Was ist Feinkeramik?
Die Werkstoffe der Welt lassen sich in drei Hauptkategorien einteilen: metallische Werkstoffe, organische polymere Werkstoffe und Keramiken. Von denen zeichnen sich Keramiken durch ihre hohe Härte und thermische und chemische Stabilität aus. Konventionelle Keramik wird als alte Keramik bezeichnet und entsteht durch Mischen oder Brennen von natürlichen Mineralien in Glas, Zement oder Keramik, während Feinkeramik auf chemischen Verfahren beruht.
Feinkeramik wird durch die Kontrolle der chemischen Zusammensetzung, der Kristallstruktur und der Partikelform in einem gut kontrollierten Herstellungsprozess hergestellt. Feinkeramik zeichnet sich durch bessere mechanische, elektronische, physikalische und chemische Eigenschaften und eine höhere Funktionalität als alte Keramik aus. Man geht davon aus, dass die Feinkeramik im Jahr 1940 ihren Anfang nahm, als die Anwendung von Keramik für Industrieprodukte und die Entwicklung neuer Funktionen populär wurde.
Anwendungen von Feinkeramik
Feinkeramik wird in einer Vielzahl von Bereichen als strukturelles, elektronisches, technisches, biologisches und magnetisches Material verwendet. Zum Beispiel werden sie in elektronischen Bauteilen, Industrieausrüstungen, medizinischen Geräten und anderen für die Herstellung erforderlichen Ausrüstungen genutzt.
In Anlagen zur Herstellung von Halbleitern und Flüssigkristallen werden die Elemente, die so genannten Wafer, verarbeitet. Feinkeramik wird verwendet, um die Wafer an den Geräten zu befestigen und die Oberflächen zu polieren.
In der Medizintechnik wird Feinkeramik für chirurgische Instrumente, Implantatteile und röntgenisolierende Teile für Bestrahlungsgeräte verwendet.
Darüber hinaus wird Feinkeramik auch für Komponenten in der Informations-, Umwelt-, Energie-, Luft- und Raumfahrt- und Elektronikindustrie verwendet.
Merkmale von Feinkeramik
Der Herstellungsprozess für Feinkeramik beginnt mit der Aufbereitung der Rohstoffe, gefolgt von Granulierung, Formgebung, Rohbearbeitung, Brennen, Nachbearbeitung und Prüfung.
Feinkeramik wird aus Rohstoffpulvern hergestellt, die körniger oder reiner als gewöhnliche Keramik sind und deren Struktur auf Mikro- bis Nanoebene mit Präzisionsgeräten kontrolliert wird. Feinkeramik eignet sich besonders für den Einsatz in Industrieanlagen, in denen es leicht zu einem Hitzestau kommen kann, da ihre thermischen Eigenschaften denen von Metallen und organischen Materialien überlegen sind.
Feinkeramik hat jedoch den Nachteil, dass sie spröde und schwer zu verarbeiten ist. Da sie aus pulverförmigen Rohstoffen hergestellt wird, kann sie schon bei einem Sturz aus großer Höhe zerbrechen. Daher ist es auch schwierig, Feinkeramik zu verarbeiten, wenn sie einmal in eine Form gebracht wurde.
Arten von Feinkeramik
Feinkeramik lässt sich grob in zwei Arten unterteilen. Bei der ersten handelt es sich um technische Keramik, der ein Brennverfahren hinzugefügt wird und die nur geschliffen und poliert werden kann, aber eine ausgezeichnete Verschleißfestigkeit aufweist. Zu diesen Materialien gehören Aluminiumoxid, Siliziumnitrid und Zirkoniumdioxid.
Keramiken, die nicht gebrannt wurden, werden dagegen als maschinell bearbeitbare Keramiken bezeichnet und sind schwächer als technische Keramiken, können aber bearbeitet werden. Zu diesen Materialien gehören Hortobel, Macerit und Macor.
Feinkeramik gibt es ebenfalls in einer Vielzahl von Materialien und je nach Werkstoff mit unterschiedlichen Eigenschaften. Hier werden einige typische keramische Werkstoffe vorgestellt:
Tonerde (Al2O3)
Tonerde ist Aluminiumoxid und die am weitesten verbreitete Keramik. Es zeichnet sich durch hervorragende elektrische Isolierung, Verschleißfestigkeit, Hitzebeständigkeit und chemische Stabilität aus und ist dabei sehr preiswert.
Zirkoniumdioxid (ZrO2)
Zirkoniumdioxid hat eine ausgezeichnete Festigkeit und Zähigkeit und wird manchmal in Kombination mit Metallen verwendet, da sein Wärmeausdehnungskoeffizient dem von Metallen nahe kommt. Es wird auch für Klingen wie z. B. Scheren verwendet, was mit Keramik nur schwer zu erreichen ist.
Siliziumkarbid (SiC)
Siliciumcarbid ist eine künstlich hergestellte Verbindung, die in der Natur nicht vorkommt. Es besitzt eine ausgezeichnete Festigkeit bei Temperaturen von bis zu 1500 °C, ist leicht und hat eine hervorragende Korrosionsbeständigkeit. Aufgrund dieser Eigenschaften wird es als hitzebeständiges Material verwendet, z. B. in Teilen rund um Heizungen.
Es gibt eine breite Palette anderer Arten von Feinkeramik, einschließlich Spezialkeramik wie poröse Keramik und transparente Keramik. Es ist wichtig, Feinkeramik mit Werkstoffen und Eigenschaften auszuwählen, die für die Umgebung geeignet sind, in der sie verwendet werden sollen.