Technische Keramik hält höheren Temperaturen stand. Die hitzebeständigen Materialien Die für ihre Herstellung verwendeten Materialien machen sie extrem langlebig. Sie tragen dazu bei, Hochleistungsprodukte auf den Markt zu bringen. Zu den Wettbewerbsvorteilen technischer Keramik zählen extreme Härte und Festigkeit, hervorragende Hitzebeständigkeit und hervorragende elektrische Eigenschaften. Dies trägt zur Prozessoptimierung in verschiedenen Bereichen bei.
Thermische Eigenschaften von Keramik
Wärmekapazität der Keramik: Die spezifische Wärmekapazität beschreibt das Potenzial eines Materials mit einem Kilogrammgewicht, seine Temperatur um 1 °C zu erhöhen. Das Material sollte keinen Phasenübergang durchlaufen. Die Wärmekapazität von Keramik ist im Allgemeinen geringer als die von Beton und geschmolzenen Salzen. Das bedeutet, dass Keramik mehr Energie benötigt, um ihre Temperatur zu erhöhen.
Keramik-Hitzebeständigkeit ist eine entscheidende Eigenschaft von Keramikmaterialien, hohen Temperaturen standzuhalten. Sie gibt auch eine gute Vorstellung von der Temperatur, bei der Keramik schmilzt.
Wärmeleitfähigkeit von Keramik Bezeichnet die Effizienz des Keramikmaterials bei der Wärmeleitung. Die Wärmeleitfähigkeit hängt von der Zusammensetzung, der Porosität und dem Vorhandensein von Verunreinigungen ab. Keramik kann bei geringer Wärmeleitfähigkeit als Wärmeisolator eingesetzt werden. Andererseits werden Keramikfliesen mit guter Wärmeleitfähigkeit für Fußbodenheizungen verwendet.
Ist Keramik hitzebeständig?
Keramik ist im Allgemeinen hitzebeständige Materialien. Der Temperaturgrenze von Keramik ist im Bereich von 1000 – 1600 °C oder darüber. Sie sind für ihre höhere Schmelztemperatur bekannt. Keramiken können jedoch bei plötzlichen Temperaturschwankungen oder mechanischer Belastung Risse bekommen. Dieses Phänomen ist eine Folge der plötzlichen Wärmeausdehnung. Die verschiedenen Arten von hitzebeständige Keramik Sind:
◼️ Traditionelle Keramik: Hierzu zählen Keramiken wie Ziegel und Fliesen, die für den Hochtemperaturbetrieb verwendet und konventionell hergestellt werden. Sie werden hauptsächlich zur Herstellung von Tonfliesen, Geschirr, Schleifmitteln und feuerfesten Auskleidungen verwendet.
◼️ Technische oder Hochleistungskeramik: Diese werden aus anorganischen, hochreinen Verbindungen durch spezielle Herstellungsverfahren hergestellt. Sie verfügen über hervorragende Eigenschaften wie Leitfähigkeit, Permeabilität und Magnetismus und werden in speziellen Anwendungen eingesetzt. Je nach Wärmeanwendung werden die Unterkategorien wie folgt unterschieden.
- Feinkeramik: Dabei handelt es sich um Hochleistungskeramiken, die eine höhere Hitzebeständigkeit als herkömmliche Keramiken bieten. Ein Beispiel ist Aluminiumoxidkeramik mit einer Temperaturbeständigkeit von 2000 °C.
- Hochtemperaturkeramik: Dabei handelt es sich um eine Art feuerfeste Keramik, die hohen Temperaturen standhält.
- Ultrahochtemperaturkeramik: Ultrahochtemperaturkeramik ist eine Untergruppe der Hochtemperaturkeramik. Sie hält extrem hohen Temperaturen über 2000 °C stand. Ultrahochtemperaturkeramik besitzt eine hohe Wärmeleitfähigkeit und ist resistent gegen Temperaturschocks. Sie zeichnet sich außerdem durch eine hohe strukturelle Stabilität aus.
- Keramikbeschichtungen: Keramische Beschichtungen dienen zum Schutz von Materialien, die zu übermäßiger Erwärmung neigen. Sie kommen in Motor- oder Auspuffkomponenten zum Einsatz.
Temperaturgrenze von Keramik
Bei welcher Temperatur schmilzt Keramik?
