Qu'est-ce que la granulation de poudre céramique Si3N4 ?

Lescéramiques de nitrure de silicium (Si3N4 ) possèdent d'excellentes propriétés mécaniques, telles qu'une résistance et une dureté élevées, une bonne résistance à la rupture et des propriétés autolubrifiantes uniques, qui sont devenues un point chaud de la recherche sur les céramiques à haute performance.

Les poudres céramiques Si3N4 sont les principales matières premières pour la préparation des céramiques Si3N4. Le mode de granulation des poudres est l'étape clé qui affecte les propriétés des céramiques, ce qui a un impact important sur la densité et les propriétés mécaniques des produits céramiques Si3N4 finaux. Par conséquent, il est très important pour la préparation de céramiques Si3N4 à haute performance d'étudier la méthode de traitement de la granulation de la poudre Si3N4 et de sélectionner le meilleur schéma de traitement de la poudre en fonction de la situation de production réelle.

Méthode de granulation des poudres céramiques de nitrure de silicium

Dans la production industrielle, les méthodes de granulation des poudres céramiques Si3N4 comprennent principalement la granulation à rouleaux secs, le pressage isostatique à froid et la granulation par pulvérisation. Par rapport aux autres poudres céramiques d'oxyde, les céramiques Si3N4 sont plus sensibles à la température au cours du processus de frittage, ce qui impose des exigences plus élevées en matière de taille des particules de poudre et de cohérence de la morphologie de la surface.

1. Granulation par voie sèche

La granulation à rouleaux secs désigne le processus d'extrusion à sec dans lequel la poudre céramique Si3N4 à teneur en eau inférieure à 10 % est comprimée en une feuille, puis le matériau en forme de bloc est transformé en un matériau granulaire conforme aux exigences d'utilisation par le biais du processus de concassage, de granulation et de criblage. La granulation par rouleaux secs repose principalement sur la pression externe pour comprimer la poudre en une feuille à travers deux rouleaux au lieu d'un rouleau rotatif. Au cours du processus de laminage, la densité réelle du matériau peut être multipliée par 1,5 à 3, de manière à répondre à certaines exigences de résistance.

Les avantages de la technologie de granulation par voie sèche sont une grande efficacité de granulation et un faible coût de production. Par rapport à la granulation par pulvérisation, la granulation par pression sèche nécessite une teneur en liant plus faible.

2. Granulation par pression isostatique à froid

La granulation par pression isostatique à froid fait référence au processus de granulation dans lequel la poudre céramique Si3N4 est placée dans un moule spécifique, puis dans l'équipement de pression isostatique à froid pour être pressée dans une ébauche par le processus de pression isostatique à froid, puis cassée et criblée par le concasseur. L'avantage de la granulation par pression isostatique à froid est qu'elle tire parti de l'incompressibilité du milieu liquide et du transfert uniforme de la pression, de sorte que l'échantillon peut être uniformément pressurisé dans toutes les directions pour garantir une pression uniforme et constante dans toutes les directions de la poudre.

3. Granulation par pulvérisation

La granulation par pulvérisation fait référence à la méthode de granulation dans laquelle la suspension mélangée est directement pulvérisée dans de l'air chaud et rapidement séchée pour obtenir des particules de poudre sphériques de forme régulière. En général, un équipement de granulation par pulvérisation centrifuge ou sous pression est utilisé pour mélanger la suspension de Si3N4 et la granuler en même temps, de sorte que la poudre de Si3N4 soit uniformément répartie. La sphéricité des particules de Si3N4 et la fluidité de la poudre sont ainsi améliorées, de même que la distribution de la taille des particules de la poudre. Les poudres sphériques de Si3N4 présentant une uniformité et une consistance élevées ont été préparées en optimisant les paramètres du processus de granulation par pulvérisation. Les facteurs tels que la température, la pression, la vitesse d'alimentation, le temps de mélange et le type de liant ont une influence importante sur la taille et la dispersion de la poudre Si3N4 après la granulation.

Les avantages du processus de granulation par pulvérisation sont qu'il permet d'éviter l'agglomération et la séparation par sédimentation des composants dans la boue, de maintenir l'uniformité originale de la boue et d'obtenir une distribution granulométrique uniforme et une bonne fluidité. La technologie de granulation par pulvérisation permet de réaliser une production automatique continue, d'améliorer l'efficacité de la production et de réduire la pollution par les poussières. L'application de la technologie de granulation par pulvérisation peut améliorer la densité et l'uniformité de l'ébauche, ainsi que la performance de frittage de l'ébauche. La technologie de granulation par pulvérisation a été largement utilisée dans l'industrie chimique, la métallurgie, la céramique, le ciment, l'alimentation, la médecine et d'autres domaines industriels.

En outre, le choix du liant est également un facteur important dans le processus de granulation par pulvérisation. Actuellement, les adhésifs couramment utilisés pour la granulation par pulvérisation comprennent la résine phénolique et l'alcool polyvinylique. L'éthylène glycol est facilement soluble dans l'éthanol et peut être entièrement mélangé par le broyeur à billes. Après traitement, les particules de poudre sont uniformes, avec une bonne sphéricité et une activité de frittage élevée.

La technologie de granulation de la poudre céramique Si3N4 montre que l'ingénierie du post-traitement de la poudre est une ingénierie de système qui comprend de nombreuses unités multidisciplinaires et multi-catégorielles. En tant que nouvelle industrie, la granulation de poudre attire de plus en plus l'attention. Avec le développement rapide de la technologie et de l'équipement de granulation, la granulation de poudre a été largement utilisée.

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À propos de l'auteur

Cathie Montanez est scientifique de projet à Stanford Advanced Materials (SAM). Elle a été professeur de recherche à l'école universitaire de science et d'ingénierie des matériaux et est aujourd'hui responsable des essais de performance et de l'orientation technique des produits de SAM, tels que les métaux réfractaires, les céramiques, les creusets de laboratoire, les barres de broyage, etc.