Cordiérite naturelle

Morceau de cordiérite naturelle, minerai naturel haute température.

La cordiérite naturelle, est issue d’une roche pyrophyllite. Le minerai que nous avons sélectionné est doté de performances mécaniques et thermiques exceptionnelles. Après traitement à haute température, le matériau acquiert des propriétés semblables à celles des céramiques de synthèse connues.

Ce matériau permet de résoudre avec une souplesse de mise en œuvre remarquable, les problèmes qui se posent aux laboratoires et aux bureaux d’études de toutes les industries où les céramiques sont indispensables pour leur :

Caractéristiques

  • Pouvoir isolant diélectrique et thermique

  • Résistance aux chocs thermiques

  • Stabilité et précision de forme

  • Résistance à la chaleur jusqu'à 1300°C

  • Excellente tenue au vide poussé (jusqu'à 10-8 torr)

Applications

  • Usinage de composants et d'outillages

  • Réalisation de prototypes

  • Fabrication de petites séries en céramique

  • Noyaux de bobine

  • Isolant électrique

  • Gabarit de montage

  • Injecteurs, buses

  • Pièces sous vide

  • Isolants thermiques, isolants inducteurs

  • Gabarit de brasage et soudage

  • Capteurs

Une alternative économique

Le silicate d’alumine permet d’offrir une alternative très économique à l’usage de céramiques frittées jusqu’à 1300°C :

  • Pour réaliser une pièce en alumine 99,7% (ou autre céramique frittée) il faut partir d’un brute de matière qui sera entièrement usiné à la meule diamant, la matière brute et l’usinage sont très couteux

  • Le silicate d’alumine crue s’usine à l’outil conventionnel très facilement, pour un cout assez faible. Par la suite on obtient la tenue thermique après une cuisson à 940, 1100 ou 1300°C. Pour les tolérances très serrée, une reprise à la meule diamant peut s’avérer nécessaire. La matière et le process d’obtention sont plus économiques.

Le silicate d’alumine est aussi une alternative intéressante au Macor® en fonction des dimensions et tolérances d’usinages de la pièce à réaliser. Industrie du verre : Pour les applications où une pièce mécanique doit être en contact du verre et ne laisser aucune trace, le silicate d’alumine donne de meilleurs résultats que le nitrure de bore pour un coût bien plus faible.

Composition chimique

  • SiO2 : 67,78%

  • Al2O3 : 27,83%

  • TiO2 : 0,41%

  • Fe2O3: 0,048%

  • CaO : 0,10%

  • K2O : 2,96%

  • Na2O : 0,87%

Procédure de cuisson

Pour résister à plus de 650°C, les pièces doivent être préparées par frittage au four. L’opération commencera à four froid et les paliers d’échauffement ne dépasseront pas 260°C par heure. Tenir compte de la dilatation pour l’obtention des cotes finales (2% environ). Ces paliers devront descendre à 150°C par heure si les pièces ont une épaisseur de plus de 12 mm. La température maximale n’excédera pas 1010°C à 1100°C, et sera maintenue, de 30 minutes pour une épaisseur de 6 mm à 45 minutes pour une épaisseur de 20 mm (calculez la bonne valeur par extrapolation). On refroidira ensuite progressivement jusqu’à la sortie de la pièce qui interviendra vers 90°C.

Conseil d'usinage

Ce matériau s'usine avec un outillage conventionnel, sciage, fraisage, perçage, tournage. C’est une Céramique Technique Usinable, CTU, dont l’usinabilité est remarquable. La structure homogène du minéral autorise l’usage d’outils standards, dédiés habituellement au travail des métaux. Cette caractéristique le destine plus particulièrement à la fabrication de prototypes et séries de pièces aux tolérances très serrées. Les procédures ci-dessous seront suivies et vérifiées fréquemment, de même que l’on utilisera et vérifiera fréquemment des outils très affûtés : ces matériaux sont très durs et abrasifs, ils endommagent rapidement les arêtes des outils. Il est impératif de travailler doucement, sans vibration ni précipitation.

Lubrification

NE JAMAIS utiliser ni lubrifiants, ni liquides de refroidissement

Coupe

Avec des scies circulaires au diamant / carbure de silicium, vitesses de 2000 à 2500 tr/mn, de haut en bas.

Limage

Avec des rubans couverts en continu de poudre de carbure, vitesse 30 m/mn au maximum.

Perçage

Avec des forets au carbure, type Carbolloy 883. Ralentir les vitesses annoncées pour les forets HSS. Ne jamais percer en une seule opération continue, suspendre et reprendre la progression du foret. Utiliser une perceuse à percussion, réaffuter tous les 3 à 4 trous.

