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Experten der Kategorie Elemente und Stoffe

Herr Dr.-Ing. Roland Klšger ,Klšger Spritzguss GmbH & Co. KG

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Schwarzes Zirkonoxid

Schwarzes Zirkonoxid.

Vorkommen und Anwendung: Der deutsche Chemiker M.H. Klaproth entdeckte 1789 das Zirkonoxid. Reines Zirkonoxid mit der chemischen Formel ZrO2 wird nur in Russland und Südafrika abgebaut.

Ansonsten ist die Basis dieser hochfesten Keramik das Zirkoniumsilicat (ZrSiO4). Man unterscheidet bei Zirkonoxid in zwei Hauptformen - einmal in sogenanntes FSZ (Full Stabilized Zirconoxid) und in PSZ ( Partially Stabilized Zirconoxid). FSZ Zirkonoxid ist mit bis zu 15% Kalziumoxid, Magnesiunoxid und / oder Yttriumoxid dottiert.

PSZ Zirkonoxid mit 3-6% der obigen Zuschlagstoffe. Die Menge der einzelnen Zuschlagstoffe variiert die Druckfestigkeit und die Wiederstandsfähigkeit gegen Temperaturschwankungen. Der Werkstoff hat ein bemerkenswert gutes tribologisches Verhalten, vor allem in der sehr geringen Verschleißneigung gegenüber metallischen Materialien.

Desweiteren zeichnet sich Zirkonoxid durch sehr gute Biegefestigkeit und einem extremen Härtegrad von 1300 HV10 (Vickers) aus. Eine sehr geringe Wärmeleitfähigkeit von 2 -2,5 W/mK (?), sehr hohe Kantenstabilität und ein Schmelzpunkt von ca. 2680 Grad Celsius sind weitere Merkmale.

Zirkonoxid

Zirkonoxid.

Bei Zirkonoxid handelt es sich um eine spezielle Keramik, die aus zirkonhaltigen Mineralien sowie Zirkonsand gewonnen wird.

Ursprünglich wurde dieses Material für Elemente der Raumfahrt entwickelt, da es höchste Sicherheit sowie über eine naturgegebene Ästhetik verfügt und bioverträglich ist. Er wird oftmals als "keramischer (weißer) Stahl" bezeichnet, da er zum Beispiel über eine Bruchfestigkeit verfügt, welche etwa dreimal so hoch ist wie bei ähnlichen Keramiken.

Da Zirkonoxid-Nanopartikel Transparenz sowohl auch einen UV-A und UV-B-Schutz aufweisen und zudem über eine fungistatische sowie antibakterielle Wirkungsweise verfügen, wird dieses Material sowohl in Textilien wie auch Klarlacken im Möbel- und Holzbereich eingesetzt.

Des Weiteren findet Zirkonoxid eine Verwendung in Kunststofffilmen (Kunststoffgläsern) und transparenten Kunststoffen. Diese zeichnen sich wiederum mittels höchster Transparenz (> 90 Prozent Transmission) innerhalb des sichtbaren Spektralbereiches aus.

Des Weiteren beträgt seine UV-Undurchlässigkeit (< 10 Prozent Transmission), bei Wellenlängen unter einem Wert von 360 nm (Nanometer).

Aluminiumoxid

Aluminium in Verbindung mit Sauerstoff wird als Aluminiumoxid bezeichnet.

Aluminiumoxide (Al203) sind zudem in unterschiedlichen Modifikationen verfügbar, wobei das bedeutendste der Korund (alpha-Al203) ist. Daneben existieren zum Beispiel noch weitere Aluminiumoxide, welche über unterschiedliche Strukturen verfügen, die Übergangstonerden.

Korund weist zum Beispiel 3,98 Gramm/Kubikzentimeter Dichte, der Schmelzpunkt liegt bei 2053 Grad Celsius, eine extreme Härte sowie etwa 1012 Ohm·m (bei 20 °C) elektrischen spezifischen Widerstand auf. Es verfügt über eine exzellente chemische Stabilität und kann sich in Laugen, Säuren sowie Wasser nahezu nicht auflösen, während sich zum Beispiel gamma-Al203 (Übergangstonerde) innerhalb starker Basen und Säuren löst.

Andererseits findet gamma-Aluminium aufgrund seiner äußerst hohen Oberflächenaktivität als Katalysatormaterial und Adsorbenz (Erdöl-/chemische Industrie) eine spezielle Verwendung.

Neben den Aluminiumoxiden sind weitere unterschiedliche Aluminiumhydroxide wie beispielsweise Gibbsit und Bayerit sowie Diaspor und Böhmit bekannt. Diaspor, Böhmit und Gibbsit sind zudem Hauptbestandteile des wichtigsten Aluminiumminerals Bauxit.

Technische Keramik

Die Technische Keramik.

Technische Keramik sind Keramik - Werkstoffe, deren Eigenschaften zielgerichtet auf die technische Anwendbarkeit hin perfektioniert wurden.

Grundsätzlich ist des immer noch der gleiche Stoff, aus dem auch die dekorative Keramik der Vasen usw. besteht. Die entscheidenden Unterschiede zur dekorativen bzw. Gebrauchskeramik bestehen in der Reinheit der Substanz, der kleineren homogeneren Korngröße und speziellen Brenntechniken.

Eine Sonderform der technischen Keramik sind die Funktionskeramiken wie z. B. die piezoelektrische Keramik, die u. a. in Feuerzeugen ihren Einsatz finden. Geschichtlich betrachtet war der erste Einsatz der technischen Keramik der als Isolator in der Elektrik. Aus chemischer Sicht sind diese keramischen Werkstoffe nichmetallisch, anorganisch, und polykristallin.

Ihre besonderen Eigenschaften erhalten sie allerdings erst unter hohen Temperaturen in einem "Sinterablauf". Hier liegt die enorme Divergenz zu zahlreichen anderen Baustoffkategorien, vor allem zu den Metallen.

Während Metalle bereits nach ihrer Verhüttung schon ihre wesentlichen Materialeigenschaften aufzeigen, sind beim keramischen Erzeugnis die Werkstoffeigenschaften, wie z. B. deren Beschaffenheit und Volumen direkt an den Ablauf der Herstellprozessschritte gebunden.

Keramikspritzguss

Keramikspritzguss.

Produkte aus Keramik zeichnen sich durch eine hohe Widerstandsfähigkeit und entsprechende Haltbarkeit aus. Deshalb erfreut sich der Keramikspritzguss bei vielen Unternehmen großer Beliebtheit.

Bei den meisten Vorgängen kommen Stoffe aus Aluminiumoxid (AI2O3) und Zirkonoxid (ZrO2) zum Einsatz. Produktreihen, die ästhetische Ansprüche erfüllen müssen, werden im Übrigen aus schwarzem Zirkonoxid hergestellt. Wem dieses Konzept interessant erscheint, der sollte sich zuerst mit dem Angebot auf dem Markt vetraut machen.

Ein solides Grundwissen erweist sich vor allem bei der Suche nach einem passenden Anbieter als Vorteil. Keramik kommt mittlerweile in den unterschiedlichsten Branchen zum Einsatz. Nicht nur Betriebe mit technischem Hintergrund, wie beispielsweise der Maschinenbau, sondern auch Firmen in der Textilbranche profitieren von dieser Technik.

Aus diesem Grund stehen Interessenten einer großen Auswahl von Produkten gegenüber. Die einzelnen Erzeugnisse werden den Obergruppen Keramik-Keramik, Keramik-Metall und Keramik-Kunststoff zugeordnet.