Werkstoffe der technischen Keramik

3.4.2.9 Quarzgut

Siliciumoxidkeramiken (SiO2) (auch Quarzgutkeramiken⁵⁾ genannt) werden aus (amorphem) Siliciumdioxidpulver gesintert. Ziel ist es hier, die typischen Eigenschaften des Siliciumdioxids mit einer thermischen Ausdehnung von nahezu „Null“ auf ein keramisches Bauteil zu übertragen und entsprechend zu nutzen. Mit einer angepassten Prozessführung gelingt es, die (amorphe) Siliciumdioxidphase in der gesinterten Keramik vollständig beizubehalten. Es resultiert eine Keramik, die im Vergleich zu hochfesten Oxid- und Nichtoxidkeramiken nur relativ geringe Festigkeit besitzt, dafür aber eine extrem hohe Temperaturwechselbeständigkeit aufweist, was unmittelbar aus der äußerst geringen Wärmedehnung der (amorphen) Siliciumdioxidphase folgt. Die maximale Einsatztemperatur sollte 1.050 °C nicht überschreiten. Entsprechend sind auch die Anwendungen dieser Keramiken in den Bereichen extremer Temperaturwechsel und thermische Behandlung von Gläsern angesiedelt. Bei Letzterer schließt die hohe Reinheit und Kompatibilität der Siliciumoxidkeramiken mit dem zu verarbeitenden Glas jegliche Verunreinigungen (z. B. Verfärbung) aus.

Bild 29: Gefüge von Quarzgut

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⁵⁾ Die Bezeichnung Quarzgut hat ihren Ursprung in der Quarzglasherstellung. Aufgrund der vielfältigen Verfahren zur Herstellung mehr oder weniger reiner SiO2-Gläser werden diese heute in der Wissenschaft unter dem Oberbegriff Kieselgläser zusammengefasst. Das transparente Kieselglas (Quarzglas) aus den Rohstoffen Quarzsand oder Bergkristall ist praktisch chemisch identisch mit der nicht transparenten Quarzgutkeramik. Der wesentliche Unterschied zwischen Kieselglas und Quarzgut liegt also in der unterschiedlichen Transparenz der beiden Materialien. Aus wissenschaftlicher Sicht ist der Ausdruck Quarzgutkeramik falsch, da diese keinerlei kristalline Modifikation des SiO2 enthält, sondern nur Quarzglasteilchen.