Alésage

  • Vitesse (m/mn) 2,2 à 3,8

  • Profondeur 4 à 5 mm

Filetage

Utiliser un outil au diamant avec récupérateur de copeaux ou un petit outil au carbure de tungstène.

Taraudage

Les outils HSS comme ceux au carbure y parviennent. Préparer des avants trous à 70% du diamètre final. Lubrifier au kérosène.

Tournage

Avec de petits outils au carbure, ou des meules de carbure de silicium à récupérateur de copeaux

  • Vitesse de coupe (m/mn) : 2,7 à 4,5

  • Avance (mm par tour) : 0,051 à 0,08

  • Profondeur (mm) : 4 à 6

Meulage

Avec des disques au carbure collé à l’époxy, aux vitesses recommandées. Utiliser des disques doux et de grains bien répartis ; pour des travaux importants, finir avec des disques durs et de grains fins. Lubrifier avec une solution huileuse à 1%. Polir avec de la céruse sur une cale ou un chiffon doux.

Métalisation

Pour des films épais, utiliser des encres métallisées (argent, or et argent, platine). Pour des films minces, travailler par pulvérisation.

Instructions spéciales

  • Prévoir l’expansion de 1,8 à 2% pendant le chauffage : une dimension usinée de 9,8 mm deviendra une dimension finale de 10 mm. Les diamètres subissent aussi cette dilatation.

  • Nettoyer très soigneusement les machines après le travail : le silicate d’alumine est abrasif sous forme de poudre.

  • La céramique une fois cuite peut être réusinée à l’eau pour une très grande précision, lorsque l’application le nécessite, à l’aide de meules en carbure de silicium.

  • Les pièces ne doivent pas dépasser 12mm d’épaisseur si l’on veut éviter toute fissure ; pour des épaisseurs supérieures on percera des trous de délestage.

  • Pendant la cuisson, la céramique se dilate, de 1,9% à 980°C à 2% à 1040°C. Au-delà les variations sont négligeables et la précision peut atteindre ± 0,05 mm.

  • On peut finir en rectifiant par adoucissage.

  • Pour coller cette céramique on préférera la colle céramique Cotronics 919 de notre catalogue.

En cas d'échec

Penser à vérifier les causes les plus fréquemment observées : la température de cuisson est mal ajustée ? Il y a une erreur de calcul de la dilatation ? Le modèle créé présente des angles vifs et des transitions «dures» ?

Tableau de caractéristiques

Matériaux

Silicate

d'alumine

crue

Silicate

d'alumine

940°C

Silicate

d'alumine

1100°C

Silicate

d'alumine

1250°C

Références

 

080- silicate d’alumine

Caractéristiques physiques

Densité g/cm3

2,2

2,9

2,4

2,5

Porosité %

1,5 - 2

0 - 0,5

0 - 0,5

0 - 0,5

Reprise d'eau %

1,5 - 2

1,5 - 2

0 - 0,5

0 - 0,5

Caractéristiques mécaniques

Dureté

Mohs : 2,5

 

Mohs : 5,5

Mohs : 7,5

Résistance à la compression N/mm²

6

115

150

800

Résistance à la flexion N/mm²

12

30

50

80

 

Module d'élasticité GPa

 

-

-

-

-

Caractéristiques thermiques

Temp. maxi d'emploi °C

900

1000

1100

1400

Température d'utilisation continue °C

700

940

1100

1300

Chaleur spécifique 20°C J/kg.K

-

950 (1160 à

1000°C)

 

-

 

-

Coefficient de dilatation 10-6 /°K

 

 

 

 

20 - 40 °C

-

-

-

-

20 - 600 °C

-

-

2,9 - 3,6

6-8

20 - 800 °C

-

-

-

-

20 - 1000 °C

7-12

-

-

4-10

Caractéristiques électriques

Résistivité spécifique à 20°C Ohm.cm

1010

-

1012

1012

Constante diélectrique à 20°C à 1 KHz

-

-

-

6.1

Angle de perte diélectrique à 1 KHz

-

-

-

9x10-5

Rigidité diélectrique à 20°C kV/mm

8-10

-

6-7

12-17

Caractéristiques chimiques

Résistance à la corrosion à 20°C

B

B

B

B

Résistance aux bases à 20°C

B

B

B

B

 

Pour plus d'informations, n'hésitez-pas à nous contacter.

Silicate d'alumine (721.16k)

Fiche technique du silicate d'alumine.