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Qu'est-ce que la céramique haute performance et comment est-elle fabriquée ?

D'autres termes pour désigner les céramiques hautes performances sont : céramiques techniques, céramiques industrielles, céramiques d'ingénierie ou céramiques industrielles. La céramique haute performance est un matériau spécial optimisé pour les besoins de l'industrie. Elle se caractérise par sa stabilité dimensionnelle, sa résistance mécanique et sa résistance à la chaleur. Les contraintes permanentes, les températures élevées, les chocs thermiques ne sont que quelques-unes des exigences auxquelles sont soumis ces matériaux techniques. Les domaines d'application sont les appareils, les systèmes et les machines, comme les goupilles de centrage, les outils de coupe, les roulements ou les buses, etc.
Les céramiques industrielles n'acquièrent leurs propriétés que par le biais du processus de fabrication, le "frittage". Les matériaux de départ sont l'oxyde d'aluminium, le nitrure de silicium et l'oxyde de zirconium.

Pour la production de ce type de céramique, il faut d'abord la poudre de base. Celle-ci est produite par un processus thermique qui doit permettre une conception ciblée des particules. Cela permet d'obtenir des propriétés de produit sur mesure.

Les paramètres du processus de production de la poudre sont les suivants :

• temps de séjour homogène et prédéfini réglable de 100 ms à 10 s
• atmosphère gazeuse réglable, exempte d'oxygène ou oxydante
• fréquence et amplitude réglables du flux de gaz chaud pulsé
• température homogène du processus entre 200 et 900°C
• Matière première : solides, solutions ou suspensions.

Les propriétés de la poudre de départ pour les céramiques techniques peuvent ainsi être obtenues de manière ciblée.

Nitrure d'aluminium (AIN) - Matériau pour les céramiques industrielles

La particularité de ce produit de départ est sa très bonne capacité d'isolation électrique et sa très haute conductivité thermique.

Les propriétés de ce matériau sont les suivantes

• Conductivité thermique très élevée (>200 W/mK)
• Isolation électrique élevée (>1.1012 Ωcm)
• Résistance selon la méthode du double anneau >320 MPa (résistance biaxiale)
• Faible dilatation thermique 4 à 6x10-6K-1 (entre 20 et 1000 °C)
• Très bonne métallisation

Le nitrure d'aluminium est donc particulièrement adapté à la microélectronique et à l'électronique de puissance. Certaines applications sont, par exemple, les dissipateurs de chaleur dans la technologie d'éclairage LED, les supports de circuits pour la construction de semi-conducteurs ou l'électronique de haute performance.

D'autres possibilités d'application sont :

• pastilles de cuisson
• Refroidissement double face
• refroidissement par liquide
• Céramique extrudée
• dissipateur thermique
• dissipation de la chaleur
• Substrats lasurés (céramique)
• Substrats pressés (céramique)
• Substrats poinçonnés (céramique)
• Technologie LED / céramique LED
• Cartes de circuits imprimés, céramique
• Céramiques à base de nitrure d'aluminium métallisé
• Tubes en céramique haute performance
• Tubes pour applications spéciales
• Refroidisseur sandwich
• plaques de sertissage
• sous-couches de frittage
• substrats
• Gestion thermique.

Céramiques hautes performances en nitrure de silicium et d'alumine (SiAlON)

Il s'agit de la dernière génération de céramiques techniques et elle appartient au groupe des nitrures de silicium. Ce type de céramique technique se compose des phases α-SiAlON, β-SiAlON et d'une phase semi-cristalline ou amorphe au niveau des joints de grains. Ce matériau se caractérise par une dureté beaucoup plus élevée et une ténacité identique à celle du nitrure de silicium. Les trois phases garantissent une adaptabilité élevée et ciblée aux profils d'exigences des différentes applications.

La production d'un matériau à gradient est possible sous certaines conditions. La surface contient une plus grande proportion d'α-SiAlON que l'intérieur. Ceci est particulièrement utile pour les nuances de céramique de coupe très résistantes à l'usure pour la coupe des métaux. Il en résulte une résistance à l'usure très élevée. La résistance à la fissuration interne atteint ainsi un niveau très élevé. Ce type de céramique est principalement utilisé dans les éléments de construction soumis à de fortes contraintes tribologiques dans l'industrie du papier.

Les produits basés sur ce matériau céramique sont les suivants

• Matériaux de coupe en céramique
• matériaux de coupe haute performance
• plaques de coupe
• matériaux de coupe
• céramique de coupe
• technologie de coupe
• plaquettes indexables

Où la céramique haute performance est-elle utilisée ?

Les céramiques techniques sont principalement utilisées dans la technologie des hautes températures, la construction mécanique, le traitement des surfaces et l'électrotechnique. C'est précisément avec ce matériau que les composants spécifiques aux clients peuvent être réalisés de manière optimale. Une ingénierie innovante, des matériaux développés par nos soins, un large éventail de connaissances de base ainsi que des années d'expérience permettent d'obtenir d'excellents produits sur mesure pour une utilisation industrielle continue.

Dans le domaine de l'électrotechnique, les céramiques techniques sont utilisées pour

• Tubes isolants pour liquides,
• L'ultravide et les gaz,
• Les isolateurs de support,
• Composants pour la technologie d'accélération,
• Les composants de capteurs pour la température, la pression et la teneur en oxygène
• la pression et la teneur en oxygène, et
• Guides à haute pression pour les technologies offshore et onshore

sont utilisés avec beaucoup de succès.

Conclusion

La céramique avancée est un autre terme pour la céramique technique, la céramique industrielle et la céramique d'ingénierie. En fonction des matériaux de départ, cette matière première de très haute qualité possède des propriétés particulières qui permettent de fabriquer des produits finis répondant précisément aux exigences du client. La résistance à l'usure, la ténacité, la résistance à la chaleur et la stabilité dimensionnelle ne sont que quelques-unes des exigences élevées auxquelles ce matériau doit répondre. La longévité de ce matériau technique est exceptionnelle et permet d'éviter des coûts d'usure élevés, qui surviendraient surtout en cas de fonctionnement continu avec des exigences élevées.