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La technologie des céramiques La technologie des céramiques Réalisé par: ELASLO

La technologie des céramiques La technologie des céramiques Réalisé par: ELASLOUJI Amine Master Spécialisé : Génie des Matériaux et Technologies des Céramiques et Ciments Encadré par : M. GUEDIRA La théorie de frittage en céramique Les propriétés mécaniques des céramiques Le pH des argiles La nature colloïdale de la matière argileuse La rhéologie des barbotines Conclusion Pla n La rhéologie des barbotines La rhéologie des barbotines La viscosité apparente diminue très rapidement quand le pH passe des faibles valeurs à 7 environ ; elle diminue ensuite plus lentement jusqu’à un minimum situé vers des PH 9 à 10,5 puis croit très rapidement Effet des défloculants sur la viscosité et le pH du milieu La viscosité apparente passe par un minimum pour des températures de 35 à 40 °C. L’influence de la température est d’autant plus importante que les barbotine sont plus denses ou moins defloculées , pour ces derniers la viscosité apparente augmente rapidement avec le minimum . Tandis que les barbotines légers ou bien defloculées , la viscosité diminue lentement vers 40 C , ne remonte ensuite que très peu . Effet de la température et de la teneur en defloculant sur la viscosité des barbotines : la quantité de matière kaolinite dans l’argile impacte l’évolution thixotropique des barbotines. le vidage des moules d’une barbotine moins riche en kaolin pourra donc devenir difficile ou même impossible si le temps de coulé est long L’ évolution thixotropique en fonction de la nature de l’argile Effet de CO3Na2 et SiO3Na2 sur la thixotropie et le pH Ces courbes justifient clairement l’usage empirique du mélange de silicates , qui rend fluide très rapidement la barbotine , et de carbonate dont l’action fluidifiante est beaucoup plus lente , mais assure une certaine rigidité nécessaire pour maintenir les éléments dégraissants en suspension homogène . Si l’on fait varier le pH de la barbotine par addition d’un de ces défloculants , on obtient des courbes en cloches renversées qui ont un aspect comparable à celui de la variation de la viscosité apparente avec le pH . Choix des proportions d’électrolytes Choix des proportions d’électrolytes les courbes d’isoviscosité apparente et d’isorigidité présentent chacune un minimum, mais qui ne correspondent pas aux mêmes proportions de defloculants . les courbes d’isoviscosité apparente et d’isorigidité présentent chacune un minimum, mais qui ne correspondent pas aux mêmes proportions de defloculants . Effet de la densité des barbotines sur la rigidité Par Par l’ajout de la même quantité de défloculants , on voie un brusque changement de courbure pour une densité critique . il convient de tenir un juste milieu entre une forte densité qui provoque une forte rigidité et complique le coulage et une faible densité qui facilite le coulage mais présente des inconvenient ( trop d’eau à absorber , fentes , taches de coulage ..) . Par l’ajout de la même quantité de défloculants , on voie un brusque changement de courbure pour une densité critique . il convient de tenir un juste milieu entre une forte densité qui provoque une forte rigidité et complique le coulage et une faible densité qui facilite le coulage mais présente des inconvenient ( trop d’eau à absorber , fentes , taches de coulage ..) . La rhéologie des pâtes Plus une argile est plastique, plus elle nécessitera d’eau pour former une pâte de consistance normale, c'est-à-dire ne collant pas aux doigts , et pourra supporter de corps inerte (dégraissant comme les argiles cuites ou chamottes ) . Il existe plusieurs méthodes de mesure de la plasticité comme la méthode de PFEFFERKORN , et la méthode de BOWMAKER , mais la plus utilisé c’est celle qui utilise un plasticimètre de torsion L’étude de la rhéologie des pâtes conduit à se faire une opinion plus précise sur ce que le praticien nomme communément la « plasticité » Courbe effort-déformation Pour une pate normale , une partie droite qui correspond à une zone de déformation « pseudo- élastique » pour laquelle il y a proportionnalité entre l’effort et la déformation. un maximum EM qui correspond à la déformation maximum de la période plastique pendant laquelle il n’y a plus proportionnalité entre l’efforts et les déformations un dernier point singulier R correspond à la rupture de l’échantillon. Effet de la vitesse de rotation : Dans les procédés de tournage et calibrage , la vitesse linéaire en un point donné varie en fonction de sa distance à l’axe , Il importe donc que la pate ne subisse pas un effort et une déformation qui atteignent la limite de rupture . Effet de la teneur en eau pour une teneur en eau suffisamment faible , le mélange perd sa plasticité et devient uniquement pseudo- élastique . La plasticité maximale on obtient des courbes assimilables à deux tronçons de pentes différentes , dont le point de cassure se situe pour une même teneur en eau (25, 2 % ) , et qui est indépendante de la vitesse de sollicitation . Cette teneur en eau correspond à la plasticité maximum du système. Elle marque une différence de comportement rhéologique. 