Combinaison de sous-oxydes de zircone et de titane par photopolymérisation en cuve
Eric Schwarzer-Fischer 1, Anne Günther 1, Sven Roszeitis 1, Tassilo Moritz 1
Affiliation
1Processus et composants, Institut Fraunhofer pour les technologies et systèmes céramiques, 01277 Dresde, Allemagne.
PMID: 34064507 PMCID: PMC8124931 DOI: 10.3390/ma14092394
Résumé
Un procédé de fabrication additive multi-céramique récemment développé (multi-CAMP) et un dispositif approprié offrent une approche multi-matériaux par photopolymérisation en cuve (VPP) de composants céramiques multifonctionnels. Ce procédé est cependant limité aux poudres céramiques présentant une certaine translucidité à la lumière visible. Les poudres céramiques conductrices d'électricité sont donc exclues en raison de leur comportement d'absorption de la lumière et de leur couleur foncée. L'objectif du travail collaboratif décrit dans l'article était de développer une combinaison de matériaux pour cette approche multi-matériaux de la méthode de photopolymérisation additive en cuve qui permet de combiner la conductivité électrique et l'isolation électrique ainsi qu'une résistance mécanique élevée dans des composants céramiques co-frittés. Comme composant conducteur, les sous-oxydes de titane sont choisis, tandis que la zircone constitue la partie mécaniquement stable et isolante. Étant donné que les sous-oxydes de titane ne peuvent pas être utilisés pour la photopolymérisation en cuve en raison de leur comportement d'absorption de la lumière, le titane est utilisé à la place. Après la fabrication additive, les pièces à deux composants sont co-frittées dans une atmosphère réductrice pour transformer l'oxyde de titane en ses sous-oxydes et ainsi atteindre la combinaison de propriétés souhaitée. L'article décrit les défis du co-traitement des deux matériaux en raison des propriétés optiques complexes du titane. En outre, l'article montre des pièces d'essai co-frittées avec succès de la combinaison de matériaux de sous-oxyde de zircone/sous-oxyde de titane qui sont fabriquées en assemblant des composants VPP mono-matériau à l'état vert et en effectuant un traitement thermique commun ultérieur. Les résultats d'études microstructurales et d'interfaces telles que des mesures électriques sont discutés.

Mots clés : Phases Magnéli ; fabrication additive; hybridation; composants multifonctionnels ; les sous-oxydes de titane ; photopolymérisation en cuve (VPP) ; zircone.