont dites contraintes résiduelles [53-54].

Les contraintes résiduelles sont des contraintes statiques qui existent dans un système isolé soumis à aucune force ni moment extérieur et qui se trouvent en équilibre mécanique [55]. Comme les matériaux ne sont pas jamais parfaitement continus et présentent

Les sources de contraintes peuvent provenir de déformations aux échelles macro, micro ou submicroscopique.

Ordres de contraintes :

Une classification de contraintes en trois ordres a été proposée il y a quelques années [51,55].

1- Les contraintes résiduelles du 1^er ordre sont homogènes sur plusieurs grains. Elles peuvent atteindre localement des valeurs très importantes, mais elles sont nulles à

2- Les contraintes résiduelles du 2^eme ordre

rmations résultantes des désorientations cristallines entre grains, le retour élastique de chaque grain étant diffère de celui des autres grains.

Généralité sur les carbures des métaux de transition.

3- Les contraintes résiduelles du 3^eme ordre sont homogènes sur les petits domaines de

deux solide (quelques distances interréticulaires). Ces contraintes sont dues à

1-

2, et 3.

L'origine des contraintes résiduelles on distingue trois origines de contraintes dans le revêtement [56] :

résulte de la

Contraintes intrins èques : elles résultent de la croissance du revêtement. Plusieurs facteurs engendrent ce type de contrainte, comme le bombardement ionique lors de la déposition de revêtement qui peut introduire des contraintes de compression dans la couche superficielle où l'énergie des atomes qui bombardent est plus grande lorsque la pression est faible. Les impuretés du gaz introduisent aussi des contraintesélevées dans les couches minces, la formation d'oxydes aux joints de grains introduits aussi des contraints de compression. La coalescence des grains et les transformations de phases influent également sur les contraintes intrinsèques.

2- Contraintes thermiques : elles résultent de la différence des coefficients de dilatation (expansion) entre le dépôt et le substrat. Pendant la déposition de revêtement, les contraintes intrinsèques décroissent avec la température du substrat (figure II.2).

3- Contraintes externes : elles sont dues aux déformations des revêtement/substrat.

Figure II.2 : Contribution des contraintes thermiques et intrins èques.

Généralité sur les carbures des métaux de transition.

II.3. Préparation des carbures :

à deux seulement : la métallurgie des poudres et la déposition des couches minces.

II.3.1. Métallurgie des poudres :

Le tableau II.3 résume les méthodes utilisées en métallurgie des poudres pour préparer les carbures polycristallins [2,43]. La réaction directe des deux éléments (métal en poudre et carbone) se fait par fusion ou frittage. La consolidation des carbures sous des formes utiles se fait par frittage (puis traitement thermique) ou par compression chaud.

Tableau II.3 : Méthodes de préparation de carbures.

Méthodes	Réactions
a)- Réaction directe des éléments dans une atmosphère protectrice ou sous vide.	M+C MH+C	2		b)- réaction avec le carbone en excès dans une atmosphère protectrice ou réductrice.
MO + C		c)- réaction du métal avec un gaz organique
M + CxHy C + H2 M + CO 2	d)- métal en présence
MCl4 +CxHy + H2	mHn)	e)- décomposition du métal carbonyle en
M + H2	2, H2, H2O)	f)- électrolyse des sels fondus
Na2O B2O3 + NaCO3 +LiF + MoO3

II.3.2. Déposition des couches minces:

Des couches minces de carbures peuventêtre obtenues par dépôt direct des carbures sur

de carbures. Elle

consiste à déposer une couche de métal pur sur des substrats en acier riche en carbone puis

carbone du substrat vers la couche superficielles du métal et par la suit sa liaison avec les atomes métalliques [57].

Généralité sur les carbures des métaux de transition.

La différence fondamentale entre le procédé de déposition avec introductions de gaz réactifs (N2, CH4 de l'adhérence des couches au substrat. En effet, la faible adhérence du film à son substrat, l'inhomogénéité de la composition et la présence de gaz explosif (toxique) sont les principaux problèmes posés lors de la déposition directe de carbure ou de nitrure de métaux de transition par PVD ou CVD. Alors que dans le second procédé, l'interface n'existe pratiquement pas, vu l'interdiffusion des éléments du substrat dans le film. On obtient ainsi, une quasi-continuité de la matière du substrat au revêtement et une adhérence très forte des couches au substrat.