Brevet FR2000519A1 — publié le 19690912

i 2000519 La présente invention est relative au dispositif à matrice et poinçon utilisés pour fritter un matériau réfractaire non métallique tel que du nitrure de silicium, et du type comprenant une matrice creuse, un tampon placé dans cette matrice, un plateau sur le 5 quel la matrice et le tampon sont montés et un poinçon adapté pour pénétrer à l'intérieur de la matrice pour comprimer le matériau non métallique réfractaire en poudre contre le tampon. Un tel dispositif à matrice et poinçon sera désigné dans la suite de la description par X'expressiôn dispositif du type précité. 10 II est essentiel que les surfaces du poinçon et de la matrice ainsi que celles de la machine par l'intermédiaire desquelles la pression est appliquée soient parfaitement planes et parallèles si l'ôn veut éviter le moindre défaut dans les pièces obtenues résultant d'une contrainte- inégale, le problème étant particulièrement 15 dur à résoudre du fait des pressions et des températures très élevées qui sont mises en jeu pour travailler des matériaux tels que le nitrure de silicium. Le but principal de l'invention est de fournir un dispositif à matrice et poinçon du type précité sous une forme dans laquelle 20 la contrainte inégale des surfaces auxquelles la piession est appliquée est diminuée ou supprimée. L'invention a donc pour objet un dispositif à matrice et poinçon du"type précité, caractérisé en ce qu'une charge réfractaire est placée entre les surfaces planes adjacentes des parties du dis-25 positif et de la machine associées, par l'intermédiaire desquelles la pression est appliquée pour transmettre les charges entre les portions de ces surfaces adjacentes qui ne sont pas en contact direct. L'invention a également pour but de fournir 'un procédé de frit JO tage d'un matériau non métallique réfractaire utilisant un dispositif à matrice et poinçon du type précité. Ce procédé est caractérisé en ce qu'on assemble les parties du dispositif en plaçant une charge réfractaire entre les surfaces adjacentes des parties auxquelles la pression est appliquée, en u-35 tilisation, on remplit la matrice avec une.charge de matériau non métallique réfractaire, on applique une charge aux dites pièces dans la direction de la pression appliquée pour refouler la charge en excès d'entre les surfaces adjacentes, on fait durcir la charge dans lesdites parties du dispositif dans lesquelles les surfaces 40 adjacentes ne sont pas en contact direct, on soumet les parties du 69 00994 2 2000519 dispositif à l'action de la chalëur et de la pression pour frit-ter le matériau métallique réfractaire, puis on sépare les pièces et on extrait le produit fritte. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaî-5 tront au cours de la description qui va suivre, faite en se référant au dessin annexé donné uniquement à titre d'exemple et sur lequel la Fig» unique est une vue en coupe schématique d'un dispositif à matrice et poinçon auquel l'invention peut être appliquée. Lç dispositif à matrice et poinçon représenté comprend une , sur 10 matrice tubulaire 10 qui, en fonctionnemsnt, est montee/un plateau 11 d'une machine associée'. A l'intérieur de la matrice 10 se trouve un tampon 12 qui repose également sur le plateau 11. Un poinçon 13 est adapté pour pénétrer à l'intérieur de la matrice 10 à partir de l'extrémité de celle-ci éloignée du tampon 15 12, et une charge d'un matériau non métallique réfractaire tel que du nitrure de silicium désigné par la référence 14 est placée entre le poinçon 13 et le tampon 12. Ce matériau peut être comprimé en appliquant une pression au poinçon 13. Le poinçon comporte égale-; ment, au-dessus de lui5 une entretoise 15 qui sépare le poinçon de 20 la partie de la machine associée {non représentée) qui applique la pression. Les pièces qui constituent le dispositif à matrice et poinçon sont réalisées en graphite et les pressions appliquées peuvent être de l'ordre 320Kg/cm , la température à laquelle les pièces sont 25 soumises étant de l'ordre de 180Q°C. Il est difficile de fabriquer les matrices avec une précision suffisante pour que les surfaces adjacentes, par exemple.de la