Technische Keramik

Ceramics, defined by the broad definition of “inorganic solids”, are one of the main classes of materials, along with metals, polymers, and composites. There are several different types of ceramics, with technical ceramics (also known as engineered ceramics or advanced ceramics) being the group with the highest performing mechanical, electrical, and/or thermal properties. Their high performance is due in part to their extremely high purities which are most commonly metal compounds combined with oxides, carbides, or nitrides. Ceramics have the ability to increase product lifespan, increase efficiency, reduce overall maintenance costs, and improve performance.

Hohe Festigkeit

Eine der wichtigsten Eigenschaften von technischen Keramiken ist ihre extreme Härte und Festigkeit – einige sind mehr als 4 Mal härter als Edelstahl. Diese besondere Härte führt zu einer ausgezeichneten Verschleißfestigkeit. Das bedeutet, dass viele technische Keramiken ihre präzise Oberfläche viel länger als jedes andere Material behalten können.

Extreme Druckfestigkeit

Technische Keramik hat eine sehr hohe Festigkeit, allerdings nur, wenn sie komprimiert ist. Viele technische Keramiken können beispielsweise extrem hohen Belastungen von 1000 bis 4000 MPa standhalten. Dagegen hat Titan, das als ein sehr starkes Metall gilt, nur eine Druckfestigkeit von 1000 MPa.

Niedrige Dichte

Eine weitere gemeinsame Eigenschaft der technischen Keramik ist ihre geringe Dichte, die zwischen 2 und 6 g/cm3 liegt. Das ist deutlich leichter als Edelstahl (8 g/cm3) und Titan (4,5 g/cm3). Nur das viel weichere Aluminium hat eine ähnliche Dichte. Aufgrund ihrer besonderen Härte und ihres geringen Gewichts wird technische Keramik in einer Vielzahl von Branchen zunehmend in Anwendungen eingesetzt, bei denen kein anderes Material ihre Leistung und Langlebigkeit erreichen kann.

Hervorragende Verschleißfestigkeit

Viele technische Keramiken sind in der Lage, unglaublich hohen Temperaturen standzuhalten und dabei ihre mechanischen und elektrischen Eigenschaften beizubehalten. Während alle Metalle und Polymere anfangen, ihre Eigenschaften zu beeinträchtigen, wird die technische Keramik weiterhin mit gleichbleibender Leistung und Zuverlässigkeit funktionieren. Aufgrund dieser Eigenschaft eignet sich Keramik für den Einsatz in Anwendungen mit sehr hohen Temperaturen wie Öfen, Düsentriebwerken, Bremssystemen und Schneidwerkzeugen.

Ausgezeichnete elektrische Eigenschaften

Ausgezeichnete elektrische Eigenschaften Sie sind besonders nützlich bei Hochtemperaturanwendungen, bei denen die mechanischen und thermischen Eigenschaften anderer Materialien dazu neigen, sich zu verschlechtern. Einige Keramiken haben einen geringen elektrischen Verlust und eine hohe Dielektrizitätskonstante; diese werden typischerweise in elektronischen Anwendungen wie Kondensatoren und Resonatoren verwendet. Außerdem hat die Möglichkeit, einen Isolator mit einer strukturellen Komponente zu kombinieren, zu vielen Produktinnovationen geführt.

Ultra-Hochtemperatur-Fähigkeit

Technische Keramik kann unter Bedingungen eingesetzt werden, unter denen Metall (oder fast jedes andere Material) seine Eigenschaften nicht aufrechterhalten kann. Einige Keramiken können bei Temperaturen von über 1750°C eingesetzt werden, was sie zu einer eigenen Klasse von Ultrahochtemperaturmaterialien macht. Diese Keramiken haben sich in Hochtemperaturanwendungen wie Motoren, Turbinen und Lagern als unschätzbar wertvoll erwiesen, wo sie die Lebensdauer, Leistung und Effizienz erhöht haben.

