FR2780397A1 - PROCESS FOR APPLYING A CERAMIC LAYER TO AN UNCOOKED CERAMIC BODY - Google Patents
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Abstract
Procédé pour appliquer une couche céramique sur un corps céramique non cuit, par immersion du corps non cuit dans une barbotine. On utilise une barbotine contenant une poudre d'oxyde d'aluminium et d'oxyde de zirconium ainsi qu'un agent épaississeur. L'invention s'applique en outre à un objet fabriqué selon le procédé, notamment une bougie à décharge glissante.Process for applying a ceramic layer to an unfired ceramic body, by immersing the unfired body in a slip. A slip is used containing a powder of aluminum oxide and zirconium oxide as well as a thickening agent. The invention also applies to an object manufactured according to the method, in particular a sliding discharge candle.
Description
La présente invention concerne un procédé pourThe present invention relates to a method for
appliquer une couche céramique sur un corps non cuit en céra- apply a ceramic layer on an uncooked ceramic body
mique, par immersion du corps non cuit dans une composition mique, by immersion of the uncooked body in a composition
de barbotine.slip.
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 State of the art According to the document DE 196 18 109 Ai, a process is known for manufacturing hard metal components, rigidly sintered with a core of a first kind of hard metal and at least one surface layer produced in a hard metal of a second kind which is characterized by the following stages: a) making a sludge containing a hard metal powder of the second kind as a component of the sludge, in the form of particles and a liquid support based on hydrocarbons, b) applying the mud to the surface of a compact, uncooked body, this uncooked body being made of a hard metal of the first type, c) allowing the mud to dry on the uncooked compact body to form a composite body having a green slip layer and, d) sintering the green layer composite body to form the
composants en métal dur, frittés de manière rigide. hard metal components, rigidly sintered.
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 The known method makes it possible to apply the mud to the uncooked compact body by applying at least one of the methods, namely immersion or diving of the compact body.
non cuit dans la boue.uncooked in mud.
Le procédé décrit ne permet toutefois pas un mou- The process described does not, however, allow a
lage de dimension précise à l'état non fritté. lage of precise dimension in the unsintered state.
Selon le document DE 195 02 889, on connaît une composition de barbotine, notamment pour couler des feuilles According to document DE 195 02 889, a slip composition is known, in particular for casting sheets
de matière céramique brute, selon lequel on utilise en dis- of raw ceramic material, which is used in dis-
persion dans un solvant, des particules de céramique en pou- persion in a solvent, ceramic particles in
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 dre and accessory organic materials, the ceramic particles having a hydrophobic surface characteristic. The powder can be aluminum oxide powder or oxide
de zirconium.of zirconium.
La résistance à l'étincelage par exemple d'une bougie à décharge glissante fabriquée avec cette composition The resistance to sparking, for example of a gliding discharge candle made with this composition
de barbotine, n'est toutefois pas satisfaisante. slip, however, is not satisfactory.
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 The present invention aims to develop a method for applying ceramic layers on an uncooked ceramic body, and which can be formed in the unsintered state. By this additional shaping, we want to achieve both the precise distance required between the electrodes and the ceramic material of the spark plug. In addition, the aim is to provide gliding discharge candles having
une forte résistance à l'étincelage. high resistance to sparking.
Ce problème est résolu selon l'invention par un This problem is solved according to the invention by a
procédé d'application d'une couche céramique sur un corps cé- method of applying a ceramic layer to a body
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 uncooked ramic by immersing the uncooked body in a slip composition, characterized in that an aluminum oxide (A1203) and zirconium oxide (ZrO2) powder is used, as well as a thickening agent for the slip composition. The relationship between aluminum oxide and oxide
de zirconium est compris entre 70:30, jusqu'à 90:10, en pour- of zirconium is between 70:30, up to 90:10, for-
centage volumique et comme liant, l'alcool polyvinylique, est volume percent and as a binder, polyvinyl alcohol, is
une solution particulièrement avantageuse. a particularly advantageous solution.
Par l'adjonction d'oxyde de zirconium à l'oxyde d'aluminium, on peut arriver à une augmentation significative By adding zirconium oxide to aluminum oxide, a significant increase can be achieved
de la résistance à l'étincelage par exemple de bougies à dé- resistance to sparking such as spark plugs
charge glissante avec une couche de cette céramique mixte, sliding load with a layer of this mixed ceramic,
par rapport à une simple couche d'oxyde d'aluminium. compared to a single layer of aluminum oxide.
