Céramique technique Les processus de déliantage et de frittage sont nécessaires pour éliminer les liants organiques et densifier les composants céramiques.

Les céramiques techniques comprennent une large gamme de matériaux céramiques de pointe qui ont été développés en raison de leurs excellentes propriétés mécaniques, électriques et thermiques. Ils présentent souvent une grande résistance à la fusion, au pliage, à l'étirement, à la corrosion et à l'usure. L'utilisation de céramiques hautes performances est de plus en plus répandue sur les marchés de l'aéronautique, de l'automobile, de la défense et de l'énergie.

Les fours Carbolite Gero sont fréquemment utilisés pour le déliantage et le frittage de céramiques techniques, tant dans la recherche que dans la production. Le processus de déliantage (des pièces vertes) nécessite des fours à chambre à basse température présentant une excellente uniformité de température. Ensuite, les pièces brunes sont frittées dans un four à haute température, à une température pouvant atteindre 1800°C.

Fours pour le déliantage

Tant pour le déliantage que pour l'incinération, certaines substances doivent être éliminées avant toute analyse ultérieure. C'est pourquoi les fours d'incinération Carbolite Gero peuvent procéder de manière efficace au déliantage thermique en éliminant le liant de la chambre du four.
Objectifs :
/n

• Le liant doit être retiré de manière uniforme sans endommager la pièce
  • L'uniformité de la température et les taux de chauffage déterminent si le liant est retiré de manière uniforme de l'échantillon
  • L'échange d'air détermine, si le liant est éliminé efficacement de la chambre
    
    
• L'élimination efficace du liant améliore les propriétés du matériau et la densité finale de la céramique
• Le pré-frittage augmente la résistance de la pâte brune et facilite sa manipulation

Fours pour le frittage

Le frittage entraîne une densification et la formation d'une structure céramique durable. Carbolite Gero propose des fours qui conviennent parfaitement à ce processus.

Objectifs :
/n

• Densification des pièces
• Retrait uniforme
• La clé est l'uniformité de la température
• Le contrôle des taux de chauffage et de refroidissement est important pour éviter la formation de fissures

Fours pour le déliantage & ; frittage

Une solution qui combine les processus de déliantage et de frittage. Ces fours Carbolite Gero sont extrêmement fonctionnels pour le déliantage et la densification des composants céramiques.

Objectifs:
/n

• Déliantage efficace
• Densification des pièces
• Rétrécissement uniforme

Informations générales

Les céramiques techniques, également appelées céramiques d'ingénierie ou céramiques hautes performances, sont conçues pour présenter des propriétés mécaniques, thermiques, électriques et chimiques exceptionnelles. Contrairement aux céramiques traditionnelles, qui sont principalement utilisées à des fins décoratives, les céramiques techniques sont indispensables, du fait de leurs propriétés uniques, pour les applications à hautes performances où d'autres matériaux tels que les métaux ou les polymères ne suffisent pas.

Les applications des céramiques techniques se trouvent dans divers secteurs, notamment l'aérospatiale, l'automobile, l'électronique, la médecine, l'énergie et la défense. Elles sont utilisées dans une grande variété de composants, tels que les outils de coupe, les roulements à billes, les isolateurs, les capteurs, les supports de catalyseurs et même les implants biocéramiques à usage médical.

Céramique d'oxyde

Les céramiques à base d'oxydes sont des composés inorganiques constitués d'oxygène et d'un ou plusieurs éléments métalliques. La prédominance de l'oxygène dans leur composition contribue à leurs propriétés uniques. Les céramiques d'oxyde possèdent une excellente stabilité thermique, une isolation électrique élevée et sont chimiquement inertes. En outre, les céramiques à base d'oxyde présentent souvent une bonne résistance mécanique et une bonne dureté, ce qui les rend adaptées à diverses applications structurelles et fonctionnelles.

Céramique non oxydée

Les céramiques non oxydes sont des composés inorganiques constitués d'une combinaison d'éléments métalliques et non métalliques sans la présence d'oxygène. Ces composés possèdent une conductivité thermique et électrique élevée, une grande résistance à l'oxydation et sont chimiquement inertes. Outre leur résistance et leur dureté élevées, les céramiques non oxydes sont également résistantes à l'usure et à la corrosion.

