L’alumine pure et ses utilisations

L’alumine est un matériau céramique technique adaptée à des applications hautes-performances comme les industries de la défense et de l’aérospatial, la mesure de température en laboratoire ou dans l’analyse chimique à haute température. Les pièces en céramique résiste à des températures pouvant atteindre les 1950 °C et à l’abrasion mécanique. Nous proposons, entre autres, des produits comme des tubes, des capillaires, des gaines (doigts de gants), et des creusets et nacelles. Ils peuvent être faits en alumine pure à 99,7 % dense ou poreuse, ou en alumine dopée au chrome ou à la zircone.

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Quelles sont les propriétés de l’alumine ?

Grâce à sa température de fusion supérieure à 2000 °C, l’alumine céramique offre une bonne résistance aux températures élevées et aux chocs thermiques jusqu’à 1950 °C. Elle bénéficie aussi d’une excellente stabilité dimensionnelle. L’oxyde d’alumine offre également une excellente résistance mécanique à l’abrasion, résistance à la corrosion et résistance à l’usure, ce qui permet d’en faire des produits et composants avec une longue durée de vie opérationnelle, assurant sécurité et économies.

D’autre part, les oxydes d’aluminium sont de très bons isolants électriques. Sa conductivité électrique est aussi basse que celle d’un matériau plastique. Ainsi l’oxyde d’aluminium isole électriquement aussi bien que du plastique, y compris à haute température. De plus, il s’agit d’un bon conducteur thermique. Cela en fait donc un matériau idéal pour isoler des appareils de mesure de température comme les thermocouples.

Matériau F99.7 F99.7 hf DEGUSS IT AL23 DEGUSS IT AL24 DEGUSS IT AL25 FZT (ZTA) DEGUSS IT DD57
Microstructure
Composition (en poids) > 99,5 % α-Al2O3 > 99,5 % α-Al2O3 > 99,5 % α-Al2O3 > 99,5 % α-Al2O3 > 99,5 % α-Al2O3 > 99,5 % α-Al2O3 > 99,5 % α-Al2O3
Densité >3,90 >3,90 3,70 - 3,95 >3,40 >2,80 >4,05 >3,90
Porosité ouverte (%) 0 0 0 <5 20-30 0 0
Taille de grain (µm) 10 10 10 40 70 5 10
Propriétés mécaniques
Résistance à la compression (MPa) 3500 3500 3500 100 300 3500 3000
Résistance à la flexion (MPa) 350 350 300-350 150 70 460 300
Module d'élasticité (GPa) 380 380 380 / / 360 380
Propriétés thermiques
Température maximale d'utilisation (°C) 1950 1950 1950 1950 1950 1700 1950
Chaleur spécifique (J/Kg.K) 900 900 900 / / 850 900
Conductivité thermique à 100 °C (W/m.K) 34,9 34,9 34,9 27,8 / 25 34,9
Conductivité thermique à 1000 °C (W/m.K) 6,8 6,8 6,8 5,5 / / /
Coefficient de dilatation (10-6/K) 8,2 8,2 8,2 8,2 8,2 8,3 8,5
Propriétés électriques
Résistance à 20 °C (ohm.cm) 1015 1014 / / / / /
Résistance à 1000 °C (ohm.cm) 107 107 / / / / /
Rigidité diélectrique (kVeff/mm) >30 >30 20-30 / / / /

Quels sont les différents types d’alumine ?

Nous proposons des produits faits en différents types d’alumine. Nous avons de l’alumine pure (à 99,7 %) : l’alumine pure frittée dense C799 (Al2O3) F99.7, l’alumine F99.7 hf, qui est mécaniquement semblable à l’alumine F99.7 mais qui offre, pour les applications hautes fréquences une plus faible tangente de perte diélectrique ainsi qu'une plus haute permittivité relative. L’alumine DEGUSSIT AL23, DEGUSSIT AL24 et DEGUSSIT AL25 sont des alumines pures à 99,7 % respectivement dense, légèrement poreuse, ou poreuse à 20-30 %.

