Les creusets et nacelles en alumine

Un creuset est un conteneur employé lors de manipulations à haute température. Le choix de qualité du matériau utilisé est très important de manière à éviter des interactions, réactions ou contaminations avec le produits fondu. L’alumine (ou oxyde d’aluminium) est inerte chimiquement vis à vis de la plupart des produits à fondre. Différents types de creusets en alumine sont utiles dans de nombreux domaines d’application, tels que l’industrie verrière, la métallurgie, la recherche et le développement.

Pourquoi le choix des creusets en alumine ?

De par son utilisation, un creuset doit pouvoir résister à des températures particulièrement élevées. En effet il sert à contenir des matériaux extrêmement chauds que l’on cherche à faire fondre, à calciner ou bien à analyser. C’est pourquoi un matériau réfractaire et inerte tel que l’alumine est nécessaire.

En effet, l’oxyde d’aluminium est une céramique technique ayant de nombreuses propriétés thermiques, cela en fait un matériau de choix pour les applications à hautes températures. Sous sa forme d'alumine Kyocera DEGUSSIT AL23 (pure à 99,7%), l’alumine résiste aux chocs thermiques et supporte des températures allant jusqu’à 1950°C. Il présente aussi une très bonne stabilité dimensionnelle, même à haute température, permettant au creuset de ne pas se déformer sous l’action de la chaleur. L’alumine offre également une excellente résistance à la corrosion et à l’usure. Ces propriétés exceptionnelles en font une céramique à hautes performances, idéale pour fabriquer des creusets.

Les différents types et différentes gammes de creusets

Les creusets céramiques en alumine proposés au sein de la gamme de produits sont de formes et tailles variées. Ils sont faits en alumine pure Kyocera DEGUSSIT AL23, alumine pure DEGUSSIT AL24, en alumine pure DEGUSSIT AL25, en zircone Kyocera DEGUSSIT FZY  ainsi qu'en zircone poreuse DEGUSSIT ZR25 ou bien encore en oxyde yttrium Kyocera DEGUSSIT Y23.

Les creusets cylindriques à fond plat ont un diamètre qui varie entre une dizaine et une centaine de mm. Leur hauteur est généralement comprise entre 15 et 150mm. Il existe deux types de creusets coniques :

• Les coniques forme haute : le diamètre de leur partie inférieure varie entre une dizaine et une trentaine de mm, tandis que celui de la partie supérieure peut faire entre une dizaine et une centaine de mm. Leur hauteur peut atteindre les 120mm.
• Les coniques forme basse : le diamètre de leur partie supérieure est comparable à celui des coniques forme haute, celui de leur partie basse et un peu plus important. Leur hauteur cette fois-ci n’excède pas les 60mm

En fabrication spéciale nous pouvons fabriquer des creusets de très grandes dimensions, par exemple diamètre 450 mm et hauteur 500 mm.

Il existe également en standrad des nacelles en alumine pure. Leur longueur peut atteindre 150 mm, leur largeur évolue entre 10 et 30 mm, sa profondeur entre 5 et 15mm. L’épaisseur de paroie des nacelles est généralement de 2-3mm.
Enfin les boîtes à combustion peuvent mesurer jusqu’à 200 mm de long. L’épaisseur des parois est généralement de 3-4mm mais elle peut atteindre le cm dans certains cas. Elles sont notamment utilisées dans l’industrie verrière.
Ces nombreux types de produits ainsi que la variété dans leurs tailles, permettent de s’adapter à différents domaines d’application.

Voir la liste des creusets, nacelles et boites à combustion standard

Domaine d’application des creusets en céramique : l’industrie verrière

Les creusets en alumine montrent leur intérêt dans l’industrie verrière face à l’atmosphère corrosive et haute température du verre fondu. Ils permettent de donner la forme voulue aux objets en verre. Des creusets de bonne qualité assurent la facilité et la sécurité lors des manipulations dans cette industrie, grâce aux propriétés de l’alumine citées plus haut. De plus, la bonne résistance à l’usure de l’oxyde d’aluminium permet aux composants de durer longtemps dans le temps malgré des tâches très exigeantes. Les creusets et boîtes de combustion en céramique sont utilisés pour le développement et la fabrication de verres spéciaux. Ils sont notamment utilisés au sein même des fours industriels. La haute pureté du matériau et la surface dense des creusets leur permettent de résister dans les situations les plus agressives de la fonte de verre.

Domaine d’application : les creusets en céramique dans la métallurgie

Les creusets en céramique réfractaire type alumine, zircone, carbure de silicum, nitrure de silicium ou bien un mélange de compositions ; sont souvent utilisés en métallurgie pour la fonte de métaux ferreux, non-ferreux et aussi des métaux précieux. La bonne conductivité thermique des céramiques et leur tenue aux chocs thermiques permet un chauffage par induction efficace et rapide. D’autre part, leur résistance à des températures élevées, à la corrosion et à l’usure, ainsi que sa haute stabilité dimensionnelle même à haute température permettent la réduction des risques lors des manipulations des creusets. En fonction des métaux à fondre nous pouvons ajouter des agents anti-mouillants afin de prolonger la durée de vie des creusets.

Domaines d’application des creusets : la R&D, les laboratoires, CEA & CNRS

Outre les applications industrielles, la recherche et le développement sont également des domaines dans lesquels les creusets céramiques s’avèrent être particulièrement utiles. Dans les laboratoires, il faut souvent utiliser des conteneurs de petite taille au regard des petites quantités de produits manipulées. Encore une fois, les propriétés de l’alumine et des réfractaires céramiques sont nécessaires à l'obtention de résultats fiables sans contamination chimique du contenant. La réfractarité de nos céramiques permet de mener des études à très hautes température. Leur haute résistance à la corrosion et à l’usure assure un grande nombre d'essais possibles. Enfin, le conteneur en céramique haute-performance ne réagira pas avec le produit contenu, ce qui constitue un point important en R&D : la composition du creuset n’influera pas sur les résultats et permettra ainsi des recherches plus précises.