L'adjonction d'un agent épaississeur fait que la composition de barbotine devient sans risque, et celle-ci The addition of a thickening agent makes the slip composition risk-free, and the latter
présente une limite de fluage.has a creep limit.
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, The aqueous slip composition used, which is particularly suitable for casting sheets, is formed from 20 to 40% by volume of powder, 30-35% by volume of organic matter and 30-50% by volume of water. The expression "organic matter" designates a mixture of a softener,
d'un liant, d'un tenseur et de co-tenseurs. Comme agent adou- a binder, a tensor and co-tensors. As a soft agent
cisseur, on peut utiliser du polyéthylèneglycol et du dioc- polisher, you can use polyethylene glycol and dioc-
tylphtalate. Comme agent de liaison, les dispersions aqueuses tylphthalate. As a binding agent, aqueous dispersions
d'un acrylpolymère sur la base d'éthylacrylate et de méthyla- of an acrylpolymer based on ethylacrylate and methyla-
crylate, constituent une solution avantageuse. Comme tensio- crylate, constitute an advantageous solution. As tensio-
actif on peut par exemple utiliser un tensioactif non ionique tel que du polyéthylèneglycol, et comme tensioactif Co, de l'isopropanol. active one can for example use a nonionic surfactant such as polyethylene glycol, and as surfactant Co, isopropanol.
Usuellement, le composant organique contient en- Usually, the organic component contains
tre 28,5 et 31,5 % en volume de polyéthylèneglycol, de 9,5 à tre 28.5 and 31.5% by volume of polyethylene glycol, from 9.5 to
,5 % en volume de dioctylphtalate comme adoucisseur et 38- , 5% by volume of dioctylphthalate as softener and 38-
42 % en volume d'agent liant, 13,5-16,5 % en volume d'un ten- 42% by volume of binding agent, 13.5-16.5% by volume of a tensile
sioactif et 4,5-5,5 % en volume d'un co-tensioactif. sioactive and 4.5-5.5% by volume of a co-surfactant.
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 As the aluminum oxide powder, a surface modified aluminum oxide powder is preferably used, and as the zirconium oxide powder, a modified yttriumzirconium oxide powder is preferably used.
en surface. La modification de surface se fait avec des aci- surface. The surface modification is done with aci-
des aliphatiques organiques, ayant entre 5 et 20 C-atomes. organic aliphatics, having between 5 and 20 C-atoms.
La quantité de l'agent épaississeur utilisé est comprise entre 0,3 % à 0, 6 % en poids, de préférence 0,4% en The amount of thickening agent used is between 0.3% to 0.6% by weight, preferably 0.4% by weight.
poids, rapporté chaque fois à la matière organique. weight, each time related to organic matter.
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 According to a preferred embodiment of the invention, the method is characterized in that both the speed of immersion and that of extraction of the uncooked ceramic body from the slip composition, is 0.1-0 , 3 m / s, and the residence time in the slip composition is at
maximum égal à 1 s.maximum equal to 1 s.
Après l'immersion, on suspend l'objet muni de la After immersion, the object with the
couche céramique pendant au moins une heure à 40 C pour sé- ceramic layer for at least one hour at 40 C to dry
cher. La composition de barbotine ne peut pas s'écouler à cause de sa grande viscosité créée par l'épaississeur et de expensive. The slip composition cannot flow due to its high viscosity created by the thickener and
sa limite d'écoulement, ce qui est particulièrement avanta- its flow limit, which is particularly advantageous
geux.geux.
La couche céramique appliquée sur le corps céra- The ceramic layer applied to the ceramic body
mique non cuit doit avoir une épaisseur au moins égale à 0,25 mm pour arriver à une géométrie de contour précise de uncooked mique must have a thickness at least equal to 0.25 mm to arrive at a precise contour geometry of
l'objet à l'état non fritté qu'il faut mettre en forme en- the object in the unsintered state which must be shaped in
suite. Les épaisseurs usuelles sont de l'ordre de 0,5 à after. The usual thicknesses are of the order of 0.5 to
0,6 mm.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 After immersion of the uncooked ceramic body in the slip composition, the ceramic layer can be deformed. This deformation occurs after the drying of the
couche, de préférence à l'aide d'un poinçon en Téflon (mar- layer, preferably using a Teflon punch (mark-
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 than). After the deformation, the binder is removed from the object. The expression "removes the binder" means the expulsion of organic matter from the uncooked body. This
profil de dégagement est prévu en fonction de la couche jus- clearance profile is provided depending on the layer up to
qu'à une température de 500 C pour brûler lentement les ma- only at a temperature of 500 C to slowly burn the ma-
tières organiques. Après cette extraction, on effectue le co- organic. After this extraction, the co-
frittage du produit. A partir de 500 C, on applique le profil sintering of the product. From 500 C, we apply the profile
de frittage usuel, connu selon l'état de la technique. usual sintering, known according to the state of the art.
