Keramikpulver besteht in erster Linie aus Rohstoffen wie Ton und Mineralien, die verarbeitet und mit verschiedenen Zusatzstoffen zu einer für die Formgebung und das Sintern geeigneten Aufschlämmung oder Paste vermischt werden.
Zusammensetzung des keramischen Pulvers:
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Rohstoffe (Lehm und Mineralien): Die Hauptbestandteile von Keramikpulver sind Ton und Mineralien. Ton wird häufig direkt aus der Erde oder aus Salzbergwerken gewonnen und bildet das Grundmaterial für die Formung des Keramikkörpers. Mineralien hingegen müssen unter Umständen in einer chemischen Lösung verarbeitet werden, bevor sie in der keramischen Formulierung wirksam eingesetzt werden können. Diese Mineralien tragen zur Festigkeit, Haltbarkeit und anderen physikalischen Eigenschaften des keramischen Endprodukts bei.
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Verarbeitungshilfsstoffe: Zur Erleichterung des Formgebungs- und Sinterprozesses werden Keramikpulver mit verschiedenen Verarbeitungshilfsstoffen gemischt. Dazu gehören Bindemittel, Weichmacher, Schmiermittel, Entflockungsmittel und Wasser. Bindemittel tragen dazu bei, die Form des Grünlings (des ungebrannten keramischen Gegenstands) zu erhalten, indem sie die Partikel zusammenhalten. Weichmacher erhöhen die Flexibilität des Materials, so dass es sich leichter formen lässt. Schmiermittel verringern die Reibung während des Pressvorgangs, und Entflockungsmittel tragen zur Stabilisierung des Schlickers bei, indem sie die Agglomeration der Teilchen verhindern.
Herstellung von keramischen Objekten:
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Aufbereitung des Schlickers: Der erste Schritt bei der Herstellung von Keramikobjekten besteht darin, das Keramikpulver mit Wasser, Bindemittel, Entflockungsmittel und anderen Zusatzstoffen zu einem Schlamm zu vermischen. Diese Aufschlämmung wird dann sprühgetrocknet, um ein feines, frei fließendes Pulver zu erhalten, das sich zum Pressen in eine Form eignet.
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Formgebung: Das sprühgetrocknete Pulver wird in eine Form gegeben und gepresst, um einen Grünkörper zu formen. Techniken wie uniaxiales (Gesenk-)Pressen, isostatisches Pressen, Spritzgießen, Extrusion, Schlickergießen, Gelgießen und Bandgießen werden eingesetzt, um die Keramikpulver in die gewünschte Form zu bringen.
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Trocknen und Ausbrennen des Binders: Der Grünkörper wird anschließend getrocknet und bei niedriger Temperatur erhitzt, um das Bindemittel auszubrennen. Dieser Schritt ist entscheidend, da er den Körper auf das Hochtemperatursinterverfahren vorbereitet.
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Sintern: Im letzten Schritt wird die Keramik bei hohen Temperaturen gesintert. Dabei verschmelzen die Keramikpartikel miteinander, wodurch die Porosität des Materials deutlich verringert und seine Festigkeit und Haltbarkeit erhöht wird. Die Sinterung kann unter Druck (heißisostatisches Pressen) oder ohne Druck (druckloses Sintern) erfolgen, je nach den gewünschten Eigenschaften der Keramik.
Hochentwickelte keramische Formulierungen:
In einigen Fällen werden der Keramikformulierung Metallpulver zugesetzt, um Metall-Keramik-Verbundwerkstoffe herzustellen. Diese als Cermets bezeichneten Werkstoffe kombinieren die Hochtemperaturbeständigkeit und Härte von Keramik mit der Zähigkeit und Duktilität von Metallen. Gängige Beispiele sind gesintertes Aluminium (Aluminiumoxid), gesintertes Beryllium (Beryllium - Berylliumoxid) und TD-Nickel (Nickel - Thoriumoxid).
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass keramisches Pulver aus einer Kombination von Ton und Mineralien hergestellt und mit verschiedenen Zusatzstoffen verarbeitet wird, um die Formgebung und das Sintern zu erleichtern.
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