Keramik

Kermikfliesen

mw-headline" id="Allgemeines">Allgemeines[Bearbeiten | < Quelltext bearbeiten] Technischer Keramik sind keramische Werkstoffe, deren Materialeigenschaften für den technischen Einsatz optimal sind. Es zeichnet sich unter anderem durch die Sauberkeit und die eng verträgliche Körnung (Kornband) seiner Ausgangsmaterialien und oft durch besondere Verbrennungsverfahren (z.B. isostatisches Heißpressen, Brennen in reduzierter Atmosphäre) von dekorationsbedürftiger Keramik oder Tafelgeschirr (Gebrauchskeramik), Kacheln oder Badesachen aus.

Als weitere Bezeichnung für Technokeramik gelten Ingenieurkeramiken, Hochleistungskeramiken, Industriekeramiken oder Industriekeramiken. Keramikmaterialien mit besonderen elektrischen oder piezoelektrischen Eigenschaftsprofilen werden auch als Funktionskeramik bezeichne. Bereits seit den ersten produktionstechnischen Anwendungsfällen von Keramik als elektrischer Isolator in der Hälfte des neunzehnten Jahrhundert kann man von techn. Keramiken reden. Keramikmaterialien sind anorganische, nichtmetallische und polykristalline Materialien.

Sie werden in der Regelfall bei Zimmertemperatur aus einer aus keramischem Pulver, organischen Bindemitteln und Flüssigkeiten bestehenden Rohstoffmasse gebildet und erreichen erst durch einen Sinterprozess bei höheren Geschwindigkeiten ihre typ. stofflichen Eigenschaften. Obwohl diese nach dem Schmelzen bereits vor dem Umformen ihre essentiellen Materialeigenschaften zeigen, sind Materialeigenschaften, Gestalt und Grösse von Keramikprodukten mit den Herstellungsverfahrensschritten, die aus Pulveraufbereitung, Formgebung und Brennen bestehen, nicht mehr wegzudenken.

Spielt beispielsweise der Kohlenstoff- oder Chromanteil im Werkstoff Edelstahl und bei Kunststoffe die Auswahl der Einsatzpartner und deren Vernetzung eine wichtige Funktion, so ist es bei Keramikwerkstoffen nicht nur wichtig, welches Basismaterial (Bornitrid, Siliziumkarbid oder Aluminiumoxid) den Basiskörper ausbildet, sondern auch die Beschaffenheit und Frequenz von Fehlern (z.B. Poren, Mikrorisse, geringster Fremdstoffgehalt) im Fertigteil bestimmen die Betoneigenschaften.

Damit wird die anwendungstechnische Eigenschaftsvariation von keramischen Werkstoffen durch die Ausgestaltung der Verfahrensschritte wesentlich stärker erreicht als bei Metall. Verschiedene Brennprozesse und -atmosphären sowie Korngrößen und Brenntemperaturen ermöglichen es, eine Vielzahl von unterschiedlichen Materialeigenschaften im selben Materialgemisch zu erreichen. Siliziumoxid hat die gleiche Festigkeit, thermische Leitfähigkeit, Chemikalienbeständigkeit und Korrosionsbeständigkeit wie Siliziumkarbid, aber das in die Kernporen eingebrachte Silicium erhöht die Oxydationsbeständigkeit, so dass diese Keramik für den Gebrauch als Heizkörper oder Bauelement in Öfen geeignet ist.

Die produktionstechnische Anforderung nimmt mit der Grösse und Gestalt eines Keramikbauteils zu: Eine gleichmässige, homogene Struktur muss über ein grosses Fassungsvermögen aufrechterhalten werden, auch wenn die Wärmeversorgung beim Brennen nur von aussen möglich ist. Derzeit zählen Erwärmungsrohre für Metallglüh-, Schmiede- und Härtungsöfen zu den weltgrößten Keramikbauteilen der Technik.

Rund 40 Unternehmen auf der ganzen Welt sind in der Branche in der Regel in der Lage, keramische Erzeugnisse mit diesen Abmessungen zu fertigen. Technischer Keramik können die folgenden ganz unterschiedlichen Werkstoffeigenschaften zugeordnet werden: Die Produktion findet wie bei herkömmlicher Keramik durch das Zusammenbrennen von Kristallpulvern, d.h. das Sinterverfahren, statt. Bei mechanischen Applikationen und Mehrschichtkondensatoren sind zwar kleine Körnungen erforderlich, bei Brennrohren für Gasentladungslampen (Natriumdampflampen, Halogen-Metalldampflampen) muss jedoch ein Kompromiß gesucht werden, um zum einen eine höhere Eigenfestigkeit (kleine Körner) und zum anderen eine höhere Lichtdurchlässigkeit (große Körner, wenige Streuzentren) zu erzielen.