Un autre objet de l'invention est l'objet fritté Another object of the invention is the sintered object
fabriqué selon le procédé de l'invention. Il s'agit du procé- manufactured according to the process of the invention. This is the process
dé de fabrication particulièrement avantageux de bougies à particularly advantageous manufacturing dice of candles
décharge glissante ou décharge superficielle. sliding discharge or surface discharge.
Avantages de l'invention le procédé selon l'invention présente de nombreux Advantages of the invention the process according to the invention has numerous
avantages importants. C'est ainsi qu'il se met en oeuvre par- important advantages. This is how it is implemented by-
ticulièrement rapidement et donc de manière peu coûteuse. particularly quickly and therefore inexpensively.
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 The use of an aqueous slip does not create any protection problem for work. The external contour of the object produced according to the process is adjusted to an accuracy of
50 m. 50 m.
La présente invention sera décrite ci-après de The present invention will be described below from
manière plus détaillée à l'aide d'un exemple. in more detail using an example.
ExempleExample
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 A candle with sliding discharge is produced having a high spark resistance. This candle is formed by a pre-baked insulator base on which a mixture is applied
céramique A1203/ZrO2 selon le procédé de l'invention. A1203 / ZrO2 ceramic according to the process of the 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 An aqueous slip composition is used with an emulsifying binder. The composition comprises 36% by volume of A1203 / ZrO2 powder, 32% by volume
de matière organique et 32 % en volume d'eau. organic matter and 32% by volume of water.
La poudre représente 90 % en volume de A1203, mo- The powder represents 90% by volume of A1203, mo-
difiée en surface par un ou plusieurs acides gras, et 10 % en surface-defined by one or more fatty acids, and 10% by
volume d'une composition d'oxyde de zirconium-yttrium, modi- volume of a composition of zirconium-yttrium oxide, modified
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 bound on the surface by one or more fatty acids. The specific surface of A1203 was 12.4 m2 / g; that of Y-ZrO2 was 14.1 m / g; the average particle size of A1203 was 200 nm, and that of Y-ZrO2 was 260 nm. To adjust the sheet slip and give it a high viscosity, and to fix the flow limit, polyvinyl alcohol was added in an amount representing 0.4% by weight relative to the organic material, added to
la barbotine.the slip.
Le pied de l'isolateur de bougie précuit a alors été plongé à la vitesse de 0,2 m/s dans la composition de The base of the precooked candle insulator was then immersed at the speed of 0.2 m / s in the composition of
barbotine. Le temps de séjour étant de une seconde. La vi- slip. The residence time is one second. The life-
tesse d'extraction était de 0,2 m/s. Extraction rate was 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 S15 Then the candle insulator was dried with the base of the candle hanging down at a temperature of 40 C
pendant une heure. L'épaisseur de la couche de céramique ap- during one hour. The thickness of the ceramic layer ap-
pliquée était de 0,6 mm. Après séchage, on a mis en forme was 0.6 mm. After drying, we shaped
précise la couche avec le poinçon en Téflon. specifies the layer with the Teflon punch.
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 After shaping, the spark plug insulator was released from the binder and co-sintered with a release temperature profile of up to 500 C chosen according to the
couche, pour brûler lentement les composants organiques con- layer, to slowly burn the organic components
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 required. Above 500 C, the usual spark plug sintering profile would be used, i.e. it would be heated at a speed of 250 K / h up to 1600 C. The insulator of the spark plug kept for two hours at this temperature and then
l'a refroidi à une vitesse de 250 K/h jusqu'à 25 C. cooled it at a speed of 250 K / h to 25 C.
Le temps de séchage et de dégazage était The drying and degassing time was
d'environ 16,8 heures; on a prévu pour cela un temps de sé- about 16.8 hours; we have planned for that a time of se-
jour de 3 heures à 120 C et 160 C.3 hour day at 120 C and 160 C.
La couche obtenue après le frittage ne présentait The layer obtained after sintering did not exhibit
pas de fissure et offrait un accrochage de qualité exception- no cracks and offered exceptional quality hooking-
nelle sur la matière de base.basic material.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| ST | Notification of lapse |