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Werkstoffe der Technischen Keramik

Bei keramischen Werkstoffen handelt es sich um nichtmetallisch-anorganische Materialien. Bei Sembach steht eine große Palette an verschiedenen Werkstoffen zur Verfügung, so dass sich durch geeignete Auswahl vielfältige Anforderungsprofile erfüllen lassen. Die Vorgaben der Kunden bestimmen den idealen Werkstoff. Gut zu wissen, dass Sembach mit seinen kompetenten Ingenieuren und Technikern ein hohes Maß an Erfahrung besitzt.

Aluminiumoxid (Al₂O₃) ist ein entscheidender Werkstoff in unserem Fertigungsprogramm, hergestellt aus synthetischen Rohstoffen mit Reinheitsgraden von 80 % bis über 99 %. Es zeichnet sich durch hervorragende Eigenschaften aus:

  • ausgezeichnete Härte
  • hohe bis höchste Festigkeit
  • hohe bis sehr hohe Wärmeleitfähigkeit
  • sehr gute elektrische Isolationseigenschaften
  • hervorragende Verschleißfestigkeit
  • sehr gute chemische Korrosionsbeständigkeit
  • gute Temperaturwechselbeständigkeit
  • hohe bis höchste Feuerfestigkeit

Die Weiterentwicklung A100 bietet noch verbesserte Härte und Verschleißfestigkeit. Dank eines optimierten Rohstoffaufbereitungsverfahrens und spezieller Poliertechniken besitzt A100 eine extrem feinkörnige Struktur mit einer Reinheit von mehr als 99,97 %. Dies führt zu erhöhter Dichte, Härte und Festigkeit sowie einer fehlerfreien Oberfläche, ideal für anspruchsvolle Anwendungen in Textilmaschinen und anderen Bereichen.

Mischoxide, insbesondere die ZTA (Zirconia toughened alumina), bestehen aus Aluminiumoxid und Zirkoniumoxid in verschiedenen Mischungsverhältnissen, typischerweise 20 % ZrO₂ und 80 % Al₂O₃. Durch die Zugabe von Zirkoniumoxid wird die Bruchhärte und Festigkeit des Materials deutlich verbessert, was auf die „Umwandlungsverstärkung“ zurückzuführen ist. Diese verstärkt den Risswiderstand, indem sie Druckeigenspannungen erzeugt, die das Voranschreiten von Rissen verhindern oder sie aufspalten.

Die Materialeigenschaften variieren je nach Mischungsverhältnis, aber im Allgemeinen kombinieren Mischoxide die Härte von Al₂O₃ und die Zähigkeit von ZrO₂ . Sie bieten

  • gute tribologische Eigenschaften
  • sehr hohe Festigkeit bei hoher Härte
  • sehr gute Korrosionsbeständigkeit
  • hohe Bruchzähigkeit
  • hohe Verschleißfestigkeit
  • gute Oberflächenbeschaffenheit

Mischoxide finden Anwendung in mechanisch hoch belasteten Bauteilen wie Gleitlagern und Pumpenwellen.

Zirkoniumoxid, eine Hochleistungskeramik, bietet außergewöhnliche Eigenschaften, beispielsweise in der Medizintechnik. Es wird hauptsächlich aus elektrogeschmolzenen oder chemisch gefällten Rohstoffen hergestellt und gibt zwei Typen: MgO-stabilisiert (Mg-PSZ) und Y2O3-stabilisiert (Y-TZP). Die Materialeigenschaften nach DIN VDE 0335/DIN EN 60 672 umfassen

  • hervorragende tribologische Eigenschaften
  • herausragende Festigkeit
  • sehr niedrige Wärmeleitfähigkeit
  • hohe Korrosionsbeständigkeit
  • hohe Verschleißfestigkeit
  • sehr hohe Bruchzähigkeit
  • hohe Wärmedehnung
  • je nach Zusammensetzung lässt sich eine gute Sauerstoffionenleitfähigkeit einstellen
  • sehr hohe Oberflächengüte

Es wird in verschiedenen Industrien wie der Textilindustrie und der Medizingerätetechnik eingesetzt, für Fadenführer, Ziehkonen, Komponenten in der Gleitlagertechnik sowie für Messer, Skalpelle und Pinzetten.

Steatit, zu 90 % aus Speckstein hergestellt, ist ein Magnesiumsilikat mit hoher Verarbeitbarkeit und Festigkeit. Gebrannt bei 1.300 bis 1.400°C, entsteht erst beim Sintern der eigentliche Steatitwerkstoff. Dies geschieht beim Sintern durch Kristallbildung, Schmelz- und Lösungsvorgänge. Unter dem Namen STEALAN bieten wir gefügedichtes Hochfrequenzsteatit an, das sehr gute Eigenschaften aufweist, u.a.

