Corrélation entre microstructure, processus de division, propriétés physiques dimensionnelles et surfaciques des poudres SnO2 élaborées par voie chimique en vue de leur application dans des domaines diversifés (céramiques)

Abstract

Le développement continu des céramiques de hautes performances et la fabrication de composants plus précis nécessitent une amélioration des caractéristiques mécaniques des matériaux. Pour cela il faut considérer la diminution de cristallites et la dimension de défauts dans la structure du matériau ce qui donnent de bonnes capacités de frittage. Une répartition de particules étroite abaisse la densité apparente des poudres [1] Les propriétés d’un grand nombre de matériaux sont conditionnées par leurs microstructures, une simple variation de température et de temps de traitement influent sur cette dernière. Le paramètre moteur de ces transformations est la différence d’enthalpie libre entre la phase libre de transformation et la phase de formation. Dans un grand nombre de cas les transformations de phases sont amorcées par un processus de germination et de croissance parfois même de vieillissement, le tout responsable de la diversité de comportement que peuvent subir les différents minéraux [2]. La chimie a joué un rôle clé dans le développement en particulier dans la préparation de poudres bien adaptées au processus de frittage. Les méthodes de préparation chimique mettent en jeu des procédures classiques de précipitation ou sol / gel + complexes. Ces dernières ont été exploitées pour mettre au point des poudres de dimensions de particules, des distributions de dimensions et une pureté définie. La plupart de ces méthodes produisent des particules très petites plus ou moins agglomérées. Les poudres sont amorphes, cristallines ou, pour des raisons non encore élucidées, peuvent présenter des phases métastables ou inattendues. Avecla mise en disposition de telles poudres et avec d’autres améliorations de procédés, la relation entre dimension , taille de cristallites, frittage , microstructure en résultant peut être suivie de façon plus fiable [3, 4,5].Notre présente étude consiste à l’élaboration et la caractérisation d’une poudre de SnO2 Ce type de matériau présente de nombreuses applications potentielles liée à leur inertie chimique, conductivité électrique et leur propriété de surface[6] Le procédé consiste à faire réagir dans un premier temps l’acide nitrique sur l’étain métallique puis en second lieu faire réagir deux types de solutions concentrée, diluée d’acide perchlorique sur l’étain métallique . Les précipités obtenus ont subis des vieillissements de zéro semaine, une semaine, quatre semaines permettant une meilleure cristallisation du produit. Après filtration, lavage, séchage. Les produits obtenus sont calcinés à des températures de 500°C, 700°C, 900°C. La caractérisation des poudres s’est portée sur l’analyse de la taille des cristallites, la dimension des grains leur distribution, leur croissance, la porosité, la surface spécifique, la surface de fracture par analyse d’image représentent autant de facteurs déterminants de la matière. Le principal objectif est l’adaptation de ces poudres pour de nouvelles applications industrielles. L’activation du frittage et l’arrêt de croissance des grains étaient étudiés par ajout d’un agent de frittage à différentes concentrations et différentes températures. La ségrégation de ce dernier à la surface du grain de SnO2 pour une température de 1200°C et une teneur de 2% d’additif ( Fe2O 3 ) donne une couverture d’interphase de l’ordre de 3,50% pour une surface spécifique de 17.51 m2 / g Les céramiques obtenues été moins denses. Pour atteindre des densités élevées il est nécessaire de faire des traitements thermiques assez rapide La taille de pores diminuait en fonction de l’augmentation de la température. Les cristallites été coordonnées avec 3 à 4 nombres de coordination ce qui conduisait a obtenir des surfaces spécifiques plus faibles. Ces principales propriétés nous ont conduit à élaborer des dépôts en couches minces avec ce type de poudre par procédé PECVD en vue de leur futur application comme barrière de protection contre la diffusion des vapeurs polluantes d’oxyde de chrome provenant des parois de fours de verre et réagissant avec les éléments de ce dernier en donnant des chromates.