Qu'est-ce que les céramiques en nid d'abeille ?
Les céramiques en nid d'abeille sont un nouveau type de céramiques industrielles avec une structure en nid d'abeille comme structure principale. À l'intérieur, il y a de nombreux canaux parallèles en forme de nid d'abeille interconnectés, et ces unités en nid d'abeille sont divisées en parois minces avec différentes formes de treillis. De son utilisation la plus ancienne dans la purification des gaz d'échappement des petites voitures à son application généralisée dans des industries telles que la chimie, l'énergie, la métallurgie, le pétrole, l'électronique, la machinerie, etc. aujourd'hui, elle devient de plus en plus répandue et a des perspectives de développement considérables.
Classification des matériaux et utilisations des céramiques en nid d'abeille
Les céramiques en nid d'abeille peuvent être fabriquées à partir de divers matériaux. Les principaux matériaux incluent : la cordiérite, la mullite, le titanate d'aluminium, le charbon actif, le carbure de silicium, l'alumine activée, la zircone, le nitrure de silicium et les matrices composites telles que la cordiérite-mullite et le titanate d'aluminium-cordiérite. Après que la poudre ou les particules de charbon actif soient transformées en formes de céramique en nid d'abeille, les capacités de purification et de traitement des eaux usées du traitement de l'eau sont grandement améliorées, en particulier dans l'industrie pharmaceutique, où les antibiotiques, les hormones, les vitamines, les injections d'acide nucléique et diverses injections, médicaments, etc. sont déshydratés, décolorés et les impuretés sont éliminées.
Les produits en céramique en nid d'abeille peuvent être divisés en quatre catégories selon leur utilisation : matériaux de stockage de chaleur, remplisseurs, supports de catalyseurs et matériaux filtrants.
Performance des céramiques en nid d'abeille
- Grande surface spécifique
- Léger
- Faible coefficient de dilatation thermique
- Grande capacité thermique spécifique
- Résistant aux acides et aux alcalis
- Bonne stabilité chimique
- Bonne performance d'isolation
- Bonne résistance aux chocs thermiques
- Haute porosité
Méthodes de préparation des céramiques en nid d'abeille
1. Méthode de moulage par extrusion
2. Moulage par coulée à chaud
3. Méthode de coulage
4. Méthode de suppression
Parmi elles, les méthodes de coulée sous pression, de moulage par injection et de compression sont difficiles pour préparer des céramiques en nid d'abeille à haute densité de pores, de grande taille et à parois minces. Dans les processus de production réels, la méthode la plus largement utilisée pour préparer des céramiques en nid d'abeille est le moulage par extrusion.
Matériaux courants pour les céramiques en nid d'abeille
Porcelaine d'aluminium
Les céramiques oxydées principalement composées de Al2O3-SiO2 et contenant une certaine quantité de minéralisateurs tels que Ba, Ca, Zr, Mg appartiennent à la catégorie des céramiques en aluminium. La teneur en Al2O3 varie de 45% à 99%. Selon les différentes phases cristallines principales, les céramiques en aluminium peuvent être divisées en céramiques de corindon (Al2O3>95%), céramiques de mullite (Al2O3-50%) et céramiques de corindon-mullite (Al2O3-75%). Les céramiques en aluminium sont principalement utilisées dans la pétrochimie, la fusion des métaux, les tours de désulfuration, les fours de réaction, les tours de remplissage, etc. Elles servent de matériaux de support et de remplissage pour les catalyseurs dans les réacteurs. En raison de leurs bonnes propriétés mécaniques, de leur stabilité chimique et de leur résistance à la chaleur, les céramiques en aluminium peuvent bien s'adapter aux environnements de travail à haute température, haute pression et fortement corrosifs.
Mullite
La mullite est une série de minéraux composés de silicates d'aluminium, comprenant principalement de la mullite fondue de haute pureté, de la mullite fondue ordinaire, du concentré de bauxite naturel fritté en mullite et de la mullite frittée légère. Les cristaux naturels de mullite sont en forme d'aiguilles fines et de grappes radiales, avec une température de fusion d'environ 1910°C. Ce type de minéral est relativement rare et est principalement synthétisé artificiellement. La mullite est un minéral formé par le silicate d'aluminium à haute température, et elle se forme lorsque le silicate d'aluminium est chauffé artificiellement. La mullite a les caractéristiques de résistance à haute température, de haute résistance, de faible conductivité thermique et d'effets significatifs d'économie d'énergie. Parmi elles, sa résistance au feu est particulièrement excellente, et elle reste stable à 1800°C, et se décompose en corindon et en phase liquide à 1810°C. Elle est principalement utilisée dans la production de matériaux réfractaires et est largement utilisée dans des industries telles que la céramique, la métallurgie, la fonderie et l'électronique.
