Entdecken Sie die Leistung und Vielseitigkeit von Aluminiumoxid-Keramik

Aluminiumoxidkeramiken sind aufgrund ihrer hervorragenden Festigkeit, Härte, chemischen Beständigkeit und thermischen Stabilität sehr begehrte feuerfeste Werkstoffe. Darüber hinaus weisen diese dichten, porenfreien Keramiken beim Brennen keinerlei Rissbildung auf.

Aufgrund dieser Eigenschaften eignen sie sich hervorragend für die Herstellung von Bauteilen wie Isolatoren, Zündkerzen und Schaltgehäusen. Hochreines Aluminiumoxid kann zudem auch bei erhöhten Temperaturen hervorragende dielektrische Eigenschaften aufweisen.

Hohe Festigkeit

Aluminiumoxidkeramik gehört zu den festesten technischen Keramiken auf dem Markt und zeichnet sich durch eine extrem hohe mechanische Festigkeit aus (die Druckfestigkeit kann bis zu 250.000 psi erreichen). Dadurch eignet sie sich für anspruchsvolle technische Anwendungen.

Keramik-Metall-Durchführungen, Röntgenkomponenten-Durchführungen, elektrische Isolatoren und Durchführungen sowie Anwendungen im Bereich der Körperpanzerung sind nur einige der Einsatzmöglichkeiten von Keramik. Dank ihrer überragenden Abriebfestigkeit und ihrer chemischen Inertheit gegenüber den meisten Säuren und Laugen ist Keramik eine ausgezeichnete Materialwahl. Diese Eigenschaften machen sie geeignet für den Einsatz als Keramik-Metall-Durchführungen, elektrische Isolatoren und Durchführungen; sie lässt sich sogar zu monolithischen Platten mit doppelter oder einfacher Krümmung formen, um sie für Anwendungen im Bereich der Körperpanzerung herzustellen.

Aluminiumoxidkeramik ist in verschiedenen Reinheitsgraden erhältlich und enthält Zusätze, die bestimmte gewünschte Materialeigenschaften optimieren sollen, wie beispielsweise Chromoxid oder Manganoxid zur Verbesserung der Härte oder Farbe. Durch die Veränderung des Wärmeausdehnungskoeffizienten lassen sich zudem die Auswirkungen von Temperaturänderungen auf die Maßhaltigkeit abmildern; diese Eigenschaft ist besonders wertvoll, wenn das Bauteil auf Metalle hart- oder weichgelötet werden soll.

Hervorragende Wärmeleitfähigkeit

Aluminiumoxidkeramik zeichnet sich durch eine hervorragende Wärmeleitfähigkeit aus, die umgekehrt proportional zur Dichte des Materials ist. Je weniger Hohlräume das Material aufweist, desto höher sind seine Dichte und damit auch seine Wärmeleitfähigkeit.

Aluminiumoxidkeramiken werden aufgrund ihrer hervorragenden Beständigkeit gegenüber hohen Temperaturen, mechanischer Beanspruchung und chemischer Zersetzung durch verschiedene Chemikalien häufig für unterschiedliche Anwendungen eingesetzt.

Sintox CL-Aluminiumoxidkeramiken eignen sich hervorragend für militärische Ausrüstung, da sie Schüsse aus Handfeuerwaffen und Projektile mittleren Kalibers abwehren können. Gleichzeitig sind sie metallisiert und können somit als Isolatoren, Sensoren und Durchflussmessgeräte, Röntgengeräte, Chemiepumpen, Laserkomponenten oder Telekommunikationsgeräte eingesetzt werden.

Niedriger Reibungskoeffizient

Aluminiumoxidkeramik (Al₂O₃) gehört zu den härtesten technischen Werkstoffen, die es gibt. Sie ist sehr hart, langlebig, abriebfest und weist sowohl bei Raumtemperatur als auch bei erhöhten Temperaturen eine hohe Festigkeit auf – ganz zu schweigen davon, dass sie chemisch inert ist und hervorragende Korrosionsbeständigkeitseigenschaften aufweist.

Das Spritzgießen ist aufgrund der vielfältigen Gestaltungsmöglichkeiten bei den Bauteilen das Verfahren der Wahl für die Herstellung von Aluminiumoxidkeramik. Experten fertigen produktbezogene Spritzgussformen an, bevor sie Aluminiumoxidpulver in den Formhohlraum einspritzen, um es zu dichten Körpern zu sintern.

Es hat sich gezeigt, dass 3D-gedrucktes Aluminiumoxid extrem geringe Eigenspannungen aufweist, was durch einen Multimaterial-Ansatz erreicht wird, bei dem verschiedene Materialien schichtweise innerhalb des Druckbetts übereinandergeschichtet werden. Dies ermöglicht maßgeschneiderte Eigenspannungen und höhere Festigkeiten als bei monolithischem Aluminiumoxid sowie Dichten, die deutlich über denen typischer Keramikpulver liegen.

