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Introduction des principales méthodes de frittage pour les céramiques techniques

03-12-2021

Le frittage fait référence au processus de densification des corps verts en céramique après moulage. Sous l'action de la température élevée, l'élimination des pores et le retrait du volume se produira, produisant un corps fritté solide avec la géométrie attendue. Le processus de frittage a un impact crucial sur les performances du matériau. Il est très important de choisir une méthode de frittage appropriée lors de la fabrication de différents types de céramiques techniques et pour différentes exigences de propriétés.


 Il existe plusieurs méthodes de frittage des céramiques techniques :


(1) Frittage atmosphérique

Le frittage atmosphérique est l'une des méthodes de frittage les plus couramment utilisées, qui fait référence à une méthode de chauffage et de frittage de produits céramiques en ajoutant des auxiliaires de frittage appropriés sous pression atmosphérique (c'est-à-dire qu'aucune pression supplémentaire n'est requise pendant le processus de frittage). 

L'inconvénient du frittage atmosphérique est que la température de frittage est élevée, les exigences du four sont également élevées et le gaspillage d'énergie est important.



(2) Frittage par pressage à chaud

Frittage par pressage à chaud  est une méthode de frittage pour la poudre céramique qui est difficile à fritter, la puissance céramique est remplie dans le cavité de moule puis chauffé dans la direction uniaxiale pendant le pressage, cela signifie que le moulage et le frittage sont effectués en même temps. 

La poudre de céramique est dans un état thermoplastique pendant le processus de frittage, ce qui facilite le contact, la diffusion et l'écoulement des particules, donc la pression de moulage est plus faible ; Il peut également réduire la température de frittage et raccourcir le temps de frittage, en résistant à la croissance des grains de cristal et en obtenant des pièces en céramique avec des grains de cristal fins, pleine densité, et de bonnes propriétés mécaniques et électriques. Il n'est pas nécessaire d'ajouter des auxiliaires de frittage ou des auxiliaires de moulage, et des produits céramiques de très haute pureté peuvent être produits. 

L'inconvénient du frittage par pressage à chaud est qu'il adopte une pression unidirectionnelle, de sorte que la forme et la taille du produit sont limitées par le moule, qui est généralement cylindrique ou annulaire. De plus, la pression unidirectionnelle rend également la répartition de la pression dans le corps cru inégale, ce qui provoque facilement une anisotropie dans la microstructure et les propriétés mécaniques du corps fritté en céramique.



(3) Frittage par pressage isostatique à chaud

Le frittage par pressage isostatique à chaud fait référence au processus de frittage et de densification de poudre céramique, de corps vert ou de corps précuit grâce à l'action conjointe de gaz haute pression à haute température et bien équilibré dans toutes les directions. Il convient à la fabrication de produits aux formes complexes et peut améliorer la densité et les performances des produits. Les pièces en céramique après frittage par pressage isostatique à chaud auront une densité bien équilibrée et les mêmes propriétés dans toutes les directions.

Le pressage isostatique à chaud est une méthode de frittage qui combine les avantages de frittage atmosphérique et frittage par pressage à chaud, il peut non seulement augmenter la densité comme le frittage par pressage à chaud, inhiber la croissance des grains et améliorer les performances du produit. De plus, il peut également produire des pièces en céramique avec des formes très compliquées comme leatmosphérique méthode de frittage et éviter l'orientation des grains des produits cristallins non équaxiaux.



(4) Frittage de réaction

Désigne le procédé de frittage de matériaux céramiques par réaction mutuelle de la phase gazeuse ou liquide avec la matrice. Les produits les plus typiques sont le carbure de silicium fritté par réaction et les céramiques de nitrure de silicium fritté par réaction. L'avantage de cette méthode de frittage est que le processus est simple, le produit peut être légèrement traité ou non traité, et des produits aux formes complexes peuvent également être fabriqués. L'inconvénient est que les produits chimiques n'ayant pas réagi restent dans le produit, la structure n'est pas facile à contrôler et le produit trop épais n'est pas facile à fritter complètement.



(5) Frittage sous pression de gaz

Le frittage sous pression de gaz (GPS) fait référence à une méthode de frittage selon laquelle une certaine pression de gaz est appliquée pendant le processus de frittage à haute température afin de supprimer la décomposition et la perte de poids des matériaux céramiques à haute température. Ainsi, la température de frittage peut être augmentée, la densification du matériau peut être davantage favorisée et des produits céramiques à haute densité peuvent être obtenus. 

Le frittage sous pression de gaz et le frittage par pressage isostatique à chaud utilisent le gaz comme méthode de transmission de la pression, mais la pression et l'effet de pression des deux sont différents. Dans le frittage HIP, la pression du gaz est élevée (100~300MPa) et la fonction principale est de favoriser la densification complète des céramiques. Dans le frittage GPS, la pression de gaz appliquée est faible (1 ~ 10MPa), ce qui supprime principalement la décomposition thermique du Si3N4 ou d'autres matériaux à haute température à base de nitrure.



(5) Frittage par dépôt en phase vapeur

Le frittage par dépôt en phase vapeur peut être divisé en méthode de vapeur physique et méthode de vapeur chimique. Il existe deux méthodes physiques principales : le dépôt par pulvérisation cathodique et le dépôt par évaporation. La méthode de pulvérisation cathodique consiste à bombarder une cible plate avec un faisceau d'électrons dans le vide, et les atomes cibles sont stimulés puis déposés sur le substrat de l'échantillon. Le procédé de dépôt chimique en phase vapeur introduit un gaz de réaction et un mélange gazeux pendant que le matériau du substrat est chauffé, et les matériaux générés par décomposition ou réaction à haute température sont déposés sur le substrat pour former un matériau dense.


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