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La céramique d’alumine, le matériau polycristallin
Alumine est le mot anglais pour alumine (Al2O3)
En raison de sa disponibilité et de ses propriétés, Al2O3 est très souvent utilisé pour la fabrication de composants céramiques. L'alumine est utilisée dans diverses modifications. Le plus couramment utilisé pour les céramiques techniques est le trigone α-Al2O3 (corindon). Pour produire de l'oxyde d'aluminium, la bauxite, matière première naturelle, est digérée dans la soude caustique par le procédé Bayer pour produire de l'hydroxyde d'aluminium. Celui-ci est privé d'eau par frittage ou calcination dans des fours rotatifs, et l'oxyde d'aluminium est obtenu.
En raison de sa disponibilité et de ses propriétés, Al2O3 est très souvent utilisé pour la fabrication de composants céramiques. L'alumine est utilisée dans diverses modifications. Le plus couramment utilisé pour les céramiques techniques est le trigone α-Al2O3 (corindon). Pour produire de l'oxyde d'aluminium, la bauxite, matière première naturelle, est digérée dans la soude caustique par le procédé Bayer pour produire de l'hydroxyde d'aluminium. Celui-ci est privé d'eau par frittage ou calcination dans des fours rotatifs, et l'oxyde d'aluminium est obtenu.
En raison de sa dureté et de sa grande résistance à l'usure, l'alumine est souvent utilisée comme agent de ponçage ou de polissage. Comme la température de fusion est supérieure à 2000°C, le matériau est idéal pour une utilisation comme matériau réfractaire. Dans l'électrotechnique, l'Al2O3 est utilisé en raison de son faible facteur de perte diélectrique, de son isolation électrique élevée et de sa résistance diélectrique. Les applications vont des disques d'étanchéité dans les robinets aux implants en passant par la protection balistique en oxyde d'aluminium.
Les propriétés du matériau oxyde d'aluminium sont fortement influencées par la pureté et le procédé de fabrication. Plus la proportion d'alumine augmente, plus la dureté, la résistance à la corrosion, la rigidité diélectrique et la conductivité thermique du matériau augmentent. La résistance aux chocs thermiques diminue cependant.
Alumina Systems GmbH utilise deux matériaux céramiques selon la norme DIN EN 60672 en raison de ses excellentes propriétés électriques et de sa bonne métallisation : C795 avec 96% Al2O3 et C799 avec 99,7% Al2O3.
Les propriétés du matériau oxyde d'aluminium sont fortement influencées par la pureté et le procédé de fabrication. Plus la proportion d'alumine augmente, plus la dureté, la résistance à la corrosion, la rigidité diélectrique et la conductivité thermique du matériau augmentent. La résistance aux chocs thermiques diminue cependant.
Alumina Systems GmbH utilise deux matériaux céramiques selon la norme DIN EN 60672 en raison de ses excellentes propriétés électriques et de sa bonne métallisation : C795 avec 96% Al2O3 et C799 avec 99,7% Al2O3.
Production de granulés pressés de céramique Al2O3 par séchage par atomisation
Chez Alumina Systems, les granulés d'alumine sont préparés par séchage par atomisation. Ici, de petites gouttelettes d'une suspension de céramique avec de l'eau et un liant organique sont séchées à l'air chaud en granulés.
La production peut être divisée en trois étapes :
Comme le séchage s'effectue en continu dans la tour de pulvérisation, il est possible de produire de grandes quantités à un prix avantageux et avec une qualité constante dans un temps relativement court.
La production peut être divisée en trois étapes :
- Atomisation de la suspension céramique (glissement)
- Séchage dans un courant d'air tempéré
- Séparation des granulés secs de l'air de séchage.
Comme le séchage s'effectue en continu dans la tour de pulvérisation, il est possible de produire de grandes quantités à un prix avantageux et avec une qualité constante dans un temps relativement court.
Forme céramique de la céramique Al2O3
Pressage isostatique à froid (CIP Cold Isostatic Pressing)
Lors du pressage isostatique à froid, les granulés céramiques sont remplis dans un moule élastique dense et pressés uniformément de tous les côtés sur la pression de l'eau (1000 à 2000 bars). Le contour de la pièce ne peut être que partiellement moulé ici. Par conséquent, le produit pressé doit encore être mis dans la forme désirée par le traitement avant la cuisson (traitement vert).
Lors du pressage isostatique à froid, les granulés céramiques sont remplis dans un moule élastique dense et pressés uniformément de tous les côtés sur la pression de l'eau (1000 à 2000 bars). Le contour de la pièce ne peut être que partiellement moulé ici. Par conséquent, le produit pressé doit encore être mis dans la forme désirée par le traitement avant la cuisson (traitement vert).
Pressage à sec uniaxial
Le pressage uniaxial est un procédé pour la production d'une forme presque nette de la précision finale du contour des produits de série. Les granulés sont compactés dans un moule en acier, qui est profilé en fonction de la pièce à produire. Le coût élevé de l'outil (souvent en carbure de tungstène dans la céramique) n'est généralement économique que pour les grandes séries. L'inconvénient de la méthode par rapport au pressage isostatique est la compression différente du compact due au frottement entre les granulés et l'outil et non à la compression périphérique.
Le pressage uniaxial est un procédé pour la production d'une forme presque nette de la précision finale du contour des produits de série. Les granulés sont compactés dans un moule en acier, qui est profilé en fonction de la pièce à produire. Le coût élevé de l'outil (souvent en carbure de tungstène dans la céramique) n'est généralement économique que pour les grandes séries. L'inconvénient de la méthode par rapport au pressage isostatique est la compression différente du compact due au frottement entre les granulés et l'outil et non à la compression périphérique.
