FR2833256A1 - Plaques vitroceramiques, plaques de cuisson les comprenant et leurs procedes de fabrication - Google Patents

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Abstract

L'invention concerne des plaques vitrocéramiques, des plaques de cuisson les comprenant et leur procédé de fabrication.La plaque vitrocéramique de l'invention est du type comprenant une couche inférieure formant substrat et une couche supérieure formant revêtement caractérisé en ce que la couche supérieure formant revêtement couvre au moins la surface supérieure externe de la couche inférieure en vitrocéramique et est en un matériau dur formant substrat choisi dans le groupe constitué par le carbure de silicium, l'oxycarbure de silicium, le nitrure de silicium, l'oxynitrure de silicium et les carbones amorphes hydrogénés. L'invention trouve application pour la fabrication de plaques vitrocéramiques revêtues et en particulier pour la fabrication de plaques vitrocéramiques de cuisson.

Description

<Desc/Clms Page number 1>
La présente invention concerne une plaque vitrocéramique revêtue ainsi qu'un procédé de fabrication d'une telle plaque. Elle concerne également une plaque de cuisson comprenant une telle plaque vitrocéramique ainsi qu'un procédé de fabrication d'une telle plaque de cuisson.
Les ventes de plaques de cuisson en vitrocéramique sont en expansion continues depuis plusieurs années.
Ces plaques de cuisson peuvent être des plaques de cuisson électriques en vitrocéramique. Ces plaques sont des plaques planes d'abord réalisées en un précurseur de vitrocéramique, puis céramisées.
Elles peuvent être également des plaques planes à halogène ou induction.
Cependant, on produit également de telles plaques de cuisson en vitrocéramique pour des cuisinières à gaz ou des tables de cuisson mixtes, notamment gaz/électricité. Dans l'épaisseur de ce type de plaques, il est nécessaire de prévoir des ouvertures pour le passage des brûleurs à gaz. Le diamètre de ces ouvertures est prévu suffisamment grand par rapport aux diamètres des brûleurs concernés, pour ne pas avoir à forcer lors du montage et, donc pour ne risquer de casser la plaque. Il est généralement compris entre 40 et 95 mm.
On peut également prévoir dans tous les types de plaques de plus petites ouvertures, pour notamment la pose des boutons de commande.
Les plaques vitrocéramiques connaissent un succès croissant depuis plusieurs années notamment en raison de leur aspect esthétique attractif et de leur facilité de nettoyage.
Leur aspect esthétique peut encore être rendu plus attractif par la pose d'un revêtement de décoration, généralement en émail.
Cependant, toutes les plaques en vitrocéramique actuelles présentent encore certains inconvénients lors de leur utilisation. En particulier, elles se rayent facilement en raison de la friction avec les casseroles ou les éponges de nettoyage grattantes. De plus, elles se colorent facilement lors de la friction avec des métaux.
Un autre inconvénient est que la nourriture adhère encore trop facilement sur ces plaques, ce qui amène l'utilisateur à les nettoyer avec des éponges grattantes et est donc une source supplémentaire de rayures.
<Desc/Clms Page number 2>
L'invention vise à pallier ces inconvénients en proposant une plaque vitrocéramique ayant une dureté, une résistance aux rayures, ayant un coefficient de friction abaissé pour réduire les colorations dues aux métaux et présentant une adhésion diminuée de la nourriture sur ces surfaces, sans nuire à leur efficacité et aspect esthétique.
A cet effet, l'invention propose une plaque vitrocéramique du type comprenant une couche inférieure formant substrat revêtue d'une couche formant revêtement caractérisée en ce que la couche formant revêtement couvre au moins la surface externe supérieure de la couche en vitrocéramique et comprend au moins une couche en un matériau dur choisi dans le groupe constitué par le carbure de silicium, l'oxycarbure de silicium, le nitrure de silicium, l'oxynitrure de silicium et les carbones amorphes hydrogénés.
Selon un premier mode de réalisation, la couche formant revêtement est déposée directement sur la surface externe supérieure de la couche en vitrocéramique.
Selon un second mode de réalisation, lorsque la couche formant revêtement est un matériau dur choisi dans le groupe constitué par le carbure de silicium, l'oxycarbure de silicium et les carbures amorphes hydrogénés, la plaque vitrocéramique de l'invention comprend de plus au moins une couche intermédiaire en oxynitrure de silicium entre la couche inférieure formant substrat en vitrocéramique et la couche supérieure formant revêtement en matériau dur.