Matériaux composites

Les matériaux composites sont le résultat de la combinaison de deux ou plusieurs matériaux qui fusionnent pour améliorer leurs performances. Les matériaux composites à base de céramique subissent un processus de fabrication complexe qui peut aboutir à des propriétés supérieures en termes de résistance et de ténacité.

Frittage de céramiques

Le frittage est un processus thermique important dans la fabrication de la céramique. Il consiste à chauffer un matériau céramique compacté ou façonné à des températures élevées, inférieures à son point de fusion. Pendant le frittage, les particules de céramique se lient entre elles, ce qui entraîne une densification et la formation d'une structure céramique solide, cohérente et durable. Le processus de frittage comprend trois phases principales : Le réarrangement des particules, le rétrécissement des particules et l'élimination des pores. Au début, à des températures plus basses, les particules de céramique commencent à se réarranger et se rapprochent les unes des autres en raison de la diffusion entre les particules. Le processus de diffusion est alimenté par la diminution de l'énergie de surface des particules. Avec l'augmentation de la température, les particules commencent à former des cols. Cela crée un pont entre elles, ce qui facilite le transfert de matière et la poursuite de la consolidation de la structure. Cette phase est essentielle pour obtenir une résistance et une densité plus élevées du matériau céramique. Au cours de la dernière phase, les pores restants sont éliminés tandis que la structure céramique continue à se densifier pour former un corps céramique presque entièrement dense.

La température et la durée de frittage sont soigneusement contrôlées afin d'obtenir les propriétés souhaitées du produit céramique final. Des températures élevées et des durées de frittage plus longues entraînent généralement une meilleure densification et des propriétés mécaniques améliorées, mais un frittage excessif peut entraîner une croissance des grains qui peut avoir un effet négatif sur certaines propriétés.

Le processus de frittage est influencé par différents facteurs, notamment la composition chimique de la céramique, la taille et la répartition des particules, l'atmosphère de frittage (oxydante, réductrice ou inerte) et la présence d'auxiliaires de frittage ou d'additifs. Les auxiliaires de frittage peuvent favoriser la densification et contribuer à abaisser la température de frittage, ce qui rend le processus plus efficace.

Le frittage est une étape fondamentale dans la fabrication d'une large gamme de produits céramiques, notamment des briques, des carreaux, des céramiques techniques de haute performance et bien plus encore. Le processus transforme le matériau céramique initialement poreux et fragile en une pièce céramique dense, durable et fonctionnelle. Cette pièce est alors prête à répondre aux exigences de l'application prévue dans des secteurs tels que l'électronique, l'automobile, l'aérospatiale et la construction.

Modifications microstructurelles pendant le frittage

Pendant le frittage

Pendant le frittage, les particules de la pièce en céramique se diffusent à travers la structure et fusionnent entre elles, ce qui augmente la densité globale de la pièce.

Microstructure après le frittage

Pendant le frittage dans le four, la structure de la pièce en céramique devient nettement plus dense et présente moins d'espaces entre les particules. Le processus de frittage entraîne un certain rétrécissement, certaines pièces devenant plus petites. Il s'agit d'une partie normale du processus de fabrication et il convient d'en tenir compte lors de la conception initiale des moules.

Expérience 1

Déliantage thermique avec AAF-BAL

Pendant le processus de déliantage thermique, la pièce verte imprimée a subi un traitement thermique à l'air pendant environ 13 heures. La perte de masse après le déliantage thermique était de l'ordre de 9,5 %.

Expérience 2

Déliantage & ; frittage dans le HTF

Pendant le traitement thermique, les composants imprimés en 3d ont été traités thermiquement dans le même four. La perte de poids pour l'échantillon en forme de X était de l'ordre de 6,5 %. La perte de poids pour l'échantillon rectangulaire était de l'ordre de 11,1 %.

Expérience 3

Frittage avec TF1 16/100/450

Pendant le processus de frittage, la perte de poids de la pièce était de l'ordre de 0,5 %.

Céramique technique - FAQ