Comment se déroule le processus de frittage en métallurgie des poudres ?
Procédé de frittage en métallurgie des poudres Le frittage implique une série de transformations physico-chimiques, telles que l'évaporation ou la volatilisation de l'eau ou de composés organiques, le dégazage par adsorption, l'élimination des contraintes, la réduction de l'oxyde de surface des particules de poudre, la migration intergranulaire, la recristallisation et la croissance des grains. Ces processus entraînent une augmentation de l'interface cristalline entre les particules et une réduction, voire une disparition, des pores. L'apparition de la phase liquide s'accompagne de la dissolution et de la précipitation de la phase solide. Ces processus ne sont pas clairement délimités, mais se chevauchent et s'influencent mutuellement. À l'instar des autres procédés de frittage utilisés en métallurgie, la réaction des produits issus de la métallurgie des poudres est complexe. En 1942, l'Allemand G.F. Schutig a utilisé des méthodes de recherche physico-chimiques pour étudier l'influence de la température de frittage sur la force électromotrice, la solubilité, la densité, la microstructure et les propriétés mécaniques du corps fritté, et a constaté que le frittage est un processus très complexe. En 1949, G.C. Kuczynski, aux États-Unis, étudia le frittage de billes et de plaques métalliques et conclut que la migration de matière lors du frittage s'effectuait principalement par diffusion. Ses travaux firent progresser l'étude de la théorie du frittage. La plupart des recherches ultérieures se sont concentrées sur le mécanisme de migration de matière pendant le frittage.
On considère généralement qu'il existe cinq mécanismes de migration de matière lors du frittage : l'écoulement visqueux ou plastique, l'évaporation et la condensation, la diffusion volumique, la diffusion aux joints de grains et la diffusion de surface. Lors du frittage de deux particules sphériques en contact, la croissance du rayon de la zone de contact X peut être liée au temps de frittage t comme suit :
Procédé de frittage Le frittage doit être réalisé dans un four de frittage sous atmosphère protectrice afin d'éviter l'oxydation du corps fritté ou des réactions chimiques indésirables. Il existe de nombreux types de fours de frittage, utilisant comme sources de chaleur le gaz naturel, le gaz, le fioul ou l'électricité. Le four à chauffage électrique est économique, pratique et facile à régler et à contrôler. Les atmosphères protectrices couramment utilisées sont le vide, l'argon, l'hélium, l'azote, le dioxyde de carbone et d'autres gaz inertes, l'hydrogène, la décomposition de l'ammoniac et du monoxyde de carbone, la conversion du gaz naturel et d'autres gaz réducteurs.
Afin d'améliorer encore les performances des produits frittés ainsi que la précision de leurs dimensions et de leur forme, il est souvent nécessaire de procéder à des opérations de mise en forme, de finition, de repressage, d'immersion dans l'huile, d'usinage mécanique, de traitement thermique et autres procédés ultérieurs.