Dans une première variante de ce second mode de réalisation, la couche intermédiaire en oxynitrure de silicium contient de plus du carbone.
Dans une seconde variante de ce second mode de réalisation, la couche intermédiaire est en oxynitrure de silicium avec un gradient de concentration en carbone dans le sens de son épaisseur.
De préférence, lorsque la couche supérieure formant revêtement est en carbure de silicium ou en carbone amorphe hydrogéné, la couche intermédiaire est de préférence en oxynitrure de silicium ayant un gradient de concentration en carbone augmentant dans le sens de son épaisseur à partir de la couche inférieure formant substrat en vitrocéramique jusqu'à la couche supérieure formant revêtement.
<Desc/Clms Page number 3>
Dans tous les cas, la couche supérieure formant le revêtement a de préférence une épaisseur comprise entre 1 et 20 um.
Cependant, le plus préférablement, la couche supérieure formant revêtement a une épaisseur de 2 um.
La couche intermédiaire a, quant à elle, de préférence une épaisseur environ égale au quart de l'épaisseur de la couche supérieure formant revêtement.
Dans un premier mode de mise en oeuvre, la couche supérieure formant revêtement et, le cas échéant la couche intermédiaire, couvrent toutes les surfaces externes de la couche inférieure formant substrat en vitrocéramique.
Dans un second mode de mise en oeuvre, la couche supérieure formant revêtement et, le cas échéant la couche intermédiaire, couvrent seulement la surface supérieure de la couche inférieure formant substrat en vitrocéramique.
Dans un troisième mode de mise en oeuvre, la couche supérieure formant revêtement et, le cas échéant la couche intermédiaire, couvrent la surface supérieure ainsi que les parois verticales de la couche inférieure formant substrat en vitrocéramique.
La plaque vitrocéramique selon l'invention peut comprendre de plus des ouvertures formant passages de fluide.
Dans ce cas, dans un mode de mise en oeuvre préféré, les parois de ces passages sont revêtues avec ledit revêtement.
L'invention propose également une plaque de cuisson, caractérisée, en ce qu'elle comprend une plaque vitrocéramique selon l'invention.
L'invention propose encore un procédé de fabrication d'une plaque en vitrocéramique du type comprenant une couche inférieure en vitrocéramique et une couche supérieure de revêtement caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : a) formation d'une couche inférieure formant substrat à la forme voulue en vitrocéramique, et b) formation d'au moins une couche supérieure formant revêtement externe en un matériau dur choisi dans le groupe constitué par le carbure de silicium, l'oxycarbure de silicium, le nitrure de silicium, l'oxynitrure de silicium et les carbones amorphes hydrogénés, sur au moins la surface externe supérieure de la couche inférieure formant substrat.
<Desc/Clms Page number 4>
Selon un premier mode de mise en oeuvre, la couche formant revêtement externe est déposée directement sur la couche formant substrat.
Selon un second mode de mise en oeuvre, le procédé de l'invention comprend de plus une étape de formation d'une couche intermédiaire en oxynitrure de silicium entre la couche inférieure formant substrat en vitrocéramique et la couche supérieure formant revêtement en matériau dur, lorsque la couche supérieure est choisie dans le groupe constitué par le carbure de silicium, l'oxycarbure de silicium et les carbures amorphes hydrogénés.
Dans une première variante du second mode de mise en oeuvre, cette couche intermédiaire est constituée d'oxynitrure de silicium contenant de plus du carbone.
Dans une seconde variante du second mode de mise en oeuvre, cette couche intermédiaire est en oxynitrure de silicium ayant un gradient de concentration en carbone dans le sens de son épaisseur.
De préférence, lorsque la couche supérieure formant revêtement est en carbure de silicium ou en carbone amorphe hydrogéné, et la couche intermédiaire est de préférence en oxynitrure de silicium ayant un gradient de concentration en carbone augmentant dans le sens de son épaisseur à partir de la couche inférieure formant substrat en vitrocéramique vers la couche supérieure formant revêtement.
Dans tous les cas, la couche supérieure formant revêtement externe a une épaisseur comprise entre 1 et 20 um.
Cependant, de préférence, la couche supérieure formant revêtement a
Figure img00040001

une épaisseur d'environ 2 um.
La couche intermédiaire, quant à elle, a de préférence une épaisseur égale à environ le quart de l'épaisseur de la couche supérieure formant revêtement.
La formation de la couche supérieure formant revêtement et/ou la formation de la couche intermédiaire est de préférence effectuée par un dépôt chimique en phase vapeur à champ plasma.
