CÉRAMIQUE : TYPES, CARACTÉRISTIQUES ET UTILISATIONS

Introduction

Les céramiques sont des composés inorganiques non métalliques, classés en deux grands types : les céramiques traditionnelles et les céramiques avancées. La différence entre les céramiques traditionnelles et avancées réside principalement dans leur origine et leur disponibilité. Traditionnelles substrats céramiques se produisent généralement dans la nature, tandis que les céramiques avancées sont produites par synthèse chimique.

Nature de la céramique

Il est important de savoir que les céramiques sont stables à très haute température et présentent un faible dynamisme thermique. Cependant, elles sont assez fragiles comparées aux métaux. Parmi les autres propriétés uniques des matériaux céramiques, applicables aux céramiques traditionnelles comme avancées, figurent leur résistance à la corrosion, leur extrême dureté et leur excellente isolation électrique.

Types de céramiques

Traditionnellement, les céramiques sont classées en deux catégories : traditionnelles et avancées. Elles sont identifiées selon leur forme, leur couleur et leur nature. Il est facile de nommer et d'identifier les différentes variantes de la céramique traditionnelle. En revanche, les céramiques avancées nécessitent l'intervention d'experts comme nous pour leur identification, leur préparation et leurs utilisations hautement spécialisées.

Céramique traditionnelle

La céramique traditionnelle est fabriquée à partir de matières premières naturelles. Ses éléments constitutifs sont dérivés de l'argile et du feldspath, présents dans les gisements minéraux. Comme vous le savez, l'argile est un sous-produit de l'altération des roches ignées, tandis que le feldspath est un sous-produit du granit altéré.

La production de céramique traditionnelle La céramique traditionnelle remonte à l'Antiquité. Les matériaux composites étaient soumis à la chaleur pour gagner en résistance et en durabilité. La présence de silice dans les céramiques traditionnelles fournit des charges qui soutiennent et préparent les produits céramiques traditionnels à la cuisson. Par exemple, nos ustensiles de cuisine sont parfois fabriqués à partir de composites d'argile et de paille.

FIG. 1 : Un bloc de minéral argileux (composé d'argile, de feldspath et de silicate).

Une fois les objets formés, ils sont laissés à sécher – l'eau est évacuée. C'est la méthode de séchage. Enfin, les produits en argile séchés sont placés dans des fours à très haute température. Cette température élevée modifie la structure physique et chimique des produits, leur conférant des propriétés uniques de résistance, de durabilité et de stabilité.

La résistance des céramiques traditionnelles est directement liée à la présence de silice dans le sable de quartz. Elles ont tendance à conserver la structure interne de leurs liaisons et leur composition même après leur transformation en produits finis. Autrement dit, la composition structurelle des produits céramiques traditionnels finis ne diffère pas de celle des matières premières initiales.

Types de céramiques traditionnelles

Le types de céramiques traditionnelles sont des abrasifs, des réfractaires, de l'argile structurale, de la faïence blanche, des briques et des tuiles, et du ciment.

• Abrasifs : Ce sont des substances dures capables de décomposer les matériaux plus fragiles. Certains d'entre eux sont utilisés dans nos foyers comme désinfectants et abrasifs.

• Réfractaire : Il s'agit de produits résistants à de très hautes températures. Par exemple, ils sont utilisés pour le revêtement des fours et des fourneaux des usines métallurgiques, car ils résistent à de très hautes températures.

• Produits en argile structurelle : Ils sont conçus uniquement à des fins de construction, comme dans nos bâtiments, les pavages, les voies de drainage, les tuiles de toiture et de sol.

• Céramique blanche : elle est caractéristique d'être blanche et brillante. On peut citer par exemple les articles de toilette comme les lavabos de nos salles de bains, les implants dentaires et les carreaux en terre cuite.

• Briques et tuiles : Matériaux de construction standardisés qui sont utilisés pour la construction de nos espaces de vie.

• Ciment : Ce sont de fines particules qui, ajoutées à l'eau, fournissent de bons matériaux liants utilisés pour la construction de bâtiments.

Utilisations de la céramique traditionnelle

Les utilisations de la céramique traditionnelle découlent des produits eux-mêmes. Elles couvrent l'esthétique, la fabrication, la construction et l'utilité. Nous aborderons donc les utilisations de la céramique traditionnelle selon ces catégories.

1. Céramique traditionnelle esthétique

Les céramiques traditionnelles esthétiques sont conçues pour refléter la culture et histoire d'un peuple. Leurs caractéristiques reflètent également la dimension géographique et culturelle du potier. Les motifs des produits reflètent les tendances, l'art et la culture d'une société, offrant une représentation visuelle de notre histoire. C'est le facteur historique qui confère de la valeur aux produits céramiques traditionnels.

Les articles ou produits de cette catégorie incluent la porcelaine. La porcelaine est une belle céramique traditionnelle qui se décline en de nombreuses formes, couleurs et tailles. On la retrouve notamment sous forme de pots pour la préparation des aliments, de tasses à thé et d'assiettes. Cependant, son utilisation la plus courante est la décoration florale de nos intérieurs.

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G 2 : Tasse en porcelaine chinoise décorée produite avec des matériaux céramiques traditionnels.

2. Les briques utilisées pour la construction de maisons, de clôtures et de bordures sont d'origine céramique traditionnelle. Elles sont préparées à partir d'un mélange de schiste, d'argile et de sable finement broyés et triés. Ces matériaux de base sont mélangés à de l'eau pour leur donner une consistance permettant de les façonner. Les briques sont ensuite séchées et utilisées selon les besoins.