  • hohe mechanische und thermische Belastbarkeit
  • guter Wärmeisolator
  • beste elektrische Isolationsfähigkeiten
  • geringe Schwindung, dadurch gute Maßhaltigkeit
  • komplizierte Bauteile sind gut herstellbar
  • über Jahre hinaus alterungsbeständig
  • beständig gegen UV-Strahlung
  • Herstellung aus sehr günstigen Rohstoffen, so dass ein sehr gutes Preis-Leistungsverhältnis gewährleistet ist

Unsere Kunden nutzen STEALAN für Reglerteile, Schalter, Isolierbuchsen, Achsen, Durchführungen und mehr.

Superpyrostat, ein poröses Hochfrequenzsteatit, wird weich gebrannt und überzeugt durch seine gute Bearbeitbarkeit. Gebrannt bei 800 bis 1.100°C und hauptsächlich aus Speckstein, Tonen und Flussmitteln hergestellt, bietet es

  • Festigkeit und Porosität gezielt einstellbar
  • hoher Durchgangswiderstand
  • gute Bearbeitbarkeit
  • geringe Schwindung, dadurch gute Maßhaltigkeit
  • komplizierte Bauteile sind gut herstellbar
  • Herstellung aus sehr günstigen Rohstoffen, so dass ein sehr gutes Preis-Leistungsverhältnis gewährleistet ist

Unsere Kunden verwenden Superpyrostat für Hochleistungspatronen und Dichtungen in Lambdasonden.

Cordierit zeichnet sich durch ausgezeichnete Temperatureigenschaften aus, da es selbst bei Wärmeeinwirkung kaum Veränderungen zeigt. Hergestellt aus natürlichen Rohstoffen wie Speckstein, Ton, Kaolin, Korund und Mullit und bei Temperaturen von 1.300 bis 1.400°C gebrannt, bietet es

  • sehr kleine definierte Wärmeausdehnung
  • daher sehr hohe Temperaturwechselbeständigkeit
  • gute Isolationseigenschaften
  • geringe Schwindung, dadurch gute Maßhaltigkeit
  • Herstellung aus sehr günstigen Rohstoffen, so dass ein sehr gutes Preis-Leistungsverhältnis gewährleistet ist

Anwendungsbeispiele umfassen Funkenschutzplättchen, Ausdehnungsstäbe für Thermostate, Brennerdüsen für KFZ-Zusatzheizungen und Heizleiterträger für anspruchsvolle Temperaturaufgaben.

Pyrostat, eine Cordieritkeramik, zeichnet sich durch gezielte einstellbare Porosität aus, reguliert durch Sintertemperaturen von 1.200 bis 1.300°C. Es findet vor allem in Anwendungen mit hoher Hitzebeständigkeit Verwendung und ist in drei Qualitätsstufen erhältlich: C511, C520 und C530, jeweils mit garantierter Temperaturwechselbeständigkeit.

Die Vorteile von Pyrostat umfassen

  • hohe Hitzebeständigkeit
  • sehr kleine definierte Wärmeausdehnung
  • in Verbindung mit der eingestellten Porosität ergibt sich eine extrem gute Temperaturwechselbeständigkeit
  • Herstellung aus sehr günstigen Rohstoffen, so dass ein sehr gutes Preis-Leistungsverhältnis gewährleistet ist

Anwendungsbeispiele sind Wärmeplatten, Gliederheizkörper, Rohre für Heizpatronen und Heizleiterträger.

Die Hochleistungskeramik Siliziumnitrid (Si₃N₄) ist ein extrem belastbarer Leichtbauwerkstoff mit herausragenden Eigenschaften für Hochtemperaturanwendungen und anspruchsvolle Umgebungen. Wir fertigen Prototypen und Großserienteile wirtschaftlich durch Spritzgießen, Trockenpressen und 5-Achs-Fräsmaschinenbearbeitung.

Konkurrenzlos bei Härte, Biegefestigkeit, Bruchzähigkeit und Verschleißbeständigkeit bietet Siliziumnitrid u. a.

  • niedrige Dichte von 3,2 bis 3,3 g/cm³
  • hohe Biegefestigkeit (bis zu 1.000 MPa)
  • hohe Verschleißfestigkeit
  • gute Reibkennwerte (extrem niedrige Gleitreibung)
  • Hochtemperaturfestigkeit
  • hohe Kriechbeständigkeit
  • hohe Bruchzähigkeit (7 MPam1/2)
  • niedriger Wärmeausdehnungskoeffizient und damit verbunden eine
  • hohe Temperaturwechselbeständigkeit (“Thermoschockbeständigkeit”)
  • Einsatztemperaturen von bis zu 1.300° C
  • gute Beständigkeit gegenüber Korrosion, aggressiven Chemikalien und Metallschmelzen (wie Aluminium und Magnesium)

Siliziumnitrid findet Anwendung in Verbrennungsmotoren, Triebwerken, energie- und chemietechnischen Systemen, Dichtungen, Gleitringen, Pumpenrädern, Führungen, Schneidwerkzeugen, Gießerei- und Umformwerkzeugen sowie Schweißdüsen und Trägerplatten für Silizium-Wafer-Bearbeitung.