Méthode de fabrication des céramiques (corps frittés)
1. Méthodes de fabrication de la céramique
La clé de la production des céramiques requises réside dans l'optimisation des matières premières. Quel que soit le coût des équipements de fabrication et d'évaluation, si les matières premières ne sont pas correctement préparées, les performances des céramiques finales s'en trouveront fortement affectées, augmentant ainsi le risque de produire des pièces défectueuses. Toutefois, l'achat de matières premières de haute qualité ne suffit pas. Il est essentiel de prendre en compte le rapport coût-efficacité et de trouver les équipements et les conditions de traitement les mieux adaptés aux matières premières utilisées.
Généralement, la poudre est la matière première utilisée pour l'obtention de céramiques, notamment de pièces frittées denses. Les liquides, les gaz ou leurs composites peuvent également servir de matières premières. Les caractéristiques de la poudre initiale ont une incidence significative sur les performances des céramiques. Le choix des méthodes de mélange, de broyage et des conditions de traitement les plus appropriées dépend des matières premières. En particulier pour les micropoudres non oxydées ou métalliques (poudres fines), il est essentiel de porter une attention particulière à l'oxygène adsorbé et à l'oxydation de surface. Plus la poudre est fine, plus cet effet est marqué. Par ailleurs, il convient également de veiller à la concentration et au dosage optimaux des dispersants et des liants organiques en fonction des conditions de moulage.
2. Procédé de fabrication des corps frittés
Pour préparer des corps frittés, une série de procédés tels que le mélange et la pulvérisation, le formage et le dégraissage, le frittage (préfrittage) et la cuisson (frittage) sont généralement nécessaires.Tout d'abord, présentons le processus de mélange et de pulvérisation :
Lorsqu'on utilise des poudres de matières premières difficiles à fritter et qu'on souhaite obtenir un corps fritté dense sous pression normale, il est courant d'ajouter simultanément une petite quantité d'adjuvant de frittage approprié. Ces poudres sont mélangées aux poudres des composants principaux comme matières premières.
Les méthodes mixtes peuvent être classées en grandes catégories :
Mélange à sec : effectué à l'air libre (parfois aussi sous atmosphère inerte).
Mélange par voie humide : réalisé dans l’eau ou des solvants organiques
Parfois, lors du processus de mélange, un traitement de broyage est également effectué simultanément.
La méthode de mélange et de broyage la plus appropriée doit prendre en compte de manière exhaustive les facteurs suivants :
La taille moyenne des particules et la distribution granulométrique des matières premières
La quantité admissible d'impuretés pouvant être mélangées dans
Le degré d'agglomération de la poudre
Si nécessaire, des machines de criblage ou des dispositifs de classification seront également utilisés pour garantir que seule la poudre dont la granulométrie se situe dans la plage optimale soit utilisée comme matière première.
Lorsque le frittage est effectué sous atmosphère inerte ou sous vide, on utilise généralement des matériaux carbonés comme éléments chauffants à résistance.
De plus, il existe de nombreuses méthodes de frittage spéciales :
Méthode de frittage sous pression de gaz :
Le frittage est réalisé par introduction de gaz sous une pression de plusieurs atmosphères.
Pressage isostatique à chaud (HIP)
frittage par combustion auto-entretenue
Frittage par plasma étincelle (SPS)
Frittage à ultra-haute pression : utilisé pour la synthèse de matériaux tels que le diamant
frittage par chauffage infrarouge concentré
frittage par chauffage à haute fréquence
frittage par chauffage micro-ondes
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