1 – limite élastique 2 – effort maximal 3 – rupture La nature colloïdale de la matière argileuse - la théorie électrochimique Charges des surfaces latérales (bords) Charges des surfaces latérales (bords) Toute interruption du réseau cristallin sur les faces de l’argile fera apparaître des valences non satisfaites (liaisons rompues) en bordure des feuillets. Sur les bordures de feuillet, il existe trois types de sites (Si-O, Al-OH, Al-O) correspondants aux liaisons rompues - la théorie électrochimique En milieu basique, l'hydrate SOH, où S représente le site cationique (Al3+ , Si4+ ,..) réagit avec les ions OH - . et les particules se chargent négativement selon la réaction suivante : En milieu basique, l'hydrate SOH, où S représente le site cationique (Al3+ , Si4+ ,..) réagit avec les ions OH - . et les particules se chargent négativement selon la réaction suivante : En milieu acide, ce sont les ions hydroxonium H 3 O + qui réagissent et les particules se chargent positivement En milieu acide, ce sont les ions hydroxonium H 3 O + qui réagissent et les particules se chargent positivement - la théorie électrochimique Des théories basées sur l’adsorption Des théories basées sur l’adsorption • La première couche correspond à la région la plus proche de la surface. Cette couche de cations immobiles est appelée couche de Stern. • La seconde est plus mobile (couche diffuse) . - la théorie électrochimique - Par des théories basées sur la structure cristalline - Par des théories basées sur la structure cristalline les minéraux dont la structure réticulaire superficielle ne contenant pas d’atomes à liaison plus faible doivent leur charge à un phénomène d’adsorption d’ions, tandis que les minéraux qui présentent des atomes superficiels à liaison lâche sont susceptibles de se dissocier. La présence d’aluminium libre en surface La présence d’aluminium libre en surface la présence d’aluminium libre en surface qui se comporte comme un acide de LEWIS , susceptible d’absorber une molécule d’eau dont le proton deviendrait interchangeable la présence d’aluminium libre en surface qui se comporte comme un acide de LEWIS , susceptible d’absorber une molécule d’eau dont le proton deviendrait interchangeable Nature colloïdale de la matière argileuse Une argile parfaitement purifiée , définie sous le vocable d’argile H-argile-OH, constituée de micelles tapissées d’ions OH- autour desquelles gravitent les ions H+ chargés positivement Il existe une couche d’eau liée rigidement à la surface des micelles , au-delà qu’on retrouve l’eau libre de toute attraction avec son coefficient de viscosité normal. Action des acides La micelle se trouve moins chargée et l’atmosphère ionique l’équilibre riche en ions positifs , sera de diamètre plus faible . Sous l’influence du mouvement brownien deux ou plusieurs particules pourrons se rapprocher à faible distance sans que les forces d’attraction moléculaires soient contre balancées par l’effet répulsif , il y aura floculation. Nature colloïdale de la matière argileuse Action des bases : Bases monovalentes M(OH): L’augmentation des charges négatives des particules a pour conséquence la formation d’une atmosphère ionique plus riche en ions positifs. Or les ions H+ ayant considérablement diminué dans le liquide , ce sont les ions M+ qui vont venir occuper leur place, on aura donc une défloculation par l’effet répulsif . Nature colloïdale de la matière argileuse Le pH des argiles Influence du PH du milieu sur les argiles purifiées Une argile électrodialyse n’ayant que des ions adsorbés H+ et OH- peut être écrite symboliquement sous la forme H-argile-OH, le PH pris sur une suspension d’une telle argile est dit <<PH final>>, En milieu acide : (1) H-argile-OH (H-argile) ++OH- En milieu basique : (2) H-argile-OH H+ + (argile-OH)- Neutralisation des argiles électrodialysées Lorsqu‘on ajoute des quantités croissantes de soude à une suspension d‘argile électrodialysée, le pH varie et les courbes de neutralisation ainsi obtenues sont très analogues aux courbes de neutralisation des acides faibles par les bases fortes. 1.Courbe de variation de pH. 2.Courbe de variation de la viscosité apparente. 3.Courbe de variation de la conductibilité. 1.Courbe de variation de pH. uploads/Geographie/ expose-gudira-amine1.pdf