Frittage céramique: comprendre les phénomènes de réduction de Volume

La densité, paramètre important pour mesurer la qualité des céramiques résistantes à l’usure, a fait l’objet d’une attention considérable. La densité est calculée en divisant la masse de la céramique par son volume. Des recherches ont montré que lors du processus de frittage de céramiques résistantes à l’usure, le changement de masse n’est pas significatif, mais le volume peut diminuer de plus de 40%. Par conséquent, la réduction de volume est un facteur crucial pour l’augmentation de la densité des céramiques résistantes à l’usure. Pourquoi le volume rétrécit pendant le processus de frittage céramique?Les principales raisons de la réduction de volume lors du frittage céramique sont:

1. Densification des particules:

• Lorsque les particules de poudre céramique sont chauffées pendant le processus de frittage, elles subissent un processus appelé densification. Cela implique le réarrangement et l’emballage des particules pour obtenir une structure plus compacte.

• La réduction de la porosité conduit à une diminution du volume global du matériau.

2. Élimination des Pores:

• Le processus de chauffage dans le frittage céramique entraîne l’élimination des pores dans le matériau. Au fur et à mesure que les pores se ferment ou disparaissent, le matériau devient plus dense, ce qui entraîne une réduction du volume.

3. Transformation matérielle:

• Certains matériaux céramiques subissent des transformations de phase lors du frittage. Par exemple, les céramiques à base d’argile peuvent subir des modifications de la structure cristalline ou de l’état d’hydratation.

• Ces transformations peuvent entraîner une réduction des espaces interparticules et contribuer au rétrécissement global du volume.

4. Formation du col de frittage:

• Lorsque des particules adjacentes entrent en contact étroit lors du frittage, des cous se forment entre elles. Ce processus fait partie du mécanisme de frittage.

• La formation de cous et le réarrangement ultérieur des particules contribuent à une réduction des espaces vides, provoquant le rétrécissement du matériau.

5. Évaporation des composants volatils:

• Certains matériaux céramiques peuvent contenir des composants volatils ou de l’eau. Le processus de chauffage provoque l’évaporation de ces substances volatiles, entraînant une diminution de leur volume.

6. Contraction thermique:

• Le principe général de la contraction thermique s’applique lors de l’agglomération. Lorsque le matériau est chauffé puis refroidi, il subit une contraction thermique, ce qui contribue au retrait global.

Pour obtenir les propriétés finales souhaitées du produit céramique, il est essentiel de comprendre et de contrôler les facteurs qui influencent la réduction de volume lors du frittage. Le réglage des paramètres de frittage, tels que la température, la vitesse de chauffage et le temps de maintien, peut être utilisé pour optimiser le processus de frittage et contrôler les dimensions finales du matériau céramique.