Technische Keramik: Eigenschaften, Herstellung und Anwendungsbereiche



Ob im Büro, in der Fertigung oder in anderen Bereichen: Die technische Keramik ist in

zahlreichen Dingen enthalten, und überall erbringen die Produkte Höchstleistungen. In Bereichen, wo andere Materialien schnell an ihre Grenzen stossen, spielt die technische Keramik eine unverzichtbare Rolle. Unter folgenden Bedingungen verrichtet sie von der industriellen Produktion bis zu Hightech-Anwendungen zuverlässig die ihr zugedachten Aufgaben:

● extreme Temperaturen

● enorme Belastungen

● elektrische Spannung

● Biokompatible Implantate im menschlichen Körper

● Sehr hohe Druckfestigkeiten

● Sehr hohe Verschleissfestigkeiten

● Sehr geringe Dichten aller Keramiken gegenüber Metallen


Technische Keramik aus Aluminiumoxid: Das macht sie aus


Aluminiumoxid mit der chemischen Formel Al2O3 wird aufgrund seiner Eigenschaften und der guten Verfügbarkeit sehr häufig eingesetzt, um daraus hochmoderne Keramikbauteile herzustellen. Dabei wird die Keramik in verschiedenen Modifikationen genutzt.


Besondere Eigenschaften der technischen Keramik aus Aluminiumoxid


Der hochmoderne Werkstoff bietet unter anderem für die Industrie, die Medizin oder für die Herstellung von elektrischen/elektronischen Geräten und Komponenten ein breites Einsatzspektrum.

Er besitzt gegenüber hohen Temperaturen eine sehr ausgeprägte mechanische Beständigkeit. Ohne eine mechanische Belastung kann sich die Einsatztemperatur in Bereichen von 1000 bis 1500 °C bewegen.

  • Weiterhin besitzt der Werkstoff eine gute Wärmeleitfähigkeit. Hier werden Werte von 20 bis 30 W/mK erreicht.

  • Aluminiumoxid zeichnet sich mit 15 bis 19 Gpa durch eine hohe Härte aus.

  • Die mechanische Festigkeit bewegt sich im Bereich von ca. 300 bis 630 MPa. Die Druckfestigkeit spricht mit 2000 bis 4000 MPa für sich.

  • Dank des hohen elektrischen Widerstands eignet sich diese technische Keramik optimal als Isolator im Elektrobereich.

  • Der Hightech-Werkstoff ist sehr widerstandsfähig gegenüber mechanischen Belastungen, es ist nur ein sehr geringer Verschleiss zu beobachten.

  • Mit seiner hohen Beständigkeit gegenüber Korrosion kann die technische Keramik aus Aluminiumoxid auch unter schwierigen Bedingungen über einen langen Zeitraum eingesetzt werden.

  • Gute Gleiteigenschaften prädestinieren den Werkstoff für die Herstellung von Gleitlagern oder ähnlichen Produkten, die diese Voraussetzungen erfordern.

  • Eine gute Biokompatibilität und Lebensmittelverträglichkeit sorgt auch in sensiblen Bereichen wie der Medizin für vielfältige Einsatzmöglichkeiten.


Wie wird Aluminiumoxid hergestellt?


Grosstechnisch erfolgt die Herstellung von Aluminiumoxid aus dem Mineral Bauxit. Eine Schätzung der weltweiten Bauxitvorkommen beläuft sich auf ungefähr 20 Milliarden Tonnen. Pro Jahr werden global circa 100 Millionen Tonnen des Minerals gefördert. Australien weist nicht nur die grössten Vorkommen, sondern auch gleichzeitig die grösste Fördermenge auf.


Saphire und Rubine sind seltene und sicher die optisch schönsten Modifikationen von Aluminiumoxid. Beide sind als Edelsteine bekannt und finden nicht nur in der Schmuckindustrie Verwendung. Für die Herstellung von Aluminiumoxid wird das sogenannte Bayer-Verfahren angewendet: Im ersten Schritt gilt es, die enthaltenen Eisenoxide Hämatit und Goethit zu trennen.


Die Anwendungsgebiete der technischen Keramik aus Aluminiumoxid


Die grösste wirtschaftliche Bedeutung dürfte Aluminiumoxid als Zwischenprodukt der Aluminiumherstellung haben. Weltweit werden rund 90 % der Produktion dafür verwendet.

Automobilindustrie:


Dabei gestalten sich die Anwendungsmöglichkeiten des Werkstoffs deutlich vielfältiger. Als Adsorbens und als Katalysatorträger findet es ebenso wie als Katalysator selbst in der Industrie verbreitet Anwendung.


Elektro-, und Elektronikindustrie:


Auch die Elektroindustrie nutzt die Vorzüge. Als technische Keramik kommt sie in vielen Bereichen zum Einsatz. Dank des geringen dielektrischen Verlustfaktors bietet sich ein Einsatz als zuverlässiges Dielektrikum an. Dielektrika werden unter anderem in Kondensatoren, in Hochfrequenz- und Hochspannungsbauteilen sowie in Kabeln verwendet.


