Qu’est-ce qu’une céramique technique ?
L’expression “céramiques techniques” fait référence à une multitude d’applications. Nous allons en aborder certaines d’entre elles par leur fonction :
- Protéger ou renforcer un autre matériau: le revêtement céramique ou, en anglais, le « coating »
- Couper des matériaux relativement durs: outils de coupe
- Isoler ou conduire la chaleur : les céramiques de régulation thermique, ou « thermal management »
- Filtrer: les membranes céramiques d’ultrafiltration
Propriétés du revêtement céramique
Ces coatings sont développés dans le but d’apporter de nouvelles propriétés au matériau recouvert. Cela permet de fonctionnaliser le matériau. Le revêtement céramique présente certaines propriétés qui dépendent de la fonction visée :
- Planéité : Nous contrôlons la taille de particule de nos poudres, ce qui contribue à optimiser l’épaisseur de la couche de revêtement.
- Résistance aux produits chimiques : un revêtement constitué d’alumine haute pureté ou d’oxydes spéciaux est peu réactif au stress chimique, de façon intrinsèque. Nous contrôlons aussi la chimie de surface des particules, ce qui augmente la résistance chimique.
- Résistance aux contraintes mécaniques: c’est la propriété intrinsèque des particules d’oxydes fins donnant naissance à une microstructure céramique fine.
- Contrôle d’autres propriétés physiques, comme la porosité ou mouillabilité. Par exemple, nous pouvons optimiser la porosité de la céramique en contrôlant la taille des particules et la distribution de tailles.
- Température de frittage inférieure à celle du matériau recouvert : nous produisons des particules hautement réactives pour le permettre. En effet, nous maîtrisons la pureté chimique de nos produits. Par ailleurs, nous contrôlons le retrait du matériau pour maximiser la compatibilité de la suspension de revêtement avec le matériau enduit.
Toutes ces propriétés contrôlées de nos produits aident à jouer sur la rhéologie (en particulier la viscosité) de la suspension finale.
Le coating céramique est souvent utilisé pour les capteurs, comme par exemple les capteurs d’oxygène. Le revêtement protège ainsi le capteur de la corrosion.
Propriétés des outils de coupe céramique
Les outils de coupe céramique deviennent incontournables lorsque la température de coupe est élevée et sans système de refroidissement. Les outils de découpe en céramique, composés d’Alumine ultra-pure (HPA), ciblent plusieurs choses:
- La stabilité thermique et chimique (éviter l’oxydation). C’est une propriété intrinsèque de la céramique issue de l’alumine haute pureté.
- La résistance à l’usure. Seules des pièces de haute densité avec une dureté intrinsèque élevée et non-poreuse peuvent présenter une excellente résistance à l’usure. Nous proposons des zircones et alumines ultrapures avec un contrôle des tailles de particule, des distributions de tailles et des agglomérats (qui tendent vers zéro pour éviter toute porosité).
- Résister à la rupture (ténacité). Par ailleurs, plus la microstructure est fine, plus l’outil de coupe est robuste. Baikowski® offre HPA & Zircones garantissant le contrôle de la taille des grains de la céramique finale et une certaine dureté grâce à une microstructure des plus fines.
Nous contrôlons nos produits aux niveaux de la taille de particule, la distribution de tailles et les agglomérats. Toutes ces propriétés permettent de contrôler la réactivité au frittage. Les céramiques obtenues après frittage de nos produits sont donc très denses même à basse température. Nous proposons aussi plusieurs dopants, dans le but de favoriser la densification de la céramique. De plus, certains additifs peuvent renforcer davantage les propriétés mécaniques, comme la zircone.
Céramiques techniques pour régulation thermique ou « thermal management »
Le design des pièces céramique renforce certaines propriétés telles que l’isolation ou la diffusion. Par exemple, c’est le cas pour les petites pièces céramique en électronique ; elles agissent comme dissipateur de chaleur. Cette fonction gagne en importance, d’autant plus que les systèmes électroniques sont de plus en plus petits et fonctionnalisés. Les céramiques de régulation thermique doivent :
- Refroidir ou échanger de la chaleur efficacement sur une longue durée. C’est un des avantages essentiels des céramiques techniques comparées aux métaux. Elles garantissent de faibles coûts de maintenance grâce à leur longévité chimique supérieure. Baikowski® offre de l’alumine haute pureté permettant de contrôler la porosité finale de la céramique. En effet, nous contrôlons la taille de particule, la distribution de taille de particules et les agglomérats dans nos produits. Cela participe à l’efficacité de la dissipation de chaleur ou de l’isolation.
- Être allégées, du fait de l’évolution du design des systèmes électroniques. Nos produits permettent de fabriquer des céramiques de régulation thermique efficaces même à de faibles épaisseurs, grâce au contrôle du retrait et de la réactivité au frittage.
Dans le cas où la régulation thermique est recherchée avec une pâte à base d’alumine ultrapure, nos produits permettent d’obtenir une viscosité maîtrisée grâce au contrôle de la taille de particule, la distribution de taille de particules et la fonctionnalisation de surface.
Céramiques techniques pour l’ultrafiltration
Nos produits peuvent intervenir dans d’autres applications telles que les céramiques d’ultrafiltration. Par exemple, nos produits permettent de développer une porosité hiérarchisée dans la céramique filtrante. Cette fonctionnalité implique que chaque client peut utiliser son propre procédé pour atteindre un tel haut niveau de contrôle de la porosité dans la céramique finale. Nous adaptons notre offre en fonction du process de chaque client, qu’il recherche des poudres céramique pour créer de la macroporosité ou de la nanoporosité. Par exemple, nous développons de l’alumine de haute pureté dédiées aux membranes mésoporeuses. Ces membranes en céramique utilisent la mésoporosité pour filtrer et purifier l’eau (H2O).
L’alumine haute pureté dans les batteries
Les experts utilisent l’alumine haute pureté (HPA) pour son apport considérable dans la stabilité du séparateur des batteries lithium-ion.
L’alumine ultrapure (HPA) est chimiquement inerte vis-à-vis du lithium et des composants de l’électrolyte. Les procédés de Baikowski® garantissent le contrôle de la pureté chimique et des propriétés de surface, qui minimisent ainsi l’impacte de l’alumine dans les composants de la batterie.
Une architecture contrôlée de l’empilement des particules assure la stabilité dimensionnelle du séparateur polymère enduit d’alumine HPA. Nous garantissons un contrôle optimal de la morphologie de nos produits, de telle sorte qu’ils favorisent une meilleure stabilité dimensionnelle à faible épaisseur. Notre mission, le design structurel, est de vous faire atteindre le meilleure compromis technologique et économique pour un coating de séparateur réussi.
Nous proposons de l’alumine ultrapure de haute surface spécifique, adaptée au revêtement de cathode.
Voir la CR125, alumine gamma
