Capteurs de pression par déposition des couches épaisses sur des substrats métalliques

Les capteurs de force et de pression basés sur la technologie des couches épaisses déposées sur céramique occupent une part de marché importante en raison de leur bas coût de production (industries automobile, frigorifique et chimique). Ils sont constitués d'un corps de capteur massif avec une membrane sur laquelle est déposé, par procédé sérigraphique, un circuit électronique. Cependant, leurs applications restent limitées en raison du joint polymère nécessaire à l'étanchéité.

Ce projet vise à développer des corps de capteur en acier et la technologie des couches épaisses appropriée pour la fabrication des capteurs de haute fiabilité pouvant être assemblés par soudage. Deux voies ont été explorées: la déposition de nouveaux types de couches épaisses sur des aciers standards, et la déposition de couches épaisses standards sur des alliages à haute performance thermomécanique.

Des corps de capteurs en acier inoxydable 17-4PH ont été produits à la HES-SO Valais par moulage par injection des poudres métalliques (MIM). Des nouvelles compositions de diélectriques, conducteurs et résistances ont été développés par l'EPFL et utilisées pour la déposition de couches épaisses. Des traitements de préoxydation ont été réalisés par la BFH sur les corps des capteurs afin d'améliorer l'adhérence des couches. De plus, l'utilisation des couches épaisses standards a été réalisée sur des alliages durcis par dispersion d'oxydes (ODS oxide dispersion strengthened alloys). Deux types d'alliages ODS ont été employés: des compositions commerciales et des nuances produites à la HES-SO Valais par mécanosynthèse (broyage à haute énergie de poudres métalliques et céramiques).

Les nouveaux capteurs ont été évalués par les partenaires académiques et industriels, notamment par des tests de soudabilité et de stabilité du signal. Les nouvelles couches épaisses développées montrent des bonnes propriétés diélectriques, piezorésistives et d’adhérence aux substrats en acier. Les capteurs basés sur des substrats en alliages ODS montrent une excellente stabilité de signal et fiabilité.