22 janvier 2025

Dans les processus industriels de traitement de surface et de broyage, les billes de zircone stabilisées à l'yttrium et les billes de verre sont deux supports courants. Elles ont toutes deux des fonctions telles que le nettoyage, l'ébavurage et le renforcement, mais dans les applications actuelles, les billes de zircone remplacent progressivement les billes de verre grâce à leurs excellentes propriétés physiques et mécaniques et deviennent le support préféré dans de nombreux domaines.

Les billes de zircone stabilisée à l'yttrium peuvent traiter une grande variété de matériaux grâce à leur grande dureté, leur densité élevée et leur stabilité chimique, en particulier sur des pièces à forte dureté ou avec des exigences de qualité de surface extrêmement élevées :

1. Dureté élevée métaux :

• Acier inoxydable : Éliminer les couches d'oxyde, les taches ou les bavures de la surface, tout en obtenant un effet mat sans affecter la résistance et la finition de la pièce.
• Alliage de titane : Renforcement précis des pièces en alliage de titane utilisées dans l'aérospatiale pour améliorer la résistance à la fatigue et la durabilité.

2. Céramique : Les billes de zircone conviennent à la finition des produits céramiques afin d'améliorer la douceur de la surface et la résistance à l'usure. Elles sont également utilisées dans les composants électroniques et les appareils médicaux.

En raison des limites de leurs propriétés physiques, les billes de verre ne conviennent pas au traitement de surface des pièces de grande dureté :

1. Aluminium et alliages d'aluminium : Les billes de verre nettoient bien les couches d'oxyde et les revêtements, mais ne peuvent pas pénétrer profondément dans la surface pour la renforcer.
2. Cuivre et laiton : Les billes de verre peuvent décontaminer et polir ces métaux sans endommager la brillance de la pièce.
3. Plastiques souples : Les billes de verre peuvent compléter la décoration de la surface sans endommager la surface des plastiques souples, mais leur efficacité de nettoyage n'est pas aussi bonne que celle des billes de zircone.

• Dureté plus élevée

Les billes d'oxyde de zirconium ont une dureté de Mohs allant jusqu'à 9, ce qui permet d'éliminer facilement la saleté tenace et les contaminants de surface par rapport aux billes de verre 6-7. Les billes de zircone peuvent fournir un effet de nettoyage plus complet et plus uniforme, en particulier lorsqu'il s'agit de métaux à dureté élevée.

• Brillance et texture homogènes

Les billes d'oxyde de zirconium ont une surface lisse et brillante, ce qui est très important dans le processus de sablage. En effet, plus la surface du produit est lisse, plus la friction avec la pièce est uniforme et moins l'usure est importante. Par conséquent, les billes de zircone peuvent obtenir un effet de texture plus délicat et plus lisse sur la surface de la pièce, réduisant ainsi la rugosité et les défauts. En outre, la surface sphérique lisse peut également refléter un meilleur effet miroir après le sablage, tandis que la surface sphérique plus rugueuse entraînera une réflexion inégale de la surface, ce qui affectera la qualité de l'aspect général.

Par exemple, la figure ci-dessous montre l'effet du sablage de verre à 80 mailles à gauche et l'effet du sablage de billes de zircone à droite. Les deux couleurs sont différentes. Le sable de verre est sombre et n'a pas d'éclat. La couleur des billes d'oxyde de zirconium est brillante, c'est-à-dire blanc argenté - la couleur de base originale de la plaque d'acier.

• Une plus grande durabilité

Les billes d'oxyde de zirconium ne se brisent pas facilement lors d'un impact en raison de leur excellente résistance à la rupture et peuvent être recyclées plusieurs fois, même lors de processus de sablage à haute intensité. Cela permet non seulement de garantir la constance de l'effet de sablage, mais aussi de réduire considérablement la fréquence de remplacement du produit et de diminuer les coûts de production.

• Raisons physiques de la fragilité

La fragilité des billes de verre provient de leur structure amorphe interne. Les matériaux en verre n'ont pas de plan de glissement dans la structure cristalline. Lorsqu'ils sont soumis à des forces extérieures, ils ne peuvent pas disperser efficacement les contraintes et sont susceptibles de se briser en cas d'impact à haute énergie, ce qui endommage la surface de la pièce à usiner. En revanche, la structure cristalline dense des billes d'oxyde de zirconium leur permet de mieux absorber et disperser les forces externes afin d'éviter les ruptures.

• Dureté et durabilité insuffisantes

Les billes de verre ont une faible dureté et ne peuvent pas traiter efficacement les surfaces métalliques à dureté élevée. En outre, en raison de l'usure rapide de la forme et de la taille des particules au cours de l'utilisation, la texture de la surface après le sablage n'est pas uniforme et a tendance à laisser des marques visibles.

• Efficacité élevée du transfert d'énergie

La densité des billes d'oxyde de zirconium atteint 6 g/cm³, soit plus du double de celle des billes de verre (2,4-2,6 g/cm³). Pendant le processus de meulage, l'énergie d'impact par unité de volume est plus élevée, et les tâches d'ébavurage et de finition de surface à haute intensité peuvent être réalisées en peu de temps.

• Longue durée de vie

Les billes d'oxyde de zirconium sont principalement composées d'oxyde de zirconium et d'oxyde d'yttrium. Elles présentent une bonne résistance à la rupture, un module d'élasticité élevé, un coefficient d'expansion linéaire similaire à celui du métal et une excellente résistance à l'usure, qui est environ 20 fois supérieure à celle des billes de verre. Cela signifie que dans le processus de broyage continu, les billes de zircone peuvent non seulement maintenir un broyage efficace, mais aussi ne pas se briser, ce qui réduit considérablement la fréquence de remplacement des médias et améliore l'efficacité de la production.

• Adaptabilité aux matériaux durs et à haute viscosité

La stabilité et la durabilité des billes d'oxyde de zirconium sont particulièrement remarquables lorsqu'il s'agit de matériaux de haute viscosité ou de haute dureté (tels que les poudres céramiques ou les boues électroniques). Dans des conditions similaires, les billes de verre se cassent souvent en raison de fissures ou d'une usure excessive de la surface.

• Faible efficacité de broyage

En raison de leur faible densité, la force d'impact fournie par les billes de verre au cours du processus de broyage est insuffisante, ce qui rend difficile la satisfaction des besoins industriels exigeant une grande efficacité de traitement.

• La fragilité entraîne une fréquence de remplacement plus élevée

La fragilité des billes de verre réduit non seulement l'homogénéité de l'effet de broyage, mais nécessite également un remplacement fréquent, ce qui augmente les coûts de maintenance et les temps d'arrêt.

Dans l'ensemble, les billes de zircone stabilisée à l'yttrium sont supérieures aux billes de verre en termes d'effet de sablage et d'efficacité de broyage en raison de leur large gamme d'applications, de leur dureté élevée, de leur surface lisse, de leur densité élevée et de leur durabilité. Son excellente capacité de traitement de surface et ses avantages économiques en font un choix idéal pour remplacer les billes de verre, en particulier dans les applications industrielles exigeant une grande qualité, telles que le renforcement de la surface de l'acier inoxydable, le nettoyage des pièces de précision et l'ébavurage des matériaux de haute dureté.