Brennen und Sintern sind wesentliche Prozesse in der Keramiktechnologie. Sie verwandeln pulverförmige Presslinge in feste keramische Werkstoffe.
Was ist Brennen und Sintern? Die 4 wichtigsten Schritte werden erklärt
Brennen: Die Hochtemperaturbehandlung
Das Brennen ist eine Hochtemperaturbehandlung. Dabei wird der Grünling, ein verfestigter Pulverpressling, auf eine Temperatur unterhalb seines Schmelzpunktes erhitzt. Während dieses Prozesses wird das Material gesintert.
Sintern: Der Bindungsprozess
Beim Sintern diffundieren die einzelnen Partikel des Grünlings und verbinden sich miteinander. Dadurch verringert sich die Oberflächenenergie der Teilchen. Der Diffusionsprozess führt dazu, dass sich die Poren im Grünling verkleinern oder verschließen. Dies führt zu einer Verdichtung des Materials und verbessert seine mechanischen Eigenschaften. Die Verringerung der Porosität wird von Faktoren wie der Ausgangsporosität des Grünlings, der Sintertemperatur und der Sinterzeit beeinflusst. Die Sinterung kann verstärkt werden, wenn während des Prozesses eine flüssige Phase vorhanden ist, was als Flüssigphasensintern bezeichnet wird.
Die 4 Phasen der Sinterung
Stufe 1: Pulverzusammensetzung
In der Phase der Pulvermischung wird die Zusammensetzung der Keramikteile festgelegt. Dazu werden Wasser, Entflockungsmittel, Bindemittel und ungebranntes Keramikpulver zu einem Brei vermischt. Die Aufschlämmung wird dann sprühgetrocknet, um das pulverförmige Material zu erhalten. Die Eigenschaften dieses pulverförmigen Materials beeinflussen die endgültigen Eigenschaften des keramischen Teils, wie Festigkeit, Härte und Temperaturleitfähigkeit.
Stufe 2: Pulververdichtung
Das Verdichten des Pulvers beinhaltet die mechanische Verdichtung des Pulvers. Dies geschieht durch Kalt- oder Warmformpressen, was zur Bildung des Grünlings führt. Die Verdichtung ermöglicht die effiziente Herstellung von Bauteilen mit engen Toleranzen.
Stufe 3: Sintern/Brennen
Die letzte Stufe ist das Sintern oder Brennen. Das Grünteil wird in einem Brennofen erhitzt. Die Temperatur wird sorgfältig kontrolliert, um das thermische Verschmelzen und Verbinden der Partikel zu ermöglichen. Bei diesem Prozess werden alle zwischengeschalteten Bindemittel weggebrannt, und aus dem pulverförmigen Material entsteht ein fester Gegenstand.
Zusammenfassung
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Brennen die Hochtemperaturbehandlung eines Grünlings ist. Das Sintern ist der Prozess innerhalb des Brennens, bei dem sich die Partikel miteinander verbinden, was zu einer Verdichtung und zur Bildung einer festen Keramikmasse führt.
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