Carbure de silicium
Le carbure de silicium (SiC) est fabriqué en fondant des matières premières telles que le sable de quartz, le coke de pétrole (ou le coke de charbon) et la sciure de bois (le sel est nécessaire pour produire du carbure de silicium vert) dans un four à résistance à haute température. C'est un type de carbure avec une dureté de Mohs élevée, avec un grade de 9,5, juste après le diamant le plus dur du monde (grade 10), et il a une excellente conductivité thermique. C'est un semi-conducteur qui peut résister à l'oxydation à haute température. Parmi les matières premières réfractaires non oxydées de haute technologie contemporaines telles que C, N et B, le carbure de silicium est le plus largement utilisé et le plus économique, pouvant être appelé sable d'acier ou sable réfractaire. Le carbure de silicium produit industriellement est divisé en deux types : le carbure de silicium noir et le carbure de silicium vert, tous deux des cristaux hexagonaux avec une densité spécifique de 3,20-3,25 et une microdureté de 2840-3320kg/mm². Le carbure de silicium a les caractéristiques de propriétés chimiques stables, de haute conductivité thermique, de faible coefficient de dilatation thermique et de bonne résistance à l'usure. Le matériau réfractaire avancé fabriqué à partir de celui-ci est résistant à la chaleur, antichoc, de petite taille, léger et de haute résistance, avec un bon effet d'économie d'énergie.
Cordiérite
La cordiérite, également connue sous le nom de saphir d'eau ou dichroïte, a pour formule chimique Mg2Al4Si5O18 ; elle peut contenir des éléments tels que Na, K, Ca, Fe, Mn et H2O. Produite dans le schiste, le gneiss et les roches ignées altérées, c'est un minéral silicaté qui peut être incolore mais qui a généralement une teinte bleu clair ou violet clair, avec un éclat vitreux. La cordiérite magnésienne peut être synthétisée artificiellement pour être utilisée comme matériau réfractaire. En raison de sa bonne résistance au feu et de son faible taux de dilatation thermique, la cordiérite peut être utilisée pour fabriquer des matériaux tels que la céramique et le verre. Elle est maintenant couramment utilisée comme matière première pour les supports en nid d'abeille dans les purificateurs automobiles.
Oxyde de zirconium
Les céramiques en zircone sont largement utilisées dans le domaine des céramiques structurelles en raison de leur haute ténacité, de leur haute résistance à la flexion, de leur haute résistance à l'usure, de leurs excellentes performances d'isolation et de leur coefficient de dilatation thermique similaire à celui de l'acier. En termes de céramiques fonctionnelles, en raison de leur excellente résistance aux hautes températures, elles sont utilisées comme matières premières principales pour les tubes de chauffage par induction, les matériaux réfractaires et les éléments chauffants. De plus, la zircone est largement utilisée dans les revêtements de barrière thermique, les supports de catalyseurs, les domaines médicaux, de la santé, des matériaux réfractaires, des textiles et d'autres domaines.
Corindon
Le corindon est une pierre précieuse formée par la cristallisation de l'oxyde d'aluminium (Al2O3), avec une teneur en aluminium extrêmement élevée. Le corindon mélangé avec du chrome métallique a une couleur rouge vif et est généralement appelé rubis ; le corindon bleu ou incolore est généralement classé comme saphir. Le corindon se classe au 9e rang de l'échelle de dureté de Mohs. La gravité spécifique est de 4,00, avec une structure de réseau de colonnes hexagonales. En raison de la dureté du corindon et de son prix relativement inférieur à celui des diamants, il est devenu un bon matériau pour le papier de verre et les outils de meulage.
Tendance de développement
- le taux de pénétration des céramiques en nid d'abeille domestiques sur le marché haut de gamme augmentera -
Les céramiques en nid d'abeille domestiques ont atteint un taux de pénétration de localisation de plus de 90 % dans le domaine de la conservation de l'énergie et de la purification des gaz industriels de bas de gamme. Il est prévu que dans les cinq prochaines années, les entreprises chinoises de production de céramiques en nid d'abeille franchiront continuellement les barrières techniques du marché haut de gamme et devraient augmenter le taux de pénétration des produits du marché haut de gamme. Depuis longtemps, la technologie de base et le marché des produits de traitement de la purification des gaz d'échappement des automobiles ont été monopolisés par des géants étrangers, et Corning aux États-Unis et NGK au Japon ont tous deux profité de la période de dividendes du développement rapide de l'industrie automobile. Avec la mise à niveau de la sixième norme nationale de la Chine, les céramiques en nid d'abeille domestiques en Chine entreront dans une période de fenêtre de développement.
En plus d'être utilisées dans les systèmes de traitement des gaz d'échappement des automobiles, les céramiques en nid d'abeille peuvent également être utilisées dans des domaines tels que la filtration et la séparation de précision, la réduction du bruit et l'isolation, la séparation et la purification des gaz, et la déshydratation. Le champ d'application s'est également étendu de la métallurgie traditionnelle, du génie chimique et des matériaux de construction à de nombreux aspects tels que la biochimie, le génie électronique, l'industrie alimentaire et des boissons, l'aérospatiale, etc., avec de larges perspectives d'application sur le marché. Avec l'optimisation et l'amélioration des nouveaux procédés et matériaux, les champs d'application des céramiques en nid d'abeille seront encore élargis, mettant grandement en valeur leur valeur économique et leurs bénéfices sociaux.
