Die Welt entwickelt sich ständig weiter und Innovationen sind allgegenwärtig. Dank der Einführung moderner Verarbeitungsmethoden setzt sich in der Industrie eine besondere Keramikart durch. In diesem Artikel stellen wir die anspruchsvollste und einzigartigste Keramikart vor: die Technische Keramik.
Was ist technische Keramik?
Technische Keramik ist eine fortschrittliche Keramikart, die unter verschiedenen Namen bekannt ist. Sie wird als Hochleistungskeramik oder Technische Keramik, auf dem Markt. Manche Hersteller verwenden dafür auch die Begriffe Hochleistungskeramik und Präzisionskeramik. Egal welcher Begriff verwendet wird, gemeint ist immer das Gleiche.
Technische Keramik ist ein anorganischer Keramikwerkstoff. Es handelt sich um fortschrittliche Keramiken, die aus einzigartigen Elementen wie Sauerstoff und Aluminium bestehen. Sie verfügen über höchste mechanische, elektrische und thermische Eigenschaften. Diese Eigenschaften können durch die Zugabe anderer Nebenelemente beeinflusst werden. Die Kombination ihrer thermischen und physikalischen Eigenschaften macht sie zur besten Wahl für Produkte, bei denen andere Alternativen versagen.
Sie werden aus synthetischen oder natürlichen Materialien hergestellt. Technische Keramik wird als Hochleistungskeramik bezeichnet, da die im Herstellungsprozess benötigten Zutaten hochrein sind. Die Zutaten werden sorgfältig verfeinert, um Partikelform und -größe zu kontrollieren. Sie wird in verschiedenen Branchen zur Herstellung einer Vielzahl von Produkten unseres täglichen Lebens eingesetzt.
Werkstoffkategorisierung der Technischen Keramik:
Fortschrittliche, technische oder Hochleistungskeramik kann in die folgenden Typen eingeteilt werden:
- Verbundwerkstoff: Dazu gehören faserverstärkte Materialien, Kombinationen aus Nichtoxiden, Oxiden und anderen Materialien sowie partikelverstärkte Materialien.
- Oxide: Dazu gehören Elemente wie Zr, Be, Al2O3 usw.
- Nichtoxide: Nitride, Carbide usw. fallen in die Kategorie der Nichtoxide.
Warum ist Hochleistungskeramik so beliebt?
Zweifellos steigen mit der weltweiten Entwicklung auch die Nachfrage und der Einsatzbereich technischer Keramik bzw. Ingenieurkeramik. Als polykristalline Werkstoffe erfreuen sie sich weltweit großer Beliebtheit.
Der erste Grund für ihre Nachfrage liegt darin, dass sie neue Möglichkeiten für verschiedene Anwendungen eröffnen. Beispielsweise im Anlagen- und Maschinenbau, im Automobilbau, in Gießereien, in der Elektronik, in der Textilherstellung und in der Medizintechnik.
Auch die Anforderungen der Verbraucher an verschiedene Branchen entwickeln sich von Jahr zu Jahr rasant. Daher bevorzugen Ingenieure und Bauherren fortschrittliche und hochwertige Materialien wie technische Keramik, um all ihre Anforderungen zu erfüllen. Neben den oben genannten Bereichen wird technische Keramik auch in der Nanotechnologie und der optischen Industrie eingesetzt.
Schließlich steigt die Nachfrage nach technischer oder Präzisionskeramik in zahlreichen Branchen, da sie hochgradig anpassbar ist. Hochwertige Präzisionskeramik aus professioneller Fertigung ersetzt heute herkömmliche Materialien für vielfältige Anwendungen.
Zuvor verwendeten die Unternehmen gewöhnliche feuerfeste Materialien und Polymere, doch mittlerweile wird weitgehend auf technische Keramik umgestiegen.
Was sind die wichtigen Eigenschaften technischer Keramikmaterialien?
Nachfolgend sind einige wichtige Eigenschaften der technischen Keramik aufgeführt:
●Druckfestigkeit
Technische Keramik weist beim Komprimieren eine außergewöhnlich hohe Festigkeit auf. Sie kann Belastungen von mindestens 4000 MPa (MPa steht für Megapascal) standhalten. Vergleicht man dies jedoch mit anderen Materialien wie Zirkonium oder Titan, wird die Festigkeit technischer Keramik deutlich.
●Verschleißfestigkeit
Moderne Präzisions- oder technische Keramiken sind ebenfalls hochtemperaturbeständig. Sie behalten nicht nur ihre hohen Temperaturen, sondern behalten auch ihre mechanischen und elektrischen Eigenschaften. Deshalb wird technische Keramik in zahlreichen Anwendungen mit hoher Wärmeabgabe eingesetzt. Beispiele hierfür sind Schneidwerkzeuge, Öfen und Düsentriebwerke.
●Härte
Technische Keramik hat zweifellos aufgrund ihrer hohen Steifigkeit und hervorragenden Härte die Herzen anspruchsvoller Anwender erobert. Hersteller setzen verstärkt auf technische Keramik, da dieses einzigartige Material im Vergleich zu Edelstahl viermal härter ist.