Traitement de formes - traitement vert des céramiques à base d'oxydes
Après le pressage, Alumina Systems effectue habituellement le verdissement. Souvent, tous les détails, tels que les rainures ou les trous perpendiculaires au sens de pressage uniaxial, de la pièce ne peuvent pas être représentés par le pressage. C'est pourquoi la transformation s'effectue par tournage, fraisage et perçage à l'aide d'outils diamantés. Bien que la résistance du corps vert soit comparable à celle d'un morceau de craie, les particules d'alumine sont encore très dures et abrasives.
Un corps vert ou corps vert se réfère à un flan de céramique non cuit, qui est encore facile à travailler. L'ébauche contient non seulement la poudre de céramique, mais aussi les liants nécessaires au collage des particules de céramique lors du pressage. Le traitement est terminé.
Un corps vert ou corps vert se réfère à un flan de céramique non cuit, qui est encore facile à travailler. L'ébauche contient non seulement la poudre de céramique, mais aussi les liants nécessaires au collage des particules de céramique lors du pressage. Le traitement est terminé.
Cuisson = frittage de la céramique d’alumine haute température
Frittage ou cuisson de céramiques Al2O3 à haute température.
Le terme frittage des céramiques d'alumine haute température désigne la solidification et la densification d'un corps vert en un matériau dense par des températures élevées (1500 à 2000 ° C). Dans ce cas, les grains de céramique ne doivent pas fondre complètement, de sorte que la forme extérieure soit maintenue. Le compactage doit conduire au retrait le plus uniforme et reproductible du composant.
Le composant est environ 20% plus petit par le feu. Il doit néanmoins être un composant dense et sans fissures. La force motrice est la minimisation de l'énergie superficielle et interfaciale par la croissance des grains et le rétrécissement des pores. Cela signifie que les particules de céramique fusionnent et remplissent ainsi les interstices. En même temps, vous approchez, ce qui rend le composant plus petit dans l'ensemble. Elle s'amenuise. En raison du rétrécissement élevé de la céramique, beaucoup d'efforts doivent être faits pour maintenir les tolérances de fabrication à un faible niveau. Alumina Systems parvient toujours à maintenir des tolérances inférieures à 1% dans la série.
Le terme frittage des céramiques d'alumine haute température désigne la solidification et la densification d'un corps vert en un matériau dense par des températures élevées (1500 à 2000 ° C). Dans ce cas, les grains de céramique ne doivent pas fondre complètement, de sorte que la forme extérieure soit maintenue. Le compactage doit conduire au retrait le plus uniforme et reproductible du composant.
Le composant est environ 20% plus petit par le feu. Il doit néanmoins être un composant dense et sans fissures. La force motrice est la minimisation de l'énergie superficielle et interfaciale par la croissance des grains et le rétrécissement des pores. Cela signifie que les particules de céramique fusionnent et remplissent ainsi les interstices. En même temps, vous approchez, ce qui rend le composant plus petit dans l'ensemble. Elle s'amenuise. En raison du rétrécissement élevé de la céramique, beaucoup d'efforts doivent être faits pour maintenir les tolérances de fabrication à un faible niveau. Alumina Systems parvient toujours à maintenir des tolérances inférieures à 1% dans la série.
Vitrage de la céramique d'ingénierie Al2O3
Une céramique a une certaine rugosité de surface, ce qui peut favoriser l'encrassement.
En appliquant un glacis, la surface est lissée. Il améliore de nombreuses propriétés telles que le comportement électrique, la résistance mécanique et la résistance chimique.
Les céramiques sont également émaillées pour augmenter la résistance de la pièce par une contrainte de compression dans la surface. En même temps, la surface lisse minimise la contamination et le mouillage par les liquides. De ce fait, les courants de fuite associés sont réduits.
Le vitrage se fait en deux étapes. La suspension d'émail est pulvérisée sur la céramique d'alumine chez Alumina Systems. Après séchage, l'émail est cuit à environ 1400°C. Comme l'émail se contracte davantage lors du refroidissement, comme la céramique, les contraintes de compression souhaitées se développent sur la surface.
En appliquant un glacis, la surface est lissée. Il améliore de nombreuses propriétés telles que le comportement électrique, la résistance mécanique et la résistance chimique.
Les céramiques sont également émaillées pour augmenter la résistance de la pièce par une contrainte de compression dans la surface. En même temps, la surface lisse minimise la contamination et le mouillage par les liquides. De ce fait, les courants de fuite associés sont réduits.
Le vitrage se fait en deux étapes. La suspension d'émail est pulvérisée sur la céramique d'alumine chez Alumina Systems. Après séchage, l'émail est cuit à environ 1400°C. Comme l'émail se contracte davantage lors du refroidissement, comme la céramique, les contraintes de compression souhaitées se développent sur la surface.
Rectification - Usinage dur de la céramique d’alumine
Usinage dur sur des pièces cuites qui ont déjà été amenées le plus près possible de leurs dimensions finales par pressage et usinage à vert. Les tolérances les plus serrées peuvent être obtenues par meulage. Les outils en diamant sont utilisés ici en raison de la grande dureté des oxydes d'aluminium.
En raison du faible taux d'enlèvement de matière - environ 50 fois inférieur à celui de l'acier de rectification - les coûts de l'usinage dur des céramiques sont souvent très élevés. Par conséquent, Alumina Systems essaie toujours de réduire au minimum cette étape du processus dans l'intérêt du client.
En raison du faible taux d'enlèvement de matière - environ 50 fois inférieur à celui de l'acier de rectification - les coûts de l'usinage dur des céramiques sont souvent très élevés. Par conséquent, Alumina Systems essaie toujours de réduire au minimum cette étape du processus dans l'intérêt du client.