3. Il est également intéressant de noter que les moules utilisés dans l'industrie métallurgique constituent une autre forme de céramique traditionnelle. En effet, leurs composants de base leur confèrent une résistance aux températures élevées. Le processus de cuisson, qui les rend plus dures, les prépare également à supporter des températures très élevées.

CÉRAMIQUES AVANCÉES

Les céramiques avancées sont des matériaux inorganiques et non métalliques dont la forme, la structure et le type ont été améliorés par rapport aux céramiques traditionnelles. L'application de technologies modernes et innovantes a permis leur développement. préparation de poudre céramique Des structures simples et basiques aux formes avancées. C'est pourquoi elles sont considérées comme des céramiques hautes performances.

La production et la transformation des céramiques avancées nécessitent une expertise et des connaissances techniques pointues. Contrairement aux céramiques traditionnelles, les matières premières pulvérulentes de ces précurseurs ne sont pas traitées mécaniquement. La poudre est d'abord densifiée par le procédé de frittage processus. Ce processus implique soit un frittage à l'état solide, soit un frittage liquide.

Lors du frittage à l'état solide, des matériaux pulvérulents basiques sont chauffés jusqu'à ce que leurs éléments atteignent la limite entre deux particules de poudre. Le chauffage continu de la poudre entraîne la fusion des éléments des deux particules, fermant ainsi les pores et formant une liaison.

Lors du frittage à l'état liquide, un réactif chimique est introduit dans la poudre de matière première. L'effet de ce réactif déclenche la libération de liquide des particules de poudre. Ce liquide finit par se vaporiser, laissant des substances cristallines.

Types de céramiques avancées

a, Le zirconium est utilisé sous forme pulvérulente ou cristalline comme oxyde de zirconium. Il présente une structure cristalline monoclinique à température ambiante et une structure cubique ou tétraédrique à haute température. Le procédé de production de Céramique de zircone est très difficile et coûteux. Cela nécessite notamment une découpe laser et des techniques de haute précision.

b. Le nitrure d'aluminium est produit soit par nitrification directe de l'aluminium, soit par synthèse d'aluminium et d'azote. Il est constitué de structures cristallines simples et présente une expansivité thermique et une conductivité élevées. Les substrats céramiques en aluminium sont très résistants à la corrosion, mais se dissolvent lentement dans les solutions acides et alcalines fortes.

c. Le nitrure de bore est une substance synthétique produite à partir d'azote et de bore. Le produit obtenu se présente sous deux formes cristallines : des cristaux de nitrure de bore hexagonal ou cubique. Cette céramique avancée possède une capacité thermique et conductrice élevée, et est aussi dure que le diamant.

d. L'oxyde de béryllium est synthétisé soit par réduction carbothermique de matériaux, soit par précipitation de matériaux contenant du béryllium.

e. Le carbure de silicium est dérivé soit d'un minéral rare appelé moissanite, soit de la synthèse de silicium et de carbone. Ce composé est très utile comme céramique industrielle, notamment pour la production de céramiques semi-conductrices.

Utilisations des céramiques avancées

Les céramiques avancées sont chimiquement inertes, et cette caractéristique améliore leur utilisation dans des circonstances très spécialisées et importantes comme suit :

1. Ingénierie aérospatiale : Des substrats céramiques avancés sont utilisés dans la production de pièces aéronautiques. Ils confèrent résistance et durabilité aux pièces. Nous proposons des revêtements standardisés pour vos pièces aéronautiques, garantissant ainsi la durabilité de vos appareils.

2. Applications médicales: Les implants, tels que les implants dentaires et les implants pour les jambes, sont fabriqués en céramique avancée. Ces céramiques présentent la particularité d'être très bien tolérées et adaptées aux tissus cutanés humains, de sorte qu'elles ne sont pas rejetées par les tissus corporels. De même, les substrats en céramique avancée sont utilisés pour l'optique médicale et les tubes à rayons X.

FIG 3 : Implant médical fabriqué avec des matériaux céramiques avancés

3. Préparation cosmétique : Les substrats céramiques avancés donnent une brillance polie et lisse aux poudres cosmétiques, lorsqu'elles sont utilisées pour la préparation cosmétique.

4. Équipement balistique : La caractéristique de traction des matériaux céramiques avancés leur permet de produire des balles ainsi que des matériaux pare-balles.

5. Équipements électroniques et acoustiques : Les substrats céramiques avancés sont de bons semi-conducteurs. Ils sont particulièrement utilisés pour les appareils radiofréquences et micro-ondes. Ils sont donc utilisés dans la production d'appareils électriques et haute tension spécialisés.

6. Les céramiques avancées sont utiles pour la formation de lames et autres instruments de coupe. Leur résistance à la corrosion et à l'usure garantit la durabilité des matériaux de coupe malgré une utilisation régulière.

7. Les matériaux en carbure de silicium sont particulièrement adaptés à un usage cosmétique, en raison de leur ressemblance avec le diamant. Le diamant étant cher, il constitue une solution plus économique pour répondre à vos besoins cosmétiques.

CONCLUSION

Nous comprenons parfaitement comment la structure interne et la composition des matières premières déterminent le produit final. C'est pourquoi nous sommes très attentifs à préparation des matières premières et également veiller à ce que inspection est réalisé à chaque étape de notre processus de production.

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