Industriekeramik ist aufgrund ihrer Eigenschaften wie hoher Härte, hoher Festigkeit, hoher Temperaturbeständigkeit und Korrosionsbeständigkeit in der Industrie nahezu allgegenwärtig. Im Folgenden werden wir anhand von drei gängigen Arten von Industriekeramik deren jeweilige Vorteile und typische Anwendungsgebiete kurz vorstellen.
1. Aluminiumoxidkeramik (Al₂O₃): Die am weitesten verbreitete Konstruktionskeramik.
Aluminiumoxid ist ein weit verbreiteter keramischer Werkstoff, der je nach Reinheit in verschiedene Qualitäten wie 75 %, 85 %, 95 % und 99 % eingeteilt wird. Je höher die Reinheit, desto besser sind die Temperaturbeständigkeit, die mechanischen Eigenschaften und die chemische Stabilität des Materials.
Die Hauptgründe für seine weite Verbreitung sind folgende:
Es besitzt einen hohen Schmelzpunkt (2050 °C) und ist beständig gegen die Erosion durch geschmolzene Metalle wie Be, Sr, Ni, Al, Fe, Ta, Mn usw. Zudem weist es eine hohe Zugfestigkeit gegenüber Erosion durch NaOH, Glas und Schlacke auf. In inerter Atmosphäre reagiert es nicht mit Si, Sb oder Bi. Daher eignet es sich für Anwendungen wie feuerfeste Werkstoffe, Ofenrohre, Glasziehtiegel, Hohlkugeln, Fasern, Thermoelement-Schutzhülsen usw.
2. Zirkonoxidkeramik (ZrO₂): Eine Spezialkeramik mit hoher Zähigkeit und Korrosionsbeständigkeit
Zirkonoxidkeramiken sind weiß und erscheinen bei Verunreinigungen gelblich oder grau. Sie enthalten in der Regel HfO₂-Verunreinigungen, die ähnliche chemische Eigenschaften wie ZrO₂ aufweisen und sich nur schwer abtrennen lassen.
Zirkonoxid (ZrO₂) ist in oxidierenden Atmosphären sehr stabil und auch in reduzierenden Atmosphären recht stabil. Es handelt sich um ein schwach saures Oxid, das gegenüber sauren oder neutralen Schlacken beständig ist (jedoch anfällig für Erosion durch alkalische Schlacken). Daher eignet es sich als Spezialfeuerfestmaterial und für Gießdüsen sowie Tiegel zum Schmelzen von Metallen wie Platin, Palladium und Rhodium. Da Zirkonoxid mit flüssigem Eisen oder Stahl nicht benetzt, kann es als Auskleidung von Stahlgießpfannen und Stahlrinnen sowie als Düsenstein beim Stranggießen verwendet werden.
3. Bornitrid (BN): Ein Hochtemperaturmaterial, bekannt als weißes Graphit.
Bornitrid existiert in drei polymorphen Formen: hexagonal, hexagonal dichtest gepackt und kubisch. Hexagonales Bornitrid besitzt eine graphitähnliche Schichtstruktur und erscheint als weißes Pulver. Es weist viele ähnliche Eigenschaften wie Graphit auf und wird daher auch als „weißes Graphit“ bezeichnet. Wie Graphit verhindert es das Anhaften an Metallen, ist jedoch temperaturbeständiger und stabiler.
Aufgrund seiner Eigenschaften wie hohem Schmelzpunkt, niedrigem Wärmeausdehnungskoeffizienten und Stabilität gegenüber fast allen geschmolzenen Metallen kann es als Tiegel für die Hochtemperatur-Metallverhüttung verwendet werden.
