Brevet FR2780397A1 — publié le 19991231

La présente invention concerne un procédé pour appliquer une couche céramique sur un corps non cuit en céra- mique, par immersion du corps non cuit dans une composition de barbotine. Etat de la technique Selon le document DE 196 18 109 Ai, on connaît un procédé de fabrication de composants en métal dur, frittés de manière rigide avec un noyau d'une première sorte de métal dur et au moins une couche de surface réalisée en un métal dur d'une seconde sorte et qui se caractérise par les étapes suivantes: a) réalisation d'une boue contenant une poudre de métal dur de la seconde sorte comme composant de la boue, en forme de particules et un support liquide à base d'hydrocarbures, b) application de la boue à la surface d'un corps compact, non cuit, ce corps non cuit étant réalisé en un métal dur du premier type, c) laisser sécher la boue sur le corps compact non cuit pour former un corps composite ayant une couche de barbotine verte et, d) fritter le corps composite à couche verte pour former les composants en métal dur, frittés de manière rigide. Le procédé connu permet d'appliquer la boue sur le corps compact non cuit en appliquant au moins l'un des procédés, à savoir l'immersion ou la plongée du corps compact non cuit dans la boue. Le procédé décrit ne permet toutefois pas un mou- lage de dimension précise à l'état non fritté. Selon le document DE 195 02 889, on connaît une composition de barbotine, notamment pour couler des feuilles de matière céramique brute, selon lequel on utilise en dis- persion dans un solvant, des particules de céramique en pou- dre et des matières organiques accessoires, les particules en céramique ayant une caractéristique de surface hydrophobe. La poudre peut être de la poudre d'oxyde d'aluminium ou d'oxyde de zirconium. La résistance à l'étincelage par exemple d'une bougie à décharge glissante fabriquée avec cette composition de barbotine, n'est toutefois pas satisfaisante. La présente invention a pour but de développer un procédé permettant d'appliquer des couches céramiques sur un corps céramique non cuit, et qui puissent être formées à l'état non fritté. Par cette mise en forme complémentaire, on veut atteindre à la fois la distance précise nécessaire entre les électrodes et la matière céramique de la bougie. De plus, le but est de fournir des bougies à décharge glissante ayant une forte résistance à l'étincelage. Ce problème est résolu selon l'invention par un procédé d'application d'une couche céramique sur un corps cé- ramique non cuit par immersion du corps non cuit dans une composition de barbotine, caractérisé en ce qu'on utilise une poudre d'oxyde d'aluminium (A1203) et d'oxyde de zirconium (ZrO2), ainsi qu'un agent épaississeur pour la composition de barbotine. Le rapport entre l'oxyde d'aluminium et l'oxyde de zirconium est compris entre 70:30, jusqu'à 90:10, en pour- centage volumique et comme liant, l'alcool polyvinylique, est une solution particulièrement avantageuse. Par l'adjonction d'oxyde de zirconium à l'oxyde d'aluminium, on peut arriver à une augmentation significative de la résistance à l'étincelage par exemple de bougies à dé- charge glissante avec une couche de cette céramique mixte, par rapport à une simple couche d'oxyde d'aluminium. L'adjonction d'un agent épaississeur fait que la composition de barbotine devient sans risque, et celle-ci présente une limite de fluage. La composition de barbotine aqueuse utilisée, qui convient particulièrement bien pour couler des feuilles, est formée de 20 à 40 % en volume de poudre, 30-35 % en volume de matière organique et 30-50 % en volume d'eau. L'expression " matière organique " désigne un mélange d'un assouplisseur, d'un liant, d'un tenseur et de co-tenseurs. Comme agent adou- cisseur, on peut utiliser du polyéthylèneglycol et du dioc- tylphtalate. Comme agent de liaison, les dispersions aqueuses d'un acrylpolymère sur la base d'éthylacrylate et de méthyla- crylate, constituent une solution avantageuse. Comme tensio- actif on peut par exemple utiliser un tensioactif non ionique tel que du polyéthylèneglycol, et comme tensioactif Co, de l'isopropanol. Usuellement, le composant organique contient en- tre 28,5 et 31,5 % en volume de polyéthylèneglycol, de 9,5 à ,5 % en volume de dioctylphtalate comme adoucisseur et 38- 42 % en volume d'agent liant, 13,5-16,5 % en volume d'un ten- sioactif et 4,5-5,5 % en volume d'un co-tensioactif. Comme poudre d'oxyde d'aluminium, on utilise de préférence une poudre d'oxyde d'aluminium à modification de surface et comme poudre d'oxyde de zirconium, on utilise de préférence une poudre d'oxyde d'yttriumzirconium, modifiée en surface. La modification de surface se fait avec des aci- des aliphatiques organiques, ayant entre 5 et 20 C-atomes. La quantité de l'agent épaississeur utilisé est comprise entre 0,3 % à 0, 6 % en poids, de préférence 0,4% en poids, rapporté chaque fois à la matière organique. Selon un mode de réalisation préférentiel de l'invention, le procédé se caractérise en ce qu'à la fois la vitesse d'immersion et celle d'extraction du corps céramique non cuit de la composition de barbotine, est de 0,1-0,3 m/s, et le temps de séjour dans la composition de barbotine est au maximum égal à 1 s. Après l'immersion, on suspend l'objet muni de la couche céramique pendant au moins une heure à 40 C pour sé- cher. La composition de barbotine ne peut pas s'écouler à cause de sa grande viscosité créée par l'épaississeur et de sa limite d'écoulement, ce qui est particulièrement avanta- geux. La couche céramique appliquée sur le