Dans un premier mode de réalisation du procédé de l'invention, la couche supérieure formant revêtement et/ou la couche intermédiaire sont formées uniquement sur la face supérieure de la couche inférieure formant substrat.
<Desc/Clms Page number 5>
Dans un second mode de réalisation du procédé de l'invention, la couche supérieure formant revêtement et/ou la couche intermédiaire sont formées sur la face supérieure et sur les parois verticales de la couche inférieure formant substrat.
Dans un troisième mode de réalisation du procédé de l'invention, la couche supérieure formant revêtement et/ou la couche intermédiaire sont formées sur toutes les surfaces externes de la couche inférieure formant substrat.
L'invention propose finalement un procédé de fabrication de plaques de cuisson, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes de fabrication d'une plaque vitrocéramique selon le procédé de l'invention.
L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques et avantages apparaîtront plus clairement à la lecture de la description explicative qui va suivre et qui est faite aux figures annexées dans lesquelles : - la figure 1 représente une vue schématique en coupe d'une plaque vitrocéramique de l'invention selon un premier mode de réalisation, - la figure 2 représente schématiquement une vue en coupe d'une plaque vitrocéramique selon un second mode de réalisation de l'invention, - la figure 3 représente schématiquement une vue en coupe d'une plaque vitrocéramique selon un troisième mode de réalisation de l'invention, - la figure 4 représente schématiquement une vue en coupe d'une plaque de cuisson vitrocéramique à fonctionnement au gaz, - la figure 5a représente une photographie en un premier point d'une plaque vitrocéramique selon l'invention après un test de résistance à l'abrasion, - la figure 5b représente une photographie d'un autre point de la même plaque vitrocéramique de l'invention représentée en figure 6a, après le même test d'abrasion, - la figure 5c représente un premier point d'une plaque vitrocéramique selon l'art antérieur après le même test d'abrasion que celui pratiqué sur la plaque vitrocéramique de l'invention, et - la figure 5d représente une photographie d'un second point de la plaque vitrocéramique de l'art antérieur représenté en figure 6c, après le même test d'abrasion.
<Desc/Clms Page number 6>
Figure img00060001

Toutes les photographies Sa, Sb, 5c et 5d ont été traitées dans les mêmes conditions.
L'invention vise à fournir des plaques en vitrocéramique, en particulier pour la fabrication de plaques de cuisson en vitrocéramique ayant une résistance améliorée aux rayures et aux colorations par les métaux ou par la nourriture, tout en conservant ses qualités esthétiques et de résistance et de stabilité thermique.
A cet effet, l'invention propose de revêtir la plaque vitrocéramique d'un revêtement en un matériau dur, ayant un faible coefficient de friction. Ce revêtement doit de plus adhérer à la vitrocéramique sans délamination et ne pas subir de dégradation thermique aux températures d'utilisation de la plaque vitrocéramique, en particulier à des températures supérieures ou égales à 4000C pour les plaques de cuisson en vitrocéramique.
On a maintenant trouvé qu'un tel revêtement présentant toutes ces propriétés est constitué d'un revêtement en un matériau choisi dans le groupe constitué par le carbure de silicium, l'oxycarbure de silicium, le nitrure de silicium, l'oxynitrure de silicium et les carbones amorphes hydrogénés durs. Les carbones amorphes hydrogénés durs sont également appelés DLC, c'est-à-dire Diamond-Like-Coatings. Les DLC peuvent éventuellement contenir des dopants tels que l'azote, le bore et le silicium.
Dans un premier mode de réalisation, et comme représenté en figure 1, la couche supérieure formant revêtement en matériau dur, notée 1 en figure 1, peut être déposée directement sur la surface supérieure de la couche inférieure en vitrocéramique formant substrat, notée 2 en figure 1, en particulier lorsque la couche supérieure 1 est en carbure de silicium, ou en oxycarbure de silicium, ou en nitrure de silicium, ou en oxyniture de silicium.
Cependant, pour améliorer l'adhésion et éviter la délamination de la couche de revêtement 1, en particulier lorsque celle-ci contient du carbone, c'est- à-dire dans le cas où elle est en carbure ou oxycarbure de silicium ou en carbone amorphe hydrogéné, et plus particulièrement lorsqu'elle est en carbone amorphe hydrogéné, on préfère, comme représenté en figure 2, déposer une couche intermédiaire en oxynitrure de silicium, notée 3 en figure 2, entre la couche inférieure formant substrat en vitrocéramique, notée 2 en figure 2, et la couche supérieure en matériau dur formant revêtement, notée 1 en figure 2.
