Processus de fabrication des matériaux céramiques

Une compétence en fabrication de céramique piézoélectrique qui a fait ses preuves

Pendant des décennies, CeramTec a perfectionné les méthodes et techniques de la fabrication de céramique piézoélectrique.

Des systèmes conformes aux spécifications de la norme TS 16949 constituent la base d'un type de production qui respecte les prescriptions de qualité les plus sévères en technologie de l'automobile et de la sécurité. Une panoplie de produits comprenant plus de 90% de composants spécifiques aux clients témoigne de la flexibilité des systèmes de fabrication de CeramTec qui fabriquent des échantillons et des produits de fabrication de masse en faisant toujours preuve de la même précision. Malgré la diversité des compositions de matériaux requises pour répondre aux exigences, le processus de fabrication de la céramique piézoélectrique suit un même schéma de base:

La production demande normalement la préparation d'une poudre où sont mélangées des matières premières oxydées en vue d'obtenir la composition chimique définie pour le produit. Les étapes suivantes comprennent ensuite le compactage de la poudre conditionnée et la mise en forme telle qu'un pressage à sec. La pièce est alors frittée à des températures allant de 1000 °C à 1300 °C dans un four électrique de type tunnel. Au cours de cette étape de frittage, le produit développe sa structure céramique polycristalline.

Le composant céramique piézoélectrique qui vient d'être fritté fait maintenant l'objet d'un usinage mécanique par meulage, rodage, polissage et sciage qui lui donne ses dimensions géométriques et assure une finition de la surface respectant les tolérances spécifiées. Les dimensions géométriques du produit et les coefficients des matériaux déterminent ses caractéristiques fonctionnelles telles que sa capacité électrique ou sa fréquence de résonance. Les connexions électriques se font en principe en appliquant des électrodes par un processus sérigraphique suivi d'un frittage à environ 600 °C. Il s'en suit l'étape de polarisation où le produit est exposé à un champ électrique DC (de 2 à 3 kV/mm) sous des températures allant de 80°C à 140°C pour assurer l'orientation dipolaire au sein de la céramique.

Lors du contrôle final du produit, le composant est testé sur une large gamme de paramètres (p. ex. dimensions géométriques, résistance à l'adhérence de la couche de métallisation argentée). Ses caractéristiques piézoélectriques sont enregistrées avant l'envoi. Les paramètres à contrôler et la sévérité des conditions de test sont chaque fois définis d'un commun accord avec le client. Les contrôles en cours de production et la conformité du processus de fabrication à la norme TS 16949 assurent un haut niveau de qualité même pour une production d'un volume maximum.