Selbstschmierende Eigenschaften

Eine der bemerkenswertesten Eigenschaften von Aluminiumoxidkeramik sind ihre selbstschmierenden Eigenschaften. Diese bilden während des Gebrauchs einen Schmierfilm, der Reibung und Verschleiß erheblich reduzieren kann – ideal für Anwendungen, die Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit und chemische Inertheit erfordern.

Die Schmierfähigkeit eines Aluminiumoxid-Keramikwerkstoffs lässt sich auf verschiedene Weise verbessern. Festschmierstoffe können direkt in die Matrix eingearbeitet werden; dieses Verfahren ist jedoch sowohl kostspielig als auch zeitaufwendig. Eine alternative Strategie wäre die Herstellung von Aluminiumoxid-Keramik-Verbundwerkstoffen, in die maßgeschneiderte Schmierstoffe bereits integriert sind.

Bei diesem Verfahren wird Aluminiumoxidkeramik mit Mikrokapseln gefüllt, die mit Schmierpolymeren gefüllt sind; diese werden anschließend unter Vakuum in poröse Aluminiumoxidkeramik imprägniert, wodurch poröse Strukturen entstehen, die diese Mikrokapseln enthalten. Makroskopische Reibungsversuche zeigten hervorragende Schmiereigenschaften. Darüber hinaus konnte eine höhere Festigkeit erzielt werden, ohne dass Festschmierstoffe erforderlich waren. Auch der Feuchtigkeitsgehalt spielt eine wesentliche Rolle für die Leistungsfähigkeit von Aluminiumoxidkeramik; die LECO Corporation bietet ein präzises Feuchtigkeitsmessgerät an, mit dem der Feuchtigkeitsgehalt in Materialien wie dieser Aluminiumoxidkeramik und anderen genau bestimmt werden kann.

Hervorragende Dimensionsstabilität

Aluminiumoxidkeramik zeichnet sich durch eine außergewöhnliche Maßhaltigkeit aus, was es Elektronikherstellern erleichtert, auch unter anspruchsvollen Bedingungen eine hohe Leistungsqualität zu erzielen – damit ist Aluminiumoxidkeramik die ideale Materialwahl für IGBT-Module mit höheren Leistungsanforderungen.

Aluminiumoxidkeramik ist für ihre außergewöhnliche Abrieb- und Verschleißfestigkeit bekannt und eignet sich daher für Produkte, die starkem Verschleiß ausgesetzt sind, wie beispielsweise Hochvakuumanlagen und wissenschaftliche Instrumente – darunter Isolatoren für Messwandler-Sonden –, sowie Tiegel für das Glasziehen oder Ofenrohre.

Aluminiumoxidkeramik kann durch verschiedene Verfahren hergestellt werden, doch das Spritzgießen erweist sich als das optimale Verfahren für Anwendungen in der Hochleistungselektronik. Es umfasst die Konstruktion und Fertigung von Werkzeugen vor dem Spritzgießen sowie die Entbindung des Bindemittels im Ausgangsmaterial vor dem Brennen, um das Endprodukt herzustellen. Mit diesem flexiblen Produktionsverfahren sind Hersteller in der Lage, maßgeschneiderte Substrate herzustellen, die speziell auf die Bedürfnisse der Kunden zugeschnitten sind.

Äußerst vielseitig

Die Aluminiumoxidkeramikprodukte von ACE Ceramic lassen sich mithilfe verschiedener Bindungs- und Formgebungsverfahren genau auf die Anforderungen Ihrer Anwendung zuschneiden. Durch den Zusatz von Additiven lassen sich bestimmte Eigenschaften wie Härte, thermische Stabilität, elektrische Leitfähigkeit oder Bruchzähigkeit beeinflussen; Manganoxid, Siliziumdioxid oder Zirkonoxid sind einige der häufig verwendeten Additive.

Bei der Herstellung von Aluminiumoxidkeramik wird hochreines Aluminiumoxid als Hauptrohstoff verwendet, das aus Bauxiterz gewonnen und durch Sintern veredelt wird. Dabei verschmelzen die Aluminiumoxidpartikel zu einer festen Masse, die anschließend für Verfahren wie Gießformen, Extrusionsformen oder Spritzgießen verwendet werden kann, um die Form Ihres Produkts zu gestalten.

PSZTA (Porzellan-Silikat-Zirkonoxid), eine der vielseitigsten Formen der Aluminiumoxidkeramik, besteht zu mindestens 90% aus reinem Aluminiumoxid, dem Zirkonoxidpartikel beigemischt werden, um die Festigkeit und Bruchzähigkeit zu erhöhen – wodurch sich dieses Material für Hochtemperaturanwendungen wie die Herstellung von Rohren oder Halbleiterkomponenten eignet.