<Desc/Clms Page number 7>
Cette couche intermédiaire peut être en oxynitrure de silicium contenant de plus du carbone, pour améliorer la compatibilité entre la couche inférieure formant substrat 2 et la couche supérieure formant revêtement 1.
La présence de carbone est utile pour prévenir une délamination aux températures d'utilisation des plaques vitrocéramiques, en particulier lorsqu'elles sont utilisées pour la fabrication de plaques de cuisson.
Ainsi, la couche intermédiaire peut être en oxynitrure de silicium ayant une concentration homogène en carbone, ou au contraire, elle peut être en oxynitrure de silicium ayant un gradient de concentration en carbone dans le sens de son épaisseur.
En effet, comme représenté en figure 3, lorsque la couche supérieure formant revêtement 1 est en carbure de silicium ou en carbone amorphe hydrogéné, pour améliorer l'adhésion et éviter la délamination, la couche intermédiaire notée 3'en figure 3, est de préférence en oxynitrure de silicium ayant une concentration en carbone augmentant dans le sens de son épaisseur à partir de la couche inférieure formant substrat, notée 2 en figure 3, en vitrocéramique, jusqu'à la couche supérieure formant revêtement 1 en carbure de silicium ou en carbone amorphe hydrogéné. Autrement dit, la concentration en carbone est plus importante dans la couche intermédiaire 3'au voisinage du revêtement 1 et puis faible ou pratiquement nulle au voisinage du substrat en vitrocéramique 2.
Lorsque la couche supérieure formant revêtement 1 est en carbone amorphe hydrogéné, des dopants peuvent être introduits de façon à améliorer certaines de ses propriétés, telles que la stabilité thermique, par exemple.
De tels dopants peuvent être du silicium, du bore, et de l'azote.
Le dépôt de la couche de revêtement 1 et de la couche intermédiaire 3,3' peut être effectué par toute méthode connue de l'homme de l'art, telle qu'une vaporisation sous vide. De préférence, la couche supérieure formant revêtement 1 et, lorsque présente, la couche intermédiaire 3,3', seront déposées par une méthode de dépôt chimique en phase vapeur à champ plasma.
Leur épaisseur est de préférence comprise entre 1 et 20 um. Elles auront de préférence une épaisseur de 2 um.
<Desc/Clms Page number 8>
Quant à l'épaisseur de la couche intermédiaire 3,3', elle est de préférence égale au quart de l'épaisseur de la couche supérieure formant revêtement 1.
Comme on l'a vu, les plaques vitrocéramiques sont en particulier utilisées pour la fabrication de plaques de cuisson.
De telles plaques peuvent être des plaques planes. De telles plaques planes peuvent être revêtues uniquement sur leur surface supérieure en contact avec les ustensiles de cuisson, la nourriture et les éponges grattantes de nettoyage ou être revêtues sur la totalité de leurs surfaces externes.
Toutes les plaques de cuisson peuvent comporter des ouvertures pour le passage des boutons de commande.
Cependant, les plaques de cuisson, en particulier les plaques de cuisson à gaz, doivent comporter des ouvertures pour le passage du fluide gazeux.
Dans ces cas, on pourra revêtir uniquement avec la couche supérieure formant revêtement 1 et, lorsque présente avec la couche intermédiaire 3,3', la surface supérieure en contact avec les ustensiles du cuisson. Cependant, il peut être particulièrement intéressant, en particulier parce que les ouvertures auront à être nettoyés avec des éponges grattantes et qu'il pourrait y avoir des débordements de nourriture dans ces passages, de recouvrir également les parois verticales formant ces passages.
Alternativement, on peut revêtir la totalité des surfaces externes de la plaque vitrocéramique formant substrat 2.
Afin de mieux faire comprendre l'invention, on va maintenant en décrire plusieurs modes de mise en oeuvre à l'aide d'exemples purement illustratifs et non limitatifs.
EXEMPLE 1
Comme représenté en figure 1, une plaque plane en vitrocéramique, notée 1, est revêtue par pulvérisation sous vide d'une couche supérieure notée 1 en nitrure de silicium. L'épaisseur de la couche supérieure 2 est de 2 um.
On obtient alors une plaque vitrocéramique selon l'invention.
<Desc/Clms Page number 9>
EXEMPLE 2
Dans cet exemple, une plaque plane en vitrocéramique est revêtue par un dépôt chimique en phase vapeur sous champs plasma d'une couche supérieure en nitrure de silicium.
L'épaisseur de la couche supérieure est de 2 um.
