Les hautes performances des céramiques techniques en font des éléments très utiles pour les industries modernes, notamment pour des application haute température.

Les céramiques industrielles sont en effet utilisées pour les applications où les contraintes thermiques, mécaniques, électriques ou chimiques sont critiques.

usine

Toutefois, il faut savoir que toutes les céramiques techniques ne se valent pas ; un choix judicieux doit être fait en fonctions des contraintes de l’application. Petit tour d’horizon autour de 3 types de céramiques techniques capables de résister à de fortes températures.

Les céramiques techniques frittées

Les céramiques techniques frittées sont obtenues par un procédé que l’on appelle le frittage. Il s’agit d’une opération qui vise à solidifier de la poudre de céramique par une augmentation contrôlée de la température. La céramique obtenue par ce procédé présente Une haute tenue en température et des résistances mécaniques très élevées. Cette technologie est employée pour la réalisation de pièces de forme complexe ou bien d’ébauches (barre ou plaque) qui pourront être usiner à la meule diamant.

Les céramiques frittées peuvent être obtenues par frittage avec ou sans liant. Le chauffage peut être effectué par résistance électrique par micro-ondes, par laser, par induction ou par SPS (Spark Plasma Sintering).

On classe les céramiques frittées suivant leur composition chimique ou minérale. On retrouve donc :

  • Les silicates : les composants principaux de ces céramiques sont le kaolin, le feldspath et l’argile. La température de frittage de ces céramiques est assez faible. L’utilisation de zircone ou d’alumine améliore les propriétés physiques des silicates.
  • Les non-oxydes : il s’agit ici des céramiques composées de nitrures (nitrures de bore, de d’aluminium ou de silicium) ou de carbures (carbure de silicium ou de bore).
  • Les oxydes : ce groupe inclut les céramiques qui sont constituées d’éléments métalliques et d’oxygène.

En France, vous avez des entreprises telles que Final Advanced Materials qui vous proposeront une large gamme de matériaux avancés, dont des céramiques techniques frittées.

Les céramiques techniques usinables

Les céramiques frittées sont reconnues pour leur très grande résistance mécanique, et c’est pour cette raison que l’usinage de ces matériaux peut se révéler très problématique dans certains cas. Il faudrait un dispositif d’usinage par diamant ou par ultrason pour pouvoir y parvenir, ce qui se révèle être très cher, long et très délicat.

Il existe heureusement une catégorie de céramiques capable d’être usinée à moindre coût grâce à des outils conventionnels utilisés pour l’usinage de métaux. Les céramiques usinables ont été créées dans le but d’offrir des solutions céramiques à moindre coûts. C’est une solution idéale pour réaliser des pièces de forme complexe ou de faire du prototypage. Voici une petite présentation des céramiques usinables les plus utilisées.

Le silicate d’alumine

Le silicate d’alumine est le nom donné aux éléments naturels dont la formule chimique répond à Al2SiO5. Il possède des performances thermiques et mécaniques assez intéressantes. Il est très apprécié dans l’industrie à cause de sa résistance au choc thermique, sa stabilité thermique (jusqu’à 1 300 °C) et sa résistance aux agents chimiques. Le silicate d’alumine est une céramique qui possède un grand pouvoir d’isolation thermique et électrique. Il est utilisé pour concevoir des composants électroniques, des isolateurs, des pièces à souder, etc.

Le nitrure de bore

Le nitrure de bore est un composé synthétique dont la formule est BN. Il est présent sous forme de poudre que l’on peut comprimer pour en faire des pièces massives. Grâce à ses propriétés très spéciales, le nitrure de bore est une céramique qui est utilisée dans l’industrie pour sa haute conductivité thermique liée à une forte résistance diélectrique et pour son inertie chimique exceptionnelle.

Il sert de protection et de gaine à certains instruments de mesure. Il est également très utilisé dans les industries photovoltaïques.

Le Shapal M

Le Shapal M est une céramique de type nitrure d’aluminium usinable, qui est utilisée pour la conception de composants électroniques et de pièces de fixation. Sa conductivité thermique est 5 fois supérieure à celle de l’alumine. Le Shapal M est également un très bon isolant électrique.

Les céramiques pressées

La céramique pressée est un groupe de céramique qui répond à des besoins précis. Elle est utilisée pour les chauffages électriques, les accumulateurs de chaleur électrique ou les protections anti-étincelles. On utilise aussi les céramiques pressées dans le secteur médical. Cette technique de mise en œuvre est adaptée à la fabrication en très grande série de pièce assez simples sans tolérance trop sévères.

Comme céramiques pressées, nous pouvons citer la stéatite synthétique, la cordiérite de synthèse ou encore la mullite.