Brevet FR2474022A1 — publié le 19810724

FRITTAGE DE MATERIAUX PAR COURANTS DE HAUTE FREQUENCE ~,~~~11~,~~1~~~~~~ La présente invention concerne un procédé de frittage, c'est è dire de soudage par chauffage de particules de matériaux divers notamment métalliques, pour obtenir un corps poreux. Suivant les techniques couramment utilisées, les frittés peuvent être obtenus soit par forte compression de poudres de granulométrie appropriée, portée à des températufes variables suivant la nature du matériau considéré, soit par cuisson au four sous atmosphère inerte, d'une pâte contenant les particules du matériau considéré appliquée sur un support approprié tel qu'une grille, une tôle perforée, etc. La première méthode permet de fabriquer des produits compacts et de bonne tenue mécanique et à coëfficient de remplissage élevé. En contrepartie, la porosité et la surface spécifique sont faibles et conduisent è des surfaces d'utilisation relativement importantes.La seconde méthode citée ci-dessus conduit en revanche è des produits légers à forte porosité, dont la surface spécifique peut atteindre par exemple 0,50m2 par gramme de poudre pour des plaques frittées de Nickel obtenues à partir d'une pâte contenant du Carbonyle-Nickel et destinées à constituer les électrodes de batteries d'accumulateurs alcalins. En contrepartie, ce procédé pré sente également des inconvénients parmi lesquels la lenteur de la cuisson, la fragilité et l'hétérogénéité du produit fritté obtenu.Plus précisément, malgré une bonne régulation des températutes du four de cuisson, les couches externes du matériau sont soumises à des températures plus élevées et pendant un temps plus long que ne le sont les couches internes. I1 s'ensuit un manque d'homogénéité du matériau fritté caractérisé par une diminution de la grandeur des pores dans les couches externes par rapport aux pores des couches internes, ce défaut pouvant aller jusqu'à la soudure incomplète des grains dans les couches internes si la cuisson est arrétée prématurément.Cet inconvénient est particulièrement défavorable a certaines applications telles que les électrodes des accumulateurs puisque la diminution du volume d'électrolyte dans les couches externes diminue d'autant la quantité d'ions pouvant être transférés entre les électrodes de p olarité s opposées. Le procédé suivant l'invention tend à éviter ou à limiter ces inconvénients. I1 repose sur le principe suivant lequel la cuisson du matériau à fritter peut être opérée par chauffage électrique à haute fréquence, la température de frittage étant définie par les parametres qui fixent les conditions de la cuisson - la fréquence des impulsions haute fréquence, - la durée d'application des impulsions haute fréquence. Le matériau à fritter étant placé dans un solénoïde parcouru par un courant haute fréquence, des courants induits ( courants de Foucauld) circulent ainsi dans toute la masse de ce matériau qui se trouve chauffé par effet Jbule. Le dégagement calorifique étant sensiblement le même dans toute la masse, l'homogénéité du produit fini est donc bien meilleure. Par ailleurs, il y a économie d'énergie, seul le matériau à chauffer subissant l'augmentation de température sans qu'il soit nécessaire de chauffer un four important. I1 y a également gain de temps puisque la température étant uniformément répa-rtie dans toute la masse, il n'y a plus lieu de tenir compte du temps de transfert de la chaleur des couches externes vers les couches internes. Ce transfert limitait d'ailleurs l'épaisseur des masses pouvant être frittées dans un four classique sous atmosphère inerte alors que dans la présente invention les limitations ne peuvent provenir que de la fbrme des pièces qui provoqueraient une répartition par trop inégale du flux magnétique inducteur. Par ailleurs, le procédé suivant ltinvention permet de récupérer quasi intégralement les chutes de matières issues du façonnage des objets frittés réalisé avant cuisson. La porosité du frittage peut être quant à elle ajustée en agissant ensemble ou séparément sur la granulométrie de la poudre, sur le pourcentage de poudre dans la pâte ou encore sur le laminage du matériau à effectuer éventuellement après cuisson. Le procédé suivant l'invention peut être utilisé pour diverses applications. En particulier, la fabrication des plaques support de matières actives constitutives des électrodes de batteries d'accumulateurs peut être réalisée suivant le procédé présenté. A titre d'exemple, les plaques de Nickel fritté mises en oeuvre au niveau des batteries alcalines Nickel;Cadmium peuvent être réalisées par frittage haute fréquence pour des épaisseurs très variées. Le matériau obtenu apres ce traitement et qui en volume présente un vide voisin de 952 et une surface spécifique d'envireon 0,50m2/g sert à la fois de support mécanique pour les matières actives des électrodes et de collecteur de courant.Le procédé suivant l'inventio permet dans certains cas d'assurer la fabricatiof du support fritté et simultanément son impregnation par les matières constitutives des électrodes. Dans ces conditions la pâte introduite dans le four à fritter comporte, outre la pbudre de Nickel destinée au frittage, les oxydes métalliques constituant les matières actives. La conductivité relativement plus faible des oxydes métalliques permet de localiser préférentiellement les courants deFoucauld dans les particules métalliques qui sont meilleures conductrices.La chaleur dégagée par ce type de chauffage permet ainsi de souder les particules métalliques entr'elles, et simultanément de volatiliser le compost organique dans lequel sont déposés initialement le matériau fritter et les matières actives associées. Ce procédé présente l'avantage de réaliser en une seule opération de frittage, des plaques prêtes à l'emploi. Le procédé peut également être utilisé pour la réalisation d'éléments filtrants ou encore d'éléments catalyseurs en utilisant les matériaux appropriés avec un gain important de surface spécifique par rapport au poids de matière utilisé dans les solutions actuelles. Une autre application peut cOnsister en la réalisation d'une surface poreuse bien solidaire d'un support métallique destiné à recevoir un revêtement ( céramique par exemple) et améliorer ainsi l'adhérence entre les deux matériaux. A titre d'exemple cette application peut être utilisée en art dentaire pour la réalisation de dents artificielles à revêtement céramique. REVENDICATIONS 1) Procédé de frittage à chaud réalisé par chauffage à induction opéré par circulation de courants de Foucauld haute fréquence dans un matériau composite constitué - d'une pâte organique destinée à être volatilisée en cours d'opération, - des particules destinées au frittage, - éventuellement des matières diverses destinées à être im pregnées dans le matériau à fritter. 2) Procédé suivant revendication 1) dans lequel les particules destinées au frittage sont métalliques. 3) Procédé suivant revendicatibns 1) et 2) dans lequel-les matières à être impregnées.dans le matériau à fritter sont des oxydes métalli ques.