●Dichte
Technische Keramik hat eine Dichte ab 2 g/cm³. Aufgrund ihrer geringen Dichte wird technische Keramik für verschiedene Anwendungen anderen Materialien vorgezogen. Wie Sie wissen, trägt eine geringe Dichte zu einem geringen Gewicht bei. Je geringer die Dichte, desto geringer das Gewicht des Werkstoffs.
●Temperaturfähigkeit
Daten zufolge können verschiedene Arten von Hochleistungskeramiken Temperaturen von über 1750 °C standhalten. Aufgrund ihrer hohen Temperaturbeständigkeit fallen sie in die Kategorie der Ultrahochtemperaturmaterialien. Aufgrund ihrer hohen Temperaturbeständigkeit können sie in verschiedenen Motoren, Turbinen und Lagern eingesetzt werden.
●Korrosionsbeständig
Technische Keramik ist zweifellos ein chemisch stabiles Material. Doch warum? Die Antwort liegt in der chemischen Bindung. In den meisten technischen Keramikwerkstoffen (insbesondere Oxiden) dominieren ionische Bindungen, was dem Material hohe Korrosionsbeständigkeit verleiht.
●Wärmeleitfähigkeit oder Isolierung
Technische Keramik kann unterschiedliche Wärmeleitfähigkeits- und Isolationseigenschaften aufweisen. Diese Eigenschaften hängen von der chemischen Zusammensetzung des Materials ab. Beispielsweise weisen einige Arten technischer Keramik eine höhere Wärmeleitfähigkeit auf. Solche Produkte eignen sich am besten für Kühlkörper oder Wärmetauscher.
Andererseits verfügen einige technische Keramikprodukte über isolierende Eigenschaften. Kurz gesagt: Technische Keramik ist äußerst flexibel und anpassbar.
Weitere wichtige Eigenschaften sind Biokompatibilität, Biegefestigkeit, Metallisierung, Piezoelektrizität und -dynamik, Temperaturschock- und Schwankungsbeständigkeit usw.
Unterschied zwischen technischer Keramik und traditioneller Keramik
Nachdem wir nun ihre einzigartigen Eigenschaften untersucht haben, wollen wir uns ansehen, wie sich diese fortschrittlichen Materialien von herkömmlicher Keramik unterscheiden. Die Verwendung und Herstellungsverfahren dieser beiden Keramikarten sind sehr unterschiedlich, und jede hat ihre eigenen Vorteile. Im Folgenden werden wir die Unterschiede genauer untersuchen.
1. Zusammensetzung:
Der Hauptunterschied zwischen technischer Keramik und herkömmlicher Keramik liegt in der Zusammensetzung. Die Grundstoffe technischer Keramik sind hauptsächlich verschiedene Carbide, Oxide und Nitride wie Aluminiumoxid, Siliziumnitrid und Siliziumkarbid. Darüber hinaus enthält sie auch viele synthetische Materialien.
Bei der Herstellung und Verarbeitung traditioneller Keramik werden unterschiedliche Rohstoffe (wie beispielsweise Kieselsäure, Ton und Feldspat) verwendet.
2. Leistung:
Ein weiterer großer Unterschied zwischen technischer und traditioneller Keramik ist die Leistung. Traditionelle Keramik wird nur in begrenzten Anwendungen eingesetzt, beispielsweise für elektrische Isolierungen im mittleren Leistungsbereich. Aber warum wird sie in mittleren Prozessen und nicht in anspruchsvollen Anwendungen eingesetzt?
Der Grund dafür liegt darin, dass herkömmliche Keramiken in der Regel eine geringe bis mittlere Härte aufweisen. Neben der geringen Härte weisen sie auch eine geringe Festigkeit und ein geringes thermisches Gleichgewicht auf. Im Gegensatz dazu ist technische Keramik aufgrund ihrer einzigartigen Eigenschaften für anspruchsvolle Anwendungen konzipiert.
3. Verarbeitung:
Schließlich unterscheidet sich Hochleistungskeramik deutlich von konventioneller Keramik in der Verarbeitung. Traditionelle Keramik wird typischerweise mit einfachen Methoden wie Gießen geformt und anschließend bei hohen Temperaturen gebrannt, um ihre endgültige Form zu erhalten. Hochleistungskeramik hingegen erfordert spezielle Techniken. Diese Methoden variieren je nach Branche, wobei Präzisionsbearbeitung und Pulververdichtung gängige Verfahren sind.
Das Fazit:
Technische Keramik gilt als anorganische, nichtmetallische Werkstoffe. Die Anwendung dieser Hochleistungskeramik in verschiedenen Branchen nimmt stetig zu. Dank ihrer einzigartigen Eigenschaften ist sie weltweit sehr gefragt. Hersteller und anspruchsvolle Anwender nutzen sie aufgrund ihrer einzigartigen Eigenschaften als Ersatz für herkömmliche Materialien.