matrice 10 et du plateau 11, et du tampon 12 et du plateau il soient parfaitement planes et parallèles, et l'invention prévoit par con-30 séquent d'introduire une charge réfractaire entre les surfaces pour combler les volumes qui peuvent exister entre les surfaces adjacentes. Le procédé de préparation du dispositif à matrice et poinçon, pour fritter du nitrure de silicium comprend les phases suivantes : 35 on place les diverses pièces du dispositif sur le plateau 11, on insère entre les surfaces adjacentes des pièces auxquelles la pression est directement appliquée, une charge réfractaire et on applique une pression modérée pour refouler tout excès de cette charge. On laisse alors sécher et durcir la charge avant d'effectuer l'opé-4o ration de frittage. La charge de nitrure de silicium est introduite 69 00994 2000519 avant que la pression initiale soit appliquée. Après le durcissement de la charge, le dispositif n'est pas démonté avant que l'opération de frittage ne soit réalisée. Les surfaces nécessitant une charge sont le fond plat et la 5 surface supérieure plane de 1'entretoise, les surfaces adjacentes du poinçon et de la portion de la machine par laquelle la pression est appliquée, les surfaces de la matrice et du tampon qui sont en appui sur le plateau, ainsi que le plateau lui-même. Les matériaux convenables pouvant être utilisés comme charge 10 comprennent du nitrure de bore de granulométrie fine, de l'alumine ou d'autres matériaux céramiques qui sont stables aux températures et aux pressions atteintes pendant l'utilisation du dispositif à matrice et poinçon. Dans un exemple, la charge est sous la forme d'une pâte et sa 15 composition est de 500 g de nitrure deb'ocré pour un litre d'eau. Bien entendu l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation représenté et décrit qui n'a été choisi qu'à titre d'exemple. BAD ORIGINAL 2000519 REVENDICATIONS 1 - Dispositif à matrice et poinçon utilisé pour fritter un matériau réfractaire non métallique tel que du nitrure de siliciun, et du type comprenant une matrice creuse, un tampon placé dans cette matrice, un plateau sur lequel la matrice et le tampon sont 5 montés et un poinçon adapté pour pénétrer à l'intérieur de la matrice pour comprimer le matériau non métallique réfractaire en poudre contre le tampon, caractérisé en ce qu'une charge réfractaire est placée entre les surfaces planes adjacentes des parties du dispositif et de la machine associées, par l'intermédiaire des-10 quelles la pression est appliquée pour transmettre les efforts entre les portions de ces surfaces adjacentes qui ne sont pas en contact direct. 2 - Dispositif à matrice et poinçon suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la matrice est tubulaire et le poinçon 15 pénètre à une extrémité pour comprimer le matériau non métallique réfractaire contre un tampon, une entretoise étant prévue à l'extrémité du poinçon pour être en contact avec le poinçon et la partie de la machine par laquelle la pression est appliquée, les surfaces en contact du plateau, du tampon, de la matrice, du poinçon, 20 de l'entretoise, et de ladite partie de la machine, auxquelles la pression est directement appliquée,comportant entre elles respectivement ladite charge. 3 - Procédé de frittage sous pression d'un matériau non métallique réfractaire, dans lequel on utilise un dispositif à matrice 25 et poinçon suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on assemblé les parties du dispositif en plaçant une charge réfractaire entre les surfaces adjacentes des parties auxquelles la pression est appliquée, en utilisation, on remplit la matrice avec une charge de matériau non métallique réfractaire, 30 on applique un effort auxdites pièces dans la direction de la pression appliquée pour refouler la charge en excès d'entre les surfaces adjacentes, on fait durcir la charge dans lesdites parties du dispositif dans lesquelles les surfaces adjacentes ne sont pas en contact direct, on soumet les parties du dispositif à l'ac-35 tion de la température et de la pression pour fritter le matériau métallique réfractaire, puis on sépare les pièces et on extrait le produit fritté. 8AD ORIGINAL