corps céra- mique non cuit doit avoir une épaisseur au moins égale à 0,25 mm pour arriver à une géométrie de contour précise de l'objet à l'état non fritté qu'il faut mettre en forme en- suite. Les épaisseurs usuelles sont de l'ordre de 0,5 à 0,6 mm. Après l'immersion du corps céramique non cuit dans la composition de barbotine, on peut déformer la couche céramique. Cette déformation se fait après le séchage de la couche, de préférence à l'aide d'un poinçon en Téflon (mar- que). Après la déformation, on enlève le liant de l'objet. L'expression " enlève le liant " signifie l'expulsion de la matière organique du corps non cuit. Ce profil de dégagement est prévu en fonction de la couche jus- qu'à une température de 500 C pour brûler lentement les ma- tières organiques. Après cette extraction, on effectue le co- frittage du produit. A partir de 500 C, on applique le profil de frittage usuel, connu selon l'état de la technique. Un autre objet de l'invention est l'objet fritté fabriqué selon le procédé de l'invention. Il s'agit du procé- dé de fabrication particulièrement avantageux de bougies à décharge glissante ou décharge superficielle. Avantages de l'invention le procédé selon l'invention présente de nombreux avantages importants. C'est ainsi qu'il se met en oeuvre par- ticulièrement rapidement et donc de manière peu coûteuse. L'utilisation d'une barbotine aqueuse ne crée aucun problème de protection pour le travail. Le contour extérieur de l'objet fabriqué selon le procédé se règle à une précision de 50 m. La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'un exemple. Exemple On réalise une bougie à décharge glissante ayant une tenue à l'étincelage élevée. Cette bougie est formée d'un pied d'isolateur précuit sur lequel on applique un mélange céramique A1203/ZrO2 selon le procédé de l'invention. On utilise une composition de barbotine en feuille, aqueuse, avec un liant émulsifiant. La composition comprend 36 % en volume de poudre A1203/ZrO2, 32 % en volume de matière organique et 32 % en volume d'eau. La poudre représente 90 % en volume de A1203, mo- difiée en surface par un ou plusieurs acides gras, et 10 % en volume d'une composition d'oxyde de zirconium-yttrium, modi- fiée en surface par un ou plusieurs acides gras. La surface spécifique de A1203 était de 12,4 m2/g; celle de Y-ZrO2 était de 14,1 m /g; la taille moyenne des particules de A1203 était de 200 nm, et celle de Y-ZrO2 était de 260 nm. Pour régler la barbotine de feuille et lui donner une forte viscosité, et pour fixer la limite d'écoulement, on a ajouté de l'alcool polyvinylique suivant une quantité représentant 0,4 % en poids par rapport à la matière organique, ajouté à la barbotine. Le pied de l'isolateur de bougie précuit a alors été plongé à la vitesse de 0,2 m/s dans la composition de barbotine. Le temps de séjour étant de une seconde. La vi- tesse d'extraction était de 0,2 m/s. S15 Puis on a séché l'isolateur de la bougie avec le pied de la bougie suspendu en bas à une température de 40 C pendant une heure. L'épaisseur de la couche de céramique ap- pliquée était de 0,6 mm. Après séchage, on a mis en forme précise la couche avec le poinçon en Téflon. Après mise en forme, l'isolateur de bougie a été dégagé du liant et cofritté avec un profil de température de dégagement allant jusqu'à 500 C choisie en fonction de la couche, pour brûler lentement les composants organiques con- tenus. Au-delà de 500 C, on utiliserait le profil de frittage de bougie habituel, c'est-à-dire que l'on chaufferait à une vitesse de 250 K/h jusqu'à 1600 C. L'isolant de la bougie a été maintenu pendant deux heures à cette température puis, on l'a refroidi à une vitesse de 250 K/h jusqu'à 25 C. Le temps de séchage et de dégazage était d'environ 16,8 heures; on a prévu pour cela un temps de sé- jour de 3 heures à 120 C et 160 C. La couche obtenue après le frittage ne présentait pas de fissure et offrait un accrochage de qualité exception- nelle sur la matière de base. R E V E N D I C A T I ON S 1 ) Procédé pour appliquer une couche céramique sur un corps non cuit en céramique par immersion du corps non cuit dans une composition de barbotine, caractérisé en ce qu' on utilise une poudre d'oxyde d'aluminium (A1203) et d'oxyde de zirconium (ZrO2), ainsi qu'un agent épaississeur pour la composition de barbotine. 2 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on utilise une poudre avec un rapport d'oxyde d'aluminium à l'oxyde de zirconium de 70:30, jusqu'à 90:10, en pourcentage volumique. 3 ) Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que comme agent épaississeur, on utilise de l'alcool polyvinyli- que. 4 ) Procédé selon l'une quelconque des revendications précé- dentes, caractérisé en ce que la vitesse d'immersion de même que la vitesse d'extraction du corps céramique non cuit de la composition de barbotine est de 0,1-0,3 m/s et le temps de séjour dans la composition de barbotine est au maximum égal à 1 s. ) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'épaisseur de la couche de céramique est au moins égale à 0,25 mm. 6 ) Procédé selon l'une quelconque des revendications précé- dentes, caractérisé en ce qu' après immersion, on déforme la couche céramique. 7 ) Procédé selon l'une quelconque des revendications précé- dentes, caractérisé en ce qu' on effectue un co-frittage du corps noncuit et de la couche céramique. 8 ) Produit fritté caractérisé en ce qu' il est fabriqué selon le procédé des revendications 1 à 7. 9 ) Produit fritté selon la revendication 8, caractérisé en ce que le produit est une bougie à décharge glissante.