Stéatite naturelle


Présentation de la Stéatite naturelle

La stéatite naturelle est une céramique naturelle issue d’une roche pyrophyllite, cette céramique est usinable à l'outil conventionnel. 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 :

  • Pouvoir isolant diélectrique et thermique
  • Résistance aux chocs thermiques
  • Résistance à l’abrasion
  • Résistance aux agents chimiques
  • Stabilité et précision de forme
  • Capacité à être métallisé 
  • Résistance à la chaleur jusqu’à 1300°C
  • Incombustibilité
  • Faible reprise d’humidité
  • Excellente tenue au vide poussé (jusqu’à 10-8 torr)
  • Délai de fabrication réduit
  • Compatibilité avec la fusion de l’aluminium, du zinc, du plomb, du sodium ou de la fonte
  • Absence de marquage du verre
  • Conformité au test d’alimentarité suivant la norme NF EN ISO 10545-15

Un retrait très faible et constant à haute température (≤ 1%) autorise l’usage de ce matériau jusqu’à 1300°C, sous réserve de respecter une procédure de traitement thermique spécifique.


Applications de la Stéatite naturelle

  • 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 thermique, isolants inducteurs
  • Gabarit de brasage et soudage
  • Capteurs


Alternative économique

La cordiérite naturelle 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°C, 1100°C ou 1300°C. Pour les tolérances très serrées, une reprise à la meule diamant peut s’avérer nécessaire. La matière et la fabrication sont plus économiques.

La cordiérite naturelle est aussi une alternative intéressante au Macor® en fonction des dimensions et tolérances d’usinages de la pièce à réaliser.

Dans l’industrie du verre et 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. Il est nécessaire de 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 12mm. 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.

Conseils d'usinage

Ce matériau s'usine avec un outillage conventionnel pour toutes les opérations : sciage, fraisage, perçage, tournage. C’est une céramique technique usinable 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 assez grandes (±0.1mm en standard, difficile de faire plus serrée).

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/min, de haut en bas.

Limage : Avec des rubans couverts en continu de poudre de carbure, vitesse 30 m/min 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/min) 2,2 à 3,8 - Charge de l’outil (mm/dent) 0,051 - 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/min) : 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.

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


Instruction 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 Resbond® 919 Cotronics 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
de la Stéatite naturelle

MATERIAUX

Stéatite naturelle crue

Stéatite naturelle 940°C

Stéatite naturelle 1100°C

Stéatite naturelle 1250°C

 

 

Référence

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)

/

/

 

Conductivité thermique 100°C W/mK

1,07

/

1,7

2,2

 

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

 


Nous sommes en mesure d'usiner vos prototypes ou pièces de série.

Nous vous offrons la possibilité d'approvisionner cette céramique naturelle sous forme de plaques ou de barres qui vous permettront de réaliser des pièces céramiques avec vos propres moyens d'usinage. Une procédure détaillée d'usinage, vous aidera à transformer cette matière en pièce technique de précision.

L'autre solution consiste à nous fournir un plan détaillé, nous l'étudierons et nous vous transmettrons dans les meilleurs délais un devis détaillé de fabrication.

Et au-delà de la conception de matériaux avancés, nous mettons notre expérience à votre service en vous assistant dans la mise au point d’une solution adaptée à vos exigences. Quelle que soit votre activité, l’un de nos matériaux saura répondre à coup sûr à vos besoins. Nous ne nous limitons pas à la livraison de ces produits, nous nous engageons également à vous fournir les conseils et les procédures de mise en œuvre.

Collage, moulage, enrobage, isolation thermique, usinage de matériaux durs et composites sur plan, confection de textiles techniques font partie du savoir-faire unique développé par des professionnels pour des professionnels.

Confiez-nous vos plans, un devis détaillé vous sera retourné dans les meilleurs délais.