On obtient une plaque vitrocéramique selon l'invention.
La dureté KNOOP a été mesurée sur les plaques obtenues aux exemples 1 et 2 et, également à titre comparatif, sur la couche inférieure formant substrat en vitrocéramique 2 non revêtue de la couche supérieure 1.
Les résultats sont reportés au tableau 1, ci-après.
Figure img00090001
<tb>
<tb>
CHARGE <SEP> NOMBRE <SEP> DE <SEP> DURETE <SEP> KNOOP
<tb> Plaque <SEP> vitrocéramique <SEP> de <SEP> l'exemple <SEP> 50 <SEP> g <SEP> 1335
<tb> 1
<tb> Plaque <SEP> vitrocéramique <SEP> de <SEP> l'exemple <SEP> 100 <SEP> g <SEP> 900
<tb> 1
<tb> Plaque <SEP> vitrocéramique <SEP> de <SEP> l'exemple <SEP> 509 <SEP> 1400
<tb> 2
<tb> Plaque <SEP> vitrocéramique <SEP> 509 <SEP> 700
<tb> non <SEP> revêtue
<tb> Plaque <SEP> vitrocéramique <SEP> 1009 <SEP> 640
<tb> non <SEP> revêtue
<tb>
Tableau 1
Comme le montrent les résultats des mesures de dureté KNOOP, la dureté de la plaque vitrocéramique selon l'invention obtenues aux exemples 1 et 2, est supérieure à la dureté de la plaque vitrocéramique de l'art antérieur. Cependant, la dureté des plaques vitrocéramiques selon l'invention, c'est-à-dire revêtues de nitrure de silicium est inférieure à la dureté d'une couche de nitrure
<Desc/Clms Page number 10>
de silicium seule, qui à titre de comparaison est de 2600 pour une charge de 50 g.
En effet, dans le cas d'un revêtement fin, la dureté lorsque mesurée par une microindentation KNOOP, est celle du composite"revêtement-substrat"et non la dureté du revêtement seul.
Ceci signifie que lorsque des films durs de 1 à 10 um d'épaisseur sont déposés sur un substrat plus mou, une déformation plastique du substrat se produit pendant le test KNOOP, provoquant une diminution des valeurs de dureté mesurées. La dureté d'un revêtement fin dépend donc fortement de la dureté du substrat, de l'épaisseur du revêtement et de la charge de l'indentation. On a ainsi déterminé qu'une épaisseur de 2 um pour la couche supérieure formant revêtement est appropriée.
Ensuite, on a testé la résistance à l'abrasion de la plaque vitrocéramique selon l'invention.
A cet effet, la résistance à l'abrasion de la surface de l'échantillon est testée en utilisant une machine de polissage standard. Un disque de scotch Brite (D vert commercialisé par la société 3M remplace le matériau abrasif. La pression appliquée est d'environ 5 x 10- 3 kg/mm2, et l'échantillon à tester est laissé en rotation à 200 révolution/min pendant une minute. Les rayures sont observées visuellement avec un microscope optique. L'échantillon est alors classé en comparant l'importance des rayures, c'est-à-dire leur largeur, profondeur et densité, à celle d'une plaque vitrocéramique de l'art antérieur ayant subi une abrasion dans les mêmes conditions et réglages expérimentaux.
La plaque vitrocéramique selon l'invention obtenue à l'exemple 2 ne présente aucune rayure après ce test de résistance à l'abrasion.
Les figures Sa et 5b montrent les résultats de ce test d'abrasion sur la plaque vitrocéramique selon l'invention obtenue à l'exemple 1, la figure 5a étant une photographie prise à un premier endroit de la plaque, selon l'invention obtenue à l'exemple 1 et la figure 5b montrant une photographie prise à un second endroit de cette même plaque, après le test d'abrasion.
A titre de comparaison, le même test de résistance à l'abrasion a été effectué sur la plaque vitrocéramique de l'art antérieur, c'est-à-dire ne comportant pas un revêtement.
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Les figures 5c et 5d montrent des photographies de cette plaque de l'art antérieur, en deux endroits différents, après le test de résistance à l'abrasion.
Comme on peut le voir en comparant les figures Sa et 5b avec les figures 5c et 5d, la plaque vitrocéramique selon l'invention présente une meilleure résistance à l'abrasion.
On a également testé le comportement des plaques vitrocéramiques de l'invention quant à l'adhésion de nourriture.
Le test consiste à brûler un mélange d'aliments directement sur la plaque de vitrocéramique de l'invention pendant 10 minutes à 650 C et on a procédé au nettoyage de cette plaque.