Nous proposons aussi de l’alumine renforcée à la zircone (ZrO2) type ZTA (Zirconia Toughened Alumina). Cela renforce sa résistance à l’usure et assure l’obtention d’un très bon poli de surface. Les produits ainsi fabriqués peuvent servir pour des plaques et rouleaux de tampographie, des débitmètres dans l'industrie chimique, des plots pilotes pour l'industrie automobile ou des plaques d'usure dans la papeterie.

Nos outils de superfinitions sont eux faits en alumine dopée à l’oxyde de chrome : DEGUSSIT DD57 de couleur rouge rubis. Cela renforce la dureté du matériel et le rend encore d’avantage résistant à l’usure, permet de meilleures finitions et une durée de vie opérationnelle plus longue.

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Nos produits standards en oxyde d’aluminium

Nos produits sont fabriqués à partir d’alumine de haute pureté, par pressage isostatique ou par extrusion. Parmi nos produits standards, nous retrouvons une large gamme de produits en alumine. Nous proposons des tubes simples qui peuvent être fait en alumine DEGUSSIT AL23 ou DEGUSSIT AL24 (résistance au fluage au-delà de 1400 °C améliorée). Nous vendons aussi des capillaires ronds (avec 2, 4, 6 ou 8 trous) ou ovales (avec 2 trous) en alumine DEGUSSIT AL23.

Nos perles à rotules et perles isolantes sont elles aussi faites en alumine DEGUSSIT AL23. Nos gaines de protection (pour câbles, thermocouples, etc) sont, elles, en alumine DEGUSSIT AL23 ou DEGUSSIT AL24. Nous proposons aussi des creusets, qui peuvent être de formes coniques, cylindriques, avec des bases planes ou hémisphériques. Nos produits standards comportent aussi des nacelles et des boîtes de combustion qui sont disponible en alumine DEGUSSIT AL23, DEGUSSIT AL24 ou DEGUSSIT AL25 en fonction de la porosité recherchée.

Nous proposons aussi des billes de broyage et de précision, ainsi que des semi-produits en alumine. Parmi ces demi-produits on retrouve des plaques, des barres et des réglettes qui peuvent être faites en tous les types d’alumine pour correspondre au mieux aux attendus.

Enfin, nous proposons des outils de superfinition en alumine dopée au chrome DEGUSSIT DD57. Cet ajout de chrome permet de durcir encore le matériau et de le rendre d’avantage résistant à l’usure. Parmi ces outils on retrouve les limes, les pierres à affuter et les meules.

En plus de ces produits “standards”, nous proposons d'usiner des pièces sur plan, afin de permettre à nos clients d’obtenir le composant mis en forme par usinage de leur choix.

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Quels sont les domaines d’utilisations de l’alumine ?

L’alumine peut par exemple être employée pour fabriquer des composants travaillant à haute température, des traversées électriques sous vide ou des éléments de four à très hautes températures.

On retrouve l’oxyde d’aluminium dans des applications à hautes fréquences (pour des composants de radars ou de micro-ondes), ou des applications à haute température. Un exemple important est l’utilisation de l’alumine pour la protection des thermocouples. Les thermocouples sont des instruments de mesure de la température. Ils peuvent mesurer des températures extrêmes en utilisant l’effet Seebeck : on réunit deux fils métalliques de nature différente (un en platine, l’autre en platine-rhodium) que l’on soude à une de leurs extrémités. On élève la température à cette extrémité (température que l’on veut mesurer), et cette température fait apparaitre une différence de potentiel électrique. L’alumine est alors utilisée de deux façons différentes : sous forme de capillaire et sous forme de gaines. Le capillaire sert à séparer les deux fils métalliques. Puisqu'il s’agit d’un excellent isolant électrique (au même titre que le plastique), l’oxyde d’aluminium empêche tout courant entre les fils placés dans les différents trous du capillaire. La gaine, elle, sert à protéger les extrémités soudées de l’environnement à haute température et / ou de produits corrosifs et / ou de l’usure. De plus, l’alumine est un bon conducteur thermique, la mesure effectuée est donc rapide et précise, le résultat n’est pas faussé par la présence de la gaine de protection (ou doigt de gant).