Silikatkeramik

Die natürlichen Ausgangsstoffe der Technischen Porzellane (Gruppe C 100 Alkali-Aluminiumsilikatporzellane) sind Quarz, Feldspat und Kaolin. Dieses Quarzporzellan wurde bereits im letzten Jahrhundert als Technische Keramik genutzt. Aufgrund steigender Anforderungen wurden Porzellane mit verbesserten elektrischen, mechanischen und thermischen Eigenschaften entwickelt. Durch Veränderungen in der Zusammensetzung entstanden die Tonerdeporzellane (C 120 und C 130), die mehr als eine doppelt so hohe Festigkeit aufweisen. Im Tonerdeporzellan ist der preiswerte Quarz (SiO₂) durch die Tonerde (Al₂O₃) ersetzt.

Das Tonerdeporzellan zeichnet sich deshalb durch

• höhere, Festigkeit auch bei thermischen Dauerbelastungen und
• günstiges Langzeitverhalten unter Freiluftbedingungen aus.

Das kostengünstige Quarzporzellan hat im

• Niederspannungsbereich seine Bedeutung.

Tonerdeporzellan wird vor allem für

• Freileitungs-Isolatoren eingesetzt.

Diese anorganischen Werkstoffe auf Basis natürlicher Rohstoffe (Hauptkomponente: Speckstein, Zusätze: Ton und Flußmittel) bilden die Gruppe der Magnesiumsilikate (Gruppe C 200). Die Art des Flußmittels beeinflußt die elektrischen Eigenschaften und führt zu der Unterscheidung: Steatit für Niederspannung (C 210), normaler Steatit (C 220) sowie Sondersteatit "mit niedrigem Verlustfaktor" (C 221) - auch Hochfrequenzsteatit genannt.

Steatit besitzt

• hohe bis sehr hohe mechanische Festigkeit und
• dielektrische Eigenschaften.

Sondersteatit zeichnet sich darüber hinaus durch

• niedrigen Verlustfaktor aus.

Steatite findet vielfache Anwendung in der Elektrotechnik.

Sondersteatit eignet sich dabei für

• verlustarme Hochfrequenzbauteile

und wegen seiner guten Verarbeitbarkeit auch sehr gut zur Herstellung von

• Bauteilen mit dünnen und gleichmäßigen Wandstärken.

Poröser Steatit (C 230) wird auch zur Herstellung von Modellteilen verwendet, weil dieser nach dem Sinterbrand mit Werkzeugen noch einfach zu bearbeiten ist.

Diese Magnesiumsilikate (Gruppe C 400) entstehen beim Sintern von Speckstein mit Zusätzen von Ton, Kaolin, Korund und Mullit.

Cordierit verfügt über

• hohe Temperaturwechselbeständigkeit und
• niedrige Wärmeausdehnungskoeffizienten.

Die porösen Varianten haben zwar gegenüber dem dichten Werkstoff eine niedrigere Biegefestigkeit, zeichnen sich aber durch eine höhere Temperaturwechselbeständigkeit aus.

Cordierite sind allgemein in der

• Wärmetechnik und vor allem in der
• Elektrowärmetechnik,

z.B. als Isolierkörper für elektrische Durchlauferhitzer und Heizleiterträger in Öfen zu finden.

Die Werkstoffe unterscheiden sich durch ihre Rohstoff-Zusammensetzung, d.h. ihre Anteile an Al₂O₃ und SiO₂, sowie eventuell zusätzlichen Glasphasen bildende Bestandteile. Diese bestimmen den nach dem Brand vorliegenden Materialphasen-Anteil an Mullit (3 Al₂O₃ 2 SiO₂) und Korund (Al₂O₃) sowie zusätzliche Glasphasen. Es kann zwischen reiner dichtgesinterter und offen poröser Mullitkeramik unterschieden werden.

Wichtige Eigenschaften der Mullitkeramik sind:

• hohe Festigkeit,
• geringe Wärmedehnung,
• hohe Temperaturwechselbeständigkeit und
• Hochtemperaturkriechbeständigkeit von glasphasefreiem Mullit.

Deshalb werden die Werkstoffe eingesetzt bei

• Thermoelementschutzrohren
• Tragrollen für Hochtemperatur-Rollenöfen und
• anderen Anwendungen in der Hochtemperaturtechnik bis 1650 °C.

 

Weitere, ausführlichere Information hierzu im Brevier