On a alors constaté que le revêtement de nitrure de silicium empêche ou au moins réduit la formation de rayures pendant le nettoyage après le test. De plus, aucune délamination du revêtement n'était observée pendant ce test.
EXEMPLE 3
Un revêtement de carbone amorphe hydrogéné de 2 um d'épaisseur a été déposé sur la face supérieure d'une plaque vitrocéramique. Le revêtement a été déposé par dépôt chimique en phase vapeur à champ plasma.
On obtient une plaque vitrocéramique selon l'invention.
On a pratiqué sur cet échantillon les mêmes tests de dureté et de résistance à l'abrasion que précédemment décrits. Les résultats obtenus montrent que la résistance à la rayure est bonne et que la résistance à l'abrasion est améliorée.
Cependant, lors du test de combustion d'un mélange d'aliments directement sur la plaque de cuisson comprenant la plaque vitrocéramique revêtue selon l'invention, l'adhésion entre le revêtement en carbone amorphe hydrogéné et son support en vitrocéramique n'était pas suffisante, ce qui menait à une délamination du revêtement pendant la mesure de dureté et le test d'abrasion.
Mais les revêtements en carbones amorphes hydrogénés sont intéressants parce qu'ils ont un coefficient de friction très bas et une bonne résistance à l'abrasion. Pour améliorer l'adhésion, on a alors procédé comme aux exemples 3 et 4 ci-après.
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EXEMPLE 4
Pour réaliser l'échantillon objet de l'exemple 4, on a procédé comme représenté en figure 2.
Ainsi, on a déposé sur la surface supérieure de la couche en vitrocéramique formant support 2, une couche intermédiaire 3 en oxynitrure de silicium, de 0, 5 um d'épaisseur.
La couche en oxynitrure de silicium a été déposée par vaporisation sous vide.
Ensuite, sur la surface supérieure libre de la couche intermédiaire 3, on a déposé une couche de carbone amorphe hydrogéné de 2 um d'épaisseur, par dépôt chimique en phase vapeur à champ plasma.
On obtient alors une plaque vitrocéramique selon l'invention.
L'adhésion était alors bonne et les résultats des tests de dureté et de résistance à l'abrasion précédemment décrits étaient également bons.
EXEMPLE 5
On a procédé comme représenté en figure 3 pour réaliser l'échantillon de plaques vitrocéramiques revêtues selon l'invention.
On a déposé sur la face supérieure de la couche formant substrat en vitrocéramique 2, une couche intermédiaire 3'en oxynitrure de silicium contenant du carbone. La couche 3'a un gradient de concentration en carbone augmentant dans le sens de son épaisseur à partir de la couche formant substrat 2 jusqu'à sa surface supérieure. Sur la surface supérieure de la couche intermédiaire 3', on procède au dépôt du revêtement en carbone amorphe hydrogéné.
Là encore, la couche intermédiaire 3'a une épaisseur de 0,5 um et la couche de revêtement 1 a une épaisseur de 2 um.
On obtient une plaque vitrocéramique selon l'invention.
Les résultats obtenus sur cette plaque, après les tests de dureté et de résistance à l'abrasion précédemment décrits étaient bons.
Les revêtements en carbone amorphe hydrogéné subissent une dégradation thermique à une température supérieure à environ 400 C. Pour améliorer les propriétés thermiques de telles plaques vitrocéramiques revêtues
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selon l'invention, il est possible d'ajouter des dopants dans le revêtement en carbone amorphe hydrogéné. En particulier, leur stabilité thermique en est améliorée.
EXEMPLE 6
Une couche inférieure formant substrat 2 en vitrocéramique est revêtue, sur sa face supérieure d'un revêtement en carbure de silicium de 2 um d'épaisseur.
On obtient une plaque vitrocéramique selon l'invention.
Les résultats lors des tests de dureté et de résistance à l'abrasion précédemment décrits étaient bons.
EXEMPLE 7
On a tout d'abord fabriqué une plaque de cuisson en vitrocéramique adaptée pour les cuisinières à gaz.
Comme représenté en figure 5, une telle plaque de cuisson comprend des passages 6 pour le fluide gazeux et des parties surélevées pour poser les ustensiles de cuisson.
Cette plaque de cuisson vitrocéramique a été revêtue sur ses surfaces supérieures, sur ses parois verticales externes et sur les parois verticales délimitant les passages 6, d'une couche intermédiaire 3 en oxynitrure de silicium à concentration homogène en carbone.