Medtechindustrie:


Im Bereich der Medizin hat sich die technische Keramik längst einen festen Platz gesichert. Die Kugelköpfe von Hüftimplantaten bestehen aus dem vielseitigen Material. Die Dentalmedizin nutzt Aluminiumoxid, um daraus festsitzenden Zahnersatz herzustellen.

Textilindustrie:


Das Aluminiumoxid Keramik hat sich in der Textilindustrie seit jahrzehnten bereits bewährt und etabliert. Es ist nicht mehr aus den einzelnen Prozessen der Fadenherstellung wegzudenken. Eigenschaften wie Härte, Verschleissfestigkeit, tiefe Herstellungskosten und polierte Oberflächen spielen dabei eine wesentliche Rolle. Die Anwendungsgebiete sind sehr breit, sodass wir nur einige aufzählen können.


BSQ TECH GmbH präsentiert: Weltneuheit Nummer 1


Wir haben nun ein spezielles Verfahren zur Herstellung des Einsatzstoffes entwickelt, dass es uns nun ermöglicht alle Geometrien mit dieser NANO-Aluminiumoxid herzustellen.


Das Spritzgussverfahren ist nun industrialisiert und für jedes Teil in jeder Industrie einsetzbar. Nun ist es uns gemeinsam mit unserem Partner gelungen eine Nanokeramik zu entwickeln, welche folgende Eigenschaften besitzt:

  • Korngrösse im gemahlenen Zustand von 0.15 Mikrometer;

  • Nach dem Sintern weisen die Körner eine Korngrösse von 1 bis maximal 2 Mikron auf;

  • Nanoaluminiumoxid hat eine Biegefestigkeit bis zu 700 Mpa und Standartaluminiumoxid hingegen hat eine Biegefestigkeit bis zu 400 Mpa. Dementsprechend besteht nun die Möglichkeit mit dem Nanoaluminiumoxid die Biegefestigkeit nahezu zu verdoppeln;

  • Die Herstellung ist im Spritzgussverfahren möglich. Darüber hinaus sind alle Formen und Geometrien herstellbar für jede Industrie;

  • Massenherstellung ist auch im Spritzguss möglich;

  • Hohe Kantenstabilität.


Handelsübliche Aluminiumoxidkeramiken haben eine hohe Korngrössenstreuung, was hohe Probleme bei Kantenausbrüchen verursacht. Diese weisen eine Korngrösse von 5 bis 20 Mikron auf. Ein grosses Problem ist auch die Biegefestigkeit dieser Standard Aluminiumoxide. Das ist nun mit unserem Nanoaluminiumoxid gelungen, sodass die Kantenausbrüche damit nicht mehr auftreten.


Nanokeramik – ein Werkstoff der Zukunft?


Wird die technische Keramik aus NANO-Partikeln des Aluminiumoxids hergestellt, hat dies eine deutlich höhere Bruchfestigkeit zur Folge. Gleichzeitig würde ein derartiges Herstellungsverfahren einen geringeren Energieaufwand bedeuten.


Es wird in Zukunft mehr Einsatzgebiete dieser neuen NANO-Aluminiumoxidkeramik geben, da die verbesserten Eigenschaften und die Industrialisierung zu konkurrenzfähigen Preisen dieses Material unschlagbar machen.


BSQ TECH GmbH präsentiert: Weltneuheit Nummer 2


Die Weiterentwicklung von Zirkonoxid ist ein ständiger Prozess von allen Keramikherstellern um sich von der Konkurrenz abzuheben und somit die Position des eigenen Unternehmens im Markt zu steigern. Dabei spielen die ersten Prozesse der Herstellungsverfahren eine immer bedeutendere Rolle. Die beiden Herstellungsverfahren welche sich für technische Anwendungen durchgesetzt haben sind das Pressen und der Keramikspritzguss CIM.



Die Herstellung des UF Ultrafeinen Pulvers ist eine sehr schwierige Angelegenheit, welche sich nicht alle Unternehmen leisten können. Dabei spielt aber das Wissen und die Erfahrung, diesen Prozess zu beherrschen eine immens wichtige Rolle.


Eine noch wichtigere Rolle spielt das Bindersystem, da diese Ultrafeinen Körner zusammengehalten und formfähig gemacht werden. Die Bestandteile und die Verarbeitung des Bindesystems sind eine wohl gehütetes Geheimnis unseres Partners.


Durch diese Entwicklung der Einsatzstoffe sind wir absolut in der Lage die Konkurrenz zu schlagen. Dieses Material ist weltweit einzigartig und kann in allen Industrien eingesetzt werden. Einige spannende und zukunftsweisende Anwendungen dieses Materials finden nun statt und werden hier kurz vorgestellt.


