Structural, mechanical and tribological study of Zr-N / TaN multilayers for biomedical applications

Dans ce travail, la technique du GLAD est utilisée pour modéliser la tête fémorale d’une prothèse orthopédique. Le travail mené dans le cadre de cette thèse vise à mieux comprendre l’influence de l’angle d’incidence sur la morphologie de films minces de nitrures de métaux de transition (TMN) déposés par OAD qui donne une idée sur le comportement de ces revêtements sur une tête fémorale d’une prothèse. La méthodologie employée s’appuie sur une approche à la fois expérimentale (dépôt par pulvérisation magnétron réactive) et numérique multi-échelle (codes Monte Carlo ; SRIM, SIMTRA et NASCAM). Les systèmes étudiés sont les métaux de transitions et TMN binaires du groupe IV (TaN, ZrN) et les multicouches architecturées, matériaux prometteurs pour des applications biomédicales. La structure cristalline, texture et morphologie de croissance sont étudiées par diffraction des rayons X, imagerie MEB et certaines de leur propriétés (tribologie, corrosion, résistivité électrique et mouillabilité) évaluées. Les résultats expérimentaux et numériques se complètent mutuellement et permettent une meilleure compréhension des nombreux aspects de l’étude.In this work, the GLAD technique is used to model the femoral head of an orthopedic prosthesis. The work carried out in this thesis aims to better understand the influence of the angle of incidence on the morphology of thin films of transition metal nitrides (TMN) deposited by OAD which gives an idea of the behavior of these coatings on a femoral head of a prosthesis. The methodology used is based on an approach that is both experimental (deposition by reactive magnetron sputtering) and multi-scale digital (Monte Carlo codes: SRIM, SIMTRA and NASCAM). The systems studied are transition metals and binary group IV TMNs (TaN, ZrN) and structured multilayers, promising materials for biomedical applications. The crystalline structure, texture and growth morphology are studied by X-ray diffraction, SEM imaging and some of their properties (tribology, corrosion, electrical resistivity, and wettability) evaluated. The experimental and numerical results complement each other and allow a better understanding of the many aspects of the study