L'effet du frittage sur les céramiques est principalement de réduire la porosité et d'améliorer diverses propriétés telles que la résistance, la conductivité électrique, la transparence et la conductivité thermique. Ce processus implique la consolidation des particules de céramique sous l'effet de la chaleur et parfois de la pression, ce qui permet d'obtenir un matériau plus dense et plus résistant.
Réduction de la porosité :
Au cours du frittage, la diffusion des atomes fait disparaître l'interface entre les particules de poudre, formant un collet et éliminant finalement les petits pores. Cette densification est due à la diminution de l'énergie libre totale en raison de la réduction de la surface et de l'énergie libre de la surface. Le remplacement de l'interface solide-vapeur par une interface solide-solide abaisse l'état énergétique du matériau. Ce processus est d'autant plus efficace que la taille des particules est petite, car les changements d'énergie associés à des rayons de courbure plus faibles sont plus importants.Amélioration des propriétés des matériaux :
La zone de liaison associée à la taille des particules est cruciale pour des propriétés telles que la résistance et la conductivité. Le frittage consolide la structure poudreuse du matériau, ce qui entraîne une réduction de la porosité et une augmentation de la densité. Cette consolidation est facilitée par des températures élevées et peut être renforcée par la présence d'une phase liquide pendant le frittage. Par exemple, la zircone passe d'un état cristallin monoclinique à un état cristallin polytétragonal pendant le frittage, ce qui augmente considérablement sa densité, sa résistance et sa translucidité.
Variables de contrôle :
Les principales variables contrôlées pendant le frittage sont la température et la taille initiale des grains, car la pression de vapeur dépend de la température. L'application d'une pression peut réduire le temps de frittage et la porosité qui en résulte, bien qu'un frittage sans pression soit également possible avec certaines techniques et certains matériaux.
Application dans la fabrication de céramiques :