Une couche formant revêtement 1 en carbone amorphe hydrogéné est déposée sur la couche 3 et revêt donc la plaque vitrocéramique formant support 2 sur ses surfaces planes extérieures et sur toutes ses parois verticales.
La plaque de cuisson selon l'invention ainsi obtenue a été utilisée sans problèmes en tant que plaque de cuisson à gaz.
Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et illustrés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemples.
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Ainsi, d'autres matériaux contenant du silicium et/ou du carbone et/ou de l'azote peuvent être utilisés pour former la couche intermédiaire, comme cela apparaîtra clairement à l'homme de l'art.
Egalement, bien que la plaque de cuisson selon l'invention a été décrite comme comportant une couche intermédiaire 3 et une couche supérieure formant revêtement 1 couvrant les faces supérieures et les parois verticales des plaques de cuisson, on pourra n'utiliser qu'une seule couche de revêtement, à savoir la couche de revêtement en matériau dur selon l'invention.
Egalement, seules les parties planes en contact avec les ustensiles de cuisson pourront être revêtues.
Mais encore, bien que la couche intermédiaire 3'en oxynitrure de silicium ait été décrite comme ayant un gradient de concentration en carbone augmentant à partir de la couche en vitrocéramique 2 vers la couche en matériau dur 1, il apparaîtra clairement à l'homme de l'art qu'une couche intermédiaire en oxynitrure de silicium ayant un gradient de concentration en carbone diminuant à partir de la couche en matériau dur vers la couche en vitrocéramique 2 pourra également être utilisée.
Bien entendu, la couche inférieure 2 formant substrat pourra également être revêtue sur toutes ses surfaces externes.
C'est dire que l'invention comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci sont effectuées suivant son esprit.

Claims (29)

REVENDICATIONS
1. Plaque vitrocéramique du type comprenant une couche inférieure formant substrat revêtue d'une couche formant revêtement caractérisée en ce que la couche supérieure formant revêtement (1) : - couvre au moins la surface supérieure externe de la couche inférieure (2) en vitrocéramique, et - est en un matériau dur choisi dans le groupe constitué par le carbure de silicium, l'oxycarbure de silicium, le nitrure de silicium, l'oxynitrure de silicium et les carbones amorphes hydrogénés.
2. Plaque vitrocéramique selon l'invention 1, caractérisée en ce que la couche formant revêtement (1) est directement liée à la couche formant substrat (2).
3. Plaque vitrocéramique selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend de plus au moins une couche intermédiaire (3,3') en oxynitrure de silicium entre la couche inférieure formant substrat (2) en vitrocéramique et la couche supérieure formant revêtement (1) en matériau dur.
4. Plaque vitrocéramique selon la revendication 3, caractérisée en ce que la couche intermédiaire en oxynitrure de silicium contient de plus de carbone.
5. Plaque vitrocéramique selon la revendication 3 ou 4, caractérisée en ce que la couche intermédiaire (3') est en oxynitrure de silicium avec un gradient de concentration en carbone dans le sens de son épaisseur.
6. Plaque vitrocéramique selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisée en ce que la couche supérieure formant revêtement (1) est en carbure de silicium ou en carbone amorphe hydrogéné et en ce que la couche intermédiaire (3') est en oxynitrure de silicium ayant un gradient de concentration en carbone augmentant dans le sens de son épaisseur à partir de la couche inférieure formant substrat en vitrocéramique (2) jusqu'à la couche supérieure formant revêtement (1).
7. Plaque vitrocéramique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la couche supérieure formant revêtement (1) a une épaisseur comprise entre 1 et 20 pm.
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Figure img00160001
8. Plaque vitrocéramique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la couche supérieure formant revêtement (1) a une épaisseur de 2 um.
9. Plaque vitrocéramique selon l'une quelconque des revendications 3 à 8, caractérisée en ce que la couche intermédiaire (3,3') a une épaisseur environ égale au quart de l'épaisseur de la couche supérieure formant revêtement (1).
10. Plaque vitrocéramique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la couche supérieure formant revêtement (1) et, le cas échéant la couche intermédiaire (3, 3') couvrent toutes les surfaces externes de la couche inférieure formant substrat en vitrocéramique (2).
11. Plaque vitrocéramique selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisée en ce que la couche supérieure formant revêtement (1) et, le cas échéant la couche intermédiaire (3,3') couvrent seulement la surface supérieure de la couche inférieure formant substrat en vitrocéramique (2).
