Keramik
Der Begriff Keramik umfasst eine Vielzahl anorganischer Verbindungen, meist Oxide oder Carbide von Metallen oder Halbmetallen (Halbleitern). Ihre Eigenschaften haben mit den ursprünglichen metallischen Eigenschaften nichts mehr zu tun. Vor allem sind Keramiken nicht schmelzbar (sondern meist bis zu sehr hohen Temperaturen beständig) und hervorragende Isolatoren.
Der Begriff Keramik umfasst historisch formbare und durch Brennen härtbare Tonmineralien.
Diese historischen Keramiken sind in erster Linie
- Ton:
Ton basiert auf Aluminiumsilikaten. Aus Ton wurden und werden eine Vielzahl von Gebrauchsgegenständen gefertigt: Gefäße, Geschirr, Baumaterialien (Ziegel), Öfen (auf Grund der hohen Temperaturbeständigkeit). - Porzellan:
Enthält die Tonerde Kaoline, kann sie zur Herstellung von Porzellan verwendet werden. Kaolin ist ein Verwitterungsprodukt von Feldspat und enthält je nach Lagerstätte Mineralien in unterschiedlicher Zusammensetzung.
Technische Keramik:
Große Bedeutung haben Keramiken in der Technik auf Grund ihrer großen Härte in Schleif-, Poliermitteln und in Schneidwerkzeugen für harte Werkstoffe. Dies sind insbesondere die Mineralien:
- Aluminiumoxid Al2O3 (Korund) für Schleifmittel
- Zirkondioxid ZnO2 : Für Hochleistungsschleimittel
- Siliziumcarbid (SiC) für Hochleistungs-Schleifmittel
Das zweite große Anwendungsgebiet für technische Keramik sind Formteile mit den folgenden charakteristischen Eigenschaften:
- Temperaturbeständigkeit
- Geringe Wärmeausdehnung
- Hohe Isolationswirkung
- große Härte
- große Chemikalienbeständigkeit
- geringe Reibung und Abrieb
- Neben diesen herausragenden Eigenschaften ist für alle Keramiken aber auch charakteristisch, dass sie spröde sind und bei Biege- und Streckbelastung leicht brechen.
Formteile werden durch Sintern hergestellt, seit kurzer Zeit auch durch Spritzgießen und anschließendes Sintern.Eine Verfahren von wachsender Bedeutung ist die keramische Beschichtung durch CVD- und PACVD-Verfahren im Niederdruckplasma.
Unter den technischen Keramiken sind von besonderer Bedeutung:
- Berylliumoxid (BeO) für Formteile mit höchster Temperaturbeständigkeit (Schmelztiegel, Brennöfen)
- Siliciumcarbid (SiC) als Lagerwerkstoff. Für höchste Anforderungen gibt es Kohlenstofffaserverstärktes Siliziumcarbid.
- Borcarbid und Bornitrid: Extreme Härte (diamantähnlich)
- Zirkondioxid (ZnO2): Für medizinische Imlantate
Durch CVD und PACVD können Siliziumcarbid- und Borcarbid-Schichten erzeugt werden.
