Etude de composés TI-B-N élaborés par dépôt sous vide. Relation entre microstructure, composition chimique et propriétés mécaniques

The purpose of this study is to develop and characterize Ti-B-N deposits developed by magnetron sputtering for the purpose of industrial application such as the coating of cutting tools.The Ti-B-N ternary composition diagram is explored by reactive copulverization of a Ti and TiB2 target. The field of chemical composition centered on 55% at. Ti, 15% at. B and 30% at. N has the optimal mechanical properties. In order to study more precisely the evolution of the microstructure and the mechanical properties of this domain, deposits are then produced by reactive magneton sputtering of a TiBx target by modifying the nitrogen.The deposition of chemical composition 55% at.Ti, 18.2% at.B and 26% at. N has the best mechanical characteristics. It corresponds to a solid solution of B in the TiN mesh. The influence of ion bombardment is studied this flow of nitrogen. The tribological properties are not altered by ion bombardment. A density-coating-power relationship of ion bombardment is highlighted.By increasing the nitrogen content in the deposits, the boron is ejected from the TiN mesh. The coatings exhibit a stoichiometric TiN phase and a BN phase observed by TEM. The deposits then show a deterioration of the tribological properties in the presence of the BN phase (embrittlement of deposits or physicochemical reaction).All the Ti-b-N TiN structure type deposits have a hardness ékevée (4500Hv under 50g). The hypothesis of TiN nanocrystals in an amorphous TiB2 matrix makes it possible to conclude that a structural hardening mechanism exists.Cette étude a pour objectif l'élaboration et la caractérisation des dépôts Ti-B-N élaborés par pulvérisation cathodique magnétron dans le but d'une application industrielle telle que le revêtement d'outils de coupe.Le diagramme de composition ternaire Ti-B-N est exploré par copulvérisation réactive d'une cible de Ti et de TiB2. Le domaine de composition chimique centré sur 55% at. de Ti, 15% at. B et 30% at. N présente les propriétés mécaniques optimales. Afin d'étudier plus précisément l'évolution de la microstructure et des propriétés mécaniques de ce domaine, des dépôts sont ensuite élaborés par pulvérisation cathodique magnéton réactive d'une cible TiBx en modifiant l'azote.Le dépôt de composition chimique 55% at.Ti, 18,2% at.B et 26% at. N possède les meilleures caractéristiques mécaniques. Il correspond à une solution solide de B dans la maille TiN. L'influence du bombardement ionique est étudiée ce débit d'azote. Les propriétés tribologiques ne sont pas altérées par le bombardement ionique. Une relation densité du revêtement-puissance du bombardement ionique est mise en évidence.En augmentant la teneur en azote dans les dépôts, le bore est éjecté de la maille TiN. Les revêtements présentent une phase TiN stoechiométrique et une phase BN observée par MET. Les dépôts montrent alors une détérioration des propriétés tribologiques en présence de la phase BN ( fragilisation des dépôts ou réaction physico-chimique).Tous les dépôts Ti-b-N de structure type TiN ont une dureté ékevée (4500Hv sous 50g). L'hypothèse d'un nanocristaux TiN dans une matrice amorphe TiB2 permet de conclure à un mécanisme de durcissement structural