Thermisch leitfähig oder isolierend

Verschiedene Arten von technischen Keramikmaterialien haben sehr unterschiedliche thermische Eigenschaften. Es gibt einige Keramiken (Aluminiumnitrid), die sehr gut wärmeleitend sind und häufig als Kühlkörper oder Wärmetauscher in vielen elektrischen Anwendungen eingesetzt werden. Andere Keramiken sind wesentlich weniger wärmeleitend und eignen sich daher für eine Vielzahl von Anwendungen.

Chemisch inert & korrosionsbeständig

Technische Keramik ist chemisch sehr stabil und hat eine geringe chemische Löslichkeit, was sie sehr korrosionsbeständig macht. Metalle und Polymere können nicht die gleiche Inertheit oder Korrosionsbeständigkeit bieten, was Keramik zu einer äußerst attraktiven Option für viele kommerzielle und industrielle Anwendungen macht, insbesondere dann, wenn auch Verschleißfestigkeit erforderlich ist.

Geringe Scher- und Zugfestigkeit

Angesichts der vielen vorteilhaften Eigenschaften mögen Sie sich fragen, warum technische Keramik nicht häufiger eingesetzt wird. Dafür gibt es eine Reihe von Gründen, vor allem aber andere Arten der Festigkeit wie Zugfestigkeit und Scherfestigkeit. Hier kann die Festigkeit von technischer Keramik 15-mal geringer sein als die von Metallen.

Hohe Sprödigkeit

Ein weiteres Problem, das bei technischer Keramik auftreten kann, ist, dass sie aufgrund ihrer geringen Verformbarkeit sehr spröde sein kann. Das bedeutet, dass technische Keramik eine sehr geringe Stoßfestigkeit aufweist. Das bedeutet, dass technische Keramik eine sehr geringe Stoßfestigkeit aufweist. Metalle haben „metallische“ Bindungen, die eine relativ geringe Festigkeit haben, aber sie können sich mit Atomen in jeder Richtung verbinden. Diese Fähigkeit, viele Bindungen in mehreren Richtungen einzugehen, macht Metalle dehnbar, strapazierfähig und relativ widerstandsfähig. Keramik hat natürlich keine metallischen Bindungen, sondern ionische und kovalente Bindungen. Diese sind sehr kräftig, können sich aber nur in ganz bestimmten Richtungen bewegen. Diese hoch organisierte Bindungsstruktur bedeutet, dass sich die atomare Struktur nur schwer verschieben lässt, wodurch Keramik nicht verformbar ist.

Schwieriges Design

Jede Art von technischer Keramik hat spezifische thermische, mechanische und elektrische Eigenschaften, die je nach Einsatzbedingungen und Produktdesign drastisch variieren können. In der Tat kann sogar der Herstellungsprozess genau derselben Art von technischem Keramikmaterial seine Eigenschaften drastisch verändern.

Precision Ceramics ist einzigartig, weil wir die gesamte Palette der technischen Keramik anbieten, von maschinell bearbeitbaren Materialien wie Macor und Shapal bis hin zu Materialien, die Diamantschliff erfordern, wie Aluminiumoxid, Zirkonia, Carbide und Nitride. Wir können praktisch jedes keramische Material bearbeiten und liefern – bitte kontaktieren Sie uns mit Ihren spezifischen Anforderungen für weitere Informationen. Unser Ziel ist es, die Materialauswahl und das Design für den Kunden zu optimieren, und nicht, was für unsere Firma günstig ist.

Ja, das können wir. Wir verfügen über ein kompetentes Team von technischen Verkäufern mit langjähriger Erfahrung, das Ihnen bei der Auswahl des richtigen Materials helfen kann. Ob es um Verschleiß, Wärmeschutz, elektrische Eigenschaften oder etwas anderes geht, wir können Ihnen helfen, indem wir ein geeignetes Bauteil für die Keramikfertigung planen – von einfachen Lösungen bis hin zu komplexen Varianten. Kontaktieren Sie uns mit Details zu Ihrer Anwendung und einer unserer Techniker wird Ihnen gerne weiterhelfen.