Technologie d’implantation ionique hardion™ pour le traitement de surface des pièces microtechniques

Principe du traitement de surface par implantation ionique. Le gaz d’implantation est introduit dans la source d’ions (1) ; des micro-ondes sont injectées au moyen d’un guide d’ondes (2) ; des aimants permanents (3) créent un confinement magnétique permettant d’amener les électrons à la résonance cyclotronique et de maximiser ainsi les collisions entre électrons et gaz dans l’enceinte plasma (4) ; au moyen d’une haute tension, les ions créés sont extraits et accélérés (5) pour former un faisceau d’ions positifs multichargés (6) et traiter les pièces (7) placées dans une chambre à haut vide.

Traitement de surface par implantation ionique

idonus présente sa nouvelle machine de traitement de surface basée sur la technologie hardion™.

Cette technologie de pointe permet de modifier les propriétés physiques et chimiques des matériaux par l’implantation d’ions dans la matière. Issu de la microélectronique, le procédé consiste à utiliser un faisceau d’ions à haute énergie (centaine de keV) pour modifier les propriétés des surfaces traitées.

Le traitement des pièces s’effectue ainsi par implantation d’espèces atomiques dans le matériau, et non par revêtement d’une couche mince. L’amélioration structurelle des matériaux étant obtenue par conditions de sollicitation extrêmes. L’implantation ionique hardion™ permet, entre autres, d’effectuer le durcissement superficiel de pièces, d’améliorer la résistance à la corrosion des métaux, d’augmenter la résistance à l’usure, de réduire les pertes par frottement, ou encore de modifier les caractéristiques optiques du verre et du saphir.

Nous avons conçu une machine d’implantation ionique compacte parfaitement adaptée au traitement des pièces de petites et moyennes dimensions, telles que celles que l’on trouve dans les montres mécaniques, ou encore dans les implants médicaux. De plus, grâce au refroidissement actif des pièces, le traitement est effectué à froid (<100°C). De nombreuses applications peuvent désormais être envisagées à un coût compétitif et pour un large éventail de matériaux (métaux, polymères/élastomères, saphir, verre, silicium).

Bénéfices et exemples d’applications 

Le procédé est particulièrement adapté pour le traitement des angles vifs. La nitruration ionique – c’est-à-dire l’implantation d’azote – dans des outils de coupe en carbure de tungstène permet d’augmenter sensiblement leur durée de vie.

La réduction du coefficient de frottement est obtenue sur la plupart des matériaux traités. Pour les pièces horlogères, le gain en rendement est particulièrement intéressant au niveau des engrenages et de l’assortiment.

Dans le saphir, l’implantation d’azote permet d’en augmenter la transmittance, une propriété particulièrement intéressante pour les glaces de montres.

La nitruration ionique permet d’améliorer la transmittance du saphir. Ici, seule la partie droite de l’échantillon a été traitée avec le procédé hardion™.

(crédit photo : Quertech Ingénierie SA)

Cette machine d’implantation ionique est un prototype installé dans nos locaux à Hauterive (Neuchâtel). Elle permet de faire de la sous-traitance pour des petites séries de production.

L’offre d’idonus

Société suisse (Hauterive, Neuchâtel) de microtechnologie fondée en 2004, idonus réalise des équipements dédiés à la fabrication et au contrôle de production de pièces microtechniques pour la recherche et l’industrie.

Notre gamme de produits s’étend de l’appareil de gravure chimique utilisé pour le micro-usinage de microsystèmes électromécaniques (MEMS) au système d’inspection par vision industrielle (machine vision) destiné au contrôle qualité de pièces usinées.

Avec la technologie hardion™, nous élargissons notre offre de produits et services au traitement de surface par implantation ionique. Selon les besoins de nos clients, nous pouvons proposer un service de sous-traitance effectué sur notre propre installation ou construire des équipements complets sur mesure.