Hinter den Kristallkörnern verbirgt sich oft eine so genannte intergranulare Komponente, die für die Erfüllung der elektromechanischen und physikalischen Anforderungen entscheidend ist. Zur Erzielung von hochdichten Keramiken auch ohne intergranulare Phasen oder Sinterhilfen wird das Sinterverfahren zum Teil unter Spannung durchgeführt (hot isostatic press, HIP). Die keramikkompatible Gestaltung der Komponenten kann auch dazu dienen, das Versagensrisiko durch spröden Bruch zu reduzieren: Scharfkantige Einschnitte und Innenecken müssen verhindert werden und Wanddickenänderungen müssen durchgängig und nicht abgestuft sein.

Für die Technische Keramik gibt es mit der Weiterentwicklung von Keramikverbundwerkstoffen nun unterschiedliche Materialtypen, die sich durch eine wesentlich höhere Bruchzähigkeit und damit einhergehende Verlässlichkeit sowie eine hohe Temperaturwechselbeständigkeit aufzeigen. Piezokeramiken werden als keramische Resonatoren in Elektronikschaltungen, in Einspritzventilen für Diesellokomotiven, in Stellgliedern (Ventilen, Spiegeln, Rasterkraftmikroskopen) sowie in Miniatur- und Hochfrequenzlautsprechern eingesetzt.

Keramikwerkstoffe werden heute in Gebieten, in denen früher Metall Verwendung fand, verwendet. Vor wenigen Dekaden noch galt ein Antrag, der heute als selbstverständlicher Bestandteil gilt, als nicht durchführbar. Keramikmaterialien werden in der Medizinaltechnik als Zahnersatz für Knöchel und ZÃ??hne genutzt. Einige Keramikwerkstoffe widerstehen Betriebstemperaturen von bis zu 2500 C ohne Verformung oder Müdigkeit.

Häufigste Anwendungsgebiete, berechnet in Einheiten, sind die technischen Keramik als elektronisches Bauteil in Gestalt von Keramik-Kondensatoren. Zudem sind Keramik-Leistungskondensatoren aufgrund ihrer großen elektrischen Durchschlagsfestigkeit in Sendersystemen unentbehrlich. Bekannteste Anwendungsgebiete sind jedoch Keramikbauteile als Isolierkörper oder Dämmstoffe (Zündkerzen, Freileitungsisolatoren). Bei den meisten Keramikwerkstoffen handelt es sich um Elektroisolatoren, aber einige sind supraleiterisch, halbleiterisch oder fungieren als Wärmeleiter.

Halbleiterkeramiken werden für Variatoren (Zinkoxid), Heiß- oder Kaltluftleiter (Temperatursensoren, Anlaufstrombegrenzung, Demagnetisierung, selbstrückstellende Sicherungselemente (PTC-Sicherungselemente)) benötigt. Keramikwerkstoffe beherrschen auch in der Lager- und Abdichtungstechnik. Keramikwerkstoffe können als Lagerschale für Gasturbinen im Drehzahlbereich von mehreren tausend U/min und bei einer Temperatur von ca. 1500 C zum Einsatz kommen. Die Lagerschalen aus Keramik. Die keramischen Gleitringdichtungen schließen bei der Pumpe die Wellendurchdringungen durch das Gehäuse gegen korrosive und abrasive Einflüsse ab.

Im Rahmen der Abgasentschwefelung werden Keramikgleitlager der Pumpanlagen einer hochkonzentrierten Kalksundermilch mit starker Sandverunreinigung unterworfen. Hierbei transportieren pumpten mit Keramikgleitlagern das schwer geschliffene Meerwasser über Jahre hinweg, ohne dass es zu Verschleiß oder korrosiven Einflüssen kommt. Einen großen nachteiligen Einfluss auf mechanische Anwendungsbereiche hat das spröde Bruchverhalten von Keramiken (geringe Bruchzähigkeit).

Metallwerkstoffe hingegen sind dehnbar und reißen daher weniger häufig. In diesem Bereich hat die Weiterentwicklung von Keramikfaserverbundwerkstoffen erhebliche Erfolge erzielt und das Einsatzspektrum der Keramikwerkstoffe erheblich verbreitert.

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