Technische Keramik – Keramikmesser für höchste Präzision



Bereits durch ihre ungewöhnliche Klingenfarbe ziehen Keramikmesser die Aufmerksamkeit auf sich. Die Schneidewerkzeuge bestechen ausserdem durch eine beständige und lang anhaltende Schärfe. Ob zum Schälen von Obst und Gemüse, zum Schneiden oder Tranchieren von Fleisch – Keramikmesser rangieren bei vielen Köchen in der Gunst ganz oben.


Auch hier spielt die Härte der technischen Keramik wieder eine massgebliche Rolle. Nimmt sie es in diesem Bereich beinahe mit einem Diamanten auf. Aufgrund des geringen Gewichts vermittelt das Messer ein deutlich angenehmeres Handling, als es bei seinen Stahl-Verwandten der Fall ist.

Der Hygiene-Aspekt ist ein weiteres Charakteristikum, das nicht nur im professionellen Einsatz wichtig ist. Die rostfreien und antiallergenen Messer sind in der Lage, selbst empfindlichste Lebensmittel zu verarbeiten. Da sie geruchs- und geschmacksneutral sind, sind in diesen Bereichen keinerlei Einbussen zu befürchten.

Flexible und dauerhaft scharfe Keramikmesser aus High Impact Ceramic



Keramikmesser werden aus technischer Keramik aus Zirkoniumoxidpulver hergestellt. Das gesinterte Material wartet mit einer hohen Verschleissbeständigkeit und einem extrem hohen Härtegrad auf. Die fein polierte Oberfläche der Keramikklinge ist besonders glatt und dicht. Die Gefahr bei Standardkeramikmesser ist ihre Bruchempfindlichkeit.


Mit dem Neuen HIGH IMPACT CERAMIC ist das Problem nun gelöst. Vergleichen Sie das mit anderen Werkstoffen, zum Beispiel Stahl, weist die technische Keramik einen deutlich niedrigeren Reibungskoeffizienten bzw. Reibungswiderstand auf. Zusammen mit der extremen Schärfe des Messers wird ein sehr sauberer Schnitt ermöglicht.



Eine Weiterentwicklung der klassischen technischen Keramik stellt die sogenannte «High Impact Ceramic» dar. Sie überzeugt mit einem hohen elastischen Verhalten und besitzt eine Bruchzähigkeit (KIC 15 MPa). Auch bei der 3-Punkt Biegeprüfung schneidet das neue Zirkonoxid «HIC Material» mit exzellenten Werten ab.


Die Eigenschaft, welche die schlagfeste High Impact Ceramics aufweist, findet sich in den Materialeigenschaften wieder:

  • Risse breiten sich nach einem Schlag nicht aus.

  • Wo die übliche Standardkeramik bricht, behält die High Impact Ceramics die mechanische Festigkeitsbeständigkeit.

  • Dies ist im Falle einer Anwendung des Schneidwerkzeugs entscheidend, da die Mikro- und Makrospanbeständigkeit der Klinge, die Synonym für eine perfekt geschärfte Klinge und für ein langlebiges Produkt ist.



Der hochmoderne Werkstoff kann in allen Branchen, welche diese exzellenten Eigenschaften erfordern, eingesetzt werden. Mit dem Keramikspritzguss Verfahren realisieren wir alle von Ihnen gewünschten Keramikteile.


Eine Untersuchung bei einem Prüflabor, spezialisiert auf die Norm DIN ISO 8442-5, welche sich auf das Schnittverhalten von technischen Keramikmessern verhält, hat einen fantastischen Wert erwiesen. Das bestätigt uns, dass wir einen sehr guten Prozess zur Herstellung von scharfen Messerklingen haben.


Ein weiterer selbstgeführter Test beweist und untermauert das Ergebnis vom Prüfinstitut, dass wir ein Messer haben, das hohe Schläge vom Alltagsanwendung und eine gleichbleibende Schärfe über eine Mindestnutzung von 3 Monaten hat.



Ihr Experte für technische Keramik in der Schweiz: BSQ TECH GmbH


Wir von BSQ TECH GmbH haben es uns zum Ziel gesetzt, unseren Kunden auftragsbezogene Produkte anzubieten, die optimal auf die jeweiligen Anforderungen zugeschnitten sind. Wir begleiten Sie von der ersten Idee durch alle Entwicklungsphasen bis zur Serieneinführung Ihres Produktes.


Profitieren Sie dabei von unserem jahrzehntelangen Know-how in den Bereichen Engineering, Entwicklung und Konstruktion. Gemeinsam mit unseren Partnern entwickeln wir neue technische Keramiken wie die NANO Aluminiumoxid und HIC Zirkonoxidkeramik, um Ihnen damit dank der verbesserten Eigenschaften die Herstellung noch besserer Produkte zu ermöglichen. Sie haben Fragen? Dann sprechen Sie uns gerne an. Wir helfen Ihnen, Ihre Projekte zu realisieren.





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