Usinage de matériaux céramiques

Les céramiques industrielles possèdent des propriétés supérieures telles que la résistance aux hautes températures, à la corrosion, à l'usure et à l'érosion. Elles peuvent remplacer les matériaux métalliques et les polymères organiques dans les environnements de travail difficiles et sont devenues indispensables à la transformation industrielle traditionnelle, aux industries émergentes et aux secteurs de haute technologie. Leurs perspectives d'application sont vastes dans les secteurs de l'énergie, de l'aérospatiale, des machines, de l'automobile, de l'électronique et de la chimie. Les céramiques industrielles courantes comprennent les céramiques d'alumine (Al₂O₃), de zircone (ZrO₂), de nitrure d'aluminium (AlN), de nitrure de silicium (Si₃N₄) et de carbure de silicium (SiC).

Différents matériaux d'usinage de matériaux céramiques

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Al2O3	L'oxyde d'aluminium est une céramique blanche ou beige qui exploite ses excellentes propriétés d'isolation électrique. Depuis ses premières applications dans divers composants électroniques, il est largement utilisé et constitue le matériau le plus économique pour les céramiques de précision. Il est largement utilisé dans des secteurs tels que l'étanchéité électronique, les composants structurels et les pièces résistantes à la chaleur et à la corrosion. L'alumine de haute pureté présente une résistance mécanique élevée et une excellente résistance à la corrosion, ce qui lui permet de produire des composants de grande taille. De plus, grâce à son excellente résistance au plasma, elle est largement utilisée dans l'industrie des semi-conducteurs, notamment pour les équipements CVD, les équipements de gravure et d'autres composants.
ZrO2	La zircone est un matériau présentant une résistance mécanique et une ténacité à la rupture élevées à température ambiante. Son coefficient de dilatation thermique est similaire à celui des métaux et convient parfaitement à l'assemblage de matériaux métalliques. La zircone présente des grains relativement fins, ce qui permet d'obtenir une rugosité élevée. Elle présente également une excellente biocompatibilité et est largement utilisée dans l'industrie biomédicale. Les céramiques de zircone se divisent principalement en zircone stabilisée à l'yttrium, zircone stabilisée au magnésium et zircone stabilisée au cérium, selon l'ajout de stabilisant. La zircone stabilisée au magnésium conserve de bonnes propriétés mécaniques à haute température (600 °C).
AIN	Les céramiques en nitrure d'aluminium présentent une excellente conductivité thermique et une excellente résistance aux chocs thermiques, ainsi que de bonnes propriétés isolantes. Grâce au frittage en phase liquide et à l'absence de phases secondaires aux joints de grains, leur structure cristalline est très dense et offre une bonne résistance à la corrosion plasma. Elles sont largement utilisées comme pièces de rechange pour les substrats et les équipements de fabrication de semi-conducteurs.
Si3N4	Le nitrure de silicium est une céramique grise présentant une ténacité élevée à la fracture, une excellente résistance aux chocs thermiques et une perméabilité relativement difficile aux métaux en fusion. En utilisant ces caractéristiques, ils peuvent être appliqués aux composants de moteurs à combustion interne tels que les pièces de moteurs automobiles, les buses de chalumeau de machines à souder et en particulier les composants qui doivent être utilisés dans des environnements difficiles tels que la surchauffe. Grâce à sa résistance élevée à l'usure et à sa résistance mécanique, ses applications dans les rouleaux de roulement, les roulements d'arbre et les pièces de rechange pour équipements de production de semi-conducteurs sont en constante expansion.
SiC	Le carbure de silicium est une céramique noire dont la résistance mécanique diminue moins et la résistance à la corrosion est supérieure à celle des autres céramiques de précision dans les environnements à haute température (1 000 degrés). Grâce à ses fortes liaisons covalentes, il présente la dureté la plus élevée et une excellente résistance à la corrosion parmi les céramiques de précision. Il présente également d'excellentes propriétés de glissement dans les liquides. Grâce à ces caractéristiques, il est largement utilisé dans les joints mécaniques, les produits chimiques, les roulements et d'autres domaines. Grâce à son frittage dense, il permet un traitement miroir, avec une résistance à des températures supérieures à 1400 degrés, une résistance aux chocs thermiques, une excellente stabilité chimique et une conductivité thermique élevée. Son carbure de silicium de haute pureté est souvent utilisé comme composant dans les équipements de fabrication de semi-conducteurs.

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