Siliziumnitridkeramik für Produktund Prozessinnovation

Tauchheizrohre in Al-Filterbox mit Siliziumnitrid- Schutzrohr, Streckwalzwerkzeug mit Siliziumnitrid-Walzring, Schwingkopf für Vibrations-Schwingprüfgerät aus Siliziumnitrid

Tauchheizrohre in Al-Filterbox mit Siliziumnitrid- Schutzrohr, Streckwalzwerkzeug mit Siliziumnitrid-Walzring, Schwingkopf für Vibrations-Schwingprüfgerät aus Siliziumnitrid

Dr. Karl Berroth, FCT Ingenieurkeramik GmbH, Rauenstein, Gewerbepark 11, 96528 Frankenblick Innovative Anlagen, Verfahren oder Anwendungen stellen meist auch neue Anforderungen an die dafür eingesetzten Werkstoffe selbst. Sie müssen verschleißfest und korrosionsbeständig sein, hochsteif und dauerfest, hochrein, temperatur- und temperaturwechselbeständig, leicht und wärmeleitfähig oder wärmedämmend.

Dem Ideen- und Anforderungsreichtum von Konstrukteuren und Prozessingenieuren sind keine Grenzen gesetzt. Oft wird dabei auch der Versuch unternommen, die Physik und/oder die Chemie außer Kraft zu setzen.

Siliziumnitridkeramiken bieten hier hohes Potential für Anwendungen, wo neben hoher Festigkeit und Bruchzähigkeit auch hohe Verschleiß- und Temperaturwechselbeständigkeit sowie Korrosions- und Kriechfestigkeit in aggressiven Medien und bei erhöhten Temperaturen gefordert werden. Anlagen und Verfahren in der NE-Giessereitechnik, bei der Metallumformung, in der chemischen und mechanischen Verfahrenstechnik konnten deutlich optimiert werden und gewährleisten nun die Herstellung von qualitativ hochwertigen Produkten mit verbesserten Eigenschaften. Die Herstellungsprozesse können zudem noch wirtschaftlicher gestaltet werden, da kein oder nur deutlich reduzierter Verschleiß auftritt und weniger Reparaturen bzw. Ersatzteile notwendig sind. So wird z. B. die Efizienz und Standzeit von Rotoren in Attritormühlen für die Feinstmahlung von Pigmenten und Nanosuspensionen deutlich erhöht und zudem die Kontamination des Mahlguts durch Metallabrieb vermieden. Auch für die Herstellung und Verarbeitung von Reinst-Silizium in der Elektronik und Photovoltaik werden Anlagenteile direkt bzw. Auskleidungen und Verschleißpanzerungen aus Siliziumnitrid hergestellt. Mit hochsteifen, dauerfestenund leichten Strukturen mit sehr niedrigem Wärmeausdehnungskoefizienten aus Siliziumnitrid, konnte mit innovativer keramischer Fertigungstechnik ein völlig neuartiges Konzept für eine Luftaufklärungskamera realisiert werden – mit einer Auß ösung von einigen cm – aus 10.000 m Höhe und bei Fluggeschwindigkeit eines Düsenjets.

In einem weiteren Schritt wird nun – als Weltneuheit – Siliziumnitrid für die Trägerstruktur eines Satellitenteleskops eingesetzt. Auch in der Präzisionsmesstechnik und im Apparatebau wurden mit Bauteilen aus Siliziumnitridkeramiken Anwendungsspektren deutlich erweitert. Und das Potential dieser Werkstoffe ist bei weitem noch nicht ausgeschöpft. Bei bereits realisierten Anwendungen im Prototypen- und Kleinserienmaßstab hat sich gezeigt, dass diese zwar deutliche technologische Vorteile bieten, dass aber oft der Preis solcher Lösungen sowie mangelnde Bekanntheit der entsprechenden Werkstoffe und kompetenter Hersteller, die Einführung auf breiterer Front verhindert oder doch zumindest verzögert wird.

Werkstoffeigenschaften von Siliziumnitrid- und Siliziumkarbidkeramiken

Werkstoffeigenschaften von Siliziumnitrid- und Siliziumkarbidkeramiken

 

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