Macor – Bearbeitbare Glaskeramik

Shapal Hi M Soft und Macor Glaskeramik werden oft miteinander verglichen, da es sich bei beiden um maschinell bearbeitbare Keramiken handelt. Diese beiden Materialien haben jedoch deutlich unterschiedliche mechanische und thermische Eigenschaften. Die folgenden Faktoren sollten Sie bei der Wahl zwischen Macor und Shapal berücksichtigen.

Wärmeleitfähigkeit

Shapal Hi M ist ein thermischer Leiter mit 90 W/(m K), Macor ist ein thermischer Isolator mit einer Wärmeleitfähigkeit von 1,46 W/(m K)

Thermischer Zyklus

Shapal ist nicht anfällig für Temperaturschocks, während Macor anfällig für Temperaturschocks ist – wenn die Komponenten schnelle Aufheiz- und Abkühlzyklen haben, ist Shapal die bessere Wahl.

Maximale Temperatur

Shapal hat eine viel höhere maximale Einsatztemperatur von 1900C (in einer inerten Atmosphäre) und 1000C (in Luft).

Festigkeit

Shapal bietet im Vergleich zu Macor eine bessere Biegefestigkeit (300 zu 94 MPa) und eine bessere Druckfestigkeit (1200 zu 345 MPa).

Kosten

Macor ist ein preiswerteres Material als Shapal Hi M Soft. Wenn es anstelle von Shapal verwendet werden kann, lassen sich in der Regel erhebliche Kosteneinsparungen erzielen.

Aluminiumoxid ist aufgrund seiner vielseitigen Eigenschaften eine sehr häufig verwendete technische Keramik. Da es sich jedoch um ein so hartes Material handelt, ist oft ein aufwendiges Diamantschleifen erforderlich, was die Herstellung kleiner Mengen kostspielig macht. Die maschinell bearbeitbare Glaskeramik Macor ist oft eine Alternative, mit der sich die Produktionskosten erheblich senken lassen. Im Folgenden finden Sie einige Faktoren, die Sie bei der Wahl zwischen Macor und Alumina berücksichtigen sollten.

Thermischer Zyklus

Macor ist anfällig für Temperaturschocks – wenn Sie schnelle Aufheiz- und Abkühlzyklen haben, ist Macor möglicherweise nicht geeignet. Shapal könnte eine sinnvolle Alternative sein.

Maximale Temperatur

Macor hat eine maximale Einsatztemperatur von 1000C (unbelastet) und 800C (belastet); Aluminiumoxid bietet eine höhere Temperaturbeständigkeit.

Verschleißfestigkeit

Die gleiche Eigenschaft, die Macor maschinell bearbeitbar macht, bedeutet, dass es im Vergleich zu Aluminiumoxid eine relativ geringe Verschleißfestigkeit aufweist.

Kosten

Bei kleineren Mengen ist Macor oft deutlich preiswerter als Aluminiumoxid-Komponenten.

Macor ist ein Verbundwerkstoff aus Fluorophlogopit (einer Glimmerart) in einer Borsilikatglasmatrix (wie sie in Reagenzgläsern und Pyrex® verwendet wird) in einem Verhältnis von 45/55. Die zufällig angeordnete Mikrokristallstruktur ermöglicht es den Werkzeugen, mikrometergroße Teile abzutragen, ohne dass es zu Rissen und Brüchen kommt, was zu sehr geringen Toleranzen führt. Macor besteht aus:

• 46% Kieselerde (SiO₂)
• 17% Magnesiumoxid (MgO)
• 16% Aluminiumoxid (Al₂O₃)
• 10% Kalium (K₂O)
• 7% Bor (B₂O₃)
• 4% Fluor (F)

Macor ist empfindlich gegenüber Halogensäuren wie z.B. HCl (Salzsäure), allerdings kommt es nicht zu einem plötzlichen Ausfall oder einer rapiden Beeinträchtigung. Tests haben gezeigt, dass eine 2,52 Gramm schwere Probe von Macor, die Salzsäure mit einem pH-Wert von 0,1 ausgesetzt war, innerhalb von 24 Stunden 100 mg oder 3,96% verlor. Bei der Einwirkung von Natronlauge mit einem pH-Wert von 13,2 verlor es innerhalb von sechs Stunden 0,396%. Es ist an der Luft bis 1000°C und im Vakuum bis 600°C beständig. Bei mehr als 600°C (im Vakuum) kommt es zu einer Entwicklung von Fluor, die sich als Bor-Trifluorid oder Fluorwasserstoffsäure manifestiert.