Beim Umgang mit keramischen Werkstoffen ist es wichtig, den Anwendungskontext zu kennen. Keramiken sind für ihre Hitzebeständigkeit bekannt. Sie weisen starke ionische oder kovalente Bindungen auf, die stärker sind als die von Metallen oder Polymeren. Die meisten Keramiken haben einen hohen Schmelzpunkt. Schmelztemperatur der Keramik Die Temperatur kann zwischen 800 °C und 3000 °C liegen.
Wie heiß kann Keramik werden, bevor sie bricht ist ein allgemeines Anliegen bei der Auswahl von Keramik für alltägliche Anwendungen. Die Temperatur, bei der Keramik bricht, hängt von der verwendeten Art und dem Verwendungskontext ab. Beispielsweise können herkömmliche Keramiken wie Ziegel oder Fliesen bei plötzlichen Temperaturschwankungen reißen. Ein Beispiel hierfür ist das Abstellen einer heißen Pfanne auf einer kalten Fliese.
Ist Porzellan hitzebeständig?
Porzellan ist ein keramisches Material, das durch Erhitzen von Kaolinit bei 1200 bis 1400 Grad Celsius hergestellt wird. Die Festigkeit und Lichtdurchlässigkeit von Porzellan beruhen auf der Bildung von Mullit bei höheren Temperaturen. Dieser Prozess wird als Verglasung bezeichnet. Porzellan wird zur Herstellung von Tafelgeschirr wie hitzebeständigen Keramikschüsseln, Dekorationsartikeln und Isolatoren verwendet. Es gibt grundsätzlich drei Hauptarten von Porzellan: Bone China-Porzellan, Hartporzellan und Weichporzellan. Die Hitzebeständigkeit von Porzellan liegt bei etwa 1200 bis 2000 Grad Celsius. Porzellan eignet sich für den Einsatz in heißen Küchen oder Badezimmern.
Vergleich der thermischen Eigenschaften von Glas und Keramik
Glas und Keramik weisen aufgrund ihrer strukturellen Unterschiede sehr unterschiedliche thermische Eigenschaften auf.
Glas ist eine amorphe Atomanordnung mit geringer Wärmeleitfähigkeit und daher ein sehr effektiver Wärmeisolator. Diese Eigenschaft, kombiniert mit seinem hohen spezifischen Widerstand, macht es ideal für Anwendungen wie Fensterglas, Laborglas und Wärmedämmung. Glas ist jedoch anfällig für Thermoschocks bei schnellen Temperaturschwankungen.
Keramik hingegen ist ein kristalliner Werkstoff mit höherer thermischer Stabilität. Ihre starken ionischen/kovalenten Bindungen machen sie hervorragend für anhaltenden Thermoschock geeignet und somit ideal für Hochtemperaturumgebungen (wie Ofenauskleidungen oder Motorkomponenten). Obwohl Keramik im Allgemeinen spröder als Glas ist, erhöhen ihre höhere Verschleißfestigkeit und Opazität ihren Nutzen in thermisch anspruchsvollen Anwendungen zusätzlich.
Technische Keramik
Technische Keramik, auch Hochleistungskeramik genannt, wird hergestellt von LCD-Hersteller oder Halbleiterhersteller um den speziellen Anforderungen der Industrie gerecht zu werden. Sie können Metalle, Keramiken und Polymere in industriellen Anwendungen ersetzen. Ihre hohe Leistungsfähigkeit verdanken sie ihrer extremen Reinheit mit Oxiden, Carbiden und Nitriden.
Warum ist technische Keramik hochhitzebeständig?
Technische Keramik ist hitzebeständig. Die Gründe hierfür sind:
Keramik Wärmeausdehnung: Unter Wärmeausdehnung versteht man die Veränderung von Fläche, Volumen, Struktur oder anderen Eigenschaften eines Materials durch Wärmeeinwirkung. Die Hitzebeständigkeit technischer Keramik beruht auf ihrem niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten.
Geringe Wärmeleitfähigkeit von Keramik: Technische Keramik hat eine geringe Wärmeleitfähigkeit, da die Energie langsam durch sie hindurchfließt.
Thermische Kapazität: Die thermische Kapazität ermöglicht die Speicherung von Wärme ohne merklichen Temperaturanstieg.
Abschluss
Im Vergleich zu herkömmlichen Materialien wie Stahl, Kunststoffen, Polymeren und anderen technischen Produkten bietet moderne technische Keramik überlegene Materialeigenschaften. Dadurch eignet sie sich ideal für Anwendungen, die Reißfestigkeit, hohe Haltbarkeit sowie elektrische und thermische Beständigkeit erfordern. Technische Keramik sollte bei der mehrdimensionalen Prozessverbesserung und -optimierung immer berücksichtigt werden.