12. Plaque vitrocéramique selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisée en ce que la couche supérieure formant revêtement (1) et, le cas échéant la couche intermédiaire (3,3') couvrent la surface supérieure ainsi que les parois verticales de la couche inférieure formant substrat en vitrocéramique (2).
13. Plaque vitrocéramique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend des ouvertures (6) formant passage de fluides.
14. Plaque vitrocéramique selon la revendication 13, caractérisée en ce que les parois des ouvertures (6) sont revêtues la couche supérieure formant revêtement (1) et, le cas échéant la couche intermédiaire (3,3').
15. Plaque de cuisson, caractérisée en ce qu'elle comprend une plaque vitrocéramique selon l'une quelconque des revendications précédentes.
16. Procédé de fabrication d'une plaque vitrocéramique du type comprenant une couche inférieure en vitrocéramique et une couche supérieure formant revêtement caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : a) formation d'une couche inférieure formant substrat (2) à la forme voulue, en vitrocéramique, et
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b) formation sur au moins la surface supérieure de la couche formant substrat (2) d'au moins une couche supérieure formant revêtement externe (1) en un matériau dur choisi dans le groupe constitué par le carbure de silicium, l'oxycarbure de silicium, le nitrure de silicium, et l'oxyniture de silicium et les carbones amorphes hydrogénés.
17. Procédé selon la revendication 16, caractérisé en ce que la couche formant revêtement est formée directement sur la surface supérieure de la couche formant substrat (2), pour y être liée.
18. Procédé selon la revendication 16, caractérisé en ce au moins une couche supérieure (1) est un matériau dur choisi dans le groupe constitué par le carbure de silicium, l'oxycarbure de silicium et les carbones amorphes hydrogénés et en ce qu'il comprend de plus une étape de formation d'une couche intermédiaire (3,3') en oxynitrure de silicium entre la couche formant substrat (2) en vitrocéramique et la couche formant revêtement (1) en matériau dur.
19. Procédé selon la revendication 18, caractérisé en ce que la couche intermédiaire (3') est constituée d'oxynitrure de silicium contenant de plus du carbone.
20. Procédé selon l'une quelconque des revendications 18 à 19, caractérisé en ce que la couche intermédiaire (3') est en oxynitrure de silicium ayant un gradient de concentration en carbone dans le sens de son épaisseur.
21. Procédé selon l'une quelconque des revendications 18 à 20, caractérisé en ce que la couche supérieure formant revêtement (1) est en carbure de silicium ou en carbone amorphe hydrogéné et en ce que la couche intermédiaire (3') est en oxynitrure de silicium ayant un gradient de concentration en carbone augmentant dans le sens de son épaisseur à partir de la couche inférieure formant substrat (2) en vitrocéramique vers la couche supérieure formant revêtement (1).
22. Procédé selon l'une quelconque des revendications 16 à 21, caractérisé en ce que la couche supérieure formant revêtement (1) a une épaisseur comprise entre 1 et 20 um.
23. Procédé selon l'une quelconque des revendications 16 à 22, caractérisé en ce que la couche supérieure formant revêtement (1) a une épaisseur d'environ 2 um.
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24. Procédé selon l'une quelconque des revendications 18 à 23, caractérisé en ce que la couche intermédiaire (3,3') a une épaisseur égale à environ le quart de l'épaisseur de la couche supérieure formant revêtement (1).
25. Procédé selon l'une quelconque des revendications 16 à 24, caractérisé en ce que la formation de la couche supérieure formant revêtement externe (1) et/ou la formation de la couche intermédiaire (3,3') est effectuée par un dépôt chimique en phase vapeur à champ plasma.
26. Procédé selon l'une quelconque des revendications 16 à 25, caractérisé en ce que la couche supérieure formant revêtement (1) et/ou la couche intermédiaire (3,3') sont formées uniquement sur la face supérieure de la couche inférieure formant substrat (2).
27. Procédé selon l'une quelconque des revendications 16 à 25, caractérisé en ce que la couche supérieure formant revêtement (1) et/ou la couche intermédiaire (3,3') sont formées sur la face supérieure et les parois de la couche inférieure formant substrat (2).
28. Procédé selon l'une quelconque des revendications 16 à 25, caractérisé en ce que la couche supérieure formant revêtement (1) et/ou la couche intermédiaire (3,3') sont formées sur toutes les surfaces externes de la couche inférieure formant substrat (2).
29. Procédé de fabrication de plaques de cuisson, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes du procédé de fabrication d'une plaque vitrocéramique selon l'une quelconque des revendications 16 à 28.
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