Die gängigste Größe von Macor ist 12,5″ x 12,5″ x 2,125″ (317 x 317 x 54mm).

Macor kann mit einer Vielzahl von Methoden verbunden und zusammengefügt werden. Wenn es metallisiert ist (Metalltinten oder Sputtern), kann es gelötet oder mit anderen Teilen verbunden werden, oder es kann an Metallteile gebunden werden, wie z.B. Titan in der Abbildung rechts. Epoxy sorgt für eine starke Naht und Dichtungsglas für eine hermetische Abdichtung. Macor kann sogar mit einer konventionellen mechanischen Verbindung geläppt und verbunden werden. Mit seinen bemerkenswert engen Bearbeitungstoleranzen von bis zu 0,0005 Zoll (0,013 mm) ist das Verbinden eine einfache und mühelose Aufgabe. Sein Ausdehnungskoeffizient entspricht dem der meisten Metalle und Dichtungsgläser. Bei entsprechender Politur kann es eine Oberflächengüte von weniger als 20 μ Zoll, oder 0,5 μ Meter haben.

Die maschinell bearbeitbare Glaskeramik Macor ist ein unglaublich vielseitiges Material, das schnell zu sehr komplexen Formen verarbeitet werden kann. Aufgrund seiner ausgezeichneten Bearbeitbarkeit ermöglicht Macor die schnelle Herstellung von Keramik-Prototypen, wobei viele verschiedene Iterationen in kurzer Zeit hergestellt werden können.

Die maschinell bearbeitbare Glaskeramik von Macor wurde ursprünglich für das Space Shuttle der NASA entwickelt, um eine Wärmeübertragung von der Außenseite ins Innere des Fahrzeugs zu verhindern. Es wurde wegen seiner elektrischen und wärmeisolierenden Eigenschaften, seiner Strahlungsbeständigkeit und seiner Nichtporosität in den Fensterrahmen des Space Shuttles verwendet (es hat eine Porosität von Null); und weil es keine (giftigen oder anderen) Dämpfe abgibt, vor allem nicht bei den niedrigeren Druckverhältnissen, die in Raumschiffen herrschen. Macor ist ein ausgezeichnetes Material für Hochvakuumanwendungen, wie z.B. die Elektronenmikroskopie, da es, wenn es richtig ausgeheizt ist, bei keinem erreichbaren Vakuum ausgasen kann.

Elektronik / Halbleiter

• Präzisions-Spulenkörper (hochpräzise und maßhaltig)
• Hochspannungsisolatoren (glatte Oberfläche und unempfindlich gegen Lichtbogenbildung)

Laser-Anwendungen

• Abstandshalter, Hohlräume und Reflektoren in Laseranlagen ( präzise Ausführung und hitzebeständig)

Hochvakuum-Anwendungen

• Thermische Brüche in Hochtemperatur-Verarbeitungsgeräten.
• Spulenträger und Vakuumdurchführungen (vakuumfest und hermetisch verschließbar)

Luft- und Raumfahrt / Weltraumindustrie

• Sicherungsringe an Scharnieren, Fenstern und Türen des Space Shuttle der NASA
• Halterungen und Komponenten in verschiedenen satellitengestützten Systemen (thermisch und elektronisch isolierend)

Nuklearindustrie

• Vorrichtungen und Referenzblöcke in Stromerzeugungsanlagen (in ihren Abmessungen von der Strahlung unbeeinflusst)

300 mm x 300 mm x 55 mm ist die Maximalgröße und wir können auf Anfrage jede kleinere Größe oder Form anbieten. Wir haben auch viele Standardgrößen von Macor Stangen, Stäben und Tafeln für eine schnelle Lieferung auf Lager. Wir beraten Sie gerne über die Lieferung vollständig bearbeiteter Komponenten, die wir in unserem eigenen Werk herstellen. Bei einigen Verwendungen kann eine Dicke von bis zu 60 mm möglich sein.

Macor beginnt bei 1.000°C weich zu werden, daher empfehlen wir für den Dauereinsatz eine maximale Temperatur von 850’C. Wir verfügen über andere Keramiken